Оборудование для учета и взвешивания молока и молочных продуктов

Для определения количества готовой продукции, сырья и вспомогательных материалов на молокоперерабатывающих предприятиях применяют молокомеры, счетчики, расходомеры и весы (рис. 2.11).

Поплавковый молокомер — наиболее простое и распространенное средство измерения небольшого количества молока. Он представляет собой цилиндрическое ведро с жестко закрепленной ручкой. В ведро молокомера помещен поплавок с вертикальной линейкой, входящей в прорезь ручки. Линейка отградуирована в литрах.

Рис. 2.11. Классификация средств для учета молока.

При наполнении ведра поплавок всплывает и линейка поднимается над ручкой на высоту, соответствующую количеству налитого молока. Обычно вместимость молокомера поплавкового типа 10 л, а допустимая погрешность измерения ±0,05 л.

Для измерения 50 л и более молока служат емкостные молокомеры цилиндрической или шаровой формы из прозрачных материалов. На их поверхности нанесена шкала, по которой считывают объем молока.

Некоторые виды емкостей для хранения молока также можно использовать в качестве молокомеров. В таких емкостях измерители уровня заполнения выполнены в виде поплавкового механизма, связанного тросиком с указателем объема молока.

При помощи счетчиков измеряют количество продукта в потоке, т. е. протекающего по трубопроводу. В молочной промышленности наиболее часто применяют два типа счетчиков: с кольцевым поршнем и с овальными шестернями (шестеренный счетчик).

Счетчик с кольцевым поршнем (рис. 2.12) имеет измерительную камеру, образованную двумя концентрическими цилиндрами, корпусом счетчика и поршнем. Камера разделена перегородкой, по обе стороны которой выполнены входное и выходное отверстия. Поршень представляет собой кольцо цилиндрической формы с поперечной перегородкой с отверстиями. В вертикальный разрез поршня входит радиальная перегородка. В центре поперечной перегородки укреплена цапфа, которая движется в кольцевом пространстве. Под давлением молока, поступающего через входное отверстие, поршень перемещается в камере. Его движение передается счетному механизму при помощи магнитной муфты, которая представляет собой два постоянных магнита. Один из них жестко связан с цапфой измерительной камеры, другой — с валом счетного механизма. Относительная погрешность измерений ±0,2…0,5%.

Рис. 2.12. Счетчик с кольцевым поршнем:

а — общий вид: 1 — кольцевое пространство; 2 — цапфа; 3 — измерительная камера; 4 — кольцевой поршень; 5 — счетный механизм; 6 — клапан; 7 — корпус счетчика; 8 — перегородка; 9 — зажимная гайка; 10 — диск; 11 — крышка; 12 — входное отверстие; 13 — выходное отверстие; б — схема работы счетчика: I…IV — основные положения кольцевого поршня.

Шестеренный счетчик также позволяет измерить количество молока в потоке и состоит из проточной камеры, в которой под напором проходящего молока вращаются овальные шестерни с мелкими зубьями (рис. 2.13). При повороте шестерни перемещают в сторону выходного патрубка часть молока, ограниченную стенками камеры. Плотное зацепление шестерен между собой, а также минимальный зазор между ними и камерой позволяют исключить переток молока из камер входа и выхода. От счетного механизма камера отделена перегородкой, через которую вращение нижней шестерни передается на ведущий вал счетного механизма. Это достигается при помощи магнитов, один из которых вмонтирован в шестерне счетного механизма, а второй — в торцовой стенке шестерни проточной камеры. С помощью системы передач счетный механизм преобразует частоту вращения шестерен проточной камеры в показания количества молока, прошедшего через счетчик. Кроме того, счетчики такой конструкции могут отмерять заданное количество молока, передавать показания на определенное расстояние и т. д.

Диапазон применения шестеренных счетчиков расширяется благодаря выпуску нескольких типоразмеров с разной производительностью, рабочим давлением и температурой. Допустимая температура измеряемой жидкости 90 °C, давление 700 кПа. Погрешность показаний счетчика ±0,5%. Такая точность обеспечивается установкой в напорной линии перед счетчиком воздухоотделителя.

Рис. 2.13. Шестеренный счетчик:

• 1 — камера; 2 — шестерни; 3 — перегородка; 4 — блок сменных шестерен;
• 5 — вал; 6 — рамка с отверстиями; 7 — лампочка; 8 — шкала; 9 —

фотосопротивление; 10 — стрелка; 11 — указатель; 12 — ведущая шестерня счетного механизма.

Электромагнитные счетчики-расходомеры получили широкое распространение в поточных технологических линиях переработки молока. Они предназначены для измерения расхода молока и молочных продуктов в потоке и выдачи командного сигнала на какое-либо исполнительное устройство при прохождении заданного количества продукта.

