智能化环控曲房的设计和应用研究_何宏魁.pdf
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1、DOI:10.13746/j.njkj.2022122作者简介:何宏魁(1983-),男,硕士,安徽亳州人,正高级工程师,主要从事酿造、微生物及相关酿酒工艺等创新研究以及科研规划管理等。智能化环控曲房的设计和应用研究何宏魁1,李安军1*,王冕2,曹润洁2,马金同2,余苗2,秦黎明2,刘洪涛3(1.安徽古井贡酒股份有限公司,安徽 亳州 236800;2.安徽瑞思威尔科技有限公司,安徽 亳州 236800;3.南京旗硕物联有限公司,江苏 南京 210000)摘要:地域气候差异和天气变化等环境因素均会影响大曲品质。目前传统的制曲方式多采用人工凭借个人经验控制大曲品质,受环境因素制约,导致大曲的品质不
2、稳定;大曲制作周期受气候制约,冬季面临停产等问题,限制大曲质量和产量提升。影响大曲发酵的曲房环境因素主要包括温度和湿度。本文针对古井中高温大曲生产工艺特点设计了一款能够自动调温、调湿的智能化环控曲房。智能化环控曲房可自动记录生产过程的关键工艺参数,实现大曲生产过程控制的追溯总结。智能化环控曲房制曲结果表明该系统制曲与传统制曲结果相比,能够克服冬季低温对制曲生产的不利影响,显著提升大曲的品质。关键词:中高温大曲;环控系统;自动化;智能化中图分类号:TS262.3;TS261.3文献标识码:A文章编号:1001-9286(2023)03-0079-05Design and Application
3、of Intelligent EnvironmentControl System for Daqu WorkshopHE Hongkui1,LI Anjun1,WANG Mian2,CAO Runjie2,MA Jintong2,YU Miao2,QIN Liming2and LIU Hongtao3(1.Gujing Gongjiu Co.Ltd.,Bozhou,Anhui 236800;2.Riswell Technology Co.Ltd.,Bozhou,Anhui 236800;3.Nanjing Clesun Technology Co.Ltd.,Nanjing,Jiangsu 21
4、0000,China)Abstract:Environmental factors such as regional climate differences and weather changes will affect the quality of Daqu.At present,the traditional way of making Daqu mainly relies on personal experience to control of the quality of Daqu,resulting in unstable quali-ty of Daqu.The productio
5、n cycle of Daqu is restricted by the climate,and faces problems such as suspension of production in winter,which limits the quality and output of Daqu.The environmental factors affecting the fermentation of Daqu mainly include tempera-ture and humidity.In this paper,according to the production proce
6、ss characteristics of the medium-high-temperature Daqu,an intelli-gent environment control system that can automatically adjust the temperature and humidity of the Daqu workshop is designed.Theintelligent environment control system can automatically record the key parameters of the production proces
7、s,and can realize the ret-rospective summary of the Daqu production process control.The experimental results show that the intelligent environment controlsystem can overcome the adverse effect of low temperature in winter and significantly improve the quality of Daqu.Key words:medium-high-temperatur
8、e Daqu;environment control system;automation;intelligence智能化环控系统在诸多领域均有广泛的应用,如农业方面基于环控系统建设的恒温大棚、育雏间等。目前已有智能化环控系统相关研究在酿酒行业开展,杨月轮1在对十里香智能化酿酒设备研究中发现,智能车间在降低劳动强度、节省劳动成本以及参数控制等方面优于传统的手工车间;李安军等2的研究得到,智能化制曲能通过计算机、手机等电子终端远程查看曲房的生产状况,实时掌控曲房生产过程;张曼等3为完善全机械化制曲工艺,对单双层大曲进行了质量对比分析。大曲对浓香型白酒发酵十分重要4。制曲生产也有环境控制方面的需求,
9、制曲生产是自然环境中的微生物接种到曲醅酿酒科技2023年第3期(总第345期)LIQUOR-MAKING SCIENCE&TECHNOLOGY2023 No.3(Tol.345)7979酿酒科技2023年第3期(总第345期)LIQUOR-MAKING SCIENCE&TECHNOLOGY2023 No.3(Tol.345)发酵的过程。曲房温度和湿度变化直接影响大曲曲块内微生物群落演替过程5,优质大曲的生产需严格执行制曲生产工艺,精准把控曲房温湿度。目前曲房温湿度主要依靠人工调节门窗、围盖草栅、洒水等传统方式调控,这种调控方式依赖于经验,不具备统一标准,相关试验表明在冬季环境温度较低时,采取传
10、统的保温措施大曲仍不能正常升温发酵。因此具备自动调节环境功能的曲房具有很大应用价值,能代替人工调控曲房环境节省人力投入,克服气候变化对制曲的影响使大曲的品质更加稳定。本研究基于曲房环控需要设计一套智能化环控曲房系统,通过智能化环控曲房系统的调控效果和制曲品质方面与传统曲房对比,获取智能化环控曲房在实际制曲生产中的各项参数,为后续酿酒智能化调控提供理论依据。1智能化曲房模型构建图1展现了曲房智能化曲房系统组成,智能化曲房控制系统采用四台超声波加湿器实现曲房湿度调节。曲房环境温度调控由空气能热泵对循环水加热或制冷,循环水再通过散热片对曲房内的温度进行调节。曲房内有温度、湿度、二氧化碳无线监测探头,
11、探头采集的信息上传至PLC系统实现环境参数的实时监测和自动化控制。1.1数据采集传感器的采样位点传感器测量准确是本实验的基础与前提。曲房环境采集传感器应满足以下三点需求:传感器的耐候性,所用传感器应满足高温、高湿、弱酸性的环境;空间测量点的位置选取,大曲培养房内,不同位置对应的环境参数有较大差别,大曲品温的测量点为曲堆立体对角线的 3 个测温点,包含了上部、中间和下部温度,曲房环境的温湿度测量点,选取距离曲块上部1 m的位置和墙壁距离地面1.5 m的位置,CO2测量点为距离地面0.5 m、1 m、1.5 m的位置;传统工艺标准的温度修正,受热空气上升、冷空气下降的影响,上中下采集的温度存在较大
12、的差异,系统可根据上中下采集的温度综合评定曲房环境温度。1.2环境调控执行器的选型设计环境调节控制执行器主要用于实现曲房温湿度的调节,执行器主要分为三部分。一是升降温装置。热源采用空气源热泵取暖,节能环保。室内采用传统经典暖气片散热。热泵空调也可以起到制冷的作用。二是加湿装置。基于超声波产生的高频振荡,雾化颗粒5 m,不会有水滴在曲块上。主要用于大曲培养的前3 d,可以每天定时定量加湿。三是自动开关窗通风设计。针对中高温大曲曲房的推拉窗结构,采用类似智能家居的推拉窗设计,实现实时开窗,开窗执行器具有过流、过载保护功能。与风机效果对比,由于风机的通风面积小于窗户,同样的换气量,风速快,风机风道附
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