国内外啤酒发酵温度控制系统发展现状
毕业设计读书笔记
基于PLC的啤酒生产过程控制研究与实现文章主要介绍了啤酒发酵的现状,控制水平, 不足以及生产过程, 其中主要研究了啤酒发酵过程中麦芽烘干过程以及发酵环节的温度控制（如何用控制系统更好的实现）。
1)啤酒的生产过程:a:糖化(包括粉碎、糖化、糊化、过滤、煮沸以及CIP等工序)b:发酵(包括麦汁充氧、酵母添加、酵母扩培和酵母回收、酒发酵、修饰、清酒、硅藻土过滤以及CIP、冷/热脱氧水的制备等工序)c:灌装()2)啤酒发酵国内的技术水平与控制水平:技术水平: 自控水平差；能耗多；品种单一；发展空间大。
控制水平:a:手动阀门包括各模拟量的检测控制都由人工现场控制, 不确定因素太多, 生产出的产品质量的不到保证。
b:半自动阀门为电动, 各模拟量由数据采集器收集, 生产能够满足一般的工艺要求, 目前被大多数中小型企业所应用。
c: PC 机+数据采集插卡方式控制过程中各信号传输到PC机, 同时PC机控制阀门的启停, 国内许多啤酒厂采用这种控制系统, 但是本身的可靠性与安全性较差, 且扩充性差不利于长期发展。
d: 分布式控制方式采用先进的计算机控制技术与多层网络结构及先进控制算法对生产工序进行自动控制。
目前是国内啤酒厂的主流控制方法, 但需要大量资金。
3)自动控制的作用a:提高产品质量水平, 降低原料生产水平, 减轻工人工作强度b:真实的记录了现场的数据, 有利于改进生产工艺c: 能够更准确的记录水, 电, 气的消耗量, 方便成本的控制和管理4)自动控制的意义与不足意义: 成本太贵, 节流是关键；工人的工资在涨, 大量的劳动力太耗费；自动控制是趋势, 否则企业必将淘汰。
不足: 自动控制不足；产品之间的耦合问题；在线检测问题包括锅炉车间自控问题等等。
5)工业控制过程的一般特征a: 纯滞后特性包括输入延时（控制介质需要传输一定的距离才能作用于被控对象, 其间会产生输入延时）和状态延时。
b: 时变特性（时变性是指对象特性随时间发生变化的现象）, 例如啤酒发酵中温度控制。
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计【摘要】本文主要介绍了基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计。
在分析了研究背景和研究意义。
在详细阐述了PLC在啤酒发酵中的应用、系统框架设计、控制算法设计、硬件设计和软件设计。
在介绍了系统实验验证的结果，并展望了未来的发展方向。
本文旨在通过PLC技术的应用，实现啤酒发酵过程的自动控制，提高生产效率和产品质量，推动啤酒工业的发展。
通过系统实验验证的结果表明，基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计具有较好的稳定性和可靠性，为啤酒生产提供了可靠的控制保障。
展望未来，可以进一步优化系统设计，提高控制精度，拓展应用范围，促进啤酒工业的智能化和自动化发展。
【关键词】PLC, 啤酒发酵, 自动控制系统, 设计, 应用, 系统框架, 控制算法, 硬件设计, 软件设计, 实验验证, 展望未来, 研究背景, 研究意义.1. 引言1.1 研究背景啤酒是一种古老而受欢迎的饮料，其生产过程中的发酵阶段是非常重要的环节。
传统的啤酒发酵过程需要人工监控温度、压力等参数，存在着工作量大、效率低、精度不高的问题。
而随着现代工业自动化技术的发展，基于PLC的啤酒发酵自动控制系统应运而生。
在当前啤酒生产中推行基于PLC的发酵自动控制系统具有重要的意义。
