啤酒发酵设计

摘要啤酒是现在人们生活中不能缺少的饮料之一，而啤酒的发酵是影响啤酒口感的关键工艺。

啤酒发酵是酵母的作用下将小麦麦芽汁到啤酒的过程新的取代旧的。

,控制发酵的温度在啤酒发酵过程是一个关键的过程来确定啤酒的味道,啤酒发酵过程是复杂和非线性和时变,因此,传统温度测量的温度控制精度低,控制效果不理想,导致啤酒质量不稳定。

因此,研究如何改进和优化啤酒发酵过程检测和控制策略的现实意义。

深入研究分析了解我国目前啤酒行业啤酒发酵温度控制的工艺现状，详细讨论啤酒发酵温度控制系统的功能需求和结构。

对啤酒发酵的温度控制过程建立数学模型进行分析。

对结构以及常见控制策略进行总结。

本文结合知识通过使用模糊控制器使用仿真软件,模糊控制器来控制发酵的温度在发酵罐,用MATLAB模拟。

实验结果表明,在此系统中,模糊控制器来控制温度具有明显的优势,稳定的质量控制系统,优于传统的PID。

关键词： MATLAB软件；Simulink模糊控制器；啤酒发酵ABSTRACTBeer is one of the indispensable in the life of people drink now, but the beer fermentation is the key technology of beer taste. Beer yeast fermentation is theprocess of wheat malt wort into beer the new replacing the old. , control the temperature of fermentation in beer fermentation process is a key process to determine the thetaste beer, beer fermentation process is a complex and nonlinear and time-varying, the traditional temperature measurement,temperature control precision is low, the control effect is not ideal, leading tounstable quality of beer. Therefore, research on how to improve and optimize thepractical significance of beer fermentation process detection and control strategy.In-depth research and analysis to understand China's current beer industry process of beer fermentation temperature control, a detailed discussion of the demand of the function of the beer fermentation temperature control system and structure.Set up the process of beer fermentation temperature control mathematical model is analyzed.To summarize structure and common control strategy.Based on the knowledge through the use of fuzzycontroller using the principle of simulation software, the fuzzy controller to control the temperature of the fermented in fermentation tank, by MATLAB simulation.The experimental results show that in this system, the fuzzy controller to control the temperature controlmethod has obvious advantages, stable quality control system, than the traditional PID.Key words :MATLAB Simulation；Simulink；Beer fermentation目录摘要 ............................................................................................. 错误！未定义书签。

Abstract ................................................................................................ 错误！未定义书签。

引言 . (5)1 概述 (6)1.1课题的来源、目的及意义 (6)1.2计算机控制系统在发酵过程中的应用 (6)1.3发酵过程模糊控制应用 (6)1.4本章小结 (7)2 啤酒发酵过程工艺及控制方案 (7)2.1啤酒生产工艺简介 (7)2.2啤酒发酵过程的温度控制工艺要求 (8)2.3啤酒发酵过程的温度控制系统特点与要求 (9)2.3.1啤酒发酵过程温控对象的特点 (9)2.3.2啤酒发酵温控系统的基本控制要求 (10)2.4啤酒发酵温度控制系统的数学模型分析 (10)2.4.1发酵罐内发热与散热过程 (10)2.4.2发酵罐内反应热的传递函数 (11)2.4.3发酵罐内发热与制冷的温度控制过程 (11)2.5啤酒发酵过程温度控制策略 (11)2.6本章小结 (13)3 模糊控制器的设计 (13)3.1模糊控制的特点 (13)3.2模糊控制理论 (14)3.2.1 模糊理论 (14)3.2.2模糊控制系统的基本组成 (15)3.3模糊控制器的设计内容 (16)3.3.1模糊控制的输入输出语言变量及其隶属度函数 (16)3.3.2模糊控制规则的设计 (17)3.3.3精确量的模糊化方法和去模糊化方法 (18)3.3.4论域、量化因子、比例因子的选择 (19)3.4本章小结 (20)4 模糊控制器的设计及仿真 (20)4.1模糊控制器的设计 (20)4.2 MATLAB仿真 (20)4.3本章小结 (24)结论 (25)参考文献 (25)绪论啤酒发酵是一个复杂的生物化学反应过程。

