Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом производства пива

МЭ технической документации осуществляется в соответствии с положениями стандартов ГСИ, ЕСКД, ЕСТД, ЕСТПП, ИСО и др., устанавливающими метрологические правила и нормы.

Целью МЭ является обеспечение эффективности контрольно-измерительных операций в процессе производства и испытаний продукции.

К основным задачам метрологической экспертизы относятся:

Определение номенклатуры измеряемых параметров;

Определение норм точности в измерении выбранных параметров;

Оценка рациональности номенклатуры измеряемых параметров;

Определение средств измерений, удовлетворяющих нормам точности измеряемых параметров;

Определение методик выполнения измерений;

Оценка рациональности выбранных средств и методик выполнения измерений

Виды документации, подвергаемой метрологической экспертизе

Метрологической экспертизе подвергаются следующие виды конструкторской и технологической документации на разрабатываемые на филиале напитки, технологические процессы, системы автоматизации и измерений:

Рецептуры;

Технологические инструкции;

Технологические регламенты;

Инструкции по эксплуатации оборудования;

Руководства по эксплуатации;

Методики выполнения измерений;

Методики калибровки;

Схемы автоматизации производственных процессов.

Порядок назначения экспертов

Метрологическая экспертиза проводится экспертом-метрологом, назначаемым приказом директора филиала из числа специалистов, прошедших соответствующую подготовку, хорошо представляющих задачи МЭ и обладающих навыками их решения. Эксперты-метрологи должны хорошо знать содержание всех видов документов, разрабатываемых на филиале. Метрологическая служба предприятия должна заботится о систематическом повышении квалификации экспертов.

Порядок проведения метрологической экспертизы на филиале

В соответствии с Положением о порядке разработки технологической документации П СМК II 7.5.1-01-03 подлинник разработанной технологической документации, подписанный разработчиком и руководителем подразделения разработчика, предоставляется разработчиком на метрологическую экспертизу.

При проведении экспертизы эксперт-метролог делает замечания на полях документов, разъясняет и обсуждает их с разработчиком. Замечания эксперта-метролога являются обязательными для исполнения разработчиком. В случае возникновения принципиальных разногласий окончательное решение принимает главный инженер филиала. Эксперт несет ответственность за правильность и объективность заключений по результатам метрологической экспертизы.

Конструкторская и технологическая документация (оригиналы и подлинники), прошедшая метрологическую экспертизу, визируется экспертом. На титульном листе ставится штамп «Метрологическая экспертиза проведена» с указанием даты проведения экспертизы, фамилии и личной подписи эксперта.

Результаты метрологической экспертизы, по которым требуется оформление изменений действующей конструкторской и технологической документации или разработка мероприятий по повышению эффективности метрологического обеспечения, излагаются в экспертном заключении.

7.Индивидуальное задание

Технологическая схема приготовления пива приведена в приложение А.

Производство пива (брожение, созревание и фильтрование).

Для превращения сусла в пиво сахар, содержащийся в сусле, должен быть сброжен ферментами дрожжей в этанол и углекислоту

При этом возникают побочные продукты брожения, которые существенно влияют на вкус, запах и другие потребительские свойства пива. Образование и частичное расщепление этих побочных продуктов тесно связано с обменом веществ дрожжей и может рассматриваться только вместе с ним.

Рисунок - Брожение, созревание и фильтрование.



Рисунок - ЦКТ в качестве цилиндра и конуса.

Высота сусла оказывает влияние на соединение побочных продуктов брожения. Высота сусла в ЦКТ не должна превышать 15м.

Существуют различные варианты соотношения диаметра к высоте сусла в ЦКТ для брожения. Отношение лежит в границах от 1:1 до 5:1/

Величина угла конуса может колебаться от 60 до 900; обычно эта величина лежит между 60 и 750.

ЦКТ всегда заполняют снизу и опорожняются также снизу. Необходимость этого связана с тем, что это существенно проще. Заполнение сверху приведет к тому, что в пиво попадает ненужный кислород

Холодное брожение

Этот режим брожения в общем случае более благоприятен с точки зрения качества пива, поскольку в этом случае процесс снижения pН и охлаждения протекает медленнее и не заходит так далеко, как при теплом брожении. Полученное пиво обладает более тонким и изысканным вкусом. Такое пиво хорошо пенится.

