RU2529172C1

RU2529172C1 - System for automatic control of process of milling food products frozen in form of blocks

Info

Publication number: RU2529172C1
Application number: RU2013117241/13A
Authority: RU
Inventors: Андрей Борисович Лисицын; Александр Николаевич Захаров; Валерий Григорьевич Жуков; Дмитрий Александрович Максимов; Борис Романович Каповский
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2014-09-27

Abstract

FIELD: food industry.

SUBSTANCE: system allows to regulate supplying and cutting rate taking into account raw material temperature. The system is intended for an installation including a milling machine with a cutting device and a product supplying device with drives. The system contains sensors recording temperature on the surface and in the centre of the block being milled (21, 22), sensors (17, 18) for measuring instantaneous supplying and cutting rates, a control computing machine (1) with a control console and executive devices. The temperature sensors are connected to the control machine via an interface unit (3). The system is equipped with summators (9, 10) and regulators (11, 12) embedded into the executive devices in the form of frequency converters (7, 8). The converters are connected to the stator windings of drive electromotors (13, 14), via power modules (15, 16), as well as to the rate sensors, via the interface units (19, 20). For regulation accuracy the rate sensors are connected to the control machine on the negative feedback principle.

EFFECT: system allows to enhance the milled product quality determined by the raw material milling degree required.

8 dwg

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при измельчении резанием пищевых продуктов, замороженных в виде блоков, в частности, в колбасном производстве.The invention relates to the food industry and can be used for grinding food products frozen in the form of blocks, in particular, in sausage production.

Известна система автоматического управления процессом измельчения пищевых продуктов (а.с. СССР №1546950, опубл. 28.02.90 г., бюл. №8), содержащая первичные датчики для измерения реологических характеристик измельчаемого продукта, дозаторы воды для регулирования консистенции фарша, имеющие электромагнитные клапаны для слива воды, дозаторы карусельного типа для первоначальной загрузки сырья, управляющую микроЭВМ. Целью этого изобретения является повышение качества измельчаемой продукции.A known system for the automatic control of the process of food grinding (AS USSR No. 1546950, publ. 02.28.90, bull. No. 8), containing primary sensors for measuring the rheological characteristics of the crushed product, water dispensers for regulating the forcemeat consistency, having electromagnetic valves for draining water, carousel-type dispensers for the initial loading of raw materials, controlling a microcomputer. The aim of this invention is to improve the quality of the crushed products.

Работа известной системы при управлении выработкой колбасных фаршей состоит в измерении первичными датчиками реологических характеристик измельченного продукта в потоке и сравнении полученных данных с их эталонными значениями, размещенными в блоке памяти управляющей микроЭВМ. В результате этого сравнения микроЭВМ определяет количество воды, которое необходимо добавить в емкость измельчителя для получения фарша заданной консистенции.The work of the known system in controlling the production of sausage meat consists in measuring the primary sensors of the rheological characteristics of the crushed product in the stream and comparing the data obtained with their reference values located in the memory block of the control microcomputer. As a result of this comparison, the microcomputer determines the amount of water that must be added to the grinder capacity to obtain minced meat of a given consistency.

Недостатком известной системы является использование первичных датчиков для определения реологических характеристик измельчаемого продукта, обладающих существенной инерционностью, обусловленной их конструкционными особенностями. Следствием этого недостатка является невозможность использования известной системы в мясорезательных машинах, например в куттерах, при быстром движении контролируемого фарша.A disadvantage of the known system is the use of primary sensors to determine the rheological characteristics of the crushed product, with significant inertia due to their structural features. The consequence of this drawback is the inability to use the known system in meat-cutting machines, for example in cutters, with the rapid movement of controlled meat.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении качества измельченного продукта, которое зависит от неоднородности измельчения, то есть от отклонения размера тонкослойных элементов измельченного продукта от заданного значения этого размера, определяемого требуемой степенью измельчения сырья.The technical result of the invention is to improve the quality of the crushed product, which depends on the heterogeneity of grinding, that is, on the deviation of the size of the thin-layer elements of the crushed product from a given value of this size, determined by the required degree of grinding of the raw material.

