一種黃酒酒母溫度控制系統(tǒng)及使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種黃酒酒母溫度控制系統(tǒng)，包括酒母罐和控制系統(tǒng)，酒母罐設(shè)有冷卻水帶，冷卻水帶連接有與外部冷媒供應(yīng)系統(tǒng)連接的冷卻水出水管道和冷卻水進(jìn)水管道，酒母罐上安裝有溫度傳感器，溫度傳感器將溫度值傳輸入控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)由輸入輸出模塊、通訊模塊、上位機(jī)和控制器組成。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了酒母發(fā)酵溫度的自動控制，提高了酒母質(zhì)量及其穩(wěn)定性，節(jié)省了人力成本，突破了酒母發(fā)酵對操作工經(jīng)驗(yàn)的限制。同時因其減小了人工干擾的因素，為黃酒酒母發(fā)酵的研究提供了極大的便利。
【專利說明】
一種黃酒酒母溫度控制系統(tǒng)及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種黃酒酒母溫度控制系統(tǒng)及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 工業(yè)黃酒生產(chǎn)中，酒母質(zhì)量的好壞對黃酒發(fā)酵和成品質(zhì)量有較大的影響，而酒母 制備工藝中，酒母溫度控制對酒母質(zhì)量影響較大。酒母溫控存在諸多難點(diǎn)：1.酒母品溫反饋 延遲:酒母發(fā)酵罐體積較大，溫度傳感器反饋溫度延遲大。2 .酒母發(fā)酵罐內(nèi)固液混合，溫度 分布不均。3.酒母品溫變化無明確參考模型:發(fā)酵溫度參數(shù)的變化過程可以簡單概括為一 個升溫和一個降溫。升溫的熱量來自于本身發(fā)酵產(chǎn)生的溫度，但要控制溫度的上升，不能過 快，并維持在某一設(shè)定水平;降溫主要是發(fā)酵后期熱量減少，但也需要冷凝水穿過夾套進(jìn)行 降溫。溫度下降后的液態(tài)酒產(chǎn)生的熱量也發(fā)生變化，這種溫度的時變性不利于控制。
[0003] 目前酒母發(fā)酵控制基本以手工操作為主，操作方式多為分階段進(jìn)冷卻水，并實(shí)時 觀測品溫，該方式對操作人員經(jīng)驗(yàn)要求高。也有部分黃酒發(fā)酵溫控研究，但其輸出對冷媒的 控制也多為調(diào)節(jié)閥，系統(tǒng)計算復(fù)雜、靈活度較低、設(shè)備成本較高。因此，本發(fā)明人研發(fā)了一種 黃酒酒母溫度控制系統(tǒng)及使用方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種黃酒酒母溫度控制系統(tǒng) 及使用方法，實(shí)現(xiàn)了黃酒酒母發(fā)酵過程中的自動溫控，突破目前酒母發(fā)酵操作中對人工經(jīng) 驗(yàn)要求的限制，同時提高酒母質(zhì)量及其穩(wěn)定性。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種黃酒酒母溫度控制系統(tǒng)，包括酒母罐和控制系統(tǒng)，所述酒母罐設(shè)有冷卻水帶， 所述冷卻水帶連接有與外部冷媒供應(yīng)系統(tǒng)連接的冷卻水出水管道和冷卻水進(jìn)水管道，所述 的酒母罐上安裝有溫度傳感器，所述溫度傳感器將溫度值傳輸入控制系統(tǒng);所述控制系統(tǒng) 由輸入輸出模塊、通訊模塊、上位機(jī)和控制器組成，利用溫度傳感器進(jìn)行溫度信號采集，通 過輸入模塊傳輸至控制器;控制器根據(jù)內(nèi)部程序和參數(shù)，對溫度值進(jìn)行判斷通過輸出模塊 控制冷媒閥啟停，上位機(jī)人機(jī)界面實(shí)時與控制器實(shí)時通訊，對程序參數(shù)與冷媒閥動作進(jìn)行 干預(yù)。
