Технология производства диффузионного сока свеклосахарного производства

скачать (4976.4 kb.)

  1   2   3   4
Министерство науки и образования РФ

ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологии и управления имени К. Г. Разумовского» филиал в г. Чебоксары (ЧР)

Кафедра технологии и экспертизы товара

Курсовой проект

Тема: Технология производства (приготовления) диффузионного сока свеклосахарного производства.

Чебоксары,2013


Содержание
Введение

. Описание технологического процесса производства (приготовления) диффузионного сока свеклосахарного производства

. Определение и выбор устройств для измерения и контроля

. Выбор оборудования регулирования и управления для автоматизации технологического процесса

. Разработка схемы, автоматизации технологического процесса. Описание работы АСУ ТП выпарной установки

Заключение

Список литературы


Введение
Актуальность темы исследования. Развитие свеклосахарного производства играет важную роль в обеспечении продовольственной безопасности страны. Однако недостаточное обновление техники, высокие цены на горючее и смазочные материалы, резкое сокращение основных технологических материалов, ухудшение их качества и ряд других факторов привели к резкому сокращению, как посевных площадей, так и перерабатывающих сахарную свеклу заводов, дисбалансу между объемами производства и переработки сахарной свеклы.

Центральной проблемой современного свеклосахарного производства является повышение его экономической эффективности. Уровень экономической эффективности определяется множеством факторов, среди которых первостепенное значение имеют: состояние рынков сбыта; обеспеченность производственными ресурсами; наличие долгосрочных интересов участников свеклосахарного производства; согласованность действий смежных организаций, общность их экономических целей; разработанность мероприятий для эффективного развития свеклосахарного производства, позволяющего принимать оптимальные решения на всех стадиях производственно-сбытового процесса.

Распад централизованной системы ресурсного обеспечения, несовершенство рыночного механизма привели к диспропорции в развитии свеклосахарного производства, перераспределения значительной доли прибыли в пользу торгово-посреднических структур. В подавляющем большинстве в хозяйствах, выращивающих сахарную свеклу, ее реализация оказывает решающее влияние на их финансовое состояние, но под воздействием комплекса негативных внутренних и внешних факторов, снижается выгодность производства, ухудшаются основные параметры отрасли, и как следствие, сужаются возможности сельскохозяйственных товаропроизводителей вести расширенное воспроизводство. Расслоение сельскохозяйственных товаропроизводителей по финансовому состоянию обусловливает разноуровневые возможности использования новых сортов и семян сахарной свеклы, средств химизации, интенсивных технологий, технических средств, что в свою очередь изменяет их соотношение и пропорции, а следовательно, величину урожая, качество и конкурентоспособность свеклосахарной продукции.

Актуальность решения проблемы эффективности развития свеклосахарного производства с учётом формирования интегрированных структур, сложившихся диспропорций в производстве и переработке сахарной свеклы, а также недостаточной изученности отдельных теоретических и прикладных аспектов, определили выбор темы диссертационной работы и рассматриваемый ней круг вопросов.

Цель исследования заключалась в разработке свеклосахарного и сахарорафинадного производства, научно обоснованных предложений и практических рекомендаций по развитию.

Для достижения поставленной цели были решены следующие основные задачи:

выявлены особенности развития свеклосахарного производства как основы эффективного функционирования интегрированных формирований;

дана оценка современного состояния свеклосахарного производства;

раскрыты основные направления повышения эффективности свеклосахарного производства;

обоснована модель регионального интегрированного формирования свеклосахарного производства.

Объект исследования: объектом исследования выступил сахарный завод.

Предмет исследования: предметом исследования является процессы свеклосахарного и сахарорафинадного производства совокупность теоретических, методологических, методических и практических вопросов развития свеклосахарного производства.

Объект исследования: объектом исследования выступил сахарный завод .

Теоретической основой для написания проекта послужили нормативно-правовые документы, методические указания по выполнению расчетно-графического проекта, государственные стандарты, система проектной документации для строительства, автоматизация технологических процессов.

Свеклосахарное производство представляет собой последовательность взаимосвязанных процессов, протекающих в ряде отделений и аппаратов. Получение сахарного песка из свеклы включает гидромеханические, механические, тепловые, диффузионные и другие процессы.

Свеклосахарное производство является непрерывно-поточным, характеризуется высокими значениями потоков материала и энергии, сложностью процессов массотеплообмена, большой протяженностью производственных линий, наличием внутренних обратных связей по материалам.

Свеклосахарное производство как объект управления характеризуется большим разбросом значений контролируемых параметров (свыше 400), наличием транспортного запаздывания и инерционными свойствами отдельных аппаратов, распределенными значениями параметров по времени и протяженности аппаратов.

