В данном курсовом проекте необходимо подобрать линии для розлива пива в кеги, стеклянные бутылки и ПЭТ тару. Исходя из этого, рассмотрим принцип работы существующих автоматических линий розлива.

Розлив пива в бутылки

Технологически процесс розлива пива в оборотную стеклобутылку делится на следующие фазы:

1. Аппарат для выемки бутылок из ящика.

2. Подача пустых бутылок по конвейеру на бутылкомоечную машину

3. Мойка в двух погружных ваннах, шприцевание горячей водой, многократная обработка в щелочной ванне, во время которой удаляются мельчайшие частички грязи и этикетка и многократное шприцевание при постепенно снижающейся температуре

4. Подача бутылок на инспекционную машину

5. Транспортировка тары в машину розлива

6. Последовательная вакуумизация и наполнение бутылок СО2 для устранения из них кислорода

7. Наполнение банок пастеризованным пивом (как вариант - последующая пастеризация пива проходит уже в запечатанной бутылке) и укупорка бутылки кроненпробкой

8. Бракераж

9. Нанесение этикетки с информацией о дате розлива и сроке употребления

10. Упаковка бутылок в ящики

Таким образом, автоматическая линия розлива пива в бутылки состоит из автомата для выемки бутылок из ящиков, бутылкомоечной машины, разливочного автомата, укупорочного, бракеражного, этикетировочного автоматов и автомата для укладки бутылок в ящики.

Для изобарического фасования и укупорки бутылок применяют агрегаты производительностью 3, 6, 12, 24 тыс. бутылок в час. Их принципиальное отличие состоит только в производительности оборудования, а в остальном они абсолютно идентичны.

Технологически процесс розлива пива в фирменную стеклобутылку делится на следующие фазы:

1 Аппарат для выемки бутылок из специальных коробок.

2 Подача пустых бутылок по конвейеру на ополаскиватель.

3 Ополаскиватель (он используется вместо бутылкомоечной машины так как бутылки новые они не нуждаются в мойке).

4 Подача бутылок на инспекционную машину

5 Транспортировка тары в машину розлива

6 Последовательная вакуумизация и наполнение бутылок СО2 для устранения из них кислорода

7 Наполнение бутылок пастеризованным пивом (как вариант - последующая пастеризация пива проходит уже в запечатанной бутылке)

8 Укупорка бутылки кроненпробкой

9 Нанесение этикетки с информацией о дате розлива и сроке употребления

10. Укладка бутылок на картон

11. Пакетоформирующий аппарат.

Для мойки бутылок применяют физико-механические и физико-химические способы. Моечные машины по способу мойки подразделяются на шприцевые, отмочно-шприцевые и отмочно-шприцевые с обработкой ершами и щетками. В основном эксплуатируются автоматические бесцепные конвейерные отмочно-шприцевые машины.

Чистую бутылку отправляют на разливочный автомат, где вначале бутылку наполняют сжатым воздухом, очищенным на обеспложивающем фильтре, создают давление, равное тому, под которым находиться разливаемое пиво. Далее бутылки заполняются пивом до определенного уровня по высоте, без точной дозировки по объему. При этом пиво вытесняет из бутылки воздух. Наливают пиво в бутылки коричневого и зеленого цвета. Температура пива должна быть не выше 3?С. Для розлива пива в бутылки применяют изобарические автоматы непрерывного действия ротационного типа производительностью от 1500 до 48000 бутылок в час.

Пиво, разливаемое в бутылки вместимостью 0,5л, укупоривают металлическими кроненпробками. Для укупорки бутылок применяют автоматы, основным узлом которых являются головки с укупорочными патронами.

Вымытые бутылки перед розливом и укупоренные бутылки с пивом перед наклеиванием этикеток подвергают визуальному осмотру на световых экранах и бракеражных автоматах с целью установления герметичности укупоривания, прозрачности, наличия посторонних включений, определения полноты налива.

Укупоренные проинспектированные бутылки поступают к этикетировочному автомату для наклейки этикеток.

Автомат имеет механизм блокировки «Нет этикетки -- нет клея» и блокировку «Нет бутылки -- нет этикетки».

Полностью оформленные бутылки укладывают в ящики с помощью автомата типа И2- АУА. Движущиеся по конвейеру бутылки поступают на стол автомата и направляющими разделяются на ряды. Когда под головкой с захватами станет нужное количество бутылок, срабатывает блокировка, головка захватывает бутылки и перемещает к пустому ящику, останавливается и опускает бутылки в ящик. Проведя укладку, головка поднимается и перемещается к столу.

Бутылки с пивом в ящиках отправляют на экспедицию, где оно храниться при температуре не выше 12?С.

При мойке бутылок, фасовании и укупорке бой стеклянных бутылок составляет около 2% от их количества. При хранении и транспортировании пустых стеклянных бутылок до мойки бой составляет 0,8% от их количества.

Основные требования к процессу розлива в бутылки: герметичность установки во избежание утечек диоксида углерода и окисления пива кислородом воздуха; создание изотермических и изобарических условий; Обеспечение полноты налива и минимального боя бутылок.

Розлив пива в ПЭТ

Розлив пива в ПЭТ-бутылку делится на следующие фазы:

1 Подогрев преформ в печи.

2 Выдув бутылок из преформ.

3 Ориентатор для бутылок направляет их в ополаскиватель

4 Чистые бутылки проходят ультрафиолетовый экран

5 Транспортировка пустых ПЭТ-бутылок в машину розлива, продувка бутылок СО2 для устранения из них кислорода, наполнение ПЭТ-тары пастеризованным пивом, укупорка бутылки винтовым колпачком.

6 Нанесение этикетки с информацией о дате розлива и сроке употребления

7 Упаковка бутылок термоусадочной пленкой в блоки

Процесс выдува бутылок из преформ также может производиться непосредственно в цеху, что уменьшает расходы на транспортировку и хранение пустых ПЭТ бутылок и, следовательно, является значительным преимуществом.

