Технологический процесс получения охмеленного пивного сусла (стр. 2 из 4)
Процесс кипячения сусла с хмелем начинается при 100°С, так как при этой температуре инактивируются сохранившиеся в сусле ферменты, которые способствуют протеканию в нем неконтролируемых изменений. Температурный режим поддерживается за счет регулирования расхода греющего пара, подаваемого в перколятор. Так как в аппарате отсутствует мешалка, то контроль времени циркуляции сусла осуществляется запрограммированным открытием выпускного клапана и своевременным переключением на контур освобождения сусловарочного аппарата по истечении времени кипячения, коагуляции и выпаривания. Оптимизируется выход экстракта.
В процессе осветления необходимо контролировать время заполнения (20 мин) и выдержки сусла в аппарате (не менее 15 мин). Контроль осуществляется по временной программе, с использованием датчика уровня сусла. Выгрузка хмелевой дробины осуществляется путем открытия клапана до сигнализации о нижнем уровне дробины в гидроциклонном аппарате.
Так как в пластинчатом теплообменнике сусло охлаждается до начальной температуры брожения, от которой зависит дальнейшее протекание этого процесса, то особое внимание следует уделить регулированию температуры. Это осуществляется за счет регулирования расхода холодной воды и гликоля.
На основании анализа указанных требований и особенностей технологии приготовления охмеленного сусла, а также условий эксплуатации оборудования и для решения вопросов техники безопасности составляется технологическая карта параметров. Она приведена в таблице 1.
Таблица 1 – Технологическая карта параметров техпроцесса
| Аппарат | Измеряемый параметр | Функции системы автоматизации | ||
| Наименование и единица измерения | Номинальное значение | Предельные значения | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Фильтрационный чан | Время перекачки затора на фильтрование, мин | 15 | Макс. – 17,Мин. - 14 | Показание, открытие и закрытие клапана |
| Время откачки темного сусла через расширительный бак, мин | 30 | Макс. – 35, мин. - 25 | Показание, открытие и закрытие клапана | |
| Расход подаваемой промывной воды, м3/ч | 2,522 | Показание, регулирование степенью открытия клапана на трубопроводе | ||
| Разность уровней, м | 0,8 | Мин. – 0,75 | Показание, подача сигнала старта на частотный преобразователь | |
| Уровень дробины, м | 0,3 | Макс. – 0,3, мин. – 0 | Показание, регулирование открытием клапана выпускного патрубка, сигнализация | |
| Температура фильтрации, °С | 78 | Макс. – 79, мин. – 76 | Показание | |
| Пуск – остановка рыхлителя | - | - | Регулирование через частотный преобразователь в зависимости от разности уровней | |
| Сусловарочный котел | Расход поступающего сусла, м3/ч | 40 | Макс. – 41, мин. – 39 | Показание, регулирование степенью открытия клапана на трубопроводе |
| Время пребывания, мин | 80 | Макс. – 90, мин. – 70 | Показание, регулирование открытием и закрытием клапана циркуляционного контура аппарата | |
| Температура сусла, °С | 100 | Макс. – 101 | Показание, регулирование подачей пара в перколятор | |
| Гидроциклонный аппарат | Время заполнения аппарата и выдержки, мин | 20;15 | Мин. – 20;Мин. - 15 | Показание, регулирование открытием и закрытием клапана отвода сусла |
| Уровень сусла, м | 2 | Мин. – 1,8 | Показание, регулирование открытием клапана отвода сусла | |
| Уровень хмелевой дробины, м | 0,1 | Макс. – 0,1, мин. – 0 | Показание, регулирование открытием выпускного патрубка, сигнализация | |
| Пластинчатый охладитель | Расход поступающего сусла, м3/ч | 40 | Макс. – 41,Мин. - 39 | Показание, регулирование степенью открытия клапана на трубопроводе |
| Температура сусла на выходе из первой секции, °С | 30 | Макс. – 31,Мин. - 28 | Показание, регулирование подачей холодной воды | |
| Температура сусла на выходе из второй секции, °С | 11 | Макс. – 11 | Показание, регулирование подачей гликоля | |
3 Выбор технических средств автоматизации
На основании проведенного анализа технологического процесса производства охмеленного сусла проводится выбор технических средств контроля и управления. Функциональная схема автоматизации приведена в графической части; таблица 2 представляет собой спецификацию на средства автоматизации, входящие в основные контуры.