Производство сахара из сахарной свеклы начинается с процесса подачи свеклы в свеклоперерабатывающее отделение, где происходит ее очистка, измельчение. Из полученной стружки получают диффузионный сок. Очистка диффузионного сока от органических примесей и получение сахарного сиропа происходит в отделении дефекосатурации. Затем в отделении выпаривания осуществляют выпаривание поступающего сока до заданного содержания сухих веществ.

Эффективность функционирования АСУ свеклосахарным производством определяется в основном выбором структур АСУТП отделений и подразделений, их функциями, комплексом аппаратурных и программных средств вычислительной техники с учетом мощности и уровня автоматизации.

Структурную организацию АСУ свеклосахарного завода целесообразно рассматривать по горизонтали (где выделяются технологические отделения и подразделения свеклосахарного завода, функционирующие в плане задач управления законченным технологическим процессом свеклосахарного производства) и по вертикали (где выделяются уровни управления технологическим процессом этого производства). На рис. Представлена структура АСУ свеклосахарного производства.

Технологические отделения и подразделения, как правило, состоят из ряда взаимосвязанных технологических аппаратов, агрегатов и установок, на которых протекает технологический процесс производства сахара-песка и подготовка вспомогательных материалов, энергоносителей, теплоносителей и других материалов (обозначены сплошными линиями).

Автоматизированное управление технологическими отделениями и подразделениями осуществляется сменными технологами на автоматизированных рабочих местах (АРМ) под руководством главного технолога и администрации свеклосахарного завода (обозначены пунктирными линиями).


. Описание технологического процесса производства
Технология производства (приготовления) диффузионного сока свеклосахарного производства.

В свеклоперерабатывающем отделении осуществляется извлечение сахара из растительного сырья. Сахарную свеклу, поступающую из моечного отделения, измельчают в стружку с помощью свеклорезок и падают в диффузионный аппарат. Здесь в процессе взаимодействия свекольной стружки с водой, сахар вымывается из стружки и переходит в воду. Полученный сахарный раствор, называемый диффузионным соком, откачивают насосами на дальнейшую переработку. Обессахаренная стружка, называемая жомом, удаляется из аппарата. Отжатая из жома вода, называется жомопрессовой водой, возвращается в аппарат. В свеклоперерабатывающем отделении кроме диффузионного аппарата размещено различное вспомогательное оборудование: аппараты для подготовки и подаче воды, свеклорезки, подогреватели, сборник диффузионного сока, транспортеры и другое. Диффузионные аппараты являются основным оборудованием, определяющим работу всего свеклоперерабатывающего отделения. Эффективность работы диффузионного аппарата характеризуется выходными параметрами, к которым относятся содержание сахара в диффузионном соке и удаленном и удаленном из аппарата жомом. Характер протекания процесса обессахаривания, распределения концентрации сахара в различных аппарата и следовательно, выходные параметры зависят от многих факторов.

К ним относятся: расход свекольной стружки и воды, их качество и температура, расход греющего аппарата, частота вращения транспортирующих органов, удельная нагрузка аппаратов, уровень и температура сокостужной смеси и ряд других, влияние которых трудно учесть. Для обеспечения наилучших условий протекания процесса извлечения сахара важное значение имеет: автоматическое дозирование воды подаваемое в аппарат, автоматическое управления нагревом сокостужной смеси и загрузкой аппарата. Недостаток воды привод к повышенному содержанию сахара в жоме, а избыток - к разжижжению диффузионного сока. При недогреве циркулирующего сока и сокостужной смеси значительное время затрачивается на ошпаривание, а время и скорость активной диффузии сокращается. При перегреве значительно уменьшается качество диффузионного сока, затрудняется перемещение стружки и протекание воды. Недогрузка или перегрузка аппарата стружкой вызывает плохое смывание стружки соком. Время активной диффузии и производительности аппарата определяются продолжительность контакта свекольной стружки с соком и условиями ее перемещения. В процессе диффузирования указанные параметры можно косвенно измерить по уровню сокостружечной смеси и нагрузки электродвигателей привода волов. На основании рассмотренных особенностей функционирования диффузионных аппаратов можно сформулировать основные требования к их автоматизации.

Технология производства диффузионного сока:

Для учета количества свеклы, поступающей на переработку в свеклосахарный завод, она взвешивается. Взвешивание свеклы производится на автоматических порционных весах.

Для извлечения сахара из свеклы диффузионным способом свекле необходимо придать вид стружки. Процесс получения стружки из свекловичного корня осуществляется на свеклорезках при помощи диффузионных ножей, установленных в специальных рамках.

