Способ автоматического управления процессом непрерывного приготовления крепленых виноматериалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетскик

Соцкапиетнческнк

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 060276 (21) 2324781/28-13 (51)M. КЛ.

С 12 С 11/00 с присоединенИем заявки М9 (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 0506.80. Бюллетень М9 21

Дата опубликования описания 0506.80 (53) УДК 66 3. 252 . 4 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Я.Л. Портнов, М-С.М. Омаров и А ° -М.Н. Нурудинов

Дагестанский научно-исследовательский институт пищевой промышленности (71) Заявитель (5 4) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

НЕПРЕРЫВНОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ КРЕПЛЕНЫХ

ВИНОМАТЕРИАЛОВ

Изобретение относйтся к технике спиртования бродящЕго сусла, применяемого при производстве крепленых вин, в частности к способам автома- g тического управления процессом приготовления последних.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ автоматического управления процессом приготовления крепленых виноматериалов в установке для подбражйвания и спиртования бродящего сусла, включающей резервуар для сусла, емкость для спирта и струйный смесктель, предусматривающий измерение расхода углекислого газа и концентрации сахара в сусле и регулирование расхода недоброда и подачи спирта в смеситель tl)., Недостатком этого способа является то, что он не обеспечиваЕт автоматического управления процессом сбраживания сусла переменной сахаристости и получения постоянной ,сахаристости и крепости виноматериалов.

В связи с периодичностью действия и частых переключений снижается надежность, а порционное доэирование ведет к некоторой неравномерности смешивания недоброда со спиртом.

Кроме того трудно обеспечить требуемую функциональную завиСимость между переменными параметрами процесса.

Целью изобретения является приготовление в непрерывном потоке виноматериалов заданной крепости и сахаристости из сусла переменной сахаристости, это достигается тем, что измеряют расход недоброда и спирта, а регулирование расхода недоброда и спирта осуществляют в зависимости от рассогласования текущего значения соответственно расхода недоброда и. спирта от заданного, причем заданное значение расходов спирта и .недоброда определяют в зависимости от расходов углекислого газа-и концентрации саха- ра в сусле, поступающего в резервуар.

Сущность способа поясняется математически.

Из уравнений материального баланса.

739091 где G> ост. количество сусла 1 остаточная сахаристость бродящего сусла, %g количество спирта, необходимого для крепления недоброда до крепости виноматериала; сахаристость виноматериалов; где а — концентрация спирта, образующегося при брожении сусла; а — заданная крепость виноматеЬ риала, об, %

После преобразований получаем количество сахара, %, подлежащего сбраживанию, по уравнению:

Сс(ас 1в Сь асп с-, (з) а -а -кс сп и количество спирта, необходимого для крепления недоброда до крепости виноматериала, по уравнению: а -к(С;с ) на -а -кс сп ь в где К = 0,6 об.%/% — переводной коэффициент; с„- крепость спирта, об.%.

Количество углекислого газа, которое выделяется при сбраживании расчетного количества сахара (%) определяют по уравнению:

С„= 2142 .с (5) где Cr — объем углекислого гаэау

2,42 — стереохимический коэффициент, учитывающий частичное растворение углекислого газа в бродящем сусле.

После преобразования уравнений

3,4 н 5 и перехода к приращениям, получаем уравнения: я„= A G„-е с; (e)

2 425 (40) с = а -а — к.с

S В) (а -а ")-с а со со 8 C cn l

©э=а -к(с -с ) ° в с в)у

=а

4 сп вю

G — номинальное значение рас но хода сусла в статическом режиме, когда скорость брожения и начальная сахаристость сусла стабильны

v pe 8 Gz

5 (О

)5

3D

Сущность способа поясняется также чертежом, на котором изображена схема автоматического управления процессом непрерывного приготовления крепленых виноматериалов в установке для подбраживания и спиртования бродящего сусла.

Установка содержит резервуар 1 для сусла, емкость 2 и струйный смеситель 3, Система автоматизации включает регуляторы расхода недоброда и спирта, вычислительные устройства, Формирующие задание этим регуляторам, и регулятор уровня.

Вычислительное устройство, формирующее задание регулятору расхода недоброда, состоит иэ датчика 4 концентрации сахара в свежем сусле (С ) с вторичным прибором 5, выход которого подключен к входу множительного блока 6, реализующего эависимость

В. а C и расходомера 7 углекислого газа с вторичным прибором 8, выход которого подключен к входу множительного блока 9, реализующего зависимость А ьG n . Выходы блоков

6 и 9 умножения подключены на вход блока 10 суммирования, реализующего зависимость A Ь Gr — В дС . Выход блока 10 суммирования подключен на вход регулятора 11 недоброда в качестве задания. На вход этого же регулятора подключен в качестве переменной выход вторичного прибора 12 расходомера 13 недоброда. Выход регулятора

11 подключен на вход регулирующего органа 14, который изменяет расход недоброда согласно уравнению (6).

Вычислительное устройство, формирующее задание регулятору расхода л спирта, включает также датчик 4 концентрации сахара в свежем сусле со вторичным прибором 5, выход которого уже подключен на вход Множительного блока 15, реализующего зависимость

N . д C и расходомера 7 углекислого газа со вторичным прибором 8, выход которого подключен на вход множительного блока 16, реализующего зависимость И à GI ..Выходы множительных блоков 15 и 16 подключены на вход блока 17 суммирования, реализующего зависимость М Ь С -К а С . Выход блока 17 суммирования подключен на вход регулятора 18 расхода спирта в ка» честве задания, а выход вторичного прибора 19 расходомера 20 спирта подключен на вход этого же регулятора в качестве переменной. Выход регулятора 1 8 подключен на вход регулирующего органà 21.