Таблица 2 – Спецификация на средства автоматизации
| Поз | Измеряемый параметр | Наименование и техническая характеристика устройства | Тип, марка | Кол. | Место установки | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 1 | Время, 15 мин. | Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом.Dy = 100 мм.Py = 1.6 МПа. | КМР.Э | 1 | На трубопроводе подачи затора в Ф1 | |
| 3-1 | Расход, 2,5; 2; 2 м3/ч | Расходомер вихреакустический.Погрешность: 1,0%.Пределы измерения: 0,18-2000 м3/ч.Интерфейс: 4-20 мА, RS485, HART.Исполнение: IP54. | МЕТРАН-300ПР | 1 | На трубопроводе подачи промывной воды в Ф1 | |
| 3-2 | Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом.Dy = 100 мм.Py = 1.6 МПа. | КМР.Э | 1 | На трубопроводе подачи промывной воды в Ф1 | ||
| 4-1 | Разность уровней, 0,8 м | Интеллектуальный радарный уровнемер.Погрешность: 5 мм.Диапазон измерений: 0 – 50 м.Интерфейс: 4 - 20 мА, HART. | Emerson 5600 | 1 | Ф1 и его расширительный бак | |
| 4-2 | Частотный преобразователь.Точность регулирования:  1%.Диапазон регулировки скорости: 1:100.Номинальная мощность: 4, 9 кВА.Двигатель 2,2 кВт. | CT-2004V-2A2 | 1 | Электродвигатель под чаном Ф1 | ||
| 5-2 | Уровень, 0,3 м | Интеллектуальный радарный уровнемер.Погрешность: 5 мм.Диапазон измерений: 0 – 50 м.Интерфейс: 4 - 20 мА, HART. | Emerson 5600 | 1 | Фильтрационный чан Ф1 | |
| 5-2 | Заслонка с электроприводом | - | 1 | На трубопроводе выгрузки дробины | ||
| 6 | Температура, 780С | Термопреобразователь сопротивления платиновый с унифицированным выходным сигналом.Погрешность: 0,5%.Диапазон измерений: 0 – 100 0С.Выходной сигнал: 4 – 20 мА. | ТСПУ-МЕТРАН-276 | 1 | В фильтрационном чане Ф1 | |
| 7-1 | Расход, 40 м3/ч | Расходомер электромагнитный.Погрешность: 1,5%.Пределы измерения: 3,2 – 320 м3/ч. | РЭН 1 | 1 | На трубопроводе подачи сусла в Т2 | |
| 7-2 | Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом.Dy = 75 мм.Py = 1.6 МПа. | КМР.Э | 1 | На трубопроводе подачи сусла в Т2 | ||
| 8-1 | Время, 80 мин. | Трехходовой клапан с электроприводом (для переключений).Dy = 60 мм.Py = 1.6 МПа. | КТП.Э | 1 | Циркуляционный контур Т2 | |
| 8-2 | Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом.Dy = 60 мм.Py = 1.6 МПа. | КМР.Э | 1 | Перед насосом Н7 | ||
| 9-1 | Температура, 1000С | Термопреобразователь сопротивления платиновый с унифицированным выходным сигналом.Погрешность: 0,5%.Диапазон измерений: 0 – 200 0С.Выходной сигнал: 4 – 20 мА. | ТСПУ-МЕТРАН-276 | 1 | Сусловарочный котел Т2 | |
| 9-2 | Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом.Dy = 100 мм.Py = 1.6 МПа. | КМР.Э | 1 | На паропроводе перед Т2 | ||
| 10 | Время, 20; 15 мин. | Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом.Dy = 100 мм.Py = 1.6 МПа. | КМР.Э | 1 | На трубопроводе после Е3 | |
| 11-1 | Уровень, 2 м | Датчик для измерения гидростатического давления (уровня).Погрешность: 0.5%.Диапазон измерений: 0 – 4 м.Давление: 0,25 МПаВыходной сигнал: 4 – 20 мА. | МЕТРАН – 43 – ДГ- 3536 | 1 | Гидроциклон Е1 | |
| 11-2 | Клапан запорный с электроприводом.Dy = 75 мм.Py = 1.6 МПа. | 15нж963п | 1 | На трубопроводе после Е1 | ||
| 14-1 | Температура, 30°С | Термопреобразователь сопротивления платиновый с унифицированным выходным сигналом.Погрешность: 0,5%.Диапазон измерений: 0 – 100 0С.Выходной сигнал: 4 – 20 мА. | ТСПУ-МЕТРАН-276 | 1 | На выходе из теплообменника Т4 | |
| 14-2 | Клапан малогабаритный регулирующий с электроприводом.Dy = 100 мм.Py = 1.6 МПа. | КМР.Э | 1 | На трубопроводе падачи холодной воды | ||
Для выполнения функций управления технологическим процессом выбирается программируемый логический микропроцессорный контроллер (ПЛК) SimaticS7-300. Он состоит из модуля центрального процессора CPU318 (память 256Кб) и нескольких (до 32) интерфейсных модулей расширения ввода-вывода сигналов. ПЛК имеет интерфейс RS-485 и PPI для связи с ПЭВМ РС/АТ, текстовым дисплеем TD 200. Модули предназначены для сбора и обработки информации с датчиков уровня, расходомеров, датчиков температуры и давления, а также формирования и передачи управляющих команд на исполнительные механизмы: запорные и регулирующие клапаны, мешалки.
Имеются следующие модули:
- модуль дискретных входов SM321;
- модуль дискретных выходов SM322;
- модуль дискретных входов/выходов SM323;
- модуль аналоговых входов SM331;
- модуль аналоговых выходов SM332: