Система автоматического подквашивания молока

 

Изобретение относится к молочной промышленности и используется для автоматизации процесса непрерывного культивирования молочнокислых микроорганизмов. Цель изобретения - экономия сырья и повышение производительности установки. Сущность изобретения заключается в том, что система включает в себя контур регулирования уровня, контур регулирования температуры, контур регулирования рН молока в культиватор, при этом контур регулирования рН молока содержит генератор тактовых импульсов, дополнительный генератор импульсов, переключатель, реверсивный счетчик, преобразователь кода в напряжение, аналоговый ключ, усилитель мощности, RS-триггер, дифференциальный усилитель и источник калиброванного напряжения, а дополнительно в нее введены управляемый генератор частоты, одновибратор и два элемента И. При этом выход генератора тактовой частоты подключен к входу одновибратора, выход которого подключен ко вторым входам элементов И. Выход дифференциального усилителя подключен к входу управляемого генератора частоты, отрицательный выход которого подключен к первому входу первого элемента И, а положительный выход к первому входу второго элемента И. Выход первого элемента И подключен к одному замыкающему контакту переключателя. Выход второго элемента И подключен к другому замыкающему контакту переключателя. Количество импульсов, проходящее через элемент И от управляемого генератора частоты при поступлении одного тактового импульса, пропорционально величине выходного сигнала дифференциального усилителя. Следовательно, выходной сигнал преобразователя кода напряжения изменяется на величину, пропорциональную сигналу рассогласования между заданными и действительным значением рН. 1 ил.

Изобретение относится к молочной промышленности и используется для автоматизации процесса непрерывного культивирования молочнокислых микроорганизмов.

Известна система автоматического управления /1/ процессом подквашивания молока в потоке при производстве кисломолочных продуктов. Периодическая подстройка производительности подачей свежего пастеризованного молока в культиватор позволяет избежать влияния непрерывных колебаний параметров статической системы микробиологической культуры на процесс управления. За счет указанного значительно уменьшается диапазон изменения величины производительности подачи свежего молока и дальнейшей переработки сгустка с целью получения продуктов постоянного качества.

Система содержит контур регулирования уровня, контур регулирования температуры, контур регулирования температуры, контур регулирования рН молока в культиваторе: при этом контур регулирования рН молока содержит датчик величины рН молока в культиваторе, измерительный и регулирующий блоки, исполнительный механизм, а также дифференциальный усилитель, два формирователя уровней напряжения положительной и отрицательной полярности, два элемента совпадения, реверсивный счетчик импульсов, преобразователи код-напряжение, аналоговый ключ, усилитель мощности, источник калиброванного напряжения, генератор тактовых импульсов, дополнительный генератор импульсов и RS-триггер, электропривод мешалки и переключатель. При переходе системы в режим управления непрерывным процессом исполнительный механизм попадает исходное молоко в культиватор с расчетной производительностью. Через время, равное первому следованию импульсов генератора (основного), выходной сигнал усилителя, сформированный в уровень напряжения положительной или отрицательной полярности, логически складывается с сигналом основного генератора. Последнее реализуется на элементах совпадения, настроенных на импульсы и паузы соответственно импульсной последовательности основного генератора.

Недостатком этого устройства является то, что при поступлении сигнала с генератора тактовых импульсов исполнительный механизм изменяет подачу пастеризованного молока на постоянную величину при любой величине сигнала рассогласования с дифференциального усилителя. А так как время между импульсами генератора длится 3-12 минут, то время выхода процесса на оптимальный режим для получения продукта соответствующего установленным требованиям при нестабильности величины рН затягивается.

Цель изобретения экономия сырья: уменьшение выработки продукта, не соответствующего установленным требованиям, получение сырья постоянного качества, что приведет к повышению производительности установки.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в устройство, включающее контур регулирования уровня, контур регулирования температуры, контур регулирования величины рН молока в культиваторе, при этом контур регулирования рН молока включает генератор тактовых импульсов, генератор дополнительных импульсов, переключатель, реверсивный счетчик преобразователь кода напряжения, аналоговый ключ, усилитель мощности, RS-триггер, дифференциальный усилитель и источник калиброванного напряжения, дополнительно введены управляемый генератор частоты, одновибратор и два элемента И. При этом выход генератора тактовый частоты подключен к входу одновибратора, выход которого подключен к вторым входам элементов И. Выход дифференциального усилителя подключен к входу управляемого генератора частоты, отрицательный выход которого подключен к первому входу первого элемента И, а отрицательный выход подключен к первому входу второго элемента И. Выход первого элемента И подключен к нулевому нормально разомкнутому контакту переключателя. Выход второго элемента И подключен к единичному нормально разомкнутому контакту переключателя. Количество импульсов, проходящее через элементы И от управляемого генератора частоты при поступлении одного тактового импульса, пропорционально величине выходного сигнала дифференциального усилителя. Следовательно выходной сигнал преобразователя кода напряжения изменится на величину пропорциональную сигналу рассогласования между заданным и действительным значением рН. Это позволит уменьшить влияние непрерывных колебаний параметров микробиологический культуры, т.е. повышается динамическая точность системы управления, повышает ее быстродействие. Для выпуска качественной продукции требуется меньшее количество тактовых импульсов.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемой системы управления. В систему входят: контур регулирования уровня 1, контур регулирования величины рН молока 3 в культиваторе; куда входят в свою очередь датчик величины рН молока 4 в культиваторе; измерительный блок 5, генератор тактовых импульсов 6, дополнительный генератор импульсов 7, одновибратор 8, переключатель 9, первый элемент И 10, второй элемент И 11, управляемый генератор частоты 12, преобразователь кодов напряжения 13, аналоговый ключ 14, усилитель мощности 15, RS-триггер 16, дифференциальный усилитель 17, источник калиброванного напряжения 18, реверсивный счетчик 19.

