CN104450463A - 基于气味控制的白酒自动勾兑系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用实时气味检测和流量控制进行白酒自动勾兑的系统，通过气味检测的结果控制勾兑比例，从而实现不同风味酒和年份酒的自动勾兑，能够利用不同批次的原料酒快速完成特定风味成品酒的勾兑而不需要品酒师的多次鉴定，所生产的成品酒具有风味精准并且易于调整的优点。该系统主要包括：原料罐、勾兑罐、成品罐、管路系统和工业计算机控制平台。基本流程为：对原料酒进行气味测量标定，记入数据库；对预期勾兑成品酒(小样)进行气味特征标定，确定预勾兑比例；利用涡轮流量计和电磁阀控制基酒比例进行勾兑；勾兑过程中，从勾兑罐中实时取样上层气体，进行气味分析；进行多轮次后期勾兑修正，最终达到预期气味指标，进入成品罐储存。

Description

基于气味控制的白酒自动勾兑系统
技术领域
本发明涉及一种白酒勾兑设备，特别是涉及一种可以依据气味对白酒勾兑过程进行实时自动控制的勾兑系统。
背景技术
目前，白酒行业主要采用传统的勾兑方法进行白酒勾兑，如坛内勾兑法和大容量储罐勾兑法。一般情况下，先按照小样确定配方，然后计算各种基酒的用量，或是用提桶和陶坛一坛一坛勾兑，或是把若干坛基酒按比例组合引入大罐进行勾兑。这些方法操作起来特别繁琐，即便是半自动勾兑系统，也需要反复观察液位刻度，控制泵和阀门的开闭来调整勾兑的比例，耗费大量人力，劳动强度大，生产效率低下，而且控制比例误差大，不易做到精确控制，在品质上很难达到酒精度的标准和口味要求。专利(公开号CN101117619B)公开了一种白酒勾兑自动控制系统，利用可编程控制器PLC和工业控制计算机来控制勾兑的流量和比例，以达到比人工控制更准确的勾兑结果。
以上无论是传统的手动勾兑还是自动勾兑，都是基于固定的小样比例来进行。经过大容量储罐勾兑出的成品在口味上和小样的吻合程度不能获得保证，需要专业的品酒师经过多次品评，反复勾兑来实现，一次勾兑成功率低。其原因在于，制作小样的基酒与实际勾兑中使用的基酒由于批次的原因总存在差异，基酒在发酵过程中，存在诸多不可控因素，比如气候、环境、地理等条件会对其口味产生影响；另一方面，勾兑当时的环境也会对成品产生一定的影响，即便用同一批次的基酒，在不同的温、湿度条件下勾兑的成品也可能存在风味上的差异。这将导致用同一比例对不同批次的基酒勾兑，或者不断变化的勾兑环境会对最终成品产生不可控影响，影响成品的品质和一致性。而每次勾兑的中间过程都通过让品酒师品评来做质量控制，会耗费大量人力和时间，延长勾兑周期，同时也会受到品酒师主观因素的影响，是非常不经济的做法。
基于以上原因，本发明提出了一种基于气味控制的白酒自动勾兑系统，将气味检测技术融合到白酒自动勾兑流程中，以客观的气味检测手段在生产流程中对勾兑结果进行监控，并通过工业计算机控制系统对勾兑流量、比例、勾兑轮次进行控制，最大程度上消除由于原料、勾兑环境及品酒师主观因素对最终成品品质的影响。
发明内容
本发明的目的在于现有勾兑技术存在的上述缺陷，提供一种勾兑效率高、成功率高、结果客观准确并且对原料和勾兑环境适应性强的自动勾兑系统。
为实现上述目的，本发明基于气味控制的白酒自动勾兑系统，包括多个原料罐，一个带压缩空气搅拌器及气味检测系统的勾兑罐，一个成品罐，带过滤和流量控制的管路系统，工业计算机控制平台。原料罐与勾兑罐之间、勾兑罐与成品罐之间分别由管路系统相连，整个系统在勾兑过程中受工业计算机控制平台控制。