Указанный технический результат достигается регулированием скорости резания и скорости подачи сырья в процессе измельчения, включающем задание уставок скорости резания и скорости подачи сырья, оптимальных по реологическим характеристикам получаемого измельченного продукта, определяемых экспериментальным путем для данного температурного режима хранения сырья перед измельчением, а также стабилизацию скорости резания и скорости подачи сырья путем поддержания их равенства с уставками в процессе измельчения, в результате чего поддерживается неизменной требуемая степень измельчения сырья.The specified technical result is achieved by adjusting the cutting speed and feed rate in the grinding process, including setting the cutting speed and feed rate optimal for the rheological characteristics of the resulting crushed product, determined experimentally for a given temperature storage of raw materials before grinding, as well as stabilization of the cutting speed and feed rates by maintaining their equality with the settings during the grinding process, as a result of which it supports ivaetsya unchanged required degree of grinding of raw materials.

Изобретение поясняется восемью фигурами, из которых на фиг.1 изображена структурная схема системы, на фиг.2 - структурная схема управления приводом резания сырья, на фиг.3 - схематично изображен продольный разрез общего вида измельчителя с горизонтальным расположением шнеков и электродвигателями приводов резания и подачи сырья, на фиг.4 - сечение по А-А, на фиг.5 - продольный разрез общего вида измельчителя с вертикальным расположением шнеков и электродвигателями приводов резания и подачи сырья, на фиг.6 - схема резания замороженного блока продукта при подаче его на режущее устройство измельчителя с указанием параметров режима резания, на фиг.7 - структура массива данных, размещенного в блоке памяти управляющей вычислительной машины, на фиг.8 - примерный график изменения характерного размера тонкослойных элементов измельченного продукта в процессе измельчения.The invention is illustrated by eight figures, of which figure 1 shows a structural diagram of a system, figure 2 is a structural diagram of a control drive for cutting raw materials, figure 3 is a schematic longitudinal sectional view of a General view of the grinder with a horizontal arrangement of screws and electric motors for cutting and feeding drives 4, a section along AA, FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a general view of a grinder with a vertical arrangement of screws and electric motors for cutting and supplying raw materials, and FIG. 6 is a diagram of a cutting block of frozen Fig. 7 shows the structure of the data array placed in the memory of the control computer, Fig. 8 is an example graph of the change in the characteristic size of the thin-layer elements of the crushed product during the grinding process.

