Контроль и управление качеством продукта в спиртовой отрасли

Контроль и управление качествомОдной из наиболее острых про­блем спиртового производства явля­ется проблема контроля и управле­ния качеством продуктов и полупро­дуктов на различных его стадиях, в частности — проблема контроля ка­чества замеса в начале технологи­ческой линии, где закладываются свойства полупродукта, поступающе­го на все последующие этапы его пе­реработки.

Как правильно определить параметры и требуемые условия замеса

Согласно созданным техническим условиям, первым аппаратом в тех­нологической линии, где можно оценить правиль­ность приготовления замеса — это осахариватель. Сюда замес посту­пает, уже пройдя стадии тепловой и ферментативной обработки. Опреде­лителем (параметром) в этом случае является концентрация сухих веществ (СВ) в фильтрате сусла (видимая кон­центрация СВ) — величина относитель­ная и определяемая как отношение массы растворенных СВ зерна в сус­ле к массе фильтрата сусла.

Концен­трация СВ в фильтрате сусла (в даль­нейшем — концентрация сусла) мо­жет быть измерена с помощью плот­номеров (сахаромеров, рефракто­метров), поэтому этот параметр при­нят в качестве определяющего, хотя и отражает наличие в растворе не только сбраживаемых СВ, но и дру­гих, в том числе и перешедших в ра­створенное состояние несбраживаемых веществ.

Повлиять на концентрацию сусла можно только на стадии приготовления замеса путем изменения соотношения расходов зерна и воды. Однако авто­матически регулировать это соотноше­ние по концентрации сусла, даже ис­пользуя концентрацию сусла в качестве корректирующего параметра, не пред­ставляется возможным из-за транспор­тного запаздывания в интервале между участком приготовления замеса и осахаривателем (разварники, выдерживатели, аппараты АФО, ГДО).

Как определить условный параметр процесса

Для решения проблемы управляе­мости концентрацией сусла предла­гается определить условный пара­метр замеса (определитель), подда­ющийся автоматическому регулирова­нию, постоянство которого гарантиро­вало бы постоянство концентрации сусла, а изменение его вызывало бы прогнозируемое изменение концент­рации сусла. Использование в качестве опреде­лителя величины соотношения «зер­но-вода» на участке приготовления за­меса малоэффективно, так как не учи­тывает колебаний крахмалистости и влажности зерна, то есть при постоянном значении упомянутого соотношения концентрация крахмала, а следовательно, и концентрация СВ в сусле могут изменяться. В качестве претендентов на роль определителя рассматривали:

  • концентрацию СВ в замесе (отно­шение массы СВ зерна к массе заме­ са);
  • концентрацию крахмала в замесе (отношение массы растворимых СВ зерна к массе «вода + крахмал»);
  • содержание крахмала в воде (отношение массы растворенных СВ зерна к массе воды).

При каких значениях происходит изготовление массы

Контроль в спиртовой отраслиТеоретические исследования по­казали, что число­вые значения этих параметров заме­са не совпадают с числовыми значе­ниями концентра­ции сусла, так как при прохождении замеса через даль­нейшие стадии его переработки про­исходят изменения в этих соотношени­ях: как числителей (потери крахмала, переход части нерастворенных СВ (около 30%) в растворимые), так и знаменателей (нагрев острым паром в контактных головках, испарение в паросепараторе и вакуумиспарителе с отбором вторичного пара).

Вме­сте с тем отмечается, что на состоя­ние перечисленных параметров ока­зывают влияние такие факторы, как принятые на конкретном заводе тех­нологические схемы (Мичуринская, механико-ферментативная обработ­ка — МФО), применение солода или ферментных препаратов на стадии осахаривания, крахмалистость поступающего на переработку зерна. В результате теоретических иссле­дований, с учётом различных техноло­гических схем приготовления замеса и его последующей обработки, уста­новили, что при постоянных значениях крахмалистости зерна (Сз=50%) изме­нения соотношения «зерно — вода»в диапазоне от 1:2 до 1:3 практически не сказываются на величине коэффи­циента К. Несущественно влияние на коэффициент К и таких технологичес­ких приёмов, как использование или неиспользование вторичного пара для открытого нагрева замеса. Между тем заметное влияние на величину К ока­зывает преимущественно изменение крахмалистости зерна (Сз).

Применение методики расчета в условиях производства

Методика расчёта параметров за­меса, обеспечивающих наперёд за­данную концентрацию сусла, с приме­нением коэффициента пересчёта К поясняется следующими примерами. Представленный способ может быть использован на спиртовых за­водах для целенаправленного управ­ления качеством продукта на началь­ной стадии его формирования в це­лях получения на завершающей ста­дии обработки сырья при осахаривании массы с наперед заданными ха­рактеристиками, а также в качестве алгоритма оптимального управления в АСУ ТП.

Авторы будут благодарны за за­мечания и предложения, возникаю­щие в процессе реализации данного способа в производственных усло­виях.

ГОДАП. Георгиевский, старший научный сотрудник, С.И.Громов, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, В.Ю.Сидоркин, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, ГНУ ВНИИПБТ РАСХН