Регулятор уровня бродящего сусла в резервуаре 1 включает датчик 22 уровня регулятор 23 и регулирующий орган 24.

Способ реализуют следующим образом.

Свежее сусло по трубопроводу 25 поступает в резервуар 1, причем уровень сусла в нем контролируют датчи739091 ком ? 2 уровня и регулируют воздействием выходного сигнала регулятора

23 на регулирующий орган 24.

Контроль концентрации сахара в свежем сусле осуществляют автоматическим датчиком 4 со вторичным прибором 5. Расход углекислого газа, образующегося при брожении сусла, контролируют расходомером 7 со .вторичным прибором 8. Сигнал датчика и расходомера газа поступают на входы мно- о жительных блоков 6 и 9, выходные сигналы которых суммируются в блоке 10 суммирования. Выходной сигнал блока суммирования, являющийся аналогом правой части уравнения (6), поступает на вход регулятора 11 в качестве задания, Недоброд выкачивают иэ ревервуара для брожения насосом 26.

Расход недоброда, являющийся переменным входным сигналом регулятора 11, контролируют расходомером 13 со .вто- 20 ричным прибором 12.

При изменении сахаристости свежего сусла или скорости брожения-расхода углекислого газа, равенство (6) нарушается, разность аналогичных сигналов 25 его левой и правой частей, усиленная регулятором 11, управляет посредством регулирующего органа 14 расходом не доброда, перекачиваемого насосом 26 из резервуара 1 в струйный смеси- ЗО тель 3.

Одновременно н аналогично сигналы датчика 4 и расходомера 7 углекислого газа поступают в множительные блоки 15 и 16 и блок 17 суммирования, 35 выходной сигнал которого поступает на вход регулятора 18 в качестве задания. Переменным входным сигналом регулятора является расход спирта, контролируемый расходомером 20 с вто- go ри чным пр и бор ом 19 °

В случае нарушения уравнения (7) выходной сигнал регулятора 15, воздействуя на регулирующий орган 21, управляет расходом спирта, перекачиваемого насосом 27 из емкости 2 в струйный смеситель 3, Настройку системы управления ведут s следующем порядке.

Вначале сбраживают первую порцию сусла в ручном режиме. Заполняют резервуар 1 суслом с известной начальной сахаристостью C Определяют; пользуясь .уравнениями (3) и (5), количество углекислого газа, которое должно быть получено иэ этого объема сусла. Когда счетчик газа показывает, что расчетное количество углекислого газа выделилось, переводят систему иа работу в автоматическом режиме непрерывного сбраживания-спиртова- 60 ния, для чего устанавливают на множигельиых блоках коэффициенты A,В,Я и N, вычисленные по уравнениям (8-11), определив по показаниям датчика 4 р расходомера 7 углекислого газа те 65 кущее значение сахаристости сусла

С и расход газа G и устанавливают задания регуляторам недоброда о о

G H и спирта G«, вычисленные по уравнениям (6) и (7) с учетом того, что н н н о

@аж си сп

В дальнейшем способ реализуют с помощью системя, работающей в автоматическом режиме.

В случае изменения концентрации сахара в свежем сусле (например, при ее увеличении) расход недоброда уменьшается, что увеличивает время пребывания сусла в резервуаре 1 и количества сбраживаемого сахара и образующегося при этом спирта. Одновременно расход спирта, необходимый для достижения заданной концентрации спирта в вине, уменьшают.

В случае увеличения скорости брожения расход недоброда увеличивается при сохранении постоянства концентрации сахара и спирта в нем. Соответственно увеличивается расход спирта для крепления большего расхода недоброда. При уменьшении сахаристости свежего сусла и скорости брожения происхбдит обратное.

Предлагаемый способ автоматического управления процессом приготовления виноматериалов в установке для подбраживания и спиртования бродяще го сусла по сравнению с известным лсзволяет получить вино с заданными концентрациями спирта и сахара иэ свежего сусла с переменной начальной сахаристостью в нем независимо от условий протекания процессов брожения.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом непрерывного приготов-, ления крепленых зиноматериалов в установке для подбраживания и спиртования бродящего сусла, включающей резервуар для сусла, емкость для спирта и струйный смеситель, предусматривающий измерение расхода газа и концентрации сахара в сусле и регулирование расхода недоброда и подачи спирта в смеситель, о т л ич аю щи и с я тем, что, с целью приготовления в непрерывном потоке виноматериалов заданной крепости и сахаристости иэ сусла переменной сахаристости, измеряют расход недоброда и спирта, а регулирование раЬ хода недоброда и спирта осуществляют в зависимости от рассогласования текущего значения соответственно расхода недоброда и спирта от заданного, причем заданные значения

7 39091Составитель А. Бракникова

Техред И.Петко Корректор М. Ша1 сна

Редактор Ж. Рожкова

Тирам 522 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретениЯ и открытиЯ

1130 35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2777/24

Филиал ППП Патент, г. Умгород, ул. Проектная.4 расходов спирта и недоброда определяют в зависимости от расхода угле кислого газа и концентрации сахара и сусле, поступакхцего в резервуар.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 290909 кл. С 12 В 1/00, 1969,