CN106896850A - 白酒酿制发酵过程综合自动监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于自动化控制技术领域，具体涉及一种白酒酿制发酵过程综合自动监控系统。本发明系统由发酵池和计算机系统组成，两部分通过数据通讯线相连；在发酵池侧包括：安装在发酵池底部的黄水收集器，黄水抽出或打入发酵池的泵机，窖内温度检测装置，黄水酸度检测装置，黄水液位检测装置；在计算机系统侧包括：相关变送器，控制器，触摸显示器，计算机自动监控管理软件。本发明采用检测技术、计算机技术、通讯技术、自动控制技术以及控制系统集成技术，形成整个发酵过程的综合自动监控，对窖内温度、酸度、黄水量进行实时动态自动采集与监控分析，并进一步得到发酵池的水分、酒精度、残余淀粉、残糖等参数的变化趋势曲线。
Description
技术领域
本发明属于自动化控制技术领域，具体涉及一种白酒酿制发酵过程综合自动监控系统。
背景技术
从古代到二十世纪四十年代，白酒的生产都是人工操作，劳动强度非常大，如踏曲、翻曲、粉碎、酒醅的入窖和出窖都是靠人力。新中国成立后，在白酒生产的机械化方面作了大量的探索，许多方面已经实现了机械化生产，如用粉碎机代替牲畜拉磨，将蒸馏器的“天锅”改为冷凝器，免去了人工经常换水。大曲踏制改用了曲坯成型机，人工推车送料改为皮带输送或桁车抓斗。陶坛贮酒也改为大容器贮酒，减少了酒的损耗，减轻了工人劳动强度。同时，计算机技术在白酒勾兑、调味、酒库管理、计量、分析检测等方面应用已久。白酒的包装设备也普遍实现了洗瓶、灌装、压盖、贴标流水线。
但是，计算机技术应用、自动化控制系统还没有深入到制酒的发酵、蒸馏等过程。传统酵池发酵过程多年来没有突破，仍沿用古老的手工操作。传统工艺白酒酿制的手工操作严重制约了白酒生产的规模化程度，影响了白酒产品的国际市场认可度。
发明内容
本发明的目的在于提出一种白酒酿制发酵过程综合自动监控系统，实现对发酵过程全周期动态实时监控，有效改善发酵过程质量控制，提升酿造出酒率及优级品率。
本发明在完整保留白酒传统酿造工艺的基础上，采用检测技术、计算机技术、通讯技术、自动控制技术、以及控制系统集成技术，通过适当改造升级现有发酵过程相关装置及检测装置，形成整个发酵过程的综合自动监控，对窖内温度、酸度、黄水量进行实时动态自动采集与监控分析，并进一步得到发酵池的水分、酒精度、残余淀粉、残糖等参数的变化趋势曲线。这些在线给出的窖内信息，可为深入研究发酵机理并实时在线改进发酵过程提供数据支撑和依据。
根据传统工艺，浓香型白酒的发酵过程大致分成三个阶段：
第一阶段：主发酵期，包括糖化与酒精发酵两个过程，淀粉霉菌吸氧把可溶性淀粉转化成葡萄糖，然后酵母菌在无氧下对糖进行酒精发酵。此阶段窖内温度逐渐升至最高，然后稳定一段时间，再缓慢下降。窖内淀粉减少较快，糖增加很快，酒精的生成是在糖生成之后。
第二阶段：生酸期。在这个阶段内，窖内糟醅经过复杂的生化等变化，除了生成大量的酒精和糖，还会产生大量的有机酸，糖是窖内生酸的主要基质，酸的增加是在糖之后。
第三阶段：产香味期。经过20多天，酒精发酵基本完成，同时产生有机酸，酸含量随着发酵时间的延长而增加，从这时起到开窖止，是发酵过程中的产酯期，香味物质逐渐生成并积累。这期间温度下降并达到稳定。
本发明提出的白酒酿制发酵过程综合自动监控系统，如图1所示，由发酵池和计算机系统组成，两部分通过数据通讯线相连。在发酵池侧包括：（1）安装在发酵池底部的黄水收集器，（2）黄水抽出或打入发酵池的泵机，（3）窖内温度检测装置，（4）黄水酸度检测装置，（5）黄水液位检测装置。在计算机系统侧包括：（6）相关变送器，（7）控制器，（8）触摸显示器，（9）计算机自动监控管理软件。其中：
（1）安装在发酵池底部的黄水收集器，实时收集发酵过程产生的黄水。黄水是窖内酒醅向下层渗漏的黄色淋浆水，含有一定量的残余淀粉、残糖、酒精、醋酸、腐植质和酵母菌体的自溶物，以及一些经过驯化的己酸菌和白酒香味的前体物质等，它是制造人工老窖的好材料，可促进新窖老熟，提高酒质。在发酵过程中，发酵池底黄水不断增加，成分实时变化。通过在线检测黄水温度、酸度、黄水液位等参数，以及检测分析抽出黄水内酒精度、残余淀粉、残糖等参数，间接得到发酵池的温度、酸度、酒精度、残余淀粉、残糖等；
