Минеральные воды, разливаемые в бутылки, в зависимости от химического и газового состава, а также способа налива подразделяют на четыре технологические группы: 1) негазированные воды; 2) углекислые воды; 3) углекислые воды, содержащие железо; 4) гидросульфитные и гидросульфидно-сероводородные воды.

К первой технологической группе относятся наиболее стойкие минеральные воды, которые не подвергаются окислению в процессе розлива и не изменяют химического состава.

Технологическая схема розлива негазированных вод, относящихся к первой технологической группе, приведена на рисунке 1.15.

Минеральная вода из скважин 1 под собственным напором или с помощью глубинного насоса подается в герметически закрытый сборник 3, установленный в каптажном сооружении 2. Из сборника 3 минеральную воду насосом 4 перекачивают в сборник 5 для хранения и по мере надобности подают насосом 4 на керамические фильтры 6, откуда она поступает в противоточный теплообменник 7, а затем в промежуточный сборник. Из этого сборника воду насосом 4 подают в сатуратор 9, куда из станции газификации 35 поступает диоксид углерода, доставленный на завод в специализированных цистернах 36. Насыщенная С0 2 минеральная вода направляется через обеззараживающую установку 10 в резервуар разливочной машины 22. Доставляемую на поддонах 11 в кулях 12 или ящиках 13 стеклотару укладывают в ящики и подают по ленточному транспортеру 14 к автоматам для выемки бутылок из ящиков 15.

Извлеченные из ящиков бутылки подаются ленточным транспортером 14 к загрузочному устройству бутылкомоечной машины 18, проходя при этом мимо смотрового экрана 17. Вымытые бутылки пластинчатым транспортером 16 направляются к смотровому экрану 17 для проверки качества мойки. Затем бутылки проходят последовательно разливочный автомат 22, укупорочный 23, бракеражный полуавтомат 24, этикетировочный автомат 25 и поступают на автомат для укладки бутылок в ящики 26, к которому ленточным транспортером 14 подаются порожние ящики. Готовую продукцию, уложенную в ящики 27, укладывают на поддоны в штабеля 28 для транспортирования в склад готовой продукции. Концентрированный раствор щелочи доставляют на завод в автоцистернах 29, из которых его насосом 30 перекачивают в сборник 31 для хранения.

По мере надобности концентрированный раствор щелочи насосом 30 из этого сборника перекачивают в сборник-мерник 32, откуда он поступает в емкость 33 для приготовления рабочего раствора щелочи, или непосредственно перекачивают в сборник-мерник 21. Отработавший раствор щелочи сливают в приемный сборник 19 и после отстаивания подают насосом 20 на фильтр 34, затем -- в емкость для приготовления рабочего раствора 33.

Кронен-пробку для укупорки бутылок с минеральной водой доставляют на завод в мешках 40, уложенных на поддонах 11. Из мешков кронен-пробку засыпают в бункер 39, откуда она по лотку поступает в приемный бункер магнитного подъемника 38 и доставляется ленточным транспортером 37 к бункеру укупорочной машины.

Ко второй технологической группе относятся минеральные воды, химический состав которых подвержен изменению. Поскольку содержащийся в них диоксид углерода является стабилизатором химического состава, розлив таких вод в бутылки необходимо вести в условиях незначительного избыточного давления, создаваемого С0 2 , что исключит до минимума возможность дегазации.

Технологическая схема розлива минеральных вод, относящихся ко второй технологической группе, идентична приведенной выше, но все технологические операции, связанные с транспортировкой, хранением и розливом их, проводятся под незначительным избыточным давлением С0 2 .

К третьей технологической группе относятся воды, содержащие от 5 до 70 мг железа в 1 л.

Во избежание образования осадка в бутылке при розливе этих минеральных вод должны быть обеспечены условия, предотвращающие окисление железа и дегазацию вод в процессе розлива. С этой целью в минеральную воду вводят раствор стабилизирующих кислот -- аскорбиновой или лимонной.

