Организация технологии переработки 1800 т. винограда в сезон на красные полусухие и десертные виноматериалы

n = N* 2t/q *К* 60, штук,

где N-максимальное поступление винограда в течение часа, т/ч; q - средняя грузоподъемность автотранспорта для доставки винограда (2-8 т); t - время одного взвешивания (принимается равным 2 минутам); К - коэффициент загрузки автотранспорта (в среднем 0,8).

n = 12,6* 2* 2/(2,5* 0,8* 60) = 50,4/120 = 0,42

Принимаем количество весов - 1 шт.

Переработка винограда

Для переработки винограда на красное полусухое вино принимаем к установке поточную линию ВПКС -20, производительностью 20 т/ч. Количество потребных линий определяем по формуле:

n = (Q* 1,4)/ 10*П*0,7, шт.,

где П - производительность линии, т/ч; 0,7 - коэффициент использования оборудования. Таким образом

n = 50*1,4/(20 *10* 0,7) = 70/140 = 0,5 шт.

Принимаем количество потребных линий - 1 шт.

В состав линии входит следующее оборудование:

- транспортер питательный ВБШ-20 - 1 шт. с техническими характеристиками: производительность - 20т/ч;

- центробежная дробилка - гребнеотделитель ЦДГ-20 (1 шт.): П=20т/ч;

- сульфодозатор ВСАУ с диапазоном дозировок S0₂ 20-500 мг/л; (1 шт.)

- стекатель ВССШ-20; П=20т/ч; (1 шт.)

- пресс ВПО-20 (1 шт.); П=20 т/ч.

- мезгонасос ПМН-28 (1 шт.): П=10-30 м³ /ч,

Дополнительно устанавливаем:

- транспортеры скребковые для удаления гребней от дробилок: горизонтальный - 1 шт.; наклонный - 1 шт. с

- транспортер скребковый для удаления выжимок -1 шт.

- суслосборники из расчета заполнения в течение 0,5 часа. Для сусла-самотека-2 шт. и для прессового сусла - 2 шт.;

- центробежные насосы ВЦН-20 для перекачки сусла на отстой - 2 шт.

Отстой сусла

В течение суток на отстаивание поступает сусла в количестве:

Q = 60*50*1,4 = 4200 дал/сут.

Для отстоя сусла при максимальной продолжительности отстаивания 24 часа необходимо установить вертикальные металлические резервуары МР2000 с коэффициентом заполнения 0,9 в количестве:

n = 4200/2000*0,9 =1,89 т.е. 2 штуки

Брожение сусла

В течение суток при норме выхода сусловых осадков 4,5% на брожение поступает осветленное сусло в количестве:

Q = 60 *50 (1 - 0,045)* 1,4 = 4011 дал/сут.

При коэффициенте заполнения равном 0,74 потребное количество резервуара составит: n = 4011/2000* 0,74 = 2,7 или 3 шт.

Обработка холодом

На обработку холодом поступает виноматериал в количестве:

Q = 59190 дал/сез.,

обработка холодом проводится в термос-резервуарах вместимостью по 2000 дал в течение 2-х месяцев с продолжительностью выдержки 4 сутки. Коэффициент заполнения 0,9.

В сутки обрабатываем виноматериал в количестве:

591900/(2* 30) = 986,5 дал/сут.

Потребное количество термос-резервуаров равно:

n = 986,5* 4/2000* 0,9 = 2,2 или 3 штуки

Для охлаждения виноматериала до низких температур устанавливаем ультраохладитель ВУНО-60 - 1 шт. с характеристиками: П=320 дал/ч;

При односменной работе в течение двух месяцев необходимо установить таких аппаратов в количестве:

n = 57199/320* (1* 30)* 8 = 0,7 шт. или 1 шт.

Для холодной фильтрации устанавливаем фильтр-пресс ВФЕ - 1 шт. с характеристиками: П=900 дал /ч;

Хранение до отгрузки

На хранение поступает готовое вино в количестве:

Q = 56329 дал/сезон,

Для хранения готового вина необходимо установить горизонтальные эмалированные резервуары МР2000 в 3 яруса с коэффициентом заполнения 1,0 в количестве:

- отстойные 2 *2000= 4000 дал

- бродильные 3 *2000= 6000 дал

- термос-резрвуары 3 *2000= 6000 дал

Итого: 16000

Для хранения оставшейся части вина необходимо дополнительно установить МР5000 с коэффициентом заполнения 1,0 в количестве:

n = 56329 - 16000/5000 *1,0 = 8,0 или 8 шт.

Подбор и расчет оборудования для производства десертного виноматериала

Переработка винограда

Для переработки винограда на белое крепкое вино принимаем к установке поточную линию ВПЛ -20Е, производительностью 20 т/ч. Количество потребных линий равно:

n = 40*1,4/(20 *10* 0,7) = 56/140 = 0,4 шт.

Принимаем количество потребных линий - 1 шт.

В состав линии входит следующее оборудование:

- транспортер питательный ВБШ-20 - 1 шт.

- центробежная дробилка - гребнеотделитель ЦДГ-20 (1 шт.)

- сульфодозатор ВСАУ 1 шт.,

- мезгоподогреватель ППНД-10 (2 шт.)

- пресс ВПО-20 (1 шт.);

- мезгонасос ПМН-28 (1 шт.):

Дополнительно устанавливаем:

- мезгосборник емкостью 3м³ для приема мезги к дробилке -2 шт.

- транспортеры скребковые для удаления гребней от дробилок: горизонтальный - 1 шт.; наклонный - 1 шт.

- транспортер скребковый для удаления выжимок - 1шт.

- суслосборники из расчета заполнения в течение 0,5 часа. Для сусла-самотека-1 шт. и для прессового сусла - 1 шт.;

Обработка теплом

На обработку теплом поступает:

При выдержке 14 часов и коэффициенте заполнения 0,9 потребное количество термос-резервуаров равно:

n=76320 /2000*0,9*20=2,12 или 2 шт.

Брожение сусла

Для брожения сусла принимаем резервуары.

В течение суток при норме выхода сусловых осадков 4,5% на брожение поступает осветленное сусло в количестве:

Q = 48000 *(1 - 0,045)* 1,4/20 = 3208 дал/сут

При коэффициенте заполнения равном 0,75 потребное количество составит:

n = 3208/2000* 0,74 = 1,18 или 2 шт.

