Автоматический контроль и управление производством кваса

Содержание

 

Введение                                                                                                                  4

1. Технология производства кваса                                                                       5
2. Процесс производства кваса                                                                          5
3. Технологический процесс производства кваса и этапы обработки           6
4. Особенности производства и потребления готовой продукции               7

 

2. Средства и методы измерения                                                                          8

2.1. Классификация контрольно-измерительных  приборов                               9

2.2. Основные характеристики контрольно-измерительных  приборов 

и их контроль                                                                                                         10

 

3. Автоматический контроль и управление производством кваса                   11

 

Приложение 1: Условные обозначения                                                               13

Приложение 2: Обозначения условные графические  по ГОСТ 21.404-85      14

Приложение 3: Буквенные обозначения измеряемых величин и 

функциональных  признаков приборов по ГОСТ 21.404-85                             16

Приложение 4: Дополнительные буквенные  обозначения, отражающие

функциональные признаки приборов по ГОСТ 21.404-85                               17

 

Список литературы                                                                                                18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Специальное задание

 

 

Задание: АСР температуры в бродильном чане VI.

 

Температура рассола измеряется показывающим манометрическим термометром 17-2 с  пневматической дистанционной передачей. Пневматический сигнал поступает на показывающий и самопишущий прибор с задатчиком 17-3, установленный на щите, а от него – на пневматитческий  пропорциональный регулятор 19-4. Регулирующее воздействие передается на мембранной клапан 17-5, изменяющий подачу рассола.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Квас – русский народный безалкогольный напиток или слабоалкогольный напиток, получаемый в процессе брожения разведенной в воде смеси из ржаного или ячменного солода, ржаной муки, иногда с добавлением других растительных продуктов и сахара. Обладает приятным, освежающим вкусом и полезен для пищеварения. Прохладный квас (но не из холодильника) особенно хорош после бани.

Первое упоминание о квасе было найдено еще в летописи. О широком  распространении квасоварения в  России свидетельствовал врач Л.И. Симонов, который в своем издании писал: «…Варение кваса распространено у нас так же, как и хлебопеченье: его варят в мужицких, мещанских, купеческих и барских хазяйствах, в монастырях и солдатских казармах, госпиталях и больницах; в городах существуют квасоварни и квасовары, приготавливающие квас для продажи. Наши врачи считают квас гигиеничным и полезным напитком не только для здоровых, но и для больных…»

Достоинства хлебного кваса обусловлены  наличием в нем экстрактивных  и ароматических веществ, образующихся в квасе на различных этапах его  приготовления – настаивании, брожении и т.п. Благотворное влияние кваса  на процессы пищеварения у человека объясняетсяприсутствием молочнокислых  бактерий, благодаря которым при  сбраживании образуется молочная кислота. Поэтому квас вызывает такое же действие, как и кисломолочные продукты: простокваша, кефир, ряженка, варенец  и пр. Хлебный квас питателен, в  нем содержится легкоусваемые сахара, витамины и др. вещества.

Дрожжи – сахаромицеты и молочнокислые  бактерии обогащают хлебный квас витаминами В, В₂, РР, молочной кислотой. Поэтому квас хорошо утоляет жажду, бодрит, освежает, он вкусен и ароматен. Эти достоинства определяют в его различном употреблении. Квас утоляет жажду при изнуряющей жаре, восстанавливает силы и повышает работоспособность при больших физических нагрузках, при работе в поле. Его также применяют в кулинарии для приготовления русского национального блюда – окрошки и ботвинье.

Принимая во внимание все эти  свойства хлебного кваса, его можно  смело включить в число главных  напитков мира, наряду с чаем, кофе, какко, кисломолочными напитками; и  география его распространения  будет неуклонно расти.

Основные проиводители кваса в  России: Очаково, Дека, Балтика. Компании Coca-Cola и Pepsi-Cola производят квас по контракту на мощностях сторонних производителей. По прогнозам в начале 2010 г. рост потребления кваса вырос до 10%.

 

 

 

 

1. Технология производства кваса.
2. Процесс производства кваса.