Автоматическая линия розлива состоит из печи для подогрева преформ, пластинчатого транспортера, автомата для выдува ПЭТ, ориентатора для бутылок, ополаскивателя бутылок, ультрафиолетового экрана, разливочно-укупорочного автомата к которому подсоединен механизм подачи и ориентировки пробок, машина для визуального контроля, этикетировочного автомата, упаковочного автомата.

При розливе приходится учитывать то, что толщина стенок обычной ПЭТ-бутылки весьма неравномерна - пластик толстый на донышке и у горлышка, тонкий на боковых стенках. По стандарту даже в наиболее тонком месте ПЭТ-бутылка должна выдерживать внутреннее давление пива в 8 бар.

Одноразовая ПЭТ-бутылка нежесткая, поэтому нельзя допускать, чтобы наливное устройство опускалось на нее сверху и плотно прижимало горлышко, как это делается со стеклотарой. Бутылка просто деформируется от дополнительной нагрузки и требуемая герметичность соединения все равно не будет достигнута. По современной технологии все происходит "наоборот" - ПЭТ-бутылка плотно прижимается к наливному устройству. Делается это с помощью специального подъемного кольца, которым она подхватывается за относительно жесткую горловину.

При розливе пива в ПЭТ стандартно используется метод противодавления, но объем разливаемого пива более часто отмеряется по объему, а не уровню. Важное значение придается быстрой и качественной укупорке бутылки.

Машины разных фирм разнятся между собой по конструкции, компоновке узлов, степени применения оригинальных разработок и "ноу-хау". Но при этом существенной разницы в оборудовании для розлива в ПЭТ и стекло нет. Рассмотрим вместе линии для розлива в ПЭТ и стеклобутылку, классифицировав их по производительности.

1. Малопроизводительная техника, требующая большой доли ручного труда.

Такие машины просты в обращении и обслуживании, легко монтируются. Но дешевизна и простота "уравновешиваются" серьезными минусами: отсутствием надежной санитарии, невысоким качеством розлива и укупорки.

2. Автоматические линии розлива мощностью:

а) от 800 до 20000 стеклобутылок (0,5л) или от 1000 до 6000 ПЭТ-бутылок (1,5л) в час.

Машины подобной мощности являются наиболее массовым сегментом, как продажи, так и производства. Вмешательства человека требуют только при наладке, профилактическом обслуживании, ремонте и непредвиденных сбоях. Уровень санитарии, розлив, укупорка соответствует современным нормам.

б) более 20 тысяч стеклобутылок или 6000 ПЭТ-бутылок в час.

Это наиболее сложное, дорогое и совершенное оборудование, которое под силу производить только считанным компаниям. Как правило, включает в себя все наиболее современные и перспективные наработки, как то: различного рода сенсорные системы, газоанализаторы, электронные системы управления и т.д.

Бутылки с напитками, уложенные в ящики или упакованные в термоусадочную пленку, передают в склад готовой продукции, который должен вмещать не менее двухсуточной выработки продукции.

Розлив пива в кеги

Автоматическая линия состоит из пастеризатора, аппарата внешней мойки кег, транспортера, блока внутренней мойки и наполнения, интеллектуального счетчика,весы для кег.

Первичной стадией обработки кегов является наружная мойка. Она осуществляется в тоннелях, оснащенных форсунками подачи воды или моющих растворов под давлением. В усиленном исполнении машины наружной мойки оборудуются системами форсунок высокого давления или станциями обработки щетками. Во всех случаях завершающей фазой наружной мойки является ополаскивание кегов свежей водой.

Далее кеги поступают на внутреннюю мойку (на автономных агрегатах или моноблоках), технологическая цепочка которой предусматривает последовательное выполнение следующих операций: вымывание остатков пива из кегов холодной водой, отмачивание "проблемных" поверхностей внутри кега щелочным раствором, интенсивную мойку щелочным и кислотным растворами, финальную мойку горячей водой, стерилизацию кега паром, предварительное шпунтование кегов углекислым газом.

После завершения санитарной обработки кегов они подаются на розлив. Заполнение кегов пивом основано на традиционном принципе противодавления, предполагающем дополнительное шпунтование кегов углекислым газом, с тем, чтобы в начальный момент розлива обеспечить одинаковым давление подачи пива и давление углекислого газа в кеге.

Машины для розлива пива в кеги можно классифицировать таким образом:

1. Машины с одной заправочной операционной головкой.

Производительность этих машин 10-20 кегов в час.

Вследствие большой нагрузки головка быстро изнашивается. Кроме того, имеется потенциальный риск попадания остатков моющих растворов в пиво. Поэтому такие машины рекомендуется применять либо для работы с небольшим количеством кегов, либо для отдельных одиночных операций (например, санитации).

2. Машины с двумя операционными головками.

Их производительность, как правило, составляет 30-35 кегов в час. Одна операционная головка предназначается для санитации, а вторая - для заправки пивом.

Это уже полноценные машины, которые выполняют весь комплекс операций. Многие, в т.ч. и крупные, заводы постсоветского пространства как минимум начинали с таких машин и только по достижению определенного уровня продаж переходили к более сложной технике.

3. Машины с 3-мя головками и больше.

С ростом количества операционных головок растет производительность. Перед производителем встает необходимость привязки машины к конкретному заводу, конкретному помещению, наличие необходимых инженерных коммуникаций и т.д. В каждом конкретном случае огромную роль играет инженерное решение по размещению этой техники, конструкторская мысль.

Описание технологической схемы розлива пива

Технологическая схема розлива пива в стеклянные бутылки.