Минеральные воды, содержащие железо, относятся к водам неглубинной циркуляции. Они в наибольшей степени подвержены бактериальному загрязнению. Вторичное загрязнение вод возможно при перекачке, хранении, обработке и розливе в бутылки. Введение органических кислот может послужить источником питания для нетоксичных микроорганизмов, встречающихся в минеральных водах, в частности сульфатредуцирующих. Поэтому минеральные воды, содержащие железо, должны подвергаться обязательному обеззараживанию. Содержание С0 2 в готовой продукции должно быть не менее 0,4% мае, а для укупорки их следует использовать только кронен-пробки с прокладками из полимерных материалов.

Розлив железистых минеральных вод, относящихся к третьей технологической схеме, проводится по общепринятой технологической схеме представленной на рисунке 1.2

Дополнительный процесс стабилизации химического состава вод при розливе проводится по следующей технологической схеме. Минеральная вода из скважины 1, расположенной в капотажном сооружении 6, поступает в герметически закрытый сборник 3, снабженный предохранительным клапаном 2 и манометром. Из этого сборника вода насосом 4 перекачивается в сборник 5, откуда передается на производство. В питающий трубопровод к сборнику 5 вносят раствор стабилизирующей кислоты, концентрированный раствор которой находится в сборнике 8. Рабочий раствор готовят в сборниках 7, снабженных мешалками.

Рисунок 1.2 Технологическая схема розлива негазированных минеральных вод, относящихся к первой технологической группе

В случае транспортирования минеральных вод, содержащих железо, на расстояние до 200 км используют герметичные автоцистерны, из которых предварительно вытесняют воздух диоксидом углерода, подаваемым из углекислотных баллонов. Стабилизирующий раствор при этом вводят в цистерну или промежуточную емкость, из которой также предварительно вытесняют воздух.

При использовании для транспортирования двухкамерных автоцистерн проводят последовательное вытеснение воздуха С0 2 и заполнение водой каждой камеры отдельно. Полноту вытеснения воздуха из цистерн и промежуточной емкости проверяют по помутнению баритовой или известковой воды, через которую барботируют воздух, выходящий из цистерн или промежуточной емкости. После полного вытеснения воздуха из цистерн или промежуточной емкости подачу С0 2 прекращают. Автоцистерны заполняют минеральной водой на 9/10 объема. Транспортирование минеральной воды ведут под незначительным избыточным давлением С0 2 .

Для розлива гидросульфидно-сероводородных и гидросульфитных вод, объединенных в четвертую технологическую группу, могут использоваться минеральные воды с содержанием сероводорода до 20 мг/л и гидросульфидов до 30 мг/л. Так как содержащиеся в этих водах восстановленные формы серы предрасположены к окислению с образованием коллоидной серы, вызывающей опалесценцию воды, и, кроме того, ни сероводород, ни гидросульфидионы не являются полезными компонентами воды, в технологическую схему розлива таких вод вводят технологический прием, направленный на выведение их из состава минеральных вод.

Розлив минеральных вод, объединенных в четвертую технологическую группу, проводится по технологической схеме, приведенной на рисунке 1.15, с дополнительной обработкой воды в скруббере. Для этого минеральную воду из накопительной емкости подают насосом в верхнюю часть скруббера, заполненного кольцами Рашига. Одновременно с этим в нижнюю часть скруббера подают С0 2 . Вода, стекая тонким слоем по поверхности колец. Рашига, интенсивно контактирует с С0 2 , при этом происходит смещение равновесия в сторону образования сероводорода, который выносится из минеральной воды током диоксида углерода. Вода после десульфирования насосом направляется в сборник для хранения, а диоксид углерода, отходящий из скруббера, может быть подвергнут очистке и повторно использован

Производство водки включает подготовку воды, приготовление водно-спиртовой смеси, фильтрацию водно-спиртовой смеси, обработку водно-спиртовой смеси активным углем, фильтрацию водки и доведение ее до стандартной крепости, подготовку посуды и розлив. Аппаратурно-технологическая схема полунепрерывного производства водки представлена на рис. 1.

Подготовка воды. Ликерно-водочные заводы используют воду городских водоканалов и артезианских скважин. В алкогольных напитках содержится до 85% воды, поэтому качество готовой продукции в значительной степени определяется органическими и минеральными примесями воды. Наибольшее значение придают жесткости, которая зависит от содержания в воде гидрокарбонатов, хлоридов, сульфатов и других солей кальция и магния.

