專(zhuān)利名稱(chēng)：啤酒發(fā)酵過(guò)程中電導(dǎo)率在線監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及啤酒釀造領(lǐng)域，特別涉及一種利用電導(dǎo)率法對(duì)啤酒發(fā)酵過(guò)程工藝參數(shù)及其變化規(guī)律分析監(jiān)測(cè)。
背景技術(shù)：
在中國(guó)目前的啤酒行業(yè)中，啤酒的發(fā)酵生產(chǎn)依舊受傳統(tǒng)工藝的束縛。啤酒生產(chǎn)科技理論滯后于實(shí)際生產(chǎn)的需要，特別在啤酒生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)方面存在著一定不足。近幾十年來(lái)，一直沒(méi)有出現(xiàn)突破性進(jìn)展，依舊沒(méi)有擺脫傳統(tǒng)的分析和感觀評(píng)價(jià)方法，在一定程度上嚴(yán)重制約著啤酒行業(yè)的發(fā)展。生產(chǎn)過(guò)程的絕大部分檢測(cè)仍然依靠人工來(lái)完成，這就使得發(fā)酵過(guò)程參數(shù)嚴(yán)重滯后生產(chǎn)本身。計(jì)算機(jī)監(jiān)控也僅限于壓力和溫度這樣的參數(shù)。雖然目前已經(jīng)有相關(guān)參數(shù)(如還原糖、酵母數(shù)等)的酶電極，但是由于其價(jià)格比較昂貴而且容易損壞，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法應(yīng)用到大規(guī)模生產(chǎn)當(dāng)中。隨著科技的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的啤酒行業(yè)必將向自動(dòng)化生產(chǎn)方向發(fā)展，這就要求發(fā)酵過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)要做到快速、準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在啤酒發(fā)酵過(guò)程中快速、同步、簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確的啤酒發(fā)酵質(zhì)量的在線監(jiān)測(cè)方法。
本發(fā)明的原理是基于啤酒發(fā)酵過(guò)程中，發(fā)酵液的電導(dǎo)率和表征啤酒發(fā)酵進(jìn)行質(zhì)量的其他工藝參數(shù)，如還原糖含量、α-氨基氮含量或酒精度含量等，有著非常良好的非線性關(guān)系。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種啤酒發(fā)酵過(guò)程中電導(dǎo)率在線監(jiān)測(cè)方法，是利用啤酒在特定條件下發(fā)酵過(guò)程中電導(dǎo)率與還原糖、α-氨基氮或酒精度的關(guān)系，建立電導(dǎo)率與還原糖、α-氨基氮或酒精度含量之間的數(shù)學(xué)模型，然后根據(jù)發(fā)酵的實(shí)際進(jìn)程與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對(duì)照，通過(guò)檢測(cè)電導(dǎo)率間接實(shí)現(xiàn)其他參數(shù)的發(fā)酵檢測(cè)工作，從而監(jiān)測(cè)發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行；包括如下步驟a、利用電導(dǎo)率測(cè)定儀跟蹤測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置啤酒發(fā)酵罐中麥汁發(fā)酵過(guò)程中的電導(dǎo)率，同時(shí)，同步檢測(cè)發(fā)酵罐中還原糖、α-氨基氮或酒精度含量，分別繪制出電導(dǎo)率、還原糖、α-氨基氮和酒精度含量隨發(fā)酵時(shí)間變化的曲線；b、采用最小二乘法及結(jié)合邏輯斯蒂函數(shù)，分別對(duì)電導(dǎo)率和還原糖、α-氨基氮或酒精含量的對(duì)照曲線進(jìn)行擬合，得到電導(dǎo)率與還原糖、α-氨基氮或酒精含量的關(guān)系式分別為電導(dǎo)率與還原糖含量關(guān)系式Y(jié)＝9.1902/(1+e(30.6444-0.024449X))，R2＝0.9888電導(dǎo)率與α-氨基氮含量關(guān)系式Y(jié)＝186.4408/(1+e(29.58-0.022821X))，R2＝0.9256電導(dǎo)率與酒精含量關(guān)系式Y(jié)＝2.2244/(1+e(-97.1220+0.071110X))，R2＝0.9555其中，Y為還原糖、α-氨基氮或酒精含量，X為電導(dǎo)率；c、利用電導(dǎo)率與還原糖、α-氨基氮或酒精含量的關(guān)系式，分別繪制出電導(dǎo)率與還原糖、α-氨基氮或酒精度含量的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線；d、在線測(cè)定啤酒在同一特定條件下工業(yè)實(shí)際發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中，麥汁發(fā)酵液的電導(dǎo)率，參照電導(dǎo)率與還原糖、α-氨基氮或酒精度含量的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到發(fā)酵過(guò)程中同一時(shí)刻還原糖、α-氨基氮或酒精度的含量，從而監(jiān)測(cè)、判斷發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行情況。其中，所述的麥汁為8度、10度、11度、12度、14度麥汁。
