Разработка системы управления процессом экстракции растительного сырья при высоких давлениях

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭКСТРАКЦИИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ПРИ ВЫСОКИХ

ДАВЛЕНИЯХ Абдурахманова Мукаддас Ирисматовна, соискатель Уринов Шерали Хайруллаевич, соискатель Джураев Хайрулла Файзиевич, д.т.н, профессор, руководитель Бухарский инженерно-технологический институт,г.Бухара, Узбекистан

В данной статье рассматривается технология экстрагирования растительного сырья для полного извлечения душистых веществ с применением двуокиси углерода. Также решается вопрос управления процессом экстракции с применением информационно-коммуникационной системы.

Ключевые слова: процесс, пищевой, микроконтроллер, экстракция, автоматизация, система управления.

Процесс использования технологии экстрагирования эфирных масел из растений двуокисью углерода (СО2-экстракция) позволяет извлечь из растительного сырья практически полный комплекс душистых веществ в их естественной сбалансированности и высокой концентрации (98-99 % при чистоте продукта 99,9%), а система управления процессом повышает эффективность установки и качества получаемого продукта.

СО2-экстракты предназначены для использования в парфюмерно-косметической, медицинской, пищевой, в частности, в пивобезалкаголь-ной, ликероводочной, кондитерской, мясной промышленностях, а также в бытовой химии.

СО2-экстракты представляют собой жидкие маслянистые или мазеобразные продукты, полученные из растений по технологии извлечения эфирных масел двуокисью углерода.

Использование СО2-экстрактов позволяет исключить применение сухих пряно-ароматических веществ и дает возможность получить производимый продукт однородной консистенции без вкраплений сухих (усиливается) в несколько раз, уменьшаются затраты на транспортирование и хранение, появляется возможность автоматизирования процесса дозирования экстрактами готовой продукции.

Использование СО2-экстрагирования эфирных масел как мягкорежимно-го, менее трудоемкого и технологически быстрого способа обработки лекарственного и пряно-ароматического растительного сырья является необходимым условием получения природных экологически чистых эфирных масел высокого качества. В них сохраняется нативное (природное) соотношение всех компонентов и, следовательно, биохимический состав и физиологическая активность. Сырьем для получения СО2-экстрактов является различные лекарственные растения, пряно-ароматические продукты, вторичные сырьевые ресурсы перерабатывающих отраслей (кожура цитрусо-

вых, плодовые и ягодные выжимки, шрот, жмых и т.п.), продукты животного происхождения.

Совершенствование техники и технологии экстракции растительного сырья двуокисью углерода возможно на основе исследований как самого процесса экстракции, как объекта управления, так работы всего комплекса аппаратов экстракционной установки с точки зрения оптимального управления с целью получения продуктов высокого качества с относительно низкой себестоимостью.

Исходя из этого объектом управления в системе управления технологическим процессом является совокупность основного оборудования- экстрактора и вспомогательного оборудования вместе с встроенными в него запорными и регулирующими органами а также энергии, сырья и других материалов определяемых особенностями используемой технологии.

При разработке системы управления технологическим процессом экстракции решаются следующие задачи:

- получение первичной информации о состоянии технологического процесса и оборудования;

- непосредственное воздействие на технологический процесс для управления им;

-стабилизация технологических параметров процесса;

-контроль и регистрация технологических параметров процесса и состояния технологического оборудования.

Эти задачи реализуются с помощью технических средств включающих в себя: отборные устройства, средства получения первичной информации, средства преобразования и переработки информации, средства преобразования и выдачи информации обслуживающему персоналу, комплектные и вспомогательные устройства.

В схеме управления процессом экстракции предусмотрено управление температурой экстрагента подаваемого в экстрактор. Для измерения температуры экстрагента в теплообменнике установлен термопреобразователь сопротивления типа ЬЫ35, ДНТ11, МСР2700.

Аналоговый сигнал с выхода датчика температуры подается на вход микроконтроллера. В схеме управления процессом выбран микропроцессорный микроконтроллер типа Агёшпо-ЦЫО.

Микроконтроллер вырабатывает управляющий сигнал, который через магнитный пускатель переключает тепловые электронагреватели.

Система управления процессом экстракции обеспечивает:

- измерение давления (8 Мпа) и температуры ( 1=35°С ) жидкого СО2;

- регулирование концентрации извлекаемого компонента расходам экст-рагента;

- блокировку - прекращение отвода экстракта при достижении предельно допустимого нужного уровня раздела фаз в экстракторе.

- управление клапаном подачи экстрагента.

-регулирование давления жидкого диоксид углерода перед конденсатором изменяя мощность компрессора

- регулирование давления в экстракторе расходом жидкого СО2

- регулирование температуры экстракта на выходе сепаратора изменяя нагрузку теплового насоса.

Схема построена на базе МП микроконтроллера, укомплектованного соответствующим набором модулей ввода\ вывода. Контроллер связан с ЭВМ через сеть Ethernet. Управляющая ЭВМ таким образом используется для вывода на экран значений технологических переменных, регистрации и сигнализации их предельных значений. Также ЭВМ формирует законы управления исполнительными механизмами.

Для контроля и автоматического управления температуры в теплообменнике разработана специальная программа, которая работает в комплекте микроконтроллерами марка ARDUINOUNO, датчиками температуры марка LM35, DHT11, MCP2700E. Для автоматического контроля и управления входных и выходных сигналов разработана специальная электрическая схема на основе порта Breadboard.

;------

У Ш

—J

Рис.1. Электрическая схема порта Breadboard

Контроллер предназначен для приема и обработки информации, поступающей от первичных преобразователей и дискретных датчиков, выдачи управляющих сигналов на исполнительные механизмы и устройства сигнализации, а также для передачи информации на операторскую станцию. Связь контроллера с датчиками и исполнительными механизмами осуществляется с помощью модулей УСО. Модули аналогового ввода могут получать сигналы от нормирующих преобразователей, а также непосредственно от датчиков температуры, давления, уровня и т.д.

В целом изучены особенности проведения процесса экстракции из растительного сырья с использованием сжиженного углекислого газа, изучены свойства углекислого газа как растворителя.

Определены области влияющих факторов для автоматического управления процесса экстракции. Разработана функциональная схема управле-

ния процесса экстракции на основе информационно-коммуникационной

L) С ) с с ) ) с 0 )

g AC

дс

ä Хмг*

Pcr-r

ПЛУ

я I

"

«

Рис.2. Функциональная схема управления процесса экстракции

AbduraxmanovaMukadasIrismatovna competitor UrinovSheraliKhayrullayevich,competitor DjuraevKhayrullaFayziyevich, Doc.Sci.Techn., professor,leader Bukhara engineering - technological institute, Bukhara, Uzbekistan DEVELOPMENT MANAGERIAL SYSTEM BY PROCESS TO EXTRACTIONS VEGETABLE CHEESE UNDER HIGH PRESSURES

Abstrakt.In given article is considered technology extraction vegetable cheese for full extraction душистых material with using by dioxide of carbon. Also solve the question of governing the process to extractions with using information-communication system.

Keywords:the process, food, microcontroller, extraction, automation, managerial system