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(qiáng)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(yù)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(jī)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(jī)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(jī)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(bǔ)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(jī)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(qiáng)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(qiáng)制循環(huán)的內(nèi)加熱器煮沸系統(tǒng)設(shè)備的工作機(jī)理，結(jié)合自身的控制技術(shù)，開發(fā)了針對帶有麥汁強(qiáng)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(qiáng)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(jī)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：
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典型用戶 |
項目名稱 |
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浙江西泠啤酒有限公司 |
20萬千升/年新建啤酒糖化工程 |
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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 |
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杭州千島湖啤酒有限公司 |
15萬千升/年新建啤酒糖化工程 |
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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 |
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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 |
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安徽圣力釀酒有限公司 |
60立方糖化工程 |
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千島湖啤酒有限公司 |
40立方糖化工程 |
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安慶天柱啤酒有限責(zé)任公司 |
糖化技改工程 |
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華潤雪花啤酒（天門）有限公司 |
糖化自控工程 |
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湖北華飛啤酒有限責(zé)任公司 |
啤酒發(fā)酵罐溫度檢測 |
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南京英特布魯啤酒有限公司 |
糖化改造工程 |
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江西大自然啤酒有限公司 |
糖化、發(fā)酵自控工程 |
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杭州西湖啤酒朝日股份有限公司 |
新增9個發(fā)酵罐工程 |
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浙江平陽金獅啤酒有限公司 |
新增3個發(fā)酵罐工程 |
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浙江平陽金獅啤酒有限公司 |
6×480立方發(fā)酵罐工程 |
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杭州西湖啤酒朝日股份（有限）公司 |
A糖化擴(kuò)容改造 |
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杭州千島湖啤酒有限公司 |
啤酒發(fā)酵工程 |
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浙江平陽金獅啤酒有限公司 |
12只發(fā)醇罐工程 |
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杭州西湖啤酒朝日股份有限公司 |
發(fā)酵罐工程 |
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杭州千島湖啤酒有限公司 |
啤酒發(fā)酵工程 |
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杭州千島湖啤酒有限公司 |
啤酒發(fā)酵工程 |
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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 |
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重慶啤酒集團(tuán)浙江之江有限公司 |
糖化工程 |
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重慶啤酒集團(tuán)安徽天島有限公司 |
糖化工程 |
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松原吉安生化有限公司 |
20萬噸/年酒精工程 |
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松原吉安生化有限公司 |
15萬噸/年酒精冰醋酸工程 |
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江蘇花廳酒業(yè)有限公司 |
10萬噸/年酒精工程 |
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內(nèi)蒙古開魯利牛生物化工有限公司 |
6萬噸/年酒精工程 |
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吉林新天龍酒業(yè)有限公司 |
6萬噸/年酒精工程 |
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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 |
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山東金沂蒙集團(tuán)公司 |
酒精工程 |
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葫蘆島西瑞集團(tuán) |
酒精工程 |
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蘭州智通公司 |
啤酒釀造工程 |
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華潤雪花啤酒（黑龍江）有限公司 |
能源管理系統(tǒng) |
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湖北勁牌有限公司 |
保健酒基地工程 |
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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 |
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吉林新天龍酒業(yè)有限公司 |
飼料干燥工程 |
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江西省大余縣新良啤酒有限公司 |
信息化建設(shè)項目 |
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臨沂金沂蒙酒水有限公司 |
TO276工程 |
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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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