方澤文

（廣東大印象集團有限公司，廣東 汕頭 515041）

殺菌作為食品罐頭生產(chǎn)中的關鍵工序，其工藝過程的好壞對產(chǎn)品質(zhì)量有著至關重要的影響。但目前國內(nèi)多數(shù)的罐頭飲料廠仍采用手動控制方式，這對提高產(chǎn)品成品率、穩(wěn)定食品質(zhì)量和減少設備能耗形成阻力。2003年，露露集團南方有限公司為提高產(chǎn)品質(zhì)量及滿足國家商檢局有關規(guī)定，采用ST-7A殺菌自動控制系統(tǒng)對車間的蒸汽殺菌鍋進行自動化改造，達到保證殺菌過程的可靠性及產(chǎn)品質(zhì)量可追溯性的目的。

ST-7A殺菌自動控制系統(tǒng)是對普通蒸汽殺菌鍋進行自動化改造的控制裝置。該系統(tǒng)由控制器、電磁閥、氣控閥、調(diào)節(jié)閥等部件構成。控制器通過預先設計好的運行程序控制電磁閥、氣控閥及調(diào)節(jié)閥相應動作，從而控制殺菌過程中排氣、升溫、恒溫殺菌、降溫等過程的進行。同時，記錄儀對整個殺菌過程進行全程溫度記錄。

系統(tǒng)控制電路原理如圖1所示。

圖1 電路原理圖

一、改造步驟

1.加裝氣動排氣閥及調(diào)節(jié)閥

為實現(xiàn)排氣過程自動控制，須在原手動排氣閥上并聯(lián)氣動閥門，利用電磁閥控制該氣動閥的啟閉。氣動閥門的公稱直徑與原手操閥一致。

調(diào)節(jié)閥采用氣動調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥具有連續(xù)調(diào)節(jié)功能，對流量控制較為平滑，控制效果較雙位式控制閥門理想。調(diào)節(jié)閥由于體積較大，在安裝時應在其周圍留有足夠空間以利于日后調(diào)試及檢修。調(diào)節(jié)閥并聯(lián)于原蒸汽入口閥處，并于閥門前后各加設一個截止閥，該閥門構造精密，在安裝及檢修時須注意不要受到劇烈碰撞和損傷。

2.安裝控制器

在本例改造中，公司殺菌車間共有八臺蒸汽殺菌鍋。采用了ST-7A8I控制臺，該控制臺集成了八臺獨立的控制器，可對八臺殺菌鍋進行獨立控制與記錄?？刂婆_應盡量距離殺菌鍋有一定的距離，以減少高溫、高濕環(huán)境對控制器的不良影響。為達到臨時停電時系統(tǒng)還能繼續(xù)使用和減少電源干擾的目的，控制器的電源采用了在線式UPS后備電源。

3.安裝記錄儀

記錄儀用于對整個殺菌過程進行溫度記錄，達到追溯產(chǎn)品生產(chǎn)記錄的作用。同時，通過記錄儀記錄出來的曲線可以反映出系統(tǒng)的控制效果。將電源及傳感器連接至記錄儀，按說明書裝好記錄紙及記錄筆即可。

4.安裝傳感器

系統(tǒng)的傳感器主要有溫度傳感器及壓力傳感器。溫度傳感器（鉑熱電阻）將殺菌鍋內(nèi)的溫度傳送至控制器及記錄儀，壓力傳感器將鍋內(nèi)壓力轉(zhuǎn)變?yōu)?～20mA信號后傳送至控制器。傳感器的安裝主要是考慮其布線合理，盡量減少和消除外界的各種電磁干擾。改造后的殺菌鍋如圖2所示。

圖3 殺菌過程曲線圖

圖2 蒸汽殺菌鍋結構圖

二、運行調(diào)試

在確認系統(tǒng)已正確安裝后，就可以開始對系統(tǒng)進行調(diào)試。運行調(diào)試分為兩部份，分別是對控制系統(tǒng)及記錄儀的調(diào)試。

