Chapter7 设计一条生产线

182 第七章第七章 当牛乳以最终精致的产品呈现到消费者面前之前，它已在乳品厂中各种类型 的设备中经历了一系列的处理。通常，生产是在密闭的系统中连续地进行的。 此密闭系统中的主要部件靠管路系统连接，所包含的加工形式和工艺决 定于最终产品。 ? 本章叙述的工艺过程是普通的牛乳巴氏杀菌过程，这个工艺是市乳加工的基 本操作，同时也是一系列乳制品，如干酪和发酵乳制品生产中的重要的预处 理阶段。本章的目的就是列举设计者在设计全脂乳巴氏杀菌工厂时必须考虑 的一些问题。 设 计 一 条 生 产 线 乳品加工手册/第7章 183 工艺设计中要考虑的事项 当设计一条生产线时，要考虑多方面的问题。这些问题可能时时有变化且非 常复杂。设计者要将重点放在那些对初级设计起作用的问题上，项目工程师 总是免不了要妥善地解决不同要求之间的关系。例如： ● 与产品有关——涉及原材料、原材料的处理及最终产品的质量。 ● 与加工有关——涉及设备能力、设备及设备匹配性的选择、加工控制程度， 加热和冷却介质是否具备，加工设备的清洗等。 ● 经济上——达到规定的产品质量标准的全部生产费用要尽可能地低。 ● 法律上——法定加工参数，而且要法定部件和系统溶液的选择。 ? 图7.1所示的加工流程是关于全脂乳巴氏杀菌热处理的流程。 ? 一些法定的要求 在大多数生产各种乳制品的国家里，以法律的形式制定下某些要求，以防止 消费者受到致病微生物的感染。措词和建议可能有所变化，但一般都要求如 下的一些内容： ● 热处理 牛乳一定要以一定的方式进行热处理，以便杀死所有的致病微生物，最低的 温度和保持时间72℃、15s一定要保证实现。 ? ● 记录 加热温度一定要自动记录，而且记录卡要保留到一个规定的时间。 ● 热处理之前的净化 由于牛乳中常常含有固体物质，例如，脏颗粒，白血球和体细胞，所以牛乳一定要净化。 因为如果细菌成团或在牛乳中的颗粒上隐藏，巴氏杀菌的效率就会下降，所以在热处理 缓冲贮存 牛乳进 原乳贮存 保持管 热处理 净化 冰水 热水准备 蒸汽 牛乳灌装 图.7.1最普通的牛乳巴氏杀菌工艺流程图 乳品加工手册/第7章 184 法定要求： ● 热处理 ● 记录 ● 热处理之前净化 ● 防止再污染 根据欧洲共同体设定的规章， 热处理设备一定要得到主管部 门的批准或认可，至少要带有： ● 自动温度控制 ● 记录温度计 ● 防止不充分加热的自动安全 装置 ● 防止巴氏杀菌乳或灭菌乳与 未完全加热的牛乳混合的适 合的安全系统 ● 与上述目的相关的安全系统 的自动记录装置 之前，一定要净化。牛乳可以在过滤器中净化或是在离心净化器中净化，后 者更有效。 ● 防止再污染 热交换器一定要经过计算，以便维持巴氏杀菌乳流体侧的压力高于非巴氏杀菌 乳和工作介质一测的流体压力。如果在热交换器中发生渗漏，巴氏杀菌乳必须 要流入非巴氏杀菌乳中或是流入冷却介质中，而不会反向进行.为了安全，通 常需要一个增压泵来产生压差，在一些国家中，这已是必须遵守的命令。 ? 当出现由于加热介质暂时缺乏，而引起巴氏产品的温度降低的情况时，设备 上必须有一个转向阀，以使未充分加热的牛乳能返回到平衡槽。 设备要求 下列的设备要求有遥控装置： ● 贮存原乳的奶仓 ● 用于加热和冷却的板式热交换器，保持管和热水系统。 ● 离心净乳机（由于要处理全脂牛乳，所以在此例中不需要离心分离机）。 ● 用于已加工牛乳暂时贮存的缓冲缸。 ● 用于连接主要部件的管路，管件，以及用于控制和分配产品流动和清洗液 流动方向的气动阀。 ● 用于输送牛乳通过所有加工设备的泵。 ● 用于调节生产能力，巴氏杀菌温度以及阀门位置的控制设备。 ● 各种各样的辅助系统： －供水 －蒸汽生产 －制冷 －供气动装置动作的压缩空气 －电力 －废水排放 大多数的辅助系统已在6.11节中介绍过。对工作介质的要求要在工厂设计确定下 来之后进行计算。这样，在设备的数量和电功率、气动装置的数量、以及设备的 工作时间等被确定下来之前，一定要先知道巴氏杀菌的温度程序以及所有的需 热、需冷部位的技术条件（冷藏、清洗系统等），这些计算在此书中没有写出。 设备选择 ? 奶仓 奶仓的数量和规格由原乳的运送时间表和运送容积来决定。为了使设备能连 续运行，不会因为缺原料而停机，一定要保证能7小时生产用的原乳量。 牛乳在加工之前最好已经贮存了至少1-2小时，这样，在这个阶段中，牛乳 可自然脱气。短时间的搅拌是允许的，但直至排空前的5~10分钟才真正需要 搅拌，以使全部牛乳的质量均一，这样可以避免干扰自然脱气的过程。 乳品加工手册/第7章 185 1234 5 6 7 8 板式热交换器 牛乳巴氏杀菌的主要目的是破坏致病微生物，为了实现这一点，牛乳通常被 加热到不低于72℃，至少保持15秒，然后快速冷却。这些参数已在许多国 家通过法律作了规定。 ? 当有关的参数已知时，板式热交换器的尺寸可以计算出来。在当前这个例子 中，参数为： ● 设备能力 20000L/h ● 温度程序 4℃-72℃-4℃ ● 热回收率 94% ● 加热介质温度 74-75℃ ● 冷却介质温度 +2℃ ? 工作介质的需要量（蒸汽、水和冰水）也要计算。因为这要影响到蒸汽调节 阀和冰水供给阀的选择。 ? 板式热交换器各段之间的连接板都有供产品和工作介质进出的通口。进口和 出口连接可以竖直地也可以水平地排布。板式热交换器的端板（框架及压力 板）同样也备有进口和出口。 ? 板式热交换器的尺寸数据已在6.1节中给出。 ? 热水加热系统 大气压下的热水或饱和蒸汽常被用作巴氏杀菌器中的加热介质，而热蒸汽由 于它的温差高而不采用。所以使用最普遍、最典型的加热介质是比要求的产 品温度高2-3℃的热水。 ? 压力为600-700kpa(6-7bar)的蒸汽从乳品厂的锅炉中输送出来。这个蒸汽用 于加热水，然后热水加热产品达到巴氏杀菌温度。 ? 图7.2所示的水加热器是一个封闭的系统。它包含有一个专门设计的、小巧的、 很简单的板式热交换器（3），此交换器上还备有蒸汽调节阀（2）和疏水器（4）。 介质水借助于离心泵（5）在加热器（3）和巴氏杀菌器中的加热段之间进行循环。 图.7.2与巴氏杀菌器相连的热水系统原理 1 蒸汽截止阀 2 蒸汽调节阀 3 热交换器 4 蒸汽收集器(疏水器) 5 离心泵 6 水调节阀 7 膨胀容器 8 安全和排气阀 T1温度显示器 P1压力显示器 蒸汽 加热介质 水、包括冷凝水 乳品加工手册/第7章 186 膨胀容器（7）的作用是调整由于水加热而引起的体积增加。此系统也包括压 力和温度显示器以及安全阀和排气阀（8）。 温度控制 恒定的巴氏杀菌温度靠一个对蒸汽调节阀（图7.2中的2）能起作用的温度控制 器来维持。产品温度任何一点儿下降的趋势都会被设在保持管之前产品线上的传 感器检测到。然后，传感器将此信号传给控制器，控制器就会打开蒸汽调节阀给 水提供更多的蒸汽，这就可以增加循环水的温度，而阻止了产品温度的下降。 ? 保持 保持管的长度和体积要根据已知的保持时间，设备的每小时生产能力，以及 管子的尺寸（一般指巴氏杀菌设备的管子）来计算。保持管的尺寸数据在6.1 节中已经给出。一般保持管要用不锈钢罩盖起来，以防人们触摸时烫伤，也 防止热辐射。 巴氏杀菌的控制 必须确保牛乳在离开板式热交换器之前，已经经历了充分的巴氏杀菌。