[0007] 所述的冷卻水進(jìn)水管道上安裝有控制閥門。
[0008] 所述的溫度傳感器為兩個。
[0009] -種黃酒酒母溫度控制系統(tǒng)的使用方法，包括以下步驟：
[0010] (1)酒母物料落入酒母罐后，啟動程序，程序根據(jù)設(shè)定的時間與溫度參數(shù)計算最適 發(fā)酵溫度曲線，升溫段為曲線，降溫段按接近開耙時間間隔為斜線；
[0011] (2)落罐后6小時內(nèi)為發(fā)酵適應(yīng)期，冷媒閥常閉，6小時后，進(jìn)入溫度對比與冷媒控 制執(zhí)行；當(dāng)罐內(nèi)物料品溫高于實(shí)時最適發(fā)酵溫度時，開啟冷媒閥冷卻，冷卻時間由程序計 算，設(shè)置基準(zhǔn)時間，根據(jù)酵母品種、物料配比和糖酒酸指標(biāo)實(shí)時結(jié)果等主要因素人為調(diào)整， 并根據(jù)最適發(fā)酵溫度與實(shí)時溫度差、冷媒能力、發(fā)酵時間階段等次要因素自動微調(diào)；
[0012] (3)開啟到達(dá)冷卻時間后關(guān)閉冷媒閥，并停滯一段時間；停滯時間內(nèi)不開啟冷媒 閥，停滯時間為固定值，可根據(jù)酵母品種、物料配比和糖酒酸指標(biāo)實(shí)時結(jié)果等主要因素人為 調(diào)整；
[0013] (4)停滯時間到達(dá)后進(jìn)入下一輪溫度對比與冷媒控制執(zhí)行；
[0014] (5)歷時所有階段后，程序結(jié)束。
[0015]所述步驟⑴中的升溫段曲線為:TRT = AX(TT)2+TPia-l)式，其中：TRT為最適發(fā) 酵溫度;TT為發(fā)酵時間;TP1為起始溫度;A為系數(shù)；
[0016]所述步驟(1)中的降溫階段曲線為：
[0018] (1-2)式，其中：TRT為實(shí)時目標(biāo)溫度;TT為發(fā)酵時間；TPA為階段起始溫度;TPB為階 段結(jié)束溫度;TTg為階段跨度時間；各階段溫度、跨度時間可自行設(shè)置，以適應(yīng)不同季節(jié)溫控 和根據(jù)化驗(yàn)指標(biāo)適當(dāng)微調(diào)。
[0019] 所述的發(fā)酵包括前四階段，前一階段結(jié)束溫度即為下一階段起始溫度。
[0020] 當(dāng)罐內(nèi)物料品溫高于實(shí)時最適發(fā)酵溫度時，開啟冷媒閥冷卻，冷卻后關(guān)閉冷媒閥 緩沖一段時間再比對品溫，進(jìn)一步調(diào)整;冷卻時間由程序計算，冷卻后的停滯時間為固定 值。
[0021] 所述步驟(2)中的冷卻時間計算為：
[0022] 升溫階段：TC = TS+BX(TST-TRT) (1-3)
[0023] 降溫階段： ， 、 (1-4)
[0024] 式中：TC為冷卻時間；TS為基準(zhǔn)時間；TST為實(shí)時溫度;TRT為最適發(fā)酵溫度;B為系 數(shù)，且TC限幅為小于TS的三倍。
[0025] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0026] 本發(fā)明黃酒酒母溫度控制系統(tǒng)及使用方法，實(shí)現(xiàn)了酒母發(fā)酵溫度的自動控制，提 高了酒母質(zhì)量及其穩(wěn)定性，節(jié)省了人力成本，突破了酒母發(fā)酵對操作工經(jīng)驗(yàn)的限制。同時因 其減小了人工干擾的因素，為黃酒酒母發(fā)酵的研究提供了極大的便利。
【附圖說明】
[0027]圖1為酒母罐示意圖；
[0028]其中1為溫度傳感器、2為冷卻水帶、3為冷卻水出水管道、4為冷卻水進(jìn)水管道、5為 控制閥門。
[0029]圖2為控制硬件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為程序控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于 此。
