паромасляная печь для обжаривания пищевых продуктов

Формула изобретения

Паромасляная печь для обжаривания пищевых продуктов, содержащая ванну, нижняя часть которой заполнена водой, а верхняя - слоем масла, в котором размещены датчики температуры, рольганг для перемещения продукта, теплообменник, снабженный клапаном для регулирования расхода пара, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена устройствами измерения массы продукта на входе и выходе из нее, датчиком температуры продукта на входе в печь, блоком управления, состоящим из вычислительного устройства, автоматического регулятора и исполнительного устройства для регулирования положения клапана по сигналам датчиков массы и температуры продукта с целью обеспечения заданного процента его ужаривания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к обжариванию пищевых продуктов, в частности рыбы.

Известна механизированная паромасляная печь, содержащая ванну, нижняя часть которой заполнена водой, а верхняя - маслом, теплообменник для нагревания масла, снабженный клапаном для изменения расхода пара, рольганг для транспортировки обжариваемой рыбы, датчики измерения температуры масла и воды [1].

К недостаткам известной конструкции печи следует отнести низкое качество готового продукта из-за различных изменений, вызванных нестабильностью свойств и массы продукта, поступающего в печь.

Задачей настоящего изобретения является повышение качества выпускаемой продукции.

Поставленная задача решается тем, что паромасляная печь для обжаривания пищевых продуктов, содержащая ванну, нижняя часть которой заполнена водой, а верхняя - слоем масла, в котором размещены датчики температуры, рольганг для перемещения продукта и теплообменник, снабженный клапаном для изменения расхода пара, согласно изобретению дополнительно снабжена устройствами измерения массы продукта на входе и выходе из нее, датчиком температуры продукта на входе в печь, блоком управления, состоящим из вычислительного устройства, автоматического регулятора и исполнительного устройства для регулирования положением клапана по сигналам датчиков массы и температуры продукта с целью обеспечения заданного процента его ужаривания.

Наличие вычислительного устройства позволяет рассчитать задание автоматическому регулятору и оптимальные управляющие воздействия клапаном, при которых минимизируется время перехода на новый режим работы печи. В автоматическом регуляторе задание сравнивается с температурой масла, полученной усреднением значений сигналов от датчиков температуры масла, расположенных вдоль печи. Блок управления выводит температуру масла на расчетный режим. Стабилизация процента ужаривания обеспечивается циклическим повторением процедур определения процента ужаривания в предшествующие технологические циклы, измерения загрузки печи и коррекции заданий автоматическому регулятору температуры.

Процент ужаривания продукта определяют по результатам взвешивания контрольных партий, уложенных в специальные контейнеры, на входе в печь m[n] и выходе из нее m_k[n]:

где m[n] - начальная масса продукта, кг;

m_k[n] - конечная масса продукта, кг.

Эталонная модель, используемая в блоке управления, синтезируется, исходя из нижеследующих положений.

Изменение температуры масла t_м, вызванное изменением подводимой к печи тепловой мощности N_m с достаточной для практического применения точностью, определяется выражением

где - текущее время, с;

k_t - коэффициент передачи, °С/Вт;

Т_м - постоянная времени, характеризующая время выхода печи на установившийся режим работы, с.

Уравнение (2) позволяет определить динамику изменения температуры масла в зависимости от изменения параметров теплоносителя.

При изменении N_m температура масла выходит на новый установившийся режим за время ~3Т_м. Время обжаривания _обж<<Т, поэтому при <_обж

Коррекция процента ужаривания обычно требует относительно небольших изменений управляющих воздействий, что позволяет использовать зависимости, связывающие приращения управляющих воздействий с изменением процента ужаривания, в линейном приближении

где M[n]=М_з-М[n] - отклонение процента ужаривания от регламентируемого значения;

t_M - приращение температуры "активного" слоя масла, в котором находится обжариваемый продукт.

Начальное значение коэффициента идентификации k_M определяется в ходе предварительных экспериментов, а в дальнейшем уточняется по комбинированному алгоритму стохастической аппроксимации.

В условиях нестабильной подачи сырья на обработку качество управления повышается в результате того, что управляющее воздействие (изменение мощности теплообменника) опережает изменение нагрузки (массы сырья, поступающей на обработку).

Паромасляная печь содержит: ванну 1, нижняя часть 2 которой заполнена водой, а верхняя 3 - маслом, рольганг 4, который приводится в движение двухлинейным цепным транспортером 7, теплоообменник 5 для нагревания масла, устройства 6 для измерения массы продукта (рыбы) на входе и выходе из печи, датчик 9 температуры продукта, датчики 8 температуры масла, клапан 10 для регулирования расхода пара в паропроводе 11, блок управления 15, состоящий из вычислительного устройства 12, автоматического регулятора 13 и исполнительного устройства 14, изменяющего положение клапана подачи пара.

Работа паромасляной печи осуществляется следующим образом.

Печь, ванна 1 которой заполнена водой и маслом. Во время прогрева масла в ванне печи до расчетной температуры исполнительное устройство 14 полностью открывает клапан 10. При достижении расчетной температуры масла включается система стабилизации температуры по длине печи. Включается рольганг 4, измеряется температура сырья на входе в печь, масса сырья и обжаренной рыбы в единицу времени. По формуле (1) вычисляется процент ужаривания продукта. Если процент ужаривания не соответствует заданному значению, то по формуле (3) вычисляют изменение уставки регулятора 13 температуры масла. Переход на новый расчетный режим осуществляется по принципу максимального быстродействия. При изменении массы и (или) температуры сырья регулятор 13 по сигналу вычислительного устройства 12 изменяет с помощью исполнительного устройства 14 положение клапана 10, стабилизируя тем самым температуру масла и процент ужаривания продукта.

Литература

1. Чупахин В.М. "Технологическое оборудование рыбообрабатывающих предприятий", 1976, с.256-258.