Производительность диффузионной установки и содержание сахара в обессахаренной стружке в очень большой степени зависит от качества стружки. Свекловичная стружка, получаемая на свеклорезках в настоящее время, может быть желобчатой или пластинчатой в зависимости от типа диффузионного аппарата. Толщина нормальной стружки составляет (0.5-1) мм. Поверхность ее должна быть гладкой без трещин. Слишком тонкая стружка нежелательна, так как она деформируется, сбивается в комки и ухудшает циркуляцию сока в диффузионных установках. Качество свекловичной стружки принято определять длиной ее в метрах в навеске массой 100 г. Хорошим показателем качества стружки может являться температура и давление на слой.

Для получения качественной свекловичной стружки на центробежных свеклорезках необходимо, чтобы свекла в процессе изрезывания с достаточным усилием прижималась к поверхности ножей и внутренней поверхности барабана. Для центробежных свеклорезок с диаметром барабана 1200 мм при скорости резания 8.2 м/с давление на внутреннюю поверхность барабана около 40 кПа.

На центробежных свеклорезках при нормальных условиях эксплуатации получают стружку наилучшего качества, при этом расходуется наименьшее количество ножей на изрезывание 100 т свеклы по сравнению с другими конструкциями свеклорезок. Производительность свеклорезок можно регулировать изменением частоты вращения ротора или количеством работающих ножей. При переработке волокнистой свеклы диффузионные ножи часто забиваются волокнами и получить стружку хорошего качества невозможно. Для очистки ножей применяется продувка их паром или сжатым воздухом с избыточным давлением 0,7 МПа. После того, как свекла была изрезана в стружку, стружка по ленточному транспортеру направляется к диффузионному аппарату, предварительно производят взвешивание стружки ленточными весами.

Диффузией называется извлечение из сложного по своему составу вещества, с помощью растворителя.

В механизированных диффузионных аппаратах непрерывного действия свекловичная стружка и диффузионный сок находятся в непрерывном противоточном движении.

Важнейшее требование, предъявляемое к диффузионным аппаратам - это строгое соблюдение принципа противотока сока и стружки при равномерном заполнении всего аппарата. Хорошая работа диффузионного аппарата возможна только на стружке высокого качества. Стружка не должна перемешиваться в ходе процесса, а лишь перемещаться, если в аппарате имеются транспортирующие устройства. Для получения диффузионного сока высокого качества в аппарате следует поддерживать определенную температуру, а длительность диффундирования должна быть оптимальной.

Диффузионный процесс необходимо осуществлять при отсутствии воздуха, так как при доступе воздуха диффузионный сок сильно пенится, в нем усиленно развиваются микроорганизмы, вызывающие коррозию стенок аппарата. Потери сахара в процессе диффузии не должны превышать установленных норм, а потери тепла должны быть минимальными. Диффузионные аппараты не должны быть сложными в обслуживании и ремонте.

Достоинствами наклонных диффузионных аппаратов являются: компактность, удобство в обслуживании, относительно низкие потери сахара в жоме, низкая откачка, возможность автоматизации работы.

К недостаткам относятся следующие параметры: измельчение стружки при транспортировке, разные порции стружки находятся в разное время в аппарате, причиной этого является неэффективность транспортирующих органов.

Основные технологические показатели наклонного диффузионного аппарата:

Длина 100 г стружки 9-12 мм

Потери сахара в жоме 0,3% к массе свеклы

Откачка сока 120% к массе свеклы

Время пребывания стружки в аппарате 70-100 мин.

Температурный режим по камерам в аппарате, о С 68;70;72;68

свеклосахарный интегрированный автоматизация выпарной


. Определение и выбор устройств для измерений и контроля
По каналу автоматического регулирования концентрации диффузионного сока в наклонном диффузионном аппарате расстояние между точкой измерения выходной величины и точкой введения регулирующего воздействия - изменение расхода воды составляет почти 20 минут. В результате этого время чистового запаздывания определяемого временем преодолением водой указанного расстояния, заполненного движущейся навстречу ей стружке, достигает 20-ти минут, а постоянная времени объекта по этому каналу превышает 20 минут. Эффективное автоматическое регулирование объектов с неблагоприятными динамическими свойствами возможно лишь путем построения многоконтурных систем регулирования с использованием дополнительной оперативной информации о ходе процесса обессахаривания стружки. Производительность диффузионных аппаратов и полнота извлечения сахара из стружки в значительной степени определяются скоростью перемещения стружки и ее массой, приходящейся на единицу объема корпуса, называемой удельной нагрузкой. Непосредственное регулирование этих параметров, т.е. скорости перемещения стружки и удельной нагрузки, в настоящее время не представляется возможным из-за отсутствия измерительных приборов, поэтому для стабилизации принимают косвенные способы. Удельную нагрузку оценивают по величине тока электродвигателя приводов транспортирующих органов и регулируют путем изменения частоты их вращения или расхода свекловичной стружки. Время чистого запаздывания и инерционность наклонного диффузионного аппарату по каналу регулирования удельной нагрузки соразмерной с их значениями в канале стабилизации концентрации диффузионного сока.

