全自动高浓啤酒稀释脱氧水制备机及其制备方法技术

全自动高浓啤酒稀释脱氧水制备机及其制备方法，涉及生物及酒类发酵工程、食品饮料工程、生物制药、精细化工、化学工程的脱氧水制备工艺控制技术领域，包括机架，设置于机架前端的PLC控制柜，设置于机架外侧的三段板式换热器和脱氧塔，所述全自动高浓啤酒稀释脱氧水制备机外接两条冷媒管路、酿造水管路、脱氧水管路、无菌CO2管路，其制备方法为，将酿造水经过三段板式换热器升温到达脱氧塔，同时将CO2充入脱氧塔，然后再进入三段板式换热器进行降温得到脱氧水，在整个过程中用PLC控制柜全程控制。本发明专利技术方法切实可行，数学模型的建立，推导出已知量与未知量间的数学关系式；开环控制原理的应用，机组可1次性将脱氧水达到要求状态，全过程自动控制的实现，大大降低了劳动强度及人为出错的几率，从而提高产品质量及均一性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物及酒类发酵工程、食品饮料工程、生物制药、精细化工、化学工程的脱氧水制备工艺控制
，尤其涉及用于啤酒高浓稀释脱氧水制备机及其全自动过程控制。
技术介绍
随着人们对啤酒口感质量及其一致性的要求越来越高，作为高浓度啤酒稀释及管路中氧气置换的脱氧水的质量要求也越来越高。目前，在生产啤酒的工艺过程中，高浓稀释脱氧水的制备只采用了半自动高浓稀释脱氧水制备机设备。现有技术中，半自动高浓稀释脱氧水制备机中的CO2流量检测及自动控制系统由于设计上存在诸多缺陷，不能保证所制的脱氧水品质的均一性，从而导致稀释后啤酒品质不一致，最终导致啤酒的口感质量及其一致性达不到目前高标准的要求。现有技术中使用的半自动高浓稀释脱氧水制备机存在体 积流量计易受温度和压力的影响，体积流量计检测的体积流量所换算的质量流量不准确；脱氧塔制备的脱氧水中的氧含量不能够I次达标，要经过2次甚至3次循环脱氧；对脱氧水中CO2的饱和也不能I次就能达到要求，要经过2次甚至3次CO2饱和；闭环循环调节控制，将脱氧水在系统中经过多次循环达到要求状态，不仅增加了电能消耗也增加了时间；半自动控制不仅增加了人力成本，也增加了劳动强度和出错几率，这些缺陷对生产啤酒的质量及均一性造成不利影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种全自动高浓啤酒度脱氧水制备机及其先进的控制原理。本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现全自动高浓啤酒稀释脱氧水制备机，包括机架，设置于机架前端的PLC控制柜，设置于机架外侧的三段板式换热器和脱氧塔，所述全自动高浓啤酒稀释脱氧水制备机外接两条冷媒管路、酿造水管路、脱氧水管路、无菌CO2管路，所述三段板式换热器包括冷却段、预热段、加热段，所述的冷却段与两条冷媒管路相连接，所述冷媒管进口与冷却段连接处设置有第一手动蝶阀和第二气动PID调节阀。所述酿造水管路经过第一气动开关式蝶阀、第一气动PID调节阀、体积流量计、到达预热段一端，再经过加热段到达脱氧塔上端，在加热段与脱氧塔之间设置有第二在线温度检测仪，在加热段底部设置有排污口，所述的排污口上设置有疏水器。所述脱氧塔底部设置有管路，管路经过增压泵、第二止回阀、到达预热段一端，经过预热段到达冷却段，再到达脱氧水管路，所述的冷却塔与增压泵之间外接有排污口，排污口上设置有第二手动蝶阀，所述冷却段与脱氧水管路之间设置有第一在线温度检测仪、在线溶氧仪、第二气动开关式蝶阀，所述的第二气动开关式蝶阀与在线溶氧仪之间外接有排污口，所述的排污口上设置有第三气动开关式蝶阀，所述的无菌CO2管路依次经过第二减压阀、阀针、浮子流量计、第四气动开关式蝶阀、第三止回阀到达脱氧塔下端一侧。所述CO2管路还通过第一减压阀、质量流量计、第三气动PID调节阀、止回阀到达冷却段和预热段相连接的管路上。所述的加热段一端连接有蒸汽，所述的加热段与蒸汽连接处设置有第四气动PID调节阀、管道过滤器、截止阀，所述的截止阀与蒸汽之间外接有排污口，所述的排污口上设置有第三手动球阀，所述的脱氧塔一侧安装有液位检测仪。所述PLC控制柜采集体积流量计、在线溶氧仪、第一在线温度检测仪、质量流量计、第二在线温度检测仪及在线液位检测仪的信息，控制第一气动开关式蝶阀、第一气动PID调节阀、第二气动开关式蝶阀、第三气动开关式蝶阀、第二气动PID调节阀、第三气动PID调节阀、第四气动PID调节阀、第四气动开关式蝶阀及增压泵；全自动高浓啤酒稀释脱氧水制备机的制备方法，包括质量流量计法、数学模型法 及开环控制法，所述质量流量计法使用质量流量计检测饱和CO2的流量，所述数学模型法应用数学模型推导出控制量之间的关系式，关系式中已知量有酿造水流量、酿造水温度及脱氧水出口温度，关系式中未知量有脱氧CO2流量及饱和CO2流量；所述开环控制法在控制程序运行之初确定控制量之间的关系。