Линия начинается с подвоза пакетов с ящиками, в которых находятся бутылки, к пакеторасформировывающему автомату (поз.2) электропогрузчиком (поз.1). С пакеторасформировочного автомата ящики поступают на автомат для извлечения бутылок из ящиков (поз.3). Извлеченные бутылки по пластинчатому транспортеру(поз.33) поступают на бутыломоечную машину (поз4), где происходит мойка и шприцевание бутылок. Затем бутылки проходят световой экран (поз.5), для окончательного контроля вымытых бутылок. Прошедшие водную обработку бутылки, поступают на розливо-укупорочный автомат (поз.6). Для повышения стойкости пива, после их розлива, бутылки направляют на пастеризацию. Пастеризацию проводят в туннельном пастеризаторе (поз.7). После пастеризации бутылки проходят бракеражный автомат (поз.8), для проверки продукции на наличие брака. Прошедшая бракераж продукция поступает на этикетировочный аппарат (поз.9). Затем через интелектувльный счетчик (поз.11) бутылки поступают на аппарат для укладки бутылок в ящики (поз.12). Ящики подаются после ящикомоечной машины(поз.10) направляются на пакетоформирующий автомат (поз.13). И готовая продукция направляется электропогрузчиком (поз.1) в склады готовой продукции.

Технологическая схема розлива в ПЭТ-бутылки.

На завод ПЭТ-бутылки поступают в виде преформ. Далее преформы вручную подаются в печь для разогрева (поз.14). Затем разогретые преформы по пластинчатому транспортеру(поз.19) поступают в аппарат для выдува преформ(поз.16). После этого бутылки попадают на ориентатор(поз. 25), а затем в ополаскиватель для бутылок (поз. 22). Затем бутылки попадают на УФ экран(поз. 38), а потом в разливо-укупорочный автомат (поз.16). Так как в разливочно-укупорочном автомате происходит и розлив, и укупорка, то к автомату подведен транспортер подачи пробок (поз.17). Готовая продукция поступает на этикетировочный автомат (поз.20). Готовые ПЭТ-бутылки поступают на упаковочный автомат (поз.21). Далее через интеллектуальный счетчик(поз.11) упакованные ПЭТ-бутылки электропогрузчиком (1) направляют в склады готовой продукции.

Технологическая схема розлива пива в кеги.

Со склада тары пустые кеги по транспортеру(поз.34) поступают на аппарат внешней мойки кег (поз.35) для удаления грязи. Затем с аппарата внешней мойки кеги поступают в блок внутренней мойки и наполнения (поз.36). Готовые кеги через интеллектуальный счетчик(поз.11) для контроля наполнения поступают на автоматические весы (поз37).

111 112 ..

АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ПИВА

Отлежавшийся солод из склада (рис. 127) подают в воздушноситовой сепаратор 1, а затем шнеком 2 в сборник очищенного солода 3. Ячмень шнеком 2 также подают в воздушно-ситовой сепаратор 1, а затем норией в сборник ячменя 15. Солод и ячмень пропускают через магнитную колонку 4, взвешивают на автоматических весах 5 и измельчают: солод на установке для мокрого дробления 6, а ячмень на мельничном станке 16. Вода на технологические нужды поступает из сборников 10 и 11. Затирание проводят в заторно-варочном аппарате 7, в который дробленый солод поступает самотеком, а измельченный ячмень из сборника 17- с помощью шнека 2. Сюда же поступает сахарный раствор, приготовленный в реакторе 9 и профильтрованный через ловушку 8. Затор фильтруют в фильтрационном аппарате 14. Прозрачное сусло и промывные воды насосом 13 перекачивают в сусловарочный аппарат 18, в котором сусло упаривается до заданной начальной концентрации. Хмель из склада подают в расходный сборник 12, откуда заданные порции хмеля через воронку поступают в сусловарочный аппарат 18. Пивную дробину насосом перекачивают в расходный сборник для реализации.

Горячее сусло из сусловарочного аппарата 18 самотеком направляется в хмелеотборный аппарат, откуда насосом оно перекачивается в гидроциклонный аппарат 28 для осветления. Насос 2.0 перекачивает осветленное сусло в пластинчатый теплообменник 29, где оно охлаждается до 6 °С, а затем поступает в аппарат главного брожения 34.

Для приготовления чистой культуры дрожжей предусмотрена установка, состоящая из стерилизаторов сусла 25, 27 и цилиндра для разбраживания дрожжей 26. Сброженная чистая культура дрожжей сжатым воздухом передавливается в ток сусла, поступающего на брожение. Избыточные дрожжи из аппаратов главного брожения 34 с помощью вакуума отбираются в вакуум-монжю 31. Семенные дрожжи воздухом передавливаются на вибросито 30 для очистки. Очищенные дрожжи самотеком поступают в монжю 31 на хранение. С помощью вакуум-насоса 32 они направляются в производство. Воду для заливки дрожжей охлаждают в баке 24. Избыточные дрожжи, пройдя монжю 31, сжатым воздухом направляются в сборник 33, из которого насосом 20 перекачиваются на реализацию.

Дезинфицирующие растворы готовят в сборниках 19, 21 и 22. После фильтрования на фильтре 23 они подаются на дезинфекцию оборудования.

Молодое пиво из аппаратов 34 насосом 2.0 перекачивают в аппараты для дображивания и созревания пива (лагерные танки) 35. По окончании дображивания через смесительный фонарь 36 пиво насосом 37 подается для охлаждения в пластинчатый теп-лообменник 38, а затем для фильтрования в диатомитовый фильтр 39. Сортовое пиво дополнительно фильтруют через картонный фильтр 40, охлаждают до 1 С в теплообменнике 41, насыщают оксидом углерода (IV) в карбонизаторе 42 и собирают в сборниках-мерниках 43, откуда оно поступает на розлив.

Рис. 127. Аппаратурно-технологическая схема производства пива

Контрольные вопросы

1. Какими показателями отличается «Жигулевское» пиво от «Украинского»?

2. Воду какой жесткости используют для производства пива? Укажите соотношение ионов кальция и магния в воде.

3. Какие свойства придают пиву хмель и хмелепродукты?

4. Зачем и в каком количестве используют различные ферментные препараты в производстве пива?

