０ 前 言
茅臺(tái)酒是醬香型白酒的典型代表，在國(guó)內(nèi)外享有崇高的聲譽(yù)。其釀造技藝已被列入國(guó)家首批非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄，并正在申報(bào)世界非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。蒸餾工藝作為茅臺(tái)酒釀造技藝中一個(gè)非常重要的組成部分，在下造沙階段直接關(guān)系到原料糊化的好壞，而在制酒階段更是起到了提香和增香的作用。因此，控制蒸餾工藝對(duì)茅臺(tái)酒的生產(chǎn)具有重要的作用和意義。
茅臺(tái)酒的蒸餾工藝包括上甑、蒸餾（糊化）、接酒等操作。目前，隨著現(xiàn)代科技成果在白酒行業(yè)的深入應(yīng)用，生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)施得到了極大的改善，蒸餾工具早從過(guò)去的天鍋進(jìn)化成現(xiàn)代的甑桶，加熱方式也演變成了如今的蒸汽加熱。但是，作為茅臺(tái)酒蒸餾工藝核心操作的上甑和接酒工序則仍為手工操作，各種參數(shù)需要經(jīng)驗(yàn)豐富的酒師根據(jù)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)要求進(jìn)行控制。一方面，上甑講究“輕、松、薄、勻、平、準(zhǔn)”，需要見(jiàn)汽壓甑。工藝規(guī)定，上甑氣壓為０．０８ＭＰａ～０．１２ＭＰａ，不能人為任意改動(dòng)。但在實(shí)際操作過(guò)程中，由于各車(chē)間所處地理位置不同，汽壓不一樣，再加上一些人為因素（如不準(zhǔn)大汽上甑），使汽壓不在工藝規(guī)定參數(shù)范圍內(nèi)，既影響基酒質(zhì)量，也造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。另一方面，茅臺(tái)酒生產(chǎn)工藝最顯著的特點(diǎn)是“高溫制曲、高溫堆積發(fā)酵、高溫接酒”，其中，高溫接酒直接關(guān)系到基酒的質(zhì)量。工藝規(guī)定：接酒溫度應(yīng)在３５℃～４５℃。但在實(shí)際操作過(guò)程中，由于受茅臺(tái)氣候的影響，冷卻水溫度變化較大，更重要的是，接酒全憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，因此，接酒溫度可能超出工藝范圍，引起質(zhì)量事故。同時(shí)，高溫產(chǎn)生較大的酒損，低溫則造成水資源的浪費(fèi)。
鑒于此，為更好地繼承茅臺(tái)酒傳統(tǒng)工藝，有必要引進(jìn)現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)，對(duì)整個(gè)蒸餾過(guò)程的蒸汽壓力以及接酒過(guò)程的溫度進(jìn)行全程在線(xiàn)監(jiān)控，當(dāng)壓力或溫度出現(xiàn)不符合工藝要求的情況時(shí)，能夠自動(dòng)報(bào)警并啟動(dòng)相應(yīng)的壓力控制系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)，使其回歸到正常的范圍之內(nèi)，從而動(dòng)態(tài)地保持工藝穩(wěn)定性，避免質(zhì)量事故，減少資源和能源的消耗，降低基酒的損失。
１ 試驗(yàn)內(nèi)容
研究茅臺(tái)酒生產(chǎn)工藝中的上甑至糊化過(guò)程中各種參數(shù)之間的內(nèi)在規(guī)律，繪制工藝參數(shù)曲線(xiàn)，建立烤酒工藝數(shù)學(xué)模型，根據(jù)數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)行上甑至糊化過(guò)程溫度壓力自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，最終確定一套完善的技術(shù)方案，在公司推廣應(yīng)用。
?。保?控制參數(shù)的收集整理
根據(jù)茅臺(tái)酒的制酒工藝，可將烤酒過(guò)程分成上甑、收汽、接酒、接尾酒、糊化階段，收集各個(gè)階段過(guò)熱蒸汽壓力、飽和蒸汽壓力、冷卻水壓力、接酒溫度、所用時(shí)間，結(jié)合當(dāng)時(shí)氣候條件，進(jìn)行分析，找出各種數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在關(guān)系。
?。保?控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)
根據(jù)前面收集整理的制酒工藝參數(shù)建立數(shù)學(xué)模型，再根據(jù)數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)ＰＩＤ調(diào)節(jié)程序控制系統(tǒng)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定規(guī)律按時(shí)間分段進(jìn)行控制。
根據(jù)設(shè)計(jì)研究建立一套ＰＩＤ調(diào)節(jié)程序控制系統(tǒng)，在一個(gè)生產(chǎn)班組的一個(gè)酒甑上進(jìn)行改進(jìn)性實(shí)驗(yàn)，修正控制參數(shù)，符合工藝要求后，再制作一套控制系統(tǒng)，在前面班上的另一個(gè)酒甑上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化控制參數(shù)，與未進(jìn)行自動(dòng)控制的班組進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能比較，確保各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到工藝要求。此階段時(shí)間為茅臺(tái)酒的一個(gè)生產(chǎn)周期。