本發(fā)明方法在啤酒發(fā)酵過(guò)程中如下優(yōu)點(diǎn)一、從啤酒發(fā)酵行業(yè)生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，以電導(dǎo)率為研究對(duì)象，通過(guò)建立電導(dǎo)率與其他參數(shù)之間的模型，實(shí)現(xiàn)了啤酒發(fā)酵過(guò)程快速、準(zhǔn)確的在線監(jiān)測(cè)。二、本發(fā)明可以通過(guò)采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)酵過(guò)程電導(dǎo)率的在線分析監(jiān)測(cè)，達(dá)到對(duì)其它表征啤酒發(fā)酵的其他工藝參數(shù)如還原糖、α-氨基氮或酒精度含量等，進(jìn)行在線分析監(jiān)測(cè)。符合當(dāng)今發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)縮短我國(guó)在此方面與發(fā)達(dá)國(guó)家的科技水平的差距，提高啤酒成品質(zhì)量、技術(shù)管理水平以及在節(jié)省能耗方面都具有深遠(yuǎn)的意義，同時(shí)也對(duì)真實(shí)描述發(fā)酵過(guò)程更向前邁進(jìn)了一步，解決了長(zhǎng)期以來(lái)啤酒行業(yè)參數(shù)檢測(cè)滯后于生產(chǎn)的弊端，這必將對(duì)啤酒行業(yè)今后的發(fā)展起到非常大的推動(dòng)作用。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1、11度麥汁發(fā)酵過(guò)程中電導(dǎo)率在線監(jiān)測(cè)曲線；圖2、11度麥汁發(fā)酵過(guò)程中電導(dǎo)率與還原糖對(duì)照?qǐng)D；圖3、電導(dǎo)率與還原糖擬合曲線；具體實(shí)施方式
本發(fā)明使用100L發(fā)酵罐為德國(guó)FAM公司整套小型發(fā)酵設(shè)備(包括糖化鍋、糊化鍋、煮沸鍋、回旋沉淀槽、薄板換熱器及發(fā)酵罐)。所用電導(dǎo)率過(guò)程監(jiān)測(cè)過(guò)程軟件為MCGS5.0。檢測(cè)系統(tǒng)的硬件部分由兩部分組成(一)傳感器，包括溫度傳感器(熱電阻Pt100)、溫度變送器、電導(dǎo)儀。(二)數(shù)據(jù)傳輸模塊，Nudam6017和RS232-485控制系統(tǒng)的硬件部分由一臺(tái)上位機(jī)、一個(gè)通訊模塊(Rs232/485)、一個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊(Nudam6017)、一個(gè)溫度變送模塊、恒壓直流電源、溫度傳感器、電導(dǎo)率儀組成。軟件部分用Windows98操作系統(tǒng)及VisualBasic可視化開(kāi)發(fā)平臺(tái)。
實(shí)施例1實(shí)驗(yàn)條件糖化車(chē)間取11度麥汁，加熱沸騰后經(jīng)回旋沉淀槽回旋沉淀30分鐘，薄板換熱器涼酒至100L發(fā)酵罐。酵母添加量為6‰。麥汁充氧為8ppm，主酵溫度為10℃。
監(jiān)測(cè)步驟為a、利用采集系統(tǒng)每30秒采集一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，得到整個(gè)發(fā)酵過(guò)程的電導(dǎo)率變化情況。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理每20分鐘取一點(diǎn)，計(jì)算機(jī)記錄結(jié)果如圖1。同時(shí)，同步檢測(cè)發(fā)酵罐中還原糖、α-氨基氮或酒精含量，繪制出電導(dǎo)率和還原糖、α-氨基氮或酒精含量隨發(fā)酵時(shí)間變化的對(duì)照曲線；如圖2。
b、采用最小二乘法及結(jié)合邏輯斯蒂函數(shù)，分別對(duì)電導(dǎo)率和還原糖、α-氨基氮或酒精含量的對(duì)照曲線進(jìn)行擬合，擬合曲線如圖3，得到電導(dǎo)率與還原糖、α-氨基氮或酒精含量的關(guān)系式分別為電導(dǎo)率與還原糖含量關(guān)系式Y(jié)＝9.1902/(1+e(30.6444-0.024449X))，R2＝0.9888電導(dǎo)率與α-氨基氮含量關(guān)系式Y(jié)＝186.4408/(1+e(29.5858-0.022821X))，R2＝0.9256電導(dǎo)率與酒精含量關(guān)系式Y(jié)＝2.2244/(1+e(-97.1220+0.071110X))，R2＝0.9555其中，Y為還原糖、α-氨基氮或酒精含量，X為電導(dǎo)率；c、利用電導(dǎo)率與還原糖、α-氨基氮或酒精含量的關(guān)系式，分別繪制出電導(dǎo)率與還原糖、α-氨基氮或酒精度含量的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線；d、在線測(cè)定啤酒在同一特定條件下工業(yè)實(shí)際發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)酵液的電導(dǎo)率，參照電導(dǎo)率與還原糖、α-氨基氮或酒精度含量的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到發(fā)酵過(guò)程中同一時(shí)刻還原糖、α-氨基氮或酒精度的含量，從而監(jiān)測(cè)、判斷發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行。
實(shí)施例2糖化車(chē)間取8度麥汁如實(shí)施例1進(jìn)行電導(dǎo)率、還原糖、α-氨基氮或酒精含量檢測(cè)、建模及監(jiān)測(cè)。
實(shí)施例3糖化車(chē)間取10度麥汁如實(shí)施例1進(jìn)行電導(dǎo)率、還原糖、α-氨基氮或酒精含量檢測(cè)、建模及監(jiān)測(cè)。
