專利名稱：全自動(dòng)高濃啤酒稀釋脫氧水制備機(jī)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物及酒類發(fā)酵工程、食品飲料工程、生物制藥、精細(xì)化工、化學(xué)工程的脫氧水制備工藝控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于啤酒高濃稀釋脫氧水制備機(jī)及其全自動(dòng)過(guò)程控制。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)啤酒口感質(zhì)量及其一致性的要求越來(lái)越高，作為高濃度啤酒稀釋及管路中氧氣置換的脫氧水的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。目前，在生產(chǎn)啤酒的工藝過(guò)程中，高濃稀釋脫氧水的制備只采用了半自動(dòng)高濃稀釋脫氧水制備機(jī)設(shè)備?，F(xiàn)有技術(shù)中，半自動(dòng)高濃稀釋脫氧水制備機(jī)中的CO2流量檢測(cè)及自動(dòng)控制系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)上存在諸多缺陷，不能保證所制的脫氧水品質(zhì)的均一性，從而導(dǎo)致稀釋后啤酒品質(zhì)不一致，最終導(dǎo)致啤酒的口感質(zhì)量及其一致性達(dá)不到目前高標(biāo)準(zhǔn)的要求?，F(xiàn)有技術(shù)中使用的半自動(dòng)高濃稀釋脫氧水制備機(jī)存在體 積流量計(jì)易受溫度和壓力的影響，體積流量計(jì)檢測(cè)的體積流量所換算的質(zhì)量流量不準(zhǔn)確；脫氧塔制備的脫氧水中的氧含量不能夠I次達(dá)標(biāo)，要經(jīng)過(guò)2次甚至3次循環(huán)脫氧；對(duì)脫氧水中CO2的飽和也不能I次就能達(dá)到要求，要經(jīng)過(guò)2次甚至3次CO2飽和；閉環(huán)循環(huán)調(diào)節(jié)控制，將脫氧水在系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)多次循環(huán)達(dá)到要求狀態(tài)，不僅增加了電能消耗也增加了時(shí)間；半自動(dòng)控制不僅增加了人力成本，也增加了勞動(dòng)強(qiáng)度和出錯(cuò)幾率，這些缺陷對(duì)生產(chǎn)啤酒的質(zhì)量及均一性造成不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種全自動(dòng)高濃啤酒度脫氧水制備機(jī)及其先進(jìn)的控制原理。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)高濃啤酒稀釋脫氧水制備機(jī)，包括機(jī)架，設(shè)置于機(jī)架前端的PLC控制柜，設(shè)置于機(jī)架外側(cè)的三段板式換熱器和脫氧塔，所述全自動(dòng)高濃啤酒稀釋脫氧水制備機(jī)外接兩條冷媒管路、釀造水管路、脫氧水管路、無(wú)菌CO2管路，所述三段板式換熱器包括冷卻段、預(yù)熱段、加熱段，所述的冷卻段與兩條冷媒管路相連接，所述冷媒管進(jìn)口與冷卻段連接處設(shè)置有第一手動(dòng)蝶閥和第二氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥。所述釀造水管路經(jīng)過(guò)第一氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥、第一氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥、體積流量計(jì)、到達(dá)預(yù)熱段一端，再經(jīng)過(guò)加熱段到達(dá)脫氧塔上端，在加熱段與脫氧塔之間設(shè)置有第二在線溫度檢測(cè)儀，在加熱段底部設(shè)置有排污口，所述的排污口上設(shè)置有疏水器。所述脫氧塔底部設(shè)置有管路，管路經(jīng)過(guò)增壓泵、第二止回閥、到達(dá)預(yù)熱段一端，經(jīng)過(guò)預(yù)熱段到達(dá)冷卻段，再到達(dá)脫氧水管路，所述的冷卻塔與增壓泵之間外接有排污口，排污口上設(shè)置有第二手動(dòng)蝶閥，所述冷卻段與脫氧水管路之間設(shè)置有第一在線溫度檢測(cè)儀、在線溶氧儀、第二氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥，所述的第二氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥與在線溶氧儀之間外接有排污口，所述的排污口上設(shè)置有第三氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥，
