啤酒行業(yè)自動化解決方案
一.前言
在啤酒行業(yè),中控能為啤酒企業(yè)提供從底層現(xiàn)場儀表到上層企業(yè)信息管理的InPlant全面自動化整體解決方案。十年的技術(shù)積累,中控已把優(yōu)化生產(chǎn)、優(yōu)化控制以及綜合自動化技術(shù)成功地應(yīng)用于啤酒生產(chǎn)。通過充分吸收國內(nèi)外先進(jìn)工藝及控制技術(shù),結(jié)合自身的技術(shù)積累,中控研發(fā)設(shè)計了一整套針對啤酒生產(chǎn)的先進(jìn)控制方案,特別是針對過濾槽、動態(tài)低壓煮沸、麥汁強制內(nèi)循環(huán)煮沸、發(fā)酵罐溫控等控制難點開發(fā)了專用的控制軟件包,達(dá)到了高效、高品質(zhì)、高產(chǎn)量的完美結(jié)合,并成功推廣到多家啤酒廠,實際使用效果良好,得到了廣大用戶的一致好評,取得了顯著的社會和經(jīng)濟(jì)效益。2005年4月中國食品協(xié)會啤酒委員會授予中控 “中國啤酒工業(yè)相關(guān)行業(yè)優(yōu)秀企業(yè)”稱號,中控是啤酒自控行業(yè)唯一一家被授予此項榮譽的公司。
二.工藝流程簡介
完整的啤酒生產(chǎn)過程通常劃分為糖化、發(fā)酵和灌裝三個工段,其中糖化工段主要包含粉碎、糊化、糖化、過濾、煮沸、沉清、冷卻以及CIP等生產(chǎn)工序;發(fā)酵工段主要包含麥汁充氧、酵母系統(tǒng)、啤酒發(fā)酵、啤酒處理、清酒以及CIP等工序;其他輔助工序包括CO2回收、脫氧水制備、熱水制備、CIP液制備等。前兩大過程對啤酒的產(chǎn)量和品質(zhì)起著關(guān)鍵性作用。
三.控制方案
3.1 常規(guī)控制方案與策略
1. 糖化過程
糖化車間自控系統(tǒng)需要實現(xiàn)自啟動原料處理、大米粉碎、麥芽粉碎開始,完成粉碎、糊化、糖化、過濾、煮沸、澄清、冷卻直至輸送到發(fā)酵的全過程的自動控制;以及CIP系統(tǒng),水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、排糟系統(tǒng)等公用系統(tǒng)按照糖化工藝要求進(jìn)行自動控制。同時為保證安全生產(chǎn),上位機提供報警系統(tǒng)軟件包,從糖化生產(chǎn)的安全角度出發(fā),提供安全聯(lián)鎖設(shè)置及異常狀況報警設(shè)置。
- 備料及粉碎系統(tǒng)的控制:原料定量控制,原料預(yù)處理單機設(shè)備聯(lián)動聯(lián)鎖控制,料位檢測,浸漬水、調(diào)漿水溫度及流量控制,料漿電導(dǎo)率控制,原料粉碎過程控制,粉碎結(jié)束自動水沖洗、排污控制。
- 糊化鍋、糖化鍋的控制:糊化與糖化溫度控制,液位控制,攪拌電機轉(zhuǎn)速控制,給水溫度控制,加熱蒸汽壓力檢測,分醪與并醪過程控制,醪液流程順序控制,糊化鍋防溢鍋控制,自動沖洗、排污控制,糖化鍋PH值檢測記錄。
- 過濾槽的控制: 可根據(jù)糟層差壓或平衡柱液位、麥汁濁度、麥汁收集器液位、過濾麥汁流量等可測參數(shù)實現(xiàn)過濾槽的全自動控制,總過濾時間≦100min;具體包括過濾槽給水(墊底水、頂水、洗糟水)定量及PH值控制,回流麥汁、過濾麥汁流量檢測控制,洗糟水流量檢測控制,耕刀高度、轉(zhuǎn)速控制,排糟過程控制。
- 煮沸鍋的控制:煮沸溫度控制,酒花添加控制,糖漿添加控制,煮沸鍋防溢鍋控制,補水定量控制,加熱蒸汽壓力檢測,液位控制,煮沸鍋麥汁循環(huán)過程控制,進(jìn)出料過程順序控制,自動清洗、排污控制,熱能回收控制。
- 沉淀槽與冷卻薄板的控制:沉淀槽、熱凝固物罐液位控制,自動進(jìn)出麥汁及殺菌過程順序控制,冷卻麥汁溫度控制。
- CIP的控制:實現(xiàn)CIP液自動制備及CIP過程順序控制,具體包括CIP回流溫度、電導(dǎo)率及斷流檢測,CIP加熱溫度控制,CIP罐液位的控制,CIP過程閥、泵聯(lián)動聯(lián)鎖控制等,CIP過程中可無擾動手自動切換。
2. 發(fā)酵過程
啤酒發(fā)酵為厭氧型生物發(fā)酵,發(fā)酵周期長、隨機干擾多、控制難度大,技術(shù)要求高。中控可以實現(xiàn)包括酵母擴(kuò)培、麥汁沖氧、酵母添加、酵母回收、發(fā)酵罐、硅藻土過濾、啤酒修飾、清酒、CIP以及脫氧水制備、集中取樣等整個發(fā)酵過程的全自動控制。
3.2 先進(jìn)控制技術(shù)的應(yīng)用
- 全過程人工智能自動控制過濾槽系統(tǒng)的應(yīng)用
中控研發(fā)的過濾槽人工智能模糊控制軟件包,可根據(jù)糟層差壓或平衡柱液位控制麥汁過濾,保證過濾槽在最短時間內(nèi)被有效地優(yōu)化至預(yù)定目標(biāo),實現(xiàn)快速高效過濾的自動控制。