實(shí)施例4糖化車(chē)間取12度麥汁如實(shí)施例1進(jìn)行電導(dǎo)率、還原糖、α-氨基氮或酒精含量檢測(cè)、建模及監(jiān)測(cè)。
實(shí)施例5糖化車(chē)間取14度麥汁如實(shí)施例1進(jìn)行電導(dǎo)率、還原糖、α-氨基氮或酒精含量檢測(cè)、建模及監(jiān)測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種啤酒發(fā)酵過(guò)程中電導(dǎo)率在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于利用啤酒在特定條件下發(fā)酵過(guò)程中電導(dǎo)率與還原糖、α-氨基氮或酒精度的關(guān)系，建立電導(dǎo)率與還原糖、α-氨基氮或酒精度含量之間的數(shù)學(xué)模型，然后根據(jù)發(fā)酵的實(shí)際進(jìn)程與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對(duì)照，通過(guò)檢測(cè)電導(dǎo)率間接實(shí)現(xiàn)其他參數(shù)的發(fā)酵檢測(cè)工作，從而監(jiān)測(cè)發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行；包括如下步驟a、利用電導(dǎo)率測(cè)定儀跟蹤測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置啤酒發(fā)酵罐中麥汁發(fā)酵過(guò)程中的電導(dǎo)率，同時(shí)，同步檢測(cè)發(fā)酵罐中還原糖、α-氨基氮或酒精度含量，分別繪制出電導(dǎo)率、還原糖、α-氨基氮和酒精度含量隨發(fā)酵時(shí)間變化的曲線；b、采用最小二乘法及結(jié)合邏輯斯蒂函數(shù)，分別對(duì)電導(dǎo)率和還原糖、α-氨基氮或酒精含量的對(duì)照曲線進(jìn)行擬合，得到電導(dǎo)率與還原糖、α-氨基氮或酒精含量的關(guān)系式分別為電導(dǎo)率與還原糖含量關(guān)系式Y(jié)＝9.1902/(1+e(30.6444-0.024449X)，R2＝0.9888電導(dǎo)率與α-氨基氮含量關(guān)系式Y(jié)＝186.4408/(1+e(29.5858-0.022821X))，R2＝0.9256電導(dǎo)率與酒精含量關(guān)系式Y(jié)＝2.2244/(1+e(-97.1220+0.071110X))，R2＝0.9555其中，Y為還原糖、α-氨基氮或酒精含量，X為電導(dǎo)率；c、利用電導(dǎo)率與還原糖、α-氨基氮或酒精含量的關(guān)系式，分別繪制出電導(dǎo)率與還原糖、α-氨基氮或酒精度含量的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線；d、在線測(cè)定啤酒在同一特定條件下工業(yè)實(shí)際發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中，麥汁發(fā)酵液的電導(dǎo)率，參照電導(dǎo)率與還原糖、α-氨基氮或酒精度含量的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到發(fā)酵過(guò)程中同一時(shí)刻還原糖、α-氨基氮或酒精度的含量，從而監(jiān)測(cè)、判斷發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的啤酒發(fā)酵過(guò)程中電導(dǎo)率在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述的麥汁為8度、10度、11度、12度、14度麥汁。
全文摘要
一種啤酒發(fā)酵過(guò)程中電導(dǎo)率在線監(jiān)測(cè)方法，是利用啤酒在特定條件下發(fā)酵過(guò)程中電導(dǎo)率與還原糖、α－氨基氮或酒精度的關(guān)系，建立電導(dǎo)率與還原糖、α－氨基氮或酒精度含量之間的數(shù)學(xué)模型，然后根據(jù)發(fā)酵的實(shí)際進(jìn)程與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對(duì)照，通過(guò)檢測(cè)電導(dǎo)率間接實(shí)現(xiàn)其他參數(shù)的發(fā)酵檢測(cè)工作，從而監(jiān)測(cè)發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行。本監(jiān)測(cè)方法具有快速、同步、簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，不僅解決了長(zhǎng)期以來(lái)啤酒行業(yè)參數(shù)檢測(cè)滯后于生產(chǎn)的弊端，大大提高了生產(chǎn)自動(dòng)化及工作效率，而且通過(guò)采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行在線分析監(jiān)測(cè)，對(duì)縮短我國(guó)在此方面與發(fā)達(dá)國(guó)家的科技水平的差距，提高啤酒成品質(zhì)量、技術(shù)管理水平以及在節(jié)省能耗方面都具有深遠(yuǎn)的意義。
文檔編號(hào)C12C11/00GK1733881SQ20051004701
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2005年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月4日
發(fā)明者趙長(zhǎng)新, 竇少華, 張亮, 董亮 申請(qǐng)人:大連輕工業(yè)學(xué)院