Стерилизация консервной продукции

Процесс стерилизации 

Современные промышленные авто­клавы представляют собой агрегаты с большой производительностью. Сущес­твуют различные модели автоклавов, но принцип их работы един. Он состоит в нагреве до высоких температур под дав­лением продукта, который, как правило, расфасован в стеклянную или жестяную тару. Повышенное по сравнению с ат­мосферным давление в автоклаве ком­пенсирует температурное расширение нагреваемого продукта и предотвра­щает разрушение упаковочной тары. Величина давления рассчитывается по формуле автоклавирования и зависит от температуры стерилизации, вида рас­фасовки и коэффициента термического расширения продукта и т.д. 

Процесс стерилизации можно раз­делить на несколько этапов. Первый этап - загрузка. В автоклав залива­ется холодная вода, которая подог­ревается. При достижении заданной температуры в автоклав опускается продукция, и его крышка герметично закрывается. Второй этап - тепловая обработка. Нагревают до тех пор, пока температура не достигнет опреде­ленного значения. Режим обработки поддерживается в течение нескольких минут. Третий этап - охлаждение. На­грев прекращается, в автоклав подают холодную воду, происходит плавное остывание содержимого и выравни­вание давления. После этого процесс пастеризации завершен. 

Автоматизированная система управления автоклавом 

Задачей АСУ является управление двумя основными параметрами про­цесса автоклавирования: температурой и давлением. Представлена система автоматизированного контро­ля и управления процессом водяной стерилизации консервов. Она включа­ет в себя автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора и обслуживает все стадии стерилизации консервов: заполнение автоклава водой, ее подог­рев, загрузку продукта, подъем темпе­ратуры и давления, собственно стери­лизация и охлаждение консервов. 

В качестве главного управляю­щего устройства в системе использу­ется программируемый логический контроллер - ОВЕН ПЛК150, который позволяет организовать систему уп­равления любой степени сложности. Измерение рабочего давления внутри автоклава осуществляется датчиками с выходным унифицированным сигналом (4 ... 20 мА). Информация с них посту­пает на входы контроллера. Параметры регулирования - температура и дав­ление - взаимосвязаны между собой, поэтому в системе предусмотрено два связанных канала управления. В ка­честве модуля управления выходны­ми устройствами используется модуль вывода ОВЕН МВУ8, который связан с контроллером по интерфейсу RS-485. 

Для исключения аварийной ситу­ации в режиме охлаждения продуктов при сливе горячей воды и заполнении автоклава холодной водой в магистрали холодного водоснабжения установлен датчик давления, который контролирует необходимый напор воды. Если напор упадет ниже допустимого, то система выдаст сигнал на АРМ. Оператор должен закрыть кран, соединяющий автоклав с магистралью холодного водоснабжения, и подключить вход автоклава к запасно­му резервуару, после этого цикл работы автоклава продолжится по той же про­грамме. По желанию заказчика можно контролировать давление так же и в ма­гистрали подачи пара и воздуха. 

Передача данных и управление на верхнем уровне осуществляется по интерфейсу Ethernet. В качестве SСАDА-системы для визуализации, ар­хивирования и управления процессом используется среда программирования CoDeSys. По выбору заказчика может использоваться любая SСАDА-система. 

Для отображения информации тех­процесса непосредственно на объекте используется панель оператора ОВЕН ИПЗ20. Связь между контроллером и панелью осуществляется по сетевому интерфейсу RS-485. 

В качестве исполнительного ме­ханизма установлен мембранный од­носедельный пневматический клапан (МИМ). Выбор данного устройства обус­ловлен быстротой его срабатывания и высокой чувствительностью к управля­ющему сигналу. Электрические испол­нительные механизмы с электропри­водом в этом отношении значительно проигрывают. Так как исполнительные механизмы являются пневматическими, то для преобразования стандартного электрического сигнала (4 ... 20 мА) в пневматический (0,02 ... 0,1 МПа) в схе­ме используются электропневматичес­кие преобразователи (ЭПП). 

Система автоматического управле­ния автоклавом обеспечивает: 

• централизованный сбор данных о ходе процесса и состоянии автокла­вов на ПК;
• отображение необходимых данных (номер варки, ФИО оператора, дав­ление и температуру в автоклаве) и текущей информации в текстовом и графическом виде (зависимости давления и температуры от време­ни) на дисплее компьютера; 
• расчет и описание функций управ­ления для реализации автомати­ческого регулирования процессом стерилизации;
• автоматическое управление клапа­нами для точной реализации уста­новленной формулы стерилизации;
• выбор из списка или ввод с панели оператора формулы стерилизации, по которой будет производиться варка, для каждого автоклава;
• формирование архива данных каж­дой варки консервов с возможностью просмотра и распечатки на принтере; 
• наблюдение за ходом технологическо­го процесса с компьютера оператора; 
• увеличение ресурса автоклавной ус­тановки путем точного соблюдения технологического режима работы;
• надлежащее качество продукции благодаря точному поддержанию режима технологического процесса обрабатываемых изделий;
• безопасность работы установки за счет наличия автоматических защит и блокировок;
• экономию энергоресурсов благода­ря оптимизации технологического режима и точного соблюдения алго­ритмов работы;
• снижение трудоёмкости обслужи­вания.

Заключение 

Описанная в статье автоматизи­рованная система управления была внедрена и отлажена специалистами компании «Альфа-Пром» на пище­комбинате «Росинка» в городе Яранск Кировской области. За время работы новой АСУ не было ни одного случая выпуска брака, что свидетельствует об экономической целесообразности ее внедрения. Старые системы и ручное управление не обеспечивали надле­жащего качества варки, сказывался человеческий фактор. Предлагаемая же система полностью исключила эти недостатки. 
По словам обслуживающего персо­нала пищекомбината «Росинка», систе­ма очень проста и интуитивно понятна в управлении и эксплуатации. На её ос­воение новичку достаточно самостоя­тельно по инструкции или под присмотром специалиста провести несколько варок в течение всего лишь одного дня. Например, для обучения инженеров предприятия работе в SСАDА-системе специалистам компании «Альфа-Пром» потребовался один день. 

Специалисты лаборатории по кон­тролю качества продукции пищеком­бината также удовлетворены работой системы. Вся информация хранится на общем компьютере. Несомненное удобство составляет ещё и то, что в сохранённых файлах каждой варки присутствует вся необходимая для них информация: от графиков температу­ры, давления и формул стерилизации до фамилии работавшего оператора, тары и наименования продукта. Ин­формация при этом хранится сразу в трёх источниках: на компьютере, в цехе и в лаборатории, а также на бу­мажных носителях. 

В настоящее время компания раз­рабатывает новую систему управления, которая будет работать одновременно с несколькими автоклавами от одной рабочей станции, что в разы снизит стоимость системы. Заявки на такую систему принимаются уже сейчас.