Способ автоматического управления процессом гидротермической обработки продукта

)5 А 23 1. 1/10 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН СК ЕЛЬСТВ,Н,относится к автомагических процессов тен Из тиз ацтехн ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ПНТ СССР(71) Воронежский технологический институт(56) Авторское свидетельство СССРР 1056145, кл, С 05 Э 27/00, 1983.(54) СПОСОБ АВТОИАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГИЛРОТЕРП 1 ЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРОЛУКТА(57) Изобретение относится к автоматизации технологических процессов иможет быть использовано при автоматизации процесса варки круп, зернобобовых и других крупяных продуктовв пищеконцентратной отрасли. Цель изобретеция состоит я улучшении качества готового продукта. Лаццый способ предусматривает коррекцию расхода жидкости по начальному влагосодержанию продукта, измерение влагосодержания и температур готового продукта, давления ра спыливация жидкостии перепада давления теплоносителяна газораспределительной решеткена входе и выходе,из слоя продукта,При отклонении текущего значения влагосодержация продукта от заданногозначения в сторону увеличения пои может быть использовано и следовательно .вначале уменьшают рас= ход распыливаемой жидкости на варку, затем увеличивают линейную скорость потока теплоносителя и мощность электрокалориФера и далее увеличивают расход исходного продукта, При отклонении текущего значения влагосодержания от заданного в сторону уменьшения последовательно вначале уменьшают температуру и линейную скорость потока теплоносителя, затем увеличивают расход жидкости на варку и далее умень- шают расход исходного продукта. Увеличение мощности электрокалорифера осуществляют до достижения температуры продукта в зоне варки максималь- аЮ ц о до пус тимо го з ца чения, равного температуре карамелизации продукта. Увеличение линейной скорости потока теплоносителя осуществлят до дости- С жения критической скорости псевдоожижения, соответствующей началу уноса частиц продукта, Уменьшение расхо- ффффф да жидкости на варку осуществляют до ( Д достижения минимально допустимого ОО давления расцыливания жидкости при максимальной интенсивности ее распы- ЯО ливания. В процессе варки осущест- Я) вляют коррекцию расхода распылива- ь.,) емой жидкости по перепаду давле- ния теплоносителя на газораспреде,лительной решетке. 1 ил. томатизацци процесса варки круп, зернобобовых и других крупяных продуктов пищеконцентратной отрасли, 1584887Цель изобретения - улучшение качества готового продукта, снижение материальных .и энергетических затрат.5 1Способ автоматического управления процессом гидротермической обработки продукта, например при варке круп, предусматривает регулирование подачи теплоносителя и жидкости, а также измерение влагосодержания и температуры готового продукта, давления распыливания жидкости, перепад давления теплоносителя на газо-распределительной решетке и при отклонении текущего значения влагосодержания продукта от заданного значения в сторону увеличения, последовательно уменьшают расход распиливаемой жидкости на варку, увеличивают линейную скорость потока теплоносителя, увеличивают мощность электро- калорифера и увеличивают расход исходного продукта, а при отклонении текущего значения влагосодержания от за данного в сторону уменьшения. последовательнб уменьшают температуру теплоносителя, уменьшают линейную скорость потока теплоносителя увеличивают расход жидкости на варку и уменьшают расход исходного продукта, увеличение мощности электрокалорифера осуществляют до достижения температуры продукта в зоне варки максимально допустимого значения, равного температуре карамелизации продукта, увеличение линейной скорости потокатеплоносителя осуществляют до достижения критической скорости псевдоожижения, соответствующей началу уноса частиц продукта, уменьшение расхода жидкости на варку осуществляют до достижения минимально допустимого давления распыливания жидкости при Максимальной интенсивности ее распыливания. Кроме того, в данном способе осуществляют коррекцию расходараспыливаемой жидкости по перепаду давления теплоносителя на газораспределительной решетке.50На чертеже представлена схема, реализующая данный способ автоматического управления.