Автоматизация технологических процессов на кондитерских предприятиях

Введение

Автоматика — отрасль науки и техники, охватывающая теорию и принципы построения средств и систем управления производственными процессами, действующими без непосредственного участия человека. Автоматика является основой автоматизации.

 Автоматизация – этап развития машинного производства, характеризуемый освобождением человека от непосредственного выполнения функций управления производственными процессами и передачей этих функций техническим устройствам. Автоматизация является одной из движущих сил научно-технического прогресса, которая существенно влияет на развитие производства, делая возможным создание новых высокоинтенсивных технологических процессов и побуждая к разработке более совершенного механизированного и автоматизированного технологического оборудования.

Управление производственным процессом – воздействие, обеспечивающее оптимальный или заданный режим работы. Управляемый производственный процесс – объект управления. Совокупность технических устройств, используемых для управления, и производственного персонала, принимающего в нем непосредственное участие, образует совместно с объектом систему управления. Процесс управления складывается из следующих основных функций, выполняемых системой управления: получения измерительной информации о состоянии производственного процесса как объекта управления; переработки полученной информации и принятия решения о необходимом воздействии на объект для достижения целей управления; реализации принятого решения, т. е. непосредственного воздействия на производственный процесс, например, увеличить или уменьшить подачу сырья на переработку. Технические устройства, которые применяются в системах управления для автоматизации этих функций, называются техническими средствами автоматизации. Средства, предназначенные для получения информации о состоянии объекта управления, называются средствами измерений. В пищевой промышленности чаще всего приходится измерять значения следующих технологических параметров: температуры, давления (разрежения) и уровня рабочих сред в аппаратах и машинах; расходов потоков газообразных, жидких и сыпучих материалов, а также состава и показателей качества сырья, полупродуктов и готового продукта. В зависимости от степени участия человека-оператора в управлении различают следующие системы: ручного дистанционного управления, в которых функции переработки измерительной информации, определения необходимых управляющих воздействий и их реализации (с помощью технических средств дистанционного управления) выполняет человек; автоматизированные, в которых человек выполняет только часть функций системы управления; автоматические, в которых процесс управления протекает без непосредственного участия человека.  Среди автоматических систем наиболее распространены автоматические системы регулирования, которые предназначены для поддержания заданных значений технологических параметров, характеризующих состояние производственного процесса как объекта регулирования. С появлением новых технических средств автоматизации в виде управляющих вычислительных машин в практику автоматизации производственных процессов вошел принципиально новый тип систем управления — автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП). Широкое внедрение автоматизации пищевых производств позволяет повысить эффективность технологических процессов и обеспечить полную сохранность натуральных свойств исходного сырья, поступающего на переработку.

Анализ процессов приготовления  сахарных кондитерских изделий показал, что производства, так же как и производство мучных кондитерских изделий, имеют в основном последовательную структуру. Во многом совпадают и важнейшие задачи автоматического управления на основных стадиях ТП, таких как подготовка компонентов заданного состава и в нужном количестве, обеспечение заданных технологических режимов за счет автоматического регулирования основных параметров процесса и т. д. Технологические процессы кондитерского производства как объекты автоматизации можно объединить в небольшое число групп с аналогичными динамическими свойствами: одноемкостные объекты (статические и астатические), многоемкостные объекты (статические и астатические), объекты с транспортным запаздыванием и с распределенными параметрами. Примерами астатических одноемкостных объектов являются промежуточные емкости для какао масла, шоколадных масс и т. д., на выходе которых установлены насосы постоянной производительности. Одноемкостными статическими объектами являются сборники эссенции, раствора соли и т. д., двухемкостными — теплообменники со змеевиковыми подогревателями, различные смесители, коншмашины, очистительно-сортировочные машины и т. д. К объектам с транспортным запаздыванием относятся трубопроводы, разного рода транспортеры и т. п., перемещающие сырье, полуфабрикаты, готовый продукт и разного рода материалы. На кондитерских предприятиях внедрены как локальные системы автоматизации аппаратов, машин, агрегатов, так и АСУ ТП.

 

 

 

 

 

 

 

Описание технологического процесса

Пищевые концентраты  сладких блюд, требующие варки. Концентраты вырабатывают по следующей технологической схеме: подготовка сырья, дозирование и смешивание, фасование. Технологическая схема производства концентратов сухих киселей представлена на рисунке:

Подготовка сырья оказывает  наиболее существенное влияние на качество пищевых концентратов.

