啤酒生产工艺和控制功能ppt课件

1、啤酒消费工艺和控制功能分析施耐德电气中国投资制造业自动化处理方案中心杨杰.啤酒行业自动化运用map主要: 中型规模其它: 大型规模0.40%Syrup Disposal/糖化Ferment Disposal/发酵Filtration/过滤Filling&Packaging/灌装PLCPLC适宜行业要求被广泛采用 DCS 很少运用但是DCS在延续控制/模糊控制方面更有竞争DCS / PLC不需求认证远程 I/O功能特殊要求- 电压:500V 功率:主要的: 15KW,=75KW-阐明0.56%0.06%0.10%PAM 比率-Pump/ 泵Syrup Disposal/糖化Ferment Dis

2、posal/发酵Filtration/过滤运用领域合计VSDSCADA中国市场关键EU啤酒名称地区等级TSINGTAO BREWERY COMPANY LIMITED (青岛啤酒股份有限公司) 青岛1Beijing Yanjing Brewery Co.,Ltd. (北京燕京啤酒股份有限公司)北京2Huarun Snow(Wuhan) Brewery Co.Ltd. (华润雪花啤酒有限公司) 北京3Baiwei Group Co.,Ltd (百威国际啤酒有限公司)武汉4Guangzhou Zhujiang Brewery Group Co.Ltd (广州珠江啤酒股份有限公司)广州5Kingst

3、ar Beer Group Co., Ltd.(金星啤酒集团有限公司)河南-CHONGQING BREWERY CO.LTD (重庆啤酒股份有限公司) 重庆-Harbin beer group (哈尔滨啤酒有限公司)哈尔滨-Sichuan Lanjian Group Co.,Ltd (四川蓝剑（集团）有限责任公司) 四川-中国市场关键EPC和全球OEM 名称主要领域总部所在国家中国总部TetroPak China(利乐中国)乳品, 软饮料,冰激凌,调味料瑞典上海GEA Process Engineering China乳品, 软饮料, 啤酒, 制药德国上海APV(China) Ltd乳品,果汁

4、,啤酒,调味料英国北京Krones AG啤酒,软饮料,酒,乳品德国北京和上海Sidel Machinery Co.Ltd.水,软饮料法国北京和上海SIG水,软饮料瑞士北京KHS水,软饮料德国北京和广州中国市场关键SI-乳品/啤酒/软饮料名称应用地区沈阳华天基曼龙自动化有限公司Shenyang Huatian Zymolon Automation Co.Ltd啤酒工艺控制沈阳内蒙古灵奕(集团)信息技术有限责任公司Inner Mongolia Lingyi Information Technology Co.啤酒工艺控制和MIS呼和浩特广东轻工业机械集团有限公司Guangdong Lightind

5、ustry Machinery Group软饮料啤酒灌装生产线广州南京轻机集团 Nanjing Lightindustrial Machinery Group啤酒饮料灌装生产线南京上海沃迪科技有限公司Shanghai Triowin Tech Co.Ltd果汁/茶水工艺生产线上海中国市场关键EPC/OEM -乳品/啤酒/软饮料名称类型地区广州达意隆包装机械股份有限公司Guangzhou Tech-Long Packing Machine Co., LtdEPC/工艺 OEM广州石家庄德建机械有限公司Shijiazhuang Dejian Machinery包装 OEM石家庄彬台机械（苏州）有限

6、公司Taiwai Benefit Suzhou Co.EPC/工艺 OEM苏州杭州中亚机械有限公司Hangzhou Zhongya Packaging Machinery包装 OEM杭州广州万世德包装机械有限公司Guangzhou Vanta Packaging Machinery Co.包装 OEM广州山东中德设备有限公司Shandong Zhongde Machinery Co., LtdEPC/工艺 OEM济南宁波乐惠食品设备制造有限公司Ningbo Lehui Food Machinery Co.EPC/工艺 OEM宁波广东轻工机械二厂有限公司Guangdong 2nd Light I

