CN1733881A - 啤酒发酵过程中电导率在线监测方法 - Google Patents
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Abstract
一种啤酒发酵过程中电导率在线监测方法，是利用啤酒在特定条件下发酵过程中电导率与还原糖、α－氨基氮或酒精度的关系，建立电导率与还原糖、α－氨基氮或酒精度含量之间的数学模型，然后根据发酵的实际进程与标准曲线进行对照，通过检测电导率间接实现其他参数的发酵检测工作，从而监测发酵过程的进行。本监测方法具有快速、同步、简单而准确的优点，不仅解决了长期以来啤酒行业参数检测滞后于生产的弊端，大大提高了生产自动化及工作效率，而且通过采用计算机系统对发酵过程进行在线分析监测，对缩短我国在此方面与发达国家的科技水平的差距，提高啤酒成品质量、技术管理水平以及在节省能耗方面都具有深远的意义。
Description
技术领域
本发明涉及啤酒酿造领域，特别涉及一种利用电导率法对啤酒发酵过程工艺参数及其变化规律分析监测。
背景技术
在中国目前的啤酒行业中，啤酒的发酵生产依旧受传统工艺的束缚。啤酒生产科技理论滞后于实际生产的需要，特别在啤酒生产的产品质量检测方面存在着一定不足。近几十年来，一直没有出现突破性进展，依旧没有摆脱传统的分析和感观评价方法，在一定程度上严重制约着啤酒行业的发展。生产过程的绝大部分检测仍然依靠人工来完成，这就使得发酵过程参数严重滞后生产本身。计算机监控也仅限于压力和温度这样的参数。虽然目前已经有相关参数(如还原糖、酵母数等)的酶电极，但是由于其价格比较昂贵而且容易损坏，短时间内无法应用到大规模生产当中。随着科技的不断发展，传统的啤酒行业必将向自动化生产方向发展，这就要求发酵过程参数的检测要做到快速、准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在啤酒发酵过程中快速、同步、简单而准确的啤酒发酵质量的在线监测方法。
本发明的原理是基于啤酒发酵过程中，发酵液的电导率和表征啤酒发酵进行质量的其他工艺参数，如还原糖含量、α-氨基氮含量或酒精度含量等，有着非常良好的非线性关系。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种啤酒发酵过程中电导率在线监测方法，是利用啤酒在特定条件下发酵过程中电导率与还原糖、α-氨基氮或酒精度的关系，建立电导率与还原糖、α-氨基氮或酒精度含量之间的数学模型，然后根据发酵的实际进程与标准曲线进行对照，通过检测电导率间接实现其他参数的发酵检测工作，从而监测发酵过程的进行；包括如下步骤：
a、利用电导率测定仪跟踪测定实验装置啤酒发酵罐中麦汁发酵过程中的电导率，同时，同步检测发酵罐中还原糖、α-氨基氮或酒精度含量，分别绘制出电导率、还原糖、α-氨基氮和酒精度含量随发酵时间变化的曲线；
b、采用最小二乘法及结合逻辑斯蒂函数，分别对电导率和还原糖、α-氨基氮或酒精含量的对照曲线进行拟合，得到电导率与还原糖、α-氨基氮或酒精含量的关系式分别为：
电导率与还原糖含量关系式：Y＝9.1902/(1+e(30.6444-0.024449X))，R2＝0.9888电导率与α-氨基氮含量关系式：Y＝186.4408/(1+e(29.58-0.022821X))，R2＝0.9256电导率与酒精含量关系式：Y＝2.2244/(1+e(-97.1220+0.071110X))，R2＝0.9555
其中，Y为还原糖、α-氨基氮或酒精含量，X为电导率；
c、利用电导率与还原糖、α-氨基氮或酒精含量的关系式，分别绘制出电导率与还原糖、α-氨基氮或酒精度含量的对应标准曲线；
d、在线测定啤酒在同一特定条件下工业实际发酵生产过程中，麦汁发酵液的电导率，参照电导率与还原糖、α-氨基氮或酒精度含量的对应标准曲线，得到发酵过程中同一时刻还原糖、α-氨基氮或酒精度的含量，从而监测、判断发酵过程进行情况。其中，所述的麦汁为8度、10度、11度、12度、14度麦汁。
本发明方法在啤酒发酵过程中如下优点：一、从啤酒发酵行业生产实际出发，以电导率为研究对象，通过建立电导率与其他参数之间的模型，实现了啤酒发酵过程快速、准确的在线监测。二、本发明可以通过采用计算机系统进行发酵过程电导率的在线分析监测，达到对其它表征啤酒发酵的其他工艺参数如还原糖、α-氨基氮或酒精度含量等，进行在线分析监测。符合当今发展趋势，对缩短我国在此方面与发达国家的科技水平的差距，提高啤酒成品质量、技术管理水平以及在节省能耗方面都具有深远的意义，同时也对真实描述发酵过程更向前迈进了一步，解决了长期以来啤酒行业参数检测滞后于生产的弊端，这必将对啤酒行业今后的发展起到非常大的推动作用。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
附图说明
图1、11度麦汁发酵过程中电导率在线监测曲线；
图2、11度麦汁发酵过程中电导率与还原糖对照图；
图3、电导率与还原糖拟合曲线；
具体实施方式
