Diseño de matriz de válvulas de gas para fermentación de cerveza

Con el desarrollo de la automatización industrial, es una tendencia general para la automatización de la producción de cerveza para reemplazar la operación manual. Este documento combina las necesidades reales del proceso de fermentación de una cervecería y diseña una matriz de válvulas de gas de fermentación para reemplazar la matriz de tubería de gas tradicional, proporcionando una referencia para las industrias relacionadas.

1. Fila de tubería de gas de fermentación tradicional

La disposición tradicional de la tubería de gas de fermentación está equipada con tubo de suministro de líquido CIP, tubo de aire comprimido, tubería de suministro de gas CO2, tubería de recuperación de CO2, tubo de descarga de gas de escape y tubo de conexión de la capa de tanque. Cada tanque de fermentación está equipado con una válvula de regulación de presión, y cada tubería de gas corresponde a una válvula manual, que se realiza mediante conmutación manual.

Desde el momento en que el mosto ingresa al tanque hasta el momento en que se limpia el tanque de fermentación, es necesario cambiar manualmente el interruptor muchas veces y establecer el valor de presión de la válvula reguladora de presión. Esto aumenta la intensidad laboral de las operaciones en el sitio y también es propensa a los errores operativos. Por ejemplo, el aire comprimido que ingresa a la tubería de recuperación de CO2 conduce a una pureza insuficiente del CO2 recuperado, y el aire comprimido que ingresa al tanque de almacenamiento de líquidos de fermentación madura conduce a problemas de calidad de oxígeno disuelto altos. Por esta razón, es necesario solidificar el flujo de trabajo a través de operaciones automatizadas e introducir válvulas automatizadas para reemplazar las operaciones manuales.

2. Selección de válvulas

Las válvulas automatizadas incluyen válvulas de mariposa neumática, válvulas anti-mezcla, válvulas de parada neumática, válvulas reguladoras neumáticas, etc. Teniendo en cuenta que las tuberías de gas necesitan cambiar las operaciones de la tubería, las válvulas de mariposa neumática y las válvulas contra la mezcla. En términos de la selección de válvulas contra la mezcla, es necesario hacer subdivisiones y selecciones basadas en los requisitos de presión de las condiciones de trabajo de la tubería de gas. En general, para tuberías con diámetros grandes, altas presiones y un martillo propenso al agua, se pueden seleccionar válvulas anti-mezclas de doble asal de doble asiento (denominadas válvulas anti-mezclado de doble asiento), mientras que para las tuberías con diámetros pequeños y bajas presiones, válvulas antiinitores de doble asalto (referidas como válvulas antiinituctoras de un solo asiento) son más rentables.

3. Diseño de matriz de válvulas de tubería de gas

El sistema de matriz de válvulas es una matriz de válvulas compuesta de varias válvulas y tuberías. Al controlar los interruptores de entrada y salida de las válvulas, se puede lograr la conversión de transmitir diferentes materiales y otras funciones especiales.

En comparación con la matriz de tubería de gas manual tradicional, este diseño utiliza una matriz de válvulas para lograr una operación automatizada y optimiza la configuración de la tubería de gas en el área de fermentación en combinación con los requisitos reales del proceso. Por un lado, dado que el aire comprimido se usa primero para reemplazar el CO2 en el tanque de fermentación antes del lavado álcali, y luego se limpia el cuerpo del tanque, el tubo de suministro de aire comprimido puede compartir la misma tubería con la tubería de suministro de líquido CIP; Por otro lado, dado que los requisitos de presión en las etapas de fermentación media y tardía son más altos que los de las primeras etapas de fermentación, se pueden configurar dos tuberías de recuperación de CO2 con diferentes condiciones de trabajo para equilibrar la presión en el tanque de fermentación, al tiempo que ahorra el costo de la válvula reguladora de presión. La Tabla 2 muestra la configuración de la matriz de tubería de gas de fermentación.

Tabla 2 Configuración de la disposición de la tubería de gas de fermentación

Debido a que el tanque de fermentación se limpia con una lavadora del tanque, el requisito de presión de la tubería de suministro de líquido CIP es relativamente alto, mientras que la tubería de gas se usa para el transporte de gas en el proceso de fermentación, y la presión de trabajo es relativamente baja. Por lo tanto, la tubería de suministro de líquido adopta la válvula contra la mezcla de doble asiento. La tubería de gas adopta la válvula anti-mezcla de un solo asiento para reducir los costos. El tubo de suministro de líquido CIP está conectado a la cámara de la válvula inferior de la válvula anti-mezcla de doble asiento, y el tubo de conexión del tanque está conectado a la cámara de la válvula superior de la válvula anti-mix de doble asiento. Durante la limpieza, el líquido de limpieza fluye desde la cámara de la válvula inferior hasta la cámara de la válvula superior. Al final de la limpieza, la válvula anti-mezcla es 'Flojo cerrado' para evitar el martillo de agua.

Del mismo modo, en la conexión entre el tubo de aire comprimido y el tubo de suministro de líquido CIP, el aire comprimido debe diseñarse para suministrar aire desde la cavidad de la válvula inferior hasta la cavidad de la válvula superior, de lo contrario el 'cierre aguas abajo' es propenso al martillo de aire. En este momento, el tubo de suministro de líquido CIP debe conectarse a la cavidad de la válvula superior de la válvula anti-mezcla de doble asiento, y el tubo de aire comprimido debe conectarse a la cavidad de la válvula inferior de la válvula anti-mix.

En términos de conectar la tubería de conexión del tanque con otras tuberías de gas, la tubería de conexión del tanque está conectada a la parte superior de la válvula anti-mezcla de un solo asiento, y la fila de la tubería de gas está conectada a la parte inferior de la válvula anti-mezcla de un solo asiento.

Finalmente, teniendo en cuenta que el líquido de limpieza permanecerá en la tubería de conexión del tanque después de que se limpie el tanque de fermentación, se puede configurar un interruptor de detección de nivel de líquido en la posición baja de la tubería para controlar automáticamente el estado del interruptor de la válvula de descarga. El interruptor de detección de nivel de líquido también tiene una función de protección contra fugas: si la tubería de gas debe ser CIP regularmente, considerando el impacto del martillo de agua en casos extremos, la válvula anti-mezcla de un solo asiento se levanta y el líquido CIP se mezcla con la tubería superior del tanque superior. En este momento, el interruptor de detección de nivel de líquido en la posición baja de la tubería puede controlar la válvula de descarga para abrirse para evitar que el líquido CIP ingrese al cuerpo del tanque.