Оборудование для приготовления водно-спиртовой смеси (водки)

Процесс приготовления водно-спиртовой смеси в ликёроводочном производстве только кажется простым. На самом деле это один из важнейших этапов для получения высококачественных водок. Было замечено, что добавление воды или спирта после купажирования с целью доведения полученной сортировки до нужной крепости ухудшает органолептические показатели продукции. Идеальным считается однократное взаимодействие конкретных пропорций этих компонентов. Это имеет ещё и экономический эффект, поскольку позволяет сократить время купажирования и увеличить скорость производства.

Выделяют два основных способа получения сортировок. Наиболее популярным считается периодический (или прерывистый) способ. Среди его безусловных достоинств стоит упомянуть:

• Простоту технологического оборудования для приготовления водки;
• Отсутствие лимитов времени на перемешивание до необходимой однородности;
• Отсутствие необходимости в поддержании стабильной объёмной скорости и соотношения потоков сортировки;
• Вычисление крепости и определение характеристики сортировки производится после процесса смешивания при помощи простых измерительных средств.

Из недостатков стоит отметить следующее:

• Необходимость последовательной доводки крепости смеси до конкретного значения;
• Громоздкость парка ёмкостного оборудования для временного хранения получаемой сортировки;
• Длительный период подготовки к выпуску другой продукции.

Второй способ, непрерывный, все больше привлекает производителей ликёроводочных изделий. Такой способ может похвастаться следующими преимуществами:

• Большая производительность при меньшей инерционности;
• Возможность объединить купажирование и фильтрацию в единый технологический процесс. При этом сохраняется высокая стабильность потока жидкости через фильтры водоочистки, что улучшает качество фильтрации и снижает расход фильтров;
• Отсутствие необходимости в больших производственных помещениях с купажными ёмкостями;
• Меньшая пожароопасность системы за счёт перекачки жидкостей только через герметичные и заполненные трубопроводы;
• Снижение безвозвратных потерь спирта благодаря герметичности процессов;
• Оперативность смены сортамента при подготовке к новому производственному циклу.

Непрерывный процесс смешения: прошлое и настоящее

Непрерывный процесс смешения уже давно применялся на практике. Существуют описания работы установок, которые были разработаны и внедрены на ведущих отечественных предприятиях в 70-80-х годах прошлого столетия. Но здесь стоит принять во внимание один важный аспект. Качественное смешение жидкостей в потоке с заданной стандартами высокой точностью является весьма сложной задачей для автоматического управления. Поэтому практическая реализация поставленных задач невозможна без использования современных смесителей, высокоточной контрольно-измерительной аппаратуры, быстродействующих запорных устройств и автоматических систем управления.

Относительно недавно Новомосковский спиртовой завод установил непрерывную технологическую линию купажирования, произведённую немецкой компанией Dissel. Это оборудование для производства водки вызвало неподдельный интерес у производителей ликёроводочной продукции. Высокая цена импортных систем достаточно долго препятствовала распространению перспективной технологии. По этой причине компания «Русский алкоголь» (ЗАО ЛВЗ «ТОПАЗ») привлекла специалистов ЗАО «КОМЭНС» и ООО «АЛЬТАИР» с тем, чтобы разработать более доступные аналогичные системы для российских потребителей. А повсеместное внедрение фильтрации с помощью «миниколонн» (элементов), которые заполнены серебросодержащим активированным углем, расширило поставленную задачу.

Разработка представлялась как функционально завершённый комплекс, в составе которого имелась купажная установка оригинальное фильтрующее устройство небольших размеров, механизм дозирования добавок и доступная система управления. Сам комплекс должен поставляться как конечный продукт, который оперативно устанавливается у заказчика и требует минимум монтажных и пуско-наладочных работ.

Особенности системы

Перечислим основные сложности, возникающие перед технологами и разработчиками систем управления технологическим процессом купажирования.

• Во-первых, необходимо обеспечить прецизионный и быстрый расчёт реальной крепости спирта на основании показаний массового расходомера о его плотности и температуре;
• Во-вторых, необходимо снизить до минимума суммарную ошибку и время переходного цикла при регулировании потоков спирта и воды на основании вычисленной крепости спирта. Этот параметр очень важен при больших скоростях потоков;
• В-третьих, организовать пересчёт объёмных расходов водно-спиртовой смеси, уменьшающихся по сравнению с суммарными расходами воды и спирта;
• В-четвёртых, необходимо снизить объём жидкостей, которые заполняют мерный тракт и обеспечить возможность прогнозирования нестабильности потоков. Это требуется для минимизации количества ошибок дозирования при небольших объёмах задания.