Хлебный квас – один из распространенных напитков, обладающий приятным ароматом ржаного свежевыпеченного хлеба  и кисловато-сладким вкусом. Он содержит разнообразные продукты спиртового и молочнокислого брожения, которые  придают ему освежающее действие и специфический кисловатый вкус. Питательная ценность 1 дм³ кваса составляет 1000-1170 кДж (240-280 ккал).

Сырьем для производства хлебного кваса служит ржаной солод, ржаная мука, ячменный солод, сахар и другие продукты. Основные стадии его производства включают: получение ржаного солода, приготовление  квасного сусла, сбраживание квасного сусла и купажирование кваса.

Раньше квасное сусло приготовляли настойным и рациональным способами, которые сейчас применяют редко.

Настойный способ заключался в экстрагировании  растворимых веществ из измельченных квасных хлебцов путем двух- или трехкратного настаивания в горячей воде. А по рациональному способу квасное сусло получали путем предвартиельного запаривания под избыточным давлением в течение 2 ч ржаного дробленного ферментированного солода и ржаной муки. Запаренную массу помещали в заторный чан, добавляли в нее ячменный солод и смесь осахаривали по определенному технологическому режиму. Полученное сусло отделяли от нерасторившейся зерновой массы (гущи) фильтрованием.

В настоящее время квасное сусло  готовят в основном из: концентрата  квасного сусла, концентратов квасов, концентрата обогащенного квасного сусла, экстракта окрошечного кваса, которые получают на специализированных заводах из ферметировнного и  неферментированного ржаного солода, ячменного солода с добавлением  ржаной, кукурузной, ячменной муки.

При сбраживании квасного сусла  используют комбинированную культуру дрожжей и молочнокислых бактрий. Дрожжи вызывают спиртовое брожение, а бактерии – молочнокислое. Молочнокислые бактерии примерно половину сахара превращают в молочную кислоту, остальной сахар – в диоксид углерода, уксусную кислоту и этиловый спирт. Совместное действие микроорганизмов основано на их различном обмене веществ, и разных требованиях к питательной среде, а также разной скорости размножения. В результате изменения условий среды меняется ход брожения, характерный для этих микроорганизмов при их раздельном развитии. Например, в первой половине процесса брожения, где используется комбинированная культура, в результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий накапливается молочная кислота и повышается кислотность среды, что способствует размножению дрожжей.

Во второй половине процесса брожения дальнейший рост кислотности угнетает жизнедеятельность дрожжей, и они  начинают погибать. В присутствии  молочнокислых бактерий квасные  дрожжи накапливают в сбраживаемой среде до 0,04% уксусноэтилового эфира, что способствует улучшению вкуса и аромата кваса,  повышению стойкости кваса при хранении. Сброженный квас купажируют с необходимыми компонентами, тщательно пермешивают и разливают.

 

 

 

1.3. Технологический процесс производства кваса и этапы обработки.

Квас – прхладительный напиток, насыщенный диоксидом углерода, с  приятным ароматом ржаного хлеба  и кисло-сладким вкусом. При незначительном содержании спирта (0,4…0,6 мае %) квас относится  к безалкогольным напиткам, который  утоляет жажду, осежает и поднимает  тонус.

В 100 г кваса содержится: 93,4 г  воды, 0,2 г белков, 5,0 г углеводов, о,2 г золы, 0,3 г органических кислот (в пересчете на лимонную) и 0,6 г  спирта. Энергетическая ценность хлебного кваса в пересчете на 1 л составляет 250 ккал.

Квас делят на хлебного брожения и газированный, получнный путем  купажирования. Хлебного брожения квасы – хлебный и окрошечный – составляют более 90% общего количества квасов и напитков, приготовленных на хлебном сырье. К газированным квасам относят не только квасы, полученные на основе концентрата квасного сусла (ККС), вкусовых и ароматических добавок, но и квасы, вырабатываемые на основе специфических концентратов.

Готовый хлебный квас брожения должен содержать 5,4…5,8% СВ, а окрошечный – 3…3,2%. Кислотность этих квасов должна быть в пределах 2…4 см на 1н NаОН/100 см³. Также квасы должны быть коричневого цвета, непрозрачными, с небольшим осадком дрожжей.

