Автоматизація виробництва рибних консервів

ВСТУП

Автоматизація виробництва — один з головних напрямів технічного прогресу. У зв’язку з розвитком автоматики з’явилася можливість звільнити людину від безпосередньої участі у виробничому процесі. При автоматизації машини вже не тільки замінюють фізичну працю людини, але і виконують функції управління виробництвом. При цьому процеси отримання, перетворення, передачі і використовування енергії, матеріалів і інформації проводяться автоматично. Автоматизація виробництва підготовлена всім попереднім розвитком науки, техніки, технології і є закономірним продовженням механізації виробничих процесів. В той же час автоматизація — це якісно новий етап розвитку виробництва. В результаті автоматизації збільшується продуктивність устаткування, знижується собівартість, скорочується брак і підвищується безпека роботи, поліпшується санітарний стан цехів і т.д. Цікавою особливістю автоматизації є її вплив на технологію і устаткування виробництва. В даний час всі питання створення нової техніки розв’язуються комплексно. Технологічні процеси і устаткування проектується з розрахунком на максимальну автоматизацію, що дозволяє підвищувати економічність і моторесурс устаткування.

Автоматизація виробництва рибних консервів значно збільшить швидкість виробництва, а також допоможе зменшити втручання людини у технологічний процес.

1. ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ОБ'ЄКТА

1.1 Характеристика продукції, сировини і напівфабрикатів Рибні консерви — харчові продукти, вкладені у герметичну тару і стерилізовані нагріванням до температури, достатньої для знищення життєдіяльності мікроорганізмів.

Розрізняють наступні види рибних консервів:

— натуральні консерви з риби у власному соку, бульйоні чи желе;

— консерви в томатному соусі з обжареної, підсушеної чи сирої риби;

— консерви в маслі з копченої, підсушеної чи обжареної риби;

— рибо овочеві консерви, в склад яких разом з рибою входять обжарені овочі;

— рибні котлети, паштети і фарш;

— не стерилізовані рибні консерви .

Натуральні рибні консерви виготовляють із свіжої, охолодженої або мороженої риби. У всіх випадках рибу розрізають на шматки або використовують цілі рибини, які щільно вкладають у банки. При виробництві консервів із лососевих риб (кета, горбуші, нерпа та ін.), скумбрії, палтуса, і тріскової печені в банки з рибою додають гіркий перець і лавровий лист. При виготовленні консервів із скумбрії її обдають паром при температурі 90.95⁰С на протязі 15.20 хв., в банки додають бульйон, зварений з отриманих при розрізанні риби голів і при хвостових шматків. Натуральні консерви з риб, які мають ніжне м’ясо (сайра, вугор та ін.), обробляють в желе для збереження цілісності шматків риби і придання готовій продукції хорошого товарного вигляду.

Для приготування рибних консервів використовують банки, зроблені з жесті, алюмінію або скла. Банки з металу роблять циліндричної, овальної, еліптичної і прямокутної форми, а скляні - лише циліндричної. Для виготовлення жерстяної тари використовується жерсть товщиною 0,2.0,22 мм, яка покрита оловом.

1.2 Опис технологічного процесу На виробництво натуральних консервів направляють тільки свіжу або охолоджену сировину не нижче І-го сорту. Недоліком цих консервів вважають втрату механічної стійкості після стерилізації, тому найбільш цінні консерви із лососевих риб можна готувати тільки в желейних заливках. Заливка при застиганні склеює шматки і зберігає їх цілісність при транспортуванні.

Вся виловлена риба проходить витримку в спеціальних бункерах з шаром льоду до 0,8 м при температурі риби 1,5.4⁰С. Після витримки рибу розрізають, видаляючи всі внутрішності і неїстівні частини, відділяючи голову і відрізаючи плавники. Голови рекомендується відділяти на спеціальних машинах, а ікру діставати вручну. У океанічних риб дозволяється залишати луску, а у скумбрії і ставриди зрізають бічні і хвостові плавники.

Для розрізання на автоматах риба повинна бути сортована по розміру. Після розрізання на автоматах у всіх випадках необхідні її ручне доопрацювання і мийка. При цьому кількість відходів змінюється в межах 1,5.6,0% в залежності від точності роботи автомата.

Підготовлену тушку ріжуть на рибо різці на шматки, які відповідають висоті банки, і укладають в неї з одночасним дозуванням солі. Нормою рахується 345 г риби і 5 г солі в одну банку. При виготовленні натуральних консервів з ставриди і скумбрії в банку додатково вносять перець гіркий і духмяний по одній горошині на банку і лавровий лист площею 4 см²

Пройшовши контроль маси і укладки, наповнені рибою банки поступають для герметизації на вакуумній консервній машині, а потім на стерилізацію. Стерилізують натуральні консерви при температурі 112 ⁰С на протязі 80 хв. або при температурі 120 ⁰С на протязі 40 хв. Порядок приготування натуральних консервів з додаванням бульйону аналогічний процесу приготування натуральних консервів без добавок. Норма закладки риби 240.280 г на одну банку, а інші (до 350 г) — заливка.

