Министерство сельского
хозяйства Российской Федерации
Департамент научно-технологической
политики и образования
ФГБОУ ВПО
«Красноярский государственный
аграрный университет»
Кафедра теоретических основ
электротехники
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Система управления
автоматизации
процесса приготовления
пива.
Выполнил
студент группы 43 |
|
Арзамасцев С.Ю |
| |
(подпись) |
|
Принял
|
|
Себин А.В |
| |
(подпись) |
|
Красноярск 2014
Содержание
Введение
1.Сырьевые компоненты
2.Аппаратурно-технологическая
схема производства пива
3.Этапы процесса пивоварения
3.1 Соложение
3.1.1 Замачивание
3.1.2 Проращивание
3.1.3 Сушка
3.1.4 Отбивание ростков
и хранение
3.2 Варка
3.2.1.Дробление
3.2.2.Затирание
3.2.3 Фильтрация
3.2.4 Кипячение
3.2.5 Отделение сусла от
хмелевой дробины
3.2.6 Осветление и охлаждение
3.3 Брожение
3.5 Осветление
3.6 Созревание
3.7 Фильтрация
3.8 Пастеризация
3.9 Розлив
4. Выбор параметра контроля
и автоматизации
5. Выбор приборов и средств автоматизации
Заключение
Библиографический список
Введение
Как известно, самый древний
рецепт пива был найден на глиняных табличках
Месопотамии (стране, располагавшейся
между Тигром и Евфратом на территории
современного Ирака и Сирии). Этот рецепт
относится приблизительно к 5000 году до
нашей эры.
Появившись на заре цивилизации
пиво, стало быстро распространяться по
территории Африки, Азии и Европы.
Истории известны различные
рецепты приготовления пива. К примеру,
славяне в качестве сырья использовали
рожь. Один из египетских рецептов требовало
того, чтобы хлеб оставляли под дождём
и затем давали ему бродить. В результате
этого должна была получиться таинственная
бодрящая стряпня. Пиво варилось из любого
зерна, которое было под рукой. Большая
часть европейцев выбрала традиционный
ячмень и пшеницу в качестве материалов
для слоения. Это и привило к рождению
того напитка, который сегодня мы называем
пивом.
В XII веке на развитие и пропаганду
пивоварения в значительной степени повлияли
монастыри. Прием напитков не считался
нарушением религиозных постов, а густое
пиво являлось еще и калорийным продуктом.
Поэтому пиво было одним из наиболее важных
элементов питания монахов в их скудном
рационе.
Далее эволюция пивоварения
прошла через следующие этапы: использование
хмеля и переход на низовое брожение. Для
данного типа брожения необходима низкая
температура (5-9° С) и более длительные
сроки.Первые эксперименты по низовому
брожению начали проводиться в Германии.
После изучения и воспроизводства различных
видов дрожжей популярность этого способа
приготовления пива резко возросла. Появилось
пиво, способное сохраняться несколько
месяцев.
В первом известии о разведении
хмеля говорилось: "От примеси этой
пряности пиво стало прочнее, стало меньше
бояться перевозок и мало-помалу сделалось
предметом оживленной торговли". Традиционно
для пивоварен закупались обычно два сорта
хмеля - более ценный, для так называемых
"лагерных1" сортов пива, сохранявшихся
до лета, и более посредственный - для быстрого
потребления (распивочного пива). Сегодня
все ведущие производители производят
«лагер».
Если суммировать определения,
даваемые пиву, то можно сказать, что пиво
- это слабоалкогольный, содержащий обычно
от 2 до 6% спирта, пенящийся напиток, получаемый
из крахмалистых веществ, проросших зерен
(солода) различных злаков с добавлением
воды, дрожжей, в настоящее время также
хмеля и различных ароматических веществ,
посредством брожения, но без перегонки.
Автоматизация технологического процесса —
совокупность методов и средств, предназначенная
для реализации системы или систем, позволяющих
осуществлять управление самим технологическим процессом без
непосредственного участия человека,
либо оставления за человеком права принятия
наиболее ответственных решений.Как правило,
в результате автоматизации технологического
процесса создаётся АСУ ТП.
Основа автоматизации
технологических процессов — это перераспределение
материальных, энергетических и информационных
потоков в соответствии с принятым критерием
управления (оптимальности).
Основными целями автоматизации
технологического процесса являются:
Повышение эффективности производственного
процесса.
