一種基于溫度與開耙控制系統(tǒng)來自動控制黃酒前酵發(fā)酵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一種基于溫度與開耙控制系統(tǒng)來自動控制黃酒前酵發(fā)酵的方法，涉及黃酒前酵發(fā)酵過程溫度與開耙過程自動化控制及優(yōu)化控制模型，屬于智能化輕工過程控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]黃酒是我國特有的古老酒種，已有5000多年的歷史，素有“液體蛋糕”之稱，正逐漸被更多人所喜愛，尤其是我國加入WT0后，為黃酒的出口打開了廣闊的空間，出口量明顯增加，其市場需求越來越大。在與日倶增的市場需求下，其生產(chǎn)單體規(guī)模小、自動化程度低及批次穩(wěn)定性差，生產(chǎn)明顯受環(huán)境條件約束等問題顯得越發(fā)突出。因此，如何擺脫以上限制條件成為國內(nèi)黃酒生產(chǎn)企業(yè)必須面對的問題。
[0003]目前，黃酒行業(yè)在繼承和發(fā)揚傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上進行了一些技術(shù)創(chuàng)新，但在全面的工業(yè)化和自動化方面卻進步不大。目前國內(nèi)使用的酒曲仍是通過傳統(tǒng)自然發(fā)酵加工而成，無法對黃酒發(fā)酵過程進行全面的調(diào)控。而在黃酒發(fā)酵過程中，前酵在黃酒品質(zhì)的決定中占據(jù)決定性的角色，而前酵又取決于溫度的控制與開耙的時機，目前，溫度與開耙時機通氧完全憑借工人經(jīng)驗和感官進行判斷，這些因素不僅影響了黃酒批次間品質(zhì)的穩(wěn)定性，而且限制了黃酒產(chǎn)業(yè)的規(guī)模。在這種情況下，本發(fā)明在已開發(fā)的溫度控制系統(tǒng)與開耙控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，基于黃酒廠的經(jīng)驗數(shù)據(jù)結(jié)合發(fā)明人對溫度與開耙時間對黃酒發(fā)酵過程中的酒精度與總酸度影響的研究結(jié)果，發(fā)明了基于溫控與開耙控制系統(tǒng)的在線控制模型用于黃酒的前酵發(fā)酵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了實現(xiàn)利用溫度與開耙自動化控制系統(tǒng)來實現(xiàn)黃酒工業(yè)自動化發(fā)酵的目的，本發(fā)明提供一個用于黃酒工業(yè)自動化發(fā)酵的控制模型。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:所述的黃酒工業(yè)自動化發(fā)酵的控制模型，即一種基于溫度與開耙控制系統(tǒng)來自動控制黃酒前酵發(fā)酵的方法，主要包括黃酒溫度的自動控制與開耙時間的自動控制。
[0006]黃酒溫度的自動控制，其控制模型為:將米飯冷卻至溫度24-27°C后與酒曲攪拌均勻落缸，落缸搭窩后使發(fā)酵自然進行，通過溫控系統(tǒng)使品溫不超過32°C，該狀態(tài)維持至第12h ;12h后使溫度在32°C保持20h ;在隨后的18h內(nèi)緩慢均勻降溫，使品溫從32°C降至15°C ;再在15°C恒溫條件下繼續(xù)發(fā)酵40h，至前酵結(jié)束。在落缸后的前10h內(nèi)，發(fā)酵處于糖化階段，該階段溫度以發(fā)酵自身的溫度為主來決定發(fā)酵的進程，在發(fā)酵溫度不高于32°C的條件下，不需要啟動控溫設(shè)備來控制罐體溫度，在高于32°C時，則啟動溫度自動控制系統(tǒng)來調(diào)控溫度。
[0007]黃酒溫度的自動控制:其主要由溫度控制決策支持系統(tǒng)、冷卻水控制裝置組成。
[0008]溫度的自動控制:
此系統(tǒng)由溫度控制決策支持系統(tǒng)和冷卻水控制裝置組成；所述冷卻水控制裝置包含工控機、PLC、第一電磁先導閥、第一氣動閥和第一手動閥。其中，工控機用于接收來自推理機的溫度控制方案，發(fā)出通斷冷卻水的指令信號；PLC執(zhí)行工控機的程序指令，并連接遠端用戶和第一電磁先導閥；當工控機掉電時，PLC運行自帶的控制程序并執(zhí)行程序指令，連接遠端用戶和第一電磁先導閥；第一電磁先導閥為第一氣動閥提供氣源信號，通電時前者打開，輸出的壓縮氣流使后者處于開通狀態(tài)，所連接的發(fā)酵罐開始冷卻水降溫過程；第一手動閥與第一氣動閥并聯(lián)，發(fā)生電氣故障時可作為旁路開關(guān)，保證系統(tǒng)的安全運行。