Обычно такие расходомеры состоят из двух основных элементов: первичного преобразователя импульсов (ПРИМ) и измерительного устройства (ИУ). В основе работы ПРИМ лежит явление электромагнитной индукции.

При прохождении измеряемой жидкости через магнитное поле, созданное в трубопроводе, в ней, как в движущемся проводнике, наводится ЭДС, пропорциональная средней скорости потока. При постоянном сечении трубопровода ЭДС пропорциональна объемному расходу жидкости.

Один из вариантов ПРИМ (рис. 2.14) представляет собой немагнитный отрезок трубопровода, внутренняя поверхность которого покрыта электроизоляцией. Внутри трубы друг против друга размещены два электрода, соединенные с ИУ. С внешней стороны трубопровода укреплен электромагнит, создающий равномерное магнитное поле. Между электродами возникает электродвижущая сила, значение которой зависит от скорости потока молока.

Измерительное устройство обеспечивает преобразование сигнала ПРИМ в выходной сигнал постоянного тока или частотный. При этом ИУ выполняет индикацию мгновенного расхода, интегрирование его во времени (контроль объема) и управление дозированием.

В молочной промышленности применяют счетчики-расходомеры ИР-43 (Эстония), РОСТ-1 МП и микропроцессорный счетчик-расходомер РОСТ-4МП (Россия).

Рис. 2.14. Первичный преобразователь импульсов расходомера:

• 1 — трубопровод; 2 — электромагнит; 3 — электроизоляция (фторопласт-4);
• 4 — электроды: 5 — кожух; 6 — магнитное поле

Диаметр условного прохода ИР-43 36, 50 и 80 мм, что позволяет измерять расход жидкости в диапазоне 0,5…60 м³/ч. Температура измеряемого молока не выше 60 °C. Относительная погрешность измерения ±1%.

У РОСТ-1 МП диаметр условного прохода первичного преобразователя составляет 15, 32, 50 и 80 мм. Диапазоны измерений 0,1…1 и 6…60 м³/ч при температуре продукта 2…70°С и давлении 0,6 МПа. Относительная погрешность расходомера ±0,5%.

РОСТ-4МП имеет такую же характеристику и адаптирован к системе автоматического контроля технологических процессов на базе микропроцессорной техники.

Работа датчика турбинного расходомера также основана на явлении элекромагнитной индукции. В качестве исполнительного органа такого датчика применена турбинка с встроенным в нее магнитом (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Датчик турбинного расходомера:

1 — турбинка; 2 — катушка; 3 — магнит Под давлением протекающего молока турбинка вращается. Частота ее вращения, пропорциональная скорости потока, преобразуется в электрические сигналы, которые подаются на электронный блок. Погрешность показаний ±0,25…0,5%.

Массу твердых, сыпучих или жидких продуктов и материалов измеряют при помощи весов, чаще всего с уравновешиванием грузов гирями, или специальных механизмов (шкальных и циферблатных).

Товарные гиревые весы состоят из плоской грузовой платформы, колонки и коромысла с гиредержателем. Шкалы коромысел таких весов отградуированы.

Шкальные весы имеют две шкалы: основную и дополнительную. Первая нанесена на боковую поверхность коромысла, в верхней части которого имеются пазы, служащие для фиксации зуба передвижной гири, а вторая — на особую линейку, которая жестко соединена с коромыслом. Обычно шкальные весы устроены так, что верхний предел основной шкалы соответствует наибольшему пределу взвешивания на данных весах. Допустимая погрешность измерения на товарных гиревых и шкальных весах ±0,1%.

Более удобны в эксплуатации циферблатные весы. Они могут быть платформенными и с подвесными емкостями.

Платформенные циферблатные весы состоят из трех основных частей: грузоподъемного механизма, промежуточного механизма и циферблатного прибора.

Грузоподъемный механизм служит для восприятия массы груза, установленного на платформу весов, и состоит из платформы, большого и малого грузоподъемных рычагов, а также из рамы, на которой монтируют весь механизм. Рычаги опираются своими опорными призмами на подушки стоек, расположенных в углах рамы. Платформа может свободно качаться в продольном и поперечном направлениях и опирается на грузоподъемные призмы рычагов через кольцо и стойки, жестко связанные друг с другом при помощи круглых стержней. Для ограничения качения платформы и поглощения возможных ударов при установке и снятии грузов с платформы предусмотрены четыре упора. Концевая призма малого грузоподъемного рычага через серьгу и тягу соединена с рычажной системой промежуточного механизма.

