TEHNOLOGIE INOVATIVĂ PRIVIND PROCESUL DE DOZARE ÎN FLUX CONTINUU CU PRODUSE GRANULARE ŞI PULVERULENTE PENTRU CONSUM ALIMENTAR ÎN VEDEREA ASIGURĂRII CALITĂŢII ŞI SECURITĂŢII ALIMENTARE

 

 

Progam NUCLEU

Cod proiect: PN 09 – 15 03 03

 

Denumirea programului NUCLEU/acronim:

Dezvoltarea cercetărilor privind sistemele, tehnologiile de mecanizare, informatizare, automatizare, management şi echipamente tehnice competitive pentru agricultură şi industrie alimentară / STIMM

 

Denumirea obiectivului: PN 09-15 03- Valorificarea superioară a resurselor naturale autohtone prin dezvoltarea tehnologiilor de procesare a produselor agroalimentare, a plantelor medicinale şi aromatice în vederea creşterii valorii adăugate şi îmbunătăţirii calităţii vieţii

 

Obiectivul proiectului:

Obiectivul principal al proiectului îl constituie realizarea unei tehnologii performante privind procesul de dozare a alimentării în flux continuu şi realizarea unui echipament tehnic de dozare prin impact, performant la nivel mondial, în domeniu. Acest echipament tehnic poate fi inclus în fluxul tehnologic al morilor de mică şi medie capacitate în diverse puncte de prelucrare a informaţiei cantitative, cât şi în cadrul unor fabrici de nutreţuri combinate, fabrici de bere sau staţii pentru condiţionarea seminţelor de cereale.

 

Fazele de execuţie ale proiectului:

Faza 1: ,,Studiu tehnologic privind procesele de dozare a alimentării în flux continuu’’.

Faza 2: ,,Elaborarea tehnologiei şi documentaţiei de execuţie ME a unui echipament tehnic de dozare’’.

Faza 3: ,,Realizare ME echipament tehnic de dozare’’.

Faza 4: ,,Experimentarea tehnologiei şi ME. Definitivarea tehnologiei şi documentaţiei de execuţie ME’’.

Faza 5: ,,Demonstrarea funcţionalităţii şi utilităţii tehnologiei şi ME. Diseminarea pe scară largă a rezultatelor”.

 

REZULTATELE PLANIFICATE ALE PROIECTULUI:

Rezultatele planificate ale proiectului sunt realizate integral, astfel rezultatele tehnice sunt concretizate prin:

·         Studiu tehnologic

·         Documentaţie de execuţie

·         Tehnologie

·         Model experimental

·         Raport experimentare

·         Raport de demonstrare

·         Raport de diseminare

·         Articole

·         Poster

·         Fişă tehnică

·         Pliant

·         Pagină Web

·         Comunicări ştiinţifice

 

REZUMATUL PROIECTULUI

 

Tehnologia inovativă şi Echipamentul tehnic de dozare ETD realizat în cadrul proiectului, au aplicativitate directă în cadrul unităţilor de morărit de mică şi medie capacitate, unde realizează două funcţii principale:

           -           reglarea automată a debitului de produs la o valoare programată şi mentinerea acestei valori între anumite limite prescrise, cu respectarea normativelor referitoare la precizia de dozare pentru aceste tipuri de echipamente;

           -           gestionarea automată a cantităţilor de produse ce trec prin echipamentul de dozare într-un anumit timp.

Echipamentul tehnic de dozare ETD poate lucra atât cu materiale granulare, cât şi pulverulente, putând fi integrat cu uşurinţă pe tubulatura existentă actualmente în mori.

Acest echipament tehnic utilizează o unitate electronică de asistare a dozării în scopul realizării unei dozări în limite corespunzătoare cerinţelor procesului tehnologic în care este implementat.

            Echipament tehnic de dozare ETD poate fi intercalat în fluxul tehnologic al unei mori de mică şi medie capacitate, în diverse puncte de prelucrare a informaţiei cantitative, conform programării unităţii electronice, în staţiile de depozitare şi condiţionare cereale, cât şi în cadrul unor fabrici de nutreţuri combinate şi fabrici de bere cazuri în care se pot cupla mai multe dozatoare şi prin intermediul unui calculator central se pot realiza diferite reţete prin reglaje corespunzătoare.

 

În principal Echipamentul tehnic de dozare este conceput din două sisteme:

           -           un sistem electromecanic pentru realizarea dozării;

           -           un sistem electronic automat pentru prelucrarea datelor, comanda şi controlul primului sistem şi de evidenţă a cantităţilor de produse tranzitate prin utilaj pe diferite perioade.