Система управления процессом измельчения пищевых продуктов, замороженных в виде блоков, например, замороженных мясных блоков, измельчаемых для выработки колбасных фаршей, содержит управляющую вычислительную машину 1, например, промышленный компьютер либо программируемый логический контроллер, которая включает в себя блок памяти 2, интерфейсный блок 3 для подключения пульта управления 4, а также подключения через соответствующие коммуникационные модули 5 и 6 частотных преобразователей 7 и 8, содержащих сумматоры 9, 10 и регуляторы 11, 12 для регулирования скорости резания и скорости подачи сырья путем изменения частоты питающего напряжения на статорных обмотках электродвигателя привода резания 13 и электродвигателя привода подачи сырья 14, соединенных с частотными преобразователями через силовые модули 15 и 16, причем мгновенная скорость резания и мгновенная скорость подачи сырья измеряются датчиками скорости 17 и 18 соответственно, выходы которых через интерфейсные блоки 19 и 20 соединены с входами сумматоров частотных преобразователей, а выходы датчиков температуры 21 и 22, например, термопар, измеряющих температуру на поверхности замороженного пищевого блока и в его центре, соединены с управляющей вычислительной машиной через ее интерфейсный блок (фиг.1). Управление электродвигателем 13, на валу которого закреплено режущее устройство измельчителя 23, осуществляется с реализацией отрицательной обратной связи по сигналу датчика мгновенной скорости резания 17, выход которого соединен через интерфейсный блок с входом сумматора 9, на другой вход которого подается через коммуникационный модуль сигнал уставки скорости резания, причем уставка скорости резания определяется управляющей вычислительной машиной по сигналам датчиков температуры сырья 21 и 22, а выход сумматора соединен с входом регулятора скорости резания 11 частотного преобразователя 7, который изменяет частоту питающего напряжения на статорных обмотках электродвигателя 13, подключенного к частотному преобразователю через силовой блок (фиг.2). Замороженный блок продукта 24 подается нажимным элементом 25 устройства загрузки 26, соединенным с электродвигателем 14 через винтовую передачу 27, со скоростью подачи V_п на режущее устройство 28 с режущими лезвиями 29 на периферийной части, которое размещается в корпусе измельчителя 30 и приводится во вращение со скоростью резания V_p электродвигателем 13 (фиг.3). Режущее устройство измельчителя выполнено в виде двух установленных симметрично загрузочному устройству и параллельно друг другу шнеков, например, многозаходных, с режущими лезвиями 29 на периферии реборд 31 (фиг.4). Измельчитель может быть выполнен с вертикально расположенными шнеками, и устройство выгрузки размещено под их торцевой частью (фиг.5). Размер тонкослойных элементов измельченного продукта, получаемого в процессе измельчения сырья, определяется следующими параметрами режима резания: скоростью подачи сырья V_п, скоростью резания V_p, глубиной резания t, шириной обработки продукта В (фиг.6). Замороженный пищевой продукт в виде блока 24 показан в устройстве загрузки 26 условно над режущим устройством 28 затемненным телом, оконтуренным штрихпунктирной линией. Оптимальные пары параметров режима резанья сырья (V_п, V_p) для данного температурного режима хранения сырья перед измельчением, характеризуемого температурой на поверхности замороженного блока продукта и в его центре (t_{поверхн.}, t_центр.), заносятся в блок памяти 2 управляющей вычислительной машины 1 в виде массива данных (фиг.7). Изменение размера тонкослойных элементов измельченного продукта в процессе измельчения для i-того диапазона температурного режима хранения сырья перед измельчением можно охарактеризовать среднеквадратичным отклонением ±σ_i от среднего значения этого размера Х_ср.i (фиг.8).The control system for the grinding process of food products frozen in the form of blocks, for example, frozen meat blocks, crushed to produce sausage meat, contains a control computer 1, for example, an industrial computer or a programmable logic controller, which includes a memory unit 2, an interface unit 3 for connecting the control panel 4, as well as connecting through the appropriate communication modules 5 and 6 of the frequency converters 7 and 8, containing adders 9, 10 and regulators 11, 12 for walking the cutting speed and feed rate by changing the frequency of the supply voltage on the stator windings of the cutting drive motor 13 and the feed drive motor 14 connected to the frequency converters through power modules 15 and 16, the instant cutting speed and the instant feed speed being measured by speed sensors 17 and 18, respectively, the outputs of which through the interface blocks 19 and 20 are connected to the inputs of the adders of the frequency converters, and the outputs of the temperature sensors 21 and 22, for example ep, thermocouple, measuring the temperature on the surface of a frozen food block and at the center thereof, are connected to the control computer via its interface unit (Figure 1). The control of the electric motor 13, on the shaft of which the cutting device of the grinder 23 is fixed, is carried out with the implementation of negative feedback by the signal of the sensor of instantaneous cutting speed 17, the output of which is connected via an interface unit to the input of the adder 9, the input of the cutting speed moreover, the cutting speed setting is determined by the control computer by the signals of the raw material temperature sensors 21 and 22, and the output of the adder is connected to the input of the regulator ora cutting speed 11 frequency converter 7 which changes the frequency of the supply voltage to the stator windings of the motor 13 connected to the inverter via a power unit (2). The frozen product unit 24 is fed by a pressure element 25 of the loading device 26, connected to the electric motor 14 through a screw gear 27, with a feed speed V _p to the cutting device 28 with cutting blades 29 on the peripheral part, which is located in the grinder 30 and is rotated at a speed cutting V _{p by an} electric motor 13 (figure 3). The cutting device of the grinder is made in the form of two screws installed symmetrically to the boot device and parallel to each other, for example, multi-start, with cutting blades 29 on the periphery of the flanges 31 (Fig. 4). The chopper can be made with vertically arranged screws, and the unloading device is placed under their end part (figure 5). The size of the thin-layer elements of the crushed product obtained during the grinding of raw materials is determined by the following parameters of the cutting mode: feed rate V _p , cutting speed V _p , cutting depth t, width of the product B (Fig. 6). A frozen food product in the form of a block 24 is shown in the loading device 26 conditionally above the cutting device 28 by a darkened body contoured by a dash-dot line. The optimal pair of parameters of the raw material cutting mode (V _p , V _p ) for a given temperature regime of storage of raw materials before grinding, characterized by the temperature on the surface of the frozen product block and in its center (t _surface , t _center. ), _Are stored in the control unit memory 2 machine 1 in the form of an array of data (Fig.7). The change in the size of the thin-layer elements of the crushed product during the grinding process for the ith temperature range of the storage of raw materials before grinding can be characterized by the standard deviation of ± σ _i from the average value of this size X _cf.i (Fig. 8).

