專利名稱：全自動高濃啤酒稀釋配比混合機及其混合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物及酒類發(fā)酵工程、食品飲料工程、生物制藥、精細化工、化學工程的多物料混合工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于高濃度啤酒用脫氧水稀釋及稀釋啤酒中CO2添加及大曲酒的風味勾兌調(diào)配的全自動過程控制。
背景技術(shù)：
隨著市場對不同濃度啤酒的需要及啤酒口感一致性越來越高，要求啤酒原糖度能夠準確的靈活調(diào)配，目前，在生產(chǎn)啤酒的工藝過程中，高濃度啤酒稀釋及CO2飽和過程只采用了半自動高濃稀釋混合機設(shè)備?，F(xiàn)有技術(shù)中，半自動高濃稀釋混合機中的CO2流量檢測及自動控制系統(tǒng)由于設(shè)計上存在諸多缺陷，不能保證稀釋啤酒濃度及CO2含量的準確添加及均一性，導致啤酒的口感質(zhì)量及其一致性達不到目前高標準的要求?，F(xiàn)有技術(shù)中使用的半 自動高濃稀釋混合機存在CO2體積流量計易受溫度和壓力的影響，CO2體積流量檢測的體積流量所換算的質(zhì)量流量不準確；閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)控制，將下游檢測的信號反饋給PLC，PLC對上游調(diào)節(jié)閥進行控制，在調(diào)節(jié)的過程中存在明顯的滯后現(xiàn)象導致控制量不準，由于下游氣泡的存在導致在線檢測值失真，半自動控制不僅增加了人力成本，也增加了勞動強度和出錯幾率，這些缺陷對生產(chǎn)啤酒的質(zhì)量及均一性造成不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種全自動高濃啤酒稀釋配比混合機及其混合方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)全自動高濃啤酒稀釋配比混合機，包括機架，設(shè)置于機架外側(cè)的PLC控制柜，設(shè)置于機架上方的靜態(tài)混合器、設(shè)置于靜態(tài)混合器下端的稀釋泵，所述的全自動高濃啤酒稀釋配比混合機外接高濃度啤酒、脫氧水、潔凈CO2、成品儲酒罐，所述高濃度啤酒和脫氧水在稀釋泵混合后，然后與潔凈CO2在靜態(tài)混合器混合后進入成品儲酒罐。所述高濃度啤酒經(jīng)過第一體積流量計、手動角向調(diào)節(jié)閥、第一止回閥到達稀釋泵，所述脫氧水經(jīng)過第二體積流量計、第一氣動PID調(diào)節(jié)閥、第二止回閥、第一氣動開關(guān)式蝶閥到達稀釋泵，所述的第二止回閥與第一氣動開關(guān)式蝶閥之間外接有排污管，排污管上設(shè)置有第二氣動開關(guān)式蝶閥，所述潔凈CO2經(jīng)過減壓閥、質(zhì)量流量計、第二氣動PID調(diào)節(jié)閥、浮子流量計、第三止回閥、第三氣動開關(guān)式蝶閥到達靜態(tài)混合器，所述第三止回閥與第三氣動開關(guān)式蝶閥之間外接有排污管，所述排污管上設(shè)置有第四氣動開關(guān)式蝶閥，所述的靜態(tài)混合器經(jīng)過很長的混合管路后通過兩條線路到達成品儲酒罐，第一條線路在混合管路與成品儲酒罐連接處設(shè)置有啤酒濃度在線檢測儀、在線壓力檢測儀、氣動PID角向調(diào)節(jié)閥，第二條線路在混合管路尾部通過第六手動對夾式蝶閥、CO2在線濃度檢測儀、第七手動對夾式蝶閥連接到成品儲酒罐，所述的混合管路為S型排列，在混合管路底部設(shè)置有5個手動對夾式蝶閥。
