[发明专利]全自动高浓啤酒稀释脱氧水制备机及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明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，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。

背景技术：

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1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1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。

发明内容：

本发明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。

本发明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。