在線驗(yàn)糖系統(tǒng)在葡萄發(fā)酵法中的應(yīng)用

在線驗(yàn)糖系統(tǒng)在葡萄發(fā)酵法中的應(yīng)用

我國(guó)早期階段的自動(dòng)控制正在進(jìn)行中。它最初用于控制發(fā)酵溫度。隨著我國(guó)先進(jìn)控制技術(shù)的深入研究和應(yīng)用，該技術(shù)用于控制原料糖的測(cè)定、鎖粉的so2等輔助材料，以及原料放入罐中的控制、循環(huán)和噴霧干燥的控制、罐內(nèi)溫度和液位的顯示和控制、主要生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制以及各種生產(chǎn)管理問(wèn)題的記錄、跟蹤、查詢、申報(bào)等。其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，技術(shù)越來(lái)越成熟可靠。1螺旋定量給料及計(jì)量系統(tǒng)設(shè)有控制臺(tái),顯示和控制主要生產(chǎn)設(shè)備及管路的運(yùn)行狀態(tài)。這些設(shè)備包括稱重系統(tǒng)、分揀輸送機(jī)、螺旋定量給料機(jī)、除梗破碎機(jī)、螺桿泵、梗輸送裝置、SO2計(jì)量添加泵等,系統(tǒng)與中央控制室連接,完成在電腦上的監(jiān)控。1.1在線驗(yàn)糖儀的主要特點(diǎn)常規(guī)的驗(yàn)糖方式是人工取樣,取樣后,把樣品拿到測(cè)驗(yàn)儀器下進(jìn)行測(cè)量,然后清洗器皿重新取樣。整個(gè)過(guò)程除了測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)是自動(dòng)生成、自動(dòng)錄入外,全部是手工操作。這種驗(yàn)糖方式的缺點(diǎn)是即時(shí)性差,對(duì)操作者技能和責(zé)任心要求很高,即便如此,仍經(jīng)常因?yàn)槿舆@樣的代表性問(wèn)題而引發(fā)爭(zhēng)議。在線驗(yàn)糖系統(tǒng)可以基本解決這些問(wèn)題,因?yàn)樯婕皩＠夹g(shù)問(wèn)題,僅在此簡(jiǎn)要說(shuō)明一下:(1)該裝置采用折光測(cè)量原理,安裝于葡萄汁取樣管線中,能夠隨著果汁的流動(dòng)自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量(間隔時(shí)長(zhǎng)可以根據(jù)需要來(lái)設(shè)定,最短可以設(shè)定為0.2s,一般設(shè)定為每10s測(cè)量1次);(2)與料液接觸部位的材質(zhì)為316L和藍(lán)寶石,在有壓力的管線上也能正常測(cè)量,壓力上限可達(dá)0.98MPa;(3)針對(duì)入料螺桿泵間斷工作,實(shí)際采樣液流并不連續(xù)的特點(diǎn),在線驗(yàn)糖儀采用了智能化軟件設(shè)計(jì),自動(dòng)識(shí)別測(cè)量狀態(tài),自動(dòng)篩除不合格數(shù)據(jù),只保留能夠真實(shí)反映葡萄汁糖度的有效數(shù)據(jù),從而進(jìn)一步提高最終結(jié)果的準(zhǔn)確性;(4)葡萄皮、葡萄核對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有任何影響,即使葡萄皮瞬間覆蓋住測(cè)量面也不會(huì)妨礙測(cè)量的正常進(jìn)行和降低測(cè)量值的準(zhǔn)確性;(5)系統(tǒng)具有獨(dú)特的補(bǔ)償技術(shù),能夠在5~100℃溫度范圍內(nèi)自動(dòng)補(bǔ)償至20℃時(shí)的標(biāo)稱值,準(zhǔn)確測(cè)量各葡萄品種的糖度,更換品種前不需要重新標(biāo)定,準(zhǔn)確度達(dá)到±2g/L,測(cè)量范圍為0~300g/L;(6)開始測(cè)量后(點(diǎn)擊“開始”圖標(biāo))每10s取樣1次,將測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄到計(jì)算機(jī)中,測(cè)量結(jié)束后(點(diǎn)擊“停止”圖標(biāo))立即統(tǒng)計(jì)出糖度平均值。