CN114369507A - 一种精酿啤酒糖化过程自动控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种精酿啤酒糖化过程自动控制系统，其特征在于，包括蒸汽发生器、热水罐、糖化锅、平衡器、煮沸锅、冷凝器、发酵罐及冰水灌，所述汽蒸汽发生器、热水罐、糖化锅、平衡器、煮沸锅、冷凝器、发酵罐依次连通，冰水灌与所述冷凝器连通；还包括触摸屏、交换机及PLC，及与PLC相连的温度计、液位计、流量计、电控阀、电动泵、搅拌机等。本发明还提供一种精酿啤酒糖化过程自动控制方法。通过上述系统及方法，本发明适应了精酿啤酒生产设备小型化、生产人员非职业化、生产间歇化、品质稳定标准化的需求，具有小型化、个性化、生产间歇化、操作简易化、高可靠性等特点。
Description
技术领域
本发明涉及精酿啤酒技术，尤其涉及一种精酿啤酒糖化过程自动控制系统及方法。
背景技术
近年来，在啤酒产量总体趋于饱和的形势下，作为啤酒市场高端产品的精酿啤酒却处于快速发展的趋势，但国内精酿啤酒行业仍处于起步阶段，国家对精酿行业的规范程度仍较低，其工艺技术和酿造设备均未形成较统一准入标准，其自动化程度和控制性能也各不相同。相较于工业啤酒，精酿啤酒的生产主要有小型化、个性化、间歇性、简易化、高可靠等特点。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明目的在于提供提出了一种精酿啤酒糖化过程自动控制系统,其能配合精酿啤酒的酿造。
本发明还提供一种精酿啤酒糖化过程自动控制方法。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种精酿啤酒糖化过程自动控制系统，包括蒸汽发生器、热水罐、糖化锅、平衡器、煮沸锅、冷凝器、发酵罐及冰水灌，所述汽蒸汽发生器、热水罐、糖化锅、平衡器、煮沸锅、冷凝器、发酵罐依次连通，冰水灌与所述冷凝器连通；
所述糖化锅内设置有搅拌机及筛板提升机；
所述热水罐与所述糖化锅之间设置有热水泵，所述平衡器与所述煮沸锅之间设置有过滤泵，所述煮沸锅与所述冷凝器之间设置有麦汁泵，所述冷凝器E6与所述冰水灌之间设置有冰水泵；
所述热水罐、所述糖化锅、所述煮沸锅内分别设置有第一液位计、第二液位计、第三液位计；
所述热水罐、所述糖化锅、所述煮沸锅内分别设置有第一温度计、第二温度计、第三温度计；所述冷凝器与所述发酵罐之间的管路上设置有第四温度计；
所述热水罐与所述糖化锅之间设置有第二流量计，所述平衡器与所述煮沸锅之间设置有第三流量计，所述煮沸锅与所述冷凝器之间设置有第四流量计；
还包括若干用于控制水\蒸汽\麦汁通路通断的电控阀设置在所述精酿啤酒糖化过程自动控制系统上。
作为优选，还包括清洗系统，所述清洗系统包括酸碱桶、酸碱泵、回流管；所述回流管与所述冷凝器的冷凝水出口连接；所述酸碱桶经酸碱泵后通过两道清洗支路分别与热水罐、糖化锅连通。
作为优选，还包括触摸屏、交换机及PLC；温度计、液位计、流量计、电控阀；热水泵、过滤泵、麦汁泵皆为电动泵；
所述触摸屏设置在电控箱箱门上，所述交换机、PLC设置在电控箱内；
所述温度计、液位计、流量计通过电缆与电控箱连接，并将信号传送至PLC，经PLC输出信号，并通过电缆与电控阀、电动泵、搅拌机、筛板提升机连接；
所述PLC通过交换机与触摸屏连接，所述触摸屏通过与PLC进行信息通讯，实现集中显示和操控各设备和物料状态。
作为优选，所述蒸汽发生器分别与热水罐、糖化锅及煮沸锅连通；
作为优选，所述糖化锅与所述煮沸锅连通。
作为优选，所述煮沸锅与所述冷凝器之间的管路连通出第一管路与所述煮沸锅连通。
一种精酿啤酒糖化过程自动控制方法，包括以下步骤：
糖化启动；
制备热水阶段：向热水锅内加入定量冷水，自动加热至预设温度；
糖化进水阶段：根据设定的温度和设定的总进水量，向糖化锅内加入冷水及热水,自动调节冷水和热水配比，使糖化锅内的总进水量及水温达到设定的阈值；