7、ndustry Machinery Co.EPC/工艺 OEM广州宁波捷翔机械设备有限公司Ningbo Jishang Machinery Co.包装 OEM宁波江苏新美星包装机械有限公司Jiangsu Newamstar Packaging Machinery Co.,Ltd.包装 OEM张家港中国市场关键EPC/OEM -乳品/啤酒/软饮料名称类型地区上海南华换热器制造有限公司 Shanghai Nanhua Transducer Manufacture Co., Ltd工艺 OEM上海上海三强工程技术有限公司Shanghai Sanqiang Engineering Technology

8、 Co.,Ltd.EPC/工艺 OEM上海天巴技术设备(天津)有限公司Tianba Technology & Equipment Co.,Ltd.EPC/工艺 OEM天津江苏天宇机械有限公司Jiangsu Tianyu Machinery Co.,Ltd.EPC/工艺 OEM江苏淮安啤酒胜利案例列表1项目名称时间山东某啤酒十万吨糖化自动一期工程（MODICON984）1996年8月沈阳华润雪花啤酒五万吨自动控制系统（MODICON984）1997年2月山东某啤酒十万吨糖化自动二期工程（MODICON984）1997年7月淄博绿兰莎啤酒五万吨糖化自动控制系统（MODICON984）1998年2月

9、江苏三得利食品六万吨糖化自动控制系统（MODICON QUANTUM）1999年2月宝鸡啤酒十五万吨糖化自控系统（MODICON QUANTUM）1999年4月青岛啤酒（日照）六万吨糖化自动控制系统（MODICON QUANTUM）1999年5月四川绵羊华润啤酒六万吨糖化自动控制系统（MODICON QUANTUM）1999年5月丹东鸭绿江啤酒五万吨糖化自动控制系统（MODICON QUANTUM）1999年6月青岛啤酒（兴凯湖）十五万吨糖化自控系统（MODICON QUANTUM）2000年1月青岛啤酒（兴凯湖）发酵冷CIP自动控制系统（MODICON MOMENTUM）2000年1月四川绵

10、羊华润啤酒十万吨糖化自动系统二期 （MODICON MOMENTUM）2000年4月新乡亚洲啤酒六万吨糖化自动系统（MODICON QUANTUM）2000年4月辽宁松林啤酒二十万吨糖化自控系统（MODICON QUANTUM）2000年6月烟台朝日啤酒发酵、灌装CIP自动系统（MODICON QUANTUM）2000年8月啤酒胜利案例列表2项目名称时间南昌亚洲啤酒十万吨糖化自动控制系统（MODICON QUANTUM）2001年2月南昌亚洲啤酒二十万吨糖化（二期）自控（MODICON QUANTUM）2001年2月桂林漓泉三十万吨扩建糖化自动（MODICON MOMENTUM）2001年3月

11、南昌亚洲啤酒发酵CIP自控（MODICON MOMENTUM）2001年3月华润（合肥）啤酒酵母扩培自控系统（MODICON MOMENTUM）2001年3月燕京啤酒（某厂）四十万吨糖化自控系统（MODICON QUANTUM）2001年12月唐山啤酒糖化车间改造（SCHNEIDER）2002年6月广州珠江啤酒灌装生产线自控系统（SCHNEIDER）2008年3月啤酒消费原料水酵母麦芽(或大米等辅料)啤酒花啤酒消费工艺流程啤酒消费主要控制系统啤酒消费：麦芽制备糖化发酵灌装辅助过程：紧缩空气冷冻站锅炉水处置1.糖化糖化目的：制备麦芽汁麦汁工艺制造过程：原料的粉碎，原料的糊化(大米等辅料，在糊化锅