上述原料罐，包括多个基酒罐和一个纯水罐，分别带有独立的压力液位传感器和温度传感器，压力液位传感器提供各罐的余量信息，温度传感器提供勾兑当时的环境信息并用以对流量数据进行修正，该2路信号通过多通道数据采集卡输入至工业控制计算机。
上述勾兑罐，为一个包括勾兑罐本体、压缩空气搅拌器、电子鼻气味检测系统的子系统。勾兑罐本体内带有压力液位传感器和温度传感器；压缩空气搅拌器由空气压缩机、压缩空气净化装置、电磁阀及管路构成，连入勾兑罐底部利用压缩空气进行搅拌勾兑，可兼顾更新勾兑罐上方进入气味检测取样器的气体样本；电子鼻气味检测系统由快速气相色谱仪、清洁氮气、换向电磁阀、抽气泵及管路构成，通过与勾兑罐顶部连接进行气味取样。勾兑罐子系统共提供2路模拟信号，分别来自液位压力传感器和温度传感器，经由多通道数据采集卡输入至工业控制计算机，1路电子鼻原始信号经由RS-232接口输入至工业控制计算机进行后处理，同时通过多通道数据采集卡输出3路控制信号分别对压缩空气电磁阀、气味取样器换向阀及抽气泵进行控制。
上述成品罐，带有独立的压力液位传感器和温度传感器，提供2路信号输出至工业控制计算机。
上述管路系统，包括连接原料罐与勾兑罐的管路和连接勾兑罐与成品罐的管路，每一路系统带有过滤器、继电器控制的管道泵、电磁阀、涡轮流量计；每一条管路提供1路信号输出至工业控制计算机，同时通过2路信号进行控制。
上述工业计算机控制平台，包括带RS-232接口的工业控制计算机、多通道数据采集卡、Windows CE操作系统、电子鼻信号处理软件、基于LabVIEW编程的勾兑控制软件。通过RS-232接口读取电子鼻原始数据，在工业控制计算机中进行后处理，通过多通道数据采集卡采集压力液位传感器、温度传感器和涡轮流量计的数据，勾兑控制软件整合所有输入数据，然后通过输出控制各电磁阀和泵的工作状态来控制整个勾兑过程。
附图说明
图1基于气味控制的白酒自动勾兑系统示意图
图1中：1.原料罐(基酒罐/纯水罐)；2.温度传感器；3.液位压力传感器；4.过滤器；5.管道泵；6.液用电控阀；7.涡轮流量传感器；8.勾兑罐；9.空压机；10.气体电磁阀；11.气体换向电磁阀；12.压缩氮气；13.快速气相色谱仪(电子鼻)；14.气体采集器；15.抽气泵；16.成品罐；17.多通道数据采集卡；18.工业控制计算机。(为简化示意图，示例中仅画出3路原料输入；且相同型号的传感器与控制器皆只画出一组标注与信号连接线，其余省略)
图2气味控制的白酒自动勾兑流程图
图3白酒气味特征图谱
具体实施方式
下面结合附图和具体实例更进一步说明：
在正式开始勾兑之前，首先需要对勾兑酒小样及各种基酒分别做电子鼻气味测定，获得如图3的气味图谱。图3所示为各种年份白酒的气味图谱，决定其风味的主要大分子成分被按照含碳原子的数量在图谱上展开，谱峰的面积能够标定碳原子含量从1到22的大分子含量，类似于指纹，每种酒都具有独一无二的气味特征图谱。
按照勾兑流程图2，先对小样和基酒分别进行气味测定，结果存入计算机数据库以便管理和随时调用。正式勾兑开始，先按照小样提供比例进行预勾兑，勾兑比例由图1中的流量传感器7和液用电磁阀6进行控制。针对某一种基酒，在达到比例之前，多通道数据采集卡17通过控制管道泵5和液用电磁阀6的继电器使其开启，通过涡轮流量计7测定流量，并利用温度传感器2的数据对流量进行修正，通过液位压力传感器3的数据结合温度监控各罐内的白酒余量。