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

Устанавливаются температурные режимы хранения замороженных блоков продукта, например, замороженных блоков мяса, перед измельчением. Температурный режим хранения сырья перед измельчением определяется измеренными температурами, например, на поверхности t_{поверхн.} и в центре t_центр. блока замороженного продукта, подготовленного к измельчению. Для замороженных блоков мяса могут быть отмечены следующие диапазоны значений указанных температур для двух температурных режимов хранения сырья перед измельчением: 1) первый режим - 0°C≥t_центр.≥минус 12°C, 0°C>t_{поверхн.}≥минус 12°C; 2) второй режим - минус 12°C≥t_центр.≥минус 30°C, минус 12°C>t_{поверхн.}≥минус 30°C. Граница раздела двух температурных режимов хранения сырья перед измельчением (минус 12°C) отмечает значительное (86% от общего количества) вымораживание свободной влаги в мясе. Наличие различного количества льда (воды) в замороженном мясном сырье при разных температурах хранения является структурным признаком его анизотропии, оказывая существенное влияние на качество измельчения продукта. Границы диапазонов определяются опытным путем при пробных измельчениях замороженных блоков продукта при разных температурах на поверхности блока и в его центре и одинаковых скоростях резания и подачи сырья, то есть при одном и том же режиме резания. Полученный при пробном измельчении продукт подвергается микроструктурному исследованию для определения среднего характерного размера тонкослойных элементов измельченного продукта и среднеквадратичного отклонения размеров этих элементов от среднего значения. Граница между двумя соседними диапазонами устанавливается по факту превышения заданной уставки для модуля разницы между модулем среднеквадратичного отклонения размеров тонкослойных элементов от среднего значения, определенным для текущего температурного диапазона, и модулем среднеквадратичного отклонения размеров тонкослойных элементов от среднего значения, определенным для соседнего с текущим температурного диапазона:The temperature conditions for storing frozen product blocks, for example, frozen meat blocks, are established before grinding. The temperature regime of storage of raw materials before grinding is determined by the measured temperatures, for example, on the surface t of the _surface. and in the center t _center. block frozen product prepared for grinding. For frozen meat blocks, the following ranges of values of the indicated temperatures can be noted for two temperature conditions of storage of raw materials before grinding: 1) the first mode is 0 ° C≥t _center. ≥minus 12 ° C, 0 ° C> t _surface ≥minus 12 ° C; 2) the second mode is minus 12 ° C≥t _center. ≥minus 30 ° C, minus 12 ° C> t _surface ≥minus 30 ° C. The interface between the two temperatures of storage of raw materials before grinding (minus 12 ° C) indicates a significant (86% of the total) freezing of free moisture in the meat. The presence of different amounts of ice (water) in frozen meat raw materials at different storage temperatures is a structural sign of its anisotropy, having a significant impact on the quality of grinding of the product. The boundaries of the ranges are determined empirically during trial grinding of frozen product blocks at different temperatures on the surface of the block and in its center and the same cutting and feed rates, that is, with the same cutting mode. The product obtained by trial grinding is subjected to microstructural study to determine the average characteristic size of the thin-layer elements of the crushed product and the standard deviation of the sizes of these elements from the average value. The boundary between two adjacent ranges is established upon exceeding the specified setting for the difference module between the standard deviation of the dimensions of the thin-layer elements from the average value determined for the current temperature range and the mean-square deviation of the sizes of the thin-layer elements from the average value determined for the neighboring temperature range:

