中国蒸馏酒智能勾兑系统研究

【摘要】中国蒸馏酒,俗称中国白酒,属世界八大蒸馏酒之一。中国白酒具有独特的传统工艺流程,但白酒的生产也会因生产车间、生产季节、原料产地等因素在口感上、感官上、酒体风格上存在较大的差异,通过勾兑能够使酒体中各成分之间的比例和含量达到稳定和统一,使之形成统一的风味、口感和品质。因此白酒勾兑是白酒酿造过程中至关重要的一个环节,提高白酒勾兑环节的自动化、智能化水平对白酒生产有着重要的实际意义。本文主要针对白酒智能勾兑中的配方设计、勾兑装置、自动控制等关键技术进行了研究和分析,构建了中国蒸馏酒智能勾兑系统。论文的主要工作与创新点如下：(1)针对白酒勾兑的配方设计问题,论文设计了一套基于神经网络的多目标优化智能算法,用于白酒勾兑配方的计算,作为智能勾兑系统的“输入”部分。首先对配方设计的过程建立了基于多目标优化的白酒勾兑配方模型,并利用神经网络结构对目标规划算法进行优化,从而得到了目标规划算法的最优“优先因子”权系数对,并以此求解白酒勾兑配方模型,得到了最优配方；并利用Matlab中神经网络工具箱对智能算法进行了仿真,验证了算法有较好的收敛性、以及得到的配方解更加精确、很好的降低了勾兑的成本；(2)针对白酒勾兑过程实现的问题,论文发明了一套白酒在线管道勾兑装置(发明专利号：CN103031241A)和设计了一套白酒勾兑自动控制系统,作为智能勾兑系统的“实现”部分。在线管道勾兑装置突破了传统的罐式勾兑方法,实现了在线的、连续的、均质的管道勾兑方式,发明了白酒勾兑的新工艺。本文对发明装置的进料部分、微量添加部分和管式混合部分进行了详细的理论计算和创新性设计,通过分角度管道口、径向射流管、S型管道和静态混合器等装置的设计以加强酒体之间的湍流、对流、漩涡、反漩涡等作用,实现酒体之间更加强烈的混合和勾兑；同时,设计了一套基于西门子S7-300的自动控制系统,实现酒体在管道内自动的、精确的添加和输送。整套系统使得白酒勾兑的过程实现自动化、智能化,并大大提高了白酒勾兑的精度和效率。(3)最后,论文利用专业的流体力学仿真软件FLUENT对整套管道装置进行了仿真分析。仿真得到了管道整体的速度云图、体积分布云图和压强云图等,并分别对进料添加部分、微量添加部分和管式混合部分进行了数值计算和模拟仿真,分别计算在不同汇合角度和速度比下的酒体混合情况,以及径向射流管和静态混合器处的酒体流态情况,由得到的仿真图分析验算了管道设计的合理性和可执行性,表明该装置能够加强酒体的混合和扩散,从而得到配比更加精确的成品酒。智能勾兑系统包括白酒配方智能设计体系、在线管道勾兑装置和白酒勾兑控制系统三个部分。理论分析和仿真结果表明,中国蒸馏酒智能勾兑系统能够有效的提高白酒勾兑配方设计的精确性、快速性,提高白酒勾兑过程的效率、连续性及自动化程度,并大大减少了整套系统的占地面积和能源消耗,能很好的实现节能减排的目标,对白酒生产有着实际的应用价值。
【作者】黄晓峰；
【导师】杨丽明；
【作者基本信息】浙江大学，检测技术与自动化装置，2014，硕士
【关键词】多目标优化；管道混合技术；神经网络算法；实时白酒勾兑；CFD仿真；

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