При смешивании спирта с водой растворимость солей кальция и магния понижается. Особенно плохо растворяется в водно-спиртовых смесях гидрокарбонат кальция - Са(НС0 3) 2 .

Рис. 1. Аппаратурно-технологическая схема полунепрерывного производства водки:

1 - солерастворитель; 2 - ионнообменный реактор; 3 - мерник умягченной воды; 4, 5 - мерники спирта; в - смеситель; 7 - насос; 8 - напорный резервуар для водно-спиртовой смеси; 9 - однопоточный песочный фильтр для предварительной фильтрации; 10 - реактор-адсорбер; 11 - однопоточный фильтр для окончательной фильтрации; 12 - расходомер; 13 - сборник готовой продукции; 14 - теплообменник; 15 - ловушка-адсорбер; Б - поваренная соль; В -вода; Г -водка; Е - воздух; К - канализация; Я-исправимый водочный брак для повторного использования; О - конденсат спиртовых паров (спиртовые отгоны); П -пар; Р - дополнительное сырье; С - спирт.

В водках, приготовленных на жесткой воде, выпадает осадок, в состав которого входит главным образом карбонат кальция - СаСО 3 . Образование осадка приводит к потере товарного вида готовой продукции и значительно удорожает подготовку стеклянной тары при повторном ее использовании, поэтому напитки готовят на воде с жесткостью до 1,6 мг*экв/л.

Большое влияние на показатели качества воды оказывают примеси, находящиеся в концентрациях, превышающих пороговые, т. е. минимально ощутимые. Так, катионы магния сообщают воде горьковатый привкус, железа - железистый, а меди - металлический. Газы аммиак и сероводород обусловливают характерный неприятный вкус и запах воды. В воде могут содержаться песок и глина. Эти взвеси ухудшают ее прозрачность и засоряют трубопроводы. В весенне-летний период в воде повышается содержание кремниевой и гуминовой кислот, которые находятся в тонкодисперсном состоянии (размер частиц 1*10 -5 -1*10 -6 мм ) и образуют устойчивые, плохо осветляемые растворы. Из такой воды нельзя получить водку высокого качества.

К технологической воде в ликерно- водочном производстве предъявляют очень высокие требования. Исходную воду подрабатывают с целью ее очистки и умягчения до 0,35 мг*экв/л. В практике заводов применяют следующие способы подготовки воды: осветление, умягчение и дезодорацию.

Осветлением называют процесс выделения из воды различных твердых частиц. Грубодисперсные взвеси - песок и глину - обычно удаляют фильтрацией через фильтры, заполненные

слоем кварцевого песка. Тонкодисперсные взвеси - гумми-вещества и кремниевую кислоту удаляют коагуляцией с последующей фильтрацией воды через песочные фильтры. Коагуляция - процесс укрупнения частиц дисперсной системы вследствие их взаимного слипания. Для укрупнения частиц, несущих отрицательный заряд, в воду задают специальные вещества - коагулянты, нейтрализующие заряд взвесей или понижающие его до критического значения. При этом укрупненные частицы оседают в виде хлопьев и вода осветляется.

В качестве коагулянтов применяют, сульфат алюминия или сульфат железа из расчета 50-100 г на 1 л воды.

Умягчение - удаление из воды катионов кальция и магния, обусловливающих ее жесткость. Наиболее распространен в промышленности ионнообменный способ умягчения воды. Он основан на способности некоторых практически нерастворимых в воде органических или неорганических веществ, называемых катионитами, обменивать катион Na+ своих активных групп на катионы Са 2+ и Mg 2+ , содержащиеся в воде. Умягчаемую воду пропускают через слой катионита. Реакции ионного обмена обратимы и для катионита в Na-форме представлены в следующем виде:

Умягчающая способность катионита постепенно истощается. Ее восстанавливают регенерацией раствором поваренной соли. При регенерации реакция ионного обмена смещается справа налево.

Воду умягчают в установке, главным элементом которой является ионнообменный реактор, 2 (рис. 1). Реактор представляет собой цилиндрический сосуд. На бетонной подушке реактора расположено дренажное устройство для равномерного отвода умягченной воды и солевого раствора при регенерации катионита; оно используется также для подвода воды при взрыхлении. На бетонную подушку насыпан слой песка, служащий для предотвращения уноса катионита в дренажную систему. На песок насыпан катионит слоем 1,5 м. В качестве катионита применяют сульфоуголь или синтетическую смолу КУ-2-8чС, превышающую по обменной способности сульфоуголь в три раза.

