Д. А. МОИСЕЕНКО, В. Ф.ЛОМАКИН
ПРОИЗВОДСТВО ВИН
НА ПОТОЧНЫХ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ
ЛИНИЯХ
МОСКВА · «ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ» - 1981
Моисеенко Д. А., Ломакин В. Ф.
Производство вин на поточных автоматизированных линиях.— М: Пищевая пром-сть, 1981.
Структура линий поточного мелкосерийного производства вин на этапах выработки виноматериалов, их обработки, созревания и дополнительной обработки специфична. В книге обобщен опыт работы поточных линий переработки винограда, нагрева и настаивания мезги, осветления и созревания сусла, установок непрерывного брожения и др.
Технология созревания вин типа портвейна, мадеры и хереса рассматривается как непрерывный процесс и даются рекомендации по ее оптимизации на поточных автоматизированных линиях.
В книге освещены также вопросы перспективного проектирования винодельческих заводов, рационального расположения оборудования поточных линий и комплексов.
ОТ АВТОРОВ
Высокие темпы развития винодельческой промышленности настоятельно требуют перевода процессов изготовления вин на поточные методы производства, которые являются наиболее экономичными и прогрессивными.
В книге описаны поточно-автоматизированные линии для всех стадий изготовления виноградных вин, и, в частности, усовершенствованные поточно-автоматизированные линии для обработки мезги, осветления и созревания сусла, стабилизации и созревания вин.
Поточно-автоматизированное производство позволяет наилучшим способом реализовать потенциальные возможности технологии виноделия. На современном этапе актуальными в первичном виноделии являются внедрение непрерывных технологических процессов, повышение их интенсивности, внедрение рациональных методов и средств автоматизации, совершенствование и дальнейшее развитие комплексной автоматизации поточного винодельческого производства.
Пока технологи принимают очень ограниченное участие в разработке систем автоматизации процессов виноделия. Для грамотного же решения вопросов автоматизации именно их участие в разработке функциональных схем автоматизации, новых прогрессивных технологических схем, установок и линий должно быть лидирующим. Они должны обосновывать требования к качеству регулирования технологических параметров, т. е. выдавать технические задания на автоматизацию технологических процессов.
В книге принята следующая последовательность изложения материалов: технология — оборудование — поточная линия.
Для всех линий и установок, приведенных в книге, предложены и описаны функциональные схемы автоматизации, являющиеся канвой для разработки принципиальных электрических схем, фасадов щитов, монтажных схем, схем внешних соединений и др.
Поскольку основные технологические процессы виноделия — брожение и созревание — протекают медленно, эффективность применения систем управления с использованием электронно-вычислительных машин должна тщательно обосновываться.
В главе I книги помещены основные сведения по автоматике, необходимые для проектирования и эксплуатации поточных автоматизированных линий на винодельческих заводах.
Большинство автоматизированных установок и поточных линий, описанных в книге, апробированы практикой, которая показала их неоспоримые преимущества — интенсификацию производства, высокий уровень производительности труда, ликвидацию тяжелого ручного труда, повышение качества выпускаемой продукции, уровня организации и культуры производства.
ВВЕДЕНИЕ
Зачастую отождествляют понятия непрерывный и поточный. По мнению авторов, термин «непрерывный» должен относиться только к технологическому процессу, «поточный» — к методу производства.
При внедрении поточных методов в винодельческой промышленности выпуск продукции увеличивается в 2 и более раза, уровень использования оборудования повышается на 40—50%, удельные энергетические затраты снижаются на 20—30%, расход воды сокращается на 50%, производительность труда повышается на 40% и более [81, 105].
Поточный метод винодельческого производства характеризуется тем, что определенные приемы и операции обработки сырья или продукта закреплены за стационарными рабочими местами и оборудованием, а обрабатываемое сырье или продукт непрерывно передается с предыдущей операции на последующую.
В практике виноделия можно выделить частичное, комплексное и полное поточное производство.
При частичном поточном производстве поток ограничен одним технологическим процессом, например участок (линия) дробления винограда, оклейки виноматериалов или шампанизации вина и др.
Комплексное поточное производство объединяет технологическое оборудование в комплекс, работающий по поточному методу и охватывающий не менее двух технологических процессов, например дробление винограда и отделение сусла из мезги, т. е. поточные линии типа ВПЛ для переработки винограда по белому способу или оклейке виноматериалов, обработка их холодом и теплом, т. е. линии стабилизации и др.