[0009]其中，溫度控制決策支持系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)來自傳感器網(wǎng)絡(luò)，其根據(jù)人機交互界面輸入、數(shù)據(jù)庫信息和一定的推理方法，輸出最佳的溫度控制方案，由冷卻水控制裝置實施其溫度控制方案，并完成溫度控制。
[0010]黃酒開耙時間的自動控制:不同于傳統(tǒng)的開耙工藝，用無菌高壓空氣替代傳統(tǒng)的手工攪拌，通過鼓入無菌空氣使得發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵料實現(xiàn)攪拌目的，不僅有利于罐內(nèi)發(fā)酵液的充分攪拌縮小罐內(nèi)不同區(qū)域的溫差，而且可以帶走發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化碳廢氣。在落缸后10h開始第一次開耙，此時溫度要控制在31-32°c之間，開耙時間為lOmin，從落缸后10-31 h，每隔3h開把一次，開把時間為8min，31h以后每隔10h開把一次，時間8min，直至發(fā)酵結(jié)束。
[0011]黃酒開耙時間的自動控制:其主要包含工業(yè)控制計算機、PLC、溫度傳感器、智能儀表和現(xiàn)場執(zhí)行器。
[0012]開耙時間的自動控制:
此系統(tǒng)由開耙控制決策支持系統(tǒng)和開耙控制裝置組成，所述開耙控制裝置包含工控機、PLC、第二電磁先導閥、第二氣動閥和第二手動閥。其中，工控機用于接收來自推理機的開耙控制方案，發(fā)出通斷開耙閥的指令信號；PLC執(zhí)行工控機的程序指令，并連接遠端用戶和第二電磁先導閥；當工控機掉電時，PLC運行自帶的控制程序并執(zhí)行程序指令，連接遠端用戶和第二電磁先導閥；第二電磁先導閥為第二氣動閥提供氣源信號，通電時前者打開，輸出的壓縮氣流使后者處于開通狀態(tài)，所連接的發(fā)酵罐開始通無菌高壓空氣，加速反應速度，由于冷空氣的進入熱量有所下降，隨著反應過程的加快，總體熱量增加，溫度升高，由決策支持系統(tǒng)決定開耙閥和冷凝閥將要執(zhí)行的動作，同時，本系統(tǒng)第二手動閥與第二氣動閥并聯(lián)，發(fā)生電氣故障時可作為旁路開關(guān)，保證系統(tǒng)的可靠運行。
[0013]其中，開耙控制決策支持系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)來自傳感器網(wǎng)絡(luò)，其根據(jù)人機交互界面輸入、數(shù)據(jù)庫信息和一定的推理方法，輸出最佳的開耙控制方案，由開耙閥控制裝置實施其開耙控制方案，并完成開耙控制。
[0014]該系統(tǒng)已經(jīng)被本專利申請人申請另一專利《一種實現(xiàn)黃酒發(fā)酵自動化控制的裝備及應用》。
[0015]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明實現(xiàn)了黃酒生產(chǎn)的自動化，從而使黃酒發(fā)酵不再單純靠發(fā)酵技師的視覺經(jīng)驗來控制發(fā)酵，同時大大降低了黃酒發(fā)酵技師的勞動強度，解決了黃酒發(fā)酵過程中溫度與開耙難于控制的問題，而且本發(fā)明方法使黃酒品質(zhì)的穩(wěn)定性大大提尚ο
【附圖說明】
[0016]圖1.基于溫度控制系統(tǒng)來自動控制黃酒前酵發(fā)酵的工藝圖。
[0017]圖2.基于開耙控制系統(tǒng)來自動控制黃酒前酵發(fā)酵的工藝圖。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明在以下的實施例中作進一步說明。這些實施例只是為了說明目的，而不是用來限制本發(fā)明的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的描述。
[0019]實施例1:基于溫度與開耙控制系統(tǒng)來自動控制黃酒前酵發(fā)酵的工藝
