CN115851390A - 一种针对宁夏葡萄酒发酵的智能ph控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种针对宁夏葡萄酒发酵的智能PH控制装置，涉及葡萄酒自动发酵领域。该针对宁夏葡萄酒发酵的智能PH控制装置，包括发酵槽和PID控制器，该智能PH控制装置还包括PH值探头、电磁阀、料罐、温度电级，所述电磁阀输出端与发酵槽连通，所述电磁阀输入端与料罐连通，所述PH值探头设置在发酵槽内，所述温度电机设置在发酵槽内，所述PH值探头的信号输出端与PID控制器电连接，所述PID控制器与电磁阀电连接。本发明通过PH值探头对发酵槽内的葡萄酒溶液的PH值进行实时监测，监测数据传到PID控制器后，控制器根据提前设定好的酿酒的PH经验曲线来向葡萄酒溶液中滴入对应的酸碱溶液，将PH值调整到最适值，实现了自动化控制。
Description
技术领域
本发明涉及葡萄酒自动发酵技术领域，具体为一种针对宁夏葡萄酒发酵的智能PH控制装置。
背景技术
葡萄酒酿造主要分为白葡萄酒和红葡萄酒，不同的类型在发酵过程中需要的pH也不相同。所有的葡萄酒都是酸性的。通常，葡萄酒的pH值范围在3到4之间(范围从0到14)。白葡萄酒通常更酸，介于3.0至3.4之间。红酒的酸性通常较低，介于3.3和3.6之间。这些差异似乎很小。但是，考虑到pH值是对数的，这意味着pH值为3.0的葡萄酒的酸性是pH值为4.0的葡萄酒的10倍，即使在pH值的微小变化会影响葡萄酒的口感、色泽和气味。
酸度还会对葡萄酒的发酵过程产生巨大影响。发酵是通过微生物进行的，而微生物又会受到其所在培养基酸度的影响。酸度还会对其他添加剂(例如二氧化硫和酶)产生很大影响。同样，这会对味道，颜色和气味产生重大影响。
因此，任何想要生产颜色，味道和气味都极佳的葡萄酒的酿酒师，都必须在整个葡萄酒生产过程中密切监测PH值。
许多酿酒师努力在葡萄酒发酵前使PH值接近完美。酸度会对微生物产生巨大影响，因此在引入酵母之前确保PH值正确很重要。
目前酿酒商可以使用PH探头和便携式仪表测试葡萄酒的PH值，当PH值不符合要求时，会尽快进行调整，以保证PH值达到精准要求，然而人工监测和调整的方法很不方便，首先耗时耗力，而且精确度不好，因为人工调整是存在失误的，而失误就导致最后的成品质量不够，为此本申请设计一种基于自动控制原理的葡萄酒自动发酵PH控制装置，来对葡萄酒发酵PH进行精确自动控制。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种针对宁夏葡萄酒发酵的智能PH控制装置，基于自动控制原理来对葡萄酒发酵PH进行精确自动控制，解决了目前人工监测和调整葡萄酒发酵PH很不方便，耗时耗力，而且精确度不好的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种针对宁夏葡萄酒发酵的智能PH控制装置，包括发酵槽和PI D控制器，该智能PH控制装置还包括PH值探头、电磁阀、料罐、温度电级，所述电磁阀输出端与发酵槽连通，所述电磁阀输入端与料罐连通，所述PH值探头设置在发酵槽内，所述温度电机设置在发酵槽内，所述PH值探头的信号输出端与PI D控制器电连接，所述PI D控制器与电磁阀电连接。
优选的，所述PH值探头包括玻璃电极和参比电极，所述玻璃电极和参比电极和被测物一起组成原电池。
优选的，所述料罐内设置有碱性溶液和酸性溶液。
优选的，所述温度电极外接电池，所述温度电极内设置有温度补偿电路，所述温度补偿电路包括电容C1、电阻R1、R2、R3、R4、二极管VD1、三极管VT1，所述电容C1连接电池，所述二极管VD1串联在电阻R1、R2之间，所述三极管VT1串联在电阻R3、R4之间，所述电阻R1和R3并联在电容C1和电池之间。
针对上述技术的进一步描述：在三极管VT1上的PN结导通后有一个约为0.6V(指硅材料PN结)的压降，同时PN结还有一个与温度相关的特性：PN结导通后的压降基本不变，但不是不变，PN结两端的压降随温度升高而略有下降，温度愈高其下降的量愈多，当然PN结两端电压下降量的绝对值对于0.6V而言相当小，利用这一特性可以构成温度补偿电路。
优选的，所述PID控制器的控制方法包括以下步骤：
S1.首先将酿酒的PH经验曲线存入数据库中，根据需要酿造的酒的品种设置相应的PH经验曲线F(h)；
S2.发酵过程中PH值探头测得的实时PH值为H0；
S3.当H0≤F(h)时，PID控制器控制电磁阀向发酵槽中滴入碱性溶液，酒槽内的PH会缓慢升高，直到满足PH经验曲线F(h)，当H0≥F(h)时，PID控制器控制电磁阀向发酵槽中滴入酸性溶液，酒槽内的PH缓慢下降，直到满足PH经验曲线F(h)；
滴入碱性溶液会使酒桶内PH升高，这里将PH作为监测量，PH测量值即为H0，则滴入酸性溶液Rf的调节公式为：
滴入酸性溶液会使酒槽内温度降低，这里将PH作为监测量，PH测量值即为H0，则制滴入酸性溶液Rc的调节公式为：
(三)有益效果
本发明提供了一种针对宁夏葡萄酒发酵的智能PH控制装置。具备以下有益效果：
本发明设计的智能PH控制装置中，通过PH值探头对发酵槽内的葡萄酒溶液的PH值进行实时监测，监测数据传到PI D控制器后，控制器根据提前设定好的酿酒的PH经验曲线来向葡萄酒溶液中滴入对应的酸碱溶液，将PH值调整到最适值，实现了自动化控制，既节省人力，又能保证精确度，保证了葡萄酒的成品质量。
附图说明
图1为本发明结构整体示意图；
图2为本发明的PI D控制器控制流程示意图；
图3为本发明的PH值探头结构示意图；
图4为本发明的温度补偿电路示意图。
其中，1、发酵槽；2、PH值探头；3、PI D控制器；4、电磁阀；5、料罐；6、玻璃电极；7、参比电极；8、温度电极。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例：
如图1-4所示，本发明实施例提供一种针对宁夏葡萄酒发酵的智能PH控制装置，包括发酵槽1和P I D控制器3，该智能PH控制装置还包括PH值探头2、电磁阀4、料罐5、温度电级8，电磁阀4输出端与发酵槽1连通1，电磁阀4输入端与料罐1连通，PH值探头2设置在发酵槽1内，温度电机8设置在发酵槽1内，PH值探头2的信号输出端与PI D控制器3电连接，PI D控制器3与电磁阀4电连接。
PH值探头2包括玻璃电极6和参比电极7，玻璃电极6和参比电极7和被测物一起组成原电池，参比电极具有已知和恒定的电极电位，常用甘汞电极或银/氯化银电极。
料罐5内设置有碱性溶液和酸性溶液，用于调节发酵槽1内葡萄酒的PH值。
由于pH值与温度有关，所以，本申请中增加一个温度电极8进行温度补偿，温度电极8外接电池，温度电极8内设置有温度补偿电路，温度补偿电路包括电容C1、电阻R1、R2、R3、R4、二极管VD1、三极管VT1，电容C1连接电池，二极管VD1串联在电阻R1、R2之间，三极管VT1串联在电阻R3、R4之间，电阻R1和R3并联在电容C1和电池之间。
电路中，三极管VT1工作在放大状态时要给其一定的直流偏置电压，这由偏置电路来完成。电路中的Rl、VD1和R2构成分压式偏置电路，为三极管VT1基极提供直流工作电压，基极电压的大小决定了VT1基极电流的大小。如果不考虑温度的影响，而且直流工作电压+V的大小不变，那么VT1基极直流电压是稳定的，则三极管VT1的基极直流电流是不变的，三极管可以稳定工作。
