高浓度成熟啤酒用饱和CO2的无菌脱氧水在线即时稀释成传统浓度啤酒的自动控制系统应用，实现产品的多样化，稳定批量生产的产品质量，提高啤酒的产量，创造良好的经济效益和社会效益。 1．概述 当前啤酒酿造工业发展的特点：生产日趋垄断化、大型化，旺季销售量猛增，啤酒浓度逐步淡化和多样化。高浓稀释啤酒生产法（高浓度成熟啤酒用饱和CO2的无菌脱氧水稀释成传统浓度的成熟啤酒）在不增加设备投资的情况下，提高了糖化、发酵、贮酒等设备的利用率，增加了啤酒的产量，有效地降低了水、电、汽、冷等的能源消耗，而且在严格的工艺控制下，啤酒的口感更柔和、爽口，色泽更浅，风味稳定性及非生物稳定性等质量指标均得到改善。高浓稀释啤酒既能满足消耗者的口感要求，又能创造良好的经济效益，因此成为全球啤酒酿造业的发展趋势。 2．啤酒高浓稀释的工艺过程 在批量生产高浓稀释啤酒的过程中，如何实现高浓度啤酒与稀释水的混合兑制浓度控制在 ±0.05 0P 的误差范围之内，是稳定高浓稀释啤酒质量的关键。在线稀释过程中没有高精度的自控设施，将无法保证稳定的产品质量。传统的稀释方法是通过检测高浓啤酒和稀释水的瞬时流量，经调节仪表按预定的配比进行运算来调节稀释水量，预稀释的啤酒经人工取样进行浓度化验，再进行人工修正加水量。由于人工取样化验的随意性和人工加水等人为因数的影响，较难保证贮酒罐内的酒液浓度均匀分布，无法稳定批量生产的成品啤酒质量。随着啤酒糖度在线检测仪器的检测技术进步，仪器在线检测速度及精度的提高，采用在线糖度仪检测的稀释啤酒浓度信号进行即时校正混合兑比，确保系统在线控制的精度符合工艺控制要求成为现实。 近年来，我国已有许多厂家引进了日本、美国、德国等国的多种高浓稀释自控系统。每套系统投资约五十万元，投资昂贵，控制功能各异。根据我公司的实际情况，我们作了大量的考察、分析和综合比较，决定检测部分设备引进，控制部分自主开发、研究设计方案。一方面节约了投资，另一方面方便高浓稀释在线控制系统与生产管理计算机网络的连网，实现人机对话的智能化、图形化操作。目前，我公司已有三套高浓稀释自控系统投入使用，每套系统的总投资仅为十八万四千元，控制系统的稳定性、可靠性、使用功能及控制效果均能很好满足工艺控制的要求。仅投资方面就为我公司节省了近百万元资金。 3．设备的选型 近年来，我国已引进了日本、美国、德国等国的多种调节器。国内在引进的基础上也有多个厂家消化、改进、综合，并针对我国的具体国情开发出多种调节器，各种产品系列标准不一，功能各已，价格悬殊。在这种情况下，首选可靠性高、功能相适应、价格经济、技术支持较好、并能与现有的设备兼容，资源共享的产品。 根据我公司的实际情况，方便高浓稀释控制系统同计算机生产管理与控制一体化系统的连网，调节器选用Vicon公司生产的VCS920可编程调节器；流量计选用德国进口的智能电磁流量计；浓度传感器选用Aton Paar在线测量糖度的变送器；调节阀选用引进Meisoniland的高精度气动调节阀。 4．啤酒高浓稀释自控系统的设计方案 啤酒高浓稀释自控系统，是根据工艺需要设定目标控制浓度SV1，通过在线检测高浓啤酒的浓度(N1)和流量(F1)，以及被控目标浓度PV1(N2)，由可编程调节器VCS920PC的比值器计算出动态的加水量(F2)，作为加水流量的给定SV2，再由流量调节器控制加水阀(FV)的开度，同时引入源啤酒浓度(N1)和流量(F1)，流程测控图设计方案如图1所示。理想状态下： SV2=F2 SV2=(N1-SV1)*F1/SV1，SV1=N2， 实际情况是在线动态变化的。以往的比值控制系统就是由此引起的较大误差，为了使系统(SV1-N2)的偏差达到最小，或消除静误差，系统设计了动态的比值误差修正 ΔSV=SV2-(N1-N2)F1/N2 修正后的 SV=SV2+ΔSV 整个系统实现了浓度配比动态修正的闭环控制。控制系统框图如图2所示。 5．系统组态 VCS920两回路可编程调节器，是维光智能仪表有限公司吸收和集中了国内外同类仪表的优点，采用了最新微电子技术开发的高性能、高可靠性产品，适用于各种生产过程的简单和复杂自动控制的智能可编程调节器。 由于VCS920内部具有丰富的功能模块供用户调用，用户程序的编写采用简单易懂的助记符语言，根据用户不同的工艺要求，可组成不同的控制系统。针对该控制系统，其组态框图如图3所示。 6．系统的主要功能 显示啤酒、水的瞬时流量和累积流量；显示兑制前后啤酒浓度；浓度给定值任意设定，实现数字和模拟光柱的准确直观显示。 实现浓度的串级闭环自动控制。 系统具有通信功能，实现了计算机生产管理与控制系统的连网，生产部依据经营部市场的需要，可通过计算机方便地设定和修改浓度给定值。 7．实时控制效果 ①系统稳定可靠，操作简单，大大减轻了工人的劳动强度。 ②实现了对啤酒浓度的自动控制，控制精度在±0.05ºP 。为批量均衡生产提供了保证，同时，也为多品种浓度的生产提供了完善的生产条件。 ③该系统在我公司的现场应用，实践证明，浓度配比调节系统达到了预期的控制效果。 8．结束语 VCS920两回路可编程调节器在高浓稀释啤酒的在线控制系统中的成功运用，实现了高浓稀释在线控制系统与生产管理计算机网络的连网，达到人机对话智能化、图形化友好操作效果。本控制系统自99年 8月起在我公司现场使用，已可靠运行了半年多，控制系统的稳定性、可靠性、使用功能及控制效果均能很好满足工艺控制的要求。 目前，我公司已有三套高浓稀释自控系统投入使用，总生产能力达100t/h，仅投资方面就为我公司节省了近百万元资金。产品质量方面：高浓稀释啤酒在线控制系统的成功运用，生产的啤酒口感更柔和、爽口，色泽更浅，风味稳定性及非生物稳定性等质量指标均得到改善，为稳定和提高批量生产的产品质量提供了保证。经济效益方面：与99年度8月份以后同期的传统啤酒生产法相比，高浓稀释生产的啤酒，糖化、发酵、贮酒和过滤等设备的综合利用率提高17%，增加产量346吨，水、电、汽、冷等综合能耗降低7%，增创利税65.7万元。总之，高浓稀释啤酒在线控制系统的成功应用，为稳定和提高批量生产的啤酒质量，实现产品的多样化起了重要的作用，创造了良好的经济效益。 肇庆市维光智能仪表有限公司 http://www.uicon.net Email:yejian@uicon.com.cn 参考文献 1．梁杰申 华南理工大学 《可编程调节器及其应用》 2．肇庆市维光智能仪表有限公司 《 可编程调节器技术手册》 3．顾国贤 中国轻工业出版社《酿造酒工艺学》 4．管敦仪 中国轻工业出版社《啤酒工业手册》