假如 杀菌温度降低到72℃以下，那么未巴氏杀菌的牛乳就必须与巴氏杀菌的牛乳 分开来。为实现这一点，在保持管的下游段安装有温度传感器和液流转向阀， 假如温度传感器检测出通过它的牛乳没有充分地被加热，转向阀就会将未巴 氏杀菌的牛乳打回到平衡槽。 ? 巴氏杀菌器的冷却系统 如上所述，产品主要是通过热回收换热进行冷却，热回收的最大效率约为 94-95%，这就意味着从热回收冷却获得的最低温度约为8-9℃，这样将牛乳 冷却到4℃贮存，就要求约为2℃的冷却介质，如果最终温度高于3-4℃，就 只需要使用冰水。若要实现更低的温度，就有必要使用盐溶液或酒精溶液， 以防止出现冷却介质结冰的危险。 冷却介质从乳品厂的制冷设备到如图7.4所示的需冷部位之间 进行循环要控制进入巴氏杀菌器的冷却介质的流量，以维持产品 出口温度的恒定。这可以通过一个调节循环来实现。此循环包 括产品出口管线上的温度传感器，控制板上的温度控制器以及冷却 介质入口管线上的调节阀，根据传感器的信号，由控制器来改变调节阀的位置。 ? 来自传感器的信号与巴氏杀菌器出来的产品温度成正比。这个信号通常与控 制盘上的温度记录仪相连，并记录在记录纸上。同时也记录了巴氏杀菌温度 和转向阀的开闭情况。 ? 增压泵以防再污染 一定要特别注意防止巴氏杀菌产品被非巴氏杀菌产品和冷却介质再污染。即 使在巴氏杀菌中发生泄漏，也一定要保证巴氏杀菌产品向非巴氏杀菌产品及 冷却介质方向泄漏。 图.7.3自动温度控制回路。 TT温度传感器 1 保持管 2 增压泵 3转向阀 ? 产品 蒸汽 加热介质 冷却介质 转向液流 图.7.3巴氏杀菌器的冷却系统 TT温度传感器 产品 加热介质 转向液流 12 3 乳品加工手册/第7章 187 1 2 3 4 4 5 6 7 8 9 10 1011 111213 图.7.5完整的巴氏杀菌器包括： 1 平衡槽 2 供料泵 3 流量控制器 4 热回收预热段 5 离心净化器 6 加热段 7 保持管 8 增压泵 9 热水加热系统 10 热回收冷却段 11 冷却段 12 液流转向阀 13 控制盘 ? 产品 蒸汽 加热介质 冷水 冰水 这就意味着经过巴氏杀菌的产品的压力要高于热交换另一侧介质的压力，所 以，在生产线上安装了一台增压泵，如图7.3中2所示。可以放在保持管之 后，也可放在最终加热段之前。后者降低了泵的操作温度，并延长了它的寿 命。泵提高压力并维持巴氏杀菌产品在通过巴氏杀菌器的热回收段和冷却段 时的压力差。 ? 在有些国家，法律上规定对于巴氏杀菌要安装增压泵。 ? 完整的巴氏杀菌器 一个现代化的牛乳巴氏杀菌器是各种相匹配的部件组装成的一个成熟的加工 单元，它带有操作，监测和控制设备。 ? 平衡槽 由浮子控制的进口阀来调节牛乳的流量，并保持平衡槽中的恒定液面，如果 牛乳的供给中断，那么液面将开始下降。 ? 由于巴氏杀菌器在整个生产过程中一定要完全充满，以防止产品在板片上焦 糊。通常在平衡槽中安装一个低液位电极，当液面到达最低点时，立即传送 出一个信号，此信号驱动转向阀，使产品返回到平衡槽。 以水代乳连续循环运动一定时间后，巴氏杀菌器停机。 供料泵 供料泵将来自平衡槽的 牛乳供给巴氏杀菌器， 平衡槽提供了一个 恒定的压头。 乳品加工手册/第7章 188 在牛乳巴氏杀菌器中，热回收 节约能量一般能达90-96% 流量控制器 流量控制器保证牛乳以一正确的流量通过巴氏杀菌器，这就保证了巴氏杀菌要求 的稳定的温度控制和恒定的保持时间。通常流量控制器安装在第一热回收段之后。 ? 热回收预热 未经处理的冷牛乳被泵入巴氏杀菌器中的第一段，即预热段，在此，冷牛乳 被已经过巴氏杀菌的牛乳加热，同时，热牛乳被冷却。 ? 如果牛乳需要在热回收段入口和出口温度之间的温度下进行处理，例如：55℃下 净乳，那么就把热回收段分成两段。计算出第一段以便牛乳在要求的55℃下离开 第一段，净乳之后，牛乳再返回到巴氏杀菌器，在第二段中充分地热回收预热。 ? 巴氏杀菌 在加热段，用比巴氏杀菌温度高2-3℃（Δt=2-3℃）的热水将产品最终加热 到巴氏杀菌温度。热牛乳紧接着进入外设的保持管，通过保持管后，管线上 的传感器检测牛乳的温度。传感器连续地向控制盘上的温度控制器发出信号， 同样的信号也被传送到记录装置上，记录巴氏杀菌温度。 ? 液流转向 保管持后的传感器向温度监控器发出信号。一旦信号低于预定值，即规定的 最低温度时，监测器就改变液流转向阀的位置进行分流。在许多工厂中，液 流转向阀的开闭位置与巴氏杀菌温度要一同记录下来。 ? 对于液流转向阀的位置，可有各种各样的解决方法满足当地法规和要求，以 下是三种常用的可供选择的方法： 1 液流转向阀恰好位于保持管的出口端。保持管后面安装一台增压泵，阀在 泵之前。如果温度低于了预定值，阀门立即打开液流转入平衡槽，同时泵停 止工作。热回收段和冷却段的流体保持不变。（即使是没有增压泵介入）。 ? 一小段时间过后，再没有温度回升，热交换器就会排空，清洗和消毒，到实 现满意的加热温度后，设备才再次启动。 ? 2 液流转向阀位于设备的冷却段之后，温度降低以后，流体转入平衡槽，设备排 空产品，进行清洗，消毒。然后，直到温度条件再次满足要求时，设备再次启动。 ? 3 液流转向阀位于保持管和增压泵之间。如果温度降低，阀门立即改变流向。 增压泵不停止，而热交换器周围的阀门将会自动地确定位置，以便热回收段和 冷却段的牛乳继续循环，以保持设备中的正常压力。这也可以保持适合的温度 平衡。当加热条件再满足要求时，工艺过程将会重新开始，而不经中间清洗。 ? 冷 却 保持段之后，牛乳又返回热回收段进行冷却。在此，巴氏杀菌乳放出它们的热 量以加热进来的冷牛乳。然后，出来的巴氏杀菌乳，根据要求的温度又被冷水， 冰水，乙醇溶液或一些其它的制冷剂冷却。最终冷牛乳的温度通常与巴氏杀菌 温度以及转向阀的的开闭位置一同被记录下来。因此图上显示三条曲线。 乳品加工手册/第7章 189 速度V m/s 流量Q l/h 离心净乳机 在当前这个例子中，由于牛乳不用被分离成脱脂乳和稀奶油，所以使用一台 离心净乳机，如图7.6所示。 ? 一些乳品厂规定，冷牛乳（<6℃）在进入乳品厂之后要立即进行离心净化， 特别是当牛乳要贮存到第二天使用时，更要这样处理。然而，55℃下净乳更 加有效。因为，在此温度下，牛乳的密度较低。 ? 所以进入净乳机的牛乳是来自第一热回收段55℃的牛乳。 ? 管路系统的设计 在本节的例子中，在生产过程中，有每小时20000L的牛乳要通过管路接头 和加工设备。产品通过管路的速度由管道尺寸来确定，即管子的内径，直径 越大，产品速度越低。 ? 当产品流量为20000L/h时，在76mm（3"）管子中的流速为1.25m/s，如果 选择2"（51mm）的管子，产品流速为2.75m/s。 ? 较高的流速会导致液体自身及液体与管壁之间的磨擦力加大。所以产品会受 到更多的机械作用。对于每一种产品，如果要满足产品质量要求，都有一个 不可超越的最大速度极限。对于牛乳，这个速度为1.8m/s。 ? 从速度考虑，选择比要求的最小管径大的管子似乎是合理的。但是较大的管 子意味着较多的部件和费用的大量增加。所以要选择最接近极限的直径。在 我们这种情况下，管径选2.5"（63.5mm），恰好速度为1.75m/s，可参看图7.7。 ? 