Расчет емкостей для спиртования

При 3-х кратной оборачиваемости и коэффициенте заполнения 0,9 всего резервуаров для спиртования МР2000 верт. необходимо:

n=54915/2000*3*0,9*20=0,5 или 1 шт.

Эгализация

Всего на эгализацию в течение сезона поступает виноматериал в количестве:

Q = 52317 дал/сезон,

При односменной работе ежесуточно в течение одного месяца можно эгализировать виноматериал в количестве:

Q = 52317/(1* 30) = 1737 дал/сут.

Для эгализации используем металлические вертикальные резервуары МР-5000 с габаритными размерами D-3580 и Н=8040 мм. При коэффициенте заполнения 0,8 необходимо установить резервуаров в количестве:

n = 1737/5000* 0,8 = 0,4 или 1 шт.

Хранение до отгрузки

На хранение поступает готовое вино в количестве:

Q =52317дал/сезон,

Часть вина может храниться в освободившихся резервуарах:

- отстойные 1 *2000=2000 дал

- бродильные 2 *2000=4000 дал

- эгализация 1*5000 =5000 дал

- термос-резрвуары 2 *2000=4000 дал

Итого: 15000

Для хранения оставшейся части вина необходимо дополнительно установить МР5000 с коэффициентом заполнения 1,0 в количестве:

n = 52385 - 15000/5000 *1,0 = 7,4 или 8 шт.

7. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Данные:

Производительность установки 10 т/час. Температура мезге в мезгаподогревателе поднимается с 20⁰С до 60 ⁰С и это осуществляется с помощью теплой водой. Температура теплой воды 90 ⁰С. На входе и 35⁰С при выходе.

В нагревательном отделение тепловой поток будет равен

Q_c = V*p*c(t₁ - t₂)

1) Из таблицы находим данные для мезге при температуре 21,7 ⁰С.

Физические свойства воды и мезге находим из приложение I (Субботин В.А. Физико-химические показатели вина и виноматериалов. Москва 1972., И.Р. Зайчик «Оборудование предприятий винодельческой промышленности» 361стр) и из приложениях III, IV, X, XI (В.И. Попов «Примеры расчетов по курсу технологического оборудование предприятий бродильной промышленности»).

с= 0,81 ккал/(кг*град)

с = 1260 кг/м³

Q_c = V*p*c(t₁ - t₂) = 10*1260*0,81(60 - 20) = 408240 ккал/час

2) Скорость мезга

Скорость воды

3) Определяем критерий Рейнольдса

4) Определяем критерий Прандтля

Для температуре (90 + 35)/2 = 62,5 ⁰С значение физических свойств воды

л= 0,492 ккал/(м*час*град);

н = 8,05*10^-7 м²/сек;

с = 0,95 ккал(кг*град);

с = 1011 кг/м³

Определяем критерий Нуссельта

6) Коэффициент теплоотдачи

При температуре (90 + 35)/2 = 62,5 ⁰С теплопроводность нержавеющей стали

л= 13 ккал/(м*час*град);

7) Коэффициент теплопередачи

7) Поверхность для нагревания мезге

8. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ОТХОДЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Материалы, применяемые для оклейки

Рыбий клей считается хорошим оклеивающим средством для тонких белых вин. Его получают из плавательных пузырей различных рыб, преимущественно осетровых. Лучший клей - белужий, осетровый и сомовый.

Рыбий клей не растворяется в холодной воде, но набухает в ней. Вино и подкисленная горячая вода растворяют его полностью. Приготовление раствора рыбьего клея -- ответственная операция, от тщательности, проведения которой в значительной мере зависит успех оклейки. Отвесив необходимое количество клея, его разрезают (или разрывают) на небольшие куски, после чего замачивают в течение одних-двух суток холодной водой, которую меняют 5 - 6 раз.

Разбухший клей разминают руками в небольшом количестве вина, после чего протирают через волосяное или шелковое сито.

При этом для облегчения протирания добавляют небольшое количество вина с таким расчетом, чтобы получить 1%-ный раствор рыбьего клея. Приготовленный таким способом клей представляет собой однородную, на холоде студенистую, а при температуре около 25 ⁰С подвижную жидкость, готовую к употреблению.

Количество рыбьего клея, необходимое для оклейки вина, колеблется в широких пределах и поэтому каждый раз устанавливается пробной оклейкой на небольших количествах вина.

Для проведения пробной оклейки удобно пользоваться 0,25%-ным раствором рыбьего клея, который готовят следующим способом. 2,5 г сухого клея замачивают водой в течение суток в литровой колбе, меняя воду 5 - 6 раз. По истечении суток воду сливают и клей заливают смесью из 150 мл спирта-ректификата, 6 - 10 г винной кислоты и 800 мл чистой воды при частом помешивании. Через несколько часов, когда клей вполне растворится, его фильтруют через холст, объем доводят водой до 1 л, после чего разливают в бутылки и укупоривают. В таком виде клей готов к употреблению.

Желатин приготовляется из животных тканей - обрезков кожи, костей, жил и т. п. Внешне желатин представляет собой полупрозрачное бесцветное или янтарного цвета вещество.

В виноделии применяется только пищевой желатин. Желатин, как и рыбий клей, нерастворим в холодной воде, но набухает в ней. При нагревании до 35 - 40⁰С он переходит в раствор, который при охлаждении превращается в студень.

Желатин является хорошим оклеивающим средством для красных и терпких вин, но также может быть использован и для белых вин с нормальным содержанием танина. При подготовке желатина к оклейке отвешенное количество его вымачивают в течение суток в холодной воде, которую меняют 3 - 4 раза. При этом желатин набухает. По истечении этого срока холодную воду сливают и заливают желатин вином с температурой 35 - 45 ⁰С из расчета получения 10%-ного раствора и помешивают деревянной палочкой до полного растворения. В случае быстрого охлаждения разрешается подогрев желатина на водяной бане до температуры 35 - 45 ⁰С. После полного растворения полученный раствор желатина разбавляют 10 объемами вина и тщательно размешивают, после чего он готов для введения в вино.

Для установления необходимой дозировки желатина проводят пробную оклейку, точно так же, как и с рыбьим клеем, но раствор желатина готовят с подогревом до 35 - 45°С.