Схема содержит варочную камерулинию 2 подачи исходного продук)та линию 3 подачи теплоносителя с1пульсатором 4, вентилятором 5 с регулируемым приводом и калорифером 6, линию 7 подачи жидкости, линию 8 отвода готового продукта, датчики 9 -17 расходов исходного продукта, теп-лоносителя, жидкости, давления распыливания жидкости, температуры продукта в зоне варки, влажности исходного и конечного продукта, давлениятеплоносителяна входе и выходе изслоя продукта, вторичные приборы 18 -25, преобразователи 26, 27 и 28, локальные регуляторы 29 и 30, корректирующий блок 31, микропроцессор 32,исполнительные механизмы 33-36.Процесс варки круп на установкеосуществляют следующим образом,Исходный продукт по .линии 2 подают через дозатор на газораспределительную решетку камеры варки, По линии 3 под газораспределительную решетку вентилятором 5 через калорифер6 и пульсатор 4 подают теплоноситель,пронизывающий снизу вверх слой продукта. Теплоноситель обеспечиваетактивный гидродинамический режим слояпродукта способствующий равномерному перемешиванию продукта, находящегося на гаэораспределительнойрешетке, Одновременно над слоем продукта распыливается жидкость, поступающая по линии 7, Достаточное количество тепла и влаги обеспечиваеттребуемые для варки физико-химические изменения веществ в продукте,например клейстеризацию крахмала, денатурацию белков и др. Готовый вареный продукт выгружается из установкина дальнейшие технологические опе-рации,Способ автоматического управленияосуществляют следующим образом.С помощью датчиков 9-17 и вторичных приборов 18-25 информация о ходепроцесса варки передается в микропроцессор 32, в который предварительно вводят двухсторонние ограниченияна влажность готового продукта.При текущем значений влагосодержания готового продукта, измеряемогодатчиком 15 и вторичным прибором 22ниже заданного значения, например 283(0,39 кг/кг), микропроцессор 32 последовательно по четырем каналам управления выдает сигналы:.сначала преобразователю 27 на уменьшение мощности ТЭНов электрокалорифера 6, затемпреобразователю 26 на уменьшение мощности привода вентилятора 5, далеелокальному регулятору 29 через кор.ректирующий блок 31 на увеличение158расхода распыливаемой жидкости в ли нии 7 и локальному регулятору 30 на уменьшение расхода исходного продукта в линии 2.Каждый последующий канал управления срабатывает после того, как предыдущий выйдет на свои ограничения, накладываемые ца процесс варки, т.е. исчерпает свои собственные ресурсы, Включение последующих каналов управления прерывается,как только влажность готового продукта выйдет ца заданный интервал значений. Порядок и очередность воздействий определены следующим алгоритмом: уменьшают мощность ТЭНов электрокалорифера 6 с помощью исполнительного механизма 34; сравнивают текущее значение температуры продукта в зоне варки, из - меряемое датчиком 13 и вторичным прибором 20 с заданным нижним предельць. значением и при достижении температуры варки заданного нижнего предельного значения, равного температуре клейстеризации крахмала, например 353 К, прекращают уменьшение мощности ТЭНов электрокалорифера 6 (с помощью исполнительного механизма 34 через преобразователь 27, мчкропроцессор 32 поддерживает канал ТЭНовпостоянным); сравнивают текущее значение влагосодержация продукта, измеряемое датчиком 15 и вторичным прибором 22,с заданным нижним предельным значением влагосодержания;н если эти значения равны (Ч, = Ч) или (Ч. 3 Ч д ),то корректирующие сигналы с микропроцессора 32 на уменьшение мощности ТЭНов, уменьшение расхода теплоносителя в линии 3, увеличение расхода распыливаемой жидкости в линии 7, уменьшение расхода исходного продукта в линии 2 соответственно через преобразователи 26 и 27, корректирующий блок 3 и локальный регулятор 29, преобразователь 27 и локаьный регулятор 30 це подают: если текущее значение влагосодержация продукта ниже заданного нижнего предельного значения влагосодержания (",., с Ч ), то подают корректирующий сигнал с микропроцессора 32 на уменьшение числа оборотов регулируемого привода вентилятора 5, ,через преобразователь 26 на исполнительный механизм 33 и уменьшают расход теплоносителя в линии 3; сравнивают текущее значение линейной ско 4 ЯЯ 7 брости потока теплоносителя, измеряемое датчиком 10 и вторичным прибором 19 с заданным и при достижении5линейной скорости теплоносителя заданного нижнего предельного значения, соответствующего скорости теплоносителя, при которой отсутствует срывание пленки