||σ_i|-|σ_i+1||>Δ,|| σ _i | - | σ _{i + 1} ||> Δ,

где |σ_i| - модуль среднеквадратичного отклонения размеров тонкослойных элементов от среднего значения для i-того температурного диапазона; |σ_i+1| - модуль среднеквадратичного отклонения размеров тонкослойных элементов от среднего значения для (i+1)-того температурного диапазона; Δ - заданная уставка; i - номер текущего температурного диапазона; (i+1) - номер соседнего с текущим температурного диапазона.where | σ _i | - the module of the standard deviation of the dimensions of the thin-layer elements from the average value for the i-th temperature range; | σ _{i + 1} | - the module of the standard deviation of the dimensions of the thin-layer elements from the average value for the (i + 1) -th temperature range; Δ is the set point; i is the number of the current temperature range; (i + 1) - number of the temperature range adjacent to the current one.

Уставка Δ задается значением среднеквадратичного отклонения от среднего размера тонкослойных элементов измельченного продукта, которое для данного измельченного продукта признается несущественным, то есть входит в диапазон допустимого отклонения.The setting Δ is set by the standard deviation from the average size of the thin-layer elements of the crushed product, which is considered insignificant for a given crushed product, that is, it is included in the tolerance range.

Описанным способом фиксируют влияние анизотропии сырья по структурному признаку на качество измельчения при разных температурных режимах хранения сырья перед измельчением и устанавливают границы температурных диапазонов по указанному признаку. Для каждого установленного диапазона температур хранения сырья перед измельчением определяют оптимальные значения скорости резания и скорости подачи сырья путем пробного измельчения. Продукты измельчения, полученные при разных скоростях резания и подачи сырья для данного температурного диапазона, подвергают микроструктурному исследованию для определения реологических характеристик измельченного продукта, смешанного с необходимыми ингредиентами в смешивающей машине, например, фаршмешалке для вымешивания колбасного фарша. Оптимальными принимаются значения скорости резания и скорости подачи сырья, при которых определенные по типовым методикам реологические характеристики фарша будут наилучшими. Полученные таким образом оптимальные пары параметров режима резанья сырья (V_п, V_p) для данного температурного режима хранения сырья перед измельчением (t_{поверхн.}, t_центр.) заносятся в блок памяти 2 управляющей вычислительной машины 1 в виде массива данных.In the described manner, the effect of anisotropy of the raw material according to the structural criterion on the quality of grinding at different temperature storage conditions of the raw material before grinding is recorded and the boundaries of the temperature ranges are set on the specified basis. For each set temperature range of storage of raw materials before grinding, determine the optimal values of the cutting speed and feed rate of the raw material by trial grinding. Grinding products obtained at different cutting and feed rates for a given temperature range are subjected to microstructural studies to determine the rheological characteristics of the crushed product mixed with the necessary ingredients in a mixing machine, for example, a sausage meat mixer. The optimal values are the cutting speed and feed rate, at which the rheological characteristics of the minced meat determined by standard methods will be the best. The thus obtained optimal pair raw stock removal mode parameters (V _p, V _p) for a given storage temperature raw mode before grinding (t _WORKPIECE., T _facility.) Are entered into the memory unit 2 the control computer 1, as a data array.

Датчики температуры 21 и 22 устанавливаются на одном из группы замороженных блоков продукта, одновременно доставленных из морозильной камеры и подготовленных к измельчению. Конструкция датчиков температуры может предусматривать как контактное, так и бесконтактное измерение температуры. Блок продукта, где были установлены датчики температуры, измельчается последним из группы.Temperature sensors 21 and 22 are installed on one of the group of frozen product blocks, simultaneously delivered from the freezer and prepared for grinding. The design of temperature sensors can include both contact and non-contact temperature measurement. The product block where the temperature sensors were installed is crushed by the last of the group.