- 新型帶有麥汁強制循環(huán)的內(nèi)加熱器煮沸系統(tǒng)的應(yīng)用
中控深入研究了新一代帶有麥汁強制循環(huán)的內(nèi)加熱器煮沸系統(tǒng)設(shè)備的工作機理,結(jié)合自身的控制技術(shù),開發(fā)了針對帶有麥汁強制內(nèi)循環(huán)煮沸工藝的控制系統(tǒng),結(jié)合熱能回收裝置的控制,大大提高了麥汁質(zhì)量,降低了蒸發(fā)率,縮短了煮沸時間,有效降低了水耗、能耗。
- 動態(tài)低壓煮沸系統(tǒng)的應(yīng)用
動態(tài)低壓煮沸是利用閃蒸的基本原理,使煮沸麥汁加壓升溫到103℃后減壓汽提形成強烈的沸騰,DMS等需要去除的揮發(fā)性化合物伴隨此過程產(chǎn)生的蒸汽泡迅速從麥汁中揮發(fā)。中控針對動態(tài)低壓煮沸工藝設(shè)計了專用的煮沸控制系統(tǒng),結(jié)合熱能回收裝置的控制,在提高麥汁質(zhì)量的前提下,有效降低了蒸發(fā)率,縮短了煮沸時間,降低了水耗、能耗。
- 發(fā)酵罐溫控系統(tǒng)的應(yīng)用
發(fā)酵罐發(fā)酵液溫度控制對象滯后性大,且具有明顯的時變性,控制難度大,中控在對被控對象特性、冷熱交換機理、控制要求及特點等方面進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上提出了多模態(tài)優(yōu)化控制策略,保證了發(fā)酵溫度的精確控制。
四、典型業(yè)績
下面是中控在啤酒行業(yè)的典型業(yè)績:
典型用戶 | 項目名稱 |
浙江西泠啤酒有限公司 | 20萬千升/年新建啤酒糖化工程 |
安徽銅陵紫晶啤酒有限公司 | 20萬噸/年新建啤酒糖化、發(fā)酵工程 |
杭州千島湖啤酒有限公司 | 15萬千升/年新建啤酒糖化工程 |
寧夏西夏啤酒(集團(tuán))有限責(zé)任公司 | 10萬千升/年新建糖化發(fā)酵自控工程 |
重慶啤酒集團(tuán)鹽城有限責(zé)任公司 | 10萬千升/年新建糖化發(fā)酵工程 |
安徽圣力釀酒有限公司 | 60立方糖化工程 |
千島湖啤酒有限公司 | 40立方糖化工程 |
安慶天柱啤酒有限責(zé)任公司 | 糖化技改工程 |
華潤雪花啤酒(天門)有限公司 | 糖化自控工程 |
湖北華飛啤酒有限責(zé)任公司 | 啤酒發(fā)酵罐溫度檢測 |
南京英特布魯啤酒有限公司 | 糖化改造工程 |
江西大自然啤酒有限公司 | 糖化、發(fā)酵自控工程 |
杭州西湖啤酒朝日股份有限公司 | 新增9個發(fā)酵罐工程 |
浙江平陽金獅啤酒有限公司 | 新增3個發(fā)酵罐工程 |
浙江平陽金獅啤酒有限公司 | 6×480立方發(fā)酵罐工程 |
杭州西湖啤酒朝日股份(有限)公司 | A糖化擴(kuò)容改造 |
杭州千島湖啤酒有限公司 | 啤酒發(fā)酵工程 |
浙江平陽金獅啤酒有限公司 | 12只發(fā)醇罐工程 |
杭州西湖啤酒朝日股份有限公司 | 發(fā)酵罐工程 |
杭州千島湖啤酒有限公司 | 啤酒發(fā)酵工程 |
杭州千島湖啤酒有限公司 | 啤酒發(fā)酵工程 |
重慶啤酒集團(tuán)紹興有限責(zé)任公司 | 糖化發(fā)酵自控、生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)、制冷站自控及低壓配電工程 |
重慶啤酒集團(tuán)浙江之江有限公司 | 糖化工程 |
重慶啤酒集團(tuán)安徽天島有限公司 | 糖化工程 |
松原吉安生化有限公司 | 20萬噸/年酒精工程 |
松原吉安生化有限公司 | 15萬噸/年酒精冰醋酸工程 |
江蘇花廳酒業(yè)有限公司 | 10萬噸/年酒精工程 |
內(nèi)蒙古開魯利牛生物化工有限公司 | 6萬噸/年酒精工程 |
吉林新天龍酒業(yè)有限公司 | 6萬噸/年酒精工程 |
日照華東酒業(yè)有限公司 | 5萬噸/年酒精工程及1*25T/H鍋爐 |
山東金沂蒙集團(tuán)公司 | 酒精工程 |
葫蘆島西瑞集團(tuán) | 酒精工程 |
蘭州智通公司 | 啤酒釀造工程 |
華潤雪花啤酒(黑龍江)有限公司 | 能源管理系統(tǒng) |
湖北勁牌有限公司 | 保健酒基地工程 |
吉林新天龍酒業(yè)有限公司 | 8萬噸/年醋酸熱電車間及飼料車間項目 |
吉林新天龍酒業(yè)有限公司 | 飼料干燥工程 |
江西省大余縣新良啤酒有限公司 | 信息化建設(shè)項目 |
臨沂金沂蒙酒水有限公司 | TO276工程 |
杭州西湖啤酒朝日(股份)有限公司 | 空壓冷凍監(jiān)控系統(tǒng) |
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