5. Из каких составных частей состоит помол пивоваренного солода?

6. Чем отличается настойный способ затирания от одноотварочного? Укажите технологические параметры одноотварочного способа.

7. Какова продолжительность кипячения сусла с хмелем?

9. Чем отличается процесс сбраживания пивного сусла от дображивания пива?

Производство негазированных безалкогольных напитков включает в себя следующие основные технологические стадии:

Приготовление сахарного сиропа;

Деалкоголизация спиртосодержащего сырья, входящего в состав напитка;

Приготовление купажного сиропа или напитка;

Розлив напитка в бутылки или крупную тару (бочки, фляги, контейнеры, автоцистерны, автотермоцистерны);

Пастеризация напитка;

Бракераж;

Наклеивание этикеток и передача готовой продукции на склад;

Хранение и транспортировка готовой продукции.

Организацию производства негазированных напитков, горячих напитков и негазированных коктейлей осуществляют в соответствии с технологической схемой, приведенной на рис. 3.

Рис. 1. Аппаратурно-технологическая схема производства негазированных безалкогольных напитков.

Купажный сироп для негазированных напитков на настоях, эссенциях и других ароматизаторах готовят холодным способом. Для этого сахарный песок из мешков 1, доставляемых на поддонах 2, взвешивают на весах 3 и засыпают в приемный буккер нории 4 которая доставляет его в промежуточный бункер 5. По мере надобности сахар при перемешивании вносят в сироповарочный котел 6, куда предварительно задают исправленную воду из сборника-мерника 17.

После растворения сахара раствор доводят до кипения и кипятят для уничтожения слизеобразующих бактерий. Затем сироп через сетчатую ловушку 7 и теплообменник 9 насосом 8 направляют в сборник 10 для инверсии сахарозы (инверсию проводят по желанию производителя напитков). Инвертированный сироп насосом 8 перекачивают в купажный аппарат 13, куда при перемешивании вносят из сборников-мерников 11, 12, 14, 15, 16 все составляющие напитков, включая консервант (при изготовлении напитка с консервантом). Смесь тщательно перемешивают в течение 15 - 25 мин и оставляют в покое на 2 ч для уничтожения микрофлоры. После этого в купажный аппарат вносят расчетное количество воды температурой не выше 20 °С, раствор тщательно перемешивают в течение 15 - 20 мин, определяют физико-химические и органолептические показатели и насосом 21 подают на фильтр-пресс 20 для фильтрования. Осветленный напиток затем поступает в сборник-мерник 18, а из него передается на розлив в бутылки или крупную тару.

При розливе напитка, приготовленного без консерванта, напиток после герметизации бутылок может быть направлен в тоннельный пастеризатор или перед розничным розливом в бутылки - на пастеризационную установку 19, или разлит в горячем состоянии .

Купажные сиропы для горячих напитков, коктейлей и крюшонов готовят горячим способом, предварительно отогнав алкоголь из спиртосодержащего сырья в сироповарочном котле или другом оборудовании.

Затем в деалкоголизованный виноматериал, вино или спиртованный сок при изготовлении горячих напитков вносят расчетные количества сахара и других компонентов, смесь тщательно перемешивают и кипятят для уничтожения слизеобразующих бактерий. После этого смесь доводят исправленной водой до заданного объема, вносят ароматизаторы, тщательно перемешивают, фильтруют и передают в сборник-мерник 18, а из него - на пастеризационную установку 19 или в сборник, оснащенный рубашкой для подогрева, а затем разливают в потребительскую тару. Бутылки с напитком герметично укупоривают, подвергают визуальному осмотру, отбраковывают некачественную продукцию и передают на этикетировочный автомат.

При изготовлении коктейлей и крюшонов в деалкоголизованное сырье вносят расчетное количество сахара, смесь кипятят, после чего пропускают ее через сетчатую ловушку 7 и насосом 8 передают на теплообменник 9 для охлаждения. Затем охлажденный сироп направляют в купажный аппарат 13, куда при перемешивании вносят все составляющие напитка, включая консервант. Смесь тщательно перемешивают для подавления роста микроорганизмов, фильтруют, доводят исправленной водой до заданного объема напитка и передают на розлив в бутылки или крупную тару. Перед розливом в бутылки коктейль или крюшон может быть подвергнут пастеризации в потоке и разлит в бутылки в горячем состоянии или направлен на пастеризацию в бутылках на пастеризаторах.

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………..

1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА………………

2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ……..

3. ПРОГРАММИРОВАНИЕ КОНТРОЛЛЕРА…………………………

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………

ВВЕДЕНИЕ.

Автоматизация управления является одним из основных направлений повышения эффективности производства. Ещё Ю.В. Андропов отметил, что предстоит осуществить автоматизацию производства, обеспечить широкое применение компьютеров и микропроцессорной техники.

Одним из направлений повышения эффективности энергетического производства является внедрение вычислительной техники в системах управления. Широкое внедрение АСУ – это объективная необходимость, обусловленная усложнением задач управления, повышением объёмов информации, которые необходимо перерабатывать в системах управления.

На сегодняшний день на любом серьёзном предприятии внедренены АСУТП, и АСУ выполняют до 90% задач предприятия.