Для приготування желейного бульйону використовують відходи від розрізання риби (голови, плавники, кістки). На 1000 банок йде близько 70 кг відходів. Відходи миють, заливають водою і варять до повного розварювання. Отриманий бульйон фільтрують і додають у відповідності з рецептом компоненти (сіль, цукор, оцтову кислоту і агар). Агар використовується з метою збільшення клейкості і міцності желеподібного холодцю. Бульйон з внесеними компонентами знову нагрівається і подається на заливку. Банки герметизують і стерилізують при температурі 112 ⁰С на протязі 65 хв.

Технологія приготування натуральних консервів з додаванням масла така ж сама, як і натуральних консервів з додаванням бульйону. Рибу нагрівають в банках до температури 100 ⁰С, не зливаючи бульйон, і додають масло. Норма закладання риби становить 335 г, масла 10 г і солі 5 г на банку. Банки герметизують і стерилізують при температурі 112 ⁰С.

В процесі зберігання консервів на складі відбувається їх дозрівання, яке заключається в рівномірному розподілені солі у вмісті банки і всмоктування в тканини риби бульйону. Мінімальний термін дозрівання — один місяць.

1.3 Стадії технологічного процесу Основними стадіями виробництва натуральних рибних консервів являються:

— розрізання і миття риби;

— розділення на порції;

— прошпарювання банок;

— фасування риби і соління;

— консервування банок;

— стерилізація;

— охолодження і зберігання.

1.4 Будова і принцип дії технологічного процесу

1.4.1 Загальна будова Лінія починається з комплексу устаткування для розрізання і миття риби, в склад якого входять машина для відрізання голови (1), автомат для розробки риби (3) (з вакуумним висмоктуванням внутрішностей), миючі машини (роторного, вентиляторного і конвеєрного типів).

В склад лінії входить комплекс устаткування для ділення риби на порції, який складається з порційних машин (6), а також комплекс устаткування для прошпарювання банок (16).

Головним являється комплекс устаткування для фасування і соління риби (8), в склад якого входять машини для набивки і дозатори солі.

Далі слідує комплекс устаткування для консервування банок (9), які складаються з вакуумної консервної машини (10).

Завершальним є комплекс устаткування для стерилізації консервів, який складається з горизонтальних автоклавів (16) періодичної або постійної дії.

Далі слідує фінішний комплекс устаткування для охолодження і зберігання готової продукції, який складається з транспортера (17), охолоджувача (18), конвеєра і складу.

Рисунок 1 — Машинно — апаратурна схема лінії виробництва рибних консервів На рисунку 1 представлена машинно — апаратурна схема лінії виробництва рибних консервів.

1.4.2 Принцип дії лінії

Рибу розрізають на цій лінії в два прийоми. Спочатку на машині для відрізання голови 1 від риби відділяють голову і на конвеєрі 2 через розріз виймають ікру. Потім на автоматі для розробки риби 3 з неї зрізають плавці, і виймають внутрішності.

З автомата 3 тушки риби надходять на миючий транспортер 4, а потім в порційну машину 6 через столи 5 для зачистки риби. В порційній машині 6 тушки риби ріжуть на шматки, які відповідають розміру банок. Шматки риби передаються в автомати для укладання риби в банки 8, які засипають сіллю і спеціями в попередньо ошпарені банки в автоматі 7, а потім вкладають в них рибу зрізами шматків доверху.

При виході з автоматів для вкладання 8 банки з рибою подаються на попередню консервацію в клінкер 9, а потім на вакуумний автомат 10. Законсервовані банки по транспортеру потрапляють в мийку 11 і потім укладаються на однорядні сітки 12.

Сітки 13 встановлюються на вагонетки 14 і по рейках 15 закочуються в горизонтальні автоклави 16 для стерилізації. Стерилізовані консерви проходять гарячий контроль на транспортері 17, а потім охолоджують холодною водою у ванні з конвеєром 18. Охолодженні консерви направляють на склад для зберігання і відправки на реалізацію.

1.5 Параметри технологічного процесу Таблиця 1-Параметри технологічного процесу виготовлення рибних консервів

2. АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ЯК ОБ'ЄКТА КЕРУВАННЯ рибний напівфабрикат автомат лінія Аналіз технологічного процесу як об'єкта керування передбачає розгляд та оцінку його статичних та динамічних характеристик, їх залежність від зовнішнього впливу, а також взаємозв'язок в процесі регулювання та контролю.

