Automatyka na słodko

Do wyrobów cukierniczych zaliczanych jest wiele rodzajów produktów, w tym m.in.: słodkie pieczywo, ciasta, cukierki, batony, czekolady, lody, dżemy, gumy do żucia oraz desery w proszku. O ich specyfice decydują dodatki, jednak podstawowymi składnikami używanymi do ich produkcji, z których przynajmniej jeden można znaleźć w każdej z wyżej wymienionych słodkości, są mąka oraz cukier.

AUTOMATYKA I POMIARY W MAGAZYNACH ZBÓŻ

Istnieje wiele rodzajów mąk. Produkuje się je z różnych roślin, na przykład migdałów, kokosów, ziemniaków, te najczęściej używane do wypieków uzyskuje się natomiast ze zmielonych ziaren zbóż, przede wszystkim z pszenicy oraz z żyta. Na etapach ich odbioru od rolników, a następnie magazynowania wiele zadań można zautomatyzować.

Przykładami są: ważenie pojazdów, którymi zboże jest transportowane, przy użyciu elektronicznych wag z czujnikami tensometrycznymi oraz pobieranie próbek ziaren poddawanych następnie kontroli jakości. W silosach, w których zboże jest przechowywane, korzysta się też z czujników i systemów łączności, którymi transmitowane są wyniki pomiarów.

W związku z rozmiarami takich obiektów przeważnie są to sieci bezprzewodowe. Sensory służą do monitorowania jakości i ilości ziaren w celu kontroli stanu zebranych zapasów. W połączeniu z systemami automatyki mają one, poza zwiększeniem wydajności, za zadanie ograniczyć bezpośredni kontakt personelu ze zbożem. Chociaż bowiem pojedyncze ziarna są niepozorne, w dużych ilościach mogą być bardzo niebezpieczne (patrz: ramka).

CO WPŁYWA NA JAKOŚĆ ZBÓŻ?

Aby ziarno zbóż w silosach nie uległo zepsuciu, powinno być przechowywane w odpowiednich warunkach. Dwie wielkości, które mają szczególne znaczenie dla jego jakości oraz trwałości, to: temperatura oraz wilgotność.

W przypadku silnego zawilgocenia ziaren łatwiej rozwijają się grzyby, pleśń, insekty. Jest to też czynnik sprzyjający oddychaniu oraz kiełkowaniu zboża. To ostatnie zachodzi szybciej, jeżeli w zbiorniku jest ciepło. W takich warunkach aktywniejsze są również owady, pleśń oraz grzyby. W niższych temperaturach szkody przez nie czynione postępują wolniej.

Jeżeli dopuści się do powstania gorących i wilgotnych skupisk ziaren, nasili się ich oddychanie, a wtedy jeszcze zwiększy się ilość wydzielanych przez nie w tym procesie ciepła i wilgoci. Więcej będą ich produkować również insekty oraz mikroorganizmy rozwijające się w zbożu.

Ponadto ogniska ciepła i wilgoci będą się rozszerzać na resztę zbiorów dzięki konwekcji (patrz ramka) i faktowi, że ziarno jest dobrym termoizolatorem pod warunkiem, że struktura kopca, w który się uformuje w silosie, nie zostanie naruszana na przykład przez wymieszanie.

JAK MIERZYĆ TEMPERATURĘ ZIARNA?

Temperatura i wilgotność są zatem wielkościami, które w silosach koniecznie trzeba monitorować. Dawniej w tym celu korzystano z nieprofesjonalnych technik. Na przykład temperaturę oceniano przez wbicie w okolicy środka stosu ziaren metalowego pręta. Po dłuższym czasie, na przykład odczekaniu pół godziny, wyjmowano go i dotykowo sprawdzano jego temperaturę w różnych punktach odpowiadającą temperaturze na różnych głębokościach w zbożu.

Obecnie zdecydowanie odchodzi się od tego typu praktyk, używając przenośnych mierników temperatury obsługiwanych przez personel, który w czasie pomiaru przebywa w silosie, lub stacjonarnych termometrów wielopunktowych, mierzących pionowy rozkład temperatur w zbiorniku, montowanych w nim, z których sygnał pomiarowy jest wyprowadzany do systemu nadrzędnego.

Elementem pomiarowym w tych drugich jest rura metalowa albo wąż, wewnątrz których umieszczane są sensory. Osłony chronią czujniki. Są także wykonywane w taki sposób, by zapewnić odpowiednią wytrzymałość liny pomiarowej na zerwanie.

Ponadto ich powierzchnia powinna być na tyle gładka, żeby produkt w zbiorniku do niej nie przywierał. W przeciwnym razie, z czasem oblepiając rurę, zafałszowywałby wyniki pomiaru. W dużych silosach korzysta się często z kilku lin wpuszczanych w głąb silosu w różnych miejscach.

Punkty pomiarowe mogą być wzdłuż ich długości rozmieszczone w jednakowych odległościach albo każda z nich może sprawdzać temperaturę na innych głębokościach i/albo w różnej liczbie punktów.

STEROWANIE DMUCHAWAMI

Oprócz temperatury wielopunktowe sensory mogą mierzyć również stopień zawilgocenia ziarna i stężenie dwutlenku węgla. Nagły wzrost wartości tej drugiej wielkości jest ważnym objawem zwiększenia aktywności mikroorganizmów rozwijających się w zbożu i/albo pogorszenia się jakości ziaren.

Czujniki umieszczone w zbiorniku dostarczają informacji sterownikowi systemu przewietrzania ziarna powietrzem atmosferycznym w celu jego schłodzenia i/albo osuszenia. Są to instalacje z wymuszonym obiegiem powietrza.

Składają się z: zespołu wentylatorów, nagrzewnic, kanałów wentylacyjnych i otworów wylotowych. Stanowią one alternatywę dla okresowego wysypywania części zboża, zwykle jednej trzeciej, z silosu na zewnątrz, o ile panujące tam warunki (temperatura, wilgotność) na to pozwalają, a następnie wsypywania ich z powrotem.

Dmuchawy są uruchamiane, kiedy temperatura i/lub wilgotność ziaren osiągają wartości graniczne, i pracują do czasu ich obniżenia do wartości optymalnych lub do chwili, gdy parametry powietrza na zewnątrz zbiornika zasilającego system wentylacji staną się na tyle nieodpowiednie (będzie ono za suche, zbyt wilgotne, za ciepłe, zbyt zimne), że dalsze wietrzenie, chłodzenie albo osuszanie nim zboża nie będzie już skuteczne. Na przykład w lecie schładzanie ziarna w silosach powietrzem atmosferycznym możliwe jest głównie nocą, o ile częścią systemu nie jest chłodziarka, która obniżałaby jego temperaturę.