通过引入自动化控制技术，可以提高生产效率、降低生产成本，同时还可以保证产品质量和稳定性。
基于此背景，本文将重点研究基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计，探索其在啤酒生产中的应用前景和发展趋势。
1.2 研究意义啤酒发酵是啤酒生产过程中至关重要的环节，控制发酵过程能够保证啤酒品质的稳定性和可控性。
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计将有效解决传统手动控制中存在的调控不稳定、操作繁琐等问题，提高生产效率和产品质量。
此系统能够实现发酵过程中温度、压力、酒精含量等参数的实时监测和自动调节，确保发酵过程的精准控制和稳定运行。
研究意义在于提高啤酒生产的自动化水平和生产效率，降低人工成本，减少生产过程中的人为误操作风险，保证啤酒品质的一致性和稳定性。
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计1. 引言1.1 背景介绍啤酒是一种古老的饮品，深受人们的喜爱。
随着啤酒产量的增加和品质要求的提高，传统的手工操作已经不能满足生产的需求。
自动控制技术的应用成为解决这一问题的有效途径。
基于可编程逻辑控制器（PLC）的自动控制系统由于其灵活性、稳定性、可靠性和易维护性等优势，成为工业控制领域的主流技术之一。
啤酒发酵过程是生产过程中最为关键的环节之一，发酵的温度、压力、pH值等参数对啤酒质量具有重要影响。
设计一个基于PLC的啤酒发酵自动控制系统对于提高生产效率、保证产品质量具有重要意义。
本文旨在探讨基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计方案，以提高啤酒生产的自动化水平，保证啤酒品质的稳定性和一致性。
通过引入PLC技术，可以实现对发酵过程的精确控制，提高生产效率，减少人工成本，并实现对生产过程的实时监控和追踪。
1.2 研究意义啤酒是一种历史悠久的饮品，受到广泛的消费者喜爱。
在啤酒的生产过程中，发酵是一个至关重要的环节，直接影响着啤酒的口感和质量。
而传统的发酵过程往往需要依靠人工操作，存在操作不稳定、效率低下、产品质量无法保证等问题。
因此，设计一种基于PLC的啤酒发酵自动控制系统具有重要的研究意义。
首先，基于PLC的自动控制系统能够实现对发酵过程的精准控制，保障啤酒的质量稳定和一致性。
PLC技术具有高精度、高可靠性的特点，能够实时监测和调节发酵参数，确保发酵过程的稳定性和可控性。
其次，基于PLC的啤酒发酵自动控制系统可以提高生产效率，减少人力成本。
传统的人工操作需要大量的人力投入，而自动控制系统能够实现全程自动化生产，节省人力资源，提高生产效率。
总之，基于PLC的啤酒发酵自动控制系统的研究对于提高啤酒生产的质量和效率具有重要的意义，有着广阔的应用前景和市场需求。
1.3 研究目的本研究旨在设计一种基于PLC的啤酒发酵自动控制系统，以提高啤酒生产过程的自动化水平，提高生产效率，保证啤酒质量稳定性和一致性。
啤酒发酵温度新型控制策略研究
啤酒发 酵温 度新型控 制策 略研究
尚继 良， 窦秀华 ， 卢建波
（ 岛科技 大学 自动化与 电子工程学 院， 青 山东 青岛 ２６４） ６ ０ ２
摘
要 ：针 对啤酒发酵罐这个复杂 的大时滞 、强关联 的多变量 系统 ，提 出了一种 多变量解耦 大林算 法处理
ＲＺ ．Ｎ参数整定的啤酒发酵罐 温度控 制方案。仿真表明 ， 此方案具 有 良好 的动态性能与稳态误差 ， 证明 了方案
