關(guān)于啤酒殺菌機(jī)PU控制方案的思考
殺菌機(jī)是啤酒包裝生產(chǎn)線上的關(guān)鍵主機(jī)之一,其主要任務(wù)是殺死殘存于酒液中的酵母和其它雜菌,殺菌不足或過度都將對啤酒的保質(zhì)期和風(fēng)味產(chǎn)生影響。業(yè)內(nèi)通常以PU值(殺菌單位)的多少表示殺菌的深度,因此,PU值是殺菌機(jī)的一個(gè)非常重要的技術(shù)指標(biāo)。
一、目前PU控制方案
業(yè)內(nèi)針對PU值控制實(shí)施了多種技術(shù)方案,其中不乏高科技控制理論,但其微積分計(jì)算和復(fù)雜的大量試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)十分煩瑣,實(shí)踐證明控制并不理想。
目前國內(nèi)市場PU值控制實(shí)施主要有三種:
1.只有溫度、PU值顯示而無實(shí)際控制。這是沒有實(shí)際意義的,雖然溫度是實(shí)際數(shù)值,但PU數(shù)值顯示是正常運(yùn)行狀態(tài)下的理論數(shù)值,與實(shí)際狀況沒有多大。事實(shí)上,PU控制的關(guān)鍵是系統(tǒng)出現(xiàn)故障后,停機(jī)開機(jī)過程中的控制,正常運(yùn)行狀態(tài)下的PU值控制可以通過機(jī)器生產(chǎn)調(diào)節(jié)達(dá)到,屬于生產(chǎn)調(diào)試范疇。
2.有溫度、PU值顯示,也有控制措施,但實(shí)際控制的程度處于失控狀態(tài)。做法是:當(dāng)停機(jī)時(shí)立即向過熱槽和殺菌槽加涼水,以降低噴淋水溫,并且隨著停機(jī)時(shí)間的延長水溫也分層次下降;故障排除后,過熱槽和殺菌槽先升溫,溫度到達(dá)設(shè)定溫度后整機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。
停機(jī)加涼水,對控制PU值是有效的,但控制程度是失控的,PU值顯示的結(jié)果或是程序設(shè)定或是大量試驗(yàn)總結(jié)的數(shù)據(jù)與實(shí)際并不吻合。
3.有溫度和PU值顯示,有控制措施,PU數(shù)值控制也準(zhǔn)確。這種方案采取的控制措施同第二種方案,但不同的是在停機(jī)加涼水的過程中,控制系統(tǒng)開始進(jìn)行復(fù)雜的微積分計(jì)算,顯示這個(gè)過程PU值的變化情況,故障排除后,系統(tǒng)累加前面PU數(shù)值,根據(jù)PU設(shè)定值計(jì)算后面的允許PU值增加量,然后決定開始運(yùn)轉(zhuǎn)的噴淋水溫和調(diào)控后面水槽的噴淋水溫。
這種方案是理想化的控制,目前只是理論設(shè)想,也是諸多PU控制的目標(biāo)。這種方案PU值看似很準(zhǔn)確,是經(jīng)過嚴(yán)格計(jì)算調(diào)控出來的,但忽視了兩點(diǎn):(1)影響傳熱的因素很多:瓶型、瓶表面狀況、瓶壁、噴淋水與酒液的溫差,噴淋時(shí)間等等,控制系統(tǒng)不可能自動檢測這些狀態(tài),并且每一種狀態(tài)的具體影響參數(shù)又難以確定。確定每一種狀態(tài)的影響參數(shù)又是一個(gè)新的值得研究的課題。這個(gè)課題的本質(zhì)又遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過PU控制本身。(2)這種方案的出發(fā)點(diǎn)就走進(jìn)了PU控制的誤區(qū),變PU值這個(gè)殺菌程度控制為單純的PU數(shù)值控制,偏離了殺菌機(jī)的本質(zhì)。
殺菌機(jī)PU值控制的核心應(yīng)該是:保證殺菌程度的啤酒風(fēng)味口感控制。而不是保證風(fēng)味口感的單純PU數(shù)值控制。殺菌機(jī)的功能是殺菌,這是殺菌機(jī)的zui基本功能,PU控制應(yīng)該是保證基本功能下的控制。