投料阶段：判断糖化锅内的水温是否达到预设的糖化初始温度；如果达到糖化初始温度，则提示人工投入麦芽；若没有达到，则对糖化锅内的水进行加热，以使达到预设的糖化初始温度；
糖化升温阶段：达到糖化初始温度后，则开始对糖化锅内物料进行加热，开始糖化升温过程；所述糖化升温阶段包括三个升温子阶段及三个恒温子阶段，升温子阶段和恒温子阶段交替进行；
过滤洗糟阶段：所述过滤洗糟过程包括三个回流子阶段、三个过滤子阶段和两个洗糟子阶段，回流子阶段、过滤子阶段和洗糟子阶段交替进行；
加热蒸发阶段：将过滤得到的麦汁进行连续加热，直至达到煮沸设定温度，之后按设定时长自动进行断续加热，维持在煮沸温度进行持续蒸发，至煮沸锅内剩余的麦汁达到设定的容量时结束加热蒸发阶段；
回旋静置阶段：系统按设定时长自动进行回旋子阶段，之后在按设定时长自动进行静置子阶段；
麦汁冷却阶段：系统自动调节麦汁流量，使冷凝后麦汁温度冷却至预设温度；
糖化结束。
作为优选，当结束糖化后，且完成排糟及排污过程，即可开始下一轮的糖化过程。
作为优选，在未进行糖化过程时，进行CIP清洗过程。
作为优选，实时监测生产过程中的温度、液位值，对其中超限值发出报警提示，并自动联锁关闭控制蒸汽加热的电控阀或控制进水的电控阀。
本发明的有益效果为：
通过上述系统及方法，本发明适应了精酿啤酒生产设备小型化、生产人员非职业化、生产间歇化、品质稳定标准化的需求，具有小型化、个性化、生产间歇化、操作简易化、高可靠性等特点，实现了精酿啤酒糖化生产过程的自动化生产，降低了人工劳动强度和成本，促进了生产标准化，为之后的精酿啤酒智能化生产提供了技术基础。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明所述的精酿啤酒糖化过程自动控制系统的配置图；
图2是精酿啤酒糖化过程测控流程图；
图3是精酿啤酒糖化过程自动控制方法的糖化过程阶段示意图；
图4是精酿啤酒糖化过程自动控制方法的CIP清洗过程阶段示意图；
图5是精酿啤酒糖化过程自动控制方法的糖化过程流程示意图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1及图2所示，本发明一种精酿啤酒糖化过程自动控制系统，包括蒸汽发生器E1、热水罐E2、糖化锅E3、平衡器E4、煮沸锅E5、冷凝器E6、发酵罐E7及冰水灌E8，汽蒸汽发生器E1、热水罐E2、糖化锅E3、平衡器E4、煮沸锅E5、冷凝器E6、发酵罐E7依次连通，冰水灌E8与冷凝器连通。蒸汽发生器E1分别与热水罐E2、糖化锅E3及煮沸锅E5连通；糖化锅E3与煮沸锅E5连通。
糖化锅E3内设置有搅拌机M1及筛板提升机M2；
热水罐E2与糖化锅E3之间设置有热水泵P1，平衡器E4与煮沸锅E5之间设置有过滤泵P2，煮沸锅E5与冷凝器E6之间设置有麦汁泵P3，冷凝器E6与冰水灌E8之间设置有冰水泵P4；
热水罐E2、糖化锅E3、煮沸锅E5内分别设置有第一液位计LT01、第二液位计LT02、第三液位计LT03；
热水罐E2、糖化锅E3、煮沸锅E5内分别设置有第一温度计TE01、第二温度计TE02、第三温度计TE03；冷凝器E6与发酵罐E7之间的管路上设置有第四温度计TE04；
热水罐E2与糖化锅E3之间设置有第二流量计FT02，平衡器E4与煮沸锅E5之间设置有第三流量计FT03，煮沸锅E5与冷凝器E6之间设置有第四流量计FT04；
还包括若干用于控制水\蒸汽\麦汁通路通断的电控阀设置在精酿啤酒糖化过程自动控制系统上，包括电控阀SV01～20，共20个。
还包括清洗系统，清洗系统包括酸碱桶E9、酸碱泵P5、回流管；回流管与冷凝器E6的冷凝水出口连接；酸碱桶E9经酸碱泵P5后通过两道清洗支路分别与热水罐E2、糖化锅E3连通。第一流量计FT01设置在与热水罐E2连通的清洗支路上。
煮沸锅E5与冷凝器E6之间的管路连通出第一管路与煮沸锅E5连通，通过麦汁回流来将煮沸锅内的麦汁搅拌均匀。
还包括触摸屏、交换机、小型PLC、温度计TE01～04、液位计LT01～03、流量计FT01～04、电控阀SV01～20；热水泵P1、过滤泵P2、麦汁泵P3分别为电动泵P01～03