Задача дрожжей в сусло

Под задачей дрожжей понимают внесение дрожжей в сусло с тем, чтобы пошел процесс брожения.

Сусло, непосредственно перед задачей в него дрожжей, называется начальное сусло. Содержание экстракта начального сусла определяет высоту основного сусла, которую анализируют в готовом пиве и определяют как теоретическую концентрацию начального сусла.

Технология брожения

С момента задачи дрожжей в сусло его уже называют как «молодое» пиво. Во время главного брожения молодое пиво проходит разные стадии брожения. Которое можно распознать по их форме проявления. На ход и результаты брожения наиболее сильное влияние оказывают температура сбраживания и продолжительность процесса брожения.

Стадии брожения

Молодое пиво во время главного брожения проходит следующие

стадии брожения:

Таблица - Стадии брожения

Стадия брожения	Внешний вид поверхности бродящего сусла (деки)
Забел (1-я стадия бро-жения)	Бродильный чан покрывается белым слоем пены, сос-тоящей из мелких пузырьков (он «забеливается», т.е. на нем все больше и больше образуется белой пены). Это на-чало разбраживания
Молодые или низ-кие завитки	Пена, состоящая из тончайших пузырьков, становится все выше и принимает вид коричневых колпачков, называемых завитками. Дека должна выглядеть по возможности равномерной и по консистенции похожей на
Высокие завитки	Деятельность дрожжей достигает максимума, Завитки поднимаются и разрыхляются
Опадение завитков	Интенсивность брожения спала, высокие завитки медленно опадают, так как не образуется так много углекислого газа, Завитки принимают более коричневую окраску
Снятие деки перед перекачкой	В результате дальнейшего снижения интенсивности брожения коричневые завитки продолжают опускаться и образуют рыхлый слой коричнево-черного оттенка (деку перед перекачкой), который затем снимают, чтобы он не опал и не загрязнил дрожжи

самый нижний слой- это нижние дрожжи, осевшие дрожжи главного брожения. Он состоит из частиц, которые седиментировали раньше, такие как хмелевые смолы и частицы мути.

Съем дрожжей осуществляется при достижении определенного содержания экстракта и рH, а также важного критерия брожения -содержание диацетила.

После съема, дрожжи хранят (в 4-х дрожжевых танках), под давлением при определенной температуре. О дальнейшем использовании дрожжей дает заключение лаборатория (% мертвых клеток, % упитанности, % инфицированности).

Перекачка молодого пива

Под перекачкой понимают перевод молодого пива из бродильного отделения в лагерное. Для ускорения сроков созревания «зеленого» пива используют теплообменники.

Производственная стадия разведения дрожжей

Установка для разведения ЧКД состоит из

1) стерилизатора сусла, в котором сбраживаемое сусло охлаждается;

2) 2 пропагатора, в которых происходит поэтапное наращивание биомассы дрожжей.

Фильтрование пива

Фильтрование- процесс разделения, при котором из пива удаляются еще оставшиеся дрожжевые клетки и другие взвешенные частицы мути. При фильтровании отделяются также вещества, которые могут выделеться в пиве в ближайшие недели или месяцы с появлением мути.

Цель фильтрования- сделать пиво настолько стойким, чтобы в нем на протяжении длительного времени не возникло бы никаких видимых изменений и пиво сохраняло бы свой внешний вид.

Вспомогательные фильтрующие средства- это порошкообразные материалы (такие как кизельгур или перлит), которые намываются на фильтровальную перегородку (ткань или сито), форма и структура которой делают фильтрование возможным в принципе. Фильтрование вообще возможно только благодаря их форме и структуре, однако вспомогательные материалы не применимы без фильтрующей перегородки.

Вспомогательные фильтрующие средства

В качестве вспомогательных фильтрующих средств используются:

1) кизельгур для фильтрования пива;

2) перлит для фильтрования сусла.

Кизельгур- ископаемое одноклеточные водоросли (диатомиты), состоящие из диоксида кремния (SiO2). Таких водорослей насчитывается более 15000 видов. Миллионы лет назад они покрывали дно морей и океанов в таком количестве, что с течением времени образовался их толстый слой.

Материал размельчается и высушивается при 4000С в роторных трубчатых печах. При такой обработке сохраняется естественная форма оболочки диатомитов и ее пористость, позволяющая изготовить кизельгур для самого тонкого фильтрования.