В организации обслуживания технологического процесса большую роль играют локальные (местные) системы управления технологическим оборудованием и процессами и предназначены для контроля и управления отдельными, несвязными между собой объектами и в иерархической системе управления образуют нижний уровень. Эти системы управления являются одноконтурными и для синхронного управления такими системами, с моей точки зрения, наилучшим будет использование в управлении контроллера. Так как при непрерывном характере производства основной задачей автоматизации является автоматическое регулирование параметров, а при дискретном производстве (как в случае с моим технологическим процессом) – наиболее подходит программно логическое управление. В данном технологическом процессе следует заметить, что цех выпускает 5000 бутылок минеральной воды в час, и подсчёт и регистрация товара с помощью рабочего персо-

нала может быть ни всегда точна. Так же нужно заметить, что при неправильной настройке разливочного автомата приводит к порче продукта (взрыв бутылки), чтобы оптимально быстро настроить его, необходима информация о таких показателях, как давление в камере разливочного автомата за некоторые промежутки времени (статистика во времени), эту информацию регистрировать, с помощью рабочего персонала, не всегда удаётся качественно, а с малым промежутком времени (шагом между замирениями) практически невозможно. Так же в целях безопасности, так как этому технологическому процессу свойственна повышенная влажность, а все системы управления построены на электрической цепи, нужно отказаться от безконтроллерного способа управления ТП. Поэтому я считаю необходимо внедрить в ТП по розливу минеральной воды программно логическое управление на основе контроллера и программного обеспечения к нему, которые будут брать на себя все вычисления, регистрацию, измерения и другую трудоёмкую работу.

1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Структурная схема технологического процесса представлена на рисунке 1.1 Для большей ясности я разбил данный технологический процесс на 10 частей:

1. Первая часть представляет собой ёмкости для привозной минеральной воды (Н-1 и Н-2). Количество ёмкостей 2 штуки по 24 тонны. Эти ёмкости вынесены за пределы цеха в целях безопасности жизнедеятельности.

2. Вторая часть представляет собой пищевой электронасос А9-КНА (2*105? Па), который качает воду из накопителей в керамические фильтры Ф1 и Ф2 (марка закрашена).

3. В третью часть технологического процесса я включил фреоновый компрессор и ёмкостной накопитель Н-3 для охлаждения перекачиваемой, с помощью центробежного насоса ЦН-1, воды, поступающей из фильтров Ф1 и Ф2, до оптимальной температуры +4 С для смешивания привозной минеральной воды с углекислотой.

4. Четвёртая часть включает в себя установку, куда подводятся баллоны с углекислотой (давление в баллоне 70МПа), подводка баллонов последовательна. Подача углекислоты регулируется с помощью пневматического редуктора давление на выходе для пневматического редуктора 2Мпа. Так же предусмотрены датчики расхода для визуального контроля.

5. Пятая часть представляет собой сатуратор, где происходит смешение минеральной воды, перекачиваемой из охлаждающей ёмкости Н3 с помощью двух центробежных насосов ЦН-2 и ЦН-3, и углекислоты.

6. Шестая часть включает в себя бутыломоечную машину АММБ для мытья и дезинфекции тары. Для мытья бутылок в машину подаётся вода под давлением P = 2МПа; в количестве F = 6м3?/мин. На выходе предусмотрен световой экран для визуальной проверки качества помытой тары, то есть на выходе из бутыломоечной машины. Качеством в данном случае является целостность бутылки и её чистота.

7. Седьмая часть технологического процесса – это разливочный моноблок, его можно разделить на три составные:

Дозировка – для подачи сиропа, если выпускается сладкая вода;

Автомат для розлива жидкости под давлением, так как в данном технологическом процессе розлив в бутылку производится не по уровню (на каждую бутылку конкретное количество минеральной воды), а по соотношению давления в камере разливочного автомата и давления в бутылке;

Укупорочный автомат (марка УБ) – для укупорки бутылки жестяной пробкой.

8. Восьмая часть – это экспедиционный автомат БА, он служит для выявления брака, качеством здесь является: укупорка бутылки должна быть произведена таким образом, чтобы бутылка не треснула и должна быть герметично закрыта во избежание разгазирования, а так же попадания посторонних тел, таких как частички грязи, кусочки стекла и так далее.

9. Девятая включает в себя этикировочный автомат ВЭМ 614, он служит для автоматической наклейки этикетки. Если залитая бутылка прошла экспедиционный автомат, то далее на неё наклеивается этикетка, соответствующая содержимому бутылки. В данном случае этикетка должна подаваться не ленточной подачей, а в заранее порезанном виде.

10. Десятая часть – это упаковка, полностью производится с помощью рабочего персонала в два человека.

От одной части технологического процесса к другой, подача бутылки осуществляется с помощью конвейера.

2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

2.1. Описание расширенной функциональной схемы автоматизации розлива минеральной воды.

Расширенная ФСА представлена на рисунке 2.2.

В данном технологическом процессе предусмотрены схемы блокировки, сигнализации и защиты. При достижении уровня (позиция 1) верхнего или нижнего в розливочном автомате РА, электрический клапан (позиция 1) будет закрыт или открыт соответственно.

При достижении уровня (позиция 2) верхнего или нижнего в сатураторе, центробежные насосы (позиция 2) будут отключены или включены соответственно.

При достижении уровня (позиция 3) верхнего или нижнего в охлаждающей ёмкости Н-3, центробежный насос (позиция 3) будут отключен или включен соответственно.

При достижении температуры (позиция 4) верхнего или нижнего в охлаждающей ёмкости Н-3, электрический клапан (позиция 4) будет закрыт или открыт соответственно.

В ёмкости розливочного автомата РА производится контроль за качеством (позиция 5).

3.2. Выбор средств автоматизации.

Для автоматизации технологического процесса необходимо использовать ряд приборов преобразователей и датчиков.

Контроль температуры осуществляется с помощью термопары ТХК – 0179 (позиция 4-1). Для введения их в контакт необходимо пронормировать с помощью преобразователя Ш – 703 (позиция 4-2). Основная погрешность 0.53 – 1.35%.

Управление исполнительным механизмом осуществляется кнопками ПКЕ – 212С (позиция 1-6, 1-7,2-6, 2-7, 3-6, 3-7, 4-6, 4-7). С пульта управления оператора через магнитный пускатель ПМЕ – 011 (позиция 1-4, 1-5, 2-4, 2-5, 3-4, 3-5, 4-4, 4-5).

В качестве исполнительных электрических механизмов используются Др-М (позиция 1-7, 4-8). Вступает в работу по получению импульса от датчика, после чего ведёт отработку самостоятельно и после открытия или закрытия клапана автоматически останавливается.

