电磁流量计在啤酒行业的应用和注意事项

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电磁流量计在啤酒行业的应用和注意事项

啤酒行业介绍电磁流量计原理啤酒生产工艺中流量计的使用高浓度稀释

电磁流量计在啤酒行业的应用和注意事项2004年1月(1)

摘要   归纳了啤酒行业对流量仪表的要求和电磁流量计的适应性;阐述了啤酒生产过程的主要工艺,如麦汁生产、发酵、灌装等对仪表的要求;提示应用中需注意的事项,如操作工艺的影响、介质中气泡的影响以及传感器凝露导致绝缘下降引起的故障等。

关键词  电磁流量计   啤酒生产   应用   注意事项

目前,我国有近千家啤酒企业、1 500个啤酒品牌,这些企业的规模和管理千差万别,所使用的生产设备有进口的,但较大数量是国产设备,然而其设备的技术水平与国际同行相比还存在一定的差距。例如日本麒麟啤酒横滨工场,2000年改建完成后,年产啤酒可达50万m3,共使用了近500台电磁流量计[1]。而国内的企业在自动化控制方面的投入就弱了许多,以一个年产量位居国内前三名的啤酒品牌为例,其中一个日产啤酒设计能力5 000m3(年产量20多万m3)生产基地,仅用30几台电磁流量计(指直接用于啤酒生产工艺,不涉及其它辅助工艺),此中不难看到目前我国啤酒行业与国外企业自动化水平有多大的差距。

对目前生产和日后扩大发展中所需的各类仪表,应全面、综合地考虑行业的特殊性以及不同对象仪表在使用、维护和生产工艺的具体要求,正确选取。这是保证产品质量和仪表本体正确安全运行极其重要的工作内容,将对日后实际工作带来莫大的好处。

啤酒行业生产工艺中的物料和产品的流量计量为众企业所重视,特别是所使用的液体流量测量仪表,与一般企业又有所不同,有其特殊的要求,例如必须避免细菌的繁殖、便于频繁清洗和承受较高温度条件具有腐蚀性的碱水和双氧水等的消毒,具体要求如下:

①传感器测量回路简单,没有阻流件和容易潴留介质的部位;

②所有和介质接触的部件材料符合食品卫生的要求,诸如符合FDA(美国食品及医药管理局)、EHEDG(欧洲卫生设备设计组织)的要求等;

③与介质接触部件能承受蒸汽、碱水和双氧水清洗时温度溃击和腐蚀作用;

④用于灌装工艺时要具有快速响应性能和较高的测量精度;

⑤能适应低温(在2℃左右)和潮湿的工作环境。在众多液体流量仪表产品中,电磁流量计能满足上述要求,并且其价格日益下降从而得到广大啤酒行业中用户的认可,从而在实际应用中占有较大的比例。本文结合笔者在日常工作中所遇到的一些实例,就电磁流量计在啤酒行业的选型、运行和日常维护等应用方面的问题作一讨论。

1 电磁流量计原理

  电磁流量计的基本原理是法拉第电磁感应定律,运动的导体在磁场中切割磁力线,在其两端产生感应电动势。如图1所示,在一内径为D,内部磁场强度为B的非导磁性测量管内,液态的具有导电性被测介质以v的速度流动,则在与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势U,该电势的大小如下:

           图1

          U=BvD                                (1)

式中:B为磁感应强度,T;v为流体平均流速,m/s;D为测量管内径,m。

液体的体积流量为

                                 (2)

由式(1)和式(2)可得

                                 (3)

式中:K为仪表常数,由于传感器生产的离散性,对同一标称口径的传感器予以修正,K=4B/

传感器的感应电势U与流量qv是线性的比例关系,它只与磁感应强度B和测量管内径D有关,而与其他物理参数的变化无关,这是电磁流量计的最大优点。只要测出感应电势的大小,就可计算出实际的流量。

2  啤酒生产工艺中流量计的使用

   图2所示的是啤酒生产的主要工艺流程,为在生产过程中进行有效控制,需对中间原料——麦汁,半成品中的清酒,高浓度稀释工艺中的原汁酒、无菌碳酸水,最终的成品灌装以及生产过程中产生的废水进行计量和控制。

                              图2

原料配备:啤酒生产原料制备过程中,主要测量参数是重量和物位,无重要流量测量点,故不在此展开讨论。

麦汁生产:麦汁是啤酒生产的重要中间原料,对其进行计量涉及到前后工艺(车间)之间的交接结算,极其重要。尤其是前后工艺车间分开核算时,计量结果关系到各自生产和经济指标的完成,故这一测量点是十分重要和敏感的,准确是其首要指标。麦汁有一定的粘度,但对于电磁流量计的测量不存在困难,需要考虑的是工艺过程中的消毒,用在该测量点的流量计可考虑采用PTFE衬里(或PFA)和不锈钢材料电极的电磁流量计,它能够防止稀的双氧水、碱水的腐蚀,通常口径在50~100mm之间,可根据流量和相配的工艺管道来确定流量计的口径。

发酵:发酵、过滤后的清酒,将通过管路输往下道工序——包装,同样涉及到两个部门的计量交接,对清酒准确计量也是极其重要的,否则将引起不必要的纠纷。对流量计的要求与麦汁计量相似。

高浓度稀释:因生产工艺的不同,有些啤酒是通过对高浓度原汁酒进行勾兑而生产的,这就要求通过严格控制高浓度原汁酒和无菌碳酸水的配比比例,保证其混合后的啤酒度。在每一条生产线,需要两台电磁流量计作配比流量的控制,一般测量酒的流量计选取口径50~100mm,测量水的流量计选20~50mm,视生产规模而定,为保证仪表具有较高的测量精度,应保证流体流速在1m/s以上,使流量测量在仪表的较佳工作范围,同时流量计的时间常数也应该设置小一些,一般在1~3s,以提高控制的灵敏度,保证配比的准确度。

 

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