Чем мельче кизельгур, тем прозрачнее фильтрат, но тем ниже скорость фильтрования. И наоборот, крупнее кизельгуры фильтруют быстро, но не так хорошо.

Важнейшее качество кизельгура- высокая пористость. Вследствие порис-тости и особой структуры панциря, фильтрующие слои из кизельгура образуют очень мелкопористую систему, которая может задерживать частички мути размером от 0,1 мкм.

Перлит- материал вулканического происхождения, состоящий в основ-ном из селиката алюминия. «Сырой» перлит нагревают до 8000С; при этом содержащаяся в нем вода расширяется и приводить к вспучиванию и растрескиванию перлита. Так образуется стекловидная структура, которую затем измельчают.

Возникает легкий и рыхлый порошок, который весит на 20-4-% меньше, чем кизельгур. При низких величинах рH перлит выделяет известь и железо, и поэтому его можно применять только для фильтрования сусла, у которого величина рH еще достаточно высокая -5,4-5,5.

Скорость фильтрования у перлитов также зависит от сорта.

Виды фильтрования

Фильтрование происходит следующим образом. Мутная жидкость (нефильтрат) благодаря фильтрующей перегородке разделяется на прозрачный фильтрат и фильтрованный остаток или фильтровальный слой. Движущей силой данного процесса всегда является разность давления на входе в фильтрат и на выходе из него.

Давление на входе всегда больше давления на выходе. Чем больше разность давления, тем выше сопротивление фильтра, которое является следствием фильтрования. Сопротивление особенно сильно возрастает в конце фильтрования.

Механизмы осаждения:

При фильтровании различают следующие механизмы осаждения частиц:

Рисунок 7.3 - Механизмы осаждения

1 - поверхностное фильтрование;

2 - глубинное фильтрование (частички задерживаются механически);

3 - глубинное фильтрование с адсорбцией частиц

Поверхностное фильтрование- фильтрование по принципу сита, частицы не могут проникнуть в поры фильтровальной перегородки, остаются на поверх-ности и образуют все более толстый слой. С увеличением этого слоя фильт-рование становится все более глубоким, но поток все время уменьшается;

Глубинное фильтрование- материалы имеют развитую поверхность и ла-биринтную структуру, так что жидкость вынуждена проходить большой путь. При этом частицы осаждаются;

Гглубинное фильтрование с адсорбцией частиц- благодаря адсорбции; тонкие частицы несут электрический заряд, отличный от заряда поверхности, и из-за этого они адсорбируются.

Фильтрующие перегородки:

В качестве фильтрующих перегородок могут служить:

Сита всех видов- например, металлические и щелевые сита в виде на-витой профильной проволоки, как в свечных фильтрах.

Металлическая или текстильная ткань- металлическая ткань луч-ше моется и дезинфицируется.

Фильтрующие слои- из целлюлозы, хлопка, кизельгура, перлита.

Насыпные материалы- например, гравий для фильтрования воды, намывные слои из вспомогательных фильтрующих средств.

Пористые материалы- металлокерамические сплавы или спеченные металлы, используемые для подачи воздуха в жидкость.

Мембраны- изготавливаются из полиакрила, полиэтилена и других материалов. Мембраны очень тонки (0,02-1 мкм) и во избежания разрыва их накладывают на подложку с крупными порами.

Виды фильтров

Для фильтрования используют следующие виды фильтров:

намывные фильтры:

намывные рамные фильтр- прессы;

намывные свечные (патронные) фильтры;

намывные дисковые фильтры (с горизонтально расположенными фильтровальными элементами);

намывные листовые фильтры;

пластинчатые фильтр- прессы;

камерные фильтры (например, заторный фильтр-пресс);

чашечные фильтры;

мембранные фильтры.

Фильтрационное отделение на Филиале №1 ЗАО МПБК «Очаково»

На Филиале №1 ЗАО МПБК «Очаково» имеется две линии фильтрации, фирмы Steineker Производительностью 350 hl/час, каждая. Линия фильтрации состоит из:

буферной емкости нефильтрованного пива;

кизельгуровый намывной фильтр с дозиматом текущей дозировки;

трап-фильтр;

фильтра ПВПП с дозиматом стапельной емкостью;

свечной трап-фильтр;

рамный фильтр-пресс;

буферной емкости фильтрованного пива;

карбонизатор;

фарфас;

Буферная емкость нефильтрованного пива

Предназначена для принятия нефильтрованного пива по трем пивопроводам из отделения дображивания и комбитанков. Позволяет осуществлять фильтрацию при постоянной скорости нефильтрата. Что позволяет продлить длительность цикла фильтрования.

