一种基于温度与开耙控制系统来自动控制黄酒前酵发酵的方法
【技术领域】
[0001]本发明一种基于温度与开耙控制系统来自动控制黄酒前酵发酵的方法，涉及黄酒前酵发酵过程温度与开耙过程自动化控制及优化控制模型，属于智能化轻工过程控制领域。
【背景技术】
[0002]黄酒是我国特有的古老酒种，已有5000多年的历史，素有“液体蛋糕”之称，正逐渐被更多人所喜爱，尤其是我国加入WT0后，为黄酒的出口打开了广阔的空间，出口量明显增加，其市场需求越来越大。在与日倶增的市场需求下，其生产单体规模小、自动化程度低及批次稳定性差，生产明显受环境条件约束等问题显得越发突出。因此，如何摆脱以上限制条件成为国内黄酒生产企业必须面对的问题。
[0003]目前，黄酒行业在继承和发扬传统工艺的基础上进行了一些技术创新，但在全面的工业化和自动化方面却进步不大。目前国内使用的酒曲仍是通过传统自然发酵加工而成，无法对黄酒发酵过程进行全面的调控。而在黄酒发酵过程中，前酵在黄酒品质的决定中占据决定性的角色，而前酵又取决于温度的控制与开耙的时机，目前，温度与开耙时机通氧完全凭借工人经验和感官进行判断，这些因素不仅影响了黄酒批次间品质的稳定性，而且限制了黄酒产业的规模。在这种情况下，本发明在已开发的温度控制系统与开耙控制系统的基础上，基于黄酒厂的经验数据结合发明人对温度与开耙时间对黄酒发酵过程中的酒精度与总酸度影响的研究结果，发明了基于温控与开耙控制系统的在线控制模型用于黄酒的前酵发酵。
【发明内容】
[0004]为了实现利用温度与开耙自动化控制系统来实现黄酒工业自动化发酵的目的，本发明提供一个用于黄酒工业自动化发酵的控制模型。
[0005]本发明的技术方案:所述的黄酒工业自动化发酵的控制模型，即一种基于温度与开耙控制系统来自动控制黄酒前酵发酵的方法，主要包括黄酒温度的自动控制与开耙时间的自动控制。
[0006]黄酒温度的自动控制，其控制模型为:将米饭冷却至温度24-27°C后与酒曲搅拌均匀落缸，落缸搭窝后使发酵自然进行，通过温控系统使品温不超过32°C，该状态维持至第12h ;12h后使温度在32°C保持20h ;在随后的18h内缓慢均匀降温，使品温从32°C降至15°C ;再在15°C恒温条件下继续发酵40h，至前酵结束。在落缸后的前10h内，发酵处于糖化阶段，该阶段温度以发酵自身的温度为主来决定发酵的进程，在发酵温度不高于32°C的条件下，不需要启动控温设备来控制罐体温度，在高于32°C时，则启动温度自动控制系统来调控温度。
[0007]黄酒温度的自动控制:其主要由温度控制决策支持系统、冷却水控制装置组成。
[0008]温度的自动控制:
此系统由温度控制决策支持系统和冷却水控制装置组成；所述冷却水控制装置包含工控机、PLC、第一电磁先导阀、第一气动阀和第一手动阀。其中，工控机用于接收来自推理机的温度控制方案，发出通断冷却水的指令信号；PLC执行工控机的程序指令，并连接远端用户和第一电磁先导阀；当工控机掉电时，PLC运行自带的控制程序并执行程序指令，连接远端用户和第一电磁先导阀；第一电磁先导阀为第一气动阀提供气源信号，通电时前者打开，输出的压缩气流使后者处于开通状态，所连接的发酵罐开始冷却水降温过程；第一手动阀与第一气动阀并联，发生电气故障时可作为旁路开关，保证系统的安全运行。
[0009]其中，温度控制决策支持系统，其数据来自传感器网络，其根据人机交互界面输入、数据库信息和一定的推理方法，输出最佳的温度控制方案，由冷却水控制装置实施其温度控制方案，并完成温度控制。
[0010]黄酒开耙时间的自动控制:不同于传统的开耙工艺，用无菌高压空气替代传统的手工搅拌，通过鼓入无菌空气使得发酵罐内的发酵料实现搅拌目的，不仅有利于罐内发酵液的充分搅拌缩小罐内不同区域的温差，而且可以带走发酵过程中产生的二氧化碳废气。在落缸后10h开始第一次开耙，此时温度要控制在31-32°c之间，开耙时间为lOmin，从落缸后10-31 h，每隔3h开把一次，开把时间为8min，31h以后每隔10h开把一次，时间8min，直至发酵结束。
[0011]黄酒开耙时间的自动控制:其主要包含工业控制计算机、PLC、温度传感器、智能仪表和现场执行器。
[0012]开耙时间的自动控制:
此系统由开耙控制决策支持系统和开耙控制装置组成，所述开耙控制装置包含工控机、PLC、第二电磁先导阀、第二气动阀和第二手动阀。其中，工控机用于接收来自推理机的开耙控制方案，发出通断开耙阀的指令信号；PLC执行工控机的程序指令，并连接远端用户和第二电磁先导阀；当工控机掉电时，PLC运行自带的控制程序并执行程序指令，连接远端用户和第二电磁先导阀；第二电磁先导阀为第二气动阀提供气源信号，通电时前者打开，输出的压缩气流使后者处于开通状态，所连接的发酵罐开始通无菌高压空气，加速反应速度，由于冷空气的进入热量有所下降，随着反应过程的加快，总体热量增加，温度升高，由决策支持系统决定开耙阀和冷凝阀将要执行的动作，同时，本系统第二手动阀与第二气动阀并联，发生电气故障时可作为旁路开关，保证系统的可靠运行。