Промежуточный механизм состоит из колонки, нижнего передаточного рычага, подциферблатного рычага со шкалой и передвижной гири для уравновешивания тары, а также у масляного демпфера поршневого типа для успокоения колебаний весового механизма. На выступающем из колонки конце подциферблатного рычага подвешен тарировочный груз для регулировки ненагруженных весов. Предварительная грубая регулировка достигается перемещением передвижного груза. Для точной регулировки ненагруженных весов предусмотрен малый грузик, который перемещают винтом, встроенным в корпус передвижного груза. Правильную установку весов обеспечивает уровень, расположенный в верхней части колонки.

Циферблатный указательный прибор служит для автоматического уравновешивания груза и определения его массы по шкале циферблата.

Циферблатные весы с подвесными емкостями позволяют взвешивать молоко без тары. Они состоят из взвешивающего механизма, двух грузоприемных емкостей одинаковой вместимости и циферблатного механизма. Резервуары оборудованы сливными клапанами, которые системой рычагов соединены с рукояткой управления. Грузоприемные емкости и клапаны выполнены из нержавеющей стали.

Под действием поступающего молока подвесные емкости опускаются и через систему рычагов воздействуют на весовой механизм. На шкале циферблатного механизма стрелка показывает массу молока в килограммах. После взвешивания при помощи рукоятки управления клапан открывают и молоко сливается в приемный бак.

Наибольшее распространение на небольших молокоперерабатывающих предприятиях получили молочные весы СМИ-250 и СМИ-500. Вместимость каждой из двух емкостей этих весов соответственно 125 и 250 кг. Основные технические данные весов, применяемых для взвешивания молока и молочных продуктов, приведены в табл. 2.6.

Таблица 2.6

Основные технические данные некоторых весов.

На крупных молочных заводах используют циферблатные весовые устройства с автоматическим определением массы молока. Они включают в себя весы типа СМИ (рис. 2.16) и устройства для регистрации отдельных порций и суммарной партии продукта, которая осуществляется на специальной бумажной ленте.

В некоторых случаях удобнее пользоваться весами, в которых весовое устройство и устройство информации и управления выполнены так, что их можно установить на определенном расстоянии один от другого.

Весы стационарные 9018ВС-400Д14М работают по комбинированной схеме: грузоприемным элементом служит платформа с рычажной системой, передающей усилие измеряемого груза на электромеханическое уравновешивающее устройство. Блок обработки информации с цифровым табло и панелью дистанционного управления выполнен на базе большой интегральной микросхемы специального назначения. Весы снабжены прибором для индикации массы груза и имеют вывод на электронно-бухгалтерский терминал типа «Нева-501». С помощью этих весов можно взвешивать груз массой от 10 до 400 кг с погрешностью измерений ±0,2 кг. Продолжительность измерения не превышает 15 с.

Рис. 2.16. Рычажные весы с устройством для автоматического определения массы молока:

• 1 — корпус; 2 — стойка; 3 — грузоприемный бак; 4 — стержневой датчик;
• 5 — механизм ручного открывания выпускных клапанов; 6 — выпускное устройство; 7 — блок со стержневыми датчиками; 8 — циферблатный указатель; 9 — регистрирующая машинка; 10 — панель управления; 11 — пульт управления;
• 12 — пневматическая распределительная коробка

Еще более точное измерение массы молочных продуктов в емкостях вертикального типа вместимостью 1; 4; 6,3; 8 и 12 т обеспечивает электронная весоизмерительная система для молочных емкостей (ЭВИС-0,1). Она включает в себя комплект специальных тензорезисторных датчиков (3 шт. на одну емкость), преобразователь «Тензор-4С», пульт управления взвешиванием микропроцессорный МПК 02.02, термопечатающее устройство ФШ-6805 «Дюйм» и соединительные кабели.

Электронная весоизмерительная система осуществляет цифровую индикацию массы; индикацию на светодиодах режима работы системы и номера емкости, с которой выполняется текущая операция. Возможен ввод с клавиатуры в режиме диалога даты, текущего времени, кодов поставщика или потребителя и вывод по желанию пользователя результатов операций (приход, расход) на малогабаритное печатающее устройство. Пульт управления может быть удален от объекта измерения на расстояние до 100 м. Диапазон измерений 0…1; 0…4; 0…6,3;

0…12 т, относительная погрешность измерений ±0,1%.

Конвейерные весы (рис. 2.17) удобны для измерения массы различных молочных продуктов при перемещении или погрузке. Они снабжены грузовой платформой, которая несет участок ленты конвейера, соответствующий длине платформы. Грузовая платформа воспринимает массу материала, расположенного на этом участке. Усилия передаются рычажной системой к весоизмерительному механизму и отмечаются на шкале счетного механизма.

Рис. 2.17. Принципиальная схема конвейерных весов:

• 1 — грузовая платформа; 2 — конвейерная лента; 3 — рычажная система;
• 4 — весоизмерительный механизм; 5 — счетчик

Для подсчета штучной продукции на молочных заводах применяют механические и автоматические счетчики.