维普资讯
第３ ５卷 章 编 号 ：０ ２ ８ （０ ８ ０ — ０ ５ ０ １０ — １０ ２ ０ ）５ ０ ６ — ３ １
酿
酒
Ｖ０ ｌ５． ． ｌ３ Ｎｏ５ Ｓ ｐ ， ２ ０８ ｅ． ０
Ｉ Ｌ Ｕ Ｒ ＭＡＫ ＮＧ Ｉ Ｏ Ｑ
调节器的校正作用较大的时间滞后和纯滞 后 ，会导致被调参 数的最大偏差增大 ， 调节 系统 的动态质量下降 ； 次滞后 使开 其 环系统的相位滞后增大 ，必然使闭环系统的增 益裕 度和相位
2023年温度控制器行业市场分析现状
2023年温度控制器行业市场分析现状
目前，温度控制器行业市场呈现出以下几个主要的现状：
1. 市场规模不断扩大：随着工业化进程的加快，对温度控制的需求不断增加，使得温度控制器行业市场规模不断扩大。
尤其是在汽车、电子、家电等领域，温度控制器的应用需求日益增长。
2. 技术水平不断提升：随着科技的不断进步，温度控制器的技术水平也不断提高。
现代温度控制器具有更高的精度、更稳定的性能和更智能的功能，能够满足不同行业的需求。
3. 产品种类丰富：温度控制器行业的产品种类也越来越丰富。
目前市场上有数字温度控制器、PID温度控制器、智能温度控制器等多种类型的产品，能够满足不同行业和领域的需求。
4. 市场竞争激烈：由于温度控制器市场前景广阔，吸引了越来越多的企业进入该行业。
市场上的竞争也日益激烈，企业之间在产品价格、质量和服务等方面展开竞争。
5. 应用领域多样化：温度控制器的应用领域非常广泛，包括工业生产、农业温室、医疗设备、航天航空等各个领域。
同时，随着社会对环境保护的不断提高，温度控制器在能源领域的应用也越来越多。
6. 国内外市场需求旺盛：中国作为全球最大的制造业大国，对温度控制器的市场需求旺盛。
同时，国际市场对中国温度控制器产品的需求也在增加。
综上所述，目前温度控制器行业市场呈现出市场规模不断扩大、技术水平不断提升、产品种类丰富、市场竞争激烈、应用领域多样化以及国内外市场需求旺盛等现状。
随
着未来科技的发展和人们对生活质量要求的不断提高，温度控制器行业有望继续保持快速发展。
啤酒发酵过程温度控制策略
啤酒发酵过程温度控制策略啤酒的发酵过程是啤酒酿造中非常重要的一步，温度控制是影响啤酒品质的关键因素之一。
下面将介绍啤酒发酵过程中的温度控制策略。
一、主发酵温度控制主发酵是啤酒发酵过程中最重要的一步，主要是将麦汁中的糖转化为酒精和二氧化碳。
主发酵温度控制的目的是保证酵母在最适宜的温度下进行发酵，从而使啤酒的口感和香味更好。
一般来说，主发酵的温度控制应该在12℃-18℃之间，不同的酵母菌株对温度的适应范围也不同。
例如，艾尔啤酒常用的酵母菌株适宜的温度范围是12℃-15℃，而拉格啤酒常用的酵母菌株适宜的温度范围是8℃-12℃。
在主发酵过程中，温度的控制可以通过以下几种方式实现：1. 空气温度控制：通过调整发酵室内的空气温度来控制主发酵的温度。
这种方式比较简单，但是对于大型啤酒厂来说，空气温度的控制比较困难。
2. 冷却管控制：在发酵桶中设置冷却管，通过控制冷却管中的冷却水的温度来控制主发酵的温度。
这种方式比较常见，但是需要消耗大量的能源。
3. 内部温度控制：在发酵桶中设置温度传感器，通过控制发酵桶内部的温度来控制主发酵的温度。
这种方式比较精确，但是需要消耗大量的能源。
二、二次发酵温度控制二次发酵是啤酒发酵过程中的另一个重要步骤，主要是将啤酒中的二氧化碳充分溶解，使啤酒具有足够的气泡和泡沫。
二次发酵温度控制的目的是保证啤酒中的二氧化碳充分溶解，从而使啤酒具有更好的口感和香味。