所述的無(wú)菌CO2管路依次經(jīng)過(guò)第二減壓閥、閥針、浮子流量計(jì)、第四氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥、第三止回閥到達(dá)脫氧塔下端一側(cè)。所述CO2管路還通過(guò)第一減壓閥、質(zhì)量流量計(jì)、第三氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥、止回閥到達(dá)冷卻段和預(yù)熱段相連接的管路上。所述的加熱段一端連接有蒸汽，所述的加熱段與蒸汽連接處設(shè)置有第四氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥、管道過(guò)濾器、截止閥，所述的截止閥與蒸汽之間外接有排污口，所述的排污口上設(shè)置有第三手動(dòng)球閥，所述的脫氧塔一側(cè)安裝有液位檢測(cè)儀。所述PLC控制柜采集體積流量計(jì)、在線溶氧儀、第一在線溫度檢測(cè)儀、質(zhì)量流量計(jì)、第二在線溫度檢測(cè)儀及在線液位檢測(cè)儀的信息，控制第一氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥、第一氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥、第二氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥、第三氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥、第二氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥、第三氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥、第四氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥、第四氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥及增壓泵；全自動(dòng)高濃啤酒稀釋脫氧水制備機(jī)的制備方法，包括質(zhì)量流量計(jì)法、數(shù)學(xué)模型法 及開(kāi)環(huán)控制法，所述質(zhì)量流量計(jì)法使用質(zhì)量流量計(jì)檢測(cè)飽和CO2的流量，所述數(shù)學(xué)模型法應(yīng)用數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)出控制量之間的關(guān)系式，關(guān)系式中已知量有釀造水流量、釀造水溫度及脫氧水出口溫度，關(guān)系式中未知量有脫氧CO2流量及飽和CO2流量；所述開(kāi)環(huán)控制法在控制程序運(yùn)行之初確定控制量之間的關(guān)系。PLC控制柜啟動(dòng)后，PLC控制柜控制第一氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥、第二氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥及第四氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥打開(kāi)，釀造水通過(guò)管路進(jìn)入，PLC控制柜根據(jù)體積流量計(jì)反饋信號(hào)控制第一氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，釀造水進(jìn)入預(yù)熱段，在預(yù)熱段內(nèi)通過(guò)交換熱將釀造水溫度提升，然后進(jìn)入加熱段，在加熱段內(nèi)，水通過(guò)蒸汽來(lái)提高溫度，PLC控制柜根據(jù)第二在線溫度檢測(cè)儀控制第四氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，降低第四氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，當(dāng)釀造水到達(dá)脫氧塔上方時(shí)，通過(guò)脫氧塔內(nèi)噴嘴將高溫的釀造水往下端噴灑，進(jìn)行脫氧工作，同時(shí)無(wú)菌CO2管路輸送CO2至脫氧塔底部一側(cè)，CO2往上移動(dòng)起到驅(qū)趕溶解氧的作用，將氧氣和大部分CO2從脫氧塔頂端釋放，在同時(shí)經(jīng)過(guò)脫氧后的水也進(jìn)行了一部分CO2的溶解，PLC控制柜根據(jù)在線液位檢測(cè)儀控制增壓泵，當(dāng)液位過(guò)高時(shí)，提高增壓泵的流量，經(jīng)過(guò)脫氧后的水經(jīng)過(guò)增壓泵到達(dá)預(yù)熱段，此時(shí)的水具有一定溫度，這時(shí)就和進(jìn)來(lái)的釀造水在預(yù)熱段進(jìn)行熱交換，將進(jìn)來(lái)的常溫釀造水溫度提高，將經(jīng)過(guò)脫氧后的水溫度降低，經(jīng)過(guò)降溫后的水到達(dá)冷卻段，在到達(dá)冷卻段之前與CO2混合，到達(dá)冷卻段后，通過(guò)冷媒管路的降溫，在脫氧水經(jīng)過(guò)第一在線溫度檢測(cè)儀時(shí)，PLC控制柜根據(jù)第一在線溫度檢測(cè)儀反饋信號(hào)，控制第二氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，整個(gè)脫氧完成。