способ автоматического управления процессом стерилизации мясных консервов

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом стерилизации мясных консервов путем изменения величин давления воздуха в автоклаве, температуры в автоклаве, давления воды в автоклаве, уровня воды в автоклаве, сравнения их с заданными значениями и поддержания на оптимальном уровне, отличающийся тем, что поддержание температуры в автоклаве осуществляется регулировкой давления пара в автоклаве, причем при прогреве автоклава перед стерилизацией используется пар высокого давления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к мясоперерабатывающей промышленности, в частности к производству мясных консервов.

Известен способ автоматического управления установкой для тепловой обработки различных продуктов с помощью устройства (а.с. СССР N 288430, кл. A 23 B 4/00, C 05 B 19/02, опубл. 03.12.1970), в котором точное поддержание последовательности технологических операций и заданных величин и скоростей изменения технологических параметров (в частности, температуры) осуществляется путем взаимосвязанных блоков управления исполнительными механизмами, выполненными в виде ячеек памяти и времени, часть из которых связана с исполнительными механизмами непосредственно, а часть с помощью блоков регулирования технологических параметров через задатчики, служащие для выполнения основных функций, а также для запуска этих блоков.

Недостатком известного способа управления является невысокая точность регулирования технологических параметров из-за инертности работы блоков регулирования, а также вследствие неоперативной согласованности работы контролирующих и регулирующих технологические параметры блоков управления.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту по решаемой задаче является способ (Рогов И.А. и др. Технология и оборудование мясоконсервного производства, Москва, Колос, 1994, с.117-123) регулирования процессом стерилизации, в котором определяющим параметром управления стерилизации является температура, которая регулируется паровым вентилем: при понижении температуры паровой вентиль открывают, при повышении - прикрывают.

Недостатком известного способа является высокая инерционность регулирования температуры путем изменения расхода пара и при использовании терморегулирующих приборов колебания давления могут достигать значительных пределов, что может привести к браку банок.

Технической задачей изобретения является снижение энергозатрат на процесс стерилизации, повышение точности регулирования и снижение брака.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе автоматического управления процессом стерилизации мясных консервов путем изменения величин давления воздуха в автоклаве, температуры в автоклаве, давления воды в автоклаве, уровня воды в автоклаве, сравнения их с заданными значениями и поддержания на оптимальном уровне, причем поддержание температуры в автоклаве осуществляется регулировкой давления пара в автоклаве, а при прогреве автоклава перед стерилизацией используется пар высокого давления.

На основании исследований, проведенных по источникам патентной и научно-технической литературы, можно сделать вывод о том, что совокупность существенных признаков является новой и позволяет снизить энергозатраты.

Технических решений, свойства которых совпадали бы со свойствами заявляемого изобретения не обнаружено.

На чертеже изображена схема устройства для осуществления способа.

Устройство содержит резервную емкость 1, насос 2 с приводом, автоклав 3, концевой выключатель 4, конденсатор 5, линии: подачи воды 6, воздуха 7, пара 8 в отделение стерилизации, линию 9 для воды высокого давления, линию 10 отвода конденсата, датчики давления 11, 12, 13, 14, 15, соответственно, в линии для воды высокого давления, в линиях подачи воды, пара, воздуха, в отделении стерилизации и в автоклаве, датчики уровня воды 16, 17, соответственно, в резервной емкости и в автоклаве, датчик температуры 18 в автоклаве, вторичные приборы 19-27, микропроцессор 28, преобразователи 29-37, исполнительные механизмы 38-46.

Способ осуществляется следующим образом.

Банки из отделения фасовки поступают в отделение стерилизации, где происходит заполнение банками корзин, находящихся в ваннах с водой. Корзины помещаются в автоклав с помощью тельфера.

Перед варкой с помощью датчиков 16, 12-14 и вторичных приборов, соответственно, информация о заполнении резервной емкости 1, величины давления воды, воздуха, пара передается в микропроцессор 28, в который предварительно вводят ограничения на уровень воды в резервной емкости 1, например, 1-2,5 м, давление воды 0,3-0,4 МПа, давление воздуха 0,3-0,52 СМПа, давление пара 0,3-0,4 МПа и при отклонении от заданных значений он выдает коррекцию на исполнительные механизмы, соответственно регулирующие подачу воды, пара и воздуха в коммуникации отделения стерилизации.