Процес виготовлення консервів можна розділити на окремі стадії, кожній з яких характерний свій набір регулюючих та контрольованих параметрів. Взаємодію цих параметрів зображено на схемі (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 — Схема параметрів регулювання Таким чином, кожну ланку технологічного процесу можна вважати локальним об'єктом управління, а вся сукупність змінних, що впливають на подібний об'єкт, можна розбити на вхідні і вихідні змінні.

Вхідними величинами процесу є:

— температура стерилізації t_с;

— температура автоклава t_а;

— тиск в автоклаві Р_а;

— час стерилізації Т_с;

— рівень спецій (їх наявність) L_с;.

Вихідними величинами процесу є:

— якість готової продукції N.

Збурюючою величиною є температура навколишнього середовища t_пр.

3. ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБОРУ ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ СХЕМИ АВТОМАТИЗАЦІЇ

Автоматизацію технологічної лінії по виготовленню рибних консервів проводимо наступним чином. Спочатку вмикається двигун 1-а, машини для відрізання голів 1, на вхід якої подається сортована по розміру морожена риба, та двигун 2-а конвеєра 2. Двигуни вмикаються електромагнітними пускачами 1-б і 2-б відповідно. Потім відбувається пуск двигуна 3-а автомата для розробки риби 3, за допомогою електромагнітного пускача 3-б. Наступним вмикається двигун 4-а транспортера 4, по якому оброблені рибні тушки надходять на столи ручної зачистки, двигун приводиться в дію за допомогою електромагнітного пускача 4-б. Далі - двигун транспортера 5-а, який доставляє рибні тушки у порційну машину 6, двигун якої також вмикається. Двигуни вмикаються за допомогою електромагнітних пускачів 5-б і 6-б. Після порційної машини порізані на шматки тушки разом з ошпареними банками надходять в автомати для вкладання. Температура в автоматі для ошпарення банок вимірюється за допомогою датчика температури 7-а, сигнал з якого підсилюється і передається за допомогою пристрою 7-б та відображається і реєструється за допомогою пристрою 7-в на щиті керування. Далі вмикаються двигун 8-а, який доправляє прошпарені банки і шматки рибних тушок до порційної машини і 9-а — двигун порційної машини 8. Двигуни приводяться в дію за допомогою електромагнітних пускачів 8-б і 9-б. Рівень спецій в резервуарах автоматів для укладання вимірюється за допомогою датчиків рівня 10-а і 11-а, сигнал з яких підсилюється і передається за допомогою пристроїв 10-б і 11-б й відображається та реєструється за допомогою пристроїв 10-в і 11-в на щиті керування. Наступними вмикаються двигуни 12-а і 13-а, які приводять в дію транспортер, по якому консерви надходять в клінкер, та клінкер. Двигуни запускаються за допомогою електромагнітних пускачів 12-б і 13-б. Далі банки рухаються до вакуумного консервного апарату 10. Тиск в ньому вимірюється за допомогою датчика тиску 14-а, сигнал з якого підсилюється і передається за допомогою пристрою 14-б та відображається і реєструється за допомогою пристрою 14-в на щиті керування. Наступними вмикаються двигуни 15-а мийки 11, де консерви миються водою, та 16-а автонавантажувача 13, який навантажує консерви на вагонетки 14. Вони приводяться в дію електромагнітними пускачами 15-б і 16-б. Після навантаження вагонетки з консервами рухаються по рейкам 15 в автоклави 16. Час стерилізації банок в автоклаві відраховується таймером 17-а, сигнал з якого підсилюється і передається за допомогою пристрою 17-б та відображається, реєструється та сигналізує за допомогою пристрою 17-в на щиті керування. Температура в автоклаві вимірюється датчиком температури 18-а, сигнал з якого підсилюється і передається за допомогою пристрою 18-б та відображається і реєструється за допомогою пристрою 18-в на щиті керування. Тиск в автоклаві вимірюється за допомогою датчика тиску 19-а, сигнал з якого підсилюється і передається за допомогою пристрою 19-б та відображається і реєструється за допомогою пристрою 19-в на щиті керування. Аналогічні процеси збору даних проходять і в інших автоклавах, де використовуються датчики: 20-а, 21-а, 22-а, 23-а, 24-а, 25-а, 26-а, 27-а, 28-а, 29-а, 30-а, 31-а, 31-а, 32-а, 33-а, 34-а Після закінчення часу стерилізації вмикається двигун 35-а, який приводить в рух вагонетки на рейках 17, двигун приводиться в дію електромагнітним пускачем 35-б. По рейках вагонетки рухаються до охолоджуючої ванни 18, а потім на склад для зберігання.

4. ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБОРУ ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ АВТОМАТИЗАЦІЇ

4.1 Термопара SE002

Для вимірювання температури використовуємо термопару типу К модель SE002 виробництва компанії Pico Technology, Великобританія. Термопара представляє собою спайку із провідників хрому і алюмінію, на неспаяних кінцях яких виникає ЕРС постійного струму, величина якого залежить від різниці температури спайки і свобідних кінців. Ця термопара відрізняється невисокою вартістю.

