[發(fā)明專利]一種啤酒發(fā)酵過程溫度控制系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310034780.7
• 申請(qǐng)日: 2013-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN103135629A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 焦竹青;馬正華;周炯如;許淮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D23/20
• 分類號(hào): G05D23/20;G05B19/05
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種溫度控制系統(tǒng)及其方法，特別是一種啤酒發(fā)酵過程溫度控制系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

啤酒的發(fā)酵過程是在啤酒酵母的參與下，對(duì)麥汁的某些組成進(jìn)行一系列代謝，從而將麥汁風(fēng)味轉(zhuǎn)變?yōu)槠【骑L(fēng)味的過程。

啤酒發(fā)酵是啤酒生產(chǎn)工藝流程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，也是一個(gè)在發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)生并釋放大量熱量的、極其復(fù)雜的生化反應(yīng)過程。這一過程中不僅麥汁中的可酵糖和氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被酵母細(xì)胞酶分解為乙醇（C₂H₅OH）和二氧化碳（CO₂），同時(shí)還產(chǎn)生一系列的發(fā)酵副產(chǎn)物，如：雙乙酰，高級(jí)醇、醛、酸、酯等。這些代謝產(chǎn)物的含量雖然極少，但它們對(duì)啤酒質(zhì)量和口味的影響很大，而這些中間代謝產(chǎn)物的生成取決于發(fā)酵溫度。例如，發(fā)酵過程的溫度若發(fā)生劇烈變化，不僅會(huì)使酵母早期沉淀、衰老、死亡、自溶，造成發(fā)酵異常，還直接影響到酵母代謝副產(chǎn)物組成，從而對(duì)啤酒的酒體、風(fēng)味及啤酒膠體穩(wěn)定性造成危害。因此發(fā)酵過程是否正常和順利，將直接影響到最終啤酒成品的質(zhì)量，發(fā)酵過程工藝條件的控制歷來都受到釀酒工作者的高度重視。

啤酒發(fā)酵過程包括自然升溫、高溫恒溫控制、降溫及低溫恒溫控制等階段。在前期的自然升溫階段基本上不需要加以控制，這是由于啤酒罐發(fā)酵過程中，升溫是靠發(fā)酵本身產(chǎn)生的熱量進(jìn)行的，任其自然升溫；在恒溫階段，通過控制冷媒開關(guān)閥，保持發(fā)酵罐內(nèi)溫度恒定；在降溫階段，通過控制冷媒開關(guān)閥，以指定速率降溫。

過去對(duì)啤酒發(fā)酵溫度等工藝參數(shù)的控制，多用常規(guī)儀表顯示，人工現(xiàn)場(chǎng)操作調(diào)節(jié)，手工記錄來實(shí)現(xiàn)。然而隨著啤酒產(chǎn)量的不斷增大，發(fā)酵罐數(shù)量逐步增多（有的廠已達(dá)40～50個(gè)），自動(dòng)控制技術(shù)已在現(xiàn)場(chǎng)得到應(yīng)用。倘若仍然沿用常規(guī)辦法，因?yàn)樵O(shè)備眾多、廠區(qū)面積大，既給工人的生產(chǎn)操作、工況記錄造成極大的不便，也不利于研究人員和管理人員實(shí)時(shí)提取生產(chǎn)數(shù)據(jù)，而且還會(huì)因疏忽、錯(cuò)漏等人為原因，造成生產(chǎn)質(zhì)量的不穩(wěn)定，甚至發(fā)生生產(chǎn)事故。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種可以提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量和安全性的啤酒發(fā)酵過程溫度控制系統(tǒng)及其方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種啤酒發(fā)酵過程溫度控制系統(tǒng)，包括溫度傳感器、變送儀表、觸摸屏、工控機(jī)、研究計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器（Programmable?Logic?Controller??PLC）和冷媒閥,所述的溫度傳感器安裝在啤酒發(fā)酵罐內(nèi)壁上，所述的溫度傳感器通過三線制方式連接有變送儀表，所述的變送儀表上連接有溫度傳感器、觸摸屏和工控機(jī)，所述的觸摸屏上連接有變送儀表和可編程邏輯控制器，所述的冷媒閥包括氣動(dòng)冷媒閥和手動(dòng)冷媒閥，所述的氣動(dòng)冷媒閥和手動(dòng)冷媒閥并聯(lián)，所述的冷媒閥安裝在啤酒發(fā)酵罐壁的冰水冷卻管上，所述的氣動(dòng)冷媒閥的氣路開關(guān)上設(shè)有觸發(fā)電磁閥，所述的可編程邏輯控制器上連接有工控機(jī)和觸摸屏，所述工控機(jī)上連接有變送儀表和可編程邏輯控制器，所述的研究計(jì)算機(jī)與工控機(jī)相連接。?

一種啤酒發(fā)酵過程溫度控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）根據(jù)啤酒品種和環(huán)境條件因素在工控機(jī)上設(shè)置啤酒發(fā)酵過程的溫度和時(shí)間關(guān)系曲線中的參數(shù)，之后執(zhí)行步驟2）；

2）從投料開始在工控機(jī)上對(duì)發(fā)酵罐內(nèi)酒液的發(fā)酵過程進(jìn)行計(jì)時(shí)，并顯示在工控機(jī)屏幕和觸摸屏上；

3）通過溫度傳感器實(shí)時(shí)采集的罐內(nèi)發(fā)酵溫度值t和工控機(jī)上設(shè)置的啤酒發(fā)酵過程的溫度時(shí)間關(guān)系曲線上這一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的臨界溫度值T進(jìn)行比較，之后執(zhí)行步驟4）；

4）當(dāng)實(shí)時(shí)采集的罐內(nèi)發(fā)酵溫度值t大于工控機(jī)上設(shè)置的啤酒發(fā)酵過程的溫度時(shí)間關(guān)系曲線上這一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的臨界溫度值T超過0.5℃，則執(zhí)行步驟5），否則執(zhí)行步驟3）；

5）工控機(jī)向可編程控制器發(fā)送指令，輸出信號(hào)給電磁閥，用電磁閥控制的氣路打開氣動(dòng)冷媒閥，開始調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度，之后執(zhí)行步驟6）；

6）當(dāng)實(shí)時(shí)采集的罐內(nèi)發(fā)酵溫度值t小于工控機(jī)上設(shè)置的啤酒發(fā)酵過程的溫度時(shí)間關(guān)系曲線上這一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的臨界溫度值T超過0.5℃，則執(zhí)行步驟7),否則執(zhí)行步驟3）；

7）當(dāng)氣動(dòng)冷媒閥的開通時(shí)間為30-60分鐘時(shí)，則執(zhí)行步驟8），否則執(zhí)行步驟6）；

8）工控機(jī)向可編程控制器發(fā)送指令，輸出信號(hào)給電磁閥，用電磁閥控制的氣路關(guān)閉氣動(dòng)冷媒閥，開始調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度，之后執(zhí)行步驟9）；

9）當(dāng)中央控制室發(fā)生線路電氣故障或控制系統(tǒng)失靈時(shí)，則執(zhí)行步驟10），否則執(zhí)行步驟11）；