啤酒控制方案

发布 2022-03-10 03:05:28 阅读 5062

啤酒糖化生产过程是啤酒生产的关键环节之一,对整个啤酒生产的产量、质量、消耗等影响很大。糖化过程工艺指标的控制好坏,对啤酒的稳定性、口感有着决定性的影响。但是,糖化生产过程工艺比较复杂,技术要求很高,控制难度较大。

国内许多啤酒厂家一般只对发酵过程采用计算机控制,对糖化过程计算机控制成功的例子相对较少。

成品麦芽——麦芽仓——除尘——麦芽料仓——粉碎。

糖化锅并醪———过滤槽。

大米——大米仓——除尘——粉碎—大米粉仓—糊化锅。

——煮沸锅——沉淀——冷却——发酵罐。

根据设计要求,糖化过程需要控制的对象有:

1. 麦芽、大米粉碎过程控制。

2. 糊化锅多段温度控制。

3. 糖化锅多段温度控制。

4. 过滤槽控制。

5. 煮沸锅的煮沸强度控制、蒸煮时间控制。

6. 旋涡沉淀锅控制。

7. 沉渣罐温度控制。

8. 弱麦汁罐温度控制。

9. 冷却过程温度控制。

10. 恒温水箱温度控制。

现将各部分控制方案分别描述如下:

1、 麦芽、大米粉碎过程控制:

1)麦芽、大米料由斗式提升机分别送至麦芽仓和大米仓,麦芽仓和大米仓分别装有料位上、下限控制器,由料位控制器信号控制提升电机的开停。

2)由提升机开停信号联锁控制关风机、磁选机、去石机、粉碎机等设备,也可以在操作站上对这些设备进行手动开停控制。

3)定量秤控制箱信号进dcs控制站,按设定值进行自动定量控制。

4)麦芽粉碎过程关键要控制好浸渍和调浆温度,以及浸渍和调浆水量。本工艺中麦芽粉碎有独立的控制箱。为实现dcs系统的集中监控,将开、停粉碎机的控制信号和显示粉碎机开停信号引入dcs系统中,具体控制方法如下:

① 由dcs系统发出开粉碎机信号给现场控制箱,粉碎机启动,粉碎过程由现场控制箱自动控制。控制箱回送粉碎机开信号给dcs,dcs打开糖化锅进料阀。粉碎结束后,由现场控制箱发出停信号送dcs,dcs关闭糖化锅进料阀。

② 由现场控制箱开粉碎机,并将开信号送dcs,dcs开糖化锅。③ 如有必要可在dcs系统上停止粉碎机。

5)大米粉碎出料由dcs系统直接控制,控制程序编入糊化锅控制方案中。

2、糊化锅的控制经过粉碎后的大米或玉米作为麦芽的辅助原料,主要是提供淀粉,投入糊化锅糊化。为改善糊化效果,有效防止糊化醪稠厚和粘结锅底,一般掺加麦芽15%~20%,使在55℃起,大米淀粉就能糊化和液化。 根据糖化锅兑醪的次数,双醪煮出糖化法可分为一次、二次、三次糖化法。

下面以一次糖化法来讨论控制方案。

一次糖化法的一般控制要求**如下:

一次糖化法的工艺过程和工艺曲线如下图所示:

糊化反应是一种多阶段、间歇的生厂工艺过程,而每一阶段工艺对锅温的要求不一。按工艺要求将整个过程划分为几个小的阶段,每个阶段分别按不同的方案来进行控制。对整个过程的控制分为手动、自动两种方法,其中手动控制时,操作人员可在计算机上监视各工艺参数,操作各个阀门;自动时,按下述七个阶段分别控制。

a)准备阶段:开启vt1708、 vt1709,放入45℃热水,加水量经ft2171流量计计量由计算机根据设定量自动控制。如果工艺变化比较大,在此阶段可辅助一些人工操作(如加麦芽,加石膏粉等)。

加入完毕后,开启搅拌电机。

b)投料阶段:打开vt1708,启动大米粉螺旋输送机,打开粉仓下料阀vm0801和vm0802,粉料加完后,lt-1082、lt-1083闭合,关vm0801和vm0802,延时后停输送机关vt1708。c)升温阶段:

投料结束后,同时打开vt1716、vt1729、vt1730,由锅温tt-2171控制vt1717,按10min左右升到70℃的升温速率,调节vt1717的开度。由于糊化锅温度存有一定的滞后,为防止温度超温,当温度未达到70℃前,首先关闭vt1716和vt1729,逐步关小vt1717。提前关蒸汽加热阀的设定温度可取经验值。

当温度达到70℃后,系统进入保温阶段。

d)保温阶段:根据糊化锅的温度来调节气动阀vt1717,使温度维持在70℃。保温时间约30min左右。

e)再升温阶段:按10~15min升到100℃的升温速率升温,控制法方同c〕。

f)煮沸阶段:调节蒸汽阀门vt1717,使糊化锅的温度控制在100℃,保持煮沸状态,时间约30min 左右。

g)出料阶段:煮沸30min左右后,可以出料。出料时应关蒸汽调节阀vt1717和控制阀vt1730,开出料阀vt1711、vt1713、vt1905,启动糊化料泵,向糖化锅出料,糖化锅出料是否结束可由lt2171控制,出料结束停糊化锅搅拌,关出料阀,停糊化料泵。

3、糖化锅的控制。

糖化锅的控制与糊化锅类似,也采用分阶段的控制策略。

a) 准备阶段:开启vt1909放入45℃热水,加入量可由人工控制,也可由计算机根据设定量自动加入。如果工艺变化比较大,在此阶段可辅助一些人工操作(如加酸,加石膏等)。

加入完毕后,自动开启搅拌电机。

b) 蛋白休止:关闭搅拌电机。约60min蛋白分解结束,开启搅拌电机。自动转入下一步骤。

c) 混醪及升温:开启输送泵,将煮沸的糊化醪泵入糖化锅,根据糊化锅的液位来自动决定输送泵的开停。当输送完毕后,开启蒸汽阀门vt1914, 微调vt1915使糖化锅的温度tt219保温至68℃,此时进行糖化反应。

d) 糖化反应:微调蒸汽阀vt1915,使糖化锅的温度维持在68℃。

e) 升温及静置:调节蒸汽阀vt1915,使混合醪的温度升至78℃,然后保持15min,转入下一阶段控制。

f) 出料:自动开启阀门,将料送到过滤槽。

4、过滤槽的控制。

麦汁过滤的目的是获得清亮的麦汁和较高的麦汁过滤速度,使过滤在规定的时间内完成,麦汁的吸氧量低,具有正常的色香味。控制洗糟残糖适当,减少废水排放。

麦汁过滤主要分过滤和洗糟两个操作过程。麦汁过滤过程是一种间歇,多工序的生产过程,各工序的转换很难用准确的量来确定,而且对于过滤的难易程度不同有不同的处理方法。德国huppmahn公司有一项专利技术,他们将麦汁滤出的流量、浊度、麦糟滤层差压和时间等几个量综合考虑,通过计算机进行运算实现了过滤槽的自动控制,该项技术已经在国内几家啤酒厂应用,并取得了成功。

本控制方案中取过滤速度,滤出的浊度和过滤时间为基本变量,吸取操作人员的经验整理成控制规则库输入计算机内,形成基于经验的专家控制系统。专家控制系统的出发点首先是模仿专家和操作能手的控制技能和经验。当然,单纯的控制技能和经验,在调节过程中波动较大,必须加以提高和完善。

专家控制系统的任务是自适应地管理过程系统的未来行为,诊断可能发生的问题,不断修正和执行控制计划。专家控制系统的核心部分是知识库,推理机和人机接口,知识库存放系统求解问题所需要的知识,其表示方式主要有产生规则,一般表达为if(条件和状态)then(产生原因或造成结果)。推理机运用知识库中的知识进行推理,解决提出的问题,人机接口则是系统与用户及过程装置的信息传递纽带。

控制系统原理如图所示:

1)恒定过滤液的液位,用该液位去控制麦汁回流泵的转速,如果液位恒定,麦汁回流泵的流量即为过滤层的流量。从而得到过滤速度,可以用麦汁的回流泵的流量来判断滤层的过滤状况,麦汁回流泵入口设置一台流量计,来间接地反映过滤速度。

2)在正常过滤时,不同的过滤时刻,应有相对确定的过滤速度范围,用经验确定这样一一对应的**。

3)过滤速度慢,超出正常过滤速度范围,则应采取相应的处理,比如需顶水、需耕糟。如果过滤正常则应继续保持原来过滤状况,直至相对应的正常过滤时间,转入下一工序。而在不同的过滤时刻,过滤速度是否正常,对应不同的操作方法,这就是相应的控制规则。