（2）黄水抽出或打入发酵池的泵机，是实现黄水液位自动控制的执行机构。为了保证发酵质量，黄水的液位不宜超过设定值，这由黄水液位自动控制回路控制；
黄水液位自动控制回路如图2所示。由黄水液位检测装置、控制器、泵机、发酵池依次连接组成；通过黄水液位检测装置，自动检测黄水的液位，并与设定值比较，该比较值作为控制器的输入信号；控制器根据输入信号，根据一定的控制算法，得到并发出控制信号，通过控制泵机转速，把黄水液位自动保持在理想状态，以满足发酵质量的要求；
（3）窖内温度检测装置，实现窖内温度的实时在线自动检测，并通过数据通讯线传送给计算机系统。整个发酵过程都伴随着窖内温度的变化，实时在线获取窖内温度的变化情况是判断发酵过程是否正常的重要依据。在本发明中，考虑到黄水温度检测较为方便，通过在线检测窖内黄水的温度，以间接得到窖内温度；
（4）黄水酸度检测装置，实现窖内酸度的实时在线自动检测，并通过数据通讯线传送给计算机系统。在发酵过程的第二、第三阶段，即生酸期、产香味期阶段，窖内都伴随着酸度变化。实时在线获取窖内酸度是判断发酵过程是否正常的重要依据。在本发明中，通过在线检测窖内黄水的酸度，间接得到窖内酸度；
（5）黄水液位检测装置，实时在线自动检测黄水的液位。该检测装置是图2所示的自动控制回路的重要组成部分；
（6）相关变送器，包括温度检测变送器、液位检测变送器等。所有变送器安置在计算机系统侧的控制柜内；
（7）控制器，实现黄水液位自动控制回路中的控制器功能，通过安置在控制柜内的现场级PLC实施。根据控制品质要求，控制器可以是PID控制算法，也可以是其它控制算法；
（8）触摸显示器，可实现现场操作、控制、显示、报警等人机交互功能。触摸显示器安置在计算机系统侧的控制柜面板上，以方便使用；
（9）计算机自动监控管理软件，实现整个监控系统的管理、数据分析、操作指导等；
具体包括：
系统参数设置功能；
内温度参数实时曲线显示；
窖内温度参数历史数据曲线显示；
黄水酸度参数实时曲线显示；
黄水酸度参数历史数据曲线显示；
黄水液位参数实时曲线显示；
黄水液位历史数据曲线显示；
参数分析计算功能，如根据黄水中检测数据分析计算发酵池的酒精度、残余淀粉、残糖。
本发明采用检测技术、计算机技术、通讯技术、自动控制技术以及控制系统集成技术，形成整个发酵过程的综合自动监控，对窖内温度、酸度、黄水量进行实时动态自动采集与监控分析，并进一步得到发酵池的水分、酒精度、残余淀粉、残糖等参数的变化趋势曲线。这些在线给出的窖内信息，可为深入研究发酵机理并实时在线改进发酵过程提供数据支撑和依据。
附图说明
图1为白酒酿制发酵过程综合自动监控系统结构示意图。
图2为黄水液位自动控制回路方框图。
具体实施方式
本发明提出的白酒酿制发酵过程综合自动监控系统，涉及的仪器仪表装置与计算机软件包括：黄水收集器、泵机、温度检测装置、黄水酸度检测装置、黄水液位检测装置、变送器、控制器、触摸显示器以及相关计算机自动监控管理软件等。通过检测技术、计算机技术、通讯技术、自动控制技术以及控制系统集成技术等手段，对整个白酒酿制发酵过程进行综合自动监控，实现对发酵过程全周期动态实时监控，提高白酒酿制生产过程的自动化信息化程度，有效改善发酵过程质量控制，提升酿造出酒率及优级品率。具体实施方式为：
在发酵池侧，池底装一个黄水收集器，在收集器内配有黄水温度、酸度、黄水液位在线检测点，配有抽出与打入黄水的泵机。在线检测得到的黄水温度、酸度、黄水液位等参数，通过数据通讯线传递到计算机系统侧，完成分析抽出黄水酒精度、残余淀粉、残糖等参数，间接得到发酵池的温度、酸度、酒精度、残余淀粉、残糖等。同时，黄水液位等参数的在线检测也是黄水液位自动控制回路的组成部分。