所述PLC控制柜采集第一體積流量計、第二體積流量計、質(zhì)量流量計、CO2在線濃度檢測儀、在線壓力檢測儀及啤酒濃度在線檢測儀的信號，控制第一至第四氣動開關(guān)式蝶閥、第一至第二氣動PID調(diào)節(jié)閥及氣動PID角向調(diào)節(jié)閥；其混合方法為所述質(zhì)量流量計準確檢測潔凈CO2的流量，有效的減少了 CO2壓力及溫度對檢測結(jié)果的影響，PLC采集第一體積流量計信號并通過數(shù)學模型的計算，得出脫氧水流量及潔凈CO2的流量，從而實現(xiàn)全過程的開環(huán)控制，數(shù)學模型的建立，為高濃度啤酒中脫氧水及CO2的準確添加提供了可靠的前提條件，PLC及開環(huán)控制原理的應用，避免了閉環(huán)控制法中反饋調(diào)節(jié)滯后現(xiàn)象所帶來的問題；PLC控制柜啟動后，PLC控制柜控制第一氣動開關(guān)式蝶閥和第三氣動開關(guān)式蝶閥打開，PLC控制柜控制稀釋泵開啟，第一體積流量計反饋高濃啤酒流量信號給PLC控制柜，PLC控制柜根據(jù)數(shù)學模型計算出所需要的脫氧水及潔凈CO2流量；PLC根據(jù)第二體積流量計反饋的脫氧水流量值與數(shù)學模型計算所得的脫氧水流量值進行對比來控制第一氣動PID 調(diào)節(jié)閥開度來調(diào)整到合適的脫氧水流量，PLC根據(jù)質(zhì)量流量計反饋的潔凈CO2流量值與數(shù)學模型計算所得的潔凈CO2的流量值對比來控制第二氣動PID調(diào)節(jié)閥開度來調(diào)整到合適的CO2質(zhì)量流量；PLC根據(jù)在線壓力檢測儀反饋的混合管路壓力信號控制氣動PID角向調(diào)節(jié)閥的開度，使混合管路維持一個恒定壓力；PLC通過采集CO2在線濃度檢測儀及啤酒濃度在線檢測儀信號，驗證系統(tǒng)的準確性與穩(wěn)定性，當有出入時，對參數(shù)進行微調(diào)；當高濃啤酒稀釋混合結(jié)束，PLC控制第二氣動開關(guān)式蝶閥及第四氣動開關(guān)式蝶閥打開，對脫氧水管路及潔凈CO2管路進行排污本發(fā)明方法切實可行，CO2質(zhì)量流量計的應用，為稀釋啤酒中CO2的準確添加提供了可靠的前提條件，數(shù)學模型的建立，為高濃啤酒中脫氧水及CO2的準確添加提供了可靠依據(jù)，開環(huán)控制原理的應用，避免了閉環(huán)控制中反饋調(diào)節(jié)滯后的現(xiàn)象，由于下游氣泡的存在導致在線檢測值失真，全過程自動控制的實現(xiàn)，大大降低了勞動強度及人為出錯的幾率，從而提聞廣品質(zhì)量及均一性。


圖I為本發(fā)明的施工裝備圖；圖2為本發(fā)明的帶控制點工藝流程圖；其中1_第一止回閥；2_第一氣動開關(guān)式蝶閥；3_稀釋泵；4_第三氣動開關(guān)式蝶閥；5_靜態(tài)混合泵；6_第四氣動開關(guān)式蝶閥；7-PLC控制柜；8_第六手動對夾式蝶閥；9-C02在線濃度檢測儀；10-第七手動對夾式蝶閥；11_成品儲酒罐；12-氣動PID角向調(diào)節(jié)閥；13-在線壓力檢測儀；14-啤酒濃度在線檢測儀；15、16、17、18、19-手動對夾式蝶閥；20_浮子流量計；21_第三止回閥；22_第二氣動PID調(diào)節(jié)閥；23_質(zhì)量流量計；24_潔凈CO2 ;25_減壓閥；26_脫氧水；27_第二體積流量計；28_第一氣動PID調(diào)節(jié)閥；29_第二止回閥；30_第二氣動開關(guān)式蝶閥；31_高濃啤酒；32_第一體積流量計；33_手動角向調(diào)節(jié)閥；34_機架。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
如圖I和圖2示，全自動高濃啤酒稀釋配比混合機，包括機架34，設(shè)置于機架34外側(cè)的PLC控制柜7，設(shè)置于機架34上方的靜態(tài)混合器5、設(shè)置于靜態(tài)混合器5下端的稀釋泵3，所述的全自動高濃啤酒稀釋配比混合機外接高濃度啤酒31、脫氧水26、潔凈C0224、成品儲酒罐11，所述高濃度啤酒31和脫氧水26在稀釋泵3混合后，然后與潔凈C0224在靜態(tài)混合器5混合后進入成品儲酒罐11。