CC BY
22
РЕГУЛИРОВАНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ В ЭКСТРАКЦИОННО -ДИСТИЛЛЯЦИОННОМ АГРЕГАТЕ Абдурахманова Мукаддас Ирисматовна, соискатель Ямалетдинова Мунира Фадитовна, соискатель Бухарский инженерно-технологический институт,г.Бухара, Узбекистан (e-mail: [email protected])
В данной статье рассматривается технология экстрагирования растительного сырья для полного извлечения масел. Также решается вопрос автоматизации процесса в экстракционно-дистилляционном агрегате.
Ключевые слова: процесс, пищевой, микроконтроллер, экстракция, автоматизация, система управления.
Извлечение эфирных масел из растительного сырья основано на экстрагировании органическими растворителями или отгонке с паром. Это допускает значительные потери летучих душистых веществ и приводит к нарушению природной сбалансированности компонентов в составе эфирных масел и к нежелательному снижению их качества.
В соответствии с существующей теорией, подготовка сырья к прессованию заключается в том, чтобы максимально разрушить клетку масличных культур в процессе измельчения. А в процессе влаготепловой обработки ослабить силы, удерживающие масло в клетке, за счет увеличения пластичности оболочки клеток увлажнением и затем произвести сушку для придания ей определенных упругих свойств, обеспечивающих условия прессования.
В технологии извлечения лекарственных масел из ядра плодовых косточек, виноградных семян и др., масло извлекают из сырья холодным трехкратным прессованием. При этом выход составляет до 30-40 % от общего количества масла в сырье.
Развитие методов энерго-ресурсосберегающих технологий, позволяющих получит новые качественные продукты в фармацевтической, парфюмерной и пищевой промышленности, обусловлено острой общественной потребностью в высококачественных лекарствах и в продовольствиях, а также в экологически чистых производствах.
Схема автоматизации экспериментальной установки для экстракции и дистилляции масла из плодовых косточек состоит из трёх одноконтурных систем автоматического регулирования, каждая из которых выполняет одну из задач регулирования.
Технологическая схема разработанного и изготовленного опытно-промышленного агрегата с применением теплового насоса и солнечного коллектора по извлечению экстрактов из растительного сырья методом прямой экстракции состоит из экстрактора - орошенияЭ, теплообменника Т, дистиллятора Д, конденсатора К, компрессора теплового насоса ТН, насо-
сов Н1, Н2 и Н3, солнечного коллектора СК, и емкости Е для накопления растворителя.
Извлечение масла экстрагированием осуществляется в следующем порядке: кассета с измельченным масличным материалом вставляется в экс-тракторЭ и в емкость Е заливается необходимое количество растворителя.
Изолированный снаружи теплообменник заполняется водой и нагревается до температуры 85 - 90 0С от конденсатора теплового насоса и солнечного коллектора.
Затем открываются краны К1 и К9, закрываются краны К2 и К10, включается насос и начинается орошение растворителем масличного материала, находившегося в кассете экстрактора. После накопления необходимого соотношения количества растворителя к экстрагируемуму сырью в коническом днище экстрактора закрывается кран К1. Открытием крана К2 осуществляется дальнейшее орошение масличного материала циркулирующим растворителем в закрытой системе с помощью насоса. При циркуляции мисцеллы через теплообменник мисцелла нагревается до 55 - 60 0С, что необходимо для интенсификации процесса экстракции.
После завершения процесса экстракции открывается кран К10 и закрывается К9 и вся мисцелла из экстрактора перекачивается в дистиллятор. По завершении перекачки мисцеллы, отключается насос 6, закрываются краны К2 и К10, экстрактор загружается новой порцией масличного материала и цикл повторяется.
Мисцелла, перекаченная насосом, распыляется форсункой, расположенной в верхней части дистиллятора. В дистилляторе циркуляция мисцеллы осуществляется насосом через теплообменник открытием крана К5. За счет нагревания мисцеллы до температуры 55-600С и его распыления начинается интенсивное испарение растворителя из мисцеллы. Пары растворителя через каплеуловитель поступают в конденсатор, где конденсируются на поверхности испарителя теплового насоса и конденсат возвращается в резервуар.
По окончании процесса дистилляции закрываются краны К3, останавливается насос и открывается кран К6. Полученное масло отправляется на очистку.