實(shí)際上,PU數(shù)值相同的啤酒,殺菌程度不一定相同。
瓶子的傳熱過程:噴淋水①→瓶子外壁②→瓶子內(nèi)壁③→酒液④→酒液中心(PU計(jì)測量位置),
①強(qiáng)制對流過程,②導(dǎo)熱過程,③④介于自然對流和導(dǎo)熱之間,升溫過程:導(dǎo)熱>對流,降溫過程:對流>導(dǎo)熱,每個(gè)過程傳熱速度大不相同,從多組曲線中可以總結(jié)出這樣一個(gè)結(jié)論:(1)正常狀態(tài)下,瓶溫的升高與降低速度與噴淋水溫、酒溫的溫差近似成線形關(guān)系。(2)瓶升溫、降溫進(jìn)入正常狀態(tài)有個(gè)過渡時(shí)間,這時(shí)間與噴淋水、酒溫溫差無多大關(guān)系。(3)過渡時(shí)間在升溫過程中約為150秒~180秒,降溫過程中約為80秒~120秒。
殺菌機(jī)的原設(shè)計(jì)應(yīng)該是遵循殺菌工藝,保證殺菌程度的方案,出現(xiàn)停機(jī)后加涼水,然后又加熱運(yùn)行,經(jīng)歷了兩個(gè)過渡時(shí)間,這就決定了同一瓶酒中殺菌的不均勻性,如果將瓶中的酒液分為幾個(gè)部分來分析,可以看出有的地方過度殺菌而有的地方殺菌不充分,部分區(qū)域PU值很高,而有的部分PU值達(dá)不到要求。
分析表明:啤酒殺菌機(jī)中,PU值相同,實(shí)際殺菌程度不一定相同。認(rèn)為PU數(shù)值達(dá)到一定數(shù)值就證明殺菌程度達(dá)到一定程度的認(rèn)識是不正確的。加涼水的控制方案還會造成水、電、蒸汽、生產(chǎn)時(shí)間的極大浪費(fèi)。
二、不要控制的控制 ——啤酒殺菌機(jī)PU值控制新方案
1. 結(jié)構(gòu)原理
不要控制的控制就是用儲瓶臺將殺菌機(jī)過熱段、殺菌段的瓶子疏導(dǎo)出來,保持殺菌機(jī)殺菌的正常運(yùn)行狀態(tài)。
機(jī)體分為兩部分,*部分為預(yù)熱段,第二部分為殺菌段和冷卻段。兩部分獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)。出現(xiàn)停機(jī),預(yù)熱段停止運(yùn)轉(zhuǎn),殺菌段和冷卻段按照原溫度繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),一直等到將殺菌段的瓶子全部輸出后再停止運(yùn)轉(zhuǎn)。(參見雜志文章中圖)
2. 優(yōu)點(diǎn)分析:(見雜志文章中表)
3. 可行性分析
因?yàn)闅⒕鷻C(jī)自身故障停機(jī)的幾率非常小,停機(jī)的原因基本上都是由生產(chǎn)線后序設(shè)備造成,說明該方案理論依據(jù)是可行的。
啤酒生產(chǎn)線使用儲瓶臺是常見的現(xiàn)象,可以起到平衡生產(chǎn)線運(yùn)行的目的,使用廠家是可能接受的。
兩部分獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大大降低了所需儲瓶臺的面積,增強(qiáng)了使用廠家的認(rèn)可度。
省水、省電、省蒸汽,對生產(chǎn)進(jìn)度無影響,PU控制準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)決定了該方案的*性。
對操作工要求低,降低了勞動力成本。
結(jié)論
現(xiàn)有PU控制理念,是建立在對現(xiàn)有殺菌機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的控制,因?yàn)闅⒕鷻C(jī)自身不具備PU自控功能,所以用電氣來彌補(bǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)的不足。不要控制的控制理念,是想利用機(jī)械設(shè)計(jì)的原理自我完善殺菌機(jī)自身功能,兩者的出發(fā)點(diǎn)不同。所以換個(gè)角度來思考這個(gè)問題,就讓問題變的簡單了。