所述高濃度啤酒31經(jīng)過第一體積流量計32、手動角向調(diào)節(jié)閥33、第一止回閥I到達稀釋泵3，所述脫氧水26經(jīng)過第二體積流量計27、第一氣動PID調(diào)節(jié)閥28、第二止回閥29、第一氣動開關(guān)式蝶閥2到達稀釋泵3，所述的第二止回閥29與第一氣動開關(guān)式蝶閥2之間外接有排污管，排污管上設(shè)置有第二氣動開關(guān)式蝶閥30，所述潔凈C0224經(jīng)過減壓閥25、質(zhì)量流量計23、第二氣動PID調(diào)節(jié)閥22、浮子流量計20、第三止回閥21、第三氣動開關(guān)式蝶閥4到達靜態(tài)混合器5，所述第三止回閥21與第三氣動開關(guān)式蝶閥4之間外接有排污管，所述排污管上設(shè)置有第四氣動開關(guān)式蝶閥6，所述的靜態(tài)混合器5經(jīng)過一段混合緩沖管路后通過兩條線路到達成品儲酒罐11，第一條線路在混合管路與成品儲酒罐11連接處設(shè)置有 啤酒濃度在線檢測儀14、在線壓力檢測儀13、氣動PID角向調(diào)節(jié)閥12，第二條線路在混合管路尾部通過第六手動對夾式蝶閥8、CO2在線濃度檢測儀9、第七手動對夾式蝶閥10連接到成品儲酒罐11，所述的混合管路為S型排列，在混合管路底部設(shè)置有5個手動對夾式蝶閥15、16、17、18、19。所述PLC控制柜7采集第一體積流量計32、第二體積流量計27、質(zhì)量流量計23、CO2在線濃度檢測儀9、在線壓力檢測儀13及啤酒濃度在線檢測儀14的信號，控制第一至第四氣動開關(guān)式蝶閥、第一至第二氣動PID調(diào)節(jié)閥及氣動PID角向調(diào)節(jié)閥12。全自動高濃啤酒稀釋配比混合機的混合方法,包括質(zhì)量流量計檢測CO2質(zhì)量流量，PLC編程的數(shù)學模型給出相關(guān)具體控制參數(shù)及開環(huán)控制通過PLC實現(xiàn)對上游調(diào)節(jié)閥進行控制；所述質(zhì)量流量計法使用質(zhì)量流量計檢測CO2的流量；所述數(shù)學模型推導出控制量之間的關(guān)系式，關(guān)系式中的已知量有聞濃啤酒濃度、聞濃啤酒流量和稀釋后啤酒目標濃度，關(guān)系式中的未知量有脫氧水流量和潔凈CO2流量；所述開環(huán)控制法是通過PLC控制程序在運行之初計算的確定量與控制量之間的關(guān)系。PLC控制柜7啟動后，PLC控制7柜控制第一氣動開關(guān)式蝶閥2和第三氣動開關(guān)式蝶閥4打開，PLC控制柜7控制稀釋泵3開啟，第一體積流量計32反饋高濃啤酒流量信號給PLC控制柜7，PLC控制柜7根據(jù)數(shù)學模型計算出所需要的脫氧水26及潔凈C0224流量；PLC根據(jù)第二體積流量計27反饋的脫氧水26流量信號與所需的脫氧水流量進行對比控制第一氣動PID調(diào)節(jié)閥28開度，PLC根據(jù)質(zhì)量流量計反饋的潔凈C0224流量信號與所需的潔凈C0224的流量對比來控制第二氣動PID調(diào)節(jié)閥22開度；PLC根據(jù)在線壓力檢測儀13反饋的混合管路壓力信號控制氣動PID角向調(diào)節(jié)閥12的開度，使混合管路維持一個恒定壓力；PLC通過采集CO2在線濃度檢測儀9及啤酒濃度在線檢測儀14信號，驗證系統(tǒng)的準確性與穩(wěn)定性；當高濃啤酒稀釋混合結(jié)束，PLC控制第二氣動開關(guān)式蝶閥30及第四氣動開關(guān)式蝶閥6打開，對脫氧水管路及潔凈C02管路進行排污。所述機架固定管路及儀器，為機組的裝配提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。所述PLC控制柜采集第一體積流量計信號，計算出脫氧水及潔凈CO2流量。所述PLC控制柜采集第二體積流量計信號，控制第一氣動PID調(diào)節(jié)閥至指定開度。