[0013]其中，开耙控制决策支持系统，其数据来自传感器网络，其根据人机交互界面输入、数据库信息和一定的推理方法，输出最佳的开耙控制方案，由开耙阀控制装置实施其开耙控制方案，并完成开耙控制。
[0014]该系统已经被本专利申请人申请另一专利《一种实现黄酒发酵自动化控制的装备及应用》。
[0015]本发明的有益效果:本发明实现了黄酒生产的自动化，从而使黄酒发酵不再单纯靠发酵技师的视觉经验来控制发酵，同时大大降低了黄酒发酵技师的劳动强度，解决了黄酒发酵过程中温度与开耙难于控制的问题，而且本发明方法使黄酒品质的稳定性大大提尚ο
【附图说明】
[0016]图1.基于温度控制系统来自动控制黄酒前酵发酵的工艺图。
[0017]图2.基于开耙控制系统来自动控制黄酒前酵发酵的工艺图。
【具体实施方式】
[0018]本发明在以下的实施例中作进一步说明。这些实施例只是为了说明目的，而不是用来限制本发明的范围。下面结合附图对本发明作更进一步的描述。
[0019]实施例1:基于温度与开耙控制系统来自动控制黄酒前酵发酵的工艺
该工艺的实现主要包括以下步骤:黄酒温度的自动控制:米饭在24-27°C落缸，与酒曲混合均匀落缸后使发酵自然进行，在品温低于32°C，不启动温控系统；当品温高于工控机设定的预设值32°C时，工控机，发出通断冷却水的指令信号；PLC执行工控机的程序指令，并连接远端用户和第一电磁先导阀，所连接的发酵罐开始通冷却水以实现降温目的，该状态维持12h ;之后使温度在32°C保持20h ;在随后的18h内缓慢均匀降温，使品温从32°C降至15°C，再在15°C恒温条件下继续发酵至前酵结束，整个过程的温度均有工控机来发出指令，执行。
[0020]黄酒开耙时间的自动控制:PLC执行工控机发出的程序指令，向第二电磁先导阀发出命令，开启第二气动阀，根据预设在落缸后10h开始第一次开耙，此时温度要控制在31-32°C之间，开耙时间为lOmin ;当开耙时间结束时，工控机向PLC发出指令，关闭第二气动阀;从10-31 h，每隔3h开辛巴一次，开把时间为8min，31h以后每隔1 Oh开辛巴一次，时间8min，直至发酵结束。
[0021]上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、替换、添加或改型等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于温度与开耙控制系统来自动控制黄酒前酵发酵的方法，其特征在于该方法主要包括黄酒温度的自动控制与开耙时间的自动控制； 黄酒温度的自动控制:将米饭冷却至温度24-27°C后与酒曲搅拌均匀落缸，落缸搭窝后使发酵自然进行，通过温控系统使品温不超过32°C，该状态维持12h;12h后使温度在32°C保持20h ;在随后的18h内缓慢均匀降温，使品温从32°C降至15°C;再在15°C恒温条件下继续发酵40h，前酵结束； 在落缸后的前10h内，发酵处于糖化阶段，该阶段温度以发酵自身的温度为主来决定发酵的进程，在发酵温度不高于32°C的条件下，不需要启动控温设备来控制罐体温度，在高于32°C时，则启动温度自动控制系统来调控温度； 黄酒开耙时间的自动控制:用无菌高压空气替代传统的手工搅拌，通过鼓入无菌空气使得发酵罐内的发酵料实现搅拌目的，在落缸后10h开始第一次开耙，此时温度要控制在31_32°C之间，开把时间为lOmin，从落缸后10-31 h，每隔3h开把一次，开把时间为8min，31h以后每隔10h开耙一次，时间8min，直至发酵结束。
【专利摘要】一种基于温度与开耙控制系统来自动控制黄酒前酵发酵的方法，属于智能化轻工过程控制领域。温控步骤为：将米饭冷却至24-27℃后与酒曲搅拌均匀落缸，落缸后使发酵自然进行，通过温控系统使品温不超过32℃，该状态维持12h；落缸后12h使温度在32℃保持20h；随后18h内缓慢均匀降温，从32℃降至15℃，在15℃恒温继续发酵40h；开耙控制为从落缸开始，经10h开头耙，开耙时间10min，此时品温控制在31-32℃；从10-31h，每隔3h开耙一次，开耙时间8min，31h后每隔10h开耙一次，时间8min，直至发酵结束。本发明实现了黄酒生产自动化，黄酒发酵不再单纯靠发酵技师的视觉经验来控制，降低发酵技师的劳动强度，解决了黄酒发酵过程中温度与开耙难于控制的问题，使黄酒品质的稳定性大大提高。
【IPC分类】C12G3/02
【公开号】CN105331491
【申请号】CN201510921487
【发明人】刘登峰, 李时初, 徐保国, 熊伟丽, 张洪涛, 徐国强
【申请人】江南大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年12月14日