При производстве пищевых  концентратов киселей крахмал или  сухой плодовый полуфабрикат через  центробежный разгрузитель поступает на бурат, на котором осуществляют контрольное просеивание продукта. Перед просеиванием картофельный и желирующий крахмал во избежание комковатости подсушивают до влажности 10... 12%. Температура в процессе подсушки крахмала не должна превышать 40 С, поскольку более высокая температура может привести к изменению физико-химических свойств крахмала и, следовательно, к ухудшению набухаемости и консистенции готовых блюд. Для просеивания крахмала устанавливают металлотканые сита № 1,2... 1,6, а для просеивания сухого плодового полуфабриката — № 2...2,5. Из просеивателя продукт поступает в унифицированный дозатор и непрерывным потоком из него идет в смеситель непрерывного действия.

Сахар-песок просеивают для  контроля на просеивателе «Пионер», на котором установлено металлотканое сито № 2...2,5, и через центробежный разгрузитель подают в унифицированный дозатор, а из дозатора — в смеситель.

При приготовлении киселей  на плодово-ягодных экстрактах в  смеситель непрерывного действия также  поступает соответствующий экстракт. Из резервной емкости его направляют в купажную емкость, оборудованную мешалкой. При необходимости в купажную емкость подают лимонную кислоту, которая растворяется в экстракте. При этом надо следить за полным растворением кислоты в экстракте. При неполном растворении кислоты на поверхности брикетов киселей могут образовываться дефекты — белые пятна в связи с обесцвечиванием экстракта растворяющимися в этом месте кристаллами лимонной кислоты.

Экстракт с растворенной в нем лимонной кислотой через  фильтр насосом-дозатором подают в  смеситель непрерывного действия. Экстракт фильтруют через металлотканое  сито № 1 или шелковое сито № 15. Из смесителя  масса киселя поступает на брикетный  пресс. Сформованные на прессе брикеты  направляют на заверточные автоматы, где их упаковывают в пергамент  или в другой материал с фирменной  этикеткой. Оформленные брикеты  укладывают на столе в транспортную тару — короба из гофрированного картона. Короба оклеивают бандеролью на обандероливающей машине, затем направляют в цеховой  склад готовой продукции.

Плодовые и ягодные  кисели также могут выпускаться  небрикетированными, в рассыпном виде, в пакетах из крафтбумаги массой до 3 кг для сети общественного питания. Для индивидуального потребления их фасуют меньшей массой в пакеты из полимерных материалов.

При изготовлении киселей  из сухих плодовых полуфабрикатах в  смеситель задают только сахар и  сухой плодовый полуфабрикат. Хорошо перемешанную смесь направляют на фасовочный автомат, фасуют в пакеты из полимерных материалов или бумагу, покрытую полиэтиленом, массой 33... 250 г, не брикетируя.

Концентраты муссов вырабатывают по такой же технологической схеме. Поскольку вместо крахмала в концентраты  муссов входит манная крупа, изменена и линия обработки: между операциями бурата и дозирования в технологическую  схему включаются операции по термической  обработке манной крупы, ее охлаждению и контрольному просеиванию.

Термическую обработку манной крупы производят в шнековой сушилке ДСШ до влажности 9% и приобретения светло-кремового цвета. При этом температура манной крупы к концу обработки достигает 80...90 "С.

При тепловой обработке манной крупы основное изменение претерпевает крахмал, который под действием  высокой температуры разлагается, образуя декстрины и различные  промежуточные продукты. Происходит также карамелизация сахара с образованием карамелена, имеющего коричневый цвет. Более полная декстринизация крахмала улучшает потребительские свойства готовых блюд. Однако вкусовые качества готового мусса, обусловленные в основном экстрактом, могут быть значительно снижены из-за глубокого разложения сахаров и других органических веществ крупы. Поэтому чрезмерная тепловая обработка нежелательна, ее цель — обезвожить продукт. После тепловой обработки манную крупу немедленно охлаждают на охладительном вибросите, просеивают через металлотканое сито № 1,2... 1,6, затем пропускают через магнитные заграждения.

Муссы брикетируют в брикеты  массой 50...350 г. Фасование муссов в пакеты осуществляют так же, как и киселей, приготовленных на плодовых и ягодных экстрактах.

Сухие желейные кремы изготовляют  по следующей технологической схеме. Сахар-песок просеивают на вибрационном просеивателе через металлотканое сито № 2...2,5 и пропускают через магнитные заграждения. Сухое цельное молоко просеивают через металлотканое сито № 0,8... 1 и также пропускают через магнитные заграждения. Подобной обработке подвергают и какао-порошок. Агар инспектируют на столе, просушивают в шкафной сушилке при температуре не выше 60 °С до влажности 7 %, дробят на молотковой дробилке, просеивают через металлотканое сито 2,5... 2,8 и пропускают через магнитные заграждения. Сход с сита № 2,5...2,8 направляют на повторный помол.