所述PLC控制柜采集質(zhì)量流量計信號，控制第二氣動PID調(diào)節(jié)閥至指定開度。所述PLC控制柜采集在線壓力檢測儀信號，控制氣動PID角向調(diào)節(jié)閥至指定開度。所述PLC控制柜采集啤酒在線濃度檢測儀信號，監(jiān)測啤酒濃度。所述PLC控制柜采集CO2在線濃度檢測儀信號，監(jiān)測CO2濃度。所述靜態(tài)混合器將潔凈CO2混合到稀釋后的啤酒中。所述稀釋泵輸送稀釋后的啤酒進入靜態(tài)混合器。所述減壓閥對高壓潔凈CO2減壓，對充氧量及氣動元件起到穩(wěn)定保護作用。所述質(zhì)量流量計準確檢測潔凈CO2的質(zhì)量流量。 所述第二氣動PID調(diào)節(jié)閥根據(jù)質(zhì)量流量計反饋信號調(diào)節(jié)至指定開度。所述浮子流量計便于現(xiàn)場人員直觀看到潔凈CO2流量及流動狀態(tài)，在質(zhì)量流量計損壞時能夠暫時粗略計量。所述第三止回閥阻止靜態(tài)混合器里的混合液倒流進入潔凈CO2管路，保證管道衛(wèi)生。所述第三氣動開關(guān)式蝶閥在有高濃啤酒流量信號時打開，潔凈CO2向稀釋啤酒中添加。所述第四氣動開關(guān)式蝶閥在啤酒高濃稀釋混合結(jié)束時打開，對潔凈CO2管路進行排污。所述氣動PID角向調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定混合管道壓力至恒定值，促進CO2在稀釋啤酒中飽和溶解。所述第六及第七手動對夾式蝶閥打開，稀釋啤酒少部分進過CO2在線濃度檢測儀。所述CO2在線濃度檢測儀監(jiān)測稀釋啤酒中CO2濃度，并將信號反饋給PLC。所述第一至第五手動對夾式蝶閥在啤酒高濃稀釋混合結(jié)束后對混合管路進行排污。所述第一體積流量計檢測高濃啤酒流量，并將信號反饋給PLC。所述手動角向調(diào)節(jié)閥根據(jù)需求調(diào)節(jié)高濃啤酒流量。所述第一止回閥阻止稀釋啤酒回流進入高濃啤酒管路，保證高濃啤酒不被污染。所述第二體積流量計檢測脫氧水流量，并將信號反饋給PLC。所述第一氣動PID調(diào)節(jié)閥根據(jù)第二體積流量計檢測信號調(diào)節(jié)至指定開度。所述第二止回閥阻止稀釋啤酒回流進入脫氧水管路，保證脫氧水不被污染。所述第二氣動開關(guān)式蝶閥打開，脫氧水進入高濃稀釋管路對高濃度啤酒進行稀釋。所述第二氣動開關(guān)式蝶閥在啤酒高濃稀釋混合結(jié)束時打開，對脫氧水管路進行排污。所述質(zhì)量流量計法使用質(zhì)量流量計檢測CO2的質(zhì)量流量，減少溫度及壓力的不同變化對CO2流量檢測結(jié)果的影響。所述數(shù)學模型法推導出的關(guān)系式，通過設(shè)定量和檢測已知量，準確計算出各個未知量。所述高濃啤酒濃度由過濾工段提供，其數(shù)值正常情況下為一確定值。所述稀釋啤酒濃度由啤酒工業(yè)結(jié)束人員根據(jù)工藝要求的參數(shù)給定。
所述脫氧水流量由所建立的數(shù)學模型推導出。所述潔凈CO2流量由所建立的數(shù)學模型推導出。所述開環(huán)控制法，在控制程序運行之初確定控制量與需要量之間的關(guān)系，不需要通過在線檢測議反饋值來調(diào)節(jié)未知需要量。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有適合更多種物料配比 混合的變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.全自動高濃啤酒稀釋配比混合機，包括機架，設(shè)置于機架外側(cè)的PLC控制柜，設(shè)置于機架上方的靜態(tài)混合器、設(shè)置于靜態(tài)混合器下端的稀釋泵，所述的全自動高濃啤酒稀釋配比混合機外接高濃度啤酒、脫氧水、潔凈CO2、成品儲酒罐，其特征在于所述高濃度啤酒和脫氧水在稀釋泵混合后，然后與潔凈CO2在靜態(tài)混合器混合后進入成品儲酒罐，所述高濃度啤酒經(jīng)過第一體積流量計、手動角向調(diào)節(jié)閥、第一止回閥到達稀釋泵，所述脫氧水經(jīng)過第二體積流量計、第一氣動PID調(diào)節(jié)閥、第二止回閥、第一氣動開關(guān)式蝶閥到達稀釋泵，所述潔凈CO2經(jīng)過減壓閥、質(zhì)量流量計、第二氣動PID調(diào)節(jié)閥、浮子流量計、第三止回閥、第三氣動開關(guān)式蝶閥到達靜態(tài)混合器，所述的靜態(tài)混合器經(jīng)過一段混合緩沖管路后通過兩條線路到達成品儲酒罐。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全自動高濃啤酒稀釋配比混合機，其特征在于所述兩條線路中第一條線路在混合管路與成品儲酒罐連接處設(shè)置有啤酒濃度在線檢測儀、在線壓力檢測儀、氣動PID角向調(diào)節(jié)閥，第二條線路在混合管路尾部通過第六手動對夾式蝶閥、CO2在線濃度檢測儀、第七手動對夾式蝶閥連接到成品儲酒罐。