При оклейке белых вин расход желатина на одну оклейку не должен превышать 0,5 - 0,8 г/дал, так как излишек белковых веществ при оклейке может быть причиной помутнения вин в дальнейшем, иногда уже после розлива в бутылки.

Обработка виноматериалов желатином

Настоящая инструкция устанавливает порядок и методику проведения пробных и производственных обработок (оклеек) желатином виноградных и плодовых виноматериалов.

Обработку желатином при производстве вина используют для осветления труднофильтруемых виноматериалов, придания им розливостойкость (преимущественно к обратимым коллоидным помутнениям), а также для исправления грубых, с повышенной терпкостью виноматериалов.

В зависимости от цели оклейку производят либо одним желатином, либо желатином в сочетании с танином или бентонитом. Виноградные вина, богатые фенольными веществами (например, красные вина или белые, приготовленные с настоем на мезге или из прессовых фракций сусла), рекомендуется обрабатывать желатином, белые столовые вина - желатином в сочетании с танином. Для придания розливостойкости используют обработку желатином и бентонитом.

Обработка желатином (при необходимости с танином или бентонитом) может также применяться в комплексе с деметаллизацией виноматериала или его обработкой ферментными препаратами.

При обработке виноматериалов желатином используют:

- желатин пищевой по ГОСТ 11293-89;

- танин по ФС 42-2217-84;

- бентониты для винодельческой промышленности по ОСТ 18-49-71; Для обработки виноматериалов рекомендуется использовать следующие дозы оклеивающих материалов.

Желатин (г/дал):

- для белых натуральных виноматериалов - 0,1-1,0;

- для красных натуральных виноматериалов - 0,2-1,5;

- для специальных виноматериалов - 0,3-2,5;

- для плодовых белых виноматериалов - 0,2-1,0, красных - 0,2-1,5. Танин

- 0,5-0,75 части от используемой при оклейке дозы желатина. Бентонит (г/дал):

- для натуральных виноматериалов - 1-30;

Схему производственной обработки и дозы оклеивающих материалов выбирают пробной оклейкой.

Желтая кровяная соль -- ЖКС (железистосинеродистый калий) . ЖКС является пока единственным оклеивающим веществом синтетического происхождения, допущенным к применению в виноделии.

ЖКС представляет собой кристаллическое бесцветное вещество, имеющее химический состав K₄Fe(CN)₆. Применение этой соли для оклейки вина основано на способности ее вступать в соединение с солями металлов вина и образовывать нерастворимый в вине осадок берлинской лазури по следующим уравнениям:

с окисными солями:

3K₄Fe(CN)₆ + 4?еС1₃ = ?е₄[?е(CN)₆]₃ + 12KC1;

с закисными солями:

K₄Fe(CN)₆ + 2?еС1₂ = ?е₂?е(CN)₆ + 4KC1

Установлено, что кроме металлов, ЖКС переводит в осадок некоторые неустойчивые коллоиды, что объясняется большой сорбционной способностью берлинской лазури.

Обычно обработанные ЖКС вина приобретают чистый вкус и устойчивость против помутнения. Исключения составляют вина, очень богатые коллоидами, которые иногда требуют дополнительной оклейки белками и бентонитом.

ЖКС -- это соль ядовитой синильной кислоты, поэтому применять ее можно только с соблюдением правил специальной инструкции.

Танин не относится к оклеивающим материалам, однако он участвует в оклейке вина белковыми веществами и его недостаток в вине может быть причиной неудачной оклейки.

Танин представляет собой порошкообразное белое, иногда желтоватое, вещество сильно вяжущего вкуса. Добывается он обычно из галловых орешков дуба. Применяется для добавления в белые, бедные дубильными веществами вина. Красные и белые вина, полученные брожением на мезге, содержат вполне достаточное для 2 - 3 оклеек количество танина, извлеченного из винограда.

Танин хорошо растворяется в спирте и горячей воде, поэтому подготовка его к введению в вино несложна: необходимое для оклейки количество танина отвешивают и растворяют в подспиртованной воде. Вводить танин в вино следует не позже чем за 2 - 3 дня до оклейки. Вина, содержащие 0,5 г и более танина в 1 л, обычно оклеивают без добавления танина.

Бентонитовые глины (алюмосиликаты) способны набухать в воде, в щелочной среде -- образовывать коллоидный раствор и в кислой -- коагулировать. Добывается бентонит главным образом в Средней Азии и в Грузии.

Бентонит вследствие щелочного состава понижает титруемую кислотность вина, однако, не более чем на 0,2 г/л.

Для оклейки виноградных вин рекомендуется следующий способ применения: раздробленный на куски по 200 - 500 г бентонит заливают горячей водой так, чтобы она его покрыла, и оставляют для набухания на сутки, после чего протирают через сито, добавляя воду из расчета получения 10%-ной суспензии.

Перед введением в вино отмеренное количество суспензии разбивают в трех объемах оклеиваемого вина, после чего вводят в резервуар с вином при энергичном помешивании.

Бентонит дает тяжелый, быстро оседающий осадок. Для эффективной оклейки необходимо тщательное перемешивание бентонита с вином.

На оклейку 1 дал вина обычно расходуется от 5 до 30 г бентонита; точная дозировка устанавливается пробной оклейкой.

Бентонит дает хорошие результаты также при оклейке слизистых и высокосахаристых вин.

Наилучшие результаты дает оклейка белковыми веществами в сочетании с бентонитом. Осадок выпадает через 1 - 3 дня, а полное осветление вина наступает через 10 - 12 дней.

Фильтрационная масса состоит из двух компонентов -- асбеста и целлюлозы. Асбест имеет тонковолокнистое строение, обладает хорошей адсорбционной способностью, совершенно нерастворим в вине, применяется главным образом как фильтрующий материал для намывных фильтров и приготовления асбестовых и асбоцеллюлозных пластин.

Фильтрационную массу иногда применяют в комбинации с клеями для оклейки вина. Некоторые заводы асбестовых изделий изготовляет фильтрационную массу трех составов:

ЯК-1 (асбеста 80%, целлюлозы 20%); ЯК-2 (асбеста 35%, целлюлозы 65%); ЯК-3 (соответственно 60 и 40%).

