CN119396002A 一种用于啤酒发酵的优化控制方法及系统 （青岛唯麦生物科技有限公司）

本发明公开了一种用于啤酒发酵的优化控并根据预测结果将发酵罐顶部各个区域划分为2在高浓度麦汁的发酵过程中，将发酵罐顶部均匀划分为若干个实时获取发酵罐顶部各个区域的气体交换信息，并在获取在气泡抑制和氧气调节机制对各个区域进行调整的过程对整个发酵过程中的气体交换数据、调整记录和发酵效果进行实时记录和综合分析，提取经过预处理的发酵罐顶部各个区域的气体交换信息中的气泡阻碍信息和氧气交将生成的发酵罐顶部各个区域的气泡覆盖系数和氧气交换提取经过预处理的发酵罐顶部各个区域的气体交换信息中的气泡阻酵罐顶部第i个区域在一段时间内m时刻的气泡域在一段时间内m时刻的气泡层表面积覆盖率，表示发酵罐顶部第i个区域在一段时间内m时刻的氧气渗透率，pha表示发酵罐顶部第i个区域在一段时间内m时刻的气泡层密度，表示发酵罐顶部第i个区域在一段时间内m时刻的平均气压，3式中，Bcci为发酵罐顶部第i个区域的气泡覆提取经过预处理的发酵罐顶部各个区域的气体交换信息中的氧气交YQ表示发酵罐间内m时刻的气体交换速度，表示发酵罐顶部第i个区域在发酵罐顶部第i个区域在一段时间内m时刻的温度变化率；酵罐顶部各个区域的气泡覆盖系数Bcci和氧气交换指数OEri构建阻碍预测模型，通过加4分别对高阻隔区、中等阻隔区和低阻隔区进行不同和氧气调节机制对各个区域进行调整的过程中，实时获取各个区域的气体交换反馈信息，在气泡抑制和氧气调节机制对各个区域进行调整的过程提取经过预处理的各个区域的气体交换反馈信息中的氧气交换动态信息和氧气穿透将生成的各个区域的气体交换效率变化系数和氧气穿透阻力变化系数构建调整效果域的气体交换效率变化系数和氧气穿透阻力变化系数的获取提取经过预处理的各个区域的气体交换反馈信息中的氧气交换动态信息，具体气泡抑制和氧气调节机制对各个区域进行调整的过程中一段时间内不同时刻的氧气交换在气泡抑制和氧气调节机制对第i个区域进行调整的过程中一段时间内t时刻的氧气交换速度，Hano.(t表示在气泡抑制和氧气调节机制对第i个区域进行调整的过程中一段时间内t时刻的气泡层厚度，表示在气泡抑制和氧气调节机制对第i个区域进行调整的过程中一段时间内t时刻的氧气渗透率，k为正整数，定义时间段为;5式中，GEVC'为第个区域的气体交换效率变化系提取经过预处理的各个区域的气体交换反馈信息中的氧气穿透阻力括在气泡抑制和氧气调节机制对各个区域进行调整的过程中一段时间内不同时刻的氧气照时间序列用函数、cio2(t)和进行表示，表示在气泡抑制和氧气泡抑制和氧气调节机制对第i个区域进行调整的过程中一段时间内t时刻的二氧化碳浓度，表示在气泡抑制和氧气调节机制对第个区域进行调整的过程中一段时间式中，为第个区域的氧气穿透阻力变个区域的气体交换效率变化系数GEvci和氧气穿透阻力变化系数OPRvci构建调整效果与预先设定的调整系数阈值Tzyuzhi进行比对，根据比对结果评估该机制在各个区域的调若Tzi<Tzyuzhi，气泡抑制和氧气调节机制在该区域的调整效果不能够满足氧气穿若Tzi≥Tzyuzhi，气泡抑制和氧气调节机制在该区域的调整效果能够满足氧气穿透69.