3.一種全自動高濃啤酒稀釋配比混合機的混合方法，其特征在于所述PLC控制柜采集第一體積流量計、第二體積流量計、質(zhì)量流量計、CO2在線濃度檢測儀、在線壓力檢測儀及啤酒濃度在線檢測儀的信號，控制第一至第四氣動開關(guān)式蝶閥、第一至第二氣動PID調(diào)節(jié)閥及氣動PID角向調(diào)節(jié)閥； 所述質(zhì)量流量計準確檢測潔凈CO2的流量，有效的減少了 CO2壓力及溫度對檢測結(jié)果的影響，PLC采集第一體積流量計信號并通過數(shù)學模型的計算，得出脫氧水流量及潔凈CO2的流量，從而實現(xiàn)全過程的開環(huán)控制，數(shù)學模型的建立，為高濃度啤酒中脫氧水及CO2的準確添加提供了可靠的前提條件，PLC及開環(huán)控制原理的應用，避免了閉環(huán)控制法中反饋調(diào)節(jié)滯后現(xiàn)象所帶來的問題； 其步驟為PLC控制柜啟動后，PLC控制柜控制第一氣動開關(guān)式蝶閥和第三氣動開關(guān)式蝶閥打開，PLC控制柜控制稀釋泵開啟，第一體積流量計反饋高濃啤酒流量信號給PLC控制柜，PLC控制柜根據(jù)數(shù)學模型計算出所需要的脫氧水及潔凈CO2流量；PLC根據(jù)第二體積流量計反饋的脫氧水流量值與數(shù)學模型計算所得的脫氧水流量值進行對比來控制第一氣動PID調(diào)節(jié)閥開度來調(diào)整到合適的脫氧水流量，PLC根據(jù)質(zhì)量流量計反饋的潔凈CO2流量值與數(shù)學模型計算所得的潔凈CO2的流量值對比來控制第二氣動PID調(diào)節(jié)閥開度來調(diào)整到合適的CO2質(zhì)量流量；PLC根據(jù)在線壓力檢測儀反饋的混合管路壓力信號控制氣動PID角向調(diào)節(jié)閥的開度，使混合管路維持一個恒定壓力；PLC通過采集CO2在線濃度檢測儀及啤酒濃度在線檢測儀信號，驗證系統(tǒng)的準確性與穩(wěn)定性，當有出入時，對參數(shù)進行微調(diào)；當高濃啤酒稀釋混合結(jié)束，PLC控制第二氣動開關(guān)式蝶閥及第四氣動開關(guān)式蝶閥打開，對脫氧水管路及潔凈CO2管路進行排污。
全文摘要
全自動高濃啤酒稀釋配比混合機及其混合方法，涉及生物及酒類發(fā)酵工程、食品飲料工程、生物制藥、精細化工及化學工程的多物料混合工藝技術(shù)領(lǐng)域，包括機架，設(shè)置于機架外側(cè)的PLC控制柜，設(shè)置于機架上方的靜態(tài)混合器、設(shè)置于靜態(tài)混合器下端的稀釋泵，所述的全自動高濃啤酒稀釋配比混合機外接高濃度啤酒、脫氧水、潔凈CO2、成品儲酒罐，其步驟為所述高濃度啤酒和脫氧水在稀釋泵混合后，然后與潔凈CO2在靜態(tài)混合器混合后進入成品儲酒罐。本發(fā)明方法切實可行，質(zhì)量流量計的應用，為稀釋啤酒中CO2的準確添加提供了可靠的前提條件，數(shù)學模型的建立，為高濃啤酒中脫氧水及CO2的準確添加提供了可靠依據(jù)，開環(huán)控制原理的應用，避免了閉環(huán)控制中反饋調(diào)節(jié)滯后及檢測數(shù)據(jù)失真造成混合比不準確的現(xiàn)象，全過程自動控制的實現(xiàn)，大大降低了勞動強度及人為出錯的幾率，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量及均一性。
文檔編號C12C5/02GK102827717SQ20121030595
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者陶安軍 申請人:安徽華藝生物裝備技術(shù)有限公司