Кизельгуровый намывной фильтр с дозиматом текущей дози-ровки

Процесс фильтрования пива начинается с намыва фильтровального материала на поверхности фильтровальных перегородок.Для этого фильтр заполняют деаэрированной водой обработанной ультрафиолетовыми лучами, при этом эффект стерилизации практически мгновенно. Задача намыва- создание однородного слоя фильтровального материала на всей поверхно-сти. Это защищает поверхность фильтрации от забития его отверстий (пор), упрощает снятие осадка и обеспечивает прозрачность пива.

Для достижения безупречного фильтрационного эффекта фильтрующий слой наносится в три приема:

1-й основной ( первичный или предварительный) слой; деаэрированная вода циркулирует через фильтр вместе с суспензией грубого кизельгура с целлюлозой при избыточном давлении 2-3 бара. Где образуется стаби-льный против изменения давления первичный слой, который должен препятствовать попадению мелкого вспомогательного фильтрующего средства в фильтрат. Этот слой является важнейшим элементом для дальнейшего нанесения кизельгура и фильтрования вообще. Для первичного слоя расходуют 70% от всего кизельгура, используемого для нанесения предварительных слоев;

2-ой основной или предохранительный слой; он предназначен для того, чтобы после предварительных слоев первый фильтрат был прозрачным. Этот слой вновь намывается с помощью деаэрированной воды, но для него используют более мелкие фильтрационно-активные смеси кизе-льгуров. Они задерживают муть и снижают закупоривание фильтра. Большое значение имеет полностью равномерное нанесение предварительных слоев на всю фильтровальную поверхность. Утоншение поверхности в середине или с края к неравномерности прохождения фильтрата и могут быть причиной повышения мутности. Слой имеет толщину примерно 1,5-3 мм. Процесс длится 10-15 мин;

Текущее дозирование служит прежде всего для того, чтобы поддерживать проницаемость кизельгура, а значит и производительность фтльтра после начала фильтрования на постоянном уровне. Она необходима, так как скачки давления или неравномерность стекания пива разрушает нанесенные на сита слои, и пиво идет с повышенной мутностью. Состав смеси кизельгуров подбирается, примерно на 2/3 из среднего и на 1/3 из тонкого, с добавлением стабилизаторов, различных мировых лидеров в производстве кизельгура.

После 1-2-го намывов выполняется шаг, визуализации элементов, чтобы равномерно распределилась лепешка в течение 10-15 мин на фильтрующей перегородке.

Далее шаг, вытеснении деаэрированной водой при помощи СО2.Далее идет заполнение намытого фильтра нефильтрованным пивом с дозацией кизельгура.

Для текущего дозирования используется такая же марка, как и для основ-ного намыва.

После заполнения кизельгурового фильтра нефильтратом, происходит циркуляция пива с дозацией кизельгуровой суспензии, в течение 10 минут. В дальнейшем фильтр выводят на фильтрацию по мутности ( не более 0,35 ЕВС), необходимой в процессе фильтрации.

Свечной трап-фильтр

Предназначен для задерживания частиц кизельгура и микроорганизмов, размер которых больше размера пор. Осаждение которого происходит на поверхности фильтра. В нем фильтрация происходит сквозь фильтрующие свечи (несколько фильтрующих слоев), структура становится плотнее по направления от переферии к центру. Следовательно, это позволяет сначала задерживать крупные, а затем мелкие частицы. Поэтому, такие свечи называют свечами глубинного фильтрования.

Фильтра ПВПП с дозиматом стапельной емкостью

Применяется с целью повышения коллоидной стойкости. ПВПП(поли-винилполипиролидн)- это органическое соединение сшитое в трех плоскостях, дополнительно дополнено молекулярными цепочками, каждая из которых насыщенная углеродная цепь с регулярными ответвлениями в виде пир-ролидоновых колец. ПВПП действует как селективный адсорбент флавоноидных полифенолов и тем самым предотвращает активацию процесса образования частиц коллоидной мути. Механизм адсорбции полифенолов состоит в присоединении их к поверхности стабилизатора за счет образования водородной связи между гидроксильной группы полифенолов и и карбонильной группой стабилизатора.

