WO2016090855A1 - 基于气味控制的白酒自动勾兑系统 - Google Patents

基于气味控制的白酒自动勾兑系统 Download PDF

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浦宏杰
李静
宋飞虎
李臻锋
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江南大学
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    • G01N2030/022—Column chromatography characterised by the kind of separation mechanism
    • G01N2030/025—Gas chromatography

Definitions

  • the present invention relates to a liquor blending device, and more particularly to a blending system that can automatically control the liquor blending process according to the smell.
  • the liquor industry mainly uses traditional blending methods for liquor blending, such as the altar blending method and the large capacity tank blending method. Under normal circumstances, first determine the formula according to the sample, and then calculate the amount of various base wines, or use the bucket and the pottery altar to blend the altar, or introduce a number of altar wines into a large tank for blending. These methods are particularly cumbersome to operate. Even for semi-automatic blending systems, it is necessary to repeatedly observe the liquid level scale, control the closing of the pump and the valve to adjust the blending ratio, consume a lot of manpower, labor intensity, low production efficiency, and control proportional error. Large, difficult to control accurately, it is difficult to achieve the standard and taste requirements of alcohol in quality.
  • the patent (publication number CN101117619B) discloses a white wine blending automatic control system that uses a programmable controller PLC and an industrial control computer to control the flow and proportion of the blending to achieve a more accurate blending result than manual control.
  • the finished product blended by large-capacity storage tanks cannot be guaranteed in terms of the degree of conformity between the taste and the sample. It needs to be evaluated by repeated evaluations by professional tasters, and the success rate of one blending is low.
  • the reason is that the base wine used for making the sample and the base wine used in the actual blending are always different due to the batch. There are many uncontrollable factors in the fermentation process of the base wine, such as climate, environment, geography and other conditions. The taste has an impact; on the other hand, the environment of the blending will have a certain impact on the finished product. Even with the same batch of base wine, there may be a difference in flavor between the finished products blended under different temperature and humidity conditions.
  • the object of the present invention is to provide the above-mentioned defects in the existing blending technology, and to provide an automatic blending system with high blending efficiency, high success rate, objective and accurate results, and strong adaptability to raw materials and blending environments.
  • the present invention is based on an odor control liquor automatic blending system, including a plurality of raw material tanks
  • a blending tank with compressed air agitator and odour detection system a finished tank
  • piping system with filtration and flow control industrial computer control platform.
  • the raw material tank and the blending tank, the blending tank and the product tank are respectively connected by the pipeline system, and the whole system is controlled by the industrial computer control platform during the blending process.
  • the raw material tank includes a plurality of base wine tanks and a pure water tank, respectively, with independent pressure level sensors and temperature sensors, and the pressure level sensor provides the remaining amount information of each tank, and the temperature sensor provides a blending time.
  • the environmental information is used to correct the flow data, and the two signals are input to the industrial control computer through the multi-channel data acquisition card.
  • the above-mentioned blending tank is a subsystem including a blending tank body, a compressed air agitator, and an electronic nose odor detecting system.
  • the blending tank body has a pressure level sensor and a temperature sensor;
  • the compressed air agitator is composed of an air compressor, a compressed air purifying device, a solenoid valve and a pipeline, and is connected to the bottom of the blending tank to be stirred and blended by compressed air, and can be updated.
  • the gas sample entering the odor detecting sampler above the tank is blended;
  • the electronic nose odor detecting system is composed of a fast gas chromatograph, a clean nitrogen gas, a reversing solenoid valve, an air pump, and a pipeline, and is connected to the top of the blending tank for odor sampling.
  • the blending tank subsystem provides a total of 2 analog signals from the liquid level pressure sensor and the temperature sensor, which are input to the industrial control computer via the multi-channel data acquisition card.
  • the 1-channel electronic nose raw signal is input to the industrial control computer via the RS-232 interface. Processing, the same through the multi-channel data acquisition card output three control signals to control the compressed air solenoid valve, odor sampler reversing valve and pump.
  • the pipeline system includes a pipeline connecting a raw material tank and a blending tank, and a pipeline connecting the blending tank and the finished tank, each system having a filter, a relay-controlled pipeline pump, a solenoid valve, and a turbine flow meter; Each pipeline provides one signal output to the industrial control computer, and the other is controlled by two signals.
  • the above industrial computer control platform includes an industrial control computer with an RS-232 interface, a multi-channel data acquisition card, a Windows CE operating system, an electronic nose signal processing software, and a blending control software based on LabVIEW programming.
  • the electronic nose raw data is read through the RS-232 interface, post-processed in the industrial control computer, and the data of the pressure level sensor, the temperature sensor and the turbine flow meter are collected through the multi-channel data acquisition card, and the blending control software integrates all the input data. The entire blending process is then controlled by the output controlling the operating state of each solenoid valve and pump.
  • the present invention proposes an automatic blending system for liquor based on odor control, which integrates the odor detecting technology into the automatic blending process of liquor, and monitors the blending result in the production process by objective odor detecting means.
  • the blending flow rate, proportion, and blending rounds are controlled to minimize the influence of the raw materials, the blending environment and the subjective factors of the taster on the final product quality.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a liquor automatic blending system based on odor control.
  • FIG. 1 In Figure 1: 1. raw material tank (base wine tank / pure water tank); 2. temperature sensor; 3. liquid level pressure sensor; 4. filter; 5. pipeline pump; 7. Turbine flow sensor; 8. Blending tank; 9. Air compressor; 10. Gas solenoid valve; 11. Gas reversing solenoid valve; 12. Compressed nitrogen; 13. Fast gas chromatograph (electronic nose); Gas collector; 15. Pump; 16. Finished tank; 17. Multi-channel data acquisition card; 18. Industrial control computer. (To simplify the schematic diagram, only three raw material inputs are drawn in the example; and the same type of sensor and controller only draws a set of labeling and signal connecting lines, and the rest are omitted)
  • FIG. 2 is a flow chart of automatic blending of liquor controlled by scent.
  • FIG. 3 is a characteristic map of liquor odor.
  • FIG. Figure 3 shows the odor profile of liquor in various years.
  • the main macromolecular components that determine its flavor are shown on the map according to the number of carbon atoms.
  • the peak area can be used to calibrate macromolecules with carbon atoms ranging from 1 to 22.
  • the content similar to fingerprints, has a unique odor profile for each wine.
  • the scent is separately measured for the sample and the base wine, and the result is stored in the computer database for management and subsequent call.
  • the pre-extraction is first carried out according to the proportion provided by the sample.
  • the ratio of the blending is controlled by the flow sensor 7 and the liquid solenoid valve 6 in Fig. 1.
  • the multi-channel data acquisition card 17 is turned on by controlling the relays of the pipeline pump 5 and the liquid solenoid valve 6, and the flow rate is measured by the turbine flow meter 7, and the temperature sensor 2 is utilized.
  • the data is corrected for the flow rate, and the amount of liquor in each tank is monitored by the data of the liquid level pressure sensor 3 in combination with the temperature.
  • the gas solenoid valve 10 is activated, and the compressed air is filtered to enter the bottom of the blending tank 8 through the pipeline, and the liquor in the blending tank 8 is stirred, and the sampling is provided to the mixing tank 8 to provide sufficient mixing. gas.
  • the helium gas reversing solenoid valve 11 is operated in the state 1 , the passage of the compressed nitrogen gas 12 into the collecting bottle 14 is snored, the passage of the blending tank 8 into the collecting bottle 14 is blocked, and the electronic nose 13 is in the washing state for 1 minute.
  • the electronic nose 13 detection result is sent to the computer 18, and compared with the sample odor map, if the characteristic peak comprehensive error is less than the set threshold (the specific value depends on the accuracy requirement of the finished wine), It is considered that the blending is completed, and the finished product in the blending tank 8 is transported to the finished product tank for storage; if the characteristic peak comprehensive error is greater than the set threshold, the regression algorithm is used to calculate the proportion of each base wine to be replenished in the next round of blending, and return to the blending process stage. 1, cycle this way until the error is less than the set threshold.
  • the consumption of this stage is less than I s, which is negligible compared with Phase 1 and Phase 2, so the pre-hook is removed. In addition to the large flow of traffic, the subsequent rounds of each round are completed within 2 minutes.