Реактор работает под давлением до 0,5 МПа, имеет диаметр 0,7-1,0 м, высоту 3,2-3,6 м.

Полный цикл работы установки включает умягчение воды, промывку, взрыхление, регенерацию и отмывку водой катионита. Неумягченная вода поступает в реактор сверху вниз, проходит через катионит со средней линейной скоростью 15 м/ч и направляется в сборник-мерник умягченной воды 3 (рис. 1). Когда жесткость воды в сборнике увеличится до 0,1 мг-экв/л, умягчение прекращают и приступают к промывке катионита водой снизу вверх. После промывки восстанавливают обменную способность катионита 10%-ным раствором соли, непрерывно поступающей из солерастворителя. Далее катионит отмывают от следов соли и приступают вновь к умягчению воды.

Длительность цикла зависит от жесткости исходной воды и обменной способности катионита; она обычно находится в пределах от 12 до 48 ч.

Цель дезодорации - устранить из воды неприятные запахи и привкусы, обусловленные небольшим количеством примесей органического происхождения. Для этого используют химические и физико-химические методы обработки воды. Г. И. Фертман и Б. П. Луцкая рекомендуют дезодорировать воду для алкогольных напитков с помощью древесного активного угля или ионнообменной смолы - макропористого анионита АВ-22.

Приготовление водно-спиртовой смеси. Для приготовления водки спирт смешивают с очищенной и умягченной водой. Водно-спиртовая смесь называется сортировкой. В сортировку добавляют также вспомогательное сырье. Например, на 1000 дал водки «Экстра» вносят 25 кг сахара и до 10 г дихромата калия.

Водно-спиртовые смеси готовят периодическим и непрерывным способами. При периодическом способе применяют стальные смесители d: Н = 1: 1,2; V=3-12 м 3 . Приготовление сортировки длится примерно 1,5 ч. Вначале в смеситель из мерников задают расчетное количество спирта, а затем воду. Смесь перемешивают центробежным насосом или сжатым воздухом в течение 5-20 мин, а затем корректируют ее крепость добавлением воды или спирта.

После добавки водных растворов вкусовых веществ смесь вновь перемешивают и перекачивают насосом в напорные резервуары. Воздух, содержащий пары спирта, направляют в ловушку-адсорбер.

Рис. 2. Схема установки для непрерывного приготовления водно-спиртовой смеси:

1 - сборник-мерник спирта; 2- сборник-мерник воды; 3,4- регуляторы напора спирта и воды соответственно; 5 - расходомер спирта; 6 - расходомер основного потока воды; 7- расходомер дополнительного потока воды; 8 - смеситель; 9- насос; 10- вентиль; 11- воздухоотделитель; 12 - отборное устройство для регистрации давления; 13 - преобразователь температуры; 14 - преобразователь плотности; 15 - регулятор плотности водно-спиртовой смеси с коррекцией по температуре; 16 - исполнительный механизм; Б- водно-спиртовая смесь; В - умягченная вода; Г - воздух; С - спирт.

Cxeмa установки для непрерывного приготовления однородной по составу водно-спиртовой смеси представлена на рис. 2. Установка оборудована приборами для автоматического контроля и регулирования концентрации спирта в смеси с точностью +0,1% об. от номинальной. Работа установки состоит в следующем. Спирт и вода в соотношении 1:1, 38+1,44 через регуляторы напора и расходомеры соответственно поступают в двухступенчатый смеситель проточного типа. Такое соотношение потоков позволяет получить крепость сортировки выше номинальной на 0,5+1,5%. При выходе из смесителя сортировка засасывается и дополнительно перемешивается центробежным насосом, работа которого контролируется мановакуумметрами, а производительность регулируется вентилем.

Автоматическое устройство обеспечивает подачу дополнительного количества воды для получения номинальной крепости сортировки. Растворы вспомогательного сырья дозируют через особые мерники.