жидкости с поверхности частиц продукта, например 0,7 м/с, прекращают уменьшение расхода теплоносителя; сравнивают текущее значение влагосодержания продукта, измеряемое датчиком 15 и вторич 15 ным прибором 22,с заданным нижнимпредельным значением влагосодержания; при условии цх равенства илинЧз, ) корректирующие сигналыс микропроцессора 32 на уменьшение 20 числа оборотов регулируемого привода вентилятора 5 ц уменьшение расхода теплоносителя в линии 3, а также ца увеличение расхода распыливаемой жидкости в линии 7, уменьшение .25 расхода исходного продукта в линии2 соответственно через преобразователь 26 с помощью исполнительногомеханизма 33, корректирующий блок. 3 1 и локальный регулятор 29, преоб 30 разователь 28 и локальный регулятор30 це подают; если текущее значение влагосодержация продукта ниже заданного нижнего предельного значения влагосодержацця (Чт сЧ ), то пои дают сигнал с микропроцессора 32 накоррекцию задания локальному регулятору 29 через корректирующий блок 31 и увеличивают расход распыливаемой жидкости с помощью исполнитель 40 ного механизма 35; сравнивают текущее значение перепада давления теплоносителя ца входе и выходе из слоя продукта, измеряемое датчиками соответственно 16 и 17 и вторичными5 приборами 21, 23, с заданным верхнимпредельным значением перепада давления теплоносителя и при достижениизаданного верхнего предельного значения, например 0,3 кПа, прекращают 50 увеличение расхода жидкости в линии7 (электромагнитный клапан остаетсяв определенном подожении); сравнивают текущее значение давления распыливания жидкости в линии 7, изме ряемое датчиком 12 и вторичным прибором 24, с заданным нижним предельным значением и при достижении заданного нижнего предельного значеноя, например 1,2 ат, прекращают уве 1584887личение расхода распыливаемой жидкости в линии 7; сравнивают текущее значение влагосодержания продукта, измеряемое датчиком 15 и вторичным прибором 22, с заданным нижним предельным значением влагосодержания продукта; при условии равенства этихнзначений или Чт 3, Ч корректирующие сигналы с микропроцессора 32 на увеличение расхода распыливаемой жидкости в линии 7, уменьшение расхода исходного продукта в линии 2 соответственно через корректирующий блок 31 и локальный регулятор 29, преобразователь 28 и локальный регулятор 30 не подают; если текущее значение влагосодержания продукта ниже заданного нижнего предельного значения (Ч ( Ч д ), то подают сигнал с микропроцессора 32 через преобразователь 28 и локальный регулятор 30 исполнительному механизму 36 на уменьшение расхода исходного продукта в линии 2 до тех пор, пока не будет выполнено условие 10 15 20 25 зад Ч ф Оф 005 Лри текущей влажности (влагосодержании) продукта выше заданного значения, например 317, (0,45 кг/кг), микропроцессор 32 осуществляет включение каждого из каналов управления по следующему алгоритму; уменьшают35 расход распыливаемой жидкости в линии 7 путем закрытия электромагнитного клапана посредством исполнительного механизма 35; сравнивают текущее значение влагосодержания продукта, измеряемое датчиком 15 и вторичным прибором 22, с заданным верхним предельным значением влагосодержа - ния; если текущее значение влагосодержания продукта достигает заданного верхнего предельного значения (Ч. ( Ч ,), например 31%(0,45 кг/кг), то сигналы с микропроцессора 32,с помощью коррекции задания локальному регулятору 29 через корректирующий блок 31 на уменьшение расхода распы 50 ливаемой жидкости в линии 7, увеличение расхода теплоносителя в линии 3 через преобразователь 26, увеличечие мощности ТЭНов через преобразователь 27, увеличение расхода исход 55 ного продукта в линии 2 через преобразователь 28 и локальный регулятор 30 не подают; если текущее эначение влагосодержания продукта выше заданного верхнего предельного значения влагосодержания (Ч,. ) Чд ),ь то подают сигнал с микропроцессора 32 через преобразователь 25 на исполнительный механизм 33 ре.