一种白酒酿造蒸馏温度智能控制系统及方法

本技术涉及白酒酿造蒸馏过程控制，更具体地说，本技术涉及一种白酒酿造蒸馏温度智能控制系统及方法。

背景技术：

1、白酒酿造蒸馏属于多组分汽液平衡和酒醅料层传热共同作用的工艺过程。而加热功率或蒸汽阀门开度改变的是供热量和蒸汽供给强度，酒蒸汽温度、馏出液流量、甑内压力、冷凝出液状态和酒醅料层受热均匀性共同反映蒸馏状态。现有白酒蒸馏自动控制通常以蒸汽压力、加热功率或酒蒸汽温度作为主要调节依据，能够保持基本供热稳定，但难以充分反映装甑松紧、酒醅含水差异、蒸汽穿透路径变化和冷凝负荷波动对馏出过程的影响。

2、在实际生产中，不同批次酒醅的含水率、孔隙结构、发酵状态和装甑密实程度存在差异，即使酒蒸汽温度处于相近范围，馏出液流量、料层温度梯度和不同馏分段的风味组分释放状态也可能不同；同时，风味组分检测通常需要取样、传输和分析过程，检测结果存在滞后，不能简单等同于当前瞬时控制反馈。因此，现有技术存在单一温度或功率控制难以同时约束馏出速度、料层受热均匀性和检测滞后，导致头酒段、中段酒和尾酒段的蒸馏状态波动较大、分段控制一致性不足的技术问题。

技术实现思路

1、本技术提供一种白酒酿造蒸馏温度智能控制系统及方法，用于解决现有白酒蒸馏自动控制中单一温度或功率控制难以同时约束馏出速度、料层受热均匀性和检测滞后的问题。

2、第一方面，本技术提供一种白酒酿造蒸馏温度智能控制方法，包括如下步骤：

3、采集白酒酿造蒸馏过程中的酒蒸汽温度、馏出液流量、酒醅料层多点温度、甑内压力和冷凝出液温度，并根据馏出液流量计算相对累计馏出率，形成蒸馏工况数据集；

4、根据所述蒸馏工况数据集中的相对累计馏出率、馏出液流量变化、基于实时甑内压力修正得到的汽液平衡温度偏差和料层温度梯度识别馏分段，生成各馏分段的工艺阶段标识；

5、根据压力修正后的乙醇水体系汽液平衡温度范围、历史分段检测数据和目标风味组分浓度区间，确定以相对累计馏出率为横坐标的酒蒸汽温度允许带和馏出液流量允许带；

6、在所述酒蒸汽温度允许带和所述馏出液流量允许带内计算蒸汽供给强度调节量，并控制加热装置或蒸汽阀门，使酒蒸汽温度带偏差、馏出液流量偏差、料层温度梯度和甑内压力满足对应馏分段的工艺约束；

7、对各馏分段取样检测结果与所述目标风味组分浓度区间之间的偏差进行延迟校正，得到下一馏分段或下一批次的温度允许带修正量，并用所述温度允许带修正量更新后续蒸馏控制参数。

8、在一些实施例中，形成蒸馏工况数据集具体包括：

9、在甑桶上部蒸汽出口采集酒蒸汽温度，在馏出液出口采集馏出液流量和冷凝出液温度，在酒醅料层高度方向和径向采集多点温度，并在蒸汽入口或甑内采集压力；

10、对同一采样时刻的数据统一时间戳，剔除超出传感器量程或相邻采样点突变阈值的数据；

11、根据馏出液流量累计得到当前累计馏出量，采用当前累计馏出量与该批次预计总馏出量的比值生成相对累计馏出率，根据高度方向多点温度计算轴向温度梯度，根据径向多点温度计算径向温度梯度，形成包含原始工况参数和派生特征参数的蒸馏工况数据集。

12、在一些实施例中，生成各馏分段的工艺阶段标识具体包括：

13、根据馏出液流量对馏出液体积进行累计，生成相对累计馏出率，并实时计算滑动窗口内的馏出液流量变化率、汽液平衡温度偏差均值、轴向温度梯度均值、径向温度梯度均值和压力波动幅值；

14、将所述馏出液流量变化率、所述汽液平衡温度偏差均值、所述轴向温度梯度均值、所述径向温度梯度均值和所述压力波动幅值匹配至预先标定的头酒段、中段酒和尾酒段工况区间，生成候选工艺阶段标识；

15、结合预定相对累计馏出率区间对所述候选工艺阶段标识进行边界校核，当工况特征识别结果与相对累计馏出率区间冲突时，以馏出液流量变化率和汽液平衡温度偏差均值作为优先判据，生成各馏分段的工艺阶段标识。