該工藝的實現(xiàn)主要包括以下步驟:黃酒溫度的自動控制:米飯在24-27°C落缸，與酒曲混合均勻落缸后使發(fā)酵自然進行，在品溫低于32°C，不啟動溫控系統(tǒng)；當品溫高于工控機設(shè)定的預設(shè)值32°C時，工控機，發(fā)出通斷冷卻水的指令信號；PLC執(zhí)行工控機的程序指令，并連接遠端用戶和第一電磁先導閥，所連接的發(fā)酵罐開始通冷卻水以實現(xiàn)降溫目的，該狀態(tài)維持12h ;之后使溫度在32°C保持20h ;在隨后的18h內(nèi)緩慢均勻降溫，使品溫從32°C降至15°C，再在15°C恒溫條件下繼續(xù)發(fā)酵至前酵結(jié)束，整個過程的溫度均有工控機來發(fā)出指令，執(zhí)行。
[0020]黃酒開耙時間的自動控制:PLC執(zhí)行工控機發(fā)出的程序指令，向第二電磁先導閥發(fā)出命令，開啟第二氣動閥，根據(jù)預設(shè)在落缸后10h開始第一次開耙，此時溫度要控制在31-32°C之間，開耙時間為lOmin ;當開耙時間結(jié)束時，工控機向PLC發(fā)出指令，關(guān)閉第二氣動閥;從10-31 h，每隔3h開辛巴一次，開把時間為8min，31h以后每隔1 Oh開辛巴一次，時間8min，直至發(fā)酵結(jié)束。
[0021]上述實施例僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、替換、添加或改型等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于溫度與開耙控制系統(tǒng)來自動控制黃酒前酵發(fā)酵的方法，其特征在于該方法主要包括黃酒溫度的自動控制與開耙時間的自動控制； 黃酒溫度的自動控制:將米飯冷卻至溫度24-27°C后與酒曲攪拌均勻落缸，落缸搭窩后使發(fā)酵自然進行，通過溫控系統(tǒng)使品溫不超過32°C，該狀態(tài)維持12h;12h后使溫度在32°C保持20h ;在隨后的18h內(nèi)緩慢均勻降溫，使品溫從32°C降至15°C;再在15°C恒溫條件下繼續(xù)發(fā)酵40h，前酵結(jié)束； 在落缸后的前10h內(nèi)，發(fā)酵處于糖化階段，該階段溫度以發(fā)酵自身的溫度為主來決定發(fā)酵的進程，在發(fā)酵溫度不高于32°C的條件下，不需要啟動控溫設(shè)備來控制罐體溫度，在高于32°C時，則啟動溫度自動控制系統(tǒng)來調(diào)控溫度； 黃酒開耙時間的自動控制:用無菌高壓空氣替代傳統(tǒng)的手工攪拌，通過鼓入無菌空氣使得發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵料實現(xiàn)攪拌目的，在落缸后10h開始第一次開耙，此時溫度要控制在31_32°C之間，開把時間為lOmin，從落缸后10-31 h，每隔3h開把一次，開把時間為8min，31h以后每隔10h開耙一次，時間8min，直至發(fā)酵結(jié)束。
【專利摘要】一種基于溫度與開耙控制系統(tǒng)來自動控制黃酒前酵發(fā)酵的方法，屬于智能化輕工過程控制領(lǐng)域。溫控步驟為：將米飯冷卻至24-27℃后與酒曲攪拌均勻落缸，落缸后使發(fā)酵自然進行，通過溫控系統(tǒng)使品溫不超過32℃，該狀態(tài)維持12h；落缸后12h使溫度在32℃保持20h；隨后18h內(nèi)緩慢均勻降溫，從32℃降至15℃，在15℃恒溫繼續(xù)發(fā)酵40h；開耙控制為從落缸開始，經(jīng)10h開頭耙，開耙時間10min，此時品溫控制在31-32℃；從10-31h，每隔3h開耙一次，開耙時間8min，31h后每隔10h開耙一次，時間8min，直至發(fā)酵結(jié)束。本發(fā)明實現(xiàn)了黃酒生產(chǎn)自動化，黃酒發(fā)酵不再單純靠發(fā)酵技師的視覺經(jīng)驗來控制，降低發(fā)酵技師的勞動強度，解決了黃酒發(fā)酵過程中溫度與開耙難于控制的問題，使黃酒品質(zhì)的穩(wěn)定性大大提高。
【IPC分類】C12G3/02
【公開號】CN105331491
【申請?zhí)枴緾N201510921487
【發(fā)明人】劉登峰, 李時初, 徐保國, 熊偉麗, 張洪濤, 徐國強
【申請人】江南大學
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年12月14日