其過(guò)程數(shù)據(jù)還可以即時(shí)顯示在現(xiàn)場(chǎng)LED顯示屏幕上(每10s自動(dòng)刷新),做到測(cè)量過(guò)程的公平公開公正;(7)測(cè)量過(guò)程中葡萄汁只在管線中流入流出,除專門用于對(duì)比取樣化驗(yàn)的采樣口外(在果農(nóng)有異議的情況下可以即時(shí)取樣對(duì)比),驗(yàn)糖室根本見(jiàn)不到葡萄汁,自動(dòng)化程度大大提高;(8)維護(hù)方便省、時(shí)省力,只需要在每天的工作結(jié)束后,關(guān)閉采樣進(jìn)液閥,打開清水閥沖洗測(cè)量單元即可(防止糖份結(jié)晶在探頭表面影響下次使用)。在線自動(dòng)驗(yàn)糖排除了人為干擾因素,而且可以將整個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)即時(shí)顯示在現(xiàn)場(chǎng)醒目位置,果農(nóng)有異議時(shí)還可以隨時(shí)取樣化驗(yàn)進(jìn)行比對(duì),這大大提高了整個(gè)驗(yàn)糖工作的透明度和公正性,對(duì)于消解矛盾、創(chuàng)建和諧的供需關(guān)系無(wú)疑是極為有利的。1.2未加標(biāo)準(zhǔn)的螺桿泵也很難進(jìn)目前多數(shù)企業(yè)主要由人工來(lái)控制計(jì)量泵的開啟與關(guān)閉,在操作疏忽的情況下,入料螺桿泵停止而SO2計(jì)量泵仍在繼續(xù)添加,造成葡萄加工現(xiàn)場(chǎng)到處彌漫著SO2的刺激性氣味。近幾年一些企業(yè)采取SO2的添加與螺桿泵聯(lián)動(dòng)的方式,但是在螺桿泵工作時(shí),計(jì)量泵是一刻不停地“均勻”添加SO2,沒(méi)有與入料流量參數(shù)結(jié)合起來(lái),可能1臺(tái)大罐入滿時(shí),按照工藝要求計(jì)算出來(lái)的SO2添加數(shù)量還沒(méi)有加完或者已經(jīng)早早就加完了。精準(zhǔn)添加SO2必須根據(jù)設(shè)定的參數(shù)值和與螺桿泵聯(lián)接的輸送管流量來(lái)控制SO2計(jì)量泵,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,該系統(tǒng)還在進(jìn)一步試驗(yàn)中。1.3氮?dú)忾y的關(guān)閉多臺(tái)葡萄破碎機(jī)對(duì)應(yīng)多條入料主管道、多條入料分支管道、多臺(tái)發(fā)酵罐,如果靠人工逐一執(zhí)行氣囊閥的開關(guān)操作,費(fèi)時(shí)費(fèi)力且容易出錯(cuò)。現(xiàn)已可通過(guò)鼠標(biāo)選擇主管路(與破碎機(jī)相對(duì)應(yīng))和分支管路,再點(diǎn)擊需要入料大罐的氣囊閥,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)入料管線中氣囊閥門的自動(dòng)打開和關(guān)閉,幾秒鐘內(nèi)完成全部操作。完全的自控系統(tǒng)依靠電腦程序來(lái)做到入料線路的自行優(yōu)化選擇,操作人員只需在電腦界面上指出入料的始端與末端,比如點(diǎn)擊“2號(hào)破碎機(jī)”和“89號(hào)發(fā)酵罐”,系統(tǒng)即能夠在二者之間自動(dòng)選擇最優(yōu)線路,同時(shí)自動(dòng)將該線路上有關(guān)的閥門或打開或關(guān)閉,在線路選擇上實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化。1.4提高產(chǎn)品的可追溯性在葡萄收購(gòu)和加工階段引入批號(hào)管理思路,通過(guò)果農(nóng)辨別碼,更加明確和準(zhǔn)確地記錄每罐果汁的來(lái)源、入罐數(shù)量、糖度,提高產(chǎn)品的可追溯性。在本系統(tǒng)中進(jìn)行這項(xiàng)工作優(yōu)于在葡萄收購(gòu)系統(tǒng)中進(jìn)行,因?yàn)槠鋽?shù)據(jù)的來(lái)源和采集方式根本不同:葡萄收購(gòu)系統(tǒng)中的稱重包括了廢棄的果梗重量,而且在實(shí)際加工中經(jīng)常出現(xiàn)同一家果農(nóng)的葡萄被分別輸送到不同大罐的情況。2葡萄酒發(fā)酵工藝2.1葡萄酒回射機(jī)及冷熱媒保護(hù)控制系統(tǒng)中的警復(fù)位閥(1)現(xiàn)場(chǎng)顯示當(dāng)前大罐內(nèi)的溫度、液位。