在脫氧水在進(jìn)入冷卻段之前與CO2混合時(shí)，通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)及氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用，為脫氧水中CO2的準(zhǔn)確添加提供了可靠的前提條件，通過(guò)數(shù)學(xué)模型的建立，由PLC控制柜根據(jù)質(zhì)量流量計(jì)采集到的流量信號(hào)與數(shù)學(xué)模型設(shè)定計(jì)算所需CO2量的對(duì)比來(lái)確定第三氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，PLC及開(kāi)環(huán)控制原理的應(yīng)用，避免了閉環(huán)控制法中反饋調(diào)節(jié)滯后現(xiàn)象所帶來(lái)的問(wèn)題。本發(fā)明方法切實(shí)可行，質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用，為脫氧水中CO2的準(zhǔn)確添加提供了可靠的前提條件，數(shù)學(xué)模型的建立，為釀造水準(zhǔn)確脫去氧及CO2的準(zhǔn)確添加提供了可靠依據(jù)，開(kāi)環(huán)控制原理的應(yīng)用，節(jié)約了電能及時(shí)間，全過(guò)程自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度及人為出錯(cuò)的幾率，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量及均一性。


圖I為本發(fā)明的裝備圖；圖2為本發(fā)明的帶控制點(diǎn)工藝流程圖；圖3為本發(fā)明的三段板式換熱器結(jié)構(gòu)圖。其中1-第一手動(dòng)對(duì)夾式蝶閥；2_第二氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥；3_三段板式換熱器；4-PLC控制柜；5_第二在線溫度檢測(cè)儀；6-蒸汽；7_脫氧塔；8_第三止回閥；9_第四氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥；10_浮子流量計(jì)；11_針閥；12_第二減壓閥；13_第二手動(dòng)對(duì)夾式蝶閥；14_在線液位檢測(cè)儀；15-增壓泵；16-第二止回閥；17_第三手動(dòng)球閥；18_截止閥；19_管道過(guò)濾器；20_第四氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥；21_疏水器；22_第三氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥；23_第一止回閥； 24-質(zhì)量流量計(jì)；25_第一減壓閥；26_第一在線溫度檢測(cè)儀；27_在線溶氧儀；28_第三氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥；29_第二氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥；30_體積流量計(jì)；31、32_冷媒管路；33_第一氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥；34_第一氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥；35_釀造水管路；36_脫氧水管路；37_無(wú)菌0)2管路；38-冷卻段；39_預(yù)熱段；40_加熱段；41_機(jī)架。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖1-3所示，全自動(dòng)高濃啤酒稀釋脫氧水制備機(jī)，包括機(jī)架41，設(shè)置于機(jī)架41前端的PLC控制柜4，設(shè)置于機(jī)架41外側(cè)的三段板式換熱器3和脫氧塔7，所述全自動(dòng)高濃啤酒稀釋脫氧水制備機(jī)外接兩條冷媒管路31、32、釀造水管路35、脫氧水管路36、無(wú)菌CO2管路37，所述三段板式換熱器3包括冷卻段38、預(yù)熱段39、加熱段40，所述的冷卻段38與兩條冷媒管路31、32相連接，所述冷媒管路31與冷卻段38連接處設(shè)置有第一手動(dòng)對(duì)夾式蝶閥I和第二氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥2。所述釀造水管路35經(jīng)過(guò)第一氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥34、第一氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥33、體積流量計(jì)30、到達(dá)預(yù)熱段39 —端，再經(jīng)過(guò)加熱段40到達(dá)脫氧塔7上端，在加熱段40與脫氧塔7之間設(shè)置有第二在線溫度檢測(cè)儀5，在加熱段40底部設(shè)置有排污口，所述的排污口上設(shè)置有疏水器21。