Квас получают на основе ржаного  и ячменного солода, ржаной и ячменной муки, квасных хлебцов или концентрата  квасного сусла. При купажировании  кваса используют сахарный сироп. Для  некоторых сортов кваса применят концентраты яблочного и виноградного сока, ряд вкусовых и ароматических  добавок.

Концентрат квасного сусла (ККС) представляет собой вязкую густую жидкость темно-коричневого  цвета, кисло-сладкого вкуса с ароматомржаного  хлеба. ККС содержит около 70,0% сухих  веществ с кислотностью в пределах 16…40 мл на 1 л NаОН на 100 г концентрата.

В определенные виды кваса добавляют  настои трав, чая, цитрусовых, а также  хрена. Широко используют спиртовые настои мяты и полыни. Для создания заданной кислотности среды используют молочную, лимонную и уксусную кислоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4. Особенности производства  и потребления готовой продукции.

В основе производства квасов брожения лежат анаэробные процессы незавершенного спиртового и молочно-кислого брожения. Выделяющаяся в ходе брожения теплота  отводится на аппарат через теплообменники. Брожение идет при 30°С.

При приготовлении хлебного кваса  брожения разрешается заменять до 50% ККС неохмеленным пивным суслом из расчета 64,8 дм³ с содержанием сухих веществ 15% на 100г кваса.

Сбраживание сахара в квасном сусле  в количестве 0,6…0,8% не может обеспечить интенсивного брожения, поэтому перед  брожением в сусло вводят 25% сахара от общей массы, расходуемой для  приготовления кваса.

Путем купажирования сбраженного  квасного сусла с сахарным сиропом  получают хлебный квас брожения. Купажирование  кваса и перемешивание среды  длится 1,5…6,5 ч, а сбраживание сусла  – 10…18 ч.

Срок хранения кваса брожения 2 сут. За это время содержание спирта в квасе возрастает до 1…1,2 мае.%, а содержание сухих веществ снижается  до 4,2…4,6 г/100г кваса.

Стадии технологического процесса. Производство хлебног кваса брожения и окрошечного кваса состоит  из следующих стадий:

- подготовка сырья и полуфабрикатов;

- приготовление квасного сусла;

- брожение сусла;

- охлаждение и купажирование  кваса;

- розлив кваса в емкости.

Приготовление кваса и напитков купажированием можно разделить  на следующие стадии:

- подготовка воды;

- приготовление сахарного сиропа  и колера;

- подготовка концентрата квасного  сусла и других видов сырья;

- приготовление купажного сиропа;

- смешивание и карбонизация;

- упаковывание в потребительскую  и торговую тару.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Средства и методы  измерения.

Измерение (нахождение значения физической величины опытным путем) осуществляется с помощью специальных устройств  – средств измерений. Основными  видами средств измерений являются измерительные преобразователи  и измерительные приборы.

Измерительнве преобразователи –  датчики, предназначены для получения  сигнала измерительной информации, удобной для передачи, обработки  и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Измерительные приборы – для получения сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Различают два основных режима работы измерительных усторйств: статистический (установившийся) и динамический (неустановившийся). Оба имеют значения как при  собственно измерениях, так и в  качестве датчиков в системах автоматического  регулирования и управления.

В пищевой промышленности возникает  необходимость в измерении влажности  газов, твердых и сыпучих материалов и продуктов, состава газовых  сред и других параметров.

 

Наименование средств измерения:

1. Манометр  показывающий МП-100;

2. Датчик  реле уровня РОС-102;

3. Пускатель  магнитный ПМЕ;

4. Манометр  дифференциальный сильфонный ДСП-160-М1;

5. Врезной  датчик для измерения уровня  жидкости LМР-331;

6. Термометр  ТКП-160 Сг-М2;

7. Регулятор  темпратуры дистанционный РТС-ДО (ДЗ);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1. Классификация конрольно-измерительных  приборов.

Контрольно-измерительные приборы  классифицируют по признакам: по роду измеряемой величины, способу получения  информации, метрологическому назначению, расположению.

По роду измеряемой величины различают  приборы для измерения температуры, давления, количества и расхода, уровня, состава, состояния вещества.

По способу получения информации приборы подразделяются на показывающие, регистрирующие, сигнализирующие, компарирующие, регулирующие. Показывающие приборы  дают возможность наблюдателю получать значение измеряемой величины и момент измерения на отсчетном устройстве (шкале с цифровым показателем, пере с диаграммой).

