Розробка конфігурації і програмного забезпечення системи автоматичного керування процесу сушіння у виробництві солоду

1.  Опис технологічного процесу

2.  Вибір первинних вимірювальних перетворювачів та виконавчих механізмів

3.  Вибір мікропроцесорних засобів автоматизації

4.  Розробка блок-схеми системи автоматичного керування

5.  Розробка програми функціонування вибраних засобів автоматизації

6.  Розробка принципових електричних схем зовнішніх з’єднань мікропроцесорних засобів

 

Виробництво пива — надзвичайно складний і досить тривалий біотехнологічний процес. На першому етапі зерно замочують, пророщують і піддають термічній обробці з метою перетворення його у солод, збагачений активними ферментами. Потім із подрібненого солоду в результаті фермента¬тивних перетворень крохмалю та білків одержують пивне сусло, яке за допомогою дріжджів та їхніх ферментів зброджують на пиво.

Пиво — це слабоалкогольний пінистий напій, одержаний із пророслих і непророслих зернових культур спиртовим зброджуванням охмеленого сусла пивними дріжджами. Воно не тільки вгамовує спрагу, а й підвищує тонус організму, поліпшує обмін речовин та засвоюваність їжі. Маючи певну харчову цінність, пиво слід розглядати як невід'ємну добавку до харчування.

Пиво являє собою досить складну систему органічних і неорганічних кристалоїдів і колоїдів у слабкому водно-спиртовому розчині. До його складу входять більш як 400 сполук, що визначають високу якість і необхідність для людини цього продукту.

Сушіння є процесом спільного тепло- і масо переносу. Рівняння матеріального і теплового балансу являють собою диференціальні рівняння в частинних похідних. Усі параметри, що характеризують плин процесу, значно розподілені по двох незалежних перемінних - як за часом, так і по висоті шаруючи, вони мають властивість не стаціонарності, а також особливі труднощі викликають визначення математичних залежностей, прямо єднальні режимні параметри з керуючими впливами. Задачу ускладнює також неможливість у більшості випадків безпосереднього виміру основних характеристик тепло- і масо переносу, труднощі визначення внутрішніх параметрів і теплообмінних і масо обмінних властивостей зернової маси (або одиничного елемента), таких, наприклад, як коефіцієнти теплообміну, масообміну, теплопередачі, дифузії, термоградієнтні коефіцієнти, температуропровідність, потенціали переносу тепла і вологи й ін. Усі ці параметри також змінюються як з часом , так і по товщині шаруючи, тому з метою спрощення рішення ряду оптимізаційних задач їх усереднюють, що веде до втрати якості моделювання, нагромадженню погрішності. Складність математичного опису динаміки процесу, відсутність засобів виміру параметрів у конкретних крапках, неможливість проведення якісного експерименту на промислових установках є причиною застосування для розрахунків спрощених математичних моделей. Так, наприклад, широко розповсюджений підхід до щільного високого шару як сукупності елементарних шарів, коли фактично об'єкт із розподіленими параметрами розглядається як сукупність об'єктів із зосередженими параметрами. Слід зазначити, що правомочність такого підходу необхідно щораз обґрунтовувати математично. При використанні традиційних методів оптимізації не визначаються граничні можливості процесів, зіставлення з якими дозволяє оцінити способи, що застосовуються в дійсний момент, керування, а також можливість і доцільність їхнього подальшого поліпшення. У той же час сформувався і знаходить усе більш широке застосування порівняно новий підхід, називаний термодинамічним. Використання його для рішення задач оптимального керування процесами спільного тепло- і масопереносу являє собою альтернативу класичним методам оптимізації, особливо у випадках, коли застосування цих методів важко.

При проектуванні автоматизації вертикальної сушильної установки варто передбачати:

• контроль і автоматичне регулювання температури повітря на вході у верхню і нижню зони,
• контроль температури теплоносія в припливних камерах,
• керування процесом ворошіння солоду і механізмами розрівнювання і пересипання.

При виборі способу перетворення інформації, склад і комплектності технічних засобів автоматизації варто керуватися засадами:

• надійності і точності працездатності в конкретних умовах,
• зручності обслуговування й експлуатації, економічній доцільності.

 

У вертикальних сушарках солод знаходиться між двома вертикально розташованими гратами в шарі шириною близько 20 см і продувається поперемінно з одного і з іншого боку теплим повітрям (рис. 1).

 

Такий шар солоду називають продуктової шахтою або секцією. В залежності від величини сушарки від 3 до 12 таких солодових шахт відокремлюють один від одного повітряними шахтами шириною близько 80 см. міжповерхових перекриттів сушарка ділиться по висоті на 2 або 3 яруси, завдяки чому в повітряних шахтах виходять проходи. Продуктові шахти діляться на яруси на тій же висоті, що і повітряні. При відкриванні заслінок солод під дією сили тяжіння падає на нижче лежачу грати або в транспортний пристрій для видалення.

У вертикальній сушарці солод опускається з одного ярусу на інший під дією сили тяжіння, солод не ворушать.

Так як у вертикальних сушарках добре використовується сушильне простір, їх відносять до сушарок високої продуктивності. Опалення вертикальних сушарок здійснюється так само, як і горизонтальних: гаряче повітря пронизує шар солоду, надходячи через повітряні форсунки, розташовані в підлогах повітряних шахтних проходів.

Енергоспоживання вертикальних сушарок становить близько 1,2 млн. кДж / кг солоду, що дуже багато, тому дані системи в даний час майже не застосовуються.

Процес сушіння.

У процес сушіння свіжо пророслий солод нагрівають до температури висушування, підтримуваної протягом 3-8 годин, проте нагрів повинен вестися дуже обережно і з урахуванням досягнутого зменшення вологості. Інакше

• крохмаль солоду клейстеризуєтся, і виходить склоподібний солод;
• в процесі сушіння можуть утворитися продукти розщеплення.

Тому процес сушіння регулюють в залежності від виду солоду. Для кращого з'ясування відмінностей нижче