层流和湍流 层流是一种流动的类型，在层流中，沿着平行的通路，粒子保持着一个连续 稳定的流动。这种流动类型通常发生在低速度下，如在水平圆管上或是在平 行的管径之间。 ? 另一方面，在湍流中，粒子进行不稳定的运动，相互之间剧烈地混合。 ? 如图7.8所示，线段的长度表示粒子通过通道时，在某一段不同的点上的速 度，在层流中，通道中间的速度是最大的，由于层与层之间的磨擦阻力，速 度渐渐也趋向管壁，管壁上速度为零。 ? 在湍流中，层层之间相互混合，所以液体的速度与通道中部的速度近似一 致，但到壁面上速度迅速下降，在壁面上一个非常薄的层流层，瞬时速度为零。 ? 为了在圆管中获得层流，管径一定要小，速度要低，并且液体的粘度要高。 ? 流动阻力 当液体流过管路系统时，管线上的每一部件都会提供一个流动阻力。在直管 上，阻力由液体与壁面的摩擦产生。在弯管上，液体必须改变方向又产生了 另外的摩擦力。同样地，方向的改变和部件的改变也会在接头上，阀门上和 加工设备上产生阻力。阻力的大小与系统中液体的速度有关。 湍流 图.7.6离心净乳机的钵体 图.7.7产品流速和流量图 图.7.8层流和湍流的速度断面示意图 层流 乳品加工手册/第7章 190 管线上每一个部件的阻力可以从制造者给出的阻力系数上获得。管线的总阻 力可以由管线系数之和乘以流速的平方再除以2g 计算出(g= 重力速度= 9.81m/s2）。 例：管线中产品速度为1.75m/s（管径2.5"，流量20000L/h），阻力分数之和 为190，流动阻力为： = 29.7M液柱或压头 2×9.81 1.75× 1.75× 190 流动阻力用液柱或压头来表示，是阻力造成的压力损失需要补偿的部分。这 种计算方法可以追溯到最初泵的应用。即用泵把水从低液位提到高液位，例 如从井里提水到地面。泵的性能就根据它能提水的高度来判断。在我们这个 例子中，管路系统的总阻力相当于用一台泵垂直提升液体30m的工作。 这也意味着30m高的水柱将完全能克服图7.9中的流动阻力。 压力降 液体在部件中的流动阻力会导致压力的损失。假如在一个部件之前之后分别 用压力表测量其压力（图7.10），出口端的压力将会降低。管线上的部件，如 截止阀，就会引起一个压力降，这个压力降，用压头表示，它相当于液体在 部件中的流动阻力，压力降的大小取决于速度值，换句话说，取决于流量和 管子的尺寸。 一个部件在不同流量下的压力降，通常用以米为单位的压头损失来代替阻力 系数。图7.11中的图线包含了从最小管径，1.5"(38mm)流量为5000L/h到最 大管径4"（101.6mm），流量为200000L/h的所有截止阀的压头损失。 ? 当流量为20000L/h，管径为2.5"（63.5mm），速度为1.75m/s时，图上显示 阀在全开状态下，压力降或压头损失为0.4m。 ? 给出流量，管线上的每一个部件的压力降都可以用同样的方法得出，这些值 加在一起，就可以得出系统的总压力降。 ? 管线上的每一个部件都应该作成是引起压力降最小的部件。 压力降要求增加流 速，或是以湍流的形式或是增速。较高的速度又会导致与设备表面，管路表面 磨擦的增加，以及在弯头处阻力的增加等等。这又增大了对产品的机械破坏。 图.7.9表示贮缸与加工线之间有30米压 头的例子 产品 加热介质 冷却介质 图.7.10压力降可以从加工线上的压力表上得出 图.7.11截止阀的压力曲线 30m m压头 x1000L/h 乳品加工手册/第7章 191 压力表 产品 泵 压力传感器 控制器 调节阀 就牛乳而言，这种情况会导致脂肪球的破裂，使脂肪受到脂肪酶的侵袭。最终 导致高含量的自由脂肪酸给牛乳的风味带来不利影响。