Для контроля качества минеральной воды применяется анализатор концентрации ДКБ-1М (позиция 5-1), с нормированным выходным сигналом 0..5 мА.

Для контроля уровня применяется уровнемер LABKO – 2W (позиция 1-1, 2-1, 3-1). Выходной сигнал нормируется при помощи преобразователя Сапфир –22ДД (позиция 1-2, 2-2, 3-2).

3. ПРОГРАММИРОВАНИЕ КОНТРОЛЛЕРА.

Для лучшего понимания программы я представил её алгоритм:

В контурах 1, 2, 3 (рисунок 2.2.) ведётся контроль за уровнем в розливочном автомате РА, сатураторе, охлаждающей ёмкости Н-3.

В контуре 4 ведётся контроль температуры в охлаждающей ёмкости Н-3.

В качестве кодовых комбинаций принимаем следующие значения:

		Ввести значение уровня L1 из РА
	L1=1 Перейти к «Закрыть задвижку на клапане (позиция 1-7)»
	L1 =0.5 м. Перейти к «Открыть задвижку на клапане (позиция 1-7)»
		Ввести значение уровня L2 из сатуратора
	L2=2 м Перейти к «Отключить насосы (позиция 2-7, 2-8)»
	L2 =0.3 м. Перейти к «Включить насосы (позиция 2-7, 2-8)»
		Ввести значение уровня L3 из охлаждающей ёмкости Н-3.
	L3=1,5 м Перейти к «Отключить насос (позиция 3-7)»
	L3 =0.2 м. Перейти к «Включить насос (позиция 3-7)»
		Ввести значение уровня T из РА
	Т £ 4 0 C Перейти к «Закрыть задвижку на клапане (позиция 4-8)»
	Т > 4 0 C Перейти к «Открыть задвижку на клапане (позиция 4-8)»
	Есть ли сигнал завершения работы программы
	Если есть, перейти к «Остановить выполнение программы»
	Если нет, перейти к началу программы
	Закрыть задвижку на клапане (позиция 1-7)
	Открыть задвижку на клапане (позиция 1-7)
	Отключить насосы (позиция 2-7, 2-8)
	Включить насосы (позиция 2-7, 2-8)
	Отключить насос (позиция 3-7)
	Включить насос (позиция 3-7)
	Закрыть задвижку на клапане (позиция 4-8)
	Открыть задвижку на клапане (позиция 4-8)
	Вывести значение уровня L1
	Вывести значение уровня L2
	Вывести значение уровня L3
	Вывести температуру Т

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Цель данной курсовой работы была разработка программного обеспечения программируемого контроллера для управления технологическим процессом розлива минеральной воды.

Водкой называется крепкий алкогольный напиток, приготовленный смешиванием этилового ректификованного спирта и воды с последующей обработкой водно-спиртовой смеси.

Сорта водки отличаются друг от друга крепостью, т.е. содержанием этилового спирта, качеством применяемого сырого материала — ректификованного спирта и применяемых некоторых добавок (сахар, уксуснокислый натрий), вносимых для смягчения вкуса и улучшения запаха. 40%-ная водка готовится на спирте-ректификате, все остальные сорта водки — на спирте-ректификате высшей очистки. При приготовлении “московской особой” водки добавляют уксусную кислоту и двууглекислый натрий, из которых образуется уксуснокислый натрий; при приготовлении “столичной” водки вносят сахар.

Производство водки состоит из следующих операций: приемки спирта, подготовки (исправления) воды, приготовление водно-спиртовой смеси (сортировки), фильтрации водно-спиртовой смеси, обработки водно-спиртовой смеси активным углем и повторной фильтрации, доведения водки до стандартной крепости, розлива водки (рисунок 1).

Рисунок 1 — Схема производства водки

Приемка спирта

Спирт-ректификат принимают по объему, который измеряют коническими (от 250 до 1000 дал) и цилиндрическими (75 дал) мерниками. Одновременно с измерением объема измеряют и крепость спирта, как и в спиртовом производстве. Для приемки спирта на заводах оборудуют спиртоприемные отделения (цехи). Спирт из автоцистерн сливают через нижний штуцер по резиновому шлангу Из железнодорожных цистерн спирт сливают с помощью насоса или самотеком. Первым способом пользуются только в случае расположения приемных мерников выше уровня железнодорожных цистерн. При расположении приемных мерников ниже уровня железнодорожных цистерн спирт сливают с помощью сифонной установки (рисунок 2), состоящей из резинового гофрированного шланга, ручного насоса и воронки. Один конец трубы 1, снабженной трубчатым наконечником, погружают в в цистерну 2 до дна, а другой соединяют со сливной коммуникацией 3. Открывают краны 4 и 5 и при закрытых кранах 6 и 7 и всех кранах, соединяющих эту коммуникацию с коническим 8 и цилиндрическим 9 мерниками, при помощи насоса 10 или вакуума засасывают спирт из цистерны. Как только в сливной воронке 11 появится спирт, насос останавливают, открывают кран 7 и кран перед коническим мерником, в который должен поступать спирт.

Использование установки из трех мерников дает возможность оперативно производить приемку спирта с необходимыми замерами и расчетами. Во время заполнения одного из мерников, со второго спирт скачивают через приемную емкость 12 с помощью спиртового насоса 13 в цистерны спиртохранилища.

Рисунок 2 — Схема спиртоприемного отделения с сифонной установкой для слива спирта

Вода и ее подготовка

Вода должна удовлетворять требованиям питьевой воды, не содержать вредных примесей, должна быть бесцветной, прозрачной, без запаха и быть приятной на вкус. Общая жесткость воды не должна превышать 1,60483 мг-экв/л (4,5°) и временная — 0,35663 мг-экв/л (1 0). Если жесткость воды превышает установленные пределы, то ее исправляют, т.е. умягчают натрийкатионитовым или содово-известковым методом.