Задача поддержания температурного режима осложняется большой массой обогреваемой сокостружечной смеси. Чистое запаздывание здесь составляет 10-15 минут, а постоянная времени до 30 минут. На входе объекта часто возникают глубокие возмущения по расходу стружки. Рассмотрим схему автоматизации ротационного диффузионного аппарата А1-ПДС-20. Автоматическое регулирование удельной нагрузки аппарата осуществляются путем изменения частоты вращения, а следовательно, и производительности одной из свеклорезок. Величина удельной нагрузки аппарата характеризуется МОКом электродвигателей хвостовых половин транспортирующих шнеков. Токи электродвигателей измеряются с помощью калиброванных пунктов 2б и 2в типа 75 ШС автоматическими потемциометсекциями, которые с достаточной для практики точностью можно представить как объекты с сосредоточенными параметрами. К каждой из секций подводится греющий пар. Температуру сокоструйной смеси регулируют обособленно в каждой из первых пяти секций путем воздействия на расход греющего пара. Датчиками температуры служат медные термометры сопротивления 8а, 9а, 10а, 11а и 12а типа ТСМ-50Н. Вторичные приборы - автоматические мосты 8б, 9б, 10б, 11б и 12б типа КСМ-3 воспринимают сигнал об изменении температуры в соответствующих секциях аппарата и преобразуют их с помощью встроенных пневматических пропорционально-интегральных регулирующих блоков. Под действием выходных сигналов регулирующих блоков клапаны 8д, 9д, 10д, 11д и 12д типа 25430 НЖ изменяют расход пара, подводимого соответственно к пятой, четвертой, третьей, второй и первой секциям. Позициометры 8г, 9г, 10г, 11г и 12г типа ПР10-100 увеличивают быстродействие и определяют статические характеристики регулирующих клапанов. Необходимая продолжительность контакта свекольной стружки с соком достигается путем автоматической стабилизации уровня сока в головной части наклонного диффузионного аппарата. Уровень измеряется пьезометрическим способом с помощью дифемонометра 7е типа ДС-П. Пневматический сигнал, характеризующий уровень сока, поступает от датчика 7е на вторичный прибор 7з типа ПВ10.1Э и статический регулирующий блок 7и типа ПР 2.8. Применение пропорционального закона регулирования обусловлено динамическими свойствами объекта, который по каналу «расход сокоуровень» является интегрирующим звеном. Регулирующее воздействие-изменение расхода диффузионного сока, отбираемого из аппарата, вводится с помощью регулирующего клапана 7я типа 25ч30НЖ, установленного на трубопроводе откачки диффузионного сока.

Технологические параметры процесса ПД.

Холодная Теплая Температура, оС 40-50 50-60 Длительность процесса, мин 20-30 12-15 pH2o преддефекованного сока, ед. 10.8-11.2 10.8-11.2 Количество возврата, % к массе свеклы: сгущенная суспензия, % 10-20 10-20 сок I сатурации, % 30-100 30-100 скорость отстаивания см/мин 1.5-3.0 1.5-3.0

Технологические параметры процесса О Д.

Холодная Теплая Горячая Температура, оС 40-50 50-60 85-90 Расход извести, % к массе НСХ диффузионного сока 85-120 85-120 (% к массе свеклы) (2.0-3.0) (2.0-3.0) Щ по ф-ф, % СаО 0.8-1.1 0.8-1.1 0.8-1.1 Оптимальная длительность с учетом возврата, мин 20-30 10-15 5-10

Технологические параметры процесса I сатурации.

