Автоматизация процесса производства отливных глазированных конфет

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

 

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

ДЗЕРЖИНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

 

 

Кафедра «Автоматизация технологических процессов»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа.

 

Автоматизация процесса производства

отливных глазированных конфет. 

 

 

 

 

                                                                                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                               Студент: Генералов К.М

                                                                                                                 Группа: 02-ПИМП-2

                                                                                                                 Проверил: Тароненко Е.В.

                                              

 

 

 

 

 

 

Дзержинск 2006

 

Содержание

                                                                                                                                                  

Введение

 

1. Описание технологического процесса и оборудования  4

 

2. Анализ технологического процесса как объекта автоматизации 9

 

3. Описание схемы автоматизации и характеристика выбранных

    технических средств  автоматизации 11

 

Литература

 

Приложение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Механизированная поточная линия производства отливных глазированных конфет  предназначена для изготовления отливных глазированных конфет с помадно-молочными корпусами.

Технология производства отливных глазированных конфет в поточной линии предусматривает процессы варки, отливки, выстойки, глазирования.

Цель автоматизации процесса производства отливных глазированных конфет является повышение эффективности, улучшение качества выпускаемой продукции, создание условий для оптимального использования всех ресурсов производства.

Развитие автоматизации производства отливных глазированных конфет осуществляется в трех направлениях.

Первое направление – разработка и внедрение специальных приборов и средств автоматизации для экспресс анализа сырья полуфабрикатов и готовой продукции. Это специальные контрольно-измерительные приборы, датчики, приборно-анлитические комплексы, исполнительные устройства для контроля и управления технологическими

процессами и производствами. При создании этих приборов значение приобоитает применение микропроцессов.

Второе направление- создание и внедрение систем автоматического регулирование и управление отдельными технологическими агрегатами и участками, в том числе с применением микропроцессоров и микро ЭВМ. С этой целью созданы различные схемы автоматизации для тепловых технологических процессов: тепло- и массообменных (выпаривание, сушка), микробиологических. Разработаны системы автоматического программного регулирования периодических процессов варки, многокомпонентного дозирования и др.

Третье направление автоматизации кондитерской промышленности для получения помадных конфет – создания автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) с использованием управляющих мини и микро ЭВМ. Это дальнейшие развитие автоматизации производства. Экономический эффект от внедрения АСУ ТП значителен.

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Описание технологического процесса и оборудования

 

Для производства конфет используются многие виды сырья, отличающегося сложным химическим составом. К нему относятся сахар, содержание которого в отдельных сортах конфет колеблется от 47 до 87%, разнообразные орехи, молочные  продукты,  крахмальная патока, вкусовые и ароматические вещества. Эти и другие виды сырья после определенной подготовки могут смешиваться в различных соотношениях, что предопределяет структуру, консистенцию и вкусовые качества готовых изделий и позволяет вырабатывать конфеты в ассортименте.

Большое разнообразие ассортимента также достигается разными способами формования конфетных масс и отделкой конфетных корпусов.

В зависимости от состава и способа приготовления конфетные массы и готовые изделия подразделяются на следующие основные виды: помадные, молочные.

Структурообразование конфетных корпусов зависит от рецептурного состава конфетных масс и технологических режимов формования. В помадных, молочных  массах, формуемых методом отливки в крахмальные пли другие; ячейки, образование структуры происходит в результате кристаллизации сахарозы.

Исходные компоненты и полуфабрикаты при переработке претерпевают изменения, связанные с физико-химическими, коллоидными и другими превращениями. Для производства помадных, молочных  масс готовят  сахаро-паточные или сахаро-паточно-молочные сиропы. В зависимости от химического состава сиропов, способов и продолжительности их уваривания происходят такие процессы, как растворение сахара, гидролиз сахарозы, распад моносахаридов, образование меланоидинов и другие. Все это ведет к изменению состава масс, их цветности и вкусовых качеств.

Технология производства отливных глазированных конфет в поточной линии предусматривает процессы:

1. Варки;
2. Отливки;
3. Охлаждение и выстойки;
4. Глазирования.