触摸屏设置在电控箱箱门上，交换机、小型PLC设置在电控箱内；
温度计TE01～04、液位计LT01～03、流量计FT01～04通过电缆与电控箱连接，并将信号传送至小型PLC，经小型PLC内的逻辑运算和控制算法运算后，输出信号，并通过电缆与电控阀SV01～20、电动泵P1～03、搅拌机M1、筛板提升机M2连接，并实现控制功能；
小型PLC通过交换机与触摸屏连接，触摸屏通过与小型PLC进行信息通讯，实现集中显示和操控各设备和物料状态。
参阅图3至5所示，本发明所述的一种精酿啤酒糖化过程自动控制方法，包括以下步骤：
糖化启动；
制备热水阶段：向热水锅内加入定量冷水，自动加热至预设温度；
糖化进水阶段：根据设定的温度和设定的总进水量，向糖化锅内加入冷水及热水,自动调节冷水和热水配比，使糖化锅内的总进水量及水温达到设定的阈值；
投料阶段：判断糖化锅内的水温是否达到预设的糖化初始温度；如果达到糖化初始温度，则提示人工投入麦芽；若没有达到，则对糖化锅内的水进行加热，以使达到预设的糖化初始温度；
糖化升温阶段：达到糖化初始温度后，则开始对糖化锅内物料进行加热，开始糖化升温过程；所述糖化升温阶段包括三个升温子阶段及三个恒温子阶段，升温子阶段和恒温子阶段交替进行；升温子阶段自动调节加热蒸汽量，使糖化锅内物料按设定的升温速率进行升温；升温子阶段结束后即自动进入恒温子阶段，并开始计时；恒温子阶段对糖化锅内物料自动进行保温控制，使糖化锅内物料恒定在预设温度；待达到恒温设定时长后，自动结束恒温子阶段并进入下一个升温子阶段；
过滤洗糟阶段：所述过滤洗糟过程包括三个回流子阶段、三个过滤子阶段和两个洗糟子阶段，回流子阶段、过滤子阶段和洗糟子阶段交替进行；系统按设定时长自动进行回流子阶段，按设定洗糟水量自动进行洗糟子阶段，按设定累计量自动进行麦汁过滤子阶段；
加热蒸发阶段：将过滤得到的麦汁进行连续加热，直至达到煮沸设定温度，之后按设定时长自动进行断续加热，维持在煮沸温度进行持续蒸发，至煮沸锅内剩余的麦汁达到设定的容量时结束加热蒸发阶段；
回旋静置阶段：系统按设定时长自动进行回旋子阶段，之后在按设定时长自动进行静置子阶段；麦汁冷却阶段：系统自动调节麦汁流量，使冷凝后麦汁温度冷却至预设温度；
糖化结束。
上述流程中，依次按启动、制热水、糖化进水、投料、糖化升温、过滤洗糟、加热蒸发、回旋静置、麦汁冷却、结束的顺序自动连续进行。系统具有生产配方功能，可根据所选精酿啤酒品类自动批量修改生产参数，根据实际生产参数进行生产；可以进行修改的生产参数包括上述方法中的自动加热至的预设温度、冷水和热水配比、总进水量、水温、糖化初始温度、升温速率、恒温时间、回流子阶段相关的预设时间、洗槽水量、结束加热蒸发阶段中麦汁的容量、进入回旋子阶段、静置子阶段的时间、麦汁冷却的温度等的相关参数。
当完成麦汁过滤后，还可以包括以下步骤：开始第一阶段的排糟及排污过程；当结束糖化后，还可以包括以下步骤：开始第二阶段的排糟及排污过程。
当结束糖化后，且完成排糟及排污过程，即可开始下一轮的糖化过程。
在未进行糖化过程时，可进行CIP清洗过程；CIP清洗过程包括以下步骤：热水清洗、酸/碱液清洗、冷水清洗、热水清洗；以上步骤可分步单独进行，也可依序连续进行。
实时监测生产过程中的温度、液位值，对其中超限值发出报警提示，并自动联锁关闭控制蒸汽加热的电控阀或控制进水的电控阀。
通过上述系统及方法，本发明适应了精酿啤酒生产设备小型化、生产人员非职业化、生产间歇化、品质稳定标准化的需求，具有小型化、个性化、生产间歇化、操作简易化、高可靠性等特点，实现了精酿啤酒糖化生产过程的自动化生产，降低了人工劳动强度和成本，促进了生产标准化，为之后的精酿啤酒智能化生产提供了技术基础。
于本文的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种精酿啤酒糖化过程自动控制系统，其特征在于，包括蒸汽发生器、热水罐、糖化锅、平衡器、煮沸锅、冷凝器、发酵罐及冰水灌，所述汽蒸汽发生器、热水罐、糖化锅、平衡器、煮沸锅、冷凝器、发酵罐依次连通，冰水灌与所述冷凝器连通；