Эти приборы получили широкое распространение  в технологических измерениях параметров процессов пищевых производств. Для оценки рационального использования  приборов важно знать их характеристики и качественные показатели: погрешность (класс точности), вариацию, чувствительность, инерционность, надежность. Любое измерение неизбежно сопровождается некоторыми ошибками (погрешностью).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Основные характеристики контрольно-измерительных  приборов и их контроль.

Щиты и пульты систем автоматизации  предназначены для размещения на них контрольно-измерительных приборов, сигнальных устройств,аппаратуры управления, автоматического регулирования, защиты, блокировки, линий связи между  ними.

В автоматизации производства кваса  используются приборы для дозирования  компонентов, обеспечения задач  температурных режимов, контроля расходов, а также управления, блокировки и  сигнализации работы оборудования. Автоматическое дозирование компонентов осуществляется объемным методом путем заполнения ими промежуточных емкостей с помощью датчика, электронного сигнализатора уровня, магнитного пускателя. Работа насоса контролируется по показанию манометра, и переход схемы с автоматического на ручной режим осуществляется кнопкой управления, аналогично происходит работа регулирования уровня в цистерне.

Регулирование температурных режимов  обусловлено измерительным прибором, называемым манометрическим термометром  с пневматической дистанционной  передачей, который поступает на самопишущий прибор с датчиком.

Подача сиропа в чан контролируется шестеренными счетчиками жидкости. Расходы экстракта и кваса на розлив контролируется индукционными расходомерами подающими сигнал вторичным показывающим проборам, через электропневматические преобразователи и интегрирующим приборам, определяющими общее количество расходуемых жидкостей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Автоматический контроль  и управление производством кваса.

Квас готовят из солода, ржаной муки, сахара и мяты. Получаемое квасное сусло сбраживается комбинированной культурой квасных дрожжей и молочнокислых бактерий.

В процессе приготовления кваса  хлебный экстракт подается насосом  НI, в сборник I, откуда насосом Н2 перекачивается в цистерну II и далее насосом Н3 – в сборник V, где разводится теплой водой. Теплая вода получается смешиванием горячей и холодной воды. Разведенный экстракт перекачивается насосом Н5 в бродильный чан VI. В этот же чан подаются насосом Н3 часть сахарного сиропа и насосом Н4 закваска 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 кваса, куда добавляется оставшееся количество сахарного сиропа из цистерны сахарного сиропа III. Готовый квас откачивается насосом Н7 на розлив.

Схемой автоматизации производства кваса решаются задачи автоматического  дозирования компонентов и обеспечения  заданных температурных режимов, контроль расходов, а также управление, блокировка и сигнализация работы оборудования.

Автоматическое дотирование компонентов  осуществляется объемным методом путем  заполнения ими промежуточных емкостей: для экстракта – сборника и  цистерны, для закваски – сборника. Так, необходимый уровень заполнения сборника экстрактом достигается применением  АСР, включающий датчик верхнего уровня 2-1, электронный сигнализатор уровня 2-2, магнитный пускатель 2-6, электродвигатель 2-7 насоса НI. Достижение экстрактом в сборнике верхнего уровня сигнализируется световым табло НИ. Работа насоса НI контролируется по показанию манометра /-/. Посредством ключа выбора режима 2-3 осуществляется перевод схемы с автоматического 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. Температура в сборнике разведенного экстракта определяется температурой воды, получаемой смешиванием горячей  и холодной воды. Температура теплой воды измеряется показывающим манометрическим  термометорм 15-2 с пневматической дистанционной  передачей. Пневматический сигнал поступает  на показывающий и самопишущий прибор с задатчиком 15-3, установленный на щите, а от него – пневматический пропорциональный регулятор температуры 15-4. Регулирующее воздействие передается на мембранный клапан 15-5, изменяющий подачу горячей воды. Аналогичной АСР  производится регулирование температуры  в бродильном чане (17) и холодильнике (20).

Количество сиропа, подаваемого  в бродильный и купажный чаны, контролируется шестеренными счетчиками жидкости 19-1 и 22-1. Расходы

 

 

экстракта и кваса 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 преобразователи  12-3 и 24-3 к соответствующим показывающим  и интегрирующим приборам 12-4 и  24-4 (на щите), определяющим общее  количество расходуемых жидкостей.