當(dāng)溫度和液位偏離設(shè)定值時(shí),觸發(fā)現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警裝置報(bào)警,并設(shè)有報(bào)警復(fù)位按鈕;(2)為使葡萄酒著色更理想,設(shè)有循環(huán)泵的手動(dòng)、自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換開關(guān),可以在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)或自動(dòng)方式控制循環(huán)泵的運(yùn)行狀態(tài);(3)設(shè)有冷(熱)媒閥門的手動(dòng)、自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換開關(guān),可以在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)或自動(dòng)方式控制冷(熱)媒閥門的開關(guān)狀態(tài);(4)設(shè)有刮渣電機(jī)控制按鈕,可以現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制刮渣電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。2.2發(fā)信號(hào)的冷卻通過(guò)自動(dòng)控制冷(熱)媒閥門的開關(guān)狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn),其觸發(fā)信號(hào)來(lái)自安裝在大罐上的溫度傳感器,當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)能夠自動(dòng)打開冷媒閥(電動(dòng)閥)進(jìn)行降溫,當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)能夠自動(dòng)關(guān)閉冷媒閥;熱媒閥門的控制原理與此相同。3中央控制中心主要是對(duì)生產(chǎn)設(shè)備工作狀態(tài)的監(jiān)控,輔助生產(chǎn)管理,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)規(guī)定范圍內(nèi)的信息共享。3.1控制中心的工作狀態(tài)在中控室可以顯示各主要生產(chǎn)設(shè)備的工作狀態(tài),比如葡萄破碎機(jī)、氣囊壓榨機(jī)、冷水機(jī)組、空壓機(jī)等,并可實(shí)現(xiàn)這些主要生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。3.2入料管道的選擇和控制這里的控制功能與葡萄加工站相同,既可以用來(lái)實(shí)際操作,也可以用來(lái)向參觀者展示。3.3中控室的控制當(dāng)溫度和液位到達(dá)或偏離設(shè)定值時(shí),觸發(fā)中控室內(nèi)“罐溫度(液位)偏高”語(yǔ)音報(bào)警(現(xiàn)場(chǎng)是聲、光報(bào)警)。中控室的控制包括兩層含義,一是可以在此設(shè)定冷(熱)媒閥門開啟、關(guān)閉的參數(shù)條件,按下“發(fā)酵開始”按鈕后,系統(tǒng)自行按照設(shè)定條件執(zhí)行控溫操作(開、關(guān)閥門);二是可以在此通過(guò)人工干預(yù)冷(熱)媒閥門的開啟與關(guān)閉。3.4循環(huán)噴淋操作這里的控制也包括兩層含義,一是可以在此設(shè)定循環(huán)和靜置的參數(shù)條件,按下“發(fā)酵開始”按鈕后,系統(tǒng)自行按照設(shè)定條件定時(shí)執(zhí)行循環(huán)噴淋操作(開、關(guān)循環(huán)泵);二是可以在此通過(guò)人工干預(yù)循環(huán)泵的開啟與關(guān)閉。3.5通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)管理功能中控室的輔助生產(chǎn)管理功能不僅僅包括原料的收購(gòu)、加工方面,還包括發(fā)酵過(guò)程和陳釀過(guò)程中的一些管理功能,內(nèi)容包括工藝操作的記錄,理化指標(biāo)的記錄,原材料、半成品的批次管理與追溯,各種查詢與報(bào)表的輸出等等,這些管理信息還可以通過(guò)profinet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與相關(guān)人員的計(jì)算機(jī)連接。3.6顯示功能自控系統(tǒng)中幾乎所有的操作畫面都可以在屏幕上展示,具有極佳的展示效果。4控制單元的選取自動(dòng)化控制系統(tǒng)可采用位于中央控制室內(nèi)S7-414中央處理器做主控單元;分布在葡萄酒發(fā)酵罐前控制箱內(nèi)