國內(nèi)啤酒發(fā)酵自動控制技術(shù)的現(xiàn)狀與展望淺談

□ 張 榮 新疆工業(yè)經(jīng)濟學(xué)校

隨著我國科技的不斷更新，啤酒發(fā)酵過程也要不斷優(yōu)化。在我國啤酒發(fā)酵過程主要以自動控制的方式進(jìn)行，嚴(yán)格掌控啤酒發(fā)酵的工藝條件，以此來保證啤酒的質(zhì)量。良好的操作流程可以提高釀造過程的生產(chǎn)率。

要想釀造高品質(zhì)的啤酒，那么就需要控制啤酒釀造的過程。發(fā)酵是由糖化麥汁轉(zhuǎn)化成發(fā)酵糖，在酵母的作用下，進(jìn)行生化反應(yīng)的過程。啤酒的多重口味決定了啤酒的獨特風(fēng)味，所以發(fā)酵是釀造啤酒的一個非常重要的程序。我國的啤酒釀造技術(shù)研發(fā)已經(jīng)有二十年，以下將針對國內(nèi)的啤酒釀造技術(shù)進(jìn)行分析，結(jié)合現(xiàn)有發(fā)酵自動控制技術(shù)展開討論，促進(jìn)我國啤酒釀造行業(yè)的發(fā)展[1]。

1 國內(nèi)啤酒發(fā)酵自動控制技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

在啤酒的生產(chǎn)過程中，要減少發(fā)酵的時間，就需要提高發(fā)酵的溫度。目前，國內(nèi)為了釀造出獨特風(fēng)味的啤酒，往往會進(jìn)行保壓發(fā)酵。通過提高溫度，提升發(fā)酵反應(yīng)的效率，在溫度和壓力的共同反應(yīng)下，控制香味物質(zhì)的生成。由此可以看出，控制發(fā)酵過程中的溫度，是有效提高啤酒質(zhì)量的重要措施。近年來，我國啤酒產(chǎn)業(yè)運用的控制方法多種多樣。當(dāng)今社會發(fā)展迅速，啤酒釀造企業(yè)為了保證啤酒獨特的風(fēng)味，提高生產(chǎn)效率，增強市場競爭能力，采用了自動控制技術(shù)來進(jìn)行啤酒發(fā)酵。在啤酒發(fā)酵的整個流程中，主要是對溫度、糖度、雙乙酰、壓力和時間進(jìn)行控制，糖度和雙乙?？繙囟葋碚{(diào)節(jié)，然而，在特定的活性酵母條件下，時間和壓力主要是靠發(fā)酵的溫度來改變的。智能化自動控制技術(shù)在當(dāng)今釀酒企業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，它集自動化儀表技術(shù)、自動控制理論、微機控制技術(shù)、微機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體，具有自動化程度高、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單方便、可靠性高的特點[2]。

2 我國啤酒發(fā)酵自動控制方式

在啤酒發(fā)酵環(huán)節(jié)中，國內(nèi)運用的幾種控制方式如下。

2.1 純手動操作的方式

手動控制方式就是由人現(xiàn)場親自操作閥門，操作技術(shù)人員控制生產(chǎn)設(shè)備的運行。在這種方式下，不能精準(zhǔn)掌控生產(chǎn)工藝參數(shù)，啤酒的質(zhì)量也無法保證。另外，技術(shù)操作人員工作時間長，工作能力有限，不能保證生產(chǎn)設(shè)備和裝置長期正常運行，且原材料得不到有效利用，造成浪費等情況。

2.2 半自動化控制的方式

半自動的控制方法，也被人們稱作集中手動控制方法，是通過數(shù)據(jù)采集器采集數(shù)據(jù)，并將采集過程量輸入控制室，再通過控制操作盤，設(shè)置操作盤上顯示的溫度、流量、壓力和液位等，并操作啟停設(shè)置，以此來對生產(chǎn)的過程進(jìn)行控制。