Рисунок 4.1 — Термопара SE002

Технічні характеристики:

— чутливість 41 мкВ/С;

— діаметр пробника 4,5 мм;

— довжина пробника 120 мм;

— діапазон вимірювання від -50С до 250С.

4.2 Ультразвуковий рівнемір VEGASON 62

Для вимірювання рівня використовуємо ультразвуковий рівнемір VEGASON 62 для виміру рівня рідких і сипучих речовин. Принцип дії: перетворювач ультразвукового датчика посилає короткі ультразвукові імпульси і приймає їх у вигляді ехо-сигналів відображених від поверхні продукту. Час проходження ультразвукового імпульсу від відсилання до прийому пропорційно відстані до поверхні продукту, тобто рівню. Визначений таким чином рівень перетвориться у відповідний вихідний сигнал і видається у вигляд виміряного значення.

Рисунок 4.2 — Ультразвуковий рівнемір VEGASON 62

Технічні характеристики:

— діапазон вимірювань до 4 м (від нижньої кромки антени);

— аналоговий вихід: 4−20 мА;

— точність вимірювання 0,2% від вимірювального значення;

— діапазон робочих температур від -40 до +80С;

— стійкість до вібрацій 5−100 Гц.

4.3 Реле часу ТК-3

Реле часу ТК-3 призначено для затримки включення різних електроспоживачів, створення пристроїв резервування напруги і інших систем, що вимагають витримки часу після включення живлення. Реле часу складається з корпусу, на якому знаходиться ручка, діапазоні значень регулювання часу затримки, ручка регулювання часу і індикаторні світлодіоди. Усередині корпусу знаходяться електронний блок, запобіжник і клемники для підключення живлячої напруги і навантаження.

Рисунок 4.3 — Реле часу ТК-3

Технічні характеристики:

— мінімальний крок часу 1хв;

— діапазон робочих температур від -10 до +50С;

— спосіб регулювання — контакт що переключається;

— максимальне навантаження 3000 Вт.

4.4 Датчик тиску САПФИР-22ДГ-Вн Перетворювачі призначені для роботи в системах контролю і регулювання технологічними процесами з метою безперервного перетворення гідростатичного тиску контрольованого середовища в уніфікований струмовий вихідний сигнал. Перетворювач складається з вимірювального блоку і електронного пристрою. Перетворювачі різних параметрів мають уніфікований електронний пристрій і відрізняються лише конструкцією вимірювального блоку. Принцип дії полягає у лінійному перетворенні деформації мембрани у зміну опору тензорезисторів.

Рисунок 4.4 — Датчик тиску САПФИР-22ДГ-Вн Технічні характеристики:

— верхня межа вимірювань 2,5 МПа;

— вихідний сигнал 4−20 мА;

— похибка вимірювань 0,1%;

— діапазон робочих температур від -50 до +150С;

Таблиця 4.1 — Специфікація засобів автоматизації

5. АЛГОРИТМИ ФУНКЦІОНУВАННЯ Рисунок 5.1 — Загальний алгоритм функціонування системи Рисунок 5.2 — Алгоритм регулювання температури ошпарення банок Рисунок 5.3 — Алгоритм регулювання рівня спецій в резервуарі автомата для вкладання риби Рисунок 5.4 — Алгоритм регулювання часу стерилізації консервів в автоклаві

Рисунок 5.5 — Алгоритм регулювання температури в автоклаві

Рисунок 5.6 — Алгоритм регулювання тиску повітря в автоклаві

ВИСНОВОК При виконанні даного курсового проекту був розглянутий технологічний процес виробництва рибних консервів.

Розглянуті основні стадії виробництва, а також технологічні машини і агрегати, які використовуються у виробництві даного типу.

Курсовий ділиться на п’ять розділів:

1. Описує способи виробництва рибних консервів, а також технологію і основні складові технологічної лінії.

2. Проводиться оцінка статистичних і динамічних процесів і їх залежність від зовнішнього впливу, а також взаємозв'язок в процесі регулювання та контролю, визначаються вхідні, вихідні та збурюючи величини.

3. Обґрунтовується вибір функціональної схеми автоматизації, проводиться детальний опис функціонування схеми.

4. Проводиться вибір необхідних датчиків, приводяться їх основні параметри та кількість.

5. На основі вибраних вхідних даних будуються алгоритми функціонування.

ЛІТЕРАТУРА

1.Панфилов. «Автоматизированные процессы в пищевых производствах». — М.

2.Черенков В. В. «Промышленные приборы и средства автоматизации». -М.

3.Панфилов «Машины и автоматы» (том 1).