假如在产品进行机械处 理的过程中有空气存在，这个问题就会更加严重。如果空气从密封不严的地方 吸入，这种情况就会发生。对于其它的产品，如酸奶，产品的处理一定要特别 的温和，在部件的选择上以及生产线的确定及设计上都要非常的仔细。 ? 系统中管线的尺寸一定是这样的，即液体的速度不超过产品的极限流速值， (牛乳1.8m/s，对于其它的乳制品更低)。管线上阀门的数量要保持最低，通 过它们的压力降也应该尽可能地低。应该设置这些阀门以避免不必要的方向 改变。 ? 加工控制设备 为了确保无故障操作，达到要求的产品质量，有必要保持如液面、流量、温 度、压力、浓度以及pH在一定的预设范围内。用于监测和控制这些参数的设 备有各种类型的传感器，控制器和控制设备，图 7.12给出了一张控制网。 ? 传感器是一个能测量实际数量值的敏感元件， 它的设计和功能根据要求而变化。其中一些如 温度、压力和pH值传感器。传感器将测得的值 转化成相应强度的气动或电动信号，这个信号 被传送到控制器，控制器接到一个瞬时数量值， 这个值即为是测量值。 ? 控制装置基本上是调节装置，它们被安装在加工线上，可以是调速马达或是 调节阀。调节装置的设定—马达速度或是阀座位置—确定数量的大小，它们 是可以控制的，控制装置连续地从控制器获得信号（气动的或电动)，这个信 号的强度决定了调节装置的位置。 ? 控制器是控制系统的“大脑”。控制器接收来自传感器的信号，并且连续地接 到上述的测量值。然后控制器将这个值与预设参数或设置的值相比较，如果 两个值相同，调节器的位置是正确的。 ? 如果测量值变化，来自传感器的信号也相应地变化。测量值一旦不再等于要 求的值，控制器就相应地改变传到控制装置的控制信号，其结果是控制装置 的位置要调整（速度或阀位置）以适应要求。传感器立即感应这个量的变化， 向控制器发出信号，这个比较，校正循环—控制网—一直重复地进行直到测 量的值再次等于预设的值为止。 ? 传感器 控制系统中的传感器在设计和功能上有很大的不同。一些传感器可以直接改 变测量值。如图7.13中压力传感器，作用在膜上的产品压力通过一根毛细管 传递到传感元件，传感元件发出一个与产品压力成正比的电信号，常常用于 平衡槽中的浮子液位控制器是直接控制装置的另一个例子。 图.7.12用于压力控制的控制回路，包括 一个传感器，一个控制器和一个气动控 制调节阀 乳品加工手册/第7章 192 然而，大多数的传感器是间接操作的。它们用另一种与被控制的量有一常数 关系的物理量来测量变化值。这种类型的传感器在以前的液体输送管线上有 过。通过测量泵出口产品的压力来保持要求的流量并维持一个定值。 ? 上述的压力传感器也通常用于测量罐中的液位，它安装在罐的底部，感受来自隔膜 以下液柱的静压力。这个压力与液位成比例。电信号就被传到显示液位的装置上。 ? 很多类型的传感器都利用这样一个事实，即金属的电阻随温度变化，性能不 同。图7.14这样的传感器是普通的温度传感器，保护管上装有铂丝、镍丝或 是其它的金属，保护管插入管线中，以便能被液体加热。表7.1所显示的是 在不同的温度下铂丝的电阻值。 ? 把金属线连进电路，就可以测出它的电阻，电阻的任何变化都与温度的变化 相一致，所以就能确定产品的温度。 ? 上述的传感器是乳品厂中最常用的类型，还有许多其它的类型。 控制器 图7.15中的控制器是温度控制系统的大脑，控制器可以有许多不同的类型，根 据以前的定义，控制器是一种能连续比较测量值和预设值（设定点)的装置。任 何一点儿差异都会导致控制器向调节装置发出一个较正信号。