12、)、糖化(麦芽，在糖化锅)，糖化醪的过滤，混合麦汁加酒花煮沸，麦汁处置廓清、冷却、通氧等一系列的加工过程。糖化自控过程包括：粉碎过程Malt/Rice Milling煮沸及酒花添加过程Boiling,Hops Adding糖化过程Mash Tun/Mashing麦汁过滤过程Lauter Tun/Mash Filter就地清洗CIPCleaning In Place公用设备Facility Management麦汁处置过程Wort Clarification,Cooling,Aeration1.1 原料麦芽、大米的粉碎目的：目的：使整粒谷物经过粉碎后，有较大的比外表积，使物料中贮藏物质添加和水、

13、酶的接触面积，加速酶促反响及物料的溶解。1.1 原料麦芽、大米的粉碎的上位机界面1.1 原料麦芽、大米的粉碎的PLC控制主要控制:麦芽、大米暂存仓高、低料位麦芽、大米计量浸麦水温度、流量调理麦芽投料水温度、流量调理大米投料水温度、流量调理设备电机的启停、形状插板阀形状、开、关主要联锁:断流报警、联锁物料、水、CIP、排污阀形状、开、关、联锁人机倒包联络保送带堵料联锁报警设备顺序启停联锁控制注：1.进入麦芽大米湿粉机的浸麦水的水温，由PLC自动调理三通调理伐，改动冷热水流量比，以维持浸麦水温的恒定。2.根据进料量自动调进水量，以保证浸麦水的适当配比量。系统设浸麦水断水联锁维护。 1.2 糖化糊化

14、、并醪、糖化目的：将麦芽和辅料中高分子贮藏物质及其分解产物淀粉、蛋白质、核酸等，经过麦芽中各种水解酶类作用，以及水和热力作用，使之分解并溶于水。注：不同酶在不同温度下起作用。糖化使长链分子分解成短链分子。淀粉转化为糖分，蛋白质溶解。1.2 糖化糊化、并醪、糖化影响糖化的要素：糖化过程中的温度糖化时间醪(lao)液PH值醪(lao)液浓度1.2 糖化糊化、并醪、糖化温度曲线主要温控点：蛋白质休止温度500C麦芽糖化休止温度62-650C糖化休止温度72-750C糖化终止并醪麦汁、醪液温度76-780C1.2 糖化的上位机界面1.2 糖化糊化、并醪、糖化的PLC控制主要控制:糊化锅、糖化锅温度智能

15、串级控制,经过上段开关阀和下段比例阀调理进入夹套加热器的蒸流流量。 蒸汽压力控制延续液位、空料位检测、控制搅拌控制快慢转或变频控制糊化锅溢锅检测、控制、报警倒醪控制阀门的开关和形状反响电机的启停和形状反响加水温度、流量调理主要联锁:糊化锅、糖化锅温度、压力联锁空料位与出料泵联锁人孔盖形状、醪液下位与搅拌联锁CIP阀与排污阀与物料过程的联锁过程阀门和泵的开关顺序联锁1.2 糊化锅糖化锅温度、压力串级控制1.3 麦汁过滤目的：在最短时间内将麦汁溶于水的浸出物和麦糟残留的皮壳、高分 子蛋白质、纤维素、脂肪等分别。用洗糟水反复洗涤麦汁直至滤后麦汁浓度下降到一定程度后出糟，整个过滤过程终了。 影响过滤的

16、要素：麦芽的质量麦芽的粉碎度糖化锅内淀粉分解能否彻底过滤速度(重要)洗糟水温度1.3 麦汁过滤槽的上位机界面1.3 麦汁过滤的工艺过程糟层构成阶段 ：在此阶段时间内，糟层尚未构成或构成的厚度不够，滤出麦汁混浊。此时回流阀翻开，出汁阀封锁，滤出液由滤液泵打回至过滤槽重新过滤。为了加速糟层构成，可坚持一定流速的回流流量。自滤阶段：糟层根本构成，滤出的麦汁已达规范，此时，封锁回流阀和旁路阀，翻开出汁阀，滤出液由滤液泵经平衡罐打至煮沸罐，同时，为了防止过滤槽内进氧，必需保证平衡罐内的一定液面高度。平衡罐的液面的恒定是由PLC根据液面偏向值改动变频器的频率来调理抽出泵的转速来实现的。为了既能保证过滤速度