一种用于啤酒发酵的优化控制系统，用于实现上述权利要求1_8中任意一项所述的发酵区域划分与传感监控模块，在高浓度麦汁的发酵过程气体交换信息预测分析模块，实时获取发酵罐顶部各个区域的气体交换气泡抑制与氧气调节优化模块，基于各区域的划分结果，构建气泡反馈与调整优化模块，在气泡抑制和氧气调节机制对各个发酵过程综合记录与策略改进模块，对整个发酵过程中7[0002]啤酒发酵是指通过酵母将麦芽汁中的糖分转化为酒精和二氧化碳的生物化学过[0003]现有的用于啤酒发酵的优化控制技术主要通过自动化系统和先进的传感器网络8提取经过预处理的发酵罐顶部各个区域的气体交换信息中的气泡阻碍信息和氧将生成的发酵罐顶部各个区域的气泡覆盖系数和氧气交换指数构建阻碍预测模包括发酵罐顶部各个区域在一段时间内不同时刻的气泡层平均厚度、气泡层表面积覆盖个区域在一段时间内m时刻的气泡层表面积覆盖率，表示发酵罐顶部第i个区域在一9段时间内m时刻的氧气渗透率，pha表示发酵罐顶部第i个区域在一段时间内m时刻的气泡层密度，ph表示发酵罐顶部第i个区域在一段时间内m时刻的平均气压，计算发酵罐顶部各个区域的气泡覆盖系数，具体的计算公式如下：式中，为发酵罐顶部第个区域的气泡覆计算发酵罐顶部各个区域的氧气交换指数，具体的计算公式如下：[0010]优选的，将生成的发酵罐顶部各个区域的气泡覆盖系数Bcci和氧气交换指数形成气泡抑制和氧气调节机制；该调整机制基于每个区域的阻碍系数和当前氧气交换状分别对高阻隔区、中等阻隔区和低阻隔区进行不同的氧气供给和气泡消散调整，提取经过预处理的各个区域的气体交换反馈信息中的氧气交换动态信息和氧气将生成的各个区域的气体交换效率变化系数和氧气穿透阻力变化系数构建调整括在气泡抑制和氧气调节机制对各个区域进行调整的过程中一段时间内不同时刻的氧气率按照时间序列分别用函数v,(t)、和ri,(t进行表示，t为时间点，v,(t)表示在气泡抑制和氧气调节机制对第个区域进行调整的过程中一段时间内时刻的氧气交换速度，表示在气泡抑制和氧气调节机制对第个区域进行调整的过程中一段时间内t时刻的气泡层厚度，表示在气泡抑制和氧气调节机制对第i个区域进行调整的过程中一段时间内t时刻的氧气渗透率，;式中，GEvci为第i个区域的气体交换效率变化系体包括在气泡抑制和氧气调节机制对各个区域进行调整的过程中一段时间内不同时刻的在气泡抑制和氧气调节机制对第i个区域进行调整的过程中一段时间内t时刻的二氧化碳浓度，表示在气泡抑制和氧气调节机制对第个区域进行调整的过程中一段时式中，为第个区域的氧气穿透阻力变的各个区域的调整系数TZ与预先设定的调整系数阈值Tzyuzhi进行比对，根据比对结果评估该机制在各个区域的调整效果是否能够满足氧气穿透气泡层并与发酵液正常交换的若Tzi<Tzsuzhi，气泡抑制和氧气调节机制在该区域的调整效果不能够满足氧若Tzi-Tzyuzhi，气泡抑制和氧气调节机制在该区域的调整效果能够满足氧气反馈与调整优化模块，在气泡抑制和氧气调节机制对各个区域进行调整的过程[0023]本发明提供了如图1所示的一种用于啤酒发酵的优化控制方法，具体包括以下步实时获取发酵罐顶部各个区域的气体交换信息可以通过部署在不同区域的多类[0028]预处理的目的是确保采集到的气体交换信息在分析和计算时具有较高的准确性[0029]提取经过预处理的发酵罐顶部各个区域的气体交换信息中的气泡阻碍信息和氧提取经过预处理的发酵罐顶部各个区域的气体交换信息中的气泡阻碍信息和氧[0030]将生成的发酵罐顶部各个区域的气泡覆盖系数和氧气交换指数构建阻碍预测模包括发酵罐顶部各个区域在一段时间内不同时刻的气泡层平均厚度、气泡层表面积覆盖示发酵罐顶部第i个区域在一段时间内m时刻的气泡层平均厚度，表示发酵罐顶部第i个区域在一段时间内m时刻的气泡层表面积覆盖率，o'a表示发酵罐顶部第i个区域在一段时间内m时刻的氧气渗透率，pla表示发酵罐顶部第i个区域在一段时间内m时刻的气泡层密度，ph表示发酵罐顶部第i个区域在一段时间内m时刻的平均气压，式中，Bcci为发酵罐顶部第i个区域的气泡覆[0034]发酵罐顶部第个区域的气泡覆盖系数的大小与预测气泡层对氧气的阻碍程度之穿透气泡层时遇到更大的阻力，而气泡密度的增加会进一步减少氧气通过气泡层的速度。