При полном поточном производстве аппаратурно-технологический комплекс состоит из оборудования, обеспечивающего выполнение всего технологического цикла производства, например цех или завод первичного виноделия, выполняющий в потоке все процессы от приемки винограда до изготовления неосветленных виноматериалов.
На практике применяются индивидуальная, переменно-поточная и комплексная поточные линии.
Индивидуальные поточные линии предназначены для специальной обработки только одного типа соответствующего винодельческого продукта. К ним относятся поточные линии резервуарной шампанизации, хересования, мадеризации, портвейнизации, дистилляции коньячного спирта, созревания коньячного спирта и коньяка.
Переменно-поточные линии применяются при последовательной обработке нескольких наименований продукта, например линии дробления винограда, экстрагирования мезги, отделения сусла, брожения сусла, оклейки виноматериалов и коньяков, обработки холодом, теплом и линии розлива продукта в бутылки.
Комплексные поточные линии организуют на базе индивидуальных и переменно-поточных линий. Комплексные переменно-поточные линии применяются на различных этапах производства: линии переработки винограда по белому способу, включающие две переменно-поточные линии — дробления винограда и отделения сусла из мезги; линии изготовления резервуарных игристых вин, состоящие из индивидуальных поточных линий шампанизации и переменно-поточных линий розлива, линии стабилизации и созревания виноматериалов, включающие две переменно-поточные линии оклейки и обработки холодом и одну индивидуальную линию портвейнизации или мадеризации, и др.
Индивидуальные и переменно-поточные линии по уровню технической оснащенности относятся к частично автоматизированным, если работа одной из нескольких машин и аппаратов управляется автоматически (линия пастеризации, линия портвейнизации, в которых автоматически регулируется лишь температура нагрева виноматериала) и к поточно-автоматизированным, когда все машины и аппараты, входящие в линию, оснащены автоматической системой управления технологическим процессом (линии дробления винограда, розлива вина в бутылки и др.).
В последние годы на предприятиях широко распространяются комплексные поточно-автоматизированные линии, такие, как линия переработки винограда по белому способу типа ВПЛ, линия резервуарной шампанизации вина и розлива его в бутылки. В этих линиях все технологические процессы и операции управляются комплексной автоматической системой.
По характеру ритма работы поточные линии в виноделии могут быть периодически действующими, непрерывнодействующими, а также комбинированными.
Периодически действующими являются линии, в которых технологический процесс и движение продукта или загрузка и разгрузка аппаратов обрабатываемым продуктом осуществляются периодически, например, линия суслоотделения по белому способу, оснащенная камерными стекателями и корзиночными прессами; линия обработки виноградной мезги, включающая классические настойно-бродильные чаны и корзиночные прессы; линия портвейнизации, включающая периодически действующие термостатированные резервуары для прохождения процессов созревания виноматериалов; линия оклейки, оснащенная периодически действующими резервуарами для седиментации осадка и осветления виноматериалов.
В непрерывнодействующих линиях технологическая обработка и движение продукта осуществляются непрерывно, например,
линия дробления винограда, линия резервуарной шампанизации виноматериала, линия розлива вина в бутылки.
В виноделии имеются поточные линии, на которых технологические процессы в постоянно загруженных аппаратах, входящих в их состав, идут непрерывно, а движение продукта происходит периодически. К этой группе могут быть отнесены линии брожения мезги, оснащенные аппаратами ВЭКД-5, линии брожения сусла по белому способу, портвейнизации, созревания коньячного спирта. Такие линии наиболее перспективны на участках брожения сусла и мезги, а также в цехах обработки и созревания виноматериалов и коньячных спиртов.
К комбинированным относятся линии, в состав которых входят машины и аппараты периодического действия в комплексе с непрерывнодействующими, например линии обработки мезги, оснащенные периодически действующими аппаратами типа БРК или УКС и непрерывнодействующими прессами типа ВПНД или ВПО, линии оклейки виноматериалов, включающие периодически действующие осветлители и непрерывнодействующие дозаторы ингредиентов, фильтры, и т. д.
Эффективность поточных линий характеризуется их производительностью и ритмом работы. В винодельческой промышленности наиболее распространенными характеристиками производительности линий являются тонны, декалитры и бутылки в час. Различают паспортную и фактическую производительность поточных линий. Фактическая производительность любой поточной линии равна наименьшей производительности одного из аппаратов этой линии. Например, комплексная линия ВПЛ-20 переработки винограда по белому способу имеет паспортную производительность 20 т/ч, а фактическая ее производительность определяется фактической производительностью шнекового стекателя ВССШ-20 и не превышает 15 т/ч.
