锥形啤酒发酵罐无菌化测量及控制的研究

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1、摘要纯生啤酒作为一种不经传统高温杀菌的啤酒，在以其新鲜的[I感和更丰富的营养得到广大消费者青眯的同时，其食品安全也得到很多专家的重视。目前纯生啤酒从糖化、清酒、低温膜过滤到罐装整个流程的无菌化生产技术已日臻完善。但对啤酒质量而言至关重要的参数——发酵温度的无菌化测量和控制的技术，却还刚刚起步。针对目前在啤酒工业生产中发酵温度的测量还普遍采用的传统的Pt插入式测量和单一PID控制的方法，既不符合纯生啤酒无菌化酿造的要求，也不能满足人们对啤酒生产多样性要求的现状，本文丌展了锥形啤酒发酵罐无菌测量和控制的研究，所做

2、的[作及主要成果如下：搭建了啤酒锥形发酵罐多点温度测控系统的实验装置，建立了发酵温度测控系统和相应的参数测量系统。配套使用研华公司的PcI．1716数据采集卡和PCLD．789D多路转换板，以数字量选择通道分时采集数据的方法实现了数据采集卡的AI通道的扩充功能，节约了硬件资源。利用VB编程实现实时数据的采集和显示、发酵温度控制、历史数据记录、流程显示等多种功能。在装置上进行科学实验，对冷却过程中啤酒罐夹套的进出口参数以及罐内各测温点的温度进行测量，为啤酒罐传热机理的研究提供充足的数据样本。分析了啤酒发酵罐传热

3、机理，判定其机理为大空间自然对流传热，在此基础上，建立了Navier～stocks数学模型，并用有限差分数值计算方法和计算流体软件FLuENT进行罐内的温度场分布情况计算。将计算结果与实验测得的数据进行比较，结果显示，三者具有相同的变化趋势，温度值也吻合较好。表明有限差分法和FLUENT软件都能对啤酒发酵罐的温度分布进行较为准确的模拟计算，具有较好的工业应用价值。应用发酵罐温度场分析结果，建立了壁面温度To和罐内0．2m处的温度To2的知识库，由此知识库可在不同的工况下通过测量T0得到罐内温度To2。该知识库

4、建立的意义在于，由To代替T02作为该发酵温度测控系统的控制量，完成对罐内发酵温度的控制；以壁面测温代替传统的插入罐中的Pt热电阻温度测量方式，能较少的甚至不产生清洗死角，实现了发酵温度无菌化测量的目的。T摘要以知识库的方式实现无菌化测量是一种直观、可行的途径，具有‘定的工业应用前景。研究了遗传算法在啤酒发酵温度控制中的应用。采用了遗传算法对传统的单一PID控制参数进行了优化整定，将遗传算法应用于诸如发酵过程这样的非线性、不确定、时变和大惯性的对象，经证明优化后的控制曲线与原控制曲线相比响应速度加快、超调量有

5、所减少、误差可控制在±O．3℃，更好的满足了现场工艺的要求。而且与现有的控制参数方法相比，本方法还能够针对多样性的非确定性控制要求，优化控制器的控制参数。关键词：锥形发酵罐、无菌化测量、温度场分布、知识库、发酵温度控制、遗传优化IlABSTRACTDraRdeer埘thoutpaste州zationisgemngfavorfromcustomersbecauseofit’sfreshtaste肌drichnutrition．Andit’ssituationofsanitationisgettingmoreca

6、refromcorrelativeexperts．Naw，thegenTl矗eetedmiqueinthewho】eproductionpmcessofdraRbeerisbecomingmoreandmoreperfectexceptthegemfreemeasurementandcontr01offementationtemperature，thekeyfactortobeerproduction．Traditionalcut—inmeasurementwillbringmanysanitationbla

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8、darelistedasf0110ws：BuilttheexperimentaldeVicefort}Iemulti·pointmeasurementandcontrolsystemoffe邛nent砒iontemperature．ThedeviceappliedPCI一1716andPCLD一789Doft}leADVANTECHtogetthemulti—channeldata，VBprogra