Содово-известковый метод применяется редко из-за значительного расхода реагентов и громоздкого оборудования. Натрийкатионитовый метод позволяет получать исправленную воду с минимальной жесткостью 0,07132-0,178-30 мг-экв/л (0,2-0,5°). Катионитовая установка проста по устройству, компактна и удобна в обслуживании. При поступлении воды с большой временной жесткостью применяют комбинированный способ. Обработку сначала ведут содо-известковым методом, а затем натрийкатионированием. Вместо комбинированного метода можно применять метод Na — Н-катионирования или, пользуясь только натрий катионитовым методом, производить нейтрализацию исправленной воды минеральными кислотами (HCl или H 2 SO 4).

Приготовление водно-спиртовой смеси

Приготовление сортировки производят следующим образом. В герметически закрытый чан, называемый сортировочным чаном, набирают из мерников рассчитанное количество спирта соответственно требуемой крепости сортировки, а затем добавляют воду до получения заданного объема сортировки. После добавления в чан воды производят тщательное перемешивание с помощью мешалки или способом перекачивания насосом, или барботированием сжатым воздухом (рисунок 3).

Воздух для перемешивания подается от компрессора или воздуходувки через лучевой барботер с отверстиями диаметром 1,5 мм. Расход воздуха около 1 м 3 на 1 м 2 поперечного сечения чана в минуту. Для улавливания спирта из воздуха, выходящего из сортировочных чанов, должны быть установлены спиртоловушки.

В спиртовом отделении выше чана-смесителя на площадке устанавливают конический и цилиндрический мерники, чанки возвратных продуктов, мерник умягченной воды, чанокдля раствора гидрокарбонатанатрия (соды), несколько ниже-насос (во взрывобезопасном исполнении) для перекачки сортировки в напорный чан перед фильтрами.

1 — мерник умягченной воды; 2 — чанок раствора соды; 3 — сборник возвратных продуктов; 4, 5 — мерники спирта; 6 — чан-смеситель; 7 — насос
Рисунок 3 — Схема приготовления сортировки периодическим способом

Известен способ непрерывного приготовления сортировки. Для этого используют смеситель, в который непрерывно через барботеры вводят воду и спирт при постоянной температуре и напоре, регулируя подачу с помощью кранов. Ниже приведена схема установки для непрерывного автоматизированного приготовления сортировки.

Спирт и умягченная вода соответственно из емкостей 1 и 2 поступают в напорные баки 3 и 4, снабженные поплавковыми регуляторами уровня (рисунок 4). Потоки спирта и воды измеряются стеклянными ротаметрами (типа Рс-2,5Ж и РС-4Ж), регулируются вентилями 23 и 25 и смешиваются в смесителе 9, снабженном коллектором 8, который служит для распределения воды. Соотношение потоков спирта и воды принимают таким, чтобы крепость сортировки после смесителя была на 0,5-1,5% об. выше 40%-ной (1:1,38-1,44). Окончательно ее доводят водой, поступающей из напорного бачка 4 через ротаметр 7 (РС-0.63Ж) и исполнительный механизм 16 в продуктовый трубопровод перед насосом 11. Контроль за работой насоса осуществляется с помощью технического мановакууметра 10, а производительность регулируется вентилем 29.

Для определения крепости сортировки и отработки соответствующего пневматического сигнала служит проточный пневматический датчик 14. Отбор сортировки на датчик после насоса производится вентилями 26 и 27 через фильтр-газоотделитель 13. Скорость протекания сортировки измеряется ротаметром 17. Отработанный датчиком плотности суммарный пневматический сигнал поступает в блок контроля и регулирования 15, состоящий из вторичного прибора и пропорционально-интегрального регулятора, и далее на исполнительный механизм 16.

Вторичный прибор снабжен кнопочным устройством для управления работой установки в ручном и автоматическом режиме.

1 — емкость спирта; 2 — емкость умягченной воды; 3 — напорный бак с регулятором уровня спирта; 4 — напорный бак с регулятором уровня воды; 5 — расходомер спирта; 6 — расходомер воды; 7 — расходомер добавочный воды; 8 — коллектор; 9 — смеситель; 10 — мановакуумметр; 11 — центробежный насос; 12, 34, 35 — манометр; 13 — фильтр-газоотделитель; 14 — датчик плотности; 15 — блок контроля и регулирования плотности; 16 — пневматический исполнительный механизм; 17 — расходомер раствора, отбираемого на датчик; 18, 30, 33 — вентили запорные и регулирующие; 19, 20, 21, 22 — запорные вентили; 23, 24, 25 — вентили, регулирующие расход компонентов; 26-29 — вентили, регулирующие отбор газа из сортировки и подачи ее на датчик плотности; 31 — панель дистанционного управления; 32 — фильтр для очистки воздуха.
Рисунок 4 — Схема непрерывно действующей установки для приготовления сортировок

При возникновении разбалансировки между текущим значением плотности и заданным регулятор блока 15 изменяет выходной пневматический сигнал, обеспечивающий соответствующее изменение положения клапана в исполнительном механизме в сторону выравнивания получаемой крепости с заданной.

Установка для непрерывного приготовления сортировки полностью герметизирована, что снижает потери спирта по сравнению с периодическим способом на 0,03%. Ее компактность позволяет снизить производственную площадь.

Расчет количества спирта и воды для приготовления водно-спиртовой смеси

Количество спирта, необходимое для приготовления сортировки, рассчитывают по формуле:

V сп и V сорт — соответственно объемы спирта и сортировки;
а сп и а сорт — крепости спирта и сортировки

Фильтрация водно-спиртовой смеси

Для освобождения от взвешенных частиц водно-спиртовую смесь фильтруют два раза: до обработки и после обработки активным углем.

В качестве фильтрующего материала используют кварцевый песок. Фильтрацию производят под давлением столба жидкости с помощью песочных фильтров, в которых на сетчатой перегородке, покрытой фильтрующей тканью из фланели или сукна, помещают кварцевый песок.