?。保?擴(kuò)大試驗(yàn)
改進(jìn)實(shí)驗(yàn)完成后，制作１２套改進(jìn)后的控制系統(tǒng)，在全廠１２個(gè)不同位置酒甑上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)在不同車(chē)間環(huán)境的使用情況，綜合比較產(chǎn)質(zhì)量和節(jié)能情況，優(yōu)化控制參數(shù)，最終確定一套成熟的控制技術(shù)，以便在公司推廣應(yīng)用。
?。?控制原理及試驗(yàn)方法
２．１ 控制原理
?。玻保?蒸汽壓力控制
根據(jù)茅臺(tái)酒制酒工藝，將烤酒過(guò)程分為上甑、收汽、接酒、接尾酒、糊化等階段，根據(jù)不同輪次各階段的所要求壓力，進(jìn)行分段程序控制。設(shè)計(jì)系統(tǒng)要求在鍋爐供汽變化不超過(guò)１０％及各種氣候情況下，各階段控制壓力波動(dòng)不超過(guò)０．０２ＭＰａ。
?。玻保?溫度控制
按茅臺(tái)酒生產(chǎn)工藝要求，溫度控制只在接酒和接尾酒的時(shí)候需要參與，這過(guò)程有3個(gè)主要參數(shù)，即控制環(huán)境溫度、接酒控制溫度、尾酒控制溫度。在該系統(tǒng)中，由溫度控制閥控制冷卻水的進(jìn)水量以達(dá)到需要的溫度控制，保證在各種環(huán)境下，控制溫度波動(dòng)范圍 ±３ ℃。系統(tǒng)自動(dòng)控制原理如圖１所示。
２．２ 試驗(yàn)方法
?。玻玻?改進(jìn)性實(shí)驗(yàn)
系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來(lái)，不一定一開(kāi)始就能滿(mǎn)足工藝要求，先在一個(gè)制酒生產(chǎn)班組安裝一套系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行改進(jìn)，修訂系統(tǒng)控制參數(shù)，確保系統(tǒng)滿(mǎn)足工藝要求后，在該班組再安裝一套改進(jìn)后的控制系統(tǒng)，進(jìn)行一個(gè)茅臺(tái)酒生產(chǎn)周期的實(shí)驗(yàn)，與未進(jìn)行自動(dòng)控制的班組進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能比較，確保各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到工藝要求。
?。玻玻?擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)階段
完成改進(jìn)及定型實(shí)驗(yàn)后，在該班組實(shí)驗(yàn)符合設(shè)計(jì)預(yù)期，對(duì)酒質(zhì)無(wú)影響，達(dá)到控制要求后，制作１２套改進(jìn)后的控制系統(tǒng)，在１２個(gè)不同環(huán)境酒甑上進(jìn)行推廣實(shí)驗(yàn)。監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)在不同車(chē)間環(huán)境的使用情況，綜合比較產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能情況，優(yōu)化控制參數(shù)，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性，最終確定一套成熟的控制技術(shù)，使系統(tǒng)能適應(yīng)公司各種環(huán)境各個(gè)輪次各種氣候，以便在公司推廣應(yīng)用。
３ 控制目標(biāo)
針對(duì)茅臺(tái)酒蒸餾過(guò)程的核心工藝，對(duì)烤酒過(guò)程中的各種參數(shù)進(jìn)行量化，并繪制工藝參數(shù)曲線(xiàn)，建立烤酒工藝數(shù)學(xué)模型，在中央邏輯處理器控制下，采用先進(jìn)的ＰＩＤ控制技術(shù)和模糊控制算法控制現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行設(shè)備的開(kāi)度大小，使現(xiàn)場(chǎng)工藝參數(shù)隨工藝曲線(xiàn)的變化而變化，達(dá)到穩(wěn)定工藝的目的。
?。常?烤酒工藝全過(guò)程壓力控制
主要包括：在不改變傳統(tǒng)工藝的條件下，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了壓力分段控制；壓力控制波動(dòng)不超過(guò)０．０２ＭＰａ；收汽階段實(shí)現(xiàn)了逐步收汽，每次收汽幅度在０．０２ＭＰａ以?xún)?nèi)；該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了壓力設(shè)定高低限保護(hù)，當(dāng)操作人員設(shè)定壓力大于上限或小于下限范圍時(shí)，系統(tǒng)不進(jìn)行控制且本地報(bào)警。
?。常?接酒溫度控制
該系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定出酒溫度和實(shí)際出酒溫度的差值進(jìn)行進(jìn)水量的控制，穩(wěn)定接酒溫度，并實(shí)現(xiàn)了節(jié)約用水的目的；接酒溫度控制范圍４０ ℃（±３ ℃內(nèi)）。