Техника введения фильтрационной массы в вино состоит в следующем. Отвешенное количество массы разбивают в небольшом количестве вина, затем добавляют 4 - 5 кановок вина, хорошо размешивают в ней фильтрмассу и немедленно вводят в вино и перемешивают. Если фильтрационную массу применяют для оклейки в комбинации с другим оклеивающим материалом, то приготовленную указанным выше способом массу вводят в вино после клея.

Отходы и их использование

Ко вторичному сырью винодельческой промышленности относятся продукты, которые остаются от винограда при переработке их на вино или безалкогольную продукцию (гребни, выжимки), образуются в процессе такой переработки (осадки дрожжевые, винного камня и др.) или при получении из вина спирта, крепких напитков (барда).

Вторичное сырье составляет до 20 % количества перерабатываемого винограда. Из него получают вторичные продукты виноделия -- этиловый спирт, винную кислоту, виноградное масло, энокраситель, корма для животноводства, удобрения. При более полном использовании вторичного сырья из него можно получить энантовый эфир (коньячное масло), танин, ферментные и витаминные препараты, аминокислоты, дрожжевые автолизаты, кормовые дрожжи и др. Из выжимок, освобожденных от семян, получают муку, используемую в хлебопечении при выпечке качественных сортов хлеба и хлебобулочных изделий, выжимочные и гребневые экстракты.

Вторичное сырье получают непосредственно в сезон виноделия при переработке винограда, плодов и ягод, а также в течение всего года в процессе обработки вина, при его дистилляции, шампанизации, при получении коньяка. Вторичным сырьем являются гребни, выжимки (сладкие и сбродившие), семена и осадки.

Гребни. Гребни в винограде составляют 1,8--8,5 % массы грозди (в среднем 3,5%)- Отделенные от ягод влажные гребни содержат некоторое количество сусла, смачивающего их поверхность. Его можно отделить прессованием либо промыванием гребней водой. Содержание сахара в самих гребнях незначительно и составляет 1 --1,5 %, винной кислоты -- до 0,1, танин -- 1,3--3,2 %. Используют гребни для получения винного спирта, винно-спиртовых экстрактов, удобрений.

Выжимки. Виноградные выжимки по своей массе составляют наибольшую часть вторичного сырья виноделия 7 - 17%. Количество небродивших (сладких) выжимок, полученных при переработке винограда по белому способу, занимает примерно 80%, сбродивших - около 20%. В состав выжимок входят кожица, семена, остатки сусла (небродившие выжимки) либо вина с выделившимися из него осадками (сбродившие выжимки), обрывки гребней.

В небродивших выжимках содержание сусла составляет около 50% их массы при использовании винтовых прессов, до 40 % - гидравлических и около 25 - 30 % - шнековых. Количество вина в сбродивших выжимках несколько меньше. Сахаристость небродивших выжимок колеблется в пределах 30 - 50 % сахаристости винограда, спиртуозность сбродивших выжимок составляет 50 - 55 % спиртуозности вина.

Соотношение составных частей выжимок без гребней и возможный выход получаемых из них продуктов в расчете на 100 кг следующие:

Сухие вещества (без сахара), кг	25 - 37
Кожица после отжатия и сушки, кг	15 - 24
Семена (отделимые), кг	21 - 26
Сахар, кг	4 - 12
Спирт (в пересчете на безводный), л потенциальный извлекаемый	2 - 7 2 - 5
Виннокислые соединения (в пересчете на 100% - ную винную кислоту), кг потенциальные извлекаемые	0,5 - 3 0,4 - 2
Сухие вещества семян (в пересчете на 100 кг), кг	36 - 55
Масло семян, кг потенциальное извлекаемое	10 - 18 10 - 16

Сульфитированные осадки содержат механические примеси сусла, винный камень, микроорганизмы, белковые вещества, полисахариды, фенольные соединения. Количество сухих веществ в уплотненном осадке составляет (без сахаров) 10 - 12%, их сахаристость -- 85 - 90% сахаристости сусла. Содержание виннокислых солей в сухом осадке колеблется в пределах 5 - 6 % при кратковременном отстаивании и 15 - 18 % при длительном. С увеличением дозы диоксида серы в сусле количество виннокислых солей в осадке в связи с их лучшей растворимостью уменьшается.

При обработке сусла бентонитами последние входят в состав осадка. Используют сульфитированные осадки для получения спирта и виннокислого сырья.

Выход дрожжевых осадков составляет 3 - 8 % объема вина. Помимо дрожжей они содержат выделившиеся из вина соли винной кислоты, полисахариды (пектиновые вещества, камеди, слизи), фенольные соединения, белки и продукты их взаимодействия, липиды, фосфаты, сульфаты и другие вещества.

По содержанию сухих веществ дрожжевые осадки разделяют на несколько групп, за которыми условно сохранено название «дрожжи». Так, различают жидкие винные дрожжи (12% СВ), дрожжевую гущу (12 -30% СВ), отжатые (прессованные) дрожжи (30 - 60% СВ). Выход последних из 1000 дал жидких дрожжей составляет 100 - 300 кг (в среднем 200 кг).

Дрожжевые осадки используют в основном для получения спирта, виннокислого сырья, кормовых белков, энантового эфира, автолизатов дрожжей. Они находят применение также для получения дрожжевых концентратов, используемых при изготовлении крепких и десертных вин, ферментных препаратов, аминокислот.

Хранят дрожжевые осадки до их переработки, как и вино, в полностью заполненных резервуарах.

В некоторых случаях при отсутствии возможности на предприятии провести переработку винных дрожжей дрожжевые осадки сухих вин промывают на фильтре холодной водой и высушивают в сушилках при температуре не выше 150 °С либо на солнечных площадках. Из фильтрата отгоняют спирт, сухие дрожжи используют затем для получения виннокислого сырья и других продуктов.

Диоксид углерода. Использование С0₂, выделяющегося при брожении, не нашло по техническим причинам (необходимость проведения брожения в закрытых емкостях, специального оборудования) промышленного распространения. Вместе с тем целесообразность утилизации диоксида углерода несомненна. Он может быть использован при хранении виноматериалов, получении слегка насыщенных С0₂ сухих столовых вин, при изготовлении игристых вин. В ФРГ, например, сатурирование вина С0₂, полученным при сбраживании исходного сусла, применялось в технологии резервуарных игристых вин. Оно давало право выпускать их под названием «игристое вино», поскольку использовался С0₂ брожения, а не баллонный диоксид углерода. Сбор С0₂ брожения желателен еще и потому, что он содержит значительно меньше примесей, чем баллонный.

