Автоматизация процесса выпечки хлеба в туннельной печи

ВВЕДЕНИЕ 4
1. КЛАССИФИКАЦИЯ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ПЕЧЕЙ И ИХ ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ 6
1.1 Основные виды хлебопекарных печей 6
1.2 Конструктивные элементы печного агрегата 9
1.2.1 Электронагревательные элементы хлебопекарного оборудования 17
1.2.2 Приборы контроля и измерения параметров пекарной камеры 18
1.3 Пекарная камера печи и режимы выпечки хлебобулочных изделий 22
1.4 Печи средней и высокой производительности 32
1.5 Печи малой производительности 42
2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА 60
2.1 Характеристика технологического процесса выпечки 60
2.2 Предлагаемое техническое решение 61
2.3 Технологическая схема, ее описание и используемое оборудование 64
2.4 Техническое задание на разработку автоматизированной системы управления 74
3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 76
3.1 Структурная схема системы автоматического регулирования и контроля 76
3.2 Определение и выбор параметров настройки регулятора 77
3.3 Моделирование системы автоматического регулирования в динамическом режиме 79
3.4 Оценка качества переходных процессов в системе автоматического регулирования 80
3.5 Составление проектной документации по автоматизированной системе управления 81
3.6 Подготовка технологического объекта и персонала к вводу автоматизированной системы в эксплуатацию 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 87
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 90
ПРИЛОЖЕНИЕ А 93
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 94
ПРИЛОЖЕНИЕ В 95
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 96
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 97

Весь текст будет доступен после покупки

Современное хлебопекарное производство находится в условиях постоянного стремления к повышению эффективности, снижению энергозатрат и обеспечению стабильного качества выпускаемой продукции. Одним из ключевых этапов технологического процесса приготовления хлебобулочных изделий является выпечка, которая оказывает непосредственное влияние на органолептические, физико-химические и микробиологические свойства конечного продукта. В связи с этим особую актуальность приобретает автоматизация процессов выпечки, направленная на повышение точности поддержания технологических параметров, снижение человеческого фактора и обеспечение энергоэффективности.
Актуальность темы выпускной квалификационной работы обусловлена необходимостью модернизации существующих и внедрения новых автоматизированных систем управления в хлебопекарном оборудовании, в частности в туннельных печах, которые широко используются на предприятиях средней и высокой производительности. Такие печи отличаются высокой пропускной способностью и длительным непрерывным циклом работы, что делает их идеальными кандидатами для автоматизации с целью обеспечения стабильного температурного режима, равномерного прогрева изделий и снижения потерь сырья и энергии.
Целью данной работы является разработка автоматизированной системы управления процессом выпечки хлеба в туннельной печи, направленной на повышение качества продукции и энергоэффективности технологического процесса.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
1. Провести анализ существующих типов хлебопекарных печей и их конструктивных особенностей.
2. Изучить основные режимы выпечки хлебобулочных изделий и параметры, влияющие на качество готовой продукции.
3. Обосновать технико-экономическую целесообразность внедрения автоматизированной системы управления.
4. Разработать структурную и функциональную схемы системы автоматического регулирования.
5. Выполнить моделирование динамических характеристик системы и оценку качества переходных процессов.
6. Подготовить проектную документацию и рекомендации по внедрению и эксплуатации автоматизированной системы.
Объектом исследования выступает процесс выпечки хлеба в туннельной печи, а субъектом исследования – автоматизированная система управления данным процессом.
В работе использованы следующие методы исследования: анализ технической и нормативной литературы, системный подход, математическое и имитационное моделирование, а также методы теории автоматического управления.
Практическая значимость результатов исследования заключается в возможности использования разработанной автоматизированной системы управления на действующих хлебопекарных предприятиях для повышения стабильности технологического процесса, снижения энергопотребления и улучшения качества хлебобулочных изделий. Внедрение предложенного решения способствует цифровизации и повышению конкурентоспособности хлебопекарного производства.