Подача молока осуществляется первым исполнительным механизмом 20, а отбор вторым 21. Перемешивание микробиологической культуры осуществляется электроприводом 22 и мешалкой 23.

Работа системы осуществляется следующим образом.

Контур регулирования уровня обеспечивает поддержание молока в культиваторе на определенном уровне. В контур входят датчики верхнего и нижнего уровня и регистр уровня, который формирует сигнал идущий на насос 21. Контур регулирования температуры поддерживает температуру вокруг культиватора в заданных пределах. Электропривод и мешалка перемешивают молоко в культиваторе. Датчик величины рН молока и измерительный блок формируют сигнал величина которого соответствует величине рН молока в культиваторе. Дифференциальный усилитель сравнивает действительное и заданное значение рН молока и сигнал рассогласования передают на свой выход. Генератор управляемой частоты состоит из двух блоков. Первый из которых принимает отрицательный сигнал и на своем выходе формирует сигнал идущий на второй выход. Второй блок принимает положительный сигнал и формирует сигналы определенной управляемой частотой, идущие на первый выход. Частота импульсов на любом из выходов прямо пропорциональна входному сигналу рассогласования. Генератор тактовых импульсов формирует импульсы, частота которых зависит от вида культивируемых микроорганизмов, которыми могут быть кефирные грибки, ацидофильные палочки или анидофильные палочки и др. Одновибратор формирует сигнал определенной длительности после получения тактового импульса на свой вход. Длительность выходного импульса определяет длительность открытого состояния элементов И. Элементы И это элементы совпадения, у которых на выходах появляется сигнал если поступает сигнал на оба входа. Дополнительный генератор импульсов и переключатель для настройки исполнительного механизма и согласования его с устройством в целом. RS-триггер и аналоговый ключ необходимы для подключения системы непрерывного регулирования после подготовки или настройки всей системы, когда триггер искусственно приведен в нулевое состояние.

Реверсивный счетчик имеет два входа: нулевой отрицательный и единичный положительный. При поступлении импульса на единичный вход выходной сигнал счетчика увеличивается на единицу, при поступлении импульса на нулевой вход выходной сигнал уменьшается на единицу.

Преобразователь кода в напряжения преобразует входной цифровой сигнал в аналоговый.

Усилитель мощности согласует сигнал с выхода триггера с требуемым входным сигналом исполнительного устройства.

В исходном статическом состоянии на выходе счетчика сигнал полученный расчетным путем, на выходе RS-триггера нулевой сигнал, аналоговый ключ закрыт.

При изменении рН молока ниже установленного уровня выходное напряжение усилителя скачком изменяет свой знак, переключая триггер и открывая аналоговый ключ. Выходная частота импульсов пропорциональна ошибке рассогласования с выхода дифференциального усилителя. После поступления тактового импульса на выходе одновибратора появится импульс с определенной постоянной длительностью. Соответствующий элемент И будет в открытом состоянии. Число импульсов, которое успеет пройти за это время с выхода управляемого генератора частоты, будет прямо пропорционально сигналу с выхода дифференциального усилителя. На соответствующую величину изменится выходной сигнал усилителя мощности, идущий на вход первого исполнительного механизма. Введенные элементы позволяют регулирование осуществить за один такт.

Тем самым достигается поставленная цель: выход процесса на оптимальный режим происходит наибыстрейшим образом. Это уменьшает выработку продукта, не соответствующего установленным требованиям. Повышается производительность и происходит экономия сырья.

Формула изобретения

Система автоматического подквашивания молока, включающая контуры регулирования уровня, температуры и величины pН молока, при этом последний содержит генератор тактовых импульсов, а также задатчик pН и источник калиброванного напряжения, подключенные к входам дифференциального усилителя, к выходу которого подключены последовательно соединенные RS-триггер, аналоговый ключ и усилитель мощности, к выходу которого подключен исполнительный элемент в контуре подачи молока, и также два элемента совпадения и дополнительный генератор импульсов, подключенные выходами через переключатель к соответствующим входам реверсивного счетчика, к выходу которого через преобразователь кода в напряжение подсоединен информационный вход аналогового ключа, отличающаяся тем, что в контур регулирования pН молока введены управляющий генератор частоты и одновибратор, при этом выход генератора тактовых импульсов через одновибратор подключен к первым входам элементов совпадения, вторые входы которых подключены к выходам управляемого генератора частоты, управляющим входом связанного с выходом дифференциального усилителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1