Созданная в итоге технология «DIRECT FLOW CONTROL» позволяет контролировать и регулировать производительностью линии в широком диапазоне и при полном контроле потока. Благодаря установке становится возможным производить приготовление сортировки, обрабатывать её активированным углем и фильтровать. Допускается даже введение ингредиентов. При этом технология обеспечивает сквозной контроль и регулирование крепости сортировки, скорости фильтрации и температуры потока на входе в фильтр.

Представленная система является комплексной технологической линией производства водки. Она имеет модульный форм-фактор, малые размеры и небольшую стоимость. Технология «DIRECT FLOW CONTROL» имеют большую гибкость производства водки. Поэтому можно подбирать состав установки на основании конкретных требования заказчика. Каждый этап производства водочной продукции по данной технологии имеет целый ряд особенностей и нововведений.

Как идёт производство?

Первый модуль используется для приготовления сортировки заданной крепости. В роли смесителя выступает оригинальный инжекторный аппарат. Сверхвысокая скорость истекания рабочей среды из сопла аппарата позволяет получать гомогенную смесь двух и более жидкостей. Произведённая этим «гомогенизатором» водка имеет превосходные органолептические свойства, которые невозможно получить на других смесителях, даже потоковых вихревых.

Следующий технологический этап производства водки — это обработка сортировки активированным углем и дальнейшая её фильтрация. Мы применили инновационную технологию обработки сортировок, используя активированный уголь с нанесённым на его поверхность тончайшим слоем коллоидно-диспергированного серебра. Используются картриджи производства НПП «Технофильтр», изготовленные по технологии «Серебряная фильтрация». Соотношение элементов в засыпке рассчитывается как 1200 г активированного угля на один элемент высотой 1000 мм.

При непосредственном участии ВНИИПБТ технология испытывалась на протяжении нескольких лет заводом продтоваров «Весна» объединения «Туласпирт» и ООО «Альфа» Беслана. Позднее обкатка оборудования выполнялась на ЛВЗ «Владалко», ООО «Вито», ЛВЗ «Топаз», Московский ЛВЗ «Кристалл» и других предприятиях. Во всех случаях было замечено, что «Серебряная фильтрация» эффективно справляется с непростой задачей объемного структурирования сортировок. И самое главное — позволяет решить проблему накопления альдегидов. (В ноябре 2005 года данная технология внесена в ПТР 10-12292-99 «Производственный технологический регламент на производство водок и ликероводочных изделий», раздел 8.5.9).

Поскольку упомянутые выше фильтры имеют малые размеры, просты в обслуживании и весьма неприхотливы, модуль обработки сортировки получился компактным и без труда собирается в единый блок с модулем смешения. Помимо блока обработки сортировки активированным углем, в модуле возможно использование теплообменника, необходимого для обеспечения оптимальной температуры фильтрации. Также допускается использование блока электромагнитной обработки сортировки, отвечающего за улучшение органолептических показателей.

Автоматизированная линия при необходимости укомплектовывается модулем ингредиентов для различных добавок: сахарного или медового сиропа, углеводных модулей и т.д. Стоит отметить, что во время проектирования установки заказчику предоставляется возможность самостоятельно определить количество необходимых ингредиентов и время их введения (до или после фильтрации). Многие предприятия с низким уровнем автоматизации выполняют приготовление водно-спиртовой смеси, перекачивают её в ёмкость для готовой водки и уже там вводят добавки. После процедуры перемешивания получается готовый продукт.

Здесь есть один важный момент — при выполнении заключительных анализов может оказаться, что крепость водки отклонилась от заданной величины из-за добавок. Как результат — водку необходимо разбавлять водой или доукреплять спиртом. В этом нет ничего хорошего, ведь внесение в воду воды или спирта, не прошедших обработку активным углём вместе с сортировкой способствует увеличению количества вредных примесей. А это влечёт за собой ухудшение вкусовых качеств.