17、，又能防止因流速太快而呵斥滤液混浊，流量调速系统继续坚持流量的恒定调理，随着糟层逐渐变厚，过滤阻力变大，流量调理系统自动增大调理阀开放，以保证流量的恒定。抽滤阶段：当自滤后期，糟层不断加厚，阻力越来越大，调理阀全开，也无法维持流量的恒定，此时，封锁联通阀，同时翻开平衡罐的旁路阀，用抽出泵进展抽滤。为了保证滤液的质量。此时，保证流量的恒定仍是必要的。耕槽阶段： 经一定时间的抽滤以后，糟层开场结板、阻力加速上升，为了保证过滤能继续进展，必需暂停过滤，启动耕糟机，耕刀旋转将糟层耕松后，才干重新继续过滤。耕刀根据液位升降。由于耕糟机的构造和耕糟方法的不同，再次过滤的滤液，清浊度也不同。假设滤液的浊度达

18、不到要求。滤液只好再次打回流，直至合格后，方能再经自滤和抽滤后出液。出槽阶段：经几次反复过滤直至过滤液内淀粉浓度降低到一定值后，抽干糟内液体后出糟。翻开排糟门， 启动排糟电机。 1.3 麦汁过滤的PLC控制主要控制内容:洗糟水温度、流量控制过滤槽/麦汁搜集器液位控制过滤麦汁流量控制、计量过滤麦汁泵变频控制过滤槽洗糟控制过滤槽耕刀、刮板升降控制液压系统过滤槽耕刀位置检测过滤槽耕糟控制排糟控制糟门电机、排糟电机糟相空料位检测人孔形状检测物料阀、CIP阀、排污阀联锁控制及形状主要联锁:进出料阀门与糟门电机联锁CIP阀、排污阀与过滤过程的联锁进醪与糖化锅的出醪流程联锁出醪与煮沸锅的进醪联锁耕刀位置与液

19、压系统的联锁排糟紧缩空气压力联锁1.3 麦汁过滤槽控制模型变频器控制滤液泵速度，根据浊度仪或人孔看麦汁浊度，决议回流或排出。 耕刀旋转把糟耕松，耕刀根据液位升降。1.4 麦汁煮沸和酒花添加目的：蒸发水分、浓缩麦汁钝化全部酶和麦汁杀菌蛋白量变性和絮凝酒花有效组分的浸出排除麦汁中特异的异杂臭气煮沸强度重要： 煮沸强度是指煮沸锅单位时间h蒸发麦汁水分的百分数。=V1-V2/V1*t*100%其中： V1煮沸前混合麦汁体积m3 V2煮沸后热麦汁体积m3 t煮沸时间h 蒸发强度%/h1.4 麦汁煮沸部分的上位机界面1.4 麦汁煮沸和酒花添加过程的PLC控制影响煮沸强度的要素:加热方法蒸汽压力麦汁量传热面

20、积主要控制内容:煮沸锅温度、加热时间控制煮沸锅加热压力控制煮沸锅液位、低料位控制煮沸锅加水计量控制麦汁溢锅联锁控制热麦汁泵控制酒花添加控制自动或人工添加物料阀、CIP阀、排污阀形状、开、关、联锁 注：1.由调理加热蒸汽量来保证麦汁的蒸发速率。1.5 麦汁处置沉淀、冷却、充氧目的：分别出酒花糟和热凝固物，将热麦汁冷却到发酵温度，补充适量空气，供酵母前期呼吸。麦汁处置流程：煮沸锅热麦汁暂存泵30KW盘旋沉淀槽旋转放置一段时间沉淀上下三段排上清液薄板冷却到80.1左右通风发酵酒花糟+热凝固物紧缩空气1.5 麦汁处置的上位机界面1.5 麦汁处置的PLC控制主要控制内容:盘旋沉淀槽液位控制盘旋沉淀槽顺序

