Курсовая  по дисциплине «Автоматизация измерений, испытаний и контроля» 
 

Тема: «Разработка  Автоматизированной системы стабилизации технологических параметров (температуры) в термокамере в технологическом  процессе копчения рыбы» 

 

Содержание

 

Введение

     Проектирование  автоматики – одно из наиболее сложных и важных направлений в инженерной деятельности, поэтому знание основ автоматики, представление об уровне автоматизации в различных технологических процессах, используемых средствах автоматизации и основах проектирования являются необходимыми условиями успешной работы.

     Нормальное ведение любого технологического процесса характеризуется определенными значениями параметров, а экономическая и безопасная работа оборудования обеспечивается поддерживанием эксплуатационных параметров в требуемых пределах. Для целей нормальной эксплуатации оборудования, а также осуществления требуемого технологического процесса в любых тепловых установках необходимо в проектных разработках предусматривать и средства автоматизации, [9].

     В настоящее время во всех отраслях народного хозяйства все большее применение находят системы автоматического управления. Это и не удивительно, так как автоматизация технологических процессов характеризуется частичной или полной заменой человека оператора специальными техническими средствами контроля и управления. Механизация, электрификация и автоматизация технологических процессов обеспечивают сокращение доли тяжелого и малоквалифицированного физического труда на производстве, что ведет к повышению его производительности.

     Таким образом, необходимость автоматизации  технологических процессов очевидна и есть необходимость научиться рассчитывать параметры систем автоматического управления (САУ), для последующего применения своих знаний на практике.

     Цель  данной работы – разработать Автоматизированную систему стабилизации температуры в термокамере в технологическом процессе копчения рыбы.

     Задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели:

1. оценить заданную автоматическую систему по исходным данным;
2. рассмотреть и описать функциональные элементы автоматической системы;
3. математически описать и оценить свойства некорректированной системы графоаналитическим методом;
4. математически описать и оценить свойства корректированной системы графоаналитическим методом.

 

     1. Общая оценка заданной автоматической системы по исходным данным

 

       

     

     

     

     

     

 

 

 

 

 

 

 
 
 

     Рис. 1. Технологическая схема производства рыбы холодного копчения

 

      Рыбную продукцию холодного копчения изготавливают при температуре  не выше 40°С. Отличительная особенность такой продукции заключается в пониженном содержании воды (42 – 60%) и повышенной массовой доли соли (4 – 8%). За счет этого, а также осаждения консервирующих компонентов дыма рыбные изделия холодного копчения имеют достаточно длительные сроки хранения. На изготовление продукции холодного копчения в основном направляют жирное и средней жирности сырье. Рассмотрим основные стадии процесса холодного копчения рыбы (рисунок 1).

     Дефростация. Мороженую рыбу размораживают в дефростерах или ваннах в чистой проточной или сменяемой воде температурой не выше 20°С. Соотношение массы рыбы и воды в ванне должно быть 1:2, высота слоя уложенной в ванну рыбы – не более 0,8 м. Размораживание заканчивают при достижении температуры в толще мяса рыбы от –2 до 0°С или свободном распадении блока рыбы, [8].

     Мойка. Для удаления слизи и поверхностных загрязнений принятую охлажденную рыбу перед направлением в обработку тщательно промывают чистой проточной или сменяемой водой с температурой не выше 15°С.

     Разделка. В зависимости от сырья для изготовления рыбной продукции холодного копчения применяются следующие виды разделки:

     – обезглавливание;

     – потрошение (с оставлением головы);

     – потрошение и обезглавливание;

     – разделка на кусок;

     – разделка на боковник;

     – разделка на филе.

     При обезглавливании у рыбы ровным срезом позади жаберных крышек отделяют голову с плечевыми костями, грудными плавниками и пучком внутренностей без разреза брюшка. Удаляют пищевод, желудок и часть кишечника, двухкамерный плавательный пузырь, печень. В процессе потрошения (с оставлением головы) рыбу разрезают по брюшку между грудными плавниками от калтычка до анального отверстия или далее, причем калтычок может быть перерезан. Внутренности, в том числе икру и молоки, удаляют, брюшную полость зачищают от сгустков крови. При потрошении и обезглавливании рыбу разделывают так же, как и потрошеную с головой, после чего голову удаляют (плечевые кости и грудные плавники могут быть оставлены). Можно сначала отделить у рыбы голову, затем потрошить, как указано выше. Разделка на кусок происходит таким образом: у потрошеной и обезглавленной рыбы удаляют хвостовой плавник, затем рыбу разрезают на поперечные куски. При разделке на боковник рыбу разрезают посредине брюшка, удаляют все внутренности, брюшную пленку и сгустки крови (почки). Отделяют голову и все плавники, после чего тушку разрезают вдоль по спине на две одинаковые половинки (боковники), удаляя при этом позвоночник. У половинок срезают брюшную часть. В процессе разделки на филе рыбу разрезают по длине вдоль позвоночника на две продольные половины; голову и плечевые кости, внутренности, черную пленку, плавники, позвоночник и крупные реберные кости удаляют, сгустки крови зачищают. Размороженную рыбу перед обработкой или предварительной разделкой, а также после разделки тщательно промывают водой.

     Посол. Посол осуществляется сухим, мокрым (тузлучным) или смешанным способами, выбор которого зависит от вида рыбы, способа разделки и условий перерабатывающего предприятия. Наиболее часто употребляется смешанный посол (с охлаждением и без него), тузлучный посол – для мелких видов рыб.