1 Сырьевые компоненты
Солод
Солод, как правило, получают
из ячменя. Вид ячменя, степень проращивания,
температура, при которой он сушится, -
все это влияет на цвет и вкус пива.
Кукуруза, рис, мальтозный сироп
и иногда сахар могут быть добавлены во
время приготовления сусла. Эти добавки
изменяют вкус и характер солода и действуют
как более дешевые сбраживаемые виды экстракта.
Солод сушат при более высоких
температурах, чтобы получить разные виды
специального солода: карамельный, шоколадный
и черный солод.
Карамельный солод: сладкий
солод медного цвета, который придает
золотой цвет и ореховый вкус пиву. Часто
используется при приготовлении темных
сортов. Он также называется кристаллический
солод.
Шоколадный солод: схож с черным
солодом, но прожаривается меньше - до
шоколадно-коричневого цвета.
Черный солод: прожаривается
при повышенной температуре до очень темного
цвета.
Стандартом на пиво допускается
использование несоложеного ячменя, рисовой
сечки, пшеницы, обезжиренной кукурузной
муки. Главные требования, предъявляемые
к качеству заменителей солода — это чистота
и соответствие требованиям на продовольственное
сырье. Применение несоложеного сырья
экономически выгодно и технологически
обосновано. Поэтому при приготовлении
10...11 % светлого пива следует обязательно
применять не менее 20 % несоложеного сырья
без использования ферментных препаратов.
При использовании свыше 20 % несоложеного
ячменя применение ферментных препаратов
обязательно.
Для приготовления
солода применяется, как правило, ячмень.
Это объясняется легкостью его обработки,
хорошей всхожестью и неприхотливостью
к почвенно-климатическим условиям и наиболее
подходящим вкусовыми качествами. Ячменный
солод позволяет получить пиво с лучшими
показателями.
Ячмень относится
к семейству злаковых, роду Hordeumsativum. Не
вдаваясь в подробности строения ячменного
зерна, отметим только, что оно состоит
из трех основных частей – зародышевую,
мучнистого тела (эндосперм) и оболочки.
Средний химический состав ячменного
зерна (в % на сухое вещество):
крахмал – от 45 до
70%;
белок – от 7 до 26%;
пентозаны – от 7 до
11%;
сахароза – от 1,7 до
2%;
целлюлоза – от 3,5
до 7%;
жир – от 2 до 3%;
зольные элементы
– от 2 до 3%.
Ячмень специальных
сортов, предназначенных для солодоращения
должен быть здоровым, крупным, без повреждений, очищенным
и отсортированным. Он превращается в
солод не сразу. Свежеубранный ячмень
не достигает еще физиологической зрелости,
т.е. в нем остаются не законченные биохимические
процессы дозревания. По этому зерно должно
отлежаться и дозреть в течении как минимум
двух месяцев. При больших объемах этап
вылежки проводится в специальных силосах.
Ячмень предварительно сушат. В процессе
дозревания в ячмене происходит продолжение
синтез крахмала из сахаров, получение
белков из аминокислот, снижается влажность
и содержание растворимых в воде веществ.
Происходит распад и окисление ингибиторов
прорастания.
Перед поступлением
зерна в производство проводят вторичную
очистку ячменя. Перед замачиванием его
сортируют по величине зерна, что обеспечивает
равномерное замачивание, проращивание
и последующее качественное дробление
готового солода. При сортировке выделяют
два сорта ячменя – к первому относится
ячмень, с толщиной зерна более 2,5 мм, а
ко второму, пивоваренный ячмень с толщиной
зерна в пределах от 2,2 до 2,5 мм. Зерна, толщина
которых менее 2,2 мм называется отходом
и в пивоварении не используется.
Пророщенный солод
подвергают сушке теплым воздухом только
после того, как установят степень его
готовности, характеризуемую внешним
видом и консистенцией. Запах солода в
этом случае, что интересно, должен напоминать
запах свежих огурцов. Сушка солода необходима
для того, чтобы удалить избыточную влагу,
из-за которой он может быстро и легко
портиться и для перевода его в состояние,
наиболее устойчивое для хранения. Высушивание
солода завершает в нем химико-биологические
процессы, вызывает появление соответствующего
аромата, особенного для каждого типа
солода, и придает солоду характерный
цвет. После сушки требуется произвести
удаление ростков и корешков из солода,
которые могут способствовать повторному
поглощению влаги. Этот процесс происходит
с высушенным солодом в так называемой
росткоотбойной машине.