发酵期间，根据酵母的活动能力，生长繁殖快慢，确定发酵给定的温度。

因此啤酒发酵过程,除了生产技术水平,生产过程控制指标的好坏,将直接影响啤酒生产的质量,必须严格控制。

目前,中国每年的啤酒生产规模不断扩大,然而,大多数啤酒制造商仍然使用传统工具的生产监控,依靠人工监测参数的因素。

因此,手动控制模式将很难确保啤酒生产工艺的正确实施,导致质量不稳定,波动,很难提高产品质量,生产能力,扩大生产规模。

为此，我们对啤酒生产的发酵过程提出采用计算机监控，以适应当前啤酒现代化生产的需求，使企业的技术进步，生产管理以及市场竞争能力达到一个新的水平概述1.1课题的来源、目的及意义中国啤酒市场非常大,国内啤酒制造商数以百计,但相比之下，国内大多数啤酒制造商技术落后,生产仍停留在手动控制的时期,只有少数企业实现半自动化。

啤酒生产是一种生产的生物过程,生产周期长,分散的工艺参数,传统的经营方式很难保证产品的质量。

也有一些厂家更新了设备，有了自动控制应用，仍有存在着不少问题，主要是：（1）多数企业仍采用仪表控制。

仪表控制技术已经成熟，但技术老旧，没有太大改进空间。

无法适应现代化生产管理和进一步技术升级需求。

（2）有些采用DCS控制系统。

但生产成本高，不适应新的技术发展。

市场竞争力差。

（3）国内自行研制开发的一些控制设备采用不同的控制器，通用性差、易用性差，不适应啤酒厂的生产环境。

（4）采用进口设备还需同时采购其它设备配套，且学习使用成本高，后期维修难等问题。

在控制方法上，针对啤酒发酵过程的研究比较多，开始大多数是采用传统的PID方法，但难以解决大惯性系统超调、控制精度问题及多变量耦合问题。

随着市场竞争的加剧，产品质量要求的提高，要求采用的控制方法更先进，于是引入了灰色预估算法的PID方法、实验建模的多变量控制等方法，并取得了较好的控制效果。

而在啤酒酵母扩培过程控制方面，国内多数厂家是对不同工段分别进行自动化控制的，对啤酒酵母扩培过程的自动化控制技改进行的较晚，通过科技查新，检索结果显示，有关的研究较少，基本上是采用简单的逻辑控制方法以及PID控制方法。

1.2计算机控制系统在发酵过程中的应用发酵过程的计算机控制,特别是微型计算机机控制,在发酵行业在中国得到了广泛的应用。

发酵罐是中国大规模的有7000台,如果可以使用微机控制,非常可观的发酵效率。

应用计算机控制发酵过程,早期STD总线微机系统,最近工业PC系统,系统相对简单,便宜,灵活和方便使用,但软件开发工作量较大,用户修改控制方案更麻烦,最近,微机系统各种改善了发酵过程控制应用程序。

发酵过程控制中的微机应用的不断发展,各种测量传感器,二次仪表和执行机制完善,发酵罐系统完全可以实现自动操作和控制的目的。

1.3发酵过程模糊控制应用发酵过程的控制流程优化,获得最佳的生产,确保微生物的生长,必须按照增长轨迹,为了实现这一目标,一个是确保优化微生物生长的环境条件,另一方面,以确保最佳生长的微生物的代谢过程。

对于前者,相对容易做到。

目前,发酵过程控制的研究工作都集中在这个焦点。

为了实现工业生产的生产流程优化,通常有一个数学过程模型准确,然后使用优化方法,最优条件和控制方法和策略。

发酵过程是复杂的,很难有一个描述实际发酵过程的数学模型。

这样，通常只能基于人们的经验和一些模糊的关系来确定，即模糊控制方案。

在发酵过程智能优化控制中，有两种方法:（1）专家控制系统工程技术人员和经验丰富的专家知识发酵过程优化控制,总结一个知识库,一些规则来描述。

然后根据发酵过程的参数可以测量使用控制方法来推断。

例如,根据专家知识预测反应速率,生产计划指导工人复杂操作,智能控制的实现方案。

（2）模糊控制系统对于非线性复杂系统，现代控制理论难以适用。

它不仅算法极其复杂，而且无望获得满意的结果。

专家控制系统知识库庞大，设计十分困难。