     Выравнивание  солености. Выравнивание солености проводят преимущественно для крупных рыб и рыб, не просолившихся у позвоночника. Выгруженную из посольной емкости рыбу (за исключением мелкой, тузлучного посола) промывают либо в солевом растворе плотностью 1140–1160 кг/м3, либо в чистой проточной или же в периодически сменяемой воде для удаления остатков нерастворившейся соли и загрязнений. Разделанную рыбу промывают, тщательно протирают брюшную полость, удаляют остатки черной пленки (кроме тресковых рыб), нерастворившуюся соль под жаберными крышками, а также остатки крови, внутренностей и загрязнений. Соотношение солевого раствора (тузлука) и рыбы по массе должно быть не менее 2:1. По мере загрязнения солевой раствор (тузлук) в ванне сменяют. Температура воздуха в помещении, в котором выдерживается рыба для выравнивания массовой доли поваренной соли, не должна превышать 10°С. Продолжительность выравнивания, которая в каждом конкретном случае устанавливается мастером или лабораторией предприятия, зависит от вида и размера рыбы, вида разделки и массовой доли поваренной соли и жира, [10].

     Размещение  на рейки и шомпола. Неразделанную, потрошеную рыбу, спинки с головой нанизывают на прутки через глаза или рот и жаберную щель; обезглавленную рыбу, боковник, пласт и полупласт – через хвостовой стебель; тешу и филе – за край более тонкой части куска. Наколотую на прутки или нанизанную на рейки рыбу ополаскивают чистой водой и выдерживают в течение 1 ч для стекания, после чего направляют на подсушивание.

     Подсушивание. Роль подсушивания заключается в подготовке рыбы к осаждению коптильных компонентов. Во время этого процесса удаляется 7–18% воды (в расчете на массу рыбы). При большом увлажнении поверхностных слоев рыбы происходит более интенсивное осаждение коптильных компонентов на продукте, что приводит к потемнению поверхности и появлению горьковатого, иногда смолистого привкуса. Копчение рыбы с пересушенной поверхностью приводит к недостаточному осаждению коптильных компонентов, а также может быть причиной низкой скорости обезвоживания рыбы при копчении и избыточного содержания воды в готовой продукции. Подсушивание рыбы проводят в термокамерах, [3]. Нежирную рыбу подсушивают при начальной температуре 18…20°С, постепенно повышая ее к концу процесса до 25…28°С. Жирную рыбу рекомендуется подсушивать при температуре 22…23°С. Скорость воздуха в термокамере должна составлять 0,5–1 м/с при относительной влажности 40–60%. Длительность процесса подсушивания составляет от 2–3 ч до 1,5–2 суток в зависимости от вида, размера, содержания жира и способа разделки рыбы. Подсушивание заканчивают, когда поверхность рыбы становится сухой, плавники жесткими, а мышцы несколько уплотняются.

     Копчение. Процесс тепловой обработки обычно выполняется в коптильной камере. Копчение – это осаждение компонентов дыма на продукте и диффузия их в толщу мышечной ткани. В этот период температуру в коптильной камере понижают, а подачу дыма увеличивают. В результате копчения рыба приобретает привлекательный внешний вид и приятный запах копчености. Вместе с тем в этот период происходит консервирование рыбы за счет антисептических свойств компонентов коптильного дыма. На интенсивность осаждения компонентов дыма значительное влияние оказывает влагосодержание кожного покрова рыбы: чем оно выше, тем интенсивнее осаждение. Копчение рыбы проводят при температуре 20…30°С от 12–18 ч до 4–5 суток в зависимости от вида и размера рыбы, а также конструкции коптильной камеры. Оптимальный режим процесса копчения в каждом конкретном случае определяется экспериментально, а его окончание устанавливается по органолептическим показателям и содержанию воды в рыбе (не более 58–60%).

     Охлаждение  и сортирование. Готовую копченую рыбу необходимо быстро охладить до температуры не выше 18°С, после чего снять с реек, шомполов (прутков) или сеток и рассортировать по качеству в соответствии с требованиями стандартов и технических условий на рыбу холодного копчения. Далее охлажденная и рассортированная рыба немедленно направляется на упаковывание, [10].

     Упаковывание. Рыбу холодного копчения в соответствии с нормативными документами упаковывают в ящики из гофрированного картона или в полимерные многооборотные; в пакеты из полимерных материалов; в пачки из картона или комбинированных материалов; на подложку, обтянутую пленкой; в термоформуемую пленку и т.п.

     2. Описание функциональных  элементов автоматической  системы

 
 

     Функциональная  схема элемента — схема системы автоматического регулирования и управления, составленная по функции, которую выполняет данный элемент.

     Функциональная  схема системы стабилизации температуры представлена на рисунке 2.

     

       t_вх 

Рис. 2. Функциональная схема системы стабилизации температуры 

     ИР – измеритель рассогласования. Предназначен для сравнения значений управляющего воздействия и регулируемой координаты и преобразования полученной разности в электрический сигнал. Устройство, измеряющее разницу между температурой внутри термокамеры и заданной температурой. По результатам измерения вырабатывает отклонение.

     Основными характеристиками и параметрами ИР являются:

• статистическая характеристика, представляющая собой зависимость выходного сигнала от ошибки рассогласования U_δ = ƒ(δ) = X_вх – Х_вых;
• коэффициент преобразования (чувствительность) k_δ = U_δ / δ;
• погрешность измерительного устройства;
• мощность выходного сигнала.
• Основные требования, предъявляемые к И.Р.:
• высокая точность измерения и преобразования угла рассогласования;
• линейность и большая крутизна статической характеристики;
• малая мощность потребления электрической энергии;
• безынерционность;
• надежность, минимальные размеры и масса.