Работа автоклава начинается только при закрытой крышке, информация об этом передается в микропроцессор 28 от концевого выключателя 4 через вторичный прибор 27. После герметизации автоклава 3 микропроцессор 28 передает сигнал через преобразователь 35 на исполнительный механизм 44 для подачи пара в автоклав для осуществления нагрева в автоклаве до температуры стерилизации (например, для говядины тушеной 125^oC), информация о величине которой передается в микропроцессор 28 с помощью датчика 18 через вторичный прибор 24.

При прогреве автоклава 3, пока температура не достигла 100^oC, пар можно подавать высокого давления 0,4-0,6 МПа, так как происходит его конденсация на холодных банках и роста давления нет.

Постоянство температуры стерилизации осуществляется путем регулирования давления пара, информация о величине которого передается с датчика 15 через вторичный прибор 25 и микропроцессор 28, который при отклонении от заданного значения передает корректирующий сигнал через преобразователь 37 исполнительному механизму 45 на изменение давления до величины, соответствующей температуре стерилизации. Это связано с тем, что температура и давление жестко связаны эмпирической зависимостью и определенному значению температуры соответствует строго определенное давление, например, соблюдаются следующие соотношения:

Температура стерилизации, ^oC: 115; 120; 125.

Давление в автоклаве, МПа: 0,18; 0,23; 0,27.

Поддержание температуры с помощью давления обосновано тем, что процесс изменения температуры достаточно инерционен, а изменение давления происходит практически мгновенно. Поэтому при регулировании температуры расходом пара возникают значительные колебания. А регулирование давления обеспечивает высокую точность регулирования температуры, поскольку колебания давления практически не сказываются на температуре.

Так, датчики температуры при понижении температуры дают сигнал на открытие электрозадвижки, а при повышении на закрытие, причем температуры на открытие и закрытие не совпадают. Обычно разница между ними в 1-2 ^o. Учитывая также, что исполнительным механизмам, электрозадвижкам на открытие и закрытие необходимо время, например, 2-4 минуты, это также вносит погрешность в регулировку температуры. Для регулировки давления также существует погрешность регулировки, но так как в силу инертности температура в автоклаве не успевает быстро повышаться и понижаться вслед за давлением, устанавливается ее среднее значение, отклонение ее от которого на практике не превышает, например, 0,5^o. При включении импульсного регулирования через 3-5 минут стерилизации задвижка выбирает обычно для себя оптимальное положение и практически не движется, включаясь изредка (через 3-6 минут на одну-две секунды для корректировки положения). При изменении подаваемого давления пара задвижка находит свое новое положение и регулировка снова восстанавливается.

По истечении времени стерилизации подается сигнал на исполнительный механизм 46 для открытия задвижки продувки для подачи воздуха в автоклав 3, при этом поддерживается давление, например, 0,15-0,18 МПа для исключения брака банок. Давление в автоклаве 3 растет и микропроцессор 28 выдает корректирующий сигнал исполнительному механизму 44 на закрытие задвижки и прекращение подачи пара. Начинается процесс охлаждения. По истечении, например, 5 минут микропроцессор 28 выдает сигнал исполнительному механизму 42 для открытия задвижки подачи воды. По мере повышения уровня воды давление в автоклаве увеличивается выше 0,2 МПа, после чего микропроцессор 28 выдает корректирующий сигнал исполнительному механизму 46 к закрытию задвижки подачи воздуха. По информации, полученной с датчика уровня 17, микропроцессор 28 подает корректирующий сигнал исполнительному механизму 42 для прекращения подачи воды. Времени заполнения автоклава водой достаточно для охлаждения консервов ниже 100^oC, поэтому после достижения заданного уровня воды и прекращения ее подачи в автоклав 3 микропроцессор 28 выдает корректирующий сигнал исполнительному механизму 43 для слива воды (конденсата).

После окончания слива воды производится выгрузка корзин с банками из автоклава 3, которые направляются в устройство разгрузки, а банки - далее на этикировку и бракировку.

Преимущества способа заключаются в следующем:

- за счет поддержания температуры в автоклаве регулировкой давления пара в автоклаве повышается точность регулирования и снижение брака;

- использование пара высокого давления при прогреве автоклава перед стерилизацией позволяет снизить энергозатраты на процесс стерилизации.