Приготовленная сортировка через воздухоотделитель далее направляется на фильтрацию.
Описанный способ позволяет при производительности установки 3- 5 м 3 /ч обеспечить стабильность крепости сортировки, снизить потери спирта и высвободить производственные площади.

Фильтрация водно-спиртовой смеси. Водно-спиртовую смесь фильтруют на типовых песочных фильтрах цилиндрической формы (d=0,7 м, Н = 1,1 м). Фильтры загружают двумя слоями мелкого и крупного песка и оборудуют прокладками из фланели или сукна. Сортировка поступает непрерывно и проходит через фильтр сверху вниз с линейной скоростью 0,77 м/ч. После фильтров смесь направляется в угольные реакторы. При снижении скорости фильтрации производят регенерацию песка промыванием его водой и слабым раствором соляной кислоты в специальных пескомоечных машинах.

Фильтр работает без перезарядки около месяца.

На ликерно-водочных заводах применяются также высокопроизводительные одно- и двухпоточные фильтры, представляющие собой модернизированные типовые фильтры. В них нет матерчатых прокладок, песок строго уложен по фракциям. Фильтры оборудованы коллекторами для равномерного поступления исходной сортировки в один или два потока. Вывод профильтрованной смеси осуществляется через дренажные перфорированные устройства. Песок регенерируют в течение 10 мин обратным током водно-спиртовой смеси без вскрытия фильтра. Скорость фильтрации смеси на двухпоточном фильтре возрастает до 7,0 м 3 /ч, а продолжительность непрерывной работы до 8 мес.

Производительность такого фильтра почти в 10 раз выше, чем типового, она равна 2,5-3 м 3 /ч.

Обработка водно-спиртовых смесей активным углем. В ликерно-водочном производстве применяют березовый активный уголь марки БАУ (ГОСТ 6217-52). Величина зерен такого угля от 1 до 5,0 мм. В угле содержится адсорбированный кислород и окислы некоторых металлов, поэтому при обработке сортировки углем происходят как сорбционные, так и окислительные процессы. В результате этих процессов, изменяется химический состав сортировки и улучшаются органолептические показатели.

Обработку сортировки активным углем осуществляют непрерывно двумя способами: динамическим и в «псевдокипящем» слое сорбента. В первом случае водно-спиртовую смесь пропускают через реактор колонного типа (d = 0,7 м, Н = 4,3 м), заполненный активным углем, высота слоя которого равна 4,0 м. Во втором - с целью оптимизации окислительных и сорбционных: процессов и снижения удельного расхода угля сортировку пропускают через систему реакторов, в которых создан турбулентный режим движения- потока.

Интенсивность потока смеси выше критической- 5-8 л/(м2-с), что обеспечивает переход неподвижного слоя" угля во взвешенное состояние и значительно повышает производительность- установки.

Установка для обработки сортировки активным углем в динамическом" режиме (рис. 3) состоит из реактора, песочных фильтров и теплообменника. Технология обработки заключается в следующем. Профильтрованная водно-спиртовая смесь непрерывно поступает в реактор снизу и проходит слой угля с различной скоростью в зависимости от сорта водки и степени использования угля.

При использовании свежего адсорбента скорость обработки сортировки" водки «Экстра» - 0,3 м 3 /ч, а «Водки» - 0,6 м 3 /ч. Смесь выводится из реактора сверху и направляется для окончательной фильтрации в песочный фильтр.

В процессе эксплуатации реактора активность угля истощается, поэтому скорость прохождения смеси постепенно снижают, но не меньше чем до- 0,05 м 3 /ч. Контролируют работу реактора по разности во времени раскисления перманганата калия сортировкой до и после обработки ее углем. Если эта разность будет меньше 2,5 мин, фильтр отключают на регенерацию..
Длительность межрегенерационного периода составляет от 1 до 5 мес. Перед регенерацией реактор освобождают от водно-спиртовой смеси. Уголь регенерируют паром в течение 6 ч при давлении 0,07 МПа и температуре 115°С. Образовавшиеся водно-спиртовые пары поступают в теплообменник. Полученный конденсат паров крепостью 55% об. направляют на денатурацию или ректификацию.

Для снижения потерь спирта вытесняемый из аппаратов воздух выводят в атмосферу через ловушку, заполненную активным углем.

