Модернизация автоматизированной системы управления техноло-гическим процессом приготовления пива с использованием инжи-ниринговых энергоэффективных решений

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1. Автоматизация технологического процесса производства пива . . . . . . . 8
2. Технические и программные средства управления
технологическими процессами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3. Спецификация приборов, используемых в технологическом
процессе пищевого производства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4. Выбор критериев качества управления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5. Условия устойчивости (робастности) управления для систем с ПИ
регуляторами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
6. Расчет динамических характеристик системы управления
температурой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
7. Безопасность и экологичность проекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
8. Экономический расчет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
9. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
10. Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

Весь текст будет доступен после покупки

Приготовление пива является одним из самых сложных технологических процессов в пищевой промышленности. Для получения напитка высокого ка-чества пивоварам нужно учитывать множество нюансов и тщательно подби-рать ингредиенты. Дальше мы рассмотрим важные этапы технологии пивова-рения, которая используется большинством современных заводов.
В классической технологии допускается использование только четырех компонентов:
Солод – продукт, получаемый путем проращивания семян злаков. Для изготовления пива используется ячмень, прошедший соложение, – процесс, способствующий прорастанию зерна. После замачивания семена ячменя раз-бухают и в них начинаются химические реакции, расщепляющие крахмал на нужный для брожения солодовый сахар.
Вода. В пивоварении воду различают по составу и концентрации солей. Для некоторых сортов пива лучше подходит «жесткая вода» (с высоким со-держанием солей), например, для мюнхенского. Есть сорта, сделанные исклю-чительно на воде с низким содержанием солей, это пльзеньское пиво. Совре-менные технологии позволяют пивоварам регулировать концентрацию солей в воде с очень высокой долей точности.

Весь текст будет доступен после покупки

1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ПИВА
Пиво готовят из солода, хмеля, воды и дрожжей. Получаемое пивное сусло сбраживается комбинированной культурой пивных дрожжей или мо-лочнокислых бактерий.
В процессе приготовления пива экстракт подается насосом Н1, в сбор-ник I, откуда насосом Н2 перекачивается в цистерну II и далее насосом НЗ — в сборник V, где разводится теплой водой. Теплая вода получается смешива-нием горячей и холодной воды. Разведенный экстракт перекачивается насо-сом Н5 в бродильный чан VI. В этот же чан подаются насосом НЗ часть са-харного сиропа и насосом Н4 запивока из сборника IV. В бродильном чане происходит процесс брожения. По окончании его сусло из бродильного чана перекачивается насосом Н6 в холодильник VII. Охлажденное сусло поступает в чан VIII для купажирования пива, куда добавляется оставшееся количество сахарного сиропа из цистерны сахарного сиропа III. Готовый пиво откачива-ется насосом Н7 на розлив.
Схемой автоматизации производства пива решаются задачи автоматиче-ского дозирования компонентов и обеспечения заданных температурных ре-жимов, контроль расходов, а также управление, блокировка и сигнализация работы оборудования. Автоматическое дозирование компонентов осуществ-ляется объемным методом путем заполнения ими промежуточных емкостей: для экстракта — сборника и цистерны, для запивоки — сборника. Так, необ-ходимый уровень заполнения сборника экстрактом достигается применением АСР, включающей датчик верхнего уровня 2-1, электронный сигнализатор уровня 2-2, магнитный пускатель 2-6, электродвигатель 2-7 насоса HI. Дости-жение экстрактом в сборнике верхнего уровня сигнализируется световым таб-ло HL1. Работа насоса HI контролируется по показанию манометра 1-1. По-средством ключа выбора режима 2-3 осуществляется перевод схемы с автома-тического на ручной режим работы, а управление электродвигателем 2-7 — кнопкой управления 2-4 либо 2-5. Аналогично происходит работа контура регулирования уровня в цистерне экстрактора (5).
Регулирование температурных режимов предусмотрено в сборниках разведенного экстракта, бродильном чане и холодильнике сусла. Температу-ра в сборнике разведенного экстракта определяется температурой воды, по-лучаемой смешиванием горячей и холодной воды. Температура теплой воды измеряется показывающим манометрическим термометром 15-2 с пневматиче-ской дистанционной передачей. Пневматический сигнал поступает на показы-вающий и самопишущий прибор с задатчиком 15-3, установленный на щите, а от него — на, пневматический пропорциональный регулятор температуры 15-4. Регулирующее воздействие передается на мембранный клапан 15-5, изме-няющий подачу горячей воды. Аналогичной АСР производится регулирова-ние температуры в бродильном чане (17) и холодильнике (20).
Количество сиропа, подаваемого в бродильный и купажный чаны, кон-тролируется шестеренными счетчиками жидкости 19-1 и 22-1. Расходы экс-тракта и пива на розлив контролируются индукционными расходомерами 12-1 и 24-1, подключенными к соответствующим вторичным показывающим приборам 12-2 и 24-2 (по месту), а также через электропневматические пре-образователи 12-3 и 24-3 к соответствующим показывающим и интегрирую-щим приборам 12-4 и 24-4 (на щите), определяющим общее количество рас-ходуемых жидкостей.
Контроль работы насосов Н2 — Н7 осуществляется посредством пока-зывающих манометров 3-1, 4-1, 13-1, 14-1, 16-1, 25-1. Предусмотрена элек-трическая схема управления, блокировки и сигнализации работы оборудова-ния.

Весь текст будет доступен после покупки

1. М. М. Благовещенская, Л. А. Злобин. Информационные технологии систем управления технологическими процессами. Издательство: Высшая школа. 2013.
2. Petrov S.M., Podgornova N.M. Estimates of the thickness of hydrody-namic and diffusive boundary layers on sucrose crystals under low-frequency mechanical vibrations. International Journal of Applied and Fundamental Research. – 2016. – № 3.- С.4.
3. Petrov, S.M., Podgornova, N.M., Petrov, K.S., Ryazhskih, V.I., 2019. Modeling of aerosol coating of sugar crystals based on study of physical and chemical properties of stevioside solutions. Journal of Food Engineering (255C): 61–68.
4. Petrov, S.M., Zagorulko, Y.A., 2005. Impedancemetric control of sugar massecuite boiling. International Sugar Journal 107 (1284): 693–699.
5. Гончаров А.В. Теория автоматического управления/ Рабочая про-грамма для студентов направления подготовки 15.03.04 – «Автома-тизация технологических процессов и производств», М.: МГУТУ, 2018. – 36с
6. Гончаров А.В., Попович А.Э. Лабораторный комплекс нейросетево-го управления/ учебное пособие для студентов направления подго-товки 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и про-изводств», Издательство: «Спутник +», 2019. - 72 с.
7. Гончаров А.В., Попович А.Э., Будник А.А. Методы адаптивного и робастного управления технологическими процессами/ учебное по-собие для студентов направления подготовки 15.03.04 – «Автомати-зация технологических процессов и производств», Издательство: «Спутник +», 2019. - 257 с.

Весь текст будет доступен после покупки