Разработка автоматизированной системы управления экструзией на производстве макаронных изделий

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОСНОВНЫЕ СТАДИИ ПРОИЗВОДСТВА МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ 5
1.1 Подготовка макаронного теста 5
1.2 Формовка и нарезка полуфабриката 13
1.3 Сушка и последующее охлаждение готовых изделий 22
2. ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ И ТРЕБОВАНИЯ К НЕМУ 34
2.1 Описание объекта управления 34
2.2 Анализ технологического процесса как объекта автоматизации 39
2.3 Формирование концепции автоматизированной системы управления 41
3 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА РАЗРАБОТКУ СИСТЕМЫ 46
3.1 Цель и функциональное назначение создаваемой системы 46
3.2 Построение математической модели процесса стабилизации рабочих органов экструдера 49
3.3 Разработка проектной документации для автоматизированной системы управления 59
3.3.1 Характеристики применяемого технического оборудования 61
3.3.2 Схемы систем регулирования 67
3.3.3 Программное обеспечение системы 73
3.3.4 Оценка надежности системы на этапе проектирования 75
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 83
ПРИЛОЖЕНИЕ А 85
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 86
ПРИЛОЖЕНИЕ В 87
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 88
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 89
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 90

Весь текст будет доступен после покупки

Производство макаронных изделий является одной из важнейших отраслей пищевой промышленности, обеспечивающей население доступным и питательным продуктом. В условиях растущих требований к качеству, энергоэффективности и стабильности выпускаемой продукции актуальной задачей становится внедрение современных автоматизированных систем управления технологическими процессами. Одним из ключевых этапов производства макаронных изделий является экструзия – процесс формования теста под давлением, от точности и стабильности которого напрямую зависят геометрические параметры, структура и конечное качество продукции. Несмотря на наличие автоматизированных линий, многие предприятия по-прежнему сталкиваются с проблемами неравномерной загрузки оборудования, колебаний параметров теста и недостаточной адаптивности систем управления к изменяющимся условиям технологического процесса.
Актуальность темы обусловлена необходимостью повышения эффективности, надежности и гибкости управления экструзионным оборудованием за счет разработки специализированной автоматизированной системы, учитывающей особенности технологического процесса производства макаронных изделий и обеспечивающей стабильные параметры формования в реальном времени.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка автоматизированной системы управления экструзией на производстве макаронных изделий, направленной на обеспечение стабильности параметров формования и повышение качества готовой продукции.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследования:
– проанализировать основные стадии производства макаронных изделий с акцентом на этап экструзии;
– исследовать технологический процесс экструзии как объект автоматизации и сформулировать требования к системе управления;
– разработать техническое задание на создание автоматизированной системы управления;
– построить математическую модель процесса стабилизации рабочих органов экструдера;
– разработать проектную документацию, включая выбор технических средств, схемы регулирования и программное обеспечение;
– провести оценку надежности проектируемой системы на этапе разработки.
Объектом исследования выступает технологический процесс экструзии при производстве макаронных изделий, а предметом – автоматизированная система управления данным процессом.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ОСНОВНЫЕ СТАДИИ ПРОИЗВОДСТВА МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
1.1 Подготовка макаронного теста
Макаронное тесто выделяется среди других видов пищевых тестовых масс как по составу, так и по технологии приготовления. Его базовыми ингредиентами выступают мука и вода.
При замесе в макаронное тесто вводят примерно половину того объёма воды, который способны удержать основные химические компоненты муки – крахмал и белки. В результате первоначального смешивания образуется сыпучая, неоднородная масса, состоящая из увлажнённых комочков и крошек. Пластичная, связная структура формируется лишь на последующем этапе – при интенсивном уплотнении этой массы под высоким давлением в шнековой камере макаронного пресса.
