Создание комплекса автоматического управления процессами мойки и санитарной обработки на молочном производстве

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА К СОЗДАНИЮ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ 5
1.1 Санитарная очистка технологического оборудования и тары 5
1.2 Теоретические основы повышения эффективности управления производством молочной продукции 13
1.3 Анализ технологического объекта управления 21
2 ФОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕПЦИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 25
2.1 Принцип функционирования оборудования для производства и приготовления молочной продукции 25
2.2 Подбор исполнительных устройств 28
2.3 Разработка технического задания на создание автоматизированной системы управления 36
3 АНАЛИЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 46
3.1 Математическое моделирование динамики процесса термостабилизации в резервуаре при изготовлении молочнокислых продуктов 46
3.2 Составление проектной документации на автоматизированную систему управления 54
3.3 Оценка надежности системы на стадии проектирования 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 67
ПРИЛОЖЕНИЕ А 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 70
ПРИЛОЖЕНИЕ В 71
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 72

Весь текст будет доступен после покупки

В условиях современного молочного производства обеспечение высокого уровня санитарной безопасности является неотъемлемой частью технологического процесса. Недостаточно эффективная мойка и дезинфекция оборудования напрямую влияют на микробиологическую чистоту продукции, её срок годности и, в конечном итоге, на репутацию предприятия. Традиционные ручные или полуавтоматические методы очистки часто страдают от нестабильности результатов, высокого расхода ресурсов и зависимости от человеческого фактора. В связи с этим разработка и внедрение надёжных автоматизированных систем управления процессами мойки и санитарной обработки (CIP) приобретает особую актуальность.
Целью данной выпускной квалификационной работы является создание комплекса автоматического управления процессами мойки и санитарной обработки на молочном производстве.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ существующих технологий санитарной очистки и определить требования к автоматизированной системе.
2. Изучить принципы функционирования технологического оборудования молочного производства как объекта управления.
3. Сформировать техническое задание на создание системы и подобрать необходимые исполнительные устройства и средства автоматизации.
4. Разработать проектную документацию и выполнить математическое моделирование ключевых процессов для оценки динамики и устойчивости системы.
5. Провести оценку надёжности проектируемого комплекса на стадии его разработки.
Объектом исследования выступает совокупность процессов мойки и санитарной обработки технологического оборудования на предприятии по производству молочной продукции. Субъектом исследования является автоматизированный комплекс управления этими процессами.
В работе использованы методы системного анализа, теории автоматического управления, математического моделирования, а также методы инженерного проектирования и оценки надёжности технических систем.
Практическая значимость результатов работы заключается в возможности применения разработанного комплекса на реальных производственных линиях для повышения качества и воспроизводимости санитарной обработки, снижения эксплуатационных затрат и обеспечения стабильного выпуска безопасной и качественной молочной продукции.

Весь текст будет доступен после покупки

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА К СОЗДАНИЮ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
1.1 Санитарная очистка технологического оборудования и тары
Санитарная обработка охватывает мойку и дезинфекцию технологического оборудования, трубопроводов и тары и выступает ключевым условием обеспечения гигиенической надёжности производственного процесса и безопасности выпускаемой продукции. Её основная задача – устранение остатков молока, его компонентов и прочих загрязнений, способных служить питательной средой для микроорганизмов.
Эффективность санитарной обработки определяется рядом факторов: характером и составом загрязнений, качеством используемой воды, концентрацией и температурой моющего раствора, скоростью его циркуляции, продолжительностью обработки, а также выбранным методом дезинфекции и типом применяемого дезинфектанта.
Загрязнения, остающиеся на поверхностях оборудования, подразделяются на следующие категории:
– Загрязнения, возникающие при контакте холодного молока с оборудованием (охладители, насосы, цистерны автомолоковозов, трубопроводы, разливочные автоматы).
Такие отложения в основном состоят из жиров, белков и незначительного количества минеральных солей и, как правило, легко удаляются.
– Загрязнения, образующиеся при взаимодействии оборудования с термически обработанным молоком (в первую очередь в пастеризаторах и вакуум-аппаратах).
Они представляют собой нагретые остатки молока в сочетании с минеральными солями из воды, которые под действием моющих средств формируют так называемый молочный камень и пригар. Различают свежий и застарелый молочный камень.
Свежий образуется вследствие тепловой коагуляции альбумина и осаждения фосфатов кальция, тогда как застарелый формируется при последующем воздействии на свежий камень щелочей и воды.
Характер таких отложений напрямую зависит от температуры и продолжительности тепловой обработки молока. Например, при нагреве до 80 °C образуется мягкий осадок из сывороточных белков и кальциевых фосфатов. При более высоких температурах осадок становится твёрже из-за увеличения доли минеральных компонентов. Кроме того, количество отложений на теплообменных поверхностях возрастает с повышением кислотности молока.
Для предупреждения образования как свежего, так и застарелого молочного камня рекомендуется соблюдать следующие меры:
– избегать термообработки молока с повышенной кислотностью;
– не допускать длительной эксплуатации теплообменного оборудования без промежуточной мойки;
– не проводить паровую обработку внутренних стенок аппаратов до полного удаления остатков камня или пригара;
– сразу после завершения тепловой обработки или при аварийной остановке прекращать подачу пара и охлаждать оборудование;
– своевременно удалять свежий молочный камень;
– отказаться от химической дезинфекции препаратами на основе активного хлора;

Весь текст будет доступен после покупки

1) Бабичев, С. Л. Распределенные системы : учебное пособие для вузов / С. Л. Бабичев, К. А. Коньков. – Москва : Издательство Юрайт, 2023. – 507 с. – (Высшее образование).
2) Шишмарёв, В. Ю. Автоматизация технологических процессов : учебник для вузов / В. Ю. Шишмарёв. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Издательский центр «Академия», 2022. – 352 с.
3) Долгин, В. П. Надежность технических систем : учебное пособие / В. П. Долгин, А. О. Харченко. – Москва : Вузовский учебник : ИНФРА-М, 2023. – 167 с. – (Высшее образование).
4) Канке, А. А. Метрология, стандартизация, сертификация : учебник / А. А. Канке, И. П. Кошевая. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : ИНФРА-М, 2023. – 363 с.
5) Ендовицкий, Д. А. Стандартизация, метрология, подтверждение соответствия : учебник / Д. А. Ендовицкий, Н. П. Любушин, Н. Э. Бабичева. – Москва : КноРус, 2024. – 302 с.
6) Сугак, Е. В. Прикладная теория надежности. Ч. 2 : Надежность технических систем : учебник для вузов / Е. В. Сугак. – 2-е изд., стер. – Санкт-Петербург : Лань, 2023. – 288 с.
7) Музипов, Х. Н. SCADA-системы в автоматизированном производстве : учебное пособие / Х. Н. Музипов, О. Н. Кузяков. – Москва : Горячая линия-Телеком, 2023. – 240 с.
8) Кангин, В. В. Разработка SCADA-систем : учебное пособие / В. В. Кангин, М. В. Кангин. – Санкт-Петербург : Лань, 2023. – 216 с.
9) Герасимова, Е. Б. Метрология, стандартизация и сертификация : учебное пособие / Е. Б. Герасимова, Б. И. Герасимов. – 2-е изд. – Москва : Форум, 2024. – 224 с.

Весь текст будет доступен после покупки