Заслуживает внимания также утилизация вместе с диоксидом углерода уносимого им этилового спирта (0,17 - 1,5% об.) и ароматических соединений. Для их улавливания используют специальные спиртоловушки пленочно-конденсационного типа либо спиртоловушки с наполнителями (кольца Рашига, куски кокса, керамики) и др. Согласно имеющимся данным образующийся водно-спиртовой раствор крепостью 5 - 8 % об. при последующей его ректификации является хорошим сырьем для получения спирта высокого качества.

Утилизация ароматических веществ весьма эффективна при получении вакуум-сусла. Использование этого способа рядом зарубежных фирм и добавление в готовый продукт концентрата уловленных при упаривании ароматических веществ позволили им значительно повысить качество вырабатываемого вакуум-сусла.

Масло. Виноградное масло получают прессованием либо экстракцией виноградных семян. За последнее время в ряде стран (Италия, Франция, Испания и др.) увеличилось его производство. Объясняется это тем, что виноградное масло содержит повышенное количество (до 85 %) ненасыщенных жирных кислот, которые препятствуют повышению холестерина в крови. Характерным для него является высокое содержание линолевой кислоты (60 - 70%), являющейся предшественником в организме человека арахидоновой кислоты, косвенно связанной с высокой антихолестериновой способностью масла. Очень низкое содержание линоленовой кислоты и высокое содержание токоферолов обеспечивает маслу высокую стабильность к окислению, что позволяет использовать его также в качестве добавки к другим менее устойчивым к окислению маслам.

Винная кислота. Несмотря на то что она содержится во многих растениях, пока только виноград является источником промышленного получения винной кислоты. Используется в виноделии для повышения кислотности вин, в фармацевтической, радиотехнической, химической, текстильной, полиграфической и других отраслях промышленности.

Спирт-сырец. Спирт-сырец, полученный из вторичного сырья виноделия, должен быть по крепости не ниже 40 % об., прозрачным, без посторонних запахов, с чистым спиртовым ароматом и вкусом.

Спирт-сырец подвергают ректификации и полученный спирт-ректификат используют для крепления вин. Согласно ГОСТу его спиртуозность должна быть не ниже 95,8 % об, содержание метилового спирта в пересчете на безводный спирт -- не более 0,1 % об.

Кормовые продукты. К числу кормовых продуктов, получаемых из вторичного сырья виноделия, относятся кормовая мука и кормовые дрожжи.

Кормовую муку, или гранулированный корм, получают из высушенных выжимок после отделения семян, а также жмыха, остающегося после извлечения из семян масла.

Кормовые дрожжи (белковый корм) получают из дрожжевых осадков после отгонки спирта и выделения виннокислых соединений. Их используют во влажном и сухом виде.

Кормовые дрожжи могут быть получены путем культивирования специальных штаммов дрожжей на выжимках, осадках, промывных и сточных водах. Такой путь их получения перспективен.

Винный уксус. Хотя винный уксус готовят в основном из вина, его производство налажено также из выжимок, дрожжевых и гущевых осадков, коньячной барды.

В отличие от уксуса, приготовленного из водно-спиртовых растворов, винный уксус имеет приятный вкус и аромат. Для приготовления лучшего по качеству уксуса используют вина крепостью 7 - 9 % об.

Пектиновые вещества. Согласно имеющимся данным виноградный пектин обладает хорошими желирующими свойствами и не уступает яблочному, айвовому и лимонному. Он может быть использован в кондитерской промышленности. Промышленное производство его из виноградных выжимок еще не налажено.

Использование осадков бентонита

После декантации осветленного виноматериала или сусла осадки бентонита прессуют. Прессовые фракции виноматериала или сусла в зависимости от качества используют в производстве или направляют на утилизацию.

Отпрессованные плотные осадки бентонита, полученные при обработке сусел и виноматериалов, не подлежат дальнейшему использованию в производстве. Смешивание осадков бентонита с дрожжевыми и другими осадками не допускается.

Рекомендуется объединение осадков бентонита по группам виноматериалов (натуральных или специальных).

9. ТЕХНОХИМИЧЕСКИЙ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

Технохимический и микробиологический контроль (ТХМК) играет исключительно важную роль в виноделии. Без хорошо отлаженной системы ТХМК не может быть культурного виноделия, а значит и высокого качества вырабатываемой винопродукции. В обязанности работников ТХМК входит:

- контроль за качеством сырья, основных и вспомогательных материалов и готовой продукции. За соответствие их установленным стандартам, кондициями и техническими условиями.

- контроль за соблюдением норм расхода сырья, потерь, отходов и выходов продукции.

- контроль за технологическими процессами производства, направленный на соблюдение установленных технологических схем, режимов, кондиций и рецептур.

- контроль за внешним оформлением продукции, ее упаковкой и маркировкой.

- контроль за санитарным состоянием производственных помещений, оборудования, тары, инвентаря.

ПО стандарту Республики Узбекистан O`z DSt 963:2013 «Виноматериалы виноградные необработанные. Общие технические условия» виноматериалы виноградные необработанные подразделяются:

1. По составу сырья на: сортовые и купажные.

2. По содержанию спирта и сахара на:

- натуральные (столовые) - виноматериалы сухие, полусухие, полусладкие, сухие особые, сульфо-сусло, коньячные виноматериалы;

- специальные - виноматериалы сухие, полусухие, полусладкие, крепкие, десертные, ликерные, мистелы.

3. По цвету на:

- белые;

- розовые;

- красные.

Общие технические требования

Виноматериалы виноградные необработанные как сырье для изготовления готовой винодельческой продукции вырабатываются в соответствии с требованиями настоящего стандарта, основных правил производства виноградных вин, технологических инструкций, утверждённые в установленном порядке.

Для выработки виноматериалов виноградных необработанных применяют виноград по O'z DSt 638 и другие вспомогательные материалы, разрешенные к использованию в виноделии Министерством здравоохранения Республики Узбекистан.

По органолептическим показателям должны соответствовать требованиям, указанным в таблице.