4)根据经验、设置各工序正常操作时间,如头号麦汁过滤时间,耕糟后过滤时间,一次、二次洗糟后过滤时间,当每一工序操作正常时,由这些正常操作时间判断是否转到下工序,这些时间允许进行**修改。在不同的过滤时刻,不同的过滤速度,对应不同的操作方法,这就是专家控制方法。在实际运行中,这个过程由计算机自动进行。

下面结合实际的生产工艺进行详细分析。

为了叙述方便将麦汁过滤分为进醪、过滤、洗糟、出糟、清洗筛板,五个阶段,每个阶段又分几步:

1)过醪阶段。

启动:在dcs操作站的屏幕上,通过键盘或鼠标操作,寻找到过滤槽工艺流程画面,并在该画面上选择“过滤开始”按钮,用键盘或鼠标操作该按钮(以下省去键盘或鼠标)系统进入自动过滤过程,计算机提示“进热水”操作。

进热水:vt2105、vt2108(或vt2109)自动开,通过ft-2211流量计,78℃(水从过滤槽底部进入,计算机自动累计ft-2211所计流量,当流量累计值达到预先设置值,此时78℃水应刚淹及滤板,自动关vt2105、vt2108(或vt2109)计算机提示“进醪”。

进醪:进热水结束后,自动打开vt1907、vt2102、vt2103、vt2104后,自动启动糖化料泵,醪液从槽底进入过滤槽内,进醪时间约10分钟。进醪结束,自动停止和关闭以上打开泵阀,耕糟刀提上,在槽内的麦汁静止15min左右的时间,准备过滤,计算机提示“过滤回流”。

2)过滤阶段。

过滤回流: 开vt2202、vt2302、vt2111阀,启动麦汁回流泵,开始过滤回流,当麦汁检测台处的浊度仪测出浊度达到要求,自动打开vt2402、vt2501向麦汁贮罐出料同时关回流阀vt2111,(如果浊度仪可靠性不高,可根据最长滤清时间来确定何时出料)。提示“过滤出料”。

过滤出料:在过滤出料过程中,用专家控制系统判断,过滤是否正常,如果过滤正常,当过滤时间达到头号麦汁过滤时间转入洗槽阶段。计算机提示“洗槽”。

耕糟:在过滤出料时,由专家控制系统判断,过滤不正常,需要耕糟,计算机提示“耕糟”,耕糟前,先开回流阀,关出料阀,耕糟刀慢速转动,并缓缓下降,直至耕糟刀下降到设定位置,停止转动和下降,滤出麦汁进行回流,直至滤清,开出料阀关回流阀,专家控制系统判断过滤是否正常,如不正常继续重复耕糟,如正常进入洗糟阶段。

3)洗糟阶段。

一次洗糟。

头号麦汁过滤结束,自动进入一次洗糟,开回流阀,关出料阀,开vt2107、vt2106,一次洗糟水由ft-2211流量计控制,进水量达到设定值,关vt2107、vt2106,同时提升耕刀到上限位置后,耕刀缓慢转动并下降,耕刀下降到设定位置后停止下降并停止转动,检测麦汁的浊度,达到规定的清亮度,停止回流出料。

二次麦汁出料。

二次麦汁出料时,通过专家控制系统判断,过滤正常与不正常分别转入相应的操作,操作过程与过滤阶段的操作方法类似。

二次洗糟。

过程与一次洗糟相类似。在洗糟过程中进行人工取样,检测洗糟水残糖,观察澄清度,检查碘反应,如达到要求,洗糟结束。

4)出糟阶段。

洗糟阶段结束后,由操作人员在计算机启动出糟控制程序,启动后耕糟刀下降,等钩脱离,打开出糟口,耕糟刀以较快速度转动,出糟采用定时控制。

5)清洗筛板。

出糟阶段结束后,进行cip清洗。本控制方案中,清洗过程可实现二种操作,一种是上面介绍的专家控制系统,另一种也可以实现单步和手动操作。这三种操作可以由操作人员在计算机上进行转换。

单步操作是指每一阶段和每个操作步骤在运行前均需操作人员在计算机上确认后才能运行,而每一步骤中操作是自动进行的。手动操作是指操作人员可以任意开停止泵与各阀门,但在某一时间只能允许一种运行状态。

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