 

1. Варка:

При автоматизации варочного отделения необходимо обеспечить качественное дозирование компонентов смеси, требуемые параметры процесса варки, температурные режимы в змеевиковом аппарате, помадосбивающей и темперирующей машинах. Кроме того, должно быть  предусмотрено регулирование уровней в промежуточных сборниках компонентов смеси.  

Основные компоненты молочный сироп, патока, сахарный сироп – поступают в заданных количествах из промежуточных сборников в рецептурный смеситель.

Автоматическое дозирование  компонентов смеси обеспечивается путем стабилизации расходов компонентов из промежуточных сборников в смеситель. Молочный сироп, патока, сахарный сироп из промежуточного сборника отбирается насосом, приводимым в действие электродвигателем, и через трубопровод, в котором установлен электромагнитный расходомер, поступает в смеситель. Сигнал расходомера подается на вторичный прибор и далее на регулятор, который посредством электрического исполнительного, механизма изменяет положение регулирующего органа на линии перепуска молочного, сахарного сиропа и патоки в промежуточный сборник.

Во всех промышленных сборниках предусмотрено автоматическое регулирование уровня. Во всех трех промежуточных сборниках датчики уровня подают информацию на электронный сигнализатор уровня, который управляет электродвигателем насоса подачи молочного, сахарного сиропа и патоки.

Далее  из смесителя смесь перекачивается в змеевиковый варочный аппарат. В змеевиковом варочном аппарате давление греющего пара регулируется регулятором, управляющим исполнительным механизмом клапана подачи пара в аппарат.   

При уваривании масс, содержащих молочный сироп, кроме перечисленных выше процессов происходят мутаротация и гидролиз лактозы, свертывание и коагуляция белков молока при нагревании выше 80°С. Компоненты молочного сиропа снижают скорость гидролиза сахарозы, но значительно ускоряют реакцию меланоидино образования.

Скорость коагуляции белкой зависит от температуры, кислотности массы, качества молочных продуктов. При уваривании молочных масс кислотность повышается. Чем больше кислотность, тем ниже температура свертывания белка, тем больше коагулировавшегося белка в готовых изделиях.

Интенсивная окраска расплавов говорит о том, что даже в течение кратковременного воздействия (15—20 с) высоких температур (195—210°С) в расплаве происходит глубокий распад Сахаров с образованием гумпповых (красящих) веществ. Методом бумажной хроматографии в водных растворах расплавов сахарозы установлены: глюкоза, фруктоза, трисахариды и другие олигосахариды. В зависимости от температуры нагревания содержание редуцирующих веществ изменяется от 8 до 24%. Однако это не значит, что они представлены только моносахаридами. Известно, что редуцирующей способностью обладают ангидриды сахаров, океиметилфурфурол, фурфурол и красящие вещества.

После уваривания смесь направляется в помадосбивальную, а затем темперирующую машину, где из уваренной смеси получается – помада.

В помадосбивающей и темперирующей машинах осуществляется стабилизация температуры воды в рубашках. В помадосбивающей машине сигнал от датчика температуры поступает на показывающий прибор, который управляет электроприводом клапана на трубопроводе холодной воды.  

Помада — это продукт кристаллизации сахарозы из ее пересыщенных сахаро-паточных пли сахаро-паточно-молочных сиропов. Она представляет собою гетерогенную систему, состоящую из трех фаз: твердой, жидкой, газообразной.

Твердая фаза представлена различными, но размеру кристаллами сахарозы.

Жидкая фаза — физически однородная, но по химическому составу сложная фаза, состоящая из нескольких компонентов. Состав жидкой фазы зависит от рецептуры помады, но в основном представляет собой раствор сахарозы, глюкозы, мальтозы, фруктозы, декстринов и небольшого количества продуктов разложения сахаров, а при получении молочных номад — кроме того — раствор лактозы, молочного белка и продуктов сахаро-аминной реакции.

Газообразная фаза — это пузырьки воздуха, образовавшиеся в результате интенсивного перемешивания сиропа в помадосбивальных машинах. В молочных помадах присутствует белок, который способствует большему накоплению газообразной фазы, однако объем ее не превышает 0% общего объема помады.