所述脫氧塔7底部設(shè)置有管路，管路經(jīng)過(guò)增壓泵15、第二止回閥16，到達(dá)預(yù)熱39一端，經(jīng)過(guò)預(yù)熱段39到達(dá)冷卻段38，再到達(dá)脫氧水管路36，所述的冷卻塔7與增壓泵15之間外接有排污口，排污口上設(shè)置有第二手動(dòng)對(duì)夾式蝶閥13，所述冷卻段38與脫氧水管路36之間設(shè)置有第一在線溫度檢測(cè)儀26、在線溶氧儀27、第二氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥29，所述的第二氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥29與在線溶氧儀27之間外接有排污口，所述的排污口上設(shè)置有第三氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥28，所述的無(wú)菌CO2管路37依次經(jīng)過(guò)第二減壓閥12、閥針11、浮子流量計(jì)10、第四氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥9、第三止回閥8到達(dá)脫氧塔7下端一側(cè)。所述CO2管路37還通過(guò)第一減壓閥25、質(zhì)量流量計(jì)24、第三氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥22、第一止回閥23到達(dá)冷卻段38和預(yù)熱段39相連接的管路上。所述的加熱段40 —端連接有蒸汽6，所述的加熱段40與蒸汽6連接處設(shè)置有第四氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥20、管道過(guò)濾器19、截止閥18，所述的截止閥18與蒸汽6之間外接有排污口，所述的排污口上設(shè)置有第三手動(dòng)球閥17，所述的脫氧塔7 —側(cè)安裝有液位檢測(cè)儀14。所述PLC控制柜4采集體積流量計(jì)30、在線溶氧儀27、第一在線溫度檢測(cè)儀26、質(zhì)量流量計(jì)24、第二在線溫度檢測(cè)儀5及在線液位檢測(cè)儀14的信息，控制第一氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥34、第一氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥33、第二氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥29、第三氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥28、第二氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥2、第三氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥22、第四氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥20、第四氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥9及增壓泵15 ；全自動(dòng)高濃啤酒稀釋脫氧水制備機(jī)的制備方法，包括質(zhì)量流量計(jì)法、數(shù)學(xué)模型法及開(kāi)環(huán)控制法，所述質(zhì)量流量計(jì)法使用質(zhì)量流量計(jì)檢測(cè)飽和CO2的流量，所述數(shù)學(xué)模型法應(yīng)用數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)出控制量之間的關(guān)系式，關(guān)系式中已知量有釀造水流量、釀造水溫度及脫氧水出口溫度，關(guān)系式中未知量有脫氧CO2流量及飽和CO2流量；所述開(kāi)環(huán)控制法在控制程序運(yùn)行之初確定控制量之間的關(guān)系。 所述PLC控制柜4啟動(dòng)后，PLC控制柜4控制第一氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥34、第二氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥29及第四氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥9打開(kāi)，釀造水通過(guò)管路進(jìn)入，PLC控制柜4根據(jù)體積流量計(jì)30反饋信號(hào)控制第一氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥33開(kāi)度，釀造水進(jìn)入預(yù)熱段39，在預(yù)熱段39內(nèi)通過(guò)交換熱將釀造水溫度提升，然后進(jìn)入加熱段40，在加熱段40內(nèi)，水通過(guò)蒸汽6來(lái)提高溫度，PLC控制柜4根據(jù)第二在線溫度檢測(cè)儀5控制第四氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥20開(kāi)度，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，降低第四氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥20的開(kāi)度，當(dāng)釀造水到達(dá)脫氧塔7上方時(shí)，通過(guò)脫氧塔7內(nèi)噴嘴將高溫的釀造水往下端噴灑，進(jìn)行脫氧工作，同時(shí)無(wú)菌CO2管路37輸送CO2至脫氧塔7底部一側(cè)，CO2往上移動(dòng)起到驅(qū)趕氧氣的作用，將氧氣和大部分CO2從脫氧塔頂端釋放，在同時(shí)經(jīng)過(guò)脫氧后的水也進(jìn)行了一部分CO2的溶解，PLC控制柜4根據(jù)在線液位檢測(cè)儀14控制增壓泵15，當(dāng)液位過(guò)高時(shí)，提高增壓泵15的流量，經(jīng)過(guò)脫氧后的水經(jīng)過(guò)增壓泵15到達(dá)預(yù)熱段39，此時(shí)的水具有一定溫度，這時(shí)就和進(jìn)來(lái)的釀造水在預(yù)熱段39進(jìn)行熱交換，將進(jìn)來(lái)的常溫釀造水溫度提高，將經(jīng)過(guò)脫氧后的水溫度降低，經(jīng)過(guò)降低后的水到達(dá)冷卻段38，在到達(dá)冷卻段38之前與CO2混合，到達(dá)冷卻段38后，通過(guò)冷媒管路31、32的降溫，在脫氧水經(jīng)過(guò)第一在線溫度檢測(cè)儀26時(shí)，PLC控制柜4根據(jù)第一在線溫度檢測(cè)儀26反饋信號(hào)，控制第二氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥2開(kāi)度，整個(gè)脫氧完成。
在脫氧水在進(jìn)入冷卻段38之前與CO2混合時(shí)，通過(guò)PLC控制柜4根據(jù)體積流量計(jì)30采集到的流量信號(hào)來(lái)確定質(zhì)量流量計(jì)24所需要的CO2的量，通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)24采集的量與數(shù)學(xué)模型計(jì)算值的比對(duì)，來(lái)確定第三氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥22的開(kāi)度，所述第一手動(dòng)對(duì)夾式蝶閥打開(kāi)，冷媒進(jìn)入三段板式換熱器冷卻段。所述三段板式換熱器冷卻段將脫氧水冷卻至指定溫度。所述第二氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥通過(guò)第一在線溫度檢測(cè)儀反饋信號(hào)，調(diào)節(jié)冷媒至所需流量。所述第一氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥打開(kāi)，釀造水進(jìn)入釀造水管路。所述第一氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥通過(guò)體積流量反饋信號(hào)，調(diào)節(jié)釀造水至所需流量。所述體積流量計(jì)檢測(cè)釀造水流量，并將信號(hào)反饋給PLC控制柜。所述三段板式換熱器預(yù)熱段利用脫氧水熱量，將釀造水預(yù)熱。
所述三段板式換熱器加熱段利用蒸汽熱量，將預(yù)熱釀造水加熱至指定溫度。所述第二在線溫度檢測(cè)儀檢測(cè)釀造水加熱后溫度，并將信號(hào)反饋給PLC控制柜。所述截止閥打開(kāi)，蒸汽進(jìn)入三段板式換熱器加熱段給預(yù)熱后的釀造水加熱。所述管道過(guò)濾器將蒸汽管道剝落的鐵銹等物質(zhì)除去。所述第四氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥根據(jù)第二在線溫度檢測(cè)儀反饋信號(hào)，調(diào)節(jié)蒸汽至合適流量。所述疏水器將冷凝水排入地溝。所述第一減壓閥當(dāng)CO2氣體超過(guò)一定壓力時(shí)，減壓閥打開(kāi)，對(duì)飽和CO2管道及元件 起到保護(hù)作用。所述質(zhì)量流量計(jì)檢測(cè)CO2質(zhì)量流量，并將信號(hào)反饋給PLC。所述第三氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥根據(jù)質(zhì)量流量計(jì)反饋信號(hào)，調(diào)節(jié)CO2至合適流量。所述第一止回閥阻止脫氧水倒流進(jìn)入飽和CO2管路，保證CO2管路衛(wèi)生。所述在線液位檢測(cè)儀檢測(cè)脫氧塔液位，并將其信號(hào)反饋給PLC。所述第二手動(dòng)對(duì)夾式蝶閥打開(kāi)，脫氧塔進(jìn)行排污。所述增壓泵根據(jù)脫氧塔液位信息進(jìn)行變頻控制，將脫氧水從脫氧塔中輸出。所述第二止回閥防止在增壓泵停止工作時(shí)，脫氧水倒流回來(lái)。所述第一在線溫度檢測(cè)儀檢測(cè)脫氧水出口溫度，并將信號(hào)反饋給PLC。所述在線溶氧儀檢測(cè)脫氧水中溶氧量，并將信號(hào)反饋給PLC。