Способ автоматического управления процессом непрерывного приготовления крепленых виноматериалов Советский патент 1980 года по МПК C12C11/07 

(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЫВНОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ КРЕПЛЕНЫХ ВИНОМАТЕРНАЛОВ

Изобретение относится к технике спиртования бродящего сусла, применяемого при производстве крепленых вин, в частности к способам автоматического 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 подбрахйвания и спиртования бродящего суслр, включающей резервуар для сусла, емкость для спирта и струйный смеситель, предусматривёиощий измерение расхода углекислого газа и концентрации сахара в сусле и регулирование расхода недоброда и подачи спирта в смеситель 1.

, Нэдостатком этого способа является то, что он не обеспечивает автоматического управления процессом сбраживания сусла переменной саисаристости и получения постоянной . сахаристости и крепости виноматериалов.

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

Кроме того трудно обеспечить требуемую функ1щональную зависимость между переменными параметрами процесса.

Целью изобретения является приготовление в непрерывном потоке ви10номатериалов заданной крепости и сахаристости из суСла переменной сахаристости.

Это достигается тем, что измеряют расход недоброда и спирта, а регули15рование расхода недоброда и спирта осуществляют в зависимости от рассогласования текущего значения соответственно расхода недоброда и, спирта от заданного, причем заданное

20 значение расходов спирта и недоброда определяют в зависимости от расходов углекислого газами концентрации сахара в сусле, поступсцощего в резервуар.

Сущность способа поясняется

25 математически.

Из уравнений материгшьного баланса .

, , (О

Н ост

30

де G

количество сусла

м остаточная сахаристость ост. бродящего сусла, %f количество спирта, необСПходимого для крепления недоброда до крепости виноматериала

сахаристость виноматериач. лОв ;

/ H% cn«cn--(«H QcnV«B, ()|

где а - концентрация спирта, образующегося при брожении сусла;- заданная крепость виномг1теft

риала, об.% после преобразования получаем количество сахара, %, подлежгицего свразкиванию, по уравнению; ,

- ..VV°cn

и количество спирта, необходимого дл крепления недоброда до крепости EIHноматериала, по уравнению:

a - CCc-cj

Л)

а

CH-OR- C

где К 0,6 об.%/% - переводной коэффициент;Q(.p- крепость спирта

об. % .

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

q,-2,, (5)

где Сг - объем углекислого газа; 2,42 - стереохимический коэффициент, учитывающий частичное растворение углекислого газа в бродящем сусле.

После преобразования уравнений 3,4 и 5 и перехода к приращениям, получаем уравнения:

лС,) (6) ., (7)

-2Т, (в) )

,; (о)

«Cn-Oe- S

(°сл-°в СсОсп.

(VM;

А-асп- в; GU-, - номинальное значение рас-

нч

хода сусла в статическом режиме, когда скорость брожения и начгшьная сахаристость сусла стабильны

Се,

и равны G

г«

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

Установка содержит резервуар 1 для сусла, емкость 2 и струйный смеситель 3, Система автоматизации

Q включает регуляторы расхода недоброда и спирта, вычислительные устройства. Формирующие задание этим регуляторам, и регулятор уровня.

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

0 В U С и расходомера 7 углекислого газа с вторичным прибором 8, выход которого подключен к входу множительного блока 9, реализующего зависимость А лС г . Выходы блоков

5 6 и 9 умножения подключены на вход блока 10 суммирования, реализующего Зависимость А А Gr - В дС,-. Выход блока 10 суммирования подключен на вход регулятора 11 недоброда в качестве

Q 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 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 С и расходомера 7 углекислого газа со вторичным прибором 8, выход

5 которого подключен на вход множительного блока 16, реализующего зависимость М &GP .Выходы множительных блоков 15 и 16 подключены на вход блока 17 суммирования, реапизую1дего

0 зависимость д С. Выход блока 17 суммирования подключен на вход регулятора 18 расхода спирта в качестве задания, а выход втсфичного прибора 19 расходомера 20 спирта подключен на вход этого же регулятора в качестве переменной. Выход регулятора 1 8 подключен на вход регулирующего органа 21,

Регулятор уровня бродящего сусла в резервуаре 1 включает датчик 22

0 уровня регулятор 23 и регулируюидай орган 24.