В период с августа по сентябрь 2006 года были смонтированы и успешно пущены в эксплуатацию на технологическом цехе ЗАО ЛВЗ «ТОПАЗ» две автоматизированные линии приготовления водно-спиртовой смеси общей производительностью 2400 дал /час. Подача спирта производится из двух удалённых на 100 метров ёмкостей, а вода поступает из трёх ёмкостей, находящихся на удалении в 45 метров. Все ёмкости снабжены датчиками-уровнемерами.

Оптимальная дозировка компонентов достигается благодаря напорному насосному оборудованию, управляемому частотными преобразователями, и управляющим задвижкам водно-спиртового тракта. Мощность насосов составляет 5,5 и 11 кВт.

Оптимальный температурный режим теплообменника поддерживается автоматически. За это отвечает трёхходовый регулирующий клапан внешнего водяного тракта, который работает на основе показаний термодатчиков. Датчик давления контролирует постоянное давление в магистрали. Габариты линии (длина*ширина* высота) — 6640*3520*1650 мм

Параметры, регулируемые автоматически:

• Крепость смеси с точностью ±0,1%;
• Температура смеси перед подачей на обработку в фильтрационно-картриджную установку с точностью ± 4 градуса;
• Производительность с точностью ± 5%.

Блокировки:

Прерывание процесса при полном заполнении приёмной ёмкости;
Прерывание процесса при опорожнении до критического уровня исходных ёмкостей;
Прерывание процесса после выполнения задачи;
Прерывание процесса при воздействии «внешних» факторов (перебои с электроснабжением, нештатная работа пневмомагистрали и т.д.);
Отключение питающих насосов при отсутствии подпора.

Пульт автоматизированного рабочего места оператора отображает следующую информацию:

• Общая производительность линии, представленная диаграммой и в цифровом виде;
• Текущий расход сырья (воды и спирта), (дал/час);
• Объём воды и спирта в исходных ёмкостях в цифровом и графическом представлении;
• Объём задачи на выход смеси, (дал);
• Текущий остаток выполнения задания по выходу смеси, (дал);
• Крепость смеси (%об);
• Температура исходных компонентов (°С);
• Температура смеси после смесителя и перед подачей на обработку в угольные фильтры, (°С). Может быть фактическая и задаваемая;
• Наработка фильтрующих устройств, количество суток до исчерпания ресурса представлены в виде «всплывающего» меню;
• Имеется цветовая и звуковая индикация, сигнализирующая об отклонении задаваемых и фактических значений контролируемых параметров свыше установленных порогов.

Кроме того, имеется возможность получить информацию о тех заданиях, которые были выполнены за последние 14 месяцев. В том числе в суммированном виде представлено:

• Количество спирта, израсходованного на выполнение задания в пересчёте на безводный при 20 градусах;
• Фактически выполненный объём задания;
• Дата и время начала процесса выполнения задания, а также его завершения.

Опыт эксплуатации уже установленных автоматизированных линий подтвердил правильность заложенных технологических решений. В частности:

• Конструкция смесительного тракта позволила добиться увеличения производительности и гомогенности сортировки. Она же снизила образование вредных примесей в процессе смешения.
• Использование малогабаритных картриджных фильтров ускорило и удешевило процесс замены фильтроэлементов, уменьшая количество неисправимого брака;
• Методы измерения расхода потоков имеют высокую точность замера. Благодаря этому результаты контроля можно использовать в заводской системе технического спиртоучёта;
• Благодаря управлению процессом электропневматическими позиционерами и частотными регуляторами скорости вращения электродвигателей может быть оптимально настроен режим работы насосов. Это позволяет работать с разным уровнем сырья в ёмкостях;
• Компьютеризованная система управления обеспечивает полную автоматизацию процесса. Участие оператора требуется лишь при выполнении ввода одного-двух параметров задания и для общего наблюдения за ходом выполнения работы.

На сегодняшний день согласованы технические задания и уже ведётся производства автоматизированных линий смешения для целого ряда авторитетных производителей.

Иванов В.В. — первый заместитель Генерального директора ГК «Русский алкоголь»
Хренов М.В. — исполнительный директор ЗАО «ЛВЗ «ТОПАЗ»»
Пугачевский С.В. — главный инженер ЗАО «КОМЭНС»
Шлыков Е.Л. — ведущий программист ЗАО «КОМЭНС»
Санков В.Н. — директор ООО «АЛЬТАИР»
Коломийцев А.Г. — технический директор ООО «АЛЬТАИР»