гулируемого привода вентилятора 5 на увеличение расхода теплоносителя в линии 3; сравнивают текущее значение линейной скорости теплоносителя, измеряемое датчиком 10 и вторичным прибором 19, с заданным верхним предельным значением и при достижении заданного значения линейной скорости теплоносителя, соответствующего критической скорости псевдоожижения, при которой происходит унос частиц продукта, например 4 м/с, прекращают увеличение расхода теплоносителя в линии 3 (число оборотов регулируемого привода оставляют Фиксированным); сравнивают текущее значение влагосодержания продукта, измеряемое датчиком 15 и вторичным прибором 22, с заданным всрхним предельным значением влагосодержания; при условии их равенства (Ч =. Ч д) или , (Чтд),корректирующие сигналы с м кропроцессора 32 на изменение числа оборотов регулируемого привода вентилятора 5 в линии 3, увеличение мощности ТЭНов, увеличение расхода исходного продукта в линии 2 соответственно через преобразователь 26 с помощью исполнительного механизма 33, преобразователь 27 с помощью исполнительного механизма 34, преобразователь 28 и локальный регулятор 30 с помощью исполнительного механизма 36 не подают; если текущее значение влагосодержания продуктавыше заданного верхнего предельного значения влагосодержания (ЧтЧд ), то подают сигнал с микропроцессора 32 через преобразователь 27 исполнительному механизму 34 на увеличение мощности ТЭНов электро- калорифера 6; сравнивают текущее значение температуры продукта в зоне варки, измеряемое датчиком 13 и вторичным прибором 20, с заданным верхним предельным значением и при до- стижении температуры продукта заданного верхнего предельного значения, . равного температуре карамелизации продукта, например 375 К, прекращают увеличение мощности ТЭНов электрокалорифера б (с помощью иснолни 1584887 10тельного механизма Зч через преобразователь 27 микропроцессор 32 поддерживает накал ТЭЕЕов постоянным); сравнивают текущее значение влагосодержания продукта, измеряемое датчиком 15 и вторичным прибором 22, с заданным верхним предельным значением влагосодержания; если текущее значение влагосодеражния продукта достигает заданного верхнего предель" ного значения (Чт 4 Ч д ), то корьректирующие сигналы с микропроцессора 32 на увеличение мощности ТЭНов, увеличение расхода исходного продукта в линии 2 соответственно через преобразователи 2 б, 28 и локальный регулятор 30 не подают; если текущее значение влагосодержания продукта выше заданного верхнего значения влагосодержания (Ч Л Ч ), то подают сигнал с микропроцессора 32 через преобразователь 28 локальному регулятору 30 на увеличение расхода исходного продукта до тех пор, пока не будет выпблнено условие Ч - Ч=+О 005.т зад фФВ результате реализации способа автоматического управления процессом гидротермической обработки продукта улучшается качество готового продукта вследствие обеспечения равномерной и однородной обработки. продукта, повышается использование энергетического потенциала теплоносителя на варке продукта. за счет автома. тической стабилизации температуры : продукта в зоне сварки; предотвращается переувлажнение частиц продукта, что в свою очередь стабилизирует гидродинамический режим слоя и улучшаеткачество готового продукта при одновременном снижении расхода жидкости в линии подачи за счет использования коррекции количества распыливаемой жидкости над слоем продуктапо величине перепада давления теплоносителя на входе и выходе из слоя продукта.Формула изобретенияСпособ автоматического управленияпроцессом гидротермической обработ ки продукта, предусматривающий регулирование подачи теплоносителя и жидкости, измерение влагосодержания исходного и готового продукта, о т л ичающий с я тем, что, с целью 20 улучшения качества готового продукта,измеряют температуру продукта,давление распыливания жидкости, перепад давлений теплоносителя и проводят сравнение текущего значения влаго содержания готового продукта с заданным и в случае увеличения отклонения. текущего значения влагосодержанияготового продукта от заданного осуществляют последовательное уменьше ние расхода жидкости, увеличение линейной скорости потока теплоносителя,мощности электрокалорифера и расходаисходного продукта, в случае уменьшения этого отклонения осуществляют 35 последовательное уменьшение температуры теплоносителя и линейной скорости потока теплоносителя с последующим увеличением расхода жидкости иуменьшением расхода исходного продук та, при этом подачу расхода жидко-сти корректируют в зависимости от перепада давлений теплоносителя.1584887 Составитель Г,Богачеактор А,Долинич Техред Л.Сердккова орректор Г Ц 1 лрои Подписноеизобретениям и откртям прн ГКНТ ССС Раушская наб., д. 4/ Тираж 5 Производгтве 3 г " л .е)ски ком)вт Пат Заказ 2282 ВНИИПИ Госуд енн то коитета и 113 Т 35 Москва, Ж-. Ужг р., ун. Гагарина, 10