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Abstract

一种基于气味控制的白酒自动勾兑系统，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。勾兑罐包括勾兑罐本体、压缩空气搅拌器和电子鼻气味检测系统。该系统根据气味检测的结果控制勾兑比例，以达到预期气味指标。

Description

说明书 发明名称：基于气味控制的白酒自动勾兌系统 技术领域
[0001] 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 进行实吋自动控制的勾兑系统。
背景技术
[0002] 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， 控制泵和阀门的幵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 （公幵号 CN101117619B) 公幵了一种白 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。
技术问题
[0003] 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， 勾兑当吋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， 会耗费大量人力和吋间， 延长勾兑周 期， 同吋也会受到品酒师主观因素的影响， 是非常不经济的做法。 问题的解决方案
技术解决方案
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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 吋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。
[0007] 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， 同吋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。
[0008] 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。
[0009] 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， 同吋通过 2路信号进行控制。 [0010] 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。
发明的有益效果
有益效果
[0011] 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。
对附图的简要说明
附图说明
[0012] 图 1基于气味控制的白酒自动勾兑系统示意图。
[0013] 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.液用电控飼； 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）
[0014] 图 2气味控制的白酒自动勾兑流程图。
[0015] 图 3白酒气味特征图谱。
本发明的实施方式
[0016] 下面结合附图和具体实例更进一步说明： [0017] 在正式幵始勾兑之前， 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幵， 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。
[0018] 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 库以便管理和随吋调用。 正式勾兑幵始， 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 其幵启， 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。
[0019] 勾兑过程阶段 1， 气体电磁阀 10幵启， 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， 同吋给勾兑罐 8上方提供足够混合的采样气体 。 此吋气体换向电磁阀 11工作在 1状态， 压缩氮气 12进入采集瓶 14的通路被打幵 ， 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
[0020] 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， 同吋切换气体 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的通路幵启， 启动抽气泵 15， 将勾兑罐上方气体抽入采集瓶， 电子鼻 1 3幵始进入检测阶段， 持续 1分钟。
[0021] 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吋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， 该阶段的耗吋在 I s以内， 相较阶段 1与阶段 2可以忽略不计， 故除预勾 兑因流量大耗吋长以外， 其后每轮次勾兑都在 2分钟内完成。

Claims

权利要求书
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。
根据权利要求 1所述的基于气味控制的白酒自动勾兑系统， 其特征在 于所述多个原料罐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。
根据权利要求 1所述的基于气味控制的白酒自动勾兑系统， 其特征在 于所述勾兑罐包括勾兑罐本体、 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。
根据权利要求 1所述的基于气味控制的白酒自动勾兑系统， 其特征在 于所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 号输出至工业计算机控制平台。
根据权利要求 1所述的基于气味控制的白酒自动勾兑系统， 其特征在 于所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路信号输出至工业计算机控制平台， 通过 2路信号输入进行控制。
根据权利要求 1所述的基于气味控制的白酒自动勾兑系统， 其特征在 于所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； 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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