 

Comanda şi controlul operaţiilor de dozare, cântărire şi înregistrare a parametrilor de lucru se realizează automat de către echipamentul de automatizare compus dintr-un controller programabil logic (PLC), terminal de operare cu touchscreen, amplificatorul de semnal, controllerul pentru actuatorul electric linear şi alte componente auxiliare.

PLC-ul primeşte informaţia de masă de la doza tensometrică prin intermediul amplificatorului şi o transformă în informaţie de debit prin ponderarea acesteia cu o constantă de amplificare obţinută în urma calibrării. Pe baza acestei informaţii PLC-ul comandă controllerul cilindrului electric (care la rândul lui va acţiona un şibăr) în mod continuu.

În caz de avarie (cădere de tensiune, scurtcircuit, etc), sistemul va închide automat şibărul.

            Toate setările sistemului se vor face de la terminalul de operare: calibrare, parametri iniţiali de lucru (debit nominal, cantitatea de produs dozat, etc).

Rezultatele proiectului au fost diseminate pe scară largă prin diverse acţiuni specifice, precum: articole în publicaţii de specialitate, participarea la comunicări ştiinţifice, realizarea unei pagini web.

 

STADIUL DE REALIZARE

 

Rezultatele proiectului sunt concretizate în:

·         Studiu tehnologic (1 buc.)

·         Documentaţie de execuţie (1 buc. )

·         Tehnologie (1buc.)

·         Model experimental (1buc. )

·         Raport experimentare (1 buc.)

·         Raport de demonstrare (1 buc.)

·         Raport de diseminare (1 buc)

·         Articole (2 buc)

·         Poster (1 buc.)

·         Fişă tehnică (2 buc.)

·         Pliant (1 buc.)

·         CD - Rom (1 buc.)

·         Pagină Web (1 buc.)

·         Comunicări ştiinţifice (1 buc.)

 

Tehnologia inovativă privind procesul de dozare în flux continuu cu produse granulare şi pulverulente pentru consum alimentar în vederea asigurării calităţii şi securităţii alimentare se aplică în unităţile de morărit de mică şi medie capacitate, în scopul dezvoltării rurale corespunzătoare agriculturii durabile şi siguranţei alimentare.

 

Fig. 1 - Tehnologie de dozare în flux continuu utilizată în cadrul

Liniei tehnologice pentru calibrarea seminţelor de porumb

 

 

Linia tehnologică pentru calibrarea seminţelor de porumb este constituită din următoarele componente principale:

           -           Elevator simplu ce serveşte la transportul pe verticală al seminţelor de cereale;

           -           Separator magnetic ce are rolul de a reţine impurităţile feromagnetice din produsele transportate prin conducte înclinate sau verticale;

           -           Separator aspirator intensiv ce este utilizat pentru curăţirea sau precurăţirea seminţelor de cereale ;

           -           Instalaţie de aspiraţie ce realizează separarea şi decantarea impurităţilor uşoare;

           -           Echipament tehnic de dozare ce realizează cântărirea şi gestionarea automată a cantităţilor de produse;

           -           Calibror ce  realizează operaţia de separare după grosime  şi după lăţime a seminţelor de cereale.

           -           Elemente de legătură ce constă în tubulaturiade legătură între ET şi buncărul de stocare intermediară a produsului;

           -           Instalaţie electrică ce are în componenţa sa tabloul electric de comandă.

Echipamentul tehnic de dozare ETD, ce stă la baza tehnologiei de dozare în flux continuu prezintă următoarele caracteristici tehnologice:

           -           reglarea automată a debitului de produs la o valoare programată şi menţinerea acestei valori între anumite limite prescrise, cu respectarea normativelor referitoare la precizia de dozare;

           -           gestionarea automată a cantităţilor de produse ce trec prin echipament într-un anumit timp.

           -           prelucrarea atât a produselor granulare cât şi a produselor pulverulente

Echipamentul tehnic de dozare ETD poate fi integrat şi în alte variante de tehnologii precum:

           -           tehnologia de tratare a seminţelor de cereale

           -           tehnologia de obţinere a nutreţurilor concentrate

           -           tehnologia de curăţire a seminţelor de porumb.

 

            În principal Echipamentul tehnic de dozare ETD este conceput din două sisteme:

           -           un sistem electromecanic pentru realizarea dozării;

           -           un sistem electronic automat pentru prelucrarea datelor, comanda şi controlul primului sistem şi de evidenţă a cantităţilor de produse tranzitate prin utilaj pe diferite perioade.

 

MORARIT DOZATOR ETD 085_mic

Fig. 2  -  Echipament tehnic de dozare ETD

 

PRINCIPALELE CARACTERISTICI TEHNICE CONSTRUCTIVE ŞI FUNCŢIONALE

 

- dimensiuni de gabarit, mm :

                        - lungime                                                                                                                               667

                        - lăţime                                                                                                                                   340

                        - înălţime                                                                                                                                560

- capacitarea de lucru, t/h                                                                                                                           0-20

- modul de reglare a debitului de lucru,                           cu şibăr acţionat de un actuator electric liniar

- tensiunea stabilizată de alimentare, V/Hz                                                                                         220/50

- gradul de protecţie                                                                                                                                     IP 54

 

ETD 001_1

 

Fig. 3  - Echipamentul tehnic de dozare ETD montat în fluxul

Liniei tehnologice pentru calibrarea seminţelor de porumb LTCP

 

            În vederea experimentării tehnologiei şi ME, Echipamentul tehnic de dozare ETD a fost montat în fluxul tehnologic al Liniei tehnologice pentru calibrarea seminţelor de porumb LTCP (fig.3). Materia primă folosită a fost porumbul producţie 2013.

            Pe perioada încercărilor s-au folosit aparate şi dispozitive de măsurare şi control adecvate măsurărilor parametrilor specifici echipamentelor tehnice, verificate din punct de vedere metrologic, reglate sau etalonate în mod corespunzător.

 

ETD - 009

Fig. 4 – Conectarea aparaturii în vederea efectuării măsurătorilor energetice

 

            Probele la funcţionarea cu produs au avut ca scop determinarea principalilor indici calitativi de lucru şi de exploatare ai echipamentului tehnic specific tehnologiei de dozare în flux continuu. Rodajul în sarcină progresivă s-a efectuat în etape, la intervale de câte 30 min., timp în care s-au urmărit funcţionarea normală a tuturor echipamentelor tehnice aflate în componenţa Liniei tehnologice pentru calibrarea seminţelor de porumb LTCP.

            S-au făcut determinări de natură cinematică şi energetică pentru toate echipamentele tehnice aflate în componenţa Liniei tehnologice pentru calibrarea seminţelor de porumb LTCP.

            Relaţia de calcul pentru eroarea de dozare este următoarea:

în care:

- (Qp) - debit programat ;

- (Qc) - debit calculat ;

- (εd) - eroarea de dozare.

 

 

Tabel 1 – Determinarea erorii de dozare

Proba

Debit programat (Qp)

 

t/h

Durata probei

(tp)

 

s

Masa probei

(Mp)

 

kg

Debit calculat

(Qc)

 

t/h

Eroarea de dozare

(εd)

 

%

I

II

III

Media

1

60

60

60

60

17,200

17,100

17,250

17,183

1,032

1,026

1,035

1,031

3,20

2,60

3,50

3,10

I

II

III

Media

2

60

60

60

60

34,300

34,400

32,900

33,866

2,058

2,064

1,974

2,032

2,90

3,20

1,30

1,60

I

II

III

Media

3

30

30

30

30

25,500

25,200

25,700

25,466

3,064

3,024

3,082

3,056

2,13

0,80

2,70

1,86

I

II

III

Media

4

30

30

30

30

34,300

34,100

33,900

34,100

4,116

4,092

4,068

4,092

2,90

2,30

1,70

2,30

I

II

III

Media

5

30

30

30

30

42,700

42,400

42,600

42,566

5,124

5,088

5,104

5,108

2,48

1,76

2,08

2,16

 

Relaţia de calcul pentru eroarea de înregistrare este următoarea:

în care:

- (Mî) - cantitatea înregistrată de sistem ;

- (Mc) - cantitatea tranzitată prin utilaj determinată prin cântărire ;

- (εî) - eroarea de înregistrare.

 

Tabel 2 – Determinarea erorii de înregistrare

Proba

Cantitatea înregistrată de sistem

(Mî)

kg

Cantitatea tranzitată prin utilaj determinată prin cântărire (Mc)

 

kg

Durata probei

 

 

 

min

Debitul programat

 

 

 

t/h

Debitul calculat

 

 

 

t/h

Eroarea de înregistrare

(εî)

 

 

%

I

336

344,0

20

1

1,032

2,40

II

504

514,5

15

2

2,058

2,08

II

754

770,2

15

3

3,081

2,14

IV

666

683,6

10

4

4,102

2,64

V

835

852,6

10

5

5,116

2,10

 

 

Raportul de experimentări a cuprins rezultatele încercărilor, parametrii tehnico-funcţionali determinaţi precum şi compararea rezultatelor obţinute la încercări cu cerinţele impuse în documentaţia tehnică elaborată în fazele anterioare ale proiectului.

 

DEMONSTRAREA FUNCTIONALITĂŢII ŞI UTILITĂŢII TEHNOLOGIEI ŞI ME

 

Demonstrarea funcţionalităţii s-a desfăşurat în două etape:

În prima parte a demonstrării s-a făcut o prezentare teoretică legată de tehnologia elaborată, insistând în mod deosebit pe următoarele aspecte:

           -           Consideraţiile generale privind actualele tehnologii de cântărire şi dozare a produselor granulare şi pulverulente;

           -           Prezentarea tehnologiei şi echipamentului realizat în cadrul proiectului cu parcurgerea următoarelor aspecte: descriere, componenţă, caracteristici tehnico-funcţionale, efecte socio-economice şi de mediu;

           -           Prezentarea rezultatelor obţinute în urma experimentărilor.

În a doua parte s-a trecut la efectuarea unei demonstraţii practice în cadrul căreia s-a prezentat modul de funcţionare a Echipamentului tehnic de dozare ETD realizat în cadrul proiectului, atât din punct de vedere mecanic cât şi din punct de vedere al echipamentului de automatizare.

Participanţii la demonstrare au făcut recomandări ca cercetările şi rezultatele proiectului să fi puse în mod nediscriminatoriu la dispoziţia factorilor interesaţi în cunoaşterea şi implementarea tehnologiilor prezentate şi de a identifica posibili parteneri pentru fabricarea echipamentului prezentat în vederea introducerii acestuia pe piaţă.

 

ETD - 032ETD - 043

Fig. 5 – Aspecte din timpul demonstraţiei

 

 

DISEMINAREA REZULTATELOR

 

În vederea diseminării pe scară largă prin comunicarea şi publicarea rezultatelor proiectului au fost elaborate materiale de informare şi sensibilizare a posibililor beneficiari ai rezultatelor, materializate prin fişe tehnice, pliante, poster, pagină Web, realizate pe perioada desfăşurării proiectului şi cu perspective de continuare după încheierea acestuia.

Totodată s-au publicat 2 articole în volume ale unei conferinţe şi ale unui simpozion de specialitate din ţară şi de asemenea a fost transmis 1 articol pentru acceptarea publicării lui în volumul unei conferinţe din afara ţării (13th International Scientific Conference „Engineering for Rural Development”, 29-30.05.2014 Jelgava, Latvia).

 

a)    articole

 

             1.- Milea D., Matache M., Brăcăcescu C., Atanasov At., Păun A., Găgeanu I. - Researches on automation of weighing and sacking process of finished agricultural products, INTERNATIONAL SYMPOSIUM ISB-IMNATEH 2013 - agricultural AND MECHANICAL engineering, p: ISSN 2344 – 4118; cd: ISSN 2344 – 4126; ISSN-L 2344 – 4118, pag. 313-321;

 

            2. - Brăcăcescu C., Milea D., Păun A., Ganea I., Găgeanu I. - Researches on automation of dosing and sacking process of finished agricultural products, ANNALS OF THE UNIVERSITY OF CRAIOVA - Agriculture, Montanology, Cadastre Series, Vol. XLIII, 2 /2013 ISSN 1841-8317; ISSN CD-ROM 2066-950X, pag.37-44.

Fig. 6 – Prima pagină a articolelor publicate

 

b) Editarea unui CD-ROM

- CD-ROM-ul conţine:

- fişa tehnică;

- pliant;

- poster;

 

c). Fişa tehnică, pliant, poster

 

d). Pagină web

 

În pagina web sunt prezentate date de recunoaştere, obiective, rezultate obţinute, prezentarea tehnologiei şi a echipamentului tehnic realizate în cadrul proiectului şi modul de diseminare a rezultatelor obţinute în urma realizării proiectului.

Pagina Web este următoarea:

 http://www.inma.ro/Pagina_web_NUCLEU/Tehnologie_inovativa_dozare_in_flux_continuu/dozare_in_flux_produse_granulare_PN_09_15_03_03.htm

 

 

 

e) Comunicări

            S-a participat la Conferinţa Ştiinţifică cu participare internaţională “Agricultura Durabilă-Agricultura viitorului”- Ediţia a noua, care s-a desfăşurat în perioada 14-15 nov. 2013 la sediul Facultăţii de Agricultură şi Horticultură din Craiova.

 

01 11 2013 ISB - INMA TEH 385118

Fig. 7 – Conferinţă Craiova, 14-15 noiembrie 2013