После запуска системы управляющая вычислительная машина 1 опрашивает датчики 21 и 22 температуры замороженных блоков продукта. В соответствии с информационными сигналами от этих датчиков управляющая вычислительная машина из массива данных, хранящегося в ее блоке памяти 2, задает управляющие сигналы для частотных преобразователей 7 и 8, соответствующие оптимальным скоростям резания и подачи сырья для данного температурного режима хранения сырья перед измельчением. Частотные преобразователи 7 и 8 устанавливают частоты питающего напряжения на статорных обмотках электродвигателей 13 и 14 приводов резания и подачи сырья в соответствии с заданием. В результате замороженный блок продукта 24 подается со скоростью V_п на режущее устройство 23, которое вращается с линейной скоростью вращения V_p, причем указанные параметры режима резания являются оптимальными с точки зрения обеспечения качества измельчения для данного температурного режима t_{поверхн.}, t_центр.). При изменении температуры на поверхности замороженного блока продукта и в его центре, вызванном, например, перерывом в работе измельчителя и естественном при этом отеплении сырья, либо при измельчении разных групп замороженных блоков продукта различных температурных режимов хранения, система автоматически изменяет уставки скорости подачи V_п и скорости резания V_p по описанному алгоритму.After starting the system, the control computer 1 polls the sensors 21 and 22 of the temperature of the frozen blocks of the product. In accordance with the information signals from these sensors, the control computer from the data array stored in its memory unit 2 sets the control signals for frequency converters 7 and 8, corresponding to the optimal cutting and feed rates for a given temperature regime of storage of raw materials before grinding. Frequency converters 7 and 8 set the frequency of the supply voltage on the stator windings of the electric motors 13 and 14 of the cutting and feed drives in accordance with the task. As a result, the frozen block of the product 24 is supplied with a speed V _p to the cutting device 23, which rotates with a linear speed of rotation V _p , and these parameters of the cutting mode are optimal from the point of view of ensuring the quality of grinding for a given temperature regime t _surface. , t _center. ) When the temperature changes on the surface of the frozen product block and in its center, caused, for example, by a break in the grinder and the natural warming of the raw material, or when grinding different groups of frozen product blocks with different storage temperatures, the system automatically changes the feed rate settings V _p and cutting speed V _p according to the described algorithm.