Контроль работы насосов Н2-Н7 осуществляется посредством показывающих манометров 3-1, 4-1, 13-1, 14-1, 16-1, 25-1. Предусмотрена электрическая  схема управления, блокировки и сигнализации работы оборудования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                            Приложение 1

Условные обозначения.

 

Обозначение	Наименование
	Прибор, установленный вне щита (по месту)
	Прибор, установленный на щите, пульте
	Исполнительный механизм. Общее обозначение
	Линии связи
	Пересечение линий связи с соединением  между собой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                           

                                                                                                  Приложение 2

Обозначения условные графические  по ГОСТ 21.404-85.

 

№ п/п.	обозначение	наименование
1		Прибор для измерения давления (разрежения) показывающий, установленный по месту. Например: любой показывающий манометр, дифманометр, тягометр, напоромер, вакуумметр и т.п.
2		Прибор для измерения уровня с  контактным устройством, установленный  по месту. Например: реле уровня, используемое для блокировки и сигнализации верхнего уровня.
3		Пусковая аппаратура для управления электродвигателем (включение, выключение насоса; открытие, закрытие задвижки и  т.д.). Например: магнитный пускатель, контактор и т.п. Применение резервной  буквы N должно быть оговорено на поле схемы.
4		Прибор для измерения расхода  показывающий, установленный по месту. Например: дифманометр (ротаметр), показывающий.
5		Прибор для измерения давления (разрежения) показывающий, установленный  по месту. Например: любой показывающий манометр, дифманометр, тягометр, напоромер, вакуумметр и т.п.
6		Прибор для измерения уровня с  контактным устройством, установленный  по месту. Например: реле уровня, используемое для блокировки и сигнализации верхнего уровня.
7		Пусковая аппаратура для управления электродвигателем (включение, выключение насоса; открытие, закрытие задвижки и  т.д.). Например: магнитный пускатель, контактор и т.п. Применение резервной  буквы N должно быть оговорено на поле схемы.
8…12		Прибор для измерения уровня показывающий, с контактным устройством, установленный  на щите. Например: вторичный показывающий прибор с сигнальным устройством.
13		Прибор для измерения расхода  показывающий, установленный по месту. Например: дифманометр (ротаметр), показывающий.
14		Прибор для измерения давления (разрежения) показывающий, установленный  по месту. Например: любой показывающий манометр, дифманометр, тягометр, напоромер, вакуумметр и т.п.

 

 

 

 

 

 

 

15		Прибор для измерения давления (разрежения) показывающий, установленный  по месту. Например: любой показывающий манометр, дифманометр, тягомер, напоромер, вакууметр и т.п.
16		Прибор для измерения температуры  показывающий, установленный по месту. Например: термометр ртутный, термометр манометрический и  т.п.
17		Регулятор температуры бесшкальный, установленный по месту. Например: дилатометрический  регулятор температуры.
18		Прибор для измерения давления (разрежения) показывающий, установленный  по месту. Например: любой показывающий манометр, дифманометр, тягомер, напоромер, вакууметр и т.п.
19		Прибор для измерения температуры  показывающий, установленный по месту. Например: термометр ртутный, термометр манометрический и  т.п.
20		Регулятор температуры бесшкальный, установленный по месту. Например: дилатометрический  регулятор температуры.
21		Прибор для измерения расхода  показывающий, установленный по месту. Например: дифманометр (ротаметр), показывающий.
22		Прибор для измерения температуры  показывающий, установленный по месту. Например: термометр ртутный, термометр манометрический и  т.п.
23		Регулятор температуры бесшкальный, установленный по месту. Например: дилатометрический  регулятор температуры.
24		Прибор для измерения расхода  показывающий, установленный по месту. Например: дифманометр (ротаметр), показывающий.
25		Прибор для измерения расхода  показывающий, установленный по месту. Например: дифманометр (ротаметр), показывающий.
26		Прибор для измерения давления (разрежения) показывающий, установленный  по месту. Например: любой показывающий манометр, дифманометр, тягомер, напоромер, вакууметр и т.п.