所述第三氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥打開(kāi)，對(duì)脫氧水管路進(jìn)行排污。所述第二減壓閥當(dāng)CO2氣體超過(guò)一定壓力時(shí)，減壓閥打開(kāi)，對(duì)脫氧CO2管道及元件起到保護(hù)作用。所述針閥根據(jù)浮子流量計(jì)顯示流量調(diào)節(jié)開(kāi)度，直至浮子流量計(jì)顯示流量為需求值。所述第四氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥打開(kāi)，CO2進(jìn)入脫氧塔將釀造水中的氣泡趕走，并部分溶解在釀造水中。所述第三止回閥阻止脫氧水倒流進(jìn)入脫氧CO2管路，保證CO2管路衛(wèi)生。所述數(shù)學(xué)模型法推導(dǎo)出的關(guān)系式，通過(guò)預(yù)置量和檢測(cè)量能準(zhǔn)確計(jì)算出各個(gè)未知量。 所述釀造水流量由生產(chǎn)工藝所決定。所述釀造水溫度由車間提供，基本為室溫20° C。所述脫氧水出口溫度由I號(hào)在線溫度檢測(cè)儀檢測(cè)。所述脫氧CO2流量由所建立的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)出。所述飽和CO2流量由所建立的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)出。所述開(kāi)環(huán)控制法在控制程序運(yùn)行之初確定控制量之間的關(guān)系，一次就可以使脫氧水中溶氧量及CO2含量達(dá)到要求，不需要通過(guò)閉環(huán)多次循環(huán)調(diào)控。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界 定。
權(quán)利要求
1.全自動(dòng)高濃啤酒稀釋脫氧水制備機(jī)，包括機(jī)架，設(shè)置于機(jī)架前端的PLC控制柜，設(shè)置于機(jī)架外側(cè)的三段板式換熱器和脫氧塔，所述全自動(dòng)高濃啤酒稀釋脫氧水制備機(jī)外接兩條冷媒管路、釀造水管路、脫氧水管路、無(wú)菌CO2管路，所述三段板式換熱器包括冷卻段、預(yù)熱段、加熱段，所述的冷卻段與兩條冷媒管路相連接，所述冷媒管進(jìn)口與冷卻段連接處設(shè)置有第一手動(dòng)蝶閥和第二氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥，其特征在于所述釀造水管路經(jīng)過(guò)第一氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥、第一氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥、體積流量計(jì)、到達(dá)預(yù)熱段一端，再經(jīng)過(guò)加熱段到達(dá)脫氧塔上端，在加熱段與脫氧塔之間設(shè)置有第二在線溫度檢測(cè)儀，在加熱段底部設(shè)置有排污口，所述的排污口上設(shè)置有疏水器； 所述脫氧塔底部設(shè)置有管路，管路經(jīng)過(guò)增壓泵、第二止回閥、到達(dá)預(yù)熱段一端，經(jīng)過(guò)預(yù)熱段到達(dá)冷卻段，再到達(dá)脫氧水管路，所述的脫氧塔與增壓泵之間外接有排污口，排污口上設(shè)置有第二手動(dòng)蝶閥，所述冷卻段與脫氧水管路之間設(shè)置有第一在線溫度檢測(cè)儀、在線溶氧儀、第二氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥，所述的第二氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥與在線溶氧儀之間外接有排污口，所述的排污口上設(shè)置有第三氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全自動(dòng)高濃啤酒稀釋脫氧水制備機(jī)，其特征在于所述的無(wú)菌CO2管路依次經(jīng)過(guò)第二減壓閥、閥針、浮子流量計(jì)、第四氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥、第三止回閥到達(dá)脫氧塔下端一側(cè)。所述CO2管路還通過(guò)第一減壓閥、質(zhì)量流量計(jì)、第三氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥、第一止回閥到達(dá)冷卻段和預(yù)熱段相連接的管路上；所述的加熱段一端連接有蒸汽，所述的加熱段與蒸汽連接處設(shè)置有第四氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥、管道過(guò)濾器、截止閥，所述的截止閥與蒸汽之間外接有排污口，所述的排污口上設(shè)置有第三手動(dòng)球閥。