1.控制系統(tǒng)的調(diào)試

校正溫度顯示：將控制系統(tǒng)通電，在常溫及殺菌保溫過程中觀察系統(tǒng)上顯示的各殺菌鍋的溫度是否與標準水銀溫度計一致，如有偏差，可分別調(diào)節(jié)相應的偏移參數(shù)進行校正。

PID參數(shù)的調(diào)整：PID參數(shù)的合適與否對于系統(tǒng)的穩(wěn)定與準確運行起著重要的作用。在實際控制過程中應針對不同殺菌鍋出現(xiàn)的溫度波動情況對PID參數(shù)進行逐步修改，以能快速達到設定溫度又不出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象為最佳。

2.記錄儀的調(diào)試

記錄儀的調(diào)試主要是調(diào)節(jié)其顯示的溫度與殺菌鍋的溫度一致、記錄紙記錄出來的溫度值與儀表顯示的溫度值一致。需要注意的是：記錄紙的質(zhì)量會影響殺菌曲線的正確顯示，如：記錄紙安裝定位孔的位置不準確，紙的中心孔與刻度線沒有很好的同心度，這些因素會造成記錄出來的殺菌曲線與實際情況不符。

3.總體效果評價

在經(jīng)過上面的初步調(diào)試之后，按工藝要求輸入運行程序，殺菌鍋裝滿待殺菌的罐頭產(chǎn)品，開始進行實罐殺菌。在整個控制過程中，觀察殺菌鍋上的水銀溫度計及壓力表，其顯示的數(shù)值應與控制系統(tǒng)具有一致性，溫度及壓力的變化沒有過大的波動及振蕩現(xiàn)象出現(xiàn)，在殺菌完畢，觀察所記錄的效果，曲線中的排氣階段應有充分的排氣平臺，在恒溫殺菌階段，曲線應始終保持平直，記錄出來的誤差應在0.5℃范圍之內(nèi)。整個殺菌過程記錄出來的曲線如圖3所示。

三、運行效果與經(jīng)濟效益

經(jīng)過上述改造之后，公司在滿足產(chǎn)品出口認證的同時，也取得了較大的經(jīng)濟效益，改造工作取得預期效果。在多年來的使用過程中，控制系統(tǒng)體現(xiàn)了其高效節(jié)能、高自動化程度、高穩(wěn)定性等特點。

1.滿足認證需要

按照國家商檢局對罐頭食品提出的要求，本控制系統(tǒng)從過程控制到圖表記錄，均能充分滿足相關要求。

2.節(jié)約能源

經(jīng)過對比改裝前后的燃料消耗，采用自動控制后的殺菌鍋可以節(jié)約4%～8%的蒸汽。

3.降低工人勞動強度

蒸汽殺菌是一個勞動強度較大的工序，手工操作時工人經(jīng)常處于高溫高濕的生產(chǎn)環(huán)境中。采用了自動控制系統(tǒng)的殺菌鍋，工人在操作時極其簡單，工作環(huán)境得到很大的改善。

4.穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量

傳統(tǒng)的手工操作無可避免地受人為因素的影響，工人的技術素質(zhì)、職業(yè)道德、精神狀態(tài)和經(jīng)驗判斷都可直接或間接影響產(chǎn)品質(zhì)量。采用了自動控制系統(tǒng)的殺菌過程將以上的不利因素統(tǒng)統(tǒng)排除。這為企業(yè)生產(chǎn)出均一、穩(wěn)定的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品合格率提供了有力的保障。

5.減少企業(yè)人工費用，解決招工難問題

在近年來廣東各企業(yè)普遍出現(xiàn)用工荒的情況下，提高設備自動化程度，減少用工數(shù)量成為解決招工難問題的一個好方法。以本工程為例，該廠殺菌車間有八臺蒸汽殺菌鍋，在采用自動控制以前，共需操作人員九人，在全部改為自動控制后，操作人員為四人，以一個工人每月費用1 500元計算，每年可為企業(yè)節(jié)約9萬元人工費用。同時，采用了自動控制以后，也大大降低了對工人技術熟練程度的要求。

[1]吳國熙.調(diào)節(jié)閥使用與維修[M].化學工業(yè)出版社，1999.