一般来说，二次发酵的温度控制应该在0℃-5℃之间。
在二次发酵过程中，温度的控制可以通过以下几种方式实现：1. 冷却管控制：在二次发酵桶中设置冷却管，通过控制冷却管中的冷却水的温度来控制二次发酵的温度。
这种方式比较常见，但是需要消耗大量的能源。
2. 内部温度控制：在二次发酵桶中设置温度传感器，通过控制发酵桶内部的温度来控制二次发酵的温度。
这种方式比较精确，但是需要消耗大量的能源。
总之，啤酒发酵过程中的温度控制是非常重要的，可以通过不同的方式实现。
啤酒发酵过程中的温度特性及采用的控制
温度控制：发酵罐控制冷带上的阀门以调节不同的供冷量，使大罐内温度在不同的工艺阶段按工艺要求呈不同的温度梯度状态。
目前国内啤酒厂家发酵较普遍采用低温(9～10℃)发酵，高温(12～14℃)还原双乙酰，0～-1℃贮酒成熟的工艺温度曲线。
在此温度控制曲线中，可分为自然升温期、主发酵期和双乙酰还原期、酵母回收期、降温保温期及贮酒期，温度控制应针对各阶段特点进行。
自然升温期(12-18小时)糖化冷麦汁分锅次经过麦汁充氧和酵母添加进发酵罐后自然升温,每锅的进罐温度应当逐渐递增,满罐温度的确定应考虑麦汁分锅次进罐后酵母繁殖使温度上升因素的影响，一般以满罐后低于主酵温度1℃较适宜，满罐后的自然升温段使酵母尽快增殖。
主发酵期：(4 - 5天)主发酵阶段酵母大量繁殖产生较多的热量，生成大量CO2，使罐内中下部酒体密度发生变化，为使酵母活动性增强，利于发酵，通过控制温度,促进罐内液体的循环更加充分，自下而上的对流更强。
因此，控制时，以罐内中部温度为基准,通过程序控制达到大罐内上部和靠罐壁的发酵液因温度低而下沉，下部和中间的发酵液因温度高而上升，形成合理的循环对流 (如图二所示) 。
双乙酰还原期：(2 - 3天)主发酵期结束后的保温期。
主要任务是控制双乙酰的还原情况，我们定义为双乙酰还原期。
双乙酰还原阶段发酵速度趋缓，热量产生少，对流慢，控温应缓慢、慎重，不可急剧冷却，防止罐内温度出现较大幅度下滑，酵母大量沉淀，影响双乙酰还原。
降温期(2-3天)可能包含降温段和低温保温段。
此阶段原CO2上升拖拉力等形成的自下而上对流大为减弱，酒液在不同温度下密度差形成对流的作用渐占主导，根据啤酒最大密度温度(TMD)计算公式TMD(℃)=4-(0.65E-0.24A)(A 为酒精含量，E为真正浸出物)可知，酒液最大密度时温度约3℃， 3℃上、下的酒液对流方向相反，控温时应据此区别对待。
本期有两点要注意：·在降温的末端要考虑到系统惯性太大造成的过冲，使用预估方法使温度平稳过度到保温状态；·在保温段不可采用长时期、大开度的降温措施，防止局部结冰。
发酵产业的发展现状及未来趋势分析
发酵产业的发展现状及未来趋势分析近年来，发酵产业作为一种独特的生物技术产业，受到了广泛关注。
发酵产业不仅是食品、饮料行业的重要组成部分，还在医药、能源、化工等领域发挥着重要作用。
本文将从发酵产业的现状入手，探讨其未来趋势。
1. 发酵产业的现状发酵产业是利用微生物进行发酵过程，通过对微生物种类、培养条件和发酵工艺的控制，制造出具有特定功能的产品或合成化合物的产业。
目前，全球范围内的发酵产业正处于快速发展阶段。
首先，在食品和饮料行业中，发酵技术被广泛应用于乳制品、啤酒、葡萄酒、酱油等产品的生产过程中。
发酵产品因其特殊的风味和营养价值备受消费者喜爱，市场需求持续增长。
此外，生物制药产业也是发酵产业的重要应用领域。
以生物制药为例，利用发酵技术生产的蛋白质药物和疫苗因其高纯度、低免疫原性等优势得到了广泛应用。