За тем очищенный солод
охлаждают и взвешивают и уже после этого
помещают в специальное солодохранилище,
где и происходит его отслеживание, сроком
не менее 30 суток. Выдержанный таким образом
солод уже используется в пивоваренном
производстве.
Вода
Соли, содержащиеся в ней, влияют
на вкус, аромат, цвет, органолептические
показатели пива. Для приготовления светлых
сортов пива используют в основном мягкую
воду. Для темного пива жесткость воды
может быть выше. В жесткой воде хмель
дает более грубую горечь, цвет сусла получается
более темным. К тому же вода, употребляемая
для пивоварения, должна иметь слабокислую
или нейтральную реакцию. Регулировать
это можно за счёт способов водоподготовки:
реагентного, ионообменного, электродиализного
и мембранного. Для удаления неприятного
запаха воду дезодорируют путем пропускания
через колонку, заполненную активированным
углем. Щелочная вода для пивоварения
непригодна.
Дрожжи
Это одноклеточные микроорганизмы,
грибы, растительного происхождения, которые
являются возбудителями брожения, используемые
для приготовления хлеба, вина, пива, кваса,
виски и др. путем брожения. Для пивоварения
используются пивные дрожжи, годные для
многократного производства. На эти микpооpганизмы
могут быть установлены авторские права.
Многие пивные компании используют свои
особые дрожжи, штаммы которых содержится
в секрете.
2 Аппаратурно-технологическая
схема производства пива
Пиво – один из наиболее популярных
освежающих напитков в России и в мире.
Его производство – сложный биотехнологический
процесс, требующий наличия серьезной
технической и научной базы. Процесс усложняется
необходимостью соблюдения довольно строгих
экологических и санитарно-гигиенических
норм, определенных государством.
Стадии технологического
процесса
Приготовление пива можно разделить
на следующие стадии:
- соложение
- варка
- брожение
- осветление
- созревание
- фильтрация
- осветление
- пастеризация
- розлив
Характеристика комплексов
оборудования
Начальные стадии технологического
процесса выполняются при помощи комплексов
оборудования для измельчения солода
и приготовления пивного сусла (варочные
агрегаты, заторные и сусловарочные аппараты,
фильтрационные аппараты и фильтр-прессы,
гидроциклонные и ячменнотборные аппараты).
Следующим идет комплекс оборудования
линии для охлаждения и осветления пивного
сусла, состоящий из холодильных компрессионных
установок, теплообменных аппаратов и
пластинчатых теплообменников, отстойных
аппаратов и сепараторов.
Ведущий комплекс оборудования
линии предназначен для брожения пива
и состоит из бродильных аппаратов и танков,
установок для непрерывного брожения.
Завершающим является комплекс
оборудования линии для осветления пива,
включающий фильтр-прессы, диатомитовые
установки, фильтры и сепараторы для осветления
пива, а также упаковочное оборудование.
Устройство ипринцип
действия линии
Очищенный солод измельчается
в вальцовой дробилке 1 в целях получения
максимального количества мелкой однородной
крупки и сохранения шелухи. Дробленый
солод взвешивают весами 2 и ссыпают в
бункер 3. Отлежавшийся дробленый солод
проходит магнитную очистку в магнитоуловителе
4 и подается в заторный аппарат 5, где смешивается
с теплой водой (около 20 °С) и перемешивается.
По окончании перемешивания (затирания)
часть заторной массы (около 40 %) перекачивают
в другой заторный аппарат 6, где нагревают
до температуры осахаривания (около 70
°С), а по окончании осахаривания — до
кипения. При кипячении крупные частицы
солода развариваются, после чего первую
отварку возвращают в аппарат 5. При смешивании
кипящей части затора с затором, оставшимся
в аппарате 5, температура всей массы достигает
70 °С. Затор оставляют в покое для осахаривания.
По окончании осахаривания часть затора
снова перекачивают в аппарат 6 (вторая
отварка) и нагревают до кипения для разваривания
крупки. Вторую отварку возвращают в аппарат
5, где после смешивания обеих частей затора
температура его повышается до 75...80 °С.
Затем весь затор перекачивают в фильтрационный
аппарат 7. Прозрачное сусло стекает в
сусловарочный аппарат 8.
В аппарате 8 сусло кипятится
с ячменем. При кипячении выпаривается
некоторое количество воды, происходят
частичная денатурация белков сусла и
его стерилизация. Горячее охмеленное
сусло спускают в ячменноотделитель 9,
где ячменная шелуха задерживается, а
сусло перекачивается в сборник горячего
сусла 10.