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1、基于PLC的啤酒发酵温度控制系统简介AbriefintroductionofbeerfermentationtemperaturecontrolsystembasedonPLC学院：生物工程学院专业：生物工程（微生物）指导老师：乔长晟学号：1104s115姓名：丁娟娟目录1啤酒发酵温度控制系统简介11.1啤酒生产工艺简介11.2啤酒发酵过程的温度控制工艺要求21.3啤酒发酵过程的温度控制系统的特点与要求21.4啤酒发酵温控系统的基本控制要求32啤酒发酵过程控制32.1被控制的对象32.2控制系统
2、的硬件实现43控制系统的软件简介43.1控制系统的组成43.2.PLC闭环控制系统中PID控制器的实现64结论7引言啤酒发酵是一个复杂的微生物代谢过程，是啤酒生产过程中一个非常重要的环节，该环节的控制直接影响到啤酒的口味，与产品销售和酒厂效益有着密切的关系。另外，啤酒发酵的过程,也是微生物菌体生长代谢的过程。微生物的代谢和生长于酶的活性相关。发酵罐的温度直接影响到酶的活性,在适宜的温度下,酶处于正常活性范围,菌体正常代谢繁殖,经过一段时间的发酵,把麦汁原味转变为啤酒原味。发酵罐温度过高,酶的活性
3、增强,菌体繁殖过快,代谢物分泌过多,影响发酵;发酵罐温度太低,酶失去活性,菌体不能正常的繁殖,同样影响发酵。因此,不适宜的温度会影响啤酒的发酵,从而影响啤酒的质量和口味,导致啤酒销量降低,企业利润减少。由此可见,温度控制,在啤酒发酵过程中,具有重要作用。传统工艺采用人工定时观察温度计的办法，凭经验手控冷媒阀门和发酵温度，不仅劳动强度大，而且容易遗漏观测数据或产生数据误差，造成数据不完整或不准确，也难以及时了解工艺过程实时变化的情况。本文叙述的温度控制系统,采用计算机和PLC（Programmab
4、leLogicController，可编辑逻辑控制器）组成上下位机相协调的控制系统,可以对发酵罐的温度进行实时监测和控制,并对有些参数进行显示,存储,打印和报警,优化发酵工艺,减低生产成本,提高生产效益。生物工程设备结课论文1啤酒发酵温度控制系统简介1.1啤酒生产工艺简介在啤酒工业的生产过程中,主要的三个环节是:糖化、发酵和过滤。(1)糖化糖化就是把制作啤酒的主要原材料与温水混合,麦芽中含有的水解酶通过分解反应把原料中的淀粉和蛋白质转化为可溶性低分子糖类、氨基酸、陈、肚等物。质,这就是发酵原液:
5、麦汁。(2)发酵啤酒发酵是一个微生物代谢过程,简单的说是把糖化麦汁经酵母发酵分解成、、的过程,同时还会产生种类繁多的中间代谢物:双乙酞、脂肪酸、高级醇、酮等,这些代谢产物的含量虽然极少,但它们对啤酒的质量和口味的影响很大,它们的产生主要取决于发酵温度。一般认为,低温发酵可以降低双乙酞、脂类等代谢物的含量,提高啤酒的色泽和口味;高温发酵可以加快发酵速度,提高生产效率和经济效益。总之,如何掌握好啤酒发酵过程中的发酵温度,控制好温度的升降速率是决定啤酒生产质量的核心内容。啤酒发酵是个放热过程,如不加以
6、控制,罐内的温度会随着发酵生成热的产生为逐渐上升。目前大多数对象是采用往冷却夹套内通入制冷酒精水混合物或液氨来吸收发酵过程中不断放出的热量,从而维持适宜的发酵温度。整个发酵过程分前酵和后酵两个阶段,发酵温度的工艺设定曲线如图1-1所示。不同品种、不同工艺要求的温度控制曲线会有所不同。图1-11是一个典型的发酵温度工艺控制曲线。图1-1发酵温度的工艺图设定曲线如图1.1所示,发酵阶段可分为前酵阶段和后酵阶段。1.前酵阶段普通啤酒在前酵阶段,一般要求控制在12℃左右。2.后酵阶段当罐内温度从前酵的1
7、2℃降到5℃左右时后酵阶段开始,这一阶段最重要的是进行双乙酞还原,此外,后酵阶段还完成了残糖发酵,充分沉淀蛋白质,降低氧含量,提高啤酒稳定性。一旦双乙酞指标合格,发酵罐进入第二个降温过程,把罐内发酵温度从5℃降到0一1℃左右进行贮酒,以提高啤酒的风味和质量。经过一段时间的贮酒,整个发酵环节基本结束。1生物工程设备结课论文3.过滤及灌装前、后酵结束以后,啤酒将通过过滤机和高温瞬时杀菌进行生物以及胶体稳定处理然后灌装。1.2啤酒发酵过程的温度控制工艺要求对温度的控制,目前国内主要采用三段冷媒进行降温
8、。所用的冷媒主要有酒精、乙二醇、丙三醇等。根据发酵的不同进程,可将发酵过程分为主发酵期、双乙酞还原期、降温期及贮酒期四个阶段。在这几个阶段中,对温度的控制有不同的要求:(l)主发酵阶段和双乙酞还原阶段的控制要求这个阶段发酵旺盛,产生大量,由于发酵罐中下部梯度高于上部,从而形成了气体的对流搅拌作用,使罐内发酵液由下向上流动。所以这个阶段温控应以上部为主,使锥顶温度低于锥底温度,即控制上低下高,同时使上下保持0.5~1.0℃的温度差,以加快酒液的对流,使酵母充分悬浮到酒液中参与发酵,从而促进发酵的顺
