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 α-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