Это вызвано тем, что работа стекателя зависит от степени зрелости и сорта винограда, степени пораженности болезнями, а также от конструктивных особенностей и качества изготовления самого аппарата.
Опыт проектирования и эксплуатации поточных линий серийного и массового производства в виноделии показывает, что не всегда требуется строгая синхронизация производительности машин и аппаратов при компоновке их в поточную линию. Например, линия портвейнизации, в основе которой использована батарея из 4 термос-резервуаров с суммарным объемом 6 тыс. дал и длительностью процесса созревания 10 сут, имеет производительность 25 дал/ч. В комплект этой линии могут входить насосы производительностью 600—1000 дал/ч и теплообменник-рекуператор производительностью 500 дал/ч. Такая компоновка является рациональной, так как линия непрерывной портвейнизации имеет периодический режим движения продукта. При этом исходный виноматериал вводится в линию через каждые 2—3 дня со скоростью 400—500 дал/ч.
Ритм работы линии r — величина обратная производительности:
где τ — время;
Q — единица продукта.
В виноделии величина r может быть использована для характеристики линий непрерывного созревания виноматериалов при периодическом движении продукта определенными порциями через равные промежутки времени.
Особенность технологии виноделия заключается в ее разделении на три четко обособленных этапа. К первому этапу относится выработка виноматериалов в районах выращивания сырья, ко второму — обработка и созревание вин, что, как правило, осуществляется в тех же местах, исключая производство марочных вин, к третьему — дополнительная обработка и розлив вин в промышленных центрах страны.
Длительность первого этапа 1—2 мес. в году. Два следующих этапа длятся практически на протяжении всего года, что диктуется круглогодичным характером потребления продукта и согласуется с организационно-экономическим базисом производства.
Из этого следует, что создание автоматизированных аппаратурно-технологических схем поточного производства по циклу виноград— вино, а также виноград — обработанные виноматериалы является нецелесообразным. Поэтому нами предложено разработку по совершенствованию аппаратурно-технологических схем поточноавтоматизированного (ПА) винодельческого производства осуществлять отдельно для этапа выработки виноматериалов и этапа обработки и созревания вин [56, 58].
Внедрению поточно-автоматизированного производства на участках и в цехах должны соответствовать определенные предпосылки. Их можно объединить в 4 группы; подготовленность инженерно-технических работников; экономические возможности предприятия; технологичность схем производства; надежность оборудования. При отсутствии любой из предпосылок перевод на ПА производство резко усложняется.
Подготовленность инженерно-технических работников определяется не только уровнем их знаний, но и их психологически верным отношением к новому способу производства и инициативностью. Это важнейшие условия перевода технологических процессов на поток.
Известны случаи, когда поточный метод производства, не удавшийся на одном заводе, находил впоследствии высокоэффективное применение на другом аналогичном предприятии. Например, на Московском заводе в 1954 г. впервые в мировой практике производства игристых вин была внедрена поточно-автоматизированная линия непрерывной шампанизации виноматериалов [81]. Вместе с тем предшествовавшая первая попытка внедрения этой линии в 1950 г. на аналогичном заводе в Горьком потерпела неудачу. Следовательно, без учета закономерностей поточного метода, без апробирования в работе отдельных и комплексных поточно-автоматизированных линий, охватывающих все технологические этапы производственного процесса, переход к цехам и заводам-автоматам, характеризующимся максимальной степенью автоматизации, где все процессы изготовления продукции происходят без участия человека, невозможен.
В винодельческой промышленности внедряются автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) — комплекс датчиков, исполнительных устройств, местных щитов с регуляторами и вторичными приборами, узлов локальной автоматики, мнемосхем, пультов (оператора и программиста) и электронных вычислительных машин (ЭВМ) с электрифицированными печатающими машинками. Наиболее подготовленным межреспубликанский винзавод, на котором автоматизированы все основные участки — приемки вина, транспортировки, обработки теплом и холодом, купажирования, розлива, транспортировки тары и готовой продукции.
Автоматизированная система управления винодельческим производством (АСУП) — система управления более высокого уровня, чем АСУТП, реализуется на основе использования ЭВМ. Она работает в комплексе с АСУТП и решает широкий круг экономических, социологических и других задач.
В настоящее время в виноделии целесообразно использовать промышленные работы — автоматические манипуляторы с программным управлением, предназначенные для механизации и автоматизации ручных и вспомогательных монотонных работ, например для укладки бутылок в ящики, установки ящиков и бутылок на транспортер и др.