[0032] 如圖1-3所示，本發(fā)明黃酒酒母自動溫控系統(tǒng)：包括硬件構(gòu)成實(shí)現(xiàn)和控制方法實(shí) 現(xiàn)。
[0033] 硬件構(gòu)成實(shí)現(xiàn):包括酒母罐與控制系統(tǒng)，酒母罐罐壁外安裝有冷卻水帶2,通過冷 卻水出水管道3和冷卻水進(jìn)水管道4與外部冷媒供應(yīng)系統(tǒng)連接，由控制閥門5控制通斷。罐壁 內(nèi)安裝有兩個溫度傳感器1，將溫度值傳輸入控制系統(tǒng)。
[0034] 控制系統(tǒng)由輸入輸出模塊、通訊模塊、上位機(jī)與控制器組成，利用溫度傳感器進(jìn)行 溫度信號采集，通過輸入模塊傳輸至控制器;控制器根據(jù)內(nèi)部程序和參數(shù)，對溫度值進(jìn)行判 斷通過輸出模塊控制冷媒閥啟停。上位機(jī)人機(jī)界面實(shí)時與控制器實(shí)時通訊，可對程序參數(shù) 與冷媒閥動作進(jìn)行干預(yù)。
[0035] 控制方法實(shí)現(xiàn):設(shè)置溫度對比與冷媒控制程序，程序步驟包括
[0036] (1)酒母物料落入酒母罐后，啟動程序。程序根據(jù)設(shè)定的時間與溫度參數(shù)計算最適 發(fā)酵溫度曲線。設(shè)計為升溫段為曲線，降溫段按時間間隔(接近開耙時間間隔)為斜線。升溫 段曲線：
[0037] TRT=AX(TT)2+TP1 (1-1)
[0038]式中：TRT為最適發(fā)酵溫度;TT為發(fā)酵時間；TP1為起始溫度;A為系數(shù)。
[0039]降溫階段曲線：
(1-2)
[0041 ]式中：TRT為實(shí)時目標(biāo)溫度;TT為發(fā)酵時間(跨度時間）；TPA為階段起始溫度;TPB為 階段結(jié)束溫度;TTg為階段跨度時間。各階段溫度、跨度時間可自行設(shè)置，以適應(yīng)不同季節(jié)溫 控和根據(jù)化驗(yàn)指標(biāo)適當(dāng)微調(diào)。表1為發(fā)酵前四階段的參數(shù)設(shè)置表，前一階段結(jié)束溫度即為下 一階段起始溫度。當(dāng)罐內(nèi)物料品溫高于實(shí)時最適發(fā)酵溫度時，開啟冷媒閥冷卻，冷卻后關(guān)閉 冷媒閥緩沖一段時間再比對品溫，進(jìn)一步調(diào)整。冷卻時間由程序計算，冷卻后的停滯時間為 固定值。
[0042]表1發(fā)酵部分參數(shù)設(shè)置表
[0045] (2)落罐后6小時內(nèi)為發(fā)酵適應(yīng)期，冷媒閥常閉。6小時后，進(jìn)入溫度對比與冷媒控 制執(zhí)行。當(dāng)罐內(nèi)物料品溫高于實(shí)時最適發(fā)酵溫度時，開啟冷媒閥冷卻。冷卻時間由程序計 算，設(shè)置基準(zhǔn)時間，根據(jù)酵母品種、物料配比和糖酒酸指標(biāo)實(shí)時結(jié)果等主要因素人為調(diào)整， 并可根據(jù)最適發(fā)酵溫度與實(shí)時溫度差、冷媒能力、發(fā)酵時間階段等次要因素自動微調(diào)。冷卻 時間計算為：
[0046] 升溫階段：TC = TS+BX(TST-TRT) (1-3)
[0047] 降溫階段：
（1-4)
[0048] 式中：TC為冷卻時間；TS為基準(zhǔn)時間；TST為實(shí)時溫度;TRT為最適發(fā)酵溫度;B為系 數(shù)，且TC限幅為小于TS的三倍。
[0049] (3)開啟到達(dá)冷卻時間后關(guān)閉冷媒閥，并停滯一段時間。停滯時間內(nèi)不開啟冷媒 閥。停滯時間為固定值，可根據(jù)酵母品種、物料配比和糖酒酸指標(biāo)實(shí)時結(jié)果等主要因素人為 調(diào)整。
[0050] (4)停滯時間到達(dá)后進(jìn)入下一輪溫度對比與冷媒控制執(zhí)行。
[0051] (5)歷時所有階段后，程序結(jié)束。