Длительность, мин 10 pH2o сока, ед. 10.8-11.2 Содержание СО2 в сатурационном газе, % 28-35

Давление сатурационного газа, МПа 0.04-0.06 Количество рециркулирующего сока I сатурации, % (регулируется в зависимости от качества диф. сока) 300-800

Средняя скорость отстаивания, см/мин 2.5-5.0 Коэффициент использования сатурационного газа, % 65-75

Технологические параметры процесса дефекации перед II сатурацией. Температура, о С 90-96 Длительность, мин 2-5 Щ по метилоранжу, % СаО 0.2-0.6

Расход извести, % от общего 10-25

для порченной свеклы 30

Технологические параметры процесс а II сатурации. Длительность, мин 10 pH2o, ед. 9.2-9.7 Содержание СО2, % 28-35 Цветность, усл. ед. не более 18 Содержание солей Са, % СаО 0.03-0.10 Доброкачественность, % 88-92

Технологические параметры процесса сульфитации. pH2o сока 8.9-9.2 pH2o сиропа 8.0-8.5 pH2o клеровки перед сульфитацией не ниже 7.2 Содержание свободных сульфитов в соке и сиропе, % SO2 к массе продукта 0.002-0.003
Таблица 1 - расшифровку обозначений приборов используемых в схеме

Код прибора на схеме

Расшифровка

LE

Емкостной уровнемер

M

Электродвигатель

FE

Прибор для измерения расхода

LIRC

Прибор для измерения уровня жидкости регистрирующий и регулирующий.

LE

Прибор для измерения уровня

PI

Прибор для измерения давления (разрежения) показывающий

TE

Прибор для измерения температуры показывающий

QE

Прибор для измерения качества продукта

EE

Прибор для измерения любой электрической величины показывающий, установленный по месту


Рассмотрим схему автоматизации ротационного диффузионного аппарата А1-ПДС-20.

Автоматическое регулирование удельной нагрузки аппарата осуществляются путем изменения частоты вращения, а следовательно, и производительности одной из свеклорезок. Величина удельной нагрузки аппарата характеризуется МОКом электродвигателей хвостовых половин транспортирующих шнеков. Токи электродвигателей измеряются с помощью калиброванных пунктов 2б и 2в типа 75 ШС автоматическими секциями, которые с достаточной для практики точностью можно представить как объекты с сосредоточенными параметрами. К каждой из секций подводится греющий пар. Температуру сокоструйной смеси регулируют обособленно в каждой из первых пяти секций путем воздействия на расход греющего пара.

Датчиками температуры служат медные термометры сопротивления 8а, 9а, 10а, 11а и 12а типа ТСМ-50Н. Вторичные приборы - автоматические мосты 8б, 9б, 10б, 11б и 12б типа КСМ-3 воспринимают сигнал об изменении температуры в соответствующих секциях аппарата и преобразуют их с помощью встроенных пневматических пропорционально-интегральных регулирующих блоков. Под действием выходных сигналов регулирующих блоков клапаны 8д, 9д, 10д, 11д и 12д типа 25430 НЖ изменяют расход пара, подводимого соответственно к пятой, четвертой, третьей, второй и первой секциям. Позициометры 8г, 9г, 10г, 11г и 12г типа ПР10-100 увеличивают быстродействие и определяют статические характеристики регулирующих клапанов.

Необходимая продолжительность контакта свекольной стружки с соком достигается путем автоматической стабилизации уровня сока в головной части наклонного диффузионного аппарата. Уровень измеряется пьезометрическим способом с помощью дифемонометра 7е типа ДС-П. Пневматический сигнал, характеризующий уровень сока, поступает от датчика 7е на вторичный прибор 7з типа ПВ10.1Э и статический регулирующий блок 7и типа ПР 2.8. Применение пропорционального закона регулирования обусловлено динамическими свойствами объекта, который по каналу «расход сока-уровень» является интегрирующим звеном. Регулирующее воздействие-изменение расхода диффузионного сока, отбираемого из аппарата, вводится с помощью регулирующего клапана 7я типа 25ч30НЖ, установленного на трубопроводе откачки диффузионного сока.

Выбор шкалы измерения. Автоматические устройства контроля при правильном выборе обеспечивают быстрые и точные измерения технологических параметров.

Счетчики. Это приборы, предназначенные для количественного отделения массы или объема вещества, прошедшего через счетчик. По принципу действия они делятся на объемные и скоростные. В молочно промышленности наибольшее распространение получили объемные счетчики, принцип действия которых на том, что измеряемое количество молока, заполняя некоторый объем (измерительную камеру), вытесняется вращающимся рабочим органом (шестернями), соединенным со счетным механизмом. В зависимости, характеризующую работу объемных счетчиков описывается уравнением

=nV.
В корпусе счетчика (рис.1) установлены две овальные шестерни, вращающиеся под давлением жидкости, поступающей во входную часть камеры. При повороте шестерни отмеренный в сердцеобразном пространстве объем молока вытесняется из камеры. За один полный оборотовальных шестерен через счетчик вытесняется четыре объема жидкости, равных объему серпообразного пространства.
  1   2   3   4



Рефераты Практические задания Лекции
Учебный контент

© ref.rushkolnik.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации