Описание системы управления технологическим процессом в производстве пива

При проектировании наряду с подбором оборудования решаются вопросы автоматического контроля и регулирования отдельных операций, создания автоматизированных производственных линий, дистанционного управления технологическим процессом; предусматриваются технические средства связи; автоматическая звуковая и световая сигнализация, диспетчерская телефонная связь и т.д.

Выбору средств автоматизации предшествует анализ технологического процесса с установлением его специализации, непрерывности, устойчивости, допустимых колебаний регулируемых параметров, времени переходного процесса. При этом подбираются оптимальные режимы переходных процессов, позволяющие применить системы автоматического регулирования.

К мероприятиям по разработке новых прогрессивных технологических процессов относится и автоматизация, на ее основе проектируется высокопроизводительное технологическое оборудование, осуществляющее рабочие и вспомогательные процессы без непосредственного участия человека.

Производство пива связано с периодическими и непрерывными процессами. Наличие периодических процессов ограничивает производительность оборудования, затрудняет их управление. Разработка и внедрение непрерывных процессов производства является актуальной задачей.

Одним из основных решений в обеспечении указанных условий является включение в процесс производства пива автоматической системы управления и контроля технологического процесса (АСУТП), что позволяет с оптимальной производительностью, высокой точностью и стабильностью соблюдать технологию приготовления пива на всех этапах, начиная с приёмки солода и заканчивая отпуском готовой продукции на линии розлива, а так же вести учет расхода солода, дрожжей и других расходных материалов.

На пивоваренных предприятиях применяется автоматизация регулирования по следующим параметрам: температура, уровень, количество и плотность жидких продуктов. Для автоматизации контроля и регулирования варки, варочные агрегаты оснащаются пультами управления, на которых сосредоточен комплекс приборов.

Наряду с исполнительными механизмами предусмотрена проверочная блокировочная система.

При использовании бродильных аппаратов и аппаратов для дображивания, устанавливаемые в охлаждаемых помещениях, автоматизации подлежат следующие технологические операции: регулирование и контроль температуры в помещении, в котором установлены аппараты брожения и дображивания. В помещении где размещаются аппараты главного брожения, оптимальные условия технологического процесса обеспечивает холодильная машина CAE 4450\SHS-18; в помещении для аппаратов дображивания – холодильная машина CAJ 9480\SHS-18.

В заторно-варочном отделении пивоваренного завода производится пивное сусло, а в бродильном – спиртовое брожение сахаров сусла и превращение его в пиво. Процесс производства пивного сусла состоит из следующих основных операций: смешивание солода с водой, нагрев массы до 50-52°С и выдержка 30 мин (белковая пауза), нагрев массы до 60-62°С и выдержка 20 мин (мальтозная пауза), нагрев до 70-72°С и выдержка 30 мин (осахаривание), нагрев массы до 76 °С и выдержка 10 мин, разделение на твердую и жидкую фракции (фильтрация), кипячение жидкой фракции с хмелем (охмеление), осаждение взвешенных частиц. Отстоявшееся охмеленное сусло охлаждают в охладителе охмеленного сусла до температуры 12°С и перекачивают насосом в аппарат брожения.

Система автоматизации позволяет автоматически контролировать и программно регулировать температуру массы в заторных, варочных котлах и вспомогательных емкостях. Процесс тепловой обработки массы паром состоит из ряда последовательных операций типа «Подъем температуры до заданного значения», «Выдержка времени при фиксировании значения температуры» и др. В табл. 4.1 представлена спецификация основного оборудования для производства пива.

Таблица 4.1 - Спецификация основного оборудования для производства пива

В приложении 4 представлена технологическая схема автоматизации мини пивоваренного завода, которая обеспечивает поэтапный контроль за ходом процесса с обязательным соблюдением продолжительности выдержек при заданной температуре, исключает возможность подогрева в период выдержки и в интервале между отварками, слежение за температурой во время брожения.

Холодная вода из установки водоподготовки 1 подается в водонагреватель 2, где подогревается до необходимой температуры. Из водонагревателя 2 горячая вода подается в заторный аппарат 3. Сюда же из зернодробилки 4, подается несоложенное сырье и часть солода для проведения отварки. Одновременно с этим в другой заторный аппарат 5 подается холодная вода из системы водоподготовки 1 и солод из зернодробилки 4.

В заторных аппаратах температура контролируется с помощью датчиков температуры (ТЕ 1.1 и ТЕ 1.2). Диапазон измеряемых температур от -50°C до +200°C. Термоэлектрические преобразователи температуры предназначены для измерения температур пищевых продуктов и работают в комплекте с милливольтметрами и потенциометрами. Основная погрешность измерения: не ниже 0,05%. В термометрах сопротивления используется свойство металлических проводников изменять свое сопротивление в определенной зависимости от температуры. Зная эту зависимость и измерив при помощи какого-либо прибора величину сопротивления проводника, можно определить его температуру. Материалы, которые используются для изготовления чувствительных элементов термометров сопротивления, должны обладать, возможно, большим и стабильным температурным коэффициентом сопротивления, химической устойчивостью при нагревании. Этим требованием удовлетворяет платина и медь, реже никель и железо. Термометры сопротивления медные типа ТСМ-50М обладают большой инерционностью, измерение температур в пределах от -50 °С до +200 °С. Управление мешалками в заторных аппаратах 3 и 5 производится кнопками управления, связанными с электродвигателями 6 и 7 соответственно.

После проведения отварки, заторная масса из заторного аппарата 3 центробежным насосом 8 (НСА 2.1) подается в заторный аппарат 5, где выдерживаются необходимые паузы. Далее из заторного аппарата 5 насосом 8 заторная масса перекачивается в фильтрационный аппарат 9. В фильтрационном аппарате затор разделяется на сусло и дробину. Дробина удаляется, а сусло поступает в сусловарочный аппарат 10.

В сусловарочном аппарате температура контролируется с помощью датчика температуры (ТЕ 1.3).

Из сусловарочного аппарата 10 насосом 8 сусло подается в гидроциклонный аппарат 11 и далее насосом 8 (НСА 2.1) в пластинчатый теплообменник 12, где охлаждается до 10 °С. Датчиком температуры является стеклянный ртутный термометр, которым периодически измеряют температуру сусла на линии выхода из теплообменника. Из теплообменника сусло поступает в аппарат брожения 13 центробежным насосом 8 (НСА 2.1).

Из аппарата брожения 13 молодое пиво перекачивается в аппарат дображивания 15 поверхностным насосом 14 (НСА 4.1).

Разработка полной автоматизации процесса на пивоваренном предприятии малой мощности нецелесообразна, поскольку большинство процессов проще вести при ручном регулировании клапанов и задвижек, включении и выключении температуры и т.д. из-за особенностей ведения процесса приготовления пива на таких предприятиях. К тому же установка полностью автоматизированной линии приготовления напитка невыгодна с экономической точки зрения, поскольку это техническое решение неминуемо приведет к удорожанию готового продукта.