[0052] 實(shí)施例
[0053] 酒母罐容積2.6立方米，距罐底垂直距罐底0.8米和1.6米罐壁各有一支鉑電阻溫 度計，實(shí)時溫度取值為上溫的70%與下溫的30%之和。酒母罐壁外側(cè)為冷卻帶，通過管道與 冷媒供應(yīng)系統(tǒng)連接，由單氣動角座閥控制冷媒通斷。
[0054]控制系統(tǒng)為浙江中控系統(tǒng)工程公司安裝實(shí)施的G5控制系統(tǒng)。
[0055]冷卻基準(zhǔn)時間取10秒，系數(shù)B取5,停滯時間第一階段取30分鐘，其后階段取20分 鐘。最適發(fā)酵溫度曲線參數(shù)如表2:
[0056]表2最適發(fā)酵溫度曲線參數(shù)
[0058] 2015年12月，于會稽山紹興酒股份有限公司釀造二廠酒母發(fā)酵進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)每 日投料6罐酒母，其中1罐采用自動溫控作試驗(yàn)，5罐采用手工溫控作對照。落罐溫度均控制 在31度左右，落罐后啟動自動溫控程序進(jìn)行自動溫控。落罐后45小時左右取樣測酒精度、總 酸、酵母數(shù)與出芽率，檢測標(biāo)準(zhǔn)參照GB/T13662-2008《黃酒》中酒精度的測定、GB/T13662-2008《黃酒》中總酸測定、《會稽山紹興酒股份有限公司檢驗(yàn)規(guī)程》中酵母數(shù)的測定和《會稽 山紹興酒股份有限公司檢驗(yàn)規(guī)程》中出牙率的測定。
[0059] 酒母使用質(zhì)量工藝標(biāo)準(zhǔn):酒精度高于8.5、酸度低于4.8、酵母數(shù)高于0.9、出牙率高 于8%為良品。試驗(yàn)罐良品罐數(shù)25罐，良品率為100% ;對照罐良品罐數(shù)107罐，良品率為 85.6%?？梢娮詣訙乜貙颇纲|(zhì)量有所提高。表3為良品試驗(yàn)罐與對照罐指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，從 中可看出指標(biāo)基本一致，符合工藝標(biāo)準(zhǔn)。除出牙率標(biāo)準(zhǔn)偏差試驗(yàn)罐略高于對照罐外，其余均 低于對照罐，可見自動溫控對酒母質(zhì)量穩(wěn)定有所提高。
[0060] 表3試驗(yàn)化驗(yàn)指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表
[0062] 本發(fā)明黃酒酒母溫度控制系統(tǒng)及使用方法，實(shí)現(xiàn)了酒母發(fā)酵溫度的自動控制，提 高了酒母質(zhì)量及其穩(wěn)定性，節(jié)省了人力成本，突破了酒母發(fā)酵對操作工經(jīng)驗(yàn)的限制。同時因 其減小了人工干擾的因素，為黃酒酒母發(fā)酵的研究提供了極大的便利。
[0063] 上述實(shí)施例僅用于解釋說明本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思，而非對本發(fā)明權(quán)利保護(hù)的限定， 凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種黃酒酒母溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:包括酒母罐和控制系統(tǒng)，所述酒母罐設(shè)有 冷卻水帶，所述冷卻水帶連接有與外部冷媒供應(yīng)系統(tǒng)連接的冷卻水出水管道和冷卻水進(jìn)水 管道，所述的酒母罐上安裝有溫度傳感器，所述溫度傳感器將溫度值傳輸入控制系統(tǒng);所述 控制系統(tǒng)由輸入輸出模塊、通訊模塊、上位機(jī)和控制器組成，利用溫度傳感器進(jìn)行溫度信號 采集，通過輸入模塊傳輸至控制器;控制器根據(jù)內(nèi)部程序和參數(shù)，對溫度值進(jìn)行判斷通過輸 出模塊控制冷媒閥啟停，上位機(jī)人機(jī)界面實(shí)時與控制器實(shí)時通訊，對程序參數(shù)與冷媒閥動 作進(jìn)行干預(yù)。