Для получения кофейного  экстракта жареный кофе инспектируют, размалывают на молотковой дробилке, просеивают на вибропросеивателе через металлотканое сито № 0,8 и пропускают через магнитные заграждения. Сход с сита № 0,8 направляют на повторный помол.

Одну часть порошка  кофе заливают десятью частями воды и кипятят в пароварочном котле  в течение 10 мин. Смесь фильтруют  через плотный фильтр. Полученный экстракт уваривают в вакуум-аппарате до 40%-ного содержания сухих веществ. Если используют растворимый кофе, его закладывают без подработки.

Подготовленное сырье  загружают в смесительную машину в следующей последовательности: сахар-песок, агар, ванилин, какао-порошок или экстракт кофе, сухое молоко и смешивают до однородной массы в течение 3...4 мин. Затем массу выгружают в приемник фасовочного автомата. Пакеты с кремом укладывают в короба из гофрированного картона и оклеивают бандеролью.

Технологическая схема производства заварных кремов включает следующие  операции: просеивание сахара-песка  через металлотканое сито № 2... 2,5, пропускание его через магнитные  заграждения; просеивание сухого цельного молока через металлотканое сито № 1,2... 1,6, пропускание его через  магнитные заграждения. Декстринизированную пшеничную муку подготавливают так же, как манную крупу, — до влажности 7 % и появления светло-кремового оттенка.

Яичный порошок в смесителе  периодического действия смешивают  с ванилином, порошком какао или  кофе. Готовую смесь через магнитоуловитель направляют в приемник.

Подготовленные полуфабрикаты  дозируются дозаторами непрерывного действия и транспортером направляются в  непрерывно работающий смеситель. Готовая  смесь, проходя магнитную защиту, поступает на фасовочно-упаковочный  автомат, где фасуется в пакеты из полимерных материалов массой 50...350 г.

Некоторые виды пищевых концентратов (заварные кремы, желе, пудинги) при  хранении легко «цементируются»  и трудно поддаются измельчению. Их фасуют в насыпном виде.

Пищевые концентраты сладких  блюд (кисели), не требующие варки. Особенностью их производства является то, что в  результате гидротермической обработки сырье доводится до полной кулинарной готовности, а затем сушится. Такие концентраты используются для получения готового блюда без варки путем мгновенного восстановления питьевой водой.

Основным сырьем для изготовления пищевого концентрата — киселя —  является яблочное пюре. Если пюре сульфитированное, проводят его десульфитацию в специальных десульфитаторах или открытых варочных котлах до содержания сернистого ангидрида в пюре не более 0,02 %. Затем делают контрольную протирку яблочного пюре на протирочной машине с отверстиями в сетках диаметром 1 и 0,8 мм. Качество протирки влияет на внешний вид и консистенцию готового блюда. Картофельный крахмал, сахар-песок просеивают и направляют в смеситель, в котором по рецептуре смешиваются яблочное пюре и крахмал. Смесь должна быть без комочков. Подготовленную смесь нагревают в варочном аппарате в течение 15...20 мин до полной клейстеризации крахмала при постоянном помешивании во избежание подгорания.

Нагретая смесь поступает  на вальцовую сушилку, в которой  при толщине слоя на поверхности  валка 0,2 мм в течение 10...20 с происходит высушивание смеси. Высушенную смесь измельчают на дробилке и пропускают вначале через сито с отверстиями диаметром 1...2 мм, затем через магниты.

Фасование сахара-песка и высушенного плодового полуфабриката производят по разным рукавам в один пакет, поскольку из-за большой разницы насыпных плоскостей предварительно смешивать компоненты нецелесообразно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Описание функциональной схемы

Концентраты сладких  блюд получают из яблочного пюре и томатной пасты методом пеносушки. Схема автоматизации используется также для производства сухих муссов быстрого приготовления. Продукт вручную или насосом подается в один из приемных баков II или III, где перемешивается мешалкой и темперируется. Далее оттемперированный продукт насосом-дозатором V подается в пеногенератор VI, взбивается и поступает в бункер VII с насадкой, регулирующей толщину пены на ленте. Выходящая из бункера пена наносится на проходящую ленту и вместе с ней подается в зону предварительной сушки. Здесь пена слегка подсушивается, а затем подается на вальцы IX, X и XI для окончательной сушки. Высушенный продукт поступает на вал XII, где охлаждается и переносится в зону съема продукта. Снятый с ленты продукт поступает на транспортер-просеиватель XIV, просеивается и транспортируется для загрузки в крафт-мешки с полиэтиленовым вкладышем.