Виробництво пива та вина в промислових масштабах — це технологічні процеси, що складаються з багатьох етапів: від сировини (солод, хміль/виноград) через бродіння, освітлення, дозрівання до розливу в пляшки та етикетування. На кожному з цих етапів відбувається велика кількість механічних операцій, транспортування, очищення, змішування, дозування, управління – багато з них можуть підтримуватися або виконуватися за допомогою пневматичного обладнання. Пневматика має такі переваги: чистота (стиснене повітря, належним чином підготовлене), швидкість дії, простота конструкції, легкість обслуговування. Однак у харчовій промисловості/виробництві напоїв існують додаткові вимоги: гігієна, безпека харчових продуктів, сертифікати, належна виробнича практика, стійкість до CIP-очищення, стійкість до корозії, контроль забруднень (масло, вода).

Основні області застосування пневматики в пивоварінні та виноробстві

Процес / операція	Застосування пневматики / стисненого повітря / вакууму	Технічні вимоги/специфікації
Бродіння / змішування мусту / сусла	аерація – вино: подача кисню перед бродінням; пиво: змішування, суміші дріжджів; іноді змішування за допомогою трубок з розсіяним повітрям	чистота повітря – без олії, мінімальний вміст частинок; достатні витрати; кероване/регульоване
Натискання / стискання	виноробня: пневматичні преси (наприклад, мембранні або кліткові з пневматичним мембранним або фольговим приводом); пивоварня: транспортування сусла та затору, фільтрація	високі зусилля (наприклад, високий тиск) на пресі; допуски для матеріалів, що контактують з продуктом; стійкість до кислот/танінів; легкість очищення
Керування клапанами, електромагнітними клапанами, приводами	автоматизація: потік рідин (сусло, вино, пиво), миття (CIP),запобіжні клапани, вентиляційні клапани, дозування добавок (наприклад, хмелю, освітлювачів)	швидка реакція, герметичність, матеріали харчового класу, захист від відкладень; часто нержавіюча сталь, ущільнення, сертифіковані FDA /харчового класу
Розлив / Наповнення / Укупорка / Маркування	Лінії розливу потребують повітря для живлення клапанів, виконавчих механізмів, пневматичних пристроїв: поршневих приводів, пневматичних захватів , допоміжних пристроїв; дозування інертних газів (наприклад, азоту) – витіснення кисню; тиск повітря/газу для проштовхування/очищення пляшок/сушіння.	контроль повітря/вологості; іноді кондиціонування повітря; точне регулювання потоку; зменшення втрат та переливів; стійкість до корозії, асептичні умови; часто дотримання гігієнічних норм
Очищення, дезінфекція (CIP – очищення на місці, SIP – стерилізація на місці)	Стиснене повітря допомагає видаляти сміття, сухі труби та резервуари після очищення; також використовуються пневматичні інструменти для технічного обслуговування	це має бути сухе, очищене повітря; легкий демонтаж; стійка конструкція інструментів; стійкість до хімічних речовин; захист від затоплення/корозії
Контроль температури/охолодження	Хоча охолодження переважно здійснюється водяними або глікольними системами, повітря може використовуватися в низькотискних повітродувках для примусової циркуляції повітря, осушувачах повітря в системах стисненого повітря; за допомогою вакуумного насоса в сушильних системах.	ефективність, енергозбереження, шум, результативність; забезпечення відповідних умов експлуатації (робоча температура, вологість)
Упаковка, обробка, маркування, внутрішня логістика	пневматичні захоплення, підйомники, пневматичні або пневматичні конвеєри (наприклад, вакуумні присоски ), пневматичні монтажні інструменти для технічного обслуговування/ремонту	вимоги безпеки; низький рівень шумового випромінювання; довговічність протягом робочих циклів; гарантія, сервісне обслуговування; сумісність з іншими системами керування

Автоматизована лінія розливу на пивоварні або виноробні, де скляні пляшки рухаються конвеєром, демонструючи використання пневматики та промислової автоматизації

Ключові елементи пневматичної установки – що має бути

Щоб пневматична система в пивоварні/виноробні була функціональною, гігієнічною та ефективною, конструкція установки повинна враховувати:

1. Генерація повітря

Компресори (різні типи: поршневі, гвинтові, безмасляні, можливо сепаратори масла, охолоджувачі масла)
Джерела газів: азот, CO₂ (у пивоварнях), можливо O₂ (у вині) – генератори газів

2. Підготовка повітря

Фільтрація (твердих забруднень, масла, води)
Видалення вологи (осушувачі)
Редуктори тиску, стабілізатори, регулятори потоку
Манометри, датчики, запобіжні клапани

Система трубопроводів та клапанів з двома манометрами, що використовуються для підготовки та фільтрації стисненого повітря відповідно до стандарту ISO 8573 на виробництві напоїв

3. Розподіл повітря / газів

Повітроводи / повітропроводи: з нержавіючої сталі, де необхідний контакт з харчовими продуктами, або зі спеціальних матеріалів, ізольовані повітроводи, якщо це необхідно для температури.
Фітинги, швидкороз'ємні з'єднання, арматура – такі, що забезпечують легке очищення, заміну деталей, герметичність.

