Производственные операции, осуществляемые на экструзионном производстве. Характеристика и конструкция экструдера. Двухуровневая супервизорная система автоматизации на базе персонального компьютера, микроконтроллеров и средств локальной автоматики.
Аннотация к работе
Термин «экструзия» (extruslo - выталкивание) впервые был использован для описания процесса получения изделий из пластмасс и резиновых смесей в экструдере - машине, предназначенной для размягчения (пластификации) материалов и придания им определенной формы. В пищевой промышленности метод экструзии впервые был опробован в макаронном и кондитерском производствах. В послевоенные годы в США началось изготовление экструдеров, конструкция и принцип работы которых сохранились до настоящего времени. Один из первых экструдеров, использованный еще в 1868 г. в Англии для производства колбас, производил в основном только интенсивное смешивание мясного фарша и формирование готовых изделий без термохимического воздействия на сырье. В конце 40-х годов XX века была разработана технология варочной экструзии, которая обеспечивала необратимые изменения сырья, в частности, почти полную клейстеризацию крахмала. Настоящий бум развития техники и технологии экструдирования в Европе и Новом Свете пришелся на 60-е годы: более 40 разных фирм освоили производство техники для разнообразных видов сырья и разработки продуктов с различными физико-химическими и функциональными свойствами; были разработаны теоретические основы холодной и горячей экструзии. На сегодняшний день различными видами экструзии получают ингредиенты кормов для домашних птиц, животных, рыб, кондитерские изделия (шоколад, конфеты, печенья, жевательную резинку), продукты детского и диетического питания, воздушные крупяные палочки (кукурузные, рисовые, перловые и т.д.), компоненты овощных консервов и пищеконцентратов, широкий диапазон макаронных изделий. Метод экструзионной обработки позволяет получить ряд преимуществ: · интенсифицировать производственный процесс; · повысить степень использования сырья; · получить готовые к применению пищевые продукты или создать для них компоненты, обладающие высокой сгущающей водо- и жироудерживающей способностью; снизить производственные затраты (расходы тепла, электроэнергии); · снизить трудовые затраты; · расширить ассортимент пищевых продуктов; · повысить усвояемость; · снизить микробиологическую об-семененность продуктов; Современное экструзионное производство представляет собой систему различных аппаратов, действующих в разных режимах и выполняющих различные функции. Непрерывный рост производства пищевой продукции (получаемой методом экструзии), повышение требований к ее качеству, а также поточность технологических процессов создали условия для внедрения средств автоматического контроля и управления. Комплексной автоматизации экструзионного производства уделяется большое внимание. Основное место в технологической схеме экструзионного производства занимает процесс непосредственно экструзии, одной из основных операций, определяющих качество готового продукта. Особенностью построения автоматической системы управления(АСУ) является системный подход ко всей совокупности технологических и управленческих вопросов. Кроме того, АСУ ТП производят общую обработку первичной информации в темпе протекания технологического процесса, после чего информация используется не только для управления этим процессом, но и преобразуется в форму, пригодную для использования на выше стоящих уровнях управления для решения оперативных и организационно-экономических задач. Применение АСУ ТП повышает оперативность управления экструзионным процессом, обеспечивает рациональное его ведение и облегчает труд операторов производства. На современном этапе автоматизации экструзионного процесса применяются стабилизирующие системы управления процессами экструзии, выполняющие следующие функции: обеспечение непрерывного потока сырья, регулирование влажности в гильзе экструдера, стабилизации температуры, оптимизации процесса экструзии. Результаты промышленной эксплуатации подтвердили техническую и экономическую целесообразность применения микропроцессорных систем для АСУ ТП нижнего и среднего уровня в экструзионном производстве. Для каждого случая новой рецептуры (состава сырья), необходимости изменения свойств изделия (к примеру, плотности и т.д.), применения нового материала (не обязательно типа материала, это может быть например зерно, но другого сорта), на основе нескольких предельно простых соотношений рассчитываются параметры формующего инструмента. Задачей экструзионного процесса является производство высококачественного продукта, обладающего заданными технологическими параметрами. Рисунок 2.1 - Общий вид экструдера 1 - Пульт управления; 2 - Шкаф управления; 3 - Электродвигатель привода шнека; 4 - Муфта соединительная; 5 - Редуктор; 6 - Насос-дозатор питьевой воды; 7 - Дозатор сухих компонентов; 8 - Опорный узел; 9 - Нагреватели; 10 - Узел экструзии; 11 - Матрица формообразующая; Характеристика экструдера «ШТАК-73» для которого выполняется проектирование: Количество рабочих шнеков - 2 Диаметр шнека - 88 мм Длина рабочей зоны - 1500 мм не менее Расстояние между валами шнеков - 72,5 Количество датчиков температуры - 4 Мощность главного привода - 90 кВт Мощность нагрева