2.3 常規(guī)的單變量PID控制策略

在啤酒發(fā)酵罐的溫度控制系統(tǒng)中，以大罐的中部溫度為被控制量的就是常規(guī)單變量PID，其中中部冷卻帶閥門開度為控制量，然而閥門開度不同的啤酒發(fā)酵過程有相應(yīng)的比例系數(shù)，比例系數(shù)主要由技術(shù)操作人員依靠操作經(jīng)驗來決定的，這就是所謂的單變量控制策略。可是，啤酒發(fā)酵的整個過程都是多變量系統(tǒng)，所以，啤酒發(fā)酵過程中，發(fā)酵罐上中下三個冷卻帶的耦合存在一定問題，光靠單變量是無法完成的，由此可見，單單憑借人工操作的經(jīng)驗，無法保證發(fā)酵控制的準(zhǔn)確度。

2.4 模糊控制的操作策略

在實際生產(chǎn)車間，模糊控制操作策略可以有效利用非線性結(jié)構(gòu)，它不需要為被控對象建立精準(zhǔn)的數(shù)字模式，雖然基本可以滿足生產(chǎn)的一部分需要，可是，離線建立的模糊控制操作規(guī)則不能實現(xiàn)在線修改。

2.5 多變量的控制操作

多變量就是在單變量的基礎(chǔ)上，對操作控制器進(jìn)行了改進(jìn)，可以有效對啤酒發(fā)酵罐進(jìn)行多變量的控制策略，升級調(diào)整發(fā)酵控制量，可以有效控制啤酒發(fā)酵溫度，相比較單變量，提高了生產(chǎn)效率，同時，得到了相對較滿意的控制結(jié)果。

每一種操作控制策略都有其各自的特點，為了促進(jìn)啤酒釀造業(yè)的發(fā)展，應(yīng)不斷完善現(xiàn)代控制理論與智能控制理論。

3 啤酒發(fā)酵自動控制技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)

目前，國內(nèi)啤酒的生產(chǎn)量已達(dá)到世界領(lǐng)先水平，為了促進(jìn)我國啤酒業(yè)的不斷發(fā)展，必須提高啤酒釀造的質(zhì)量，做到品種多樣、口味多變，來滿足廣大消費者的需求。為了提高我國啤酒的生產(chǎn)質(zhì)量，就要逐漸改變陳舊的生產(chǎn)工藝，不斷引進(jìn)新技術(shù)，更新現(xiàn)代化控制設(shè)備，滿足國內(nèi)啤酒釀造企業(yè)的需求。我國啤酒釀造的技術(shù)更新，可以從兩方面開展：（1）借鑒外國的啤酒發(fā)酵控制技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)啤酒釀造企業(yè)的實際運行情況，提高自動化控制水平，以此來提高國內(nèi)啤酒的生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)量，其弊端就是價格昂貴；（2）根據(jù)我國啤酒釀造企業(yè)實際情況，自己研究創(chuàng)新技術(shù)，可以有效減少資金投入、降低成本。所以，我國應(yīng)該積極研究啤酒釀造自動控制系統(tǒng)，以促進(jìn)我國啤酒釀造業(yè)發(fā)展。

4 結(jié)語

從啤酒發(fā)酵自動控制技術(shù)的研究分析中可以看出，我國在發(fā)酵自動控制系統(tǒng)應(yīng)用中，還存在著很多不足，要彌補這些不足，研究出可以改善啤酒發(fā)酵自動控制技術(shù)的設(shè)備，促進(jìn)我國啤酒行業(yè)與我國經(jīng)濟發(fā)展。

[1]鐘成,劉伶普,李清亮,等.采用代謝組學(xué)分析技術(shù)分析工業(yè)啤酒發(fā)酵過程中風(fēng)味物質(zhì)生成規(guī)律[J].中國生物工程雜志,2016,36(12):49-58.

[2]曹吉花,郭煥銀,黃理軍.PLC(可編程控制器)在啤酒發(fā)酵溫度控制中的應(yīng)用[J].微計算機信息,2009,25(19):51-53.