Процесс экстракции продолжается до выделения 97 % масла, содержащего в материале, процесс дистилляции - до испарения 99,2 % растворителя, содержащего в мисцелле.
1 2 3 и 5 6 7 8 9 10 11 12 13
<3 Р (3 м и Л V 1 < К ? , - (л / V 3 г : 9 : (1 5 0 /1 Vй ё ч 2 ,
ь й Гг 1 * 9 : II 5 , /7 9
I А/
АО
О!
00
Рисунок 1- Схема автоматизации экстракционно-дистилляционного
агрегата
Целью автоматизации экстракционно-дистилляционного агрегата является достижение стабильной ее работы при максимальной производительности экстрактора, обеспечение высокой концентрации мисцеллы и глубины съема масла, при минимальных затратах растворителя и энергозатратах.
Функциональная схема автоматизации экстракционно-дистилляцион-ного агрегата приведена на рис 1.
Для стабилизации расхода растворителя предусмотрена одноконтурная система управления состоящая из расходомера, микроконтроллера и регулирующего клапана установленного на линии подачи растворителя.
Система автоматического контроля температуры мисцеллы после теплообменника состоит из температурного датчика, который измеряет температуру и преобразовывает в унифицированный сигнал. Этот сигнал измеряется микропроцессорным микроконтроллером. Аналогичным образом контролируется температура в конденсаторе и солнечном коллекторе.
Концентрация масла на выходе из дистиллятора измеряется концентра-томером, преобразованный унифицированный сигнал после коцентрато-мера поступает на вход микроконтроллера который вырабатывает управляющий сигнал для изменения положения регулирующего органа исполнительного механизма.
В данном процессе большую роль играет точное поддержание качественного параметра-концентрации мисцеллы. Этот параметр характеризуется сложностью измерения. В ряде случаев для измерения состава используют хроматографический метод. При этом результат измерения бывает известен в дискретные моменты времени, отстоящие друг от друга на продолжительность цикла работы хроматографа. Аналогичная ситуация возникает и тогда, когда единственным способом измерения качества продукции является механизированный анализ проб.
Дискретность измерения приводит к значительным допольнительным запаздываниям и снижению динамической точности регулирования. Чтобы уменьшить нежелательное влияние задержки измерения, используем модель связи качества продукта с переменными, которые измеряют непрерывно. Коэффициенты модели уточняем, сравнивая рассчитанное по ней и найденное в результате очередного анализа значение качественного параметра. Таким образом, одним из рациональных способов регулирования качества является регулирование по косвенному вычисляемому показателю с уточнением алгоритма его расчета по данным прямых анализов. В промежутках между измерениями показатель качества продукта рассчитывается экстраполяцией ранее измеренных значений.
]
Х,(1)
4 УЧО
Х(0 3
¥(1)
2
Рисунок 2 - Блок схема САР качества продукта.
Микроконтроллер непрерывно рассчитывает оценку показателя качества Х( t ) = F1 ~ y ( t ) + F 2 ( t - tt ), y ( tt ), y ( tt _ 1),...)
В которой первое слагаемое отражает зависимость х от непрерывно измеряемых переменных процесса, динамически с ними связанных, а второе - от выхода экстраполирующего фильтра.
Для повышения точности регулирования состава и качества применяют приборы с устройством автоматической калибровки. В этом случае система управления производит периодическую калибровку анализаторов состава, корректируя их характеристики.
Список литературы
1. Кавецкий Г. Д., Васильев Б.В., Процессы и аппараты пищевой технологии. 2 -изд., перераб. И доп. М.: Колос, 1999. - 551 с.
2. Благовещенская М.М., Злобин Л.А., Информационные технологии систем управления технологическими процессами. Учеб. для вузов - М.: Высшая школа, 2005 -768с.: ил.
3. Касьянов Г.Н., Коробицын В.С.; Извлечение ценных компонентов из растительного сырья методами до - и сверхкритической СО2 - экстракции: - монография, Гос. образоват. учреждение высш. проф. образования Кубан. гос. техн. ун- т. - Краснодар: Издательский Дом - Юг, 2010, - 132с.
Abduraxmanova Mukadas Irismatovna competitor
Yamaletdinova Munira Faditovna,competitor
Bukhara engineering - technological institute, Bukhara, Uzbekistan
Abstrakt. In given article is considered technology extraction vegetable cheese for full extraction 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
