啤酒發酵是啤酒生產過程非常重要的環節，特別是對發酵過程中溫度、壓力的控制尤其重要。早期，由于人們對發酵機理認識不深，再加上采用控制器的限制，對發酵采取自動控制未能成功。隨著人們對發酵機理的逐步認識，并隨著可靠性高、能經受惡劣環境器件的引用，對發酵采用自動控制逐漸取得成功。 系列產品，設計開發了發酵控制系統，并已成功地應用于我公司現場。經實際運行，該系統技術性能優良，運行穩定可靠，操作直觀方便，對發酵控制取得成功。 1、 控制系統的組成與功能 根據啤酒發酵工藝，我們在發酵罐的上、中、下三段各設了冷卻盤管，管內的冷媒采用酒精溶液，通過控制閥門的開啟來控制發酵溫度。其生產過程流程圖如圖1所示。 本系統上位機配置1臺586微型計算機和1臺打印機。下位機采用西門子S7-300可編程控制器，通過Profibus-DP總線接口與上位機相連，構成整個監控系統，其組成結構圖2所示。 ① 對每個發酵罐的上、中、下3個測量點的溫度進行檢測，實現自動控制，罐內實行壓力檢測。整個發酵過程按照發酵機理，根據主酵→雙己酰還原→冷卻→酵母回收→后貯的階段，分別設定曲線進行控制，并采用滯后預估等控制方法，使系統控制精度符合工藝要求。 ② 上位計算機可以動態顯示每個發酵罐的工藝流程，即溫度、壓力、進酒時間、酒齡及超限聲光報警等，以便對發酵罐進行宏觀管理，并具有閥門的開關狀態顯示，閥門的手自動控制，實時報表打印等功能。 ③ 能監視每個發酵罐的溫度、壓力周期曲線，當累積酒齡達到時，自動出信號，以便人工確定是否執行下步操作。 根據工藝要求設有操作員、工藝操作員及總工三級密碼，并對各工藝參數進行保存及報表處理功能。保證了系統安全，強化了生產管理，為經濟責任制的考核提供了依據。 啤酒發酵是內部機理復雜的生化反應。其反應時間長，慣性大，不易控制，尤其是發酵罐三點溫度控制是關聯的，相互影響。我們從整體考慮，采用預估，時間PID以及模糊控制方式，按照設定的工藝控制曲線進行監測控制。 主酵階段的自支控制程序 當冷卻的麥汁和酵母進入發酵罐后，就開始進入主酵階段。由于發酵是入熱反應，溫度升高，產生大量的CO2，使發酵液產生強大的對流。在控制上應t上 t中>t下。這樣控制冷卻閥門開啟的順序為TV上→TV中→TV下。 2.4 后貯階段的控制程序 當酒酒液冷卻至-0.5℃左右時進入后貯階段。在這個階段要使溫度盡量均衡，且使罐內上中下溫度為t上=t中>t下。這主要是為了避免溫度回升，以免下面溫度高于中上部溫度，引起酒液對流，使酵母溶于酒液中，影響產品質量，也給濾酒增加困難。另外，低溫貯酒時應控制閥門的開啟時間，不宜太長，以免結冰。 3、 結束語 該控制系統在現場運行了兩年多時間，實踐證明設計合理，性能可靠，組成系統靈活方便，控制品質好，滿足工藝要求，提高了裝置的自動化控制水平，也大大減輕了員工的勞動強度，給我公司帶來顯著的經濟效益。