3.一種全自動(dòng)高濃啤酒稀釋脫氧水制備機(jī)的制備方法，包括下列步驟PLC控制柜啟動(dòng)后，PLC控制柜控制第一氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥、第二氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥及第四氣動(dòng)開(kāi)關(guān)式蝶閥打開(kāi)，釀造水通過(guò)管路進(jìn)入，PLC控制柜根據(jù)體積流量計(jì)反饋信號(hào)控制第一氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，釀造水進(jìn)入預(yù)熱段，在預(yù)熱段內(nèi)通過(guò)交換熱將釀造水溫度提升，然后進(jìn)入加熱段，在加熱段內(nèi)，水通過(guò)蒸汽來(lái)提高溫度，PLC控制柜根據(jù)第二在線溫度檢測(cè)儀控制第四氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，降低第四氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，當(dāng)釀造水到達(dá)脫氧塔上方時(shí)，通過(guò)脫氧塔內(nèi)噴嘴將高溫的釀造水往下端噴灑，進(jìn)行脫氧工作，同時(shí)無(wú)菌CO2管路輸送CO2至脫氧塔底部一側(cè)，CO2往上移動(dòng)起到驅(qū)趕溶解氧的作用，將氧氣和大部分CO2從脫氧塔頂端釋放，在同時(shí)經(jīng)過(guò)脫氧后的水也進(jìn)行了一部分CO2的溶解，PLC控制柜根據(jù)在線液位檢測(cè)儀控制增壓泵，當(dāng)液位過(guò)高時(shí)，提高增壓泵的流量，經(jīng)過(guò)脫氧后的水經(jīng)過(guò)增壓泵到達(dá)預(yù)熱段，此時(shí)的水具有一定溫度，這時(shí)就和進(jìn)來(lái)的釀造水在預(yù)熱段進(jìn)行熱交換，將進(jìn)來(lái)的常溫釀造水溫度提高，將經(jīng)過(guò)脫氧后的水溫度降低，經(jīng)過(guò)降溫后的水到達(dá)冷卻段，在到達(dá)冷卻段之前與CO2混合，到達(dá)冷卻段后，通過(guò)冷媒管路的降溫，在脫氧水經(jīng)過(guò)第一在線溫度檢測(cè)儀時(shí)，PLC控制柜根據(jù)第一在線溫度檢測(cè)儀反饋信號(hào)，控制第二氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，整個(gè)脫氧完成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述全自動(dòng)高濃啤酒稀釋脫氧水制備機(jī)的制備方法，其特征在于在脫氧水在進(jìn)入冷卻段之前與CO2混合時(shí)，通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)及氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用，為脫氧水中CO2的準(zhǔn)確添加提供了可靠的前提條件，通過(guò)數(shù)學(xué)模型的建立，由PLC控制柜根據(jù)質(zhì)量流量計(jì)采集到的流量信號(hào)與數(shù)學(xué)模型設(shè)定計(jì)算所需CO2量的對(duì)比來(lái)確定第三氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，PLC及開(kāi)環(huán)控制原理的應(yīng)用，避免了閉環(huán)控制法中反饋調(diào)節(jié)滯后現(xiàn)象所帶來(lái)的問(wèn)題。
全文摘要
全自動(dòng)高濃啤酒稀釋脫氧水制備機(jī)及其制備方法，涉及生物及酒類發(fā)酵工程、食品飲料工程、生物制藥、精細(xì)化工、化學(xué)工程的脫氧水制備工藝控制技術(shù)領(lǐng)域，包括機(jī)架，設(shè)置于機(jī)架前端的PLC控制柜，設(shè)置于機(jī)架外側(cè)的三段板式換熱器和脫氧塔，所述全自動(dòng)高濃啤酒稀釋脫氧水制備機(jī)外接兩條冷媒管路、釀造水管路、脫氧水管路、無(wú)菌CO2管路，其制備方法為，將釀造水經(jīng)過(guò)三段板式換熱器升溫到達(dá)脫氧塔，同時(shí)將CO2充入脫氧塔，然后再進(jìn)入三段板式換熱器進(jìn)行降溫得到脫氧水，在整個(gè)過(guò)程中用PLC控制柜全程控制。本發(fā)明方法切實(shí)可行，數(shù)學(xué)模型的建立，推導(dǎo)出已知量與未知量間的數(shù)學(xué)關(guān)系式；開(kāi)環(huán)控制原理的應(yīng)用，機(jī)組可1次性將脫氧水達(dá)到要求狀態(tài)，全過(guò)程自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度及人為出錯(cuò)的幾率，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量及均一性。
文檔編號(hào)C02F1/20GK102815759SQ20121030600
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者陶安軍 申請(qǐng)人:安徽華藝生物裝備技術(shù)有限公司