Фрагмент промислового конвеєра на виробництві, обладнаний пневматичними лініями та проводами, що контактують з харчовими продуктами

4. Виконавчі елементи

Пневматичні приводи (циліндри): наприклад, для багатоходових клапанів, закриття, відкриття заслінок, пресів; різні ходи, сили
Електроклапани / пневматичні клапани – управління, регулювання потоку рідин і газів
Пневматичні інструменти – для технічного обслуговування, монтажу, демонтажу, сервісу

5. Управління, безпека, моніторинг

Системи управління: датчики потоку, датчики тиску, датчики вологості, автоматизація клапанів і силових приводів
Предохранительные клапаны, обратные клапаны, зворотні клапани
Системи сигналізації, моніторинг якості повітря (класи фільтрації, вміст масла тощо)

Складна промислова система трубопроводів, фільтрів та манометрів із нержавіючої сталі, що використовується для моніторингу якості стисненого повітря, включаючи датчики точки роси та вмісту олії

6. Гігієнічні та нормативні вимоги

Матеріали, дозволені для контакту з харчовими продуктами (наприклад, нержавіюча сталь, ущільнення, дозволені для харчових продуктів, сертифікати)
Можливість CIP-очищення / стерилізації
Стандарти якості стисненого повітря (наприклад, ISO 8573-1)
Технічна документація, валідація процесів

Специфічні вимоги до пивоварень та винзаводів

Хоча багато потреб збігаються, існують відмінності, що випливають із специфіки виробництва:

Характеристика	Пивоварня	Виноробня
Використані гази	CO₂ – бродіння, карбонізація; часто азот у газових сумішах для пива, також стиснене повітря для розливу	Азот та/або кисень – аерація, підсолоджування; менше CO₂ (залежно від стилю); часто більший акцент на щадному процесі окислення
Температура/тиск	Пиво – вищий тиск розливу/карбонізації; вимоги до охолодження для бродіння та зберігання	вино – делікатніші процеси, більша чутливість до окислення та змін температури; часто повільніші, більш контрольовані процеси
Масштаб виробництва/частота циклів	пивоварні – часто більшого масштабу, швидших циклів, більших ліній розливу/консервування	виноробні – сезонні цикли, іноді менші партії, більший акцент на якості сировини та смаку
Сенсорні стандарти та чистота	пиво зазвичай з вищою карбонізацією – більш стійке, наприклад, до CO₂, дріжджового смаку; але дуже висока чистота, аромати та відсутність домішок потрібні	вино – більш ніжний ароматичний профіль, більший ризик окислення або смакових дефектів; слід подбати про забезпечення чистого повітря, відсутності забруднення та відсутності окислювальної здатності

Крупний план манометра на виробничому обладнанні з нержавіючої сталі, що використовується для контролю тиску на виноробні або пивоварні

Як повинні бути підібрані параметри пневматичних пристроїв

Підбір обладнання вимагає визначення:

Робочого тиску (наприклад, 6-10 бар, як правило, в загальній пневматиці; в пневматичному пресі він може бути вищим)
Потік повітря (для великих циліндрів, багатьох клапанів, що працюють одночасно)
Робоча температура та умови навколишнього середовища (вологість, можливість появи пари, кислот)
Частинки забруднень (масло, вода) – клас якості повітря, вимоги ISO
Конструкційні матеріали – нержавіюча сталь, ущільнення, дозволені для контакту з харчовими продуктами
Швидкість роботи, цикли роботи (безперервна проти періодичної)

Колаж із дев'яти фотографій, що відображає повний цикл постачання та автоматизації пивоваріння: від великих ємностей та трубопроводів, лінії розливу та етикетування пляшок, пневматичних систем, до навантаження продукції в транспортний засіб

Приклади норм, стандартів та якості, які необхідно дотримуватися

ISO 8573-1 – клас якості стисненого повітря (наприклад, вміст твердих частинок, рівень масла, вологість) – пивоваріння та виноробство зазвичай вимагають класу, який гарантує відсутність масла та мінімальний вміст пилу/частинок.
Харчові/харчові норми для матеріалів, що контактують з продуктом – нержавіюча сталь (наприклад, типу 316L), ущільнення з сертифікатом допуску до контакту з харчовими продуктами (наприклад, FDA/EU).
Норми щодо чистоти установок – можливість санітарної обробки, очищення CIP/SIP, відсутність мертвих просторів, легкий демонтаж.
Безпека роботи – захист від тиску, запобіжні клапани, відповідні кожухи, електричні та пневматичні сертифікати.
Технічна документація – інструкції з обслуговування, технічні характеристики обладнання, декларації відповідності, картки обладнання (у GMP / HACCP, якщо застосовуються).

Панорамний вид на автоматизовану лінію розливу та пакування пива, де використовуються генератори азоту (N2) та вуглекислого газу (CO2) для витіснення кисню та збереження якості продукції

Найпоширеніші помилки в проектуванні та експлуатації пневматичних систем у пивоварнях та винних заводах

Проектні помилки

Занадто мала продуктивність компресора відносно пікового попиту – призводить до падіння тиску і простоїв.
Відсутність запасу потужності і можливості розширення – установка не має можливості розвитку при збільшенні виробництва.
Нехтування якістю повітря – відсутність осушувачів і фільтрів на етапі проектування.
Використання матеріалів, нестійких до засобів CIP/SIP і корозії (наприклад, звичайна сталь, алюміній у вологих зонах).
Відсутність водовідвідників і точок зливу – накопичення конденсату.

Експлуатаційні помилки

Занадто рідкісні огляди фільтрів і сепараторів.
Відсутність моніторингу герметичності та втрат повітря.
Відсутність калібрування датчиків і манометрів.
Ігнорування падіння тиску – розгляд його як «нормального».
Неправильне зберігання та чищення пневматичних інструментів.

Вас може зацікавити:

Автор

Захар Магеровський

Оператор

+38-(067)-75-53-862

[email protected]

Графік роботи:

9:00 - 17:00