其次，发酵产业在能源领域也具有重要意义。
传统能源的短缺和环境问题使得生物质能源被广泛关注。
利用微生物对废弃物和农作物残渣进行生物发酵可以产生生物酒精、生物天然气等可再生能源，为解决能源危机和减少环境污染提供了新途径。
最后，发酵产业还在化工领域得到了广泛应用。
通过发酵技术，可以合成出丰富种类的有机酸、氨基酸、高价值附件化合物等。
这些化合物可以用于化妆品、医药等行业，具有巨大的市场潜力。
2. 发酵产业的未来趋势随着生物技术的突飞猛进，发酵产业在未来将迎来更广阔的发展空间。
以下几个方面将是发酵产业未来的重要趋势。
首先，以微生物多样性为基础的产业将得到进一步的发展。
微生物是发酵产业的核心资源，开发和保护微生物资源具有重要意义。
未来，通过微生物菌种的筛选和改良，发酵产品的种类和质量将得到进一步提升。
此外，利用基因工程技术，可以进一步优化发酵过程，提高发酵效率和产量。
其次，发酵产业将更加注重可持续发展。
随着环境问题的日益突出，发酵产业将向低碳、低能耗、无废弃物排放的方向发展。
技术创新和工艺改进将是实现这一目标的重要手段。
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国内外啤酒发酵温度控制系统发展现状
作者：孙彦
来源：《商场现代化》2011年第33期
[摘要]发酵是啤酒生产工艺中最重要的一个环节，对啤酒的品质有着非常重要的影响，发酵的效果关键在于温度控制。
为此本文针对国内外啤酒发酵温度控制系统的发展现状进行了探讨，并对国内啤酒发酵温度控制系统发展现状进行了分析。
[关键词]发酵温度控制系统发展现状
啤酒已经是我们人类生活中不可或缺的一类饮品，市场的需求量很大。
啤酒酿造过程中，主要是发酵过程最长、是香味物质生产最重要的阶段。
发酵主要对生产率和产品质产生影响。
在最近的五十年中，通过对各种单元操作的良好控制可以提高酿造过程的生产率。
在啤酒酿造过程中，通过提高发酵温度来缩短发酵时间 (从8℃升至13℃~14℃)，但是为了保持啤酒的风味特性，需要对发酵过程进行保压发酵。
温度普遍提高反应速度，温度和压力联合作用主要控制香味物质的合成。
因此发酵温度的严格控制在整个啤酒生产过程中是至关重要的。
目前，国内外啤酒生产厂家所采用的温度控制方法各不相同。
一、国内外温度控制系统发展
在啤酒发酵过程中，工艺操作的控制主要是对温度、糖度、双乙酰、压力和时间变化的控制，而这些参数又是相互耦台的。
糖度、双乙酰的控制是通过调节温度来完成的，而时间和压力的控制，在一定浓度、酵母数量和活性条件下，也取决于发酵的温度。
因此，啤酒发酵过程控制主要是对发酵温度的控制，发酵温度是决定啤酒口感、风味等的个重要指标，但现场温度的控制比较困难，在现代化生产的今天，为保证啤酒风味的一致性，满足生产的连续化、自动化的需要。
根据现场的要求，采用先进的智能控制策略来对啤酒发酵过程进行控制是必然的，在其发展过程中，主要经历丁以下几种控制方式：
1.完全手动操作方式
操作人员在现场或集中操作盘上控制主要设备的启停，阀门由工人到现场操作。
这种方式下啤酒生产的控制完争由人工操作，生产工艺参数得不到可靠执行，一致性比较差，啤洒质量受人为因素影响较大，因此啤酒口味稳定性较差．而且工人的操作劳动强度很大，主要生产设备与装置不能工作在虽佳状态，原材料利用率低，产品能耗大。
2.半自动控制方式
半自动控制方式又称集中手动控制方式，采取诸如数据采集器等手段采集各种过程量并送入控制室，控制室设有模拟屏或上位机，在模拟屏或E位机上显示各种温度、流量、压力和液位等过程参数和电机、阀门的开启状态，对生产过程进行监控。