为保证发酵质量，控制黄水液位，通过黄水抽出或打入发酵池的泵机、黄水液位检测装置以及控制器等，构成黄水液位自动控制回路。在该回路中，黄水液位检测值与设定值（该值可在生产过程中通过滚动优化给出）比较后，送入控制器。在控制回路投入自动运行之前，根据系统辨识得到的模型，设计PID控制器的参数。在控制回路调试运行阶段，根据实际控制性能再对控制器参数作相应修正调整。也可以不对系统进行模型辨识，直接在调试运行阶段，采用工程整定方法，如临界比例度法、衰减曲线法等得到控制器的参数。控制回路投入自动运行后，控制器根据当前及历史输入，得到控制器输出，通过泵机抽出或打入黄水，实现黄水液位的自动调节。
在计算机系统侧，安装一台操作控制柜，柜内安装温度、酸度、液位等参数检测的变送器、控制器等，在机柜面板上安装液晶触摸显示器，可进行诸如控制回路设定值操作、控制、显示、报警等。黄水液位自动控制回路中的控制器功能，由安置在控制柜内的现场级PLC实施。根据控制品质要求，控制器可以是PID控制算法，也可以是其它控制算法。
计算机自动监控管理软件，实现整个监控系统的管理、数据分析、操作指导等。通过对窖内温度、酸度、黄水量进行实时动态自动采集与监控分析，并进一步得到发酵池的水分、酒精度、残余淀粉、残糖等参数的变化趋势曲线。这些在线给出的窖内信息，可为深入研究发酵机理并实时在线改进发酵过程提供数据支撑和依据。
Claims (5)
1.一种白酒酿制发酵过程综合自动监控系统，白酒的发酵过程大致分成三个阶段：主发酵期、生酸期、产香味期；其特征在于，所述自动监控系统，由发酵池和计算机系统组成，两部分通过数据通讯线相连；在发酵池侧包括：安装在发酵池底部的黄水收集器，黄水抽出或打入发酵池的泵机，窖内温度检测装置，黄水酸度检测装置，黄水液位检测装置；在计算机系统侧包括：相关变送器，控制器，触摸显示器，计算机自动监控管理软件；其中：
（1）安装在发酵池底部的黄水收集器，用于实时收集发酵过程产生的黄水；
（2）黄水抽出或打入发酵池的泵机，是实现黄水液位自动控制的执行机构；为了保证发酵质量，黄水的液位不宜超过设定值，这由黄水液位自动控制回路控制；
（3）窖内温度检测装置，用于实时在线自动检测窖内温度，并通过数据通讯线传送给计算机系统；
（4）黄水酸度检测装置，用于实时在线自动检测窖内酸度，并通过数据通讯线传送给计算机系统；
（5）黄水液位检测装置，用于实时在线自动检测黄水的液位；
（6）相关变送器，包括温度检测变送器、液位检测变送器；所有变送器安置在计算机系统侧的控制柜内；
（7）控制器，用于黄水液位自动控制回路中的控制，通过安置在控制柜内的现场级PLC实施；
（8）触摸显示器，实现现场操作、控制、显示、报警等人机交互功能；触摸显示器安置在计算机系统侧的控制柜面板上；
（9）计算机自动监控管理软件，实现整个监控系统的管理、数据分析、操作指导。
2.根据权利要求1所述的白酒酿制发酵过程综合自动监控系统，其特征在于，所述的黄水液位自动控制回路，由黄水液位检测装置、控制器、泵机、发酵池依次连接组成；通过黄水液位检测装置自动检测黄水的液位，并与设定值比较，该比较值作为控制器的输入信号；控制器根据输入信号，根据一定的控制算法，得到并发出控制信号，通过控制泵机转速，把黄水液位自动保持在理想状态，以满足发酵质量的要求。
3.根据权利要求1所述的白酒酿制发酵过程综合自动监控系统，其特征在于，所述计算机系统侧根据生产规模的不同，控制柜可以不加使用，其功能由其右侧的公控机实现。
4.根据权利要求1所述的白酒酿制发酵过程综合自动监控系统，其特征在于，所述控制器采用PID控制算法。
5.根据权利要求1所述的白酒酿制发酵过程综合自动监控系统，其特征在于，所述计算机自动监控管理软件，具体功能包括：
系统参数设置功能；
内温度参数实时曲线显示；
窖内温度参数历史数据曲线显示；
黄水酸度参数实时曲线显示；
黄水酸度参数历史数据曲线显示；
黄水液位参数实时曲线显示；
黄水液位历史数据曲线显示；
参数分析计算功能，包括根据黄水中检测数据分析计算出发酵池的酒精度、残余淀粉、残糖。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Xingxuan Inventor before: Wang Xingxuan Inventor before: Sun Demin |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170627 |