Весь текст будет доступен после покупки

КЛАССИФИКАЦИЯ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ПЕЧЕЙ И ИХ ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ
1.1 Основные виды хлебопекарных печей
Печь – один из ключевых элементов, определяющих технологический уровень хлебопекарного производства. От неё зависит не только качество готовой продукции, но и степень автоматизации, энергоэффективность и скорость реагирования на изменения режимов работы (тепловая инерция должна быть минимальной). При проектировании хлебозавода первоочередным шагом становится выбор типа печи. Количество печей определяется такими факторами, как площадь пода, масса изделий и длительность выпечки, при этом их число следует свести к минимуму. Однако устанавливать лишь одну печь нецелесообразно: это ограничивает возможность выпускать разнообразный ассортимент, а при её поломке останавливается всё производство.
При выборе и проектировании печного оборудования особое внимание уделяется габаритам посадочного фронта и его согласованию с размерами люлек расстойных шкафов. Для формирования устойчивых производственных линий необходимо обеспечить надёжность конструкции, высокий коэффициент полезного действия, широкое внедрение автоматизированных систем регулирования и контроля, а также соответствие современным нормам промышленной эстетики.
Печи классифицируются по следующим признакам:
– по назначению: универсальные (для выпечки широкого ассортимента) и специализированные (для определённых видов изделий);
– по производительности: сверхмалой (для небольших пекарен), малой (площадь пода до 8 м?), средней (до 25 м?) и большой (свыше 25 м?);
– по конструкции пекарной камеры: тупиковые (загрузка и выгрузка с одной стороны) и туннельные (загрузка – с одной стороны, выгрузка – с противоположной);
– по уровню механизации: автоматизированные, механизированные и ручные;
– по способу нагрева: жаровые, с канальным обогревом, с рециркуляцией продуктов сгорания, с пароводяным нагревом, электрические, а также комбинированные (например, каналы в сочетании с пароводяными трубками) [3].
Конвекционные печи работают за счёт принудительной циркуляции горячего воздуха с помощью вентиляторов, что обеспечивает равномерное распределение температуры по всей камере. Это гарантирует одинаковую пропечённость и румяную корочку со всех сторон. Благодаря мягкой термической обработке хлеб получается объёмным, мягким, с сохранёнными полезными свойствами и увеличенным сроком хранения. В большинстве моделей предусмотрена система пароувлажнения (через инжектор или бойлер), что делает мякиш воздушным и нежным. Такие печи универсальны: в них можно готовить как хлеб и батоны, так и мелкоштучную выпечку – дрожжевую, бездрожжевую, кондитерские изделия, а также блюда с начинкой (мясные, рыбные, овощные). В некоторых вариантах реализована функция расстойки: в этом режиме тесто насыщается углекислым газом, подготавливаясь к выпечке. Среди преимуществ – компактность, простота монтажа и эксплуатации.
Ротационные печи, хотя и используют конвекцию, отличаются тем, что заготовки во время выпечки вращаются на специальных тележках. Это оборудование оптимально для предприятий с высокой загрузкой. Малым пекарням выгоднее остановиться на конвекционных моделях. Ротационные печи обеспечивают идеальную равномерность пропекания и характерный глянцевый румянец. Пароувлажнение здесь также присутствует, предотвращая пересыхание изделий и поддерживая микроклимат в камере. Подходят для хлеба, формовых изделий, пряников, печенья и слоёной выпечки. Такие печи полностью автоматизированы: противни подвешиваются на крючки или размещаются на вращающейся платформе, что исключает риск непропёка.

Весь текст будет доступен после покупки

1) Беляев, М. И. Моделирование и автоматизация в пищевой промышленности / М. И. Беляев, А. П. Фомин. – СПб.: Лань, 2023. – 368 с.
2) Борисова, И. Л. Современные технологии производства кондитерских изделий / И. Л. Борисова, М. Ю. Сиданова. – М.: ДеЛи Принт, 2022. – 240 с.
3) Горбатов, В. А. Расчёт и проектирование оборудования пищевых производств / под ред. В. А. Горбатова. – М.: Легион, 2022. – 352 с.
4) ГОСТ 2.104–2022. Единая система конструкторской документации. Основные надписи. – Введ. 2023–07–01. – М.: Стандартинформ, 2022. – 24 с.
5) ГОСТ 2.105–2023. Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам. – Введ. 2024–01–01. – М.: Стандартинформ, 2023. – 28 с.
6) ГОСТ 2.201–2021. Единая система конструкторской документации. Обозначения изделий и конструкторских документов. – Введ. 2022–01–01. – М.: Стандартинформ, 2021. – 20 с.
7) ГОСТ 2.701–2023. Единая система конструкторской документации. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. – Введ. 2024–01–01. – М.: Стандартинформ, 2023. – 20 с.
8) ГОСТ 34500.10–2023. Пищевая промышленность. Общие требования к автоматизированным системам управления технологическими процессами. – Введ. 2024–01–01. – М.: Стандартинформ, 2023. – 24 с.
9) ГОСТ 34500.3–2022. Пищевая промышленность. Оборудование для хлебопекарных и кондитерских производств. Общие технические требования и методы испытаний. – Введ. 2023–07–01. – М.: Стандартинформ, 2022. – 36 с.
10) Денисов, А. А. Системы автоматического управления пищевыми производствами. – СПб.: Лань, 2023. – 304 с.
11) Зуев, А. В. Автоматизация технологических процессов в пищевой промышленности. – М.: Альфа-М, 2021. – 288 с.

Весь текст будет доступен после покупки