Основное влияние на консистенцию и качество помады оказывает соотношение между твердой и жидкой фазами и химический состав жидкой фазы. От последнего зависят растворимость сахарозы в жидкой фазе и ее вязкость.

Кристаллы твердой фазы помады находятся в окружении жидкой фазы, которую можно назвать межкристальным сиропом. Последний вследствие различных размеров кристаллов и непрерывного испарения влаги, содержание которой в помаде колеблется от 9 до 12%, является пересыщенным раствором сахарозы.

В готовой помаде содержание жидкой фазы должно быть 40—45%, твердой — 60—65%, а размер кристаллов не превышать 20 мкм.

При производстве молочных помад вначале растворяют сахар в подогретом до 60—80°С молоке, затем добавляют сливочное масло и подогретую патоку. Смесь уваривают при температуре не выше 80°С, чтобы избежать свертывания белков молока. Для получения помады сахаро-паточно-молочный сироп увариванием нагревают в отдельном варочном аппарате в течение 1ч. Под действием высокой температуры и других ранее описанных факторов в сиропе происходит реакция меланоидиноообразования, продукты которой придают помаде светло-коричневую окраску и специфический вкус и аромат.

В уваренном помадном сиропе содержится 78—85% сахарозы, при температуре 122°С коэффициент растворимости ее равен Н0=7,33. При указанных исходных данных в помадном сиропе на 1 часть воды приходится от 6,5 до 8,5 частей сахарозы. Следует учитывать, что вещества патоки и молока понижают растворимость сахарозы в воде, в их присутствии коэффициент насыщения будет меньше единицы.

Готовая помада подается в темперирующую машину. В темперирующей машине датчик температуры подключен к показывающему прибору, который управляет электроприводом клапана на линиях горячей и холодной воды таким образом, чтобы обеспечить необходимую температуру их смеси.     

Качество готовой помады зависит не только от соотношения твердой и жидкой фазы, но и размеров кристалликов твердой фазы. Поэтому в помадообразовании важное значение имеет первая стадия процесса кристаллизации — образование центров кристаллизации. Чем больше их возникает в единице объема за данное время, тем больше суммарная поверхность кристаллизации и тем мельче будут выросшие кристаллы сахарозы.

Контроль температур в сборниках производится датчиками, в смесителе – датчикам, соединенными через переключатель с вторичным показывающим прибором. Кроме того, производится автоматический контроль влажности уваренной конфетной массы по температуре ее кипения. Для этого в пароотделителях установлены термометры и, соединенные через переключатель с показывающим прибором, проградуированным в процентах влажности.   

 

2. Отливка:

Основной задачей автоматизации этого процесса является стабилизация температурных режимов, уровня в отливочной машине и управления пуском и остановом электродвигателей. Уровень конфетной массы в отливочной машине измеряется датчиком, подключенным к сигнализатору уровня, воздействующему на электропривод насоса подачи конфетной массы.    

Конфетная масса из темперирующей машины подается насосом на отливочную машину. Наиболее распространенным способом формования помадных, молочных масс является отливка в крахмальные формы. В зависимости от способа формования конфетные массы подвергаются различной подготовке и обработке. Перед отливкой помаду из помадосбивальной машины передают в температурные сборники, где смешивают с различными добавками и, как правило, нагревают до более высокой температуры.

Конфетные массы разливают в крахмальные формы при следующих температурах (в °С): Помадные сахарные    70—75; 
       Помадные молочные   65—80.

3. Охлаждение и выстойка:

Корпуса конфет, отлитые в крахмальные формы подаются на охлаждение и далее на ускоренную выстойку, где они обдуваются холодным воздухом.

Автоматическое регулирование температуры холодного воздуха поступающего в установку выстойки корпусов конфет, осуществляется показывающим и самопишущим мостом позиционным регулятором, управляющим электромагнитным клапаном на линии подачи рассола в воздухоохладитель.

Аналогичным образом обеспечивается автоматическое регулирование температуры воздуха в охладительном шкафу.   

Структурообразование помадных, молочных конфет предопределяется процессом кристаллизации сахарозы. Структура этих конфет зависит от исходного состояния конфетной массы и технологических параметров кристаллизации.