所述糖化锅内设置有搅拌机及筛板提升机；
所述热水罐与所述糖化锅之间设置有热水泵，所述平衡器与所述煮沸锅之间设置有过滤泵，所述煮沸锅与所述冷凝器之间设置有麦汁泵，所述冷凝器E6与所述冰水灌之间设置有冰水泵；
所述热水罐、所述糖化锅、所述煮沸锅内分别设置有第一液位计、第二液位计、第三液位计；
所述热水罐、所述糖化锅、所述煮沸锅内分别设置有第一温度计、第二温度计、第三温度计；所述冷凝器与所述发酵罐之间的管路上设置有第四温度计；
所述热水罐与所述糖化锅之间设置有第二流量计，所述平衡器与所述煮沸锅之间设置有第三流量计，所述煮沸锅与所述冷凝器之间设置有第四流量计；
还包括若干用于控制水\蒸汽\麦汁通路通断的电控阀设置在所述精酿啤酒糖化过程自动控制系统上。
2.根据权利要求1所述的精酿啤酒糖化过程自动控制系统，其特征在于，还包括清洗系统，所述清洗系统包括酸碱桶、酸碱泵、回流管；所述回流管与所述冷凝器的冷凝水出口连接；所述酸碱桶经酸碱泵后通过两道清洗支路分别与热水罐、糖化锅连通。
3.根据权利要求1所述的精酿啤酒糖化过程自动控制系统，其特征在于，
还包括触摸屏、交换机及PLC；温度计、液位计、流量计、电控阀；热水泵、过滤泵、麦汁泵皆为电动泵；
所述触摸屏设置在电控箱箱门上，所述交换机、PLC设置在电控箱内；
所述温度计、液位计、流量计通过电缆与电控箱连接，并将信号传送至PLC，经PLC输出信号，并通过电缆与电控阀、电动泵、搅拌机、筛板提升机连接；
所述PLC通过交换机与触摸屏连接，所述触摸屏通过与PLC进行信息通讯，实现集中显示和操控各设备和物料状态。
4.根据权利要求1所述的精酿啤酒糖化过程自动控制系统，其特征在于，所述蒸汽发生器分别与热水罐、糖化锅及煮沸锅连通。
5.根据权利要求1所述的精酿啤酒糖化过程自动控制系统，其特征在于，所述糖化锅与所述煮沸锅连通。
6.根据权利要求1所述的精酿啤酒糖化过程自动控制系统，其特征在于，所述煮沸锅与所述冷凝器之间的管路连通出第一管路与所述煮沸锅连通。
7.一种精酿啤酒糖化过程自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
糖化启动；
制备热水阶段：向热水锅内加入定量冷水，自动加热至预设温度；
糖化进水阶段：根据设定的温度和设定的总进水量，向糖化锅内加入冷水及热水,自动调节冷水和热水配比，使糖化锅内的总进水量及水温达到设定的阈值；
投料阶段：判断糖化锅内的水温是否达到预设的糖化初始温度；如果达到糖化初始温度，则提示人工投入麦芽；若没有达到，则对糖化锅内的水进行加热，以使达到预设的糖化初始温度；
糖化升温阶段：达到糖化初始温度后，则开始对糖化锅内物料进行加热，开始糖化升温过程；所述糖化升温阶段包括三个升温子阶段及三个恒温子阶段，升温子阶段和恒温子阶段交替进行；
过滤洗糟阶段：所述过滤洗糟过程包括三个回流子阶段、三个过滤子阶段和两个洗糟子阶段，回流子阶段、过滤子阶段和洗糟子阶段交替进行；
加热蒸发阶段：将过滤得到的麦汁进行连续加热，直至达到煮沸设定温度，之后按设定时长自动进行断续加热，维持在煮沸温度进行持续蒸发，至煮沸锅内剩余的麦汁达到设定的容量时结束加热蒸发阶段；
回旋静置阶段：系统按设定时长自动进行回旋子阶段，之后在按设定时长自动进行静置子阶段；
麦汁冷却阶段：系统自动调节麦汁流量，使冷凝后麦汁温度冷却至预设温度；
糖化结束。
8.根据权利要求7所述的精酿啤酒糖化过程自动控制方法，其特征在于，当结束糖化后，且完成排糟及排污过程，即可开始下一轮的糖化过程。
9.根据权利要求7所述的精酿啤酒糖化过程自动控制方法，其特征在于，在未进行糖化过程时，进行CIP清洗过程。
10.根据权利要求7所述的精酿啤酒糖化过程自动控制方法，其特征在于，实时监测生产过程中的温度、液位值，对其中超限值发出报警提示，并自动联锁关闭控制蒸汽加热的电控阀或控制进水的电控阀。
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