本发明使用100L发酵罐为德国FAM公司整套小型发酵设备(包括糖化锅、糊化锅、煮沸锅、回旋沉淀槽、薄板换热器及发酵罐)。所用电导率过程监测过程软件为MCGS5.0。检测系统的硬件部分由两部分组成：(一)传感器，包括：温度传感器(热电阻Pt100)、温度变送器、电导仪。(二)数据传输模块，Nudam6017和RS232-485控制系统的硬件部分由一台上位机、一个通讯模块(Rs232/485)、一个数据采集模块(Nudam6017)、一个温度变送模块、恒压直流电源、温度传感器、电导率仪组成。软件部分用Windows98操作系统及VisualBasic可视化开发平台。
实施例1
实验条件：糖化车间取11度麦汁，加热沸腾后经回旋沉淀槽回旋沉淀30分钟，薄板换热器凉酒至100L发酵罐。酵母添加量为6‰。麦汁充氧为8ppm，主酵温度为10℃。
监测步骤为：
a、利用采集系统每30秒采集一个数据点，得到整个发酵过程的电导率变化情况。对数据进行平均处理每20分钟取一点，计算机记录结果如图1。同时，同步检测发酵罐中还原糖、α-氨基氮或酒精含量，绘制出电导率和还原糖、α-氨基氮或酒精含量随发酵时间变化的对照曲线；如图2。
b、采用最小二乘法及结合逻辑斯蒂函数，分别对电导率和还原糖、α-氨基氮或酒精含量的对照曲线进行拟合，拟合曲线如图3，得到电导率与还原糖、α-氨基氮或酒精含量的关系式分别为：
电导率与还原糖含量关系式：Y＝9.1902/(1+e(30.6444-0.024449X))，R2＝0.9888
电导率与α-氨基氮含量关系式：Y＝186.4408/(1+e(29.5858-0.022821X))，R2＝0.9256
电导率与酒精含量关系式：Y＝2.2244/(1+e(-97.1220+0.071110X))，R2＝0.9555
其中，Y为还原糖、α-氨基氮或酒精含量，X为电导率；
c、利用电导率与还原糖、α-氨基氮或酒精含量的关系式，分别绘制出电导率与还原糖、α-氨基氮或酒精度含量的对应标准曲线；
d、在线测定啤酒在同一特定条件下工业实际发酵生产过程中发酵液的电导率，参照电导率与还原糖、α-氨基氮或酒精度含量的对应标准曲线，得到发酵过程中同一时刻还原糖、α-氨基氮或酒精度的含量，从而监测、判断发酵过程的进行。
实施例2
糖化车间取8度麦汁如实施例1进行电导率、还原糖、α-氨基氮或酒精含量检测、建模及监测。
实施例3
糖化车间取10度麦汁如实施例1进行电导率、还原糖、α-氨基氮或酒精含量检测、建模及监测。
实施例4
糖化车间取12度麦汁如实施例1进行电导率、还原糖、α-氨基氮或酒精含量检测、建模及监测。
实施例5
糖化车间取14度麦汁如实施例1进行电导率、还原糖、α-氨基氮或酒精含量检测、建模及监测。
Claims (2)
1.一种啤酒发酵过程中电导率在线监测方法，其特征在于利用啤酒在特定条件下发酵过程中电导率与还原糖、α-氨基氮或酒精度的关系，建立电导率与还原糖、α-氨基氮或酒精度含量之间的数学模型，然后根据发酵的实际进程与标准曲线进行对照，通过检测电导率间接实现其他参数的发酵检测工作，从而监测发酵过程的进行；包括如下步骤：
a、利用电导率测定仪跟踪测定实验装置啤酒发酵罐中麦汁发酵过程中的电导率，同时，同步检测发酵罐中还原糖、α-氨基氮或酒精度含量，分别绘制出电导率、还原糖、α-氨基氮和酒精度含量随发酵时间变化的曲线；
b、采用最小二乘法及结合逻辑斯蒂函数，分别对电导率和还原糖、α-氨基氮或酒精含量的对照曲线进行拟合，得到电导率与还原糖、α-氨基氮或酒精含量的关系式分别为：
电导率与还原糖含量关系式：Y＝9.1902/(1+e(30.6444-0.024449X)，R2＝0.9888
电导率与α-氨基氮含量关系式：Y＝186.4408/(1+e(29.5858-0.022821X))，R2＝0.9256
电导率与酒精含量关系式：Y＝2.2244/(1+e(-97.1220+0.071110X))，R2＝0.9555
其中，Y为还原糖、α-氨基氮或酒精含量，X为电导率；
c、利用电导率与还原糖、α-氨基氮或酒精含量的关系式，分别绘制出电导率与还原糖、α-氨基氮或酒精度含量的对应标准曲线；
d、在线测定啤酒在同一特定条件下工业实际发酵生产过程中，麦汁发酵液的电导率，参照电导率与还原糖、α-氨基氮或酒精度含量的对应标准曲线，得到发酵过程中同一时刻还原糖、α-氨基氮或酒精度的含量，从而监测、判断发酵过程的进行情况。
2.根据权利要求1所述的啤酒发酵过程中电导率在线监测方法，其特征在于所述的麦汁为8度、10度、11度、12度、14度麦汁。
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| EP2846160A1 (en) | 2013-09-09 | 2015-03-11 | Alfa Laval Corporate AB | Method and apparatus for beer fermentation |
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