Анализ дозирующего оборудования

ВВЕДЕНИЕ

Хлеб, хлебобулочные и макаронные изделия - пищевые продукты, выпекаемые из теста, приготовленного из муки с добавлением воды, дрожжей, соли, иногда сахара, жиров, солода, патоки, молока, пряностей (анис, тмин и пр.). Содержит до 56% углеводов (в основном крахмал), 5-8% белков, минеральные вещества, аминокислоты, витамины (главным образом группы В). Энергетическая ценность 100 г от 1,1 до 1,4 МДж (347 ккал).

Эти продукты весьма полезны людям: они питательны, хорошо усваиваются организмом, содержат все необходимые для человека витамины (В₁ , В₂ , С, А, Д и Е). Как показали научные исследования, они калорийны, содержат повышенное количество сухого вещества, жира, белков и минеральных солей.

Для автоматического отмеривания (дозирования) заданной массы или объема твердых сыпучих, а также вязко-пластичных материалов, в том числе и теста применяются различные виды дозаторов.

Дозаторы обеспечивают выдачу дозы одного или нескольких продуктов (одно- и многокомпонентные дозаторы) одному или разным потребителям (одно- и многоканальные дозаторы); изменяют количество компонентов в заданном соотношении с изменяющимся количеством других дозируемых компонентов (дозаторы соотношения); дозируют вещества в заданной временной или логической последовательности (программные дозаторы).

Блок управления каждого дозаторы - автоматический регулятор. Наибольшая эффективность использования дозаторов достигается, если регулятором или его основой служат микро-ЭВМ или мини-ЭВМ, позволяющие компенсировать влияние внешних возмущающих воздействий (например, параметров технологического режима процесса), вести дозирование по заданной программе, удобно представлять информацию оператору и передавать результаты дозирования (например, общий объем прошедшего продукта) на дозаторы уровня управления.

АНАЛИЗ ДОЗИРУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

Рассмотрим некоторые виды дозаторов.

Объемные дозаторы. Применяют для дозирования газов, жидкостей, паст, реже твердых сыпучих материалов. Дозы от долей см³ до сотен (тысяч для газов) м³, производительность от менее чем см³/ч до тысяч м³/ч (для газов десятков тысяч), погрешность от 0,5 до 10-20%. Эти дозаторы просты по конструкции, достаточно надежны. Недостатки: зависимость объема дозы от температуры и давления (особенно для газов), значительная погрешность при дозировании пенящихся материалов.

Дозаторы дискретного действия в простейшем случае состоят из одной калиброванной емкости, снабженной датчиком уровня, двух клапанов на входе в емкость и выходе из нее (для повышения точности и производительности дозаторы могут иметь несколько разных по объему емкостей) и блока управления - двухпозиционного автоматического регулятора. Погрешность до 1,5%. Наименьшие погрешность и габариты имеют дозаторы дискретного действия (рис.1) на основе объемных счетчиков продукта (роторы - лопастные, с овальными шестернями, винтовые). Угол поворота ротора, соответствующий объему прошедшего продукта, преобразуется в сигнал, поступающий в блок управления, который вычисляет общий объем прошедшего продукта, сравнивает его с заданием и формирует сигнал на прекращение подачи продукта.

Объемный дозатор дискретного действия на основе счетчика жидкости работает следующим образом (рис.1). Для повышения точности дозирования при достижении 90-95% дозы вентиль 4 закрывают, а расход продукта уменьшают в 4-5 раз с помощью вентиля 5. Для стабилизации или программного изменения расхода блок управления определяет и устанавливает требуемый расход посредством вентиля 6. Дозы от 1 дм³ до десятков м³, погрешность 0,5-1,5%.

Для надежной работы таких дозаторов дозируемую среду тщательно очищают от твердых и газообразных примесей, не допускают кристаллизацию или полимеризацию продуктов в полостях счетчиков, для вращения ротора создают достаточный перепад давлений между входом и выходом дозаторы.

При дозировании в емкости (реакторы), работающие под давлением, равным или превышающем давление среды на входе в дозаторы, а также для дозирования вязких и пастообразных продуктов применяют дозаторы на основе насосов вытеснения (поршневых, плунжерных, шестеренчатых, диафрагменных). При равенстве задания и фактической дозы блок управления отключает насос, перекрывая поток продукта, показывает и регистрирует величину дозы. Диапазон последней от 1 см³ до сотен дм³, минимальная погрешность 1-3%, давление продукта на выходе дозатора до сотен кПа.

В дозаторах малой производительности (единицы см³/ч) продукт вытесняется с помощью газа или инертной жидкости (рис. 2). При открытом вентиле 4 и закрытом вентиле 5 в случае опускания сосуда 2 емкость 1 заполняется дозируемым продуктом. Для выдачи дозы закрывается вентиль 4 и открывается вентиль 5. При этом сосуд 2 поднимается, что обеспечивает вытеснение части продукта из емкости 1.

Дозаторы непрерывного действия состоят из расходомера (например, индукционного), регулятора и запорного органа (вентиль, задвижка), блока управления и информации. Заданный расход обеспечивается благодаря изменению гидравлического сопротивления регулятора по сигналу от блока управления, в котором определяется также общий объем прошедшего продукта. Запорный орган прекращает его подачу при достижении заданного объема. Дозы от 1 см³ до тысяч м³, точность поддержания расхода в пределах от 1,5- до 2-кратной точности расходомера. Наряду с