21、出料控制薄板冷却器出口冷麦汁温度控制冷却麦汁流量控制冰水温度、压力检测、报警薄板回热水温度检测冷却前薄板热水杀菌控制冷却后顶水控制冷麦汁充氧流量控制热麦汁泵、清汁泵的控制物料阀、CIP阀、排污阀联锁控制盘旋槽人孔盖形状检测1.6 公用设备(冷热水、蒸汽及冷凝水回收)目的：为粉碎、洗糟、各锅槽补水、CIP提供合格的冷热水。回收冷凝水送至锅炉房。主要控制内容：热水罐温度控制热水罐液位联锁控制、报警酿造水罐液位联锁控制、报警热水泵、冷水泵的恒压控制总蒸汽计量总蒸汽减压前后压力检测蒸汽分配器压力控制冷凝水回收控制1.6 公用设备的上位机界面1.7 就地清洗CIP系统CIP (Cleaning In P

22、lace) 阐明：采用一系列的清洗剂和消毒剂，对消费设备、安装和管道，在无须装配和安装下就能进展周期清洗和消毒的系统。糖化车间CIP系统包括一个热水罐和二个碱罐，分别设有温度和液位丈量显示。糖化车间CIP每次需水冲、隔段时间1天碱洗。目的：为各锅槽提供合格的CIP液。主要控制内容：CIP加热器出口温度控制CIP罐液位检测CIP泵的控制CIP液浓度配置CIP清洗流程自动控制CIP换向板形状检测1.7 就地清洗CIP系统的上位机界面2. 啤酒发酵啤酒发酵阐明：依赖于纯种酵母，对麦汁某些组分(糖分)进展一系列的代谢过程，产生酒精等各种风味物质和CO2，构成有独特风味的饮料酒。发酵车间各子系统：酵母培

23、育、储存、繁衍酵母添加发酵啤酒过滤清酒CIP系统废酵母回收CO2回收影响啤酒质量的主要要素：麦芽的质量麦汁组成分析啤酒酵母的种类和菌株特性投入发酵的酵母数量和质量情况，以及在整个发酵中酵母细胞的生活情况发酵罐的几何外形、尺寸和资料发酵工艺条件PH、温度、溶氧程度、发酵时间2.1 发酵工艺发酵工艺阶段的划分：自然升温主发酵后发酵老化，双乙酰复原CO2的备压和回收酵母的排放和回收冷却、降温低温贮酒发酵温控曲线2.1 发酵罐控制间接冷却直接冷却2.1 发酵罐温度控制测温元件的选择:防结露，滞后小的铠装铂热电阻测温点数量和测温元件长度的选择防温漂RTD四线制信号执行机构的选择:调理阀电磁阀气动开关阀发

24、酵温控要点:在降温的末端要思索到系统惯性太大呵斥的 过冲，运用预估方法使温度平稳过度到保温形状；在保温段不可采用长时期、大开度的降温措施，防止部分结冰。低温保温普通要求温度控制在0.0 -1.0,非常接近啤酒的冰点,此时的控制要求以中下部冷带为主,控制应平稳,以防部分冻罐。2.1 发酵温控原理温控模型:执行机构的选择:自然升温阶段不对温度进展控制；主发酵期间控制温度为上低、下高；双乙酰复原期控制三段温度均恒；酵母回收期含降温段控制三段温度均恒；冷贮期控制温度上高、下低T1=T2T3。2.1 发酵罐压力、液位控制压力控制:排空控制CO2回收保压控制备压控制液位控制:压差方式流量计方式空满罐检测方