本装置的具体使用步骤如下：
先将装置按照要求安装好，然后调试pH控制是否正常运行,打开总开关，将环境pH分别设置H0≤F(h)，H0≥F(h)等过一段时间观察pH是否有回弹的趋势，如有则设备正常运行。
使用时：
首先将酿酒的PH经验曲线存入数据库中，根据需要酿造的酒的品种设置相应的PH经验曲线F(h)；
S2.发酵过程中PH值探头2测得的实时PH值为H0；
S3.当H0≤F(h)时，PID控制器3控制电磁阀4向发酵槽1中滴入碱性溶液，酒槽内的PH会缓慢升高，直到满足PH经验曲线F(h)，当H0≥F(h)时，PID控制器3控制电磁阀4向发酵槽1中滴入酸性溶液，酒槽内的PH缓慢下降，直到满足PH经验曲线F(h)；
滴入碱性溶液会使酒桶内PH升高，这里将PH作为监测量，PH测量值即为H0，则滴入酸性溶液Rf的调节公式为：
滴入酸性溶液会使酒槽内温度降低，这里将PH作为监测量，PH测量值即为H0，则制滴入酸性溶液Rc的调节公式为：
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种针对宁夏葡萄酒发酵的智能PH控制装置，包括发酵槽(1)和PID控制器(3)，其特征在于：该智能PH控制装置还包括PH值探头(2)、电磁阀(4)、料罐(5)、温度电级(8)，所述电磁阀(4)输出端与发酵槽(1)连通(1)，所述电磁阀(4)输入端与料罐(1)连通，所述PH值探头(2)设置在发酵槽(1)内，所述温度电机(8)设置在发酵槽(1)内，所述PH值探头(2)的信号输出端与PID控制器(3)电连接，所述PID控制器(3)与电磁阀(4)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种针对宁夏葡萄酒发酵的智能PH控制装置，其特征在于：所述PH值探头(2)包括玻璃电极(6)和参比电极(7)，所述玻璃电极(6)和参比电极(7)和被测物一起组成原电池。
3.根据权利要求1所述的一种针对宁夏葡萄酒发酵的智能PH控制装置，其特征在于：所述料罐(5)内设置有碱性溶液和酸性溶液。
4.根据权利要求1所述的一种针对宁夏葡萄酒发酵的智能PH控制装置，其特征在于：所述温度电极(8)外接电池，所述温度电极(8)内设置有温度补偿电路，所述温度补偿电路包括电容C1、电阻R1、R2、R3、R4、二极管VD1、三极管VT1，所述电容C1连接电池，所述二极管VD1串联在电阻R1、R2之间，所述三极管VT1串联在电阻R3、R4之间，所述电阻R1和R3并联在电容C1和电池之间。
5.根据权利要求1所述的一种针对宁夏葡萄酒发酵的智能PH控制装置，其特征在于：所述PID控制器(3)的控制方法包括以下步骤：
S1.首先将酿酒的PH经验曲线存入数据库中，根据需要酿造的酒的品种设置相应的PH经验曲线F(h)；
S2.发酵过程中PH值探头(2)测得的实时PH值为H0；
S3.当H0≤F(h)时，PID控制器(3)控制电磁阀(4)向发酵槽(1)中滴入碱性溶液，酒槽内的PH会缓慢升高，直到满足PH经验曲线F(h)，当H0≥F(h)时，PID控制器(3)控制电磁阀(4)向发酵槽(1)中滴入酸性溶液，酒槽内的PH缓慢下降，直到满足PH经验曲线F(h)；
滴入碱性溶液会使酒桶内PH升高，这里将PH作为监测量，PH测量值即为H0，则滴入酸性溶液Rf的调节公式为：
滴入酸性溶液会使酒槽内温度降低，这里将PH作为监测量，PH测量值即为H0，则制滴入酸性溶液Rc的调节公式为：
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