2. 如權(quán)利要求1所述的黃酒酒母溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的冷卻水進(jìn)水管道上 安裝有控制閥口。3. 如權(quán)利要求1所述的黃酒酒母溫度控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的溫度傳感器為兩 個。4. 一種黃酒酒母溫度控制系統(tǒng)的使用方法，其特征在于包括W下步驟： (1) 酒母物料落入酒母罐后，啟動程序，程序根據(jù)設(shè)定的時間與溫度參數(shù)計算最適發(fā)酵 溫度曲線，升溫段為曲線，降溫段按接近開祀時間間隔為斜線； (2) 落罐后6小時內(nèi)為發(fā)酵適應(yīng)期，冷媒閥常閉，6小時后，進(jìn)入溫度對比與冷媒控制執(zhí) 行；當(dāng)罐內(nèi)物料品溫高于實(shí)時最適發(fā)酵溫度時，開啟冷媒閥冷卻，冷卻時間由程序計算，設(shè) 置基準(zhǔn)時間，根據(jù)酵母品種、物料配比和糖酒酸指標(biāo)實(shí)時結(jié)果等主要因素人為調(diào)整，并根據(jù) 最適發(fā)酵溫度與實(shí)時溫度差、冷媒能力、發(fā)酵時間階段等次要因素自動微調(diào)； (3) 開啟到達(dá)冷卻時間后關(guān)閉冷媒閥，并停滯一段時間；停滯時間內(nèi)不開啟冷媒閥，停 滯時間為固定值，可根據(jù)酵母品種、物料配比和糖酒酸指標(biāo)實(shí)時結(jié)果等主要因素人為調(diào)整； (4) 停滯時間到達(dá)后進(jìn)入下一輪溫度對比與冷媒控制執(zhí)行； (5) 歷時所有階段后，程序結(jié)束。5. 如權(quán)利要求4所述黃酒酒母溫度控制系統(tǒng)的使用方法，其特征在于所述步驟(1)中的 升溫段曲線為:TRT = A X (TT)2+TP1 (1-1)式，其中：TRT為最適發(fā)酵溫度;IT為發(fā)酵時間;TPl 為起始溫度;A為系數(shù)；所沐巧驟（1)中的降溫階段曲線為： 式，其中：TRT為實(shí)時目標(biāo)溫度;TT為發(fā)酵時間；TPA ,1-2) 為階段起始溫度;TPB為階段結(jié)束溫度;TTg為階段跨度時間；各階段溫度、跨度時間可自行 設(shè)置，W適應(yīng)不同季節(jié)溫控和根據(jù)化驗(yàn)指標(biāo)適當(dāng)微調(diào)。6. 如權(quán)利要求5所述黃酒酒母溫度控制系統(tǒng)的使用方法，其特征在于:所述的發(fā)酵包括 前四階段，前一階段結(jié)束溫度即為下一階段起始溫度。7. 如權(quán)利要求6所述黃酒酒母溫度控制系統(tǒng)的使用方法，其特征在于：當(dāng)罐內(nèi)物料品溫 高于實(shí)時最適發(fā)酵溫度時，開啟冷媒閥冷卻，冷卻后關(guān)閉冷媒閥緩沖一段時間再比對品溫， 進(jìn)一步調(diào)整;冷卻時間由程序計算，冷卻后的停滯時間為固定值。8. 如權(quán)利要求4所述黃酒酒母溫度控制系統(tǒng)的使用方法，其特征在于所述步驟(2)中的 冷卻時間計算為： 升溫階段:TC = TS+BX (TST-TRT) (1-3) 降溫階段 ^(1-4.) 式中：TC為冷卻時間;TS為基準(zhǔn)時間；TST為實(shí)時溫度;TRT為最適發(fā)酵溫度;B為系數(shù)，且 T邱良幅為小于TS的S倍。
【文檔編號】G05D23/19GK105912047SQ201610264957
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】唐雅鳳, 孫國昌, 鮑張法, 胡岳松, 夏杭鋒
【申請人】會稽山紹興酒股份有限公司