Способ реализуют следующим of aaoM. Свежее сусло по трубопроводу 25 поступает в резервуар 1, причем уро5 вень сусла в нем контролируют датчиком 22 ровня 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, об разующегося при брожении сусла, контролируют расходомером 7 со .вторичным прибором 8. Сигнал датчика и рэс ходомера газа поступают на входы мне жительных блоков 6 и. 9, выходные сиг налы которых суммируются в блоке 10 суммирования. Выходной сигнал блока суммирования, являющийся ангшогом правой части уравнения (6), постулает на вход регулятора 11 в качестве задания. Недоброд выкачивают из ревервуара для брожения насосом 26. Расход недоброда, являющийся переменным входным сигналом регулятора 1 контролируют расходомером 13 со .вторичным прибором 12. При изменении сахаристости свежег сусла или скорости брожения-расхода углекислого газа, равенство (6) нару шается, разность аналогичных сигнало его левой и правой частей, усиленная регулятором 11, управляет посредство регулирующего органа 14 расходом недоброда, перекачиваемого насосом 26 из резервуара 1 в струйный смеситель 3. Одновременно и аналогично сигналы датчика 4 и расходомера 7 углекислого газа поступают в множительные блоки 15 и 16 и блок 17 суммирования выходной сигнал которого поступает н вход регулятора 18 в качестве задания. Переменным входным сигнгшом регулятора является расход спирта, контролируемый расходомером 20 с вто ричным прибором 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 в следующем порядке. Вначале сбраживают первую порцию сусла в ручном режиме. Заполняют резервуар 1 суслом с известной начальной сахаристостью С. Определяют пользуясь-уравнениями (3) и (5), количество углекислого газа, которое цояжно быть получено из этого объема сусла. Когда счетчик газа показывает что расчетное количество углекислого газа выделилось, переводят систему на работу в автоматическом режиме яегч ерывного сбраживания-спиртования, для чего устанавливают на множи гельлых блоках коэффициенты А,В,М и N, вычисленные по уравнениям (8-11 огфеделив по показаниям датчика 4 ft расходомера 7 углекислого газа теущее значение сахаристости сусла и расход газа G, и устанавлиают задания регуляторам недоброда и спирта Gj, вычисленные по равнениям (6) и (7) с учетом того, то . В дальнейшем способ реализуют с помощью системы, 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 ре&ервуаре 1 и количества сбраживаемого сахара и образующегося при этом спирта. Одновременно расход спирта, необходимей 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 уменыцении сахаристости свежего сусла и скорости брожения происходит обратное. Предлагаемый способ автоматического управления процессом приготовления виноматериалов в установке для подбраживания и спиртования бродящего сусла по сравнению с известным позволяет получить вино с заданными концентрациями спирта и сахара из свежего сусла с переменной начально{$ сахаристостью в нем независимо от условий протекания процессов брожения. Формула изобретения Способ автоматического управления процессом непрерывного приготов-. ления крепленых виноматериалов в установке для подбраживания и спиртования бродящего сусла, включгиощей 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 ичающийся тем, что, с целью приготовления в непрерывном потоке виноматериалов заданной крепости и сахаристости из сусла переменной сахаристости, измеряют расход недо-;брода и спирта, а регулирование расхода недоброда и спирта осуществляют в зависимости от рассогласования текущего значения соответственно расхода недоброда и спирта от заданного, причем заданные значения

расходов спирта и недоброда определяют в зависимости от расхода угле кислого газа и концентрации сахара в сусле, поступающего в резервуар.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 290909 кл. С 12 В 1/00, 1969.