Действие ПВПП можно сравнить м действием белка, который в процессе хранения пива взаимодействует с флавоноидами, что сопровождается образованием коллоидной мути. Отличие заключается в том, что этот процесс соединения протекает значительно быстрее. Именно поэтому внесение ПВПП на стадии фильтрования пива выводит полифенольную фракцию из пива и предотвращает образование белково-дубильных комплексов.

Причины возникновения небиологического помутнения пива

В состав экстрактивных веществ пива входит целый ряд коллоидных веществ: белки, дубильные вещества (полифенолы), продукты неполного гидролиза, декстрины. Некоторые из них имеют свойства смачиваться с водой, приблизительно одинаковым электрическим зарядом и поэтому взаимно отталкиваются. В результате нет образования мути и выпадения осадка.

Коллоидное помутнение возникает при старении коллоидов, т.е. происходит укрупнение частиц из-за сталкивания отдельных солей, находящихся в непрерывном броуновском движении.

Различают два типа помутнения: холодное (обратимое) и необратимое. Частицы холодного помутнения, как правило, меньше частиц постоянной мути (необратимого помутнения).

По ЕВС холодное помутнение определяется как помутнение при температуре 00С, которое исчезает при 200С. Холодное помутнение образуется в интервале температур +5 до -80С и может наблюдаться как в пастеризованном, так и в непастеризованном пиве.

При низких температурах идут процессы дегидратации коллоидных частиц и образования коллоидов с разными зарядами. Больше всего это касается полипептидов и сахаридов, которые адсорбируются на полифенолах. При повышении температуры наблюдается регидратация (восстановление сольватной оболочки у веществ) и разрушение образовавшихся комплексов, так как полифенолы и полипептиды связаны между собой неустойчивыми водородными свзями.

Устойчивое (необратимое) помутнение не исчезает при температуре 200С; оно возникает в процессе хранения пива. Этот процесс ускоряется при взбалтывании пива, попадании на бутылку с пивом света, при хранении пива при более высоких температурах: выше 120С- для непастеризованного пива и выше 200С- для пастеризованного ( ГОСТ 51174-98) пива.

Заключение

В результате прохождения технологической практики я ознакомился с административно-техническим управлением предприятия, изучил действующие системы автоматики, познакомился с ведением складского хозяйства, был ознакомлен с техникой безопасности, побывал на заводской котельной, узнал некоторые аспекты ведения энергохозяйства и учет потребления энергии, при очистке канализации ознакомился с ее структурой, познакомился с системой вентиляции, из заводской документации узнал об обязанностях и правах цеха КИПиА и метрологической службы комбината, поверхностно познакомился с технологическим оборудованием на всех участках комбината.

Список использованной литературы

1. Вальков, В.М. Автоматизированные системы управления технологическими процессами [Текст] / В.М. Вальков, В.Е. Вершин. - Л .: Политехника, 1991. - 269 с.

2. Основы научных исследований [Текст] /В.И. Крутов [и др.] ; под ред. В.И. Крутова, В.В. Попова. - М. : Высшая школа, 1989. - 400 с.

3. Основы автоматизации технологических процессов пищевых производств [Текст] / В.Ф. Яценко [и др.] ; под ред. В.А. Соколова. - М. : Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 400 с.

4. Соколов, В.А. Автоматизация технологических процессов пищевой промышленности [Текст] / .- М. : Агропромиздат, 1991. - 445 с.

5. Автоматика и автоматизация пищевых производств [Текст] / М.М. Благовещенская [и др.]. - М. : Агропромиздат, 1991. - 230 с.

6.Ахназарова, С.Л. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии [Текст] /С.Л. Ахназарова, В.В. Кафаров. - М. : Высшая школа. - 1985. - 327 с.

7. Львовский, Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул [Текст] / Е.Н. Львовский. - М. : Высшая школа. - 1988. - 239 с.

8. Богатырев, А.А. Стандартизация статистических методов управления качеством [Текст] / А.А. Богатырев, Ю.Д. Филиппов. - М. : Изд-во стандартов, 1989. - 120 с.

Приложения

Приложение А

Размещено на Allbest.ru

...