Для повышения качества измельчения замороженных пищевых блоков в пределах определенного температурного диапазона система стабилизирует заданные для этого диапазона скорость резания V_p и скорость подачи сырья V_п, то есть поддерживает равенство указанных параметров режима резания с заданными уставками этих параметров в процессе измельчения сырья. Тем самым обеспечивается требуемая степень измельчения продукта с учетом влияния на качество измельчения не только анизотропии сырья по структурному признаку, но и по текстурному признаку. Например, для замороженных мясных блоков на качество измельчения влияет ориентация волокон мышечной ткани в объеме блока продукта относительно лезвий 29 режущего устройства 28. В результате такого влияния изменяется линейная скорость вращения V_p режущего устройства 28 при изменении момента сопротивления измельчению сырья, обусловленного указанной анизотропией продукта. Датчик скорости 17, соединенный с электродвигателем 13 привода резания измельчителя, выдает через интерфейсный блок 19 соответствующий информационный сигнал на вход сумматора 9 частотного преобразователя 7, на другой вход которого через коммуникационный блок 5 подается уставка скорости резания У_рз для данного температурного режима хранения сырья из массива данных, размещенного в блоке памяти 2 управляющей вычислительной машины 1. После сравнения в сумматоре 9 значения У_рз с текущим значением скорости резания V_p, на выходе сумматора 9 появляется сигнал, пропорциональный разнице значений (У_рз-V_p). Этот сигнал подается на вход регулятора 11, имеющего структуру с интегральной составляющей - ПИ либо ПИД-структуру. В результате работы регулятора 11 частотный преобразователь 7 через силовой блок 15 изменяет частоту питающего напряжения на статорных обмотках электродвигателя 13 так, чтобы разница (У_рз-V_p) была равна нулю. При наличии интегральной составляющей в структуре регулятора 11 статическая ошибка такого регулирования (стабилизации) скорости резания V_p будет равна нулю, то есть в установившемся режиме работы системы будет соблюдено равенство У_рз=V_p. В динамических режимах работы системы, то есть при прохождении в ней переходных процессов, качество регулирования (стабилизации) и, следовательно, качество измельчения замороженных блоков продукта можно обеспечить, настраивая систему стандартным образом, например, на технический оптимум. В результате такой настройки, при компенсации в системе всех больших постоянных времени, например, электромеханической и электромагнитной постоянных времени приводного электродвигателя 13 с учетом момента инерции режущего устройства 23 на его валу, обуславливающих инерционность работы системы в переходных режимах, можно обеспечить в конечном итоге заданное качество измельчения продукта при некомпенсированной малой постоянной времени системы, равной, например, постоянной времени цепей управления частотного преобразователя 7, не превышающей, как правило, 0,001 с. Работа система в этом случае будет малоинерционной.To improve the quality of grinding frozen food blocks within a certain temperature range, the system stabilizes the cutting speed V _p specified for this range and the feed rate V _p , that is, it maintains the equality of the specified cutting mode parameters with the specified settings of these parameters during the grinding of raw materials. This ensures the required degree of grinding of the product, taking into account the influence on the quality of grinding, not only the anisotropy of the raw material according to the structural characteristic, but also by the texture. For example, for frozen meat blocks, the orientation of muscle fibers in the volume of the product block relative to the blades 29 of the cutting device 28 affects the quality of grinding. As a result of this influence, the linear rotation speed V _{p of the} cutting device 28 changes with a change in the resistance moment to grinding of raw materials due to the indicated anisotropy of the product. The speed sensor 17 coupled to the motor 13 cutting drive chopper outputs through the interface unit 19, corresponding information signal to the input of the adder 9, the inverter 7, the other input of which via the communication unit 5 is fed setting the cutting speed V _RH for a given temperature raw storage mode of the array data located in the memory block 2 of the control computer 1. After comparing in adder 9 the values of U _rz with the current value of the cutting speed V _p , the output of the adder 9 appeared a signal is proportional to the difference in values (V _rz -V _p ). This signal is fed to the input of the controller 11, which has a structure with an integral component - PI or PID structure. As a result of the operation of the controller 11, the frequency converter 7 through the power unit 15 changes the frequency of the supply voltage on the stator windings of the electric motor 13 so that the difference (V _rz -V _p ) is equal to zero. In the presence of an integral component in the structure of controller 11, the static error of such regulation (stabilization) of the cutting speed V _p will be zero, that is, in the steady-state mode of operation of the system, the equality U _pz = V _p will be observed. In dynamic modes of operation of the system, that is, when transients occur in it, the quality of regulation (stabilization) and, therefore, the quality of grinding of frozen product blocks can be ensured by tuning the system in a standard way, for example, to a technical optimum. As a result of this setting, when compensating for all large time constants in the system, for example, the electromechanical and electromagnetic time constants of the drive motor 13, taking into account the moment of inertia of the cutting device 23 on its shaft, which determine the inertia of the system in transient conditions, it is possible to ultimately provide the specified quality chopping the product with an uncompensated small system time constant equal to, for example, the time constant of the control circuits of the frequency converter 7, is not higher ayuschey usually 0.001 s. The operation of the system in this case will be low inertia.

Аналогичным образом система регулирует (стабилизирует) скорость подачи сырья V_п, например, замороженных мясных блоков. Вследствие неровной поверхности замороженных мясных блоков, а также изменения коэффициента трения между поверхностью блока продукта и направляющей поверхностью загрузочного устройства 26 при отеплении сырья может изменяться скорость подачи V_п блоков продукта в процессе измельчения. Скорость подачи сырья измеряется датчиком 18, соединенным с электродвигателем привода подачи 14. Датчик скорости 18 выдает соответствующий информационный сигнал через интерфейсный блок 20 частотного преобразователя 8 на вход сумматора 10, на другой вход которого через коммутационный блок 6 подается уставка скорости подачи V_пз для данного температурного режима хранения сырья из массива данных, размещенного в блоке памяти 2 управляющей вычислительной машины 1. Работа системы, выбор структуры регулятора 12 и настройка системы для регулирования (стабилизации) скорости подачи V_п замороженных блоков продукта осуществляется аналогично тому, как это было описано для регулирования (стабилизации) скорости резания V_p.Similarly, the system regulates (stabilizes) the feed rate V _p , for example, frozen meat blocks. Due to the uneven surface of the frozen meat blocks, as well as changes in the coefficient of friction between the surface of the product block and the guide surface of the loading device 26 during heating of the raw material, the feed rate V _p of the product blocks during grinding can change. The feed rate is measured by a sensor 18 connected to the feed drive electric motor 14. The speed sensor 18 provides a corresponding information signal through the interface unit 20 of the frequency converter 8 to the input of the adder 10, to the other input of which, through the switching unit 6, the feedrate is set to the feed rate V _pz for a given temperature the storage mode of raw materials from the data array located in the memory unit 2 of the control computer 1. The operation of the system, the choice of the structure of the controller 12 and setting up the system for regulation (stabilization) of the feed rate V _p frozen blocks of the product is carried out in the same way as it was described for regulation (stabilization) of the cutting speed V _p .