3.常规的单变量PID控制策略
在啤酒发酵罐的温度控制系统中，常规的单变量PID是以大罐的中部温度为被控制量，中部冷却带阀门开度为控制量，阀门的开度在不同的发酵阶段具有相应的比例系数，比例系数主要依赖人的经验，是典型的单变量控制策略。
但是，经过分析，啤酒发酵过程是多变量控制系统，因此，该单变量控制策略无法解决发酵罐上、中和下3个冷却带的耦合问题，因此比例系数依赖于人的经验，所以严重影响控制精度。
4.模糊控制策略
采用模糊控制策略虽然能充分利用其非线性结构、不需要建立被控对象的精确数学模型，在一定程度上提高了系统的鲁棒性，基本满足实际生产的需要，但是离线建立的模糊控制规则表不能在线修改。
5.多变量控制
对现有单变量控制器进行改进的一个有效的措施就是对发酵罐实施多变量控制策略，薛福珍等人对系统进行Smith预补偿和多变量解耦之后，对控制量进行了约束优化调节，并成功用于对啤酒发酵的温度控制，取得了比较满意的控制效果。
综上所述，各种控制策略都有其优缺点，从长远的角度来看，现代控制理论与智能控制理论有广阔的发展前景，具有较高的研究和使用价值。
二、国内啤酒发酵温度控制系统发展现状
我国啤酒的产量己开始赶超世界先进水平，但产品质量必须达到较高水平，花色品种也必须赶上去才能适应日益变化的消费者的需求，这就要求国内的啤酒生产厂家改变传统的生产工艺更新生产设备以满足市场的需求。
国内啤酒厂更新技术的手段主要有以下几方面：
1.引进国外控制技术
例如福建惠泉啤酒厂创下“十五一啤酒酿造技术新亮点——无菌酿造技术，并进口德国Thient公司的各种先进仪器和德国著名的高得曼实验室，创造了世界一流的现代化啤酒控制系统；北京燕京啤酒厂引进德国施密特公司专用的先进设备；北京华尔森啤酒厂从捷克引进全套生产设备；上海华光啤酒厂从瑞士引进生产设备等。
引进设备的最大特点是自动化水平比较高，从而能严格满足啤酒生产的要求，因此产量较高，质量较稳定。
但是引进设备价格昂贵，使一般小厂望尘莫及。
2.国内科研所、专业公司根据国情自行研究的技术
由于引进国外整套设备的成本非常高，因此，尽快地研制出自动化水平较高的国内啤酒生产设备，以适应国内啤酒生产的需要，也成为国内一些科研部门的热点。
1988年北京核工程研究院研制的“PRS一80型啤酒发酵控制系统一在伊春啤酒厂投入使用，其硬件主要分上位机和现场工作站两层，控制方案采用单变量温度控制；1993年国家轻工业部自动化研究所研制的“PW-40啤酒发酵微机控制系统"在厦门华侨啤酒厂投入使用，其控制方案也是采用单变量温度控制；1994年北京科海测控工程部研制的“CMCM啤酒发酵微机测控系统"在无锡市太湖水啤酒厂投入使用，其硬件配置上位机采用80386，配合了一个小型局域网络，现场控制机采用ZSO单板机，控制方案采用单变量控制，并设有液位检测；合肥廉泉啤酒(集团)公司为了增强企业的整体实力，提高产品档次，在1999年完成糖化及发酵自控系统，从而使扩建6万吨啤酒的生产系统的技改工作胜利完成。
3.厂内自行研究
国内中小企业结合本厂具体的生产实际自行研究的自动化仪表加手动的生产控制技术，其造价低，效果一般，符合企业目前的状况，但不能满足企业长远发展的需求，成为制约企业发展的一大瓶颈。
从上述情况看，我国的啤酒生产设备与发达国家相比有了较大的发展，但是还处于起步阶段。
参考文献：
[1]程殿林，王亚楠．啤酒生产技术[M]．北京：化学工业出版社，2005:1-7
[2]强锡富，胡生清，于晓洋等．传感器[M]．北京：机械工业出版社，2004：1-12。