На Московском ликерно-водочном заводе введена в действие установка для обработки сортировки в псевдокипящем слое мелкозернистого активного угля. Производительность установки 5 м3/ч. В качестве реакторов использованы угольные колонны с диаметром 0,7 м, оборудованные расширителями-сепараторами для предотвращения уноса частичек угля из аппарата.

Фильтрация водки и доводка ее до стандартной крепости . Водку фильтруют после обработки активным углем

на песочных фильтрах описанной выше конструкции. При использовании взвешенного слоя угля ее фильтруют дважды: вначале на фильтре с намывным слоем, а затем на песочном фильтре. Применение первого фильтра повышает качество фильтрации и увеличивает длительность межрегенерационного периода песочного фильтра. В качестве намывного слоя применяют диатомит или мелкозернистый активный уголь. Полученную прозрачную водку направляют в сборник готовой продукции.

В необходимых случаях корректируют крепость водки добавлением исправленной воды или спирта.

Рис. 3. Схема установки для непрерывной обработки водно-спиртовой смеси во взвешенном слое активного угля:

1 - двухпоточный песочный фильтр для предварительной фильтрации; 2 - ротаметры; 3 - реакторы; 4 - дозатор фильтрующего материала; 5 -насос; 6-фильтр с намывным слоем; 7 - пневморегулятор; 8- двухпоточный песочный фильтр для окончательной фильтрации; В - вода; Г - воздух в спиртоловушку; Д - фильтрующий материал; И - исправимый брак для повторного использования; О - конденсат спиртовых паров после регенерации; П - пар; С - водно-спиртовый раствор.

Потери спирта при приготовлении, фильтрации и обработке сортировки активным углем полунепрерывным способом составляют 0,6-0,7% к введенному.

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.

Технологическая схема розлива пива в бутылки.

Линия начинается с подвоза ящиков с бутылками к пакеторасформировочному автомату штабелеукладчиком. С пакеторасформировочного автомата ящики поступают на автомат для извлечения бутылок из ящиков. Извлеченные бутылки поступают на бутыломоечную машину, где происходит мойка и шприцевание бутылок. Затем бутылки проходят световой экран, для окончательного контроля вымытых бутылок. Прошедшие водную обработку бутылки, поступают на розливо-укупорочный автомат. Для повышения стойкости пива, после их розлива, бутылки направляют на пастеризацию. Пастеризацию проводят в туннельном пастеризаторе. После пастеризации бутылки проходят бракеражный автомат, для проверки продукции на наличие брака. Прошедшая бракераж продукция поступает на этикетировочный аппарат. Затем бутылки поступают на аппарат для укладки бутылок в ящики. При розливе пива производительностью 12000бут/час после укладки бутылок в ящики далее следует упаковка в термоусадочную пленку.

Технологическая схема розлива в ПЭТ-бутылки.

На завод ПЭТ-бутылки поступают в виде перформ.). Далее перформы вручную подаются в автоматическую выдувную машину. Затем разогретые перформы по пластинчатому транспортеру поступают на ополаскивающую машину где перформы ополаскиваются. С ополаскивающей машине бутылки поступают в хаотическом порядке, для расстановки их в ряд бутылки проходят фасовочную машину. Выстроенные ПЭТ-бутылки в ряд поступают на укупорку к автомату подведен транспортер подачи пробок. Готовая продукция поступает на этикетировочный автомат. Готовые ПЭТ-бутылки поступают на упаковочную линию. И далее упакованные ПЭТ-бутылки штабелеукладчиком направляют в склады готовой продукции.

Технологическая схема розлива пива в кеги.

Со склада тары пустые кеги по транспортеру поступают на аппарат внешней мойки кег для удаления грязи. Затем с аппарата внешней мойки кеги поступают в блок внутренней мойки и наполнения. Готовые кеги для контроля наполнения поступают на автоматические весы.

2 Расчет продуктов пивоваренного производства

Таблица 1 – Ассортимент продукции

Таблица 2 – Распределение пива по сортам и по видам тары

	В бутылки
Березина
Слуцкое особ.
Жигулевское особое
Бобруйское темн

Расчет продуктов проводим на 100 кг зернопродуктов расходуемых для каждого наименования пива с последующим пересчетом на 1 дал и годовой выпуск продукции.

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).