Технологический процесс получения охмеленного пивного сусла

2 Анализ технологического процесса и выбор контролируемых и регулируемых параметров

С точки зрения применения систем автоматизации рассматриваемая технологическая стадия производства пива требует контроля и управления следующими параметрами, определяющими ход приготовления охмеленного сусла:

1) термическим режимом воздействия на затор при фильтровании как фактором, позволяющим достичь удаление побочных продуктов затирания солода с водой и осветления сусла перед кипячением;

2) температурным режимом варки сусла с хмелем как фактором биологической стабилизации и условием получения полупродукта заданной концентрации с наилучшими органолептическими и физико-химическими свойствами;

3) температурным режимом охлаждения горячего охмеленного сусла как фактором, влияющим на жизнедеятельность дрожжей при брожении;

4) уровнем сред в основных технологических реакторах данной стадии пивоваренного производства, как аспекта технологически эффективного и экономически обоснованного потребления сырьевых ресурсов, а также соблюдения норм безопасности при работе персонала с термически агрессивными средами (фактор исключения переполнения емкостей) и защиты аппаратов от тепловых деформаций (при неполном заполнении котлов перед началом нагрева);

5) временем теплового и механического воздействия на сырьевые потоки, а также полупродукты, как фактора наиболее глубокого и полного проведения требуемых технологией физических операций и физико-химических превращений.

Процесс получения охмеленного пивного сусла начинается с заполнения фильтра чана затором. Важным условием процесса фильтрования является температура (не выше 78°С). Она влияет на скорость фильтрования. При повышении температуры инактивируется б-амилаза, кроме того, при этом увеличивается растворимость продуктов гидролиза белка, полифенольных и других веществ, что влияет на стойкость пива. Перекаченный на фильтрование затор остается в покое для осаждения дробины слоем 30-45 см (фильтрационная пауза) на двойном днище, что фиксируется по уровню дробины. Четырехкратное (по 30 с) откачивание темного сусла через расширительный бак обратно в фильтрчан целесообразно осуществлять по временной программе. Рыхлитель необходимо включать и изменять положение его ножей по вертикали для снижения фильтрационного давления, которое измеряется по разности уровней сусла в аппарате и в расширительном баке. Работа рыхлителя регулируется путем установки аппаратуры для ручного воздействия на электродвигатель. Контроль обработки дробины промывными водами ведется с помощью регулирования подачи промывных вод. Качество обработки дробины влияет на выходное значение экстрактивности охмеленного сусла.

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	2,5 2 2		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