Таблица

Наименование показателей	Характеристика
Прозрачность	Прозрачный или опалесцирующий
Цвет: для белых для розовых для красных	от светло-соломенного до золотистого от светло розового до темно розового от красного до темно рубинового
Вкус и аромат	Соответствующий сорту винограда, чистый, гармоничный, без посторонних привкусов

По физико-химическим показателям виноматериалы должны соответствовать требованиям, указанным в таблице.

Таблица

Виноматериалы	Объемная доля этилового спирта, процент	Массовая концентрация сахаров, г/дм3	Массовая концентрация титруемых кислот (в пересчете на винную кислоту), г/дм3
Натуральные:
Сухие	не менее 9	не более 3	не менее 4
полусухие	не менее 9	от 5 до 25	не менее 4
полусладкие	не менее 9	от 30 до 80	не менее 4
Специальные:
Сухие	от 14 до 20	не более 15	не менее 4
полусухие	от 12 до 14	от 15 до 30	не менее 4
полусладкие	от 12 до 14	от 40 до 80	не менее 4
крепкие	от 17 до 20	от 30 до 120	не менее 4
десертные	от 15 до 19	от 140 до 200	не менее 4

В необработанных виноматериалах массовая концентрация общей сернистой кислоты не должна превышать 200 мг/дм³, в том числе свободной - 20 мг/дм³; для полусухих и полусладких 300 и 30 мг/дм³, для сульфо-сусла от 900 до 1600 мг/дм³.

В коньячных виноматериалах массовая концентрация общей сернистой кислоты не должна превышать 15 мг/дм³.

Массовая концентрация приведенного экстракта для всех групп, не менее, г/дм³:

белых - 16;

розовые - 17;

красные -18.

В необработанных виноматериалах массовая концентрация летучих кислотность (в пересчете на уксусную кислоту), г/дм³, не более:

десертный виноматериал - 0,7;

натуральные розовые виноматериалы - 1,1;

красные виноматериалы - 1,2;

Содержание токсичных элементов и радионуклидов в виноградных необработанных виноматериалах не должно превышать допустимые уровни, установленные СанПиН 0283-10, утвержденными Минздравом Республики Узбекистан.

Правила приемки по ГОСТ 14137. Контроль качества основных и вспомогательных материалов проверяется лабораторией предприятия.

Методы контроля

1.Отбор проб - по ГОСТ 14137, подготовка проб для определения токсичных элементов по ГОСТ 26929.

2. Методы контроля по - ГОСТ 13191, ГОСТ 13192, ГОСТ 13193, ГОСТ 13195, ГОСТ 14251, ГОСТ 14252, ГОСТ 14351.

3. Определение содержания токсичных элементов по:

ГОСТ 26927 - методы определения ртути;

ГОСТ 26928 - методы определения железа;

ГОСТ 26930 - метод определения мышьяка;

ГОСТ 26931 - методы определения меди;

ГОСТ 26932 - метод определения свинца;

ГОСТ 26933 - метод определения кадмия;

ГОСТ 26934 - метод определения цинка;

радионуклидов по методикам утвержденными Минздравом Республики Узбекистан.

Контроль содержания токсичных элементов и радионуклидов
в виноградных необработанных виноматериалах осуществляют с периодичностью, установленной предприятием по согласованию с органами Госсанэпиднадзора Минздрава Республики Узбекистана в установленном порядке.

Формы журналов технохимического и микробиологического контроля для лаборатории винодельческих заводов:

Журнал ТХМК №1 «Химический контроль»

Для регистрации всех анализов вина, виноматериалов и вспомогательных виноматериалов.

Журнал ТХМК №2 «Контроль за розливостойкостью»

Служит для проверки устойчивости вин к помутнениям микробиологического, химического и физико - химического характера на различных стадиях технологического процесса (записываются результаты микроскопирования пробы после центрифугирования; на какие сутки появился рост микроорганизмов).

Журнал ТХМК №3 «Контроль за обработкой оклеивающими веществами » и №4 «контроль за обработкой ЖКС»

Журнал ТХМК №5 «Микробиологический контроль»

Микробиологический контроль вин на всех стадиях технологического процесса.

Журнал ТХМК №6 «Контроль за температурой и влажностью воздуха»

В подвальных помещениях измерение температуры проводится 1 раз в сутки - в 12 часов дня, в наземных помещениях - 3 раза в сутки: в 8, 12 и 16 часов. Среднемесячная температура воздуха при хранении продукции на открытом воздухе устанавливается по данным метеостанции.

Журнал ТХМК №7 «Контроль за технологической обработкой вин»

Основные технологические операции.

Журнал ТХМК №8 «Контроль за розливом вина и полнотой наполнения емкостей»

10. АВТОМАТИЗАЦИЯ ОСНОВНОГО АППАРАТА

Автоматизация технологических процессов представляет собой одно из наиболее важных направлений технического прогресса, являясь эффективным средством повышения производительности труда на современных промышленных предприятиях. В связи с этим при подготовке бакалавров технического и технологического направлений образования в настоящее время большое внимание уделяется изучению основ теории и техники измерения, автоматического регулирования технологических процессов и управления ими.

Современные пищевые производства характеризуются все возрастающей сложностью и многообразием операций и оборудования. Управление такими технологическими процессами возможно лишь при широком использовании методов и средств управления и автоматизации. В связи с этим настоящий курс играет важную роль в ознакомлении студентов современные методами и средствами, используемыми для управления и автоматизации химико-технологических процессов.

На современном этапе развития химической, пищевой, нефтеперерабатывающей и другой промышленности невозможно управлять производством без его автоматизации. Высокие температуры, давления, скорости химических реакций, большие объемы аппаратов, зависимость технико-экономических показателей производства от большого числа разнообразных факторов - все это предъявляют высокие требования к управлению производством.

Промышленное производство обычно подразделяется на ряд технологических процессов. Под технологическим процессом понимаем такую переработку сырья и полуфабрикатов, которая приводит к изменению их физических и химических свойств и превращению в готовую продукцию.

Каждый технологический процесс характеризуется определенными технологическими параметрами, которые могут изменяться во времени. Такими параметрами являются расход материальных и энергетических потоков, химический состав, температура, давление, уровень вещества в аппарате и др. Совокупность технологических параметров, полностью характеризующих данный технологический процесс называется технологическим режимом.

Каждый технологический процесс в общем цикле производства имеет свое целевое назначение. Например, целью технологического процесса выпаривания раствора является увеличение концентрации полезного компонента в растворе. Поэтому к процессу выпаривания можно предъявить требования обеспечения заданного расхода и концентрации крепкого раствора при минимальном расходе греющего пара.

Любой элемент системы характеризуется входной координатой (сигналом) x(t) и выходной координатой y(t), которая зависит от входного сигнала. В свою очередь входная координата может носить возмущающий и управляющий (регулирующий) характер. Возмущающее воздействие (возмущение) xв(t) вызывает отклонение управляемой (регулируемой) координаты от заданного значения. Управляющее u(t) (регулирующее xр(t)) воздействие служит для поддержания управляемой (регулируемой) координаты y(t) в соответствии с некоторым законом управления (поддержания регулируемой координаты на заданном уровне)



Условно автоматическую систему можно разделить на две части: регулятор и объект управления (ОУ) (рис. 1.2).

Рис. 1.2 Функциональная схема САУ

Объектами управления могут быть жидкость в резервуаре, уровень или расход которой требуется контролировать; паропроводы у которых контролируются давление, температура, скорость пара; генератор - выходная мощность, ток обмотки возбуждения; двигатель- скорость вращения вала и т.д.

Воздействия, прикладываемые к регулятору для обеспечения требуемых значений управляемых величин, являются управляющими воздействиями. Управляющие воздействия называют также входными величинами, а управляемые - выходными величинами. Таким образом, всякий технический процесс характеризуется совокупностью физических величин, называемых показателями или параметрами процесса.

Величины, характеризующие состояния объекта управления, схематически можно показать следующим образом (рис.1.3):



Здесь, G={g₁,g₂, …, g_n} - контролируемые воздействия;

F={f₁,f₂, …,f_k} - неконтролируемые воздействия;

U={u₁,u₂,…,u_m} - управляющие воздействия;

Y={y₁,y₂, …,y_h} - управляемые величины.

Объектом управления моей выпускной квалификационной работы является процесс подогрева мезги.

Определяем регулируемые и регулирующие технологические параметры а также, контролируемые параметры для нашего объекта регулирования.

Контролируемыми параметрами являются:

- температура теплой воды (в качестве измерительного преобразователя применяем термометр сопротивления КСМ-4)

Регулируемыми параметрами являются:

- температура мезги на выходе (60 ⁰ с) из аппарата

- давление в экономайзере (40 атм)

Регулирующий параметр - температура горячей воды в паровой рубашке

Выбор регулируемых величин, управляющих воздействий и измерительных преобразователей.

Выбор получаемой в промышленности продукции зависит от ряда величин, определяющих нормальное протекание процесса. Поэтому при построении автоматических систем регулирования необходимо прежде всего определить величины, подлежащие контролю и регулированию.

Контролируемые величины выбираем так, чтобы их число было минимальным, но чтобы при этом обеспечилось наиболее полное представление о ходе протекания технологического процесса.

Управляющие воздействия вносим с помощью исполнительных устройств, которые изменяют материальные или тепловые потоки.

При выборе измерительных преобразователей и измерительных устройств, в первую очередь принимаем во внимание такие факторы, как пожаро - и взрывоопасность, агрессивность и токсичность среды и другие физико-химические свойства веществ. По условиям работы применяем измерительные устройства пневматического, гидравлического или электрического типа.

Измерительные преобразователи выбираем исходя из пределов изменения регулируемой или контролируемой величины объекта. При этом номинальное значение измеряемой величины или заданное значение регулируемой величины должно быть в пределах от 50 до 70% их максимального изменения.

По классу точности и чувствительности, применяемые измерительные преобразователи и измерительные устройства должны соответствовать технологическим требованиям. Учитываем также инерционность преобразователей и измерительных устройств.

Для местного контроля используем наиболее простые и надежные приборы, так как они находятся в неблагоприятных условиях (значительные колебания температуры и влажности, повышенная запыленность, вибрация и т.п.).

При дистанционном измерении технологических параметров учитываем необходимость показаний, регистрации или интегрирования их текущих значений.

Выбор типа автоматического регулятора и определение параметров его настройки.

Тип автоматического регулятора (закон регулирования) выбираем с учетом свойств объекта регулирования и заданных параметров качества переходного процесса. К качеству регулирования каждого конкретного технологического процесса предъявляются конкретные требования; в одних случаях оптимальным или заданным может служить процесс, обеспечивающий минимальное значение динамической ошибки регулирования, в других - минимальное значение времени регулирования и т.д. Поэтому в соответствии с требованиями технологии в качестве заданного выбираем один из типовых переходных процессов: граничный апериодический, с 20%-ным отклонением или с минимальной квадратичной площадью отклонения.

Переходный процесс в автоматической системе регулирования зависит от свойств объекта, от характера и величины возмущающих воздействий и от типа автоматического регулятора, а также параметров настройки регулятора.

Уравнения динамики устойчивых объектов 1-го порядка имеет вид:

Где: У- регулируемая величина; Х -регулирующее воздействие

Т₀ - постоянная времени объекта; К₀ - его коэффициент передачи; Т_е - время разгона объекта; t - время; t - время запаздывания.

Для выявления динамических свойств объекта найдем численные значения Т_0, К₀ , t, Т_е, t по полученным экспериментально переходным характеристикам

Выбор типа регулятора (закон регулирования). При выборе закона регулирования учитываются свойства объекта, максимальная величина возмущения, принятый для данного технологического процесса вид типового переходного процесса, допустимые значения показателей качества процесса регулирования (динамическая ошибка У_{1 доп} , статическая ошибка У_ст.доп , время регулирования t_{р доп.} .

Протекание в конкретном объекте заданного переходного процесса, имеюўего требуемые значения заданных параметров качества может быть обеспечено регуляторами разных типов. Целесообразно использовать регуляторы наиболее простых типов.

Определение параметров настройки регулятора. Оптимальные значения настроечных параметров регуляторов можно найти несколькими методами: организованным поиском, расчетным путем, а также по формулам или графическим зависимостям, полученным при моделировании автоматической системы регулирования на компьютере.