В зависимости от ряда технологических и сырьевых факторов в макаронном производстве применяют различные способы замеса теста.
По уровню влажности выделяют три основных типа замеса:
– твёрдый – при влажности 28–29 %;
– средний – при влажности 29,1–31 %;
– мягкий – при влажности 31,1–32,5 %.
Выбор типа замеса определяется рядом параметров: сортом муки, количеством и качеством клейковины, степенью помола, конструкцией сушильного оборудования, материалом матрицы и геометрией готовых изделий.
Так, при использовании муки с пониженным содержанием клейковины предпочтителен мягкий замес, тогда как для муки с липкой, тягучей клейковиной рекомендуется твёрдый.
При производстве короткорезаных изделий и макарон, сушка которых осуществляется в кассетах, для минимизации риска слипания в процессе сушки целесообразно применять твёрдый или средний замес.
Для длинных изделий, сушимых подвесным способом (на бастунах), чтобы избежать растрескивания в местах изгиба, предпочтение отдают среднему или мягкому замесу, обеспечивающему большую пластичность.
Если в рецептуре используется полукрупка или хлебопекарная мука, влажность теста увеличивают на 1–1,5 % по сравнению с использованием крупки.
Применение матриц с тефлоновыми вставками, напротив, требует снижения влажности теста на 1–1,5 %.
Мягкий замес также целесообразен при изготовлении гибких фигурных изделий (мотки, бантики, гнёзда), тогда как твёрдый – при формировании штампованных изделий сложной конфигурации.
Кроме влажности, тип замеса классифицируют и по температуре используемой воды:
– горячий – при 75–85 °С;
– тёплый – при 55–65 °С;
– холодный – при температуре не ниже 30 °С.
Выбор температурного режима зависит от качества муки и формы изделий. Наиболее распространён тёплый замес, особенно при работе с мукой нормального качества, содержащей не менее 28 % клейковины. Замес на тёплой воде протекает интенсивнее, чем на холодной.
Если мука характеризуется пониженным содержанием клейковины, рекомендуется использовать воду температурой 30–45 °С.
Холодный замес применяют при низком содержании слабой клейковины, при повышенной температуре муки (например, летом) или при формировании сложных изделий, когда требуется получить особенно упругое и вязкое тесто.
Горячий замес целесообразен при переработке муки из твёрдых сортов пшеницы с высоким (более 38 %) и чрезмерно упругим содержанием клейковины.
При введении в рецептуру яичных или молочных добавок температура воды не должна превышать 40–45 °С.
Под рецептурой макаронного теста понимают установленное соотношение исходных компонентов – муки, воды и добавок, – необходимое для получения теста с заданными параметрами влажности и температуры.
Различают утверждённые и производственные рецептуры.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Карпин, Е. Б. Автоматизация технологических процессов и производств пищевой промышленности : учебник для вузов / Е. Б. Карпин, В. А. Соколов ; под общ. ред. Е. Б. Карпина. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : ИНФРА-М, 2022. – 458 с.
2. Асмаев, М. П. Цифровое моделирование и управление процессами в пищевых производствах : учебное пособие для вузов / М. П. Асмаев. – Санкт-Петербург : Лань, 2021. – 192 с.
3. Благовещенская, М. М. Информационные технологии в распределенных системах управления : учебник для вузов / М. М. Благовещенская, Л. А. Злобин, А. С. Ковалев. – Москва : Юрайт, 2023. – 415 с.
4. Мирошникова, Т. А. Метрология, стандартизация, сертификация и технические измерения в АСУ ТП : учебник для вузов / Т. А. Мирошникова, А. М. Попов. – Москва : Издательский центр «Академия», 2022. – 352 с.
5. Горшков, Б. И. Основы автоматического управления : учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / Б. И. Горшков, Г. Г. Соколовский. – Москва : ИД «Форум», 2021. – 320 с.
6. Ладанюк, А. П. Автоматизация технологических процессов и производств в агропромышленном комплексе : учебник / А. П. Ладанюк, В. Г. Трегуб, И. В. Ельперин. – Москва : КолосС, 2020. – 272 с.
7. Пономарев, О. П. SCADA-системы и промышленные сети: программирование, наладка, эксплуатация : учебное пособие / О. П. Пономарев, А. С. Грибанов. – Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2022. – 256 с.
8. Селевцов, Л. И. Автоматизация технологических процессов : учебник для вузов / Л. И. Селевцов, А. Л. Селевцов. – 4-е изд., перераб. и доп. – Москва : Издательский центр «Академия», 2023. – 384 с.

Весь текст будет доступен после покупки