PLC控制柜启动后，PLC控制柜控制第一气动开关式蝶阀、第二气动开关式蝶阀及第四气动开关式蝶阀打开，酿造水通过管路进入，PLC控制柜根据体积流量计反馈信号控制第一气动PID调节阀开度，酿造水进入预热段，在预热段内通过交换热将酿造水温度提升，然后进入加热段，在加热段内，水通过蒸汽来提高温度，PLC控制柜根据第二在线温度检测仪控制第四气动PID调节阀开度，当温度过高时，降低第四气动PID调节阀的开度，当酿造水到达脱氧塔上方时，通过脱氧塔内喷嘴将高温的酿造水往下端喷洒，进行脱氧工作，同时无菌CO2管路输送CO2至脱氧塔底部一侧，CO2往上移动起到驱赶溶解氧的作用，将氧气和大部分CO2从脱氧塔顶端释放，在同时经过脱氧后的水也进行了一部分CO2的溶解，PLC控制柜根据在线液位检测仪控制增压泵，当液位过高时，提高增压泵的流量，经过脱氧后的水经过增压泵到达预热段，此时的水具有一定温度，这时就和进来的酿造水在预热段进行热交换，将进来的常温酿造水温度提高，将经过脱氧后的水温度降低，经过降温后的水到达冷却段，在到达冷却段之前与CO2混合，到达冷却段后，通过冷媒管路的降温，在脱氧水经过第一在线温度检测仪时，PLC控制柜根据第一在线温度检测仪反馈信号，控制第二气动PID调节阀开度，整个脱氧完成。在脱氧水在进入冷却段之前与CO2混合时，通过质量流量计及气动PID调节阀的应用，为脱氧水中CO2的准确添加提供了可靠的前提条件，通过数学模型的建立，由PLC控制柜根据质量流量计采集到的流量信号与数学模型设定计算所需CO2量的对比来确定第三气动PID调节阀的开度，PLC及开环控制原理的应用，避免了闭环控制法中反馈调节滞后现象所带来的问题。本专利技术方法切实可行，质量流量计的应用，为脱氧水中CO2的准确添加提供了可靠的前提条件，数学模型的建立，为酿造水准确脱去氧及CO2的准确添加提供了可靠依据，开环控制原理的应用，节约了电能及时间，全过程自动控制的实现，大大降低了劳动强度及人为出错的几率，从而提高产品质量及均一性。附图说明图I为本专利技术的装备图；图2为本专利技术的带控制点工艺流程图；图3为本专利技术的三段板式换热器结构图。其中1-第一手动对夹式蝶阀；2_第二气动PID调节阀；3_三段板式换热器；4-PLC控制柜；5_第二在线温度检测仪；6-蒸汽；7_脱氧塔；8_第三止回阀；9_第四气动开关式蝶阀；10_浮子流量计；11_针阀；12_第二减压阀；13_第二手动对夹式蝶阀；14_在线液位检测仪；15-增压泵；16-第二止回阀；17_第三手动球阀；18_截止阀；19_管道过滤器；20_第四气动PID调节阀；21_疏水器；22_第三气动PID调节阀；23_第一止回阀； 24-质量流量计；25_第一减压阀；26_第一在线温度检测仪；27_在线溶氧仪；28_第三气动开关式蝶阀；29_第二气动开关式蝶阀；30_体积流量计；31、32_冷媒管路；33_第一气动PID调节阀；34_第一气动开关式蝶阀；35_酿造水管路；36_脱氧水管路；37_无菌0)2管路；38-冷却段；39_预热段；40_加热段；41_机架。具体实施例方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。如图1-3所示，全自动高浓啤酒稀释脱氧水制备机，包括机架41，设置于机架41前端的PL本文档来自技高网...

【技术保护点】
全自动高浓啤酒稀释脱氧水制备机，包括机架，设置于机架前端的PLC控制柜，设置于机架外侧的三段板式换热器和脱氧塔，所述全自动高浓啤酒稀释脱氧水制备机外接两条冷媒管路、酿造水管路、脱氧水管路、无菌CO2管路，所述三段板式换热器包括冷却段、预热段、加热段，所述的冷却段与两条冷媒管路相连接，所述冷媒管进口与冷却段连接处设置有第一手动蝶阀和第二气动PID调节阀，其特征在于：所述酿造水管路经过第一气动开关式蝶阀、第一气动PID调节阀、体积流量计、到达预热段一端，再经过加热段到达脱氧塔上端，在加热段与脱氧塔之间设置有第二在线温度检测仪，在加热段底部设置有排污口，所述的排污口上设置有疏水器；所述脱氧塔底部设置有管路，管路经过增压泵、第二止回阀、到达预热段一端，经过预热段到达冷却段，再到达脱氧水管路，所述的脱氧塔与增压泵之间外接有排污口，排污口上设置有第二手动蝶阀，所述冷却段与脱氧水管路之间设置有第一在线温度检测仪、在线溶氧仪、第二气动开关式蝶阀，所述的第二气动开关式蝶阀与在线溶氧仪之间外接有排污口，所述的排污口上设置有第三气动开关式蝶阀。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶安军，
申请(专利权)人：安徽华艺生物装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：