25、式2.1 发酵罐的上位机界面2.1 发酵罐的上位机界面2.1 发酵罐的上位机界面2.2 酵母扩培、储存、投加目的：对实验室培育好的酵母进展扩培繁衍、冷却储存，并根据发酵需求进展在线投料。2.2 酵母扩培、储存、投加工艺阐明:酵母扩培普通包括一个5HL一级扩培罐、一个50HL二级扩培罐、6HL清洗罐等。扩培前，对扩展培育罐及相应的管路进展清洗和蒸汽灭菌。麦汁按计量进入一级培育罐，在罐中进展二次灭菌，再冷却至接种温度。将实验室培育好的酵母接入。经过大约48小时的培育，当一级培育罐中的酵母数到达要求时，即可以转入下一级培育。麦汁按计量进入二级培育罐，在罐中进展二次灭菌，再冷却至接种温度，将一级培育罐

26、培育好的酵母接入。经过大约48小时的培育，当二级培育罐中的酵母数到达要求时，即可将部分酵母压回一级培育罐低温保种。剩余压入储存罐，用于现场麦汁的接种。冷却储存罐以坚持低温，防止酵母升温。在冷麦汁进发酵罐期间延续添加酵母，酵母流量由变频器控制。2.2 酵母扩培、储存、投加的PLC控制控制内容:自动清洗和蒸汽杀菌麦汁进扩培罐计量麦汁杀菌和冷却 扩培罐的压力控制弹簧恒化调理阀扩培罐的液位控制培育液的恒温控制氨冷却降温定时通风供氧培育液压出和回压保种 储存罐的压力控制储存罐的氨冷却降温控制储存罐的液位控制储存罐的搅拌控制酵母投料流量控制 2.2 酵母扩培的上位机画面2.2 酵母储存的上位机画面3.清酒

27、过滤系统目的：利用硅藻土、滤膜等过滤介质,把酒液中的酵母、冷凝固物、大分子悬浮物等去除，坚持啤酒的风味稳定性。清酒罐作为啤酒过滤机和灌装机之间的缓冲器，坚持温度以防止酵母反响升温，从而使灌装稳定。 3.1 清酒过滤系统的PLC控制工艺阐明：普通包括烛式硅藻土过滤机和精滤机，高浓稀释机，纯生啤酒的膜过滤系统。硅藻土过滤机是啤酒过滤的主体设备，主要由前、后缓冲缸、调浆桶、浊度仪、酒泵、预涂泵、添加泵、阀阵等构件组成。啤酒精滤机滤芯材质是聚丙稀薄膜，装在后缓冲缸和清酒罐之间。高浓稀释机安装在后缓冲缸和阀阵之间。主要由一、二级脱氧罐，真空泵，薄板换热器，过滤器，脱氧水储罐，混合器和一些检测仪器等组成。

28、膜过滤系统是消费纯生啤酒的关键设备。采用双级滤芯系统，预过滤是去除啤酒中的一切酵母，减少啤酒中有害菌和微粒。终过滤是去除啤酒中一切胶体微粒和有害菌。控制内容：过滤机的除土、清洗控制过滤机的加压杀菌控制过滤机的涂土、过滤控制过滤机过滤终了的降压杀菌控制高浓稀释机的瞬时混合比控制高浓稀释机的脱氧水量控制膜过滤的预过滤和终过滤阀门和泵控制膜过滤的清洗控制等3.1 清酒过滤系统的上位机画面3.2 清酒罐的PLC控制控制内容:温度控制一个温度点，两段冷带采用CO2进展压力控制，保证绝对无氧液位控制与输酒泵联锁酒泵恒压控制送罐装酒液计量CIP清洗3.2 清酒罐的上位机画面3.3 脱氧水系统工艺阐明:有冷法塔式脱氧、热法塔式脱氧等工艺方式。脱氧的过程是经过水与CO2在填料床中对流而实现的，水在塔内经过重力的作用自上而下流动，CO2那么靠压力差自下而上与水呈逆流流动。冷法塔式脱氧水的残氧量小于0.02ppm。 控制内容:进水恒流量控制变频泵脱氧塔进/出