Способ автоматизированного управления процессом экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья диоксидом углерода

Предлагаемая полезная модель относится к способам и системам автоматизированного управления процессом экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья диоксидом углерода, может быть использована, в пищевой и смежных отраслях промышленности для обработки пряно-ароматического, витаминного и лекарственного растительного сырья жидким СO₂.

Технической задачей полезной модели является повышение эффективности управления и регулирования параметров работы оборудования в зависимости от выбранных критериев за счет контроля всех режимных параметров.

Для решения технической задачи полезной модели предложен способ автоматизированного управления процессом экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья диоксидом углерода, включающий структурную распределенную двухуровневую систему управления, при которой нижний уровень отвечает за программное управление, работает по локальной схеме и находится на микропроцессорных контроллерах ТРМ151, верхний уровень осуществляет реализацию сложных систем управления и решает задачи оптимизации с выдачей коррекции установок и настроек регуляторам нижнего уровня с помощью ЭВМ, представляющей информацию в более удобном виде, в случае выхода из строя отдельного контура управления нижнего уровня оператор осуществляет управление процессом в ручном режиме.

Предлагаемая полезная модель относится к способам и системам автоматизированного управления процессом экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья диоксидом углерода, может быть использована, в пищевой и смежных отраслях промышленности для обработки пряно-ароматического, витаминного и лекарственного растительного сырья жидким СO₂.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ управления процессом сверхкритического экстрагирования опытно-промышленной экстракционной установки НИИ «Мир-Продмаш», г.Москва, [Теоретическое и эксперементальное обоснование су - и сверхкритической СO ₂-обработки сельскохозяйственного сырья: Сборник материалов международной научно-практической конференции, 15-16 октября 2010 г.- Краснодар: Экоинвест, 2010. - 148 с.], включающий визуальный контроль и регулирование процессом сверхкритического экстрагирования.

Недостатком способа является невысокая эффективность управления, т.к. не предусматривает контроля всех режимных параметров работы оборудования и их изменения в зависимости от выбранных критериев.

Технической задачей полезной модели является повышение эффективности управления и регулирования параметров работы оборудования в зависимости от выбранных критериев за счет контроля всех режимных параметров.

Для решения технической задачи полезной модели предложен способ автоматизированного управления процессом экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья диоксидом углерода, включающий структурную распределенную двухуровневую систему управления, при которой нижний уровень отвечает за программное управление, работает по локальной схеме и находится на микропроцессорных контроллерах ТРМ151, верхний уровень осуществляет реализацию сложных систем управления и решает задачи оптимизации с выдачей коррекции установок и настроек регуляторам нижнего уровня с помощью ЭВМ, представляющей информацию в более удобном виде, в случае выхода из строя отдельного контура управления нижнего уровня оператор осуществляет управление процессом в ручном режиме.

Технический результат заключается в повышении эффективности управления и регулирования параметров работы оборудования в зависимости от выбранных критериев.

На фиг.1 представлена схема автоматизированного управления процессом экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья диоксидом углерода, на фиг.2 (А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, 3, И, К) - входные каналы управления, (а, б, в, г, д, е, ж) - выходные каналы управления.

Схема способа автоматизированного управления процессом экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья диоксидом углерода включает: 1 - плунжерный насос высокого давления, 2 - испаритель, 3 - экстрактор, 4 - дроссельный вентиль, 5 - подогреватель, 6 - сепаратор, 7 - блок конденсаторов, 8 - регулирующий клапан, 9 - буферная емкость, 10 - запорно-регулирующий вентиль, ТТ, РТ, FT - датчики температуры, давления и расхода, (11, 12, 13, 14, 15, 16) - регулирующие клапаны, МВА8 - модуль ввода аналоговый; МВУ8 - модуль вывода управляющий; МР1 - модуль расширения, ТРМ151 - микропроцессорный контроллер, RS-485, RS-232 - типы сети обмена данными, АС3 - адаптер сети, - управляющий компьютер, - принтер, (А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, 3, И, К) - входные каналы управления, (а, б, в, г, д, е, ж) - выходные каналы управления.

Способ автоматизированного управления процессом экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья диоксидом углерода осуществляется следующим образом.

Предварительно измельченное растительное сырье загружается в контейнер, который устанавливается в экстрактор 3 таким образом, чтобы исключить байпасирование экстрагента между стенками экстрактора и контейнера. После герметизации экстрактор и система сбора продукта продуваются газообразным СО₂ для удаления воздуха, линия.

Жидкий диоксид углерода через дроссельный вентиль 11 по линии сжимается плунжерным насосом 1 до давления 860 МПа. Открывается дроссельный вентиль 10 с регулировочным клапаном 14 и жидкий диоксид углерода проходит через испаритель 2, где переходит по линии в сверхкритическое состояние (P₁=860 МПа и t₁=35 70°С) и подается в нижнюю часть экстрактора 3. Пройдя через слой растительного сырья по линии сверхкритический диоксид углерода, извлекает биологически активные вещества и выводится из верхней части экстрактора. При прохождении через дроссельный вентиль 4 давление и температура сверхкритического (СК) СО₂ снижаются ниже критических параметров (P₂=6,06,5 МПа и t₂=2030°С) и диоксид углерода из сверхкритического состояния переходит в газообразное по линии . В сепараторе 6 происходит осаждение растворенного в CK-CO ₂ эфирного масла. Затем открывается дроссельный вентиль 12, газообразный диоксид углерода сжижается в блоке конденсаторов 7 и сжимается до рабочего давления плунжерным насосом 1 и цикл повторяется. Регулирование подачи горячей воды осуществляется по линии холодной воды - по линии с помощью дроссельных вентилей 15 и 16 соответственно.

Применение на нижнем уровне микропроцессорного контроллера ТРМ151, обладающего высокой надежностью, а на верхнем уровне - ЭВМ типа Intel® Pentium Dual Core E5500 2.8 ГГц, позволяющая зрительно наблюдать за ходом технологического процесса, а также предоставляющая возможность ввода информации с клавиатуры и вывода информации на печать, позволило создать систему:

а) надежную;

б) высокоэффективную;

в) компактную;

г) легко наращиваемую;

д) универсальную.

Для опроса технологических датчиков, обработки и передачи информации по входным каналам управления (А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, 3, И, К) в управляющее устройство (контроллер ТРМ151 и/или рабочая станция), а также формирования управляющих воздействий через выходные каналы управления (а, б, в, г, д, е, ж) на исполнительные устройства используются устройства связи с объектом (УСО). К ним относятся модули МВА8, МВУ8 и МР1. Обмен данными внутри сети модулей и ТРМ151 осуществляется по интерфейсу RS-485. Передача информации от модулей на рабочую станцию и обратно проводится по интерфейсу RS-232.

Предлагаемый способ автоматизированного управления процессом экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья диоксидом углерода позволяет повысить эффективность, в результате более полного использования потенциала экстракционной установки, повысить точность управления и минимизировать энергетические и материальные издержки.

Установка для экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья диоксидом углерода, содержащая плунжерный насос высокого давления, испаритель, экстрактор, дроссельный вентиль, подогреватель, сепаратор, блок конденсаторов, регулирующий клапан, буферную емкость, запорно-регулирующий вентиль, отличающаяся тем, что она содержит распределенную двухуровневую систему управления, в которой нижний уровень включает микропроцессорный контроллер, а верхний уровень включает ЭВМ, осуществляющую коррекцию установок и настроек регуляторов нижнего уровня.