段时间内m时刻的气体交换速度，表示发酵罐顶部第i个区域在表示发酵罐顶部第i个区域在一段时间内m时刻的温度变化率；速度则通过流速传感器或气流监测设备获得，这些传感器能够监测发酵罐顶部的气流动[0038]发酵罐顶部第个区域的氧气交换指数的大小与气泡层对氧气的阻碍程度呈反向[0039]本实施例中，将生成的发酵罐顶部各个区域的气泡覆盖系数Bcci和氧气交换指数oe'构建阻碍预测模型，通过加权求和生成发酵罐顶部各个区域的阻碍系数oc'，该区域被划分为低阻隔区，这意味着该区域形成的气泡层对氧气的阻碍作用较[0043]将生成的发酵罐顶部各个区域的气泡覆盖系数Bcci和氧气交换指数oer'构建阻件下权重会稍小。加权求和公式如下其中，（通过气泡覆盖系数和氧气交换指数生成）以及当前的氧气交换状态来自动确定氧气供给[0046]这样设置调节机制是为了应对发酵过程中由于气泡层阻碍导致的氧气供给不均[0047]分别对高阻隔区、中等阻隔区和低阻隔区进行不同的氧[0053]提取经过预处理的各个区域的气体交换反馈信息中的氧气交换动态信息和氧气[0054]将生成的各个区域的气体交换效率变化系数和氧气穿透阻力变化系数构建调整括在气泡抑制和氧气调节机制对各个区域进行调整的过程中一段时间内不同时刻的氧气表示在气泡抑制和氧气调节机制对第i个区域进行调整的过程中一段时间内t时刻的氧气交换速度，表示在气泡抑制和氧气调节机制对第个区域进行调整的过程中一段时间内t时刻的气泡层厚度，表示在气泡抑制和氧气调节机制对第i个区域进行调整的过程中一段时间内t时刻的氧气渗透率，k为正整数，定义时间段为;度传感器和氧气渗透率传感器。这些传感器会在发酵过程中实时监测各个区域的关键参换效率的动态调整情况。氧气交换速度表示氧气通过气泡层进入发酵液的速率变[0061]第个区域的气体交换效率变化系数的大小直接反映了氧气在气泡层中的渗透能体包括在气泡抑制和氧气调节机制对各个区域进行调整的过程中一段时间内不同时刻的度按照时间序列用函数、cto2(t)和plansc(t进行表示，cl2(t)表示在气泡抑制示在气泡抑制和氧气调节机制对第i个区域进行调整的过程中一段时间内t时刻的二氧化碳浓度，表示在气泡抑制和氧气调节机制对第个区域进行调整的过程中一段i个区域的氧气穿透阻力变化气和二氧化碳变化的联合作用。分母中的气泡层密度变化率则用来表示气泡层[0068]第个区域的氧气穿透阻力变化系数的大小反映了氧气在穿透气泡层时遇到的阻[0069]本实施例中，将生成的各个区域的生成的各个区域的调整系数TZ与预先设定的调整系数阈值Tzyuzhi进行比对，根据比对结果评估该机制在各个区域的调整效果是否能够满足氧气穿透气泡层并与发酵液正常交若Tzi<Tzyuzhi，气泡抑制和氧气调节机制在该区域的调整效果不能够满足氧[0070]若TZ'2Tzueht，气泡抑制和氧气调节机制在该区域的调整效[0071]若TZ'≥Tzyuzhi，表示在该区域中，气泡抑制为：TZ'=USXGEVC'+WZXOPRVC'；其中，和分别为气体交换效率变化系数终用于判断每个区域的氧气供给和气泡抑制效果是否满足发酵需求。[0078]通过上述方式实