然后，调节装置 相应地改变它的位置，调整的过程一直持续到测量值与设定值再次相等时为止。 ? 控制器可以是气动的也可以是电动的。假如传感器是气动的，而控制器是电 动的，或者反过来，那么信号就必须要借助于气动/电动转换器。 ? 在普通的控制器上，有一个小钮用于设定要求的值。它可以通过指示器在刻 度盘上表示出来。传感器输出的测量值也总能在刻度盘上读出。也有一个刻 度值来显示输出到调节装置的输出信号。 ? 当设定自动操作时，仪器不需要人工调节，自动控制也可以转换成人工控制， 通过小钮来操作。控制器的设定可以在输出信号刻度盘上显示出来。 表7.1 根据给出的特定曲线，阻力随温度的变化： ? 温度 阻力 ? ℃ Ω ? 0 100.00 ? 10 103.90 ? 20 107.79 ? 30 111.67 ? 40 115.54 ? 50 119.40 ? 60 123.24 ? 80 130.89 ? 100 138.50 图.7.15控制器 1 2 3 4 5 6 图.7.13压力传感器 1 螺母 2 加工压力 3 膜 4 毛细管 5 参考压力 6 传感元件 图.7.14电阻型的温度 传感器 乳品加工手册/第7章 193 一些控制器有开关功能。这就意味着控制器在达到预设的最大或最小值时， 发出一个特殊的信号，这个信号可以被放大，用于实现加工过程中的转换。 ? 在我们的生产中，假如板式热交换器保持段的出口处温度低于72℃，此时我 们希望打开液流转向阀使液体再循环，通常是用一单独的预设温度开关来监 测巴氏杀菌的温度。 ? 当温度降低，低于设定值时，与温度控制器相连的开关借助其内部安装的继电器 发出一个信号。如果这个开关被设定在71.9℃下操作，产品温度低于这个值时， 它就马上发出一个信号。这个信号通过控制器传送到能够控制转向阀空气供给的 电磁阀，这个电磁阀切断空气的供给，阀门从“顺向流动“转向“换向流动“。 ? 调节装置 调节器的控制反应设定决定了上述的那个量的大小。调节装置可以是台变速 泵。在这种情况下，控制器输出的信号调节泵的速度，以便获得要求的流量。 在乳品厂最普遍的调节装置是调节阀。 ? 图7.16所示的气动调节阀，主要包括一个带有柱塞座的主体，此柱塞座固定 在芯杆的最低端。通过调节柱塞上下两侧的不同压力，阀门在开位和闭位之 间操作。致动器有双重作用，当下侧的压力高于上侧的重力时，柱塞上移并 提起塞子，当上侧的压力高时，则关闭阀门。 ? 此运动如下所述：来自控制器的气动信号被传送给一台比例装置，即阀顶部 的定位器，此定位器确保柱塞相对于塞座的位置总是与控制信号的强度成比 例。当信号与预设值相等时，定位器平衡柱塞两侧的压力，所以塞子的位置 保持一定位。在这种平衡条件下，作用于阀上的压力降恰恰是要求的压力降， 此时，传感器探测的测量值与预设值相等。 ? 产品压力降低，传感器就减弱了它到控制器的信号，由于此时测量的值不再 等于预设值，控制器通过增强它的信号对阀改动器起作用。然后，定位器增 加了柱塞上侧的压力，使塞子向塞座移动。阀上流动阻力增加的结果使产品 的压力增加了，进行反向的操作，会阻止柱塞的向下移动，当管线上的压力 恢复到预设值时，定位器再次保持阀塞在平衡位置。 ? 自动温度控制 在自动温度控制系统中，温度计是安装在管线中的一种电阻类型的温度传感 器。控制装置是一个在蒸汽管线上的压缩空气调节阀，气动调节阀由加工控 制盘上的气动控制器来控制。要求的值被设定在控制器上，然后，通过阀门， 调节供给板式热交换器的蒸汽，以便测量的值总与预设的值72℃相等。 图.7.16气动调节阀 1 可视位置指示器 2 与电信号相连 3 与压缩空气相连 乳品加工手册/第7章 1 2 3