При оснащении измельчителя режущим устройством 23 в виде шнеков, например, многозаходных, с режущими лезвиями 29 на периферии их реборд 31 размер тонкослойных элементов измельченного продукта, получаемого в процессе измельчения сырья, определяется следующими параметрами режима резания: скоростью подачи сырья V_п, скоростью резания V_p, глубиной резания t, шириной обработки продукта В. При поперечной подаче сырья на режущее устройство 23 измельчителя, когда прямолинейное движение блока замороженного сырья 24 в устройстве загрузки 26 измельчителя направлено поперек оси вращения шнеков, глубина резания t однозначно определяется скоростью подачи V_п. Тогда при постоянной ширине обработки В замороженного блока продукта 24 размер тонкослойных элементов измельченного продукта определяется двумя параметрами режима резания: скоростью подачи V_п и скоростью резания V_p. Стабилизация этих параметров режима резания в процессе измельчения сырья позволяет поддерживать неизменной требуемую степень измельчения, что повышает качество измельченного продукта.When the grinder is equipped with a cutting device 23 in the form of screws, for example, multi-pass, with cutting blades 29 on the periphery of their flanges 31, the size of the thin-layer elements of the crushed product obtained in the process of grinding the raw material is determined by the following parameters of the cutting mode: feed rate V _p , cutting speed V _p , the cutting depth t, the width of the product B. In the transverse flow of raw materials to the cutting device 23 of the grinder, when the rectilinear movement of the block of frozen raw materials 24 in the loading device 26, grind For directed across the axis of rotation of the screws, the cutting depth t is uniquely determined by the feed rate V _p . Then, at a constant processing width B of the frozen product block 24, the size of the thin-layer elements of the crushed product is determined by two parameters of the cutting mode: feed rate V _p and cutting speed V _p . The stabilization of these parameters of the cutting mode during the grinding of raw materials allows you to maintain unchanged the required degree of grinding, which improves the quality of the crushed product.

Система может быть использована для автоматического управления процессом измельчения замороженных блоков продукта с применением указанного измельчителя как в автономном режиме, так и в составе автоматических линий в мясной, рыбной и других областях пищевой промышленности.The system can be used to automatically control the process of grinding frozen product blocks using the specified grinder both offline and as part of automatic lines in the meat, fish and other areas of the food industry.

Claims

A system for automatically controlling the process of grinding food products frozen in blocks, in an installation including a grinder with a cutting device and a product supply device with drive electric motors, containing primary sensors, a control computer and actuators that control the grinding process, characterized in that the primary sensors are sensors for measuring instantaneous cutting and feed speeds, and temperature sensors connected via an interface unit to a leveling computer with a control panel, and the system is equipped with adders and regulators for regulating the cutting and feeding rates of the raw materials during the grinding process, which are built into the executive devices in the form of frequency converters, which are connected through power modules to the stator windings of the cutting and feeding drive motors, and also through interface blocks with sensors for measuring instantaneous cutting and feed speeds, and the outputs of the cutting speed and feed sensors are connected via The interface units of the frequency converters with the inputs of the adders, the other inputs of which are connected via communication modules to the control computer, and the outputs of these adders, where the measured values of cutting and feed speeds are compared with their specified settings, are connected to the inputs of the cutting and feed speed controllers, the outputs of which connected to the inputs of the power modules of the frequency converters.