Фильтрация водно-спиртовой смеси происходит под давлением столба жидкости, сортировка поступает на фильтр самотеком из напорного бака, распложенного выше фильтров. По мере увеличения количества профильтрованной жидкости высота слоя осадка на фильтрующем материале увеличивается. Увеличивается сопротивление потоку и снижается скорость фильтрации. Для устранения этого фильтр периодически очищают. Фильтрацию водно-спиртовой смеси через кварцевый песок производят на песочных фильтрах (рисунок 5).

1 — корпус; 2 — днище; 3 — крышка; 4 — штуцер подачи; 5 — патрубок выхода; 6 — фонарь; 7 — кран — воздушник; 8 — штуцер спуска
Рисунок 5 — Песочный фильтр с контрольным фонарем

Песочный фильтр изготавливают из листовой меди в виде цилиндрического корпуса 1, луженного внутри, со сферическими днищем 2 и съемной крышкой 3, прикрепленной к фланцу корпуса болтами. Высота фильтра 1100 мм, диаметр 700 мм. С помощью двух съемных луженых перфорированных дисков, покоящихся на прикрепленных к корпусу кольцах, фильтр разделен на три камеры: верхняя и нижняя камеры свободные, средняя заполнена кварцевым песком в два слоя общей высотой 700 мм. В нижнем слое зерна имеют размер от 1 до 3,5 мм, в верхнем — 3,5-5 мм. Перед заполнением песком на нижний диск кладут медный луженый или деревянный обруч, обтянутый фланелью или шинельным сукном. Такие же обручи размещают между слоями песка и над верхним диском. Зазоры между обручами и корпусом фильтра забивают ватным жгутом.

Подлежащая фильтрации сортировка поступает по штуцеру 4 с краном, проходит фильтрующую камеру и по патрубку 5 отводится на обработку активным углем.

Песочные фильтры для фильтрации водки отличаются тем, чтизготавливаются из нержавеющей стали, снабжены ротаметром и стеклянным фонарем 6 на выходной трубе. Ротаметром контролируют скорость фильтрации, посредством фонаря — прозрачность водки.

Первые, мутные порции фильтрата возвращают в чан-смеситель. После получения чистого фильтрата фильтрацию ведут со скоростью 0,77 м/ч (30 дал/ч), регулируя ее плавным поворотом наполнительного крана.

После работы фильтра 20-30 сут (скорость при открытом кране становится малой) его выключают для перезарядки.

Известно несколько типов песочных фильтров, которые широко применяются для фильтрации сортировок в ликеро-водочной промышленности. Они разделяются по конструкции на однопоточные и двухпоточные.

В однопоточных песочных фильтрах сортировка подается сверху, а отводится снизу (рисунок 6). Двухпоточный песочный фильтр (рисунок 7) дополнительно снабжен трубчатым дренажным устройством, трубы которого обвернуты мелкой сеткой с отверстием 0,2-,03 мм. Нижний слой песка с зернами 2-3 мм имеет высоту 50 мм, средний с размером зерен 1,5-2 мм — ту же высоту и верхний с зернами размером 0,5-1 мм -высоту 400-600 мм. Дренажное устройство находится посредине этого слоя песка. Сортировка поступает в фильтр снизу и сверху и выводится через дренажную систему. Поток сортировки, идущий снизу, фильтруется сначала через крупные, затем через средние и, наконец через мелкие зерна песка. Верхний поток сортировки фильтруется только через мелкие зерна.

1 — корпус; 2 — штуцер подачи с распределительным устройством; 3 — штуцер отвода; 4 — дренажное устройство; 5 — распределительное устройство; 6 — перегородка; 7 — верхний слой песка; 8 — средний слой; 9 — нижний слой
Рисунок 6 — Однопоточный песочный фильтр 1 — корпус; 2 — распределительные устройства; 3 — перегородка; 4 — выводной патрубок; 5 — окно; 6 — дренажное устройство; 7 — верхний слой; 8 — средний слой; 9 — нижний слой
Рисунок 7 — Двухпоточный песочный фильтр

Регенерация песка в однопоточных и двухпоточных фильтрах ведется обратным током воды: сортировки при предварительной фильтрации, водки — при окончательной фильтрации в течение 10-12 мин.

Применяются также керамические фильтры, фильтрующим органом в которых является керамические плитки. Регенерацию керамических плиток производят обработкой соляной кислотой и прокаливанием в муфельной печи при 500-600°С.

Обработка водно-спиртовой смеси активным углем

Для удаления из сортировки примесей, придающих ей неприятный вкус и запах, ее обрабатывают активным углем марки БАУ. Кроме адсорбирования некоторых примесей, активный уголь катализирует реакции окисления спирта и его примесей с образованием органических кислот и их последующую этерификацию, т.е. образование сложных эфиров. Активный уголь загружается в колонки, изготовленные из меди или нержавеющей стали. Сортировку фильтруют снизу вверх через последовательно соединенные угольные колонки.

Регенерация отработанного активного угля

Примеси спирта и воды по мере проведения фильтрации, накапливаясь в порах угля, снижают его поглотительную активность. Колонки обычно пропускают от 15000 до 100000 дал сортировки и более. Периодически необходимо восстанавливать адсорбционную и каталитическую способности отработанного угля. Для этого отработанный уголь регенерируют в колонке водяным паром при 110-130°С. В результате обработки примеси, поглощенные углем, отгоняются.

Фильтрация водки

После обработки активным углем водку фильтруют для отделения мельчайших примесей и получения прозрачного продукта с кристальным блеском. Фильтрацию водки производят в песочных или керамических фильтрах. В последних фильтрующей перегородкой служат керамические плитки с размерами пор 40μ.

Доведение водки до требуемой крепости

Профильтрованная водка поступает в доводные чаны, где ее перемешивают и проверяют крепость. При отклонении крепости водки от стандартной ее доводят до требуемой добавлением спирта или воды. После этого водку направляют на розлив.