勾兑过程阶段1，气体电磁阀10开启，压缩空气经过滤由管路进入勾兑罐8底部，对勾兑罐8内的白酒进行搅拌，同时给勾兑罐8上方提供足够混合的采样气体。此时气体换向电磁阀11工作在1状态，压缩氮气12进入采集瓶14的通路被打开，勾兑罐8进入采集瓶14的通路闭锁，电子鼻13处于清洗工作状态，持续1分钟。
勾兑过程阶段2，当各基酒输送皆达到指定值，某轮次勾兑完成，计算机18通过数据采集卡17控制关闭管道泵5和液用电磁阀6。当电子鼻13清洗完成，计算机18通过数据采集卡17控制关闭气体电磁阀10，停止混合搅拌，同时切换气体换向电磁阀11工作在2状态，高压氮气12至采集瓶14的通路被阻断，勾兑罐8至采集瓶14的通路开启，启动抽气泵15，将勾兑罐上方气体抽入采集瓶，电子鼻13开始进入检测阶段，持续1分钟。
勾兑过程阶段3，电子鼻13检测结果被送入计算机18，与小样气味图谱进行比较，如特征峰综合误差小于设定阈值(具体值大小取决于对成品酒的精度要求)，则认为勾兑完成，勾兑罐8中的成品被输送到成品罐储存；如特征峰综合误差大于设定阈值，则通过回归算法计算下一轮次勾兑时需要补充的各基酒比例，返回勾兑过程阶段1，如此循环直至误差小于设定阈值。当前主流计算机硬件水平下，该阶段的耗时在1s以内，相较阶段1与阶段2可以忽略不计，故除预勾兑因流量大耗时长以外，其后每轮次勾兑都在2分钟内完成。

Claims (6)

1.一种基于气味控制的白酒自动勾兑系统，其特征在于包括多个原料罐，一个带压缩空气搅拌器及气味检测系统的勾兑罐，一个成品罐，带过滤和流量控制的管路系统，工业计算机控制平台；原料罐与勾兑罐之间、勾兑罐与成品罐之间分别由管路系统相连；整个系统在勾兑过程中受工业计算机控制平台控制。
2.根据权利要求1所述的多个原料罐，其特征在于包括多个基酒罐和一个纯水罐，带有独立的压力液位传感器和温度传感器，各罐提供2路信号输出至工业计算机控制平台。
3.根据权利要求1所述的勾兑罐，其特征在于包括勾兑罐本体、压缩空气搅拌器、电子鼻气味检测系统；勾兑罐本体内带有压力液位传感器和温度传感器；压缩空气搅拌器由空气压缩机、压缩空气净化装置、电磁阀及管路构成，连入勾兑罐底部利用压缩空气进行搅拌勾兑；电子鼻气味检测系统包括快速气相色谱仪、清洁氮气、换向电磁阀及管路构成，通过与勾兑罐顶部连接进行气味取样；勾兑罐部分共提供3路信号输出至工业计算机控制平台，通过3路信号输入进行控制。
4.根据权利要求1所述的成品罐，其特征在于带有独立的压力液位传感器和温度传感器，提供2路信号输出至工业计算机控制平台。
5.根据权利要求1所述的管路系统，其特征在于包括连接原料罐与勾兑罐的管路和连接勾兑罐与成品罐的管路，每一路系统带有过滤器、继电器控制的管道泵、电磁阀、涡轮流量计；每一条管路提供1路信号输出至工业计算机控制平台，通过2路信号输入进行控制。
6.根据权利要求1所述的工业计算机控制平台，其特征在于包括带RS-232接口的工业控制计算机、多通道数据采集卡、Windows CE操作系统、电子鼻信号处理软件、基于LabVIEW编程的勾兑控制软件；硬件系统通过RS-232接口采集电子鼻原始数据，在工业控制计算机中进行后处理，通过多通道数据采集卡采集压力液位传感器、温度传感器和涡轮流量计的数据，勾兑控制软件整合所有输入数据，然后通过输出控制各电磁阀和泵的工作状态了来控制整个勾兑过程。
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