В моей выпускной квалификационной работе я выбрал метод графических зависимостей. Графические зависимости оптимальных настроек интегральных (И), пропорциональных (П), прапорционально-интегральных (ПИ) и прапорционально-интегрально-дифференциальных (ПИД) регуляторов, установленных на устойчивых объектах приведены на рис. По осям абцисс отложено отношение t/Т , а по осям ординат - значения настроечных параметров регуляторов.

Выбираем тип и определим оптимальные настроечные параметры регулятора, установленного на нашем объекте ( устойчивый объект первого порядка) с запаздыванием при следующих условиях:

Параметры объекта:

Коэффициент передачи k₀ = 1.1; постоянная времени Т₀ = 180 с; время запаздывания t= 48 с; отношение t/Т = 0, 22.

Система регулирования должна обеспечить переходный процесс с 20%-ным перерегулированием.

Параметры качества переходного процесса не должны превышать следующих допустимых значений:

Динамическая ошибка регулирования У_{1 доп} = 0,06

Статическая ошибка регулирования У_ст.доп = 0,02

Время регулирования t_{р доп} = 500 сек

Регулирующее воздействие, соответствующее максимальному изменению возмущения х_в = 0.9.

Найдем максимальное отклонение регулируемой величины

У₀ = к₀ х_в = 1,1 * 0,9 = 0,99

По графикам определяем динамический коэффициент передачи регулятора R_д = у₁ / у_о систем регулирования различных типов:

И-регулятор ……………….0,58

П-регулятор ……………….0,36

ПИ-регулятор……………...0,28

ПИД-регулятор……………0,22

По формуле у₁ = R_д к₀ х_в определим величины у₁ для этих систем:

И-регулятор ……………….0,0811

П-регулятор ……………….0,0569

ПИ-регулятор……………...0,0431

ПИД-регулятор……………0,042

В системе с И-регулятором у₁ больше у_{1 доп} и поэтому И-регулятор не может быть применен.

Проверим систему с П-регулятором на величину У_ст . Для этого по графику динамических коэффициентов регулирования R_д , статической ошибки регулирования и времения регулирования устойчивых объектов найдем величину У_ст ^* для процесса с 20%-ным перерегулированием и вычисляем У_ст :

У_ст = У_ст ^* У₀ =0,24 * 0, 108 = 0,03072

В системе с П-регулятором У_ст больше У_{ст. доп} и заданное качество регулирования не будет обеспечен.

Проверим системы с ПИ- и ПИД-регуляторами на время регулирования t_р , определяемое по графикам. Для системы с ПИ-регулятором имеем t_р = 12* 48 =576 с, в случае Пид - регулятора t_р = 8* 48 = 384 с. Отсюда видно, что для системы с ПИД-регулятором t_р меньше t_{р, доп.}. Следовательно, для обеспечения заданных параметров качества регулирования нашего объекта необходимо выбрать ПИД-регулятор.

Оптимальные значения параметров настройки ПИД-регулятора определим по настроечным кривым ПИД-регуляторов:

к_р = к_р * к₀ / к₀ = 3,6 / 0,9 = 4

Т_и = Т_и / t * t = 2,0 * 48 = 96 сек.

Т_Д = Т_Д / t * t = 0,4 * 48 = 192 сек.

На основании заданных значений передаточных функций построим схему системы автоматического регулирования температуру в сушильном аппарате в SIMULINK (рис. 1).

W_{датчика}=1/ (10s+1), W_{рабочего органа}=1/ (70s+1),

W_{исполнительного механизма}=1/ (80s+1).

Рис. 1. Схема САР температуры

С помощью LTI построим переходную характеристику (рис.2).

Рис.2 Переходная характеристика САР

По виду переходной характеристики можно сказать, что имеющиеся показатели качества не удовлетворяют заданным:

? время регулирования составляет 48.2 с.

? установившееся значение - 2.34

? время нарастания - 16.3 с.

? статическая ошибка - 0,98

Заданные показатели качества и запасы устойчивости:

· время регулирования ?58 с;

· статическая ошибка ?0,08;

· перерегулирование ?15 %;

· время нарастания ?25 с;

По виду переходного процесса ясно, что для обеспечения заданных показателей качества и точности переходного процесса необходимо введение в систему линейного регулятора.

Необходимым условием надежной устойчивой работы АСР является правильный выбор типа регулятора и его настроек, гарантирующий требуемое качество регулирования.

В зависимости от свойств объектов управления, определяемых его передаточной функцией и параметрами, и предполагаемого вида переходного процесса выбирается тип и настройка линейных регуляторов.

Основные области применения линейных регуляторов определяются с учетом следующих рекомендаций: И - регулятор со статическим ОР - при медленных изменениях возмущений и малом времени запаздывания (ф/Т<0.1);

П - регулятор со статическим и астатическим ОР - при любой инерционности и времени запаздывания, определяемом соотношением ф/Т<0.1;

ПИ - регулятор - при любой инерционности и времени запаздывания ОР, определяемом соотношением ф/Т<1;

ПИД-регуляторы при условии ф/Т<1 и малой колебательности исходных процессов.

Исходя из выше изложенных рекомендаций и учитывая, что вид переходной характеристики напоминает изодромный процесс, видно, что в данную систему подойдет ПИД - регулятор.

Компьютерная модель процесса

Составляем компьютерную модель динамики системы управления для получения переходного процесса объекта с помощью программы «МАТЛАВ»



Показатели динамической модели определяются кривыми переходного процесса

Блок-схема 3-х емкостного объекта регулириования с ПИ-регулятором:



Настроечные параметры регулятора определяем на основании результатов расчета на комьпютерьной модели (К=1.2,):

При выполнение квалификационной выпускной работы в качестве автоматизированного объекта выбран процесс подогрева мезги.

На основании заданных значений передаточных функций построим схему системы автоматического регулирования температуры в аппарате в пакете прикладных программ SIMULINK (рис. 1).

W_{датчика}=1/ (10s+1), W_{рабочего органа}=1/ (70s+1),

W_{исполнительного механизма}=1/ (80s+1).

Рис. 1. Схема САР температуры в аппарате

С помощью LTI построим переходную характеристику (рис.2).

Рис.2 Переходная характеристика САР

По виду переходной характеристики можно сказать, что имеющиеся показатели качества не удовлетворяют заданным:

? время регулирования составляет 43.2 с.

...