16、在一些实施例中，确定酒蒸汽温度允许带和馏出液流量允许带具体包括：

17、从同一香型和同一蒸馏设备的历史分段检测数据中读取各馏分段的相对累计馏出率范围、酒蒸汽温度范围、馏出液流量范围、甑内压力和目标风味组分检测结果；

18、以所述目标风味组分检测结果落入目标风味组分浓度区间的历史馏分段为有效样本，统计所述有效样本对应的酒蒸汽温度范围和馏出液流量范围；

19、根据实时甑内压力查询预先标定的乙醇水体系汽液平衡温度表，得到压力修正后的汽液平衡温度范围，并根据所述压力修正后的汽液平衡温度范围对统计得到的酒蒸汽温度范围进行边界校核，得到酒蒸汽温度允许带，根据有效样本的馏出液流量范围得到馏出液流量允许带。

20、在一些实施例中，控制加热装置或蒸汽阀门具体包括：

21、将当前酒蒸汽温度与所述酒蒸汽温度允许带进行比较，得到温度带偏差，并将当前馏出液流量与所述馏出液流量允许带进行比较，得到馏出液流量带偏差，且根据当前料层温度梯度和当前甑内压力分别计算料层温度梯度超限量和甑内压力超限量；

22、定义偏差正向为需要增大蒸汽供给强度的方向；酒蒸汽温度低于允许带下限时温度无量纲偏差为正，高于允许带上限时温度无量纲偏差为负；馏出液流量低于允许带下限时流量无量纲偏差为正，高于允许带上限时流量无量纲偏差为负；料层温度梯度低于允许上限时梯度无量纲偏差为零，高于允许上限时梯度无量纲偏差为负；甑内压力低于预警值时压力无量纲偏差为零，高于预警值时压力无量纲偏差为负；各无量纲偏差对应的调节系数均取正值，将各无量纲偏差和对应调节系数相乘后求和，得到蒸汽供给强度调节量；当所述蒸汽供给强度调节量为正值时提高加热功率或增大蒸汽阀门开度，当所述蒸汽供给强度调节量为负值时降低加热功率或减小蒸汽阀门开度。

23、在一些实施例中，对各馏分段取样检测结果进行延迟校正具体包括：

24、获取各馏分段取样检测结果的检测完成时间，并将所述检测完成时间与对应馏分段的结束时间进行比较，得到检测延迟时长；

25、当检测延迟时长未超过当前馏分段的控制剩余时间时，根据取样检测结果与目标风味组分浓度区间之间的偏差生成当前馏分段的微调量；

26、当检测延迟时长超过当前馏分段的控制剩余时间时，根据偏差占目标风味组分浓度区间的比例、目标风味组分的馏出特性和历史修正系数，将所述偏差转换为下一馏分段或下一批次的温度允许带修正量。

27、在一些实施例中，目标风味组分包括反映头酒刺激性组分的低沸点醛类组分、反映中段酒主体香味的酯类组分和反映尾酒后味的高沸点醇酸类组分；各目标风味组分的浓度区间由同一香型白酒的合格批次分段检测结果标定得到。若径向温度梯度超过预设阈值且降低蒸汽供给强度后仍未回落，则生成装甑质量预警，不继续通过增大或减小蒸汽供给强度强行消除该偏差。

28、第二方面，本技术提供一种白酒酿造蒸馏温度智能控制系统，包括：

29、工况采集模块，用于采集白酒酿造蒸馏过程中的酒蒸汽温度、馏出液流量、酒醅料层多点温度、甑内压力和冷凝出液温度，并根据馏出液流量计算相对累计馏出率，形成蒸馏工况数据集；

30、阶段识别模块，用于根据所述蒸馏工况数据集中的相对累计馏出率、馏出液流量变化、基于实时甑内压力修正得到的汽液平衡温度偏差和料层温度梯度识别馏分段，生成各馏分段的工艺阶段标识；

31、设定带生成模块，用于根据压力修正后的乙醇水体系汽液平衡温度范围、历史分段检测数据和目标风味组分浓度区间，确定以相对累计馏出率为横坐标的酒蒸汽温度允许带和馏出液流量允许带；

32、执行控制模块，用于在所述酒蒸汽温度允许带和所述馏出液流量允许带内计算蒸汽供给强度调节量，并控制加热装置或蒸汽阀门，使酒蒸汽温度带偏差、馏出液流量偏差、料层温度梯度和甑内压力满足对应馏分段的工艺约束；

33、分段校正模块，用于对各馏分段取样检测结果与所述目标风味组分浓度区间之间的偏差进行延迟校正，得到下一馏分段或下一批次的温度允许带修正量，并用所述温度允许带修正量更新后续蒸馏控制参数。

34、第三方面，本技术提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有指令或代码，所述处理器被配置为获取所述指令或代码，并执行上述的白酒酿造蒸馏温度智能控制方法。

35、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的白酒酿造蒸馏温度智能控制方法。

36、本技术公开的实施例提供的技术方案具有以下有益效果：

37、本技术提供的白酒酿造蒸馏温度智能控制系统及方法中，针对现有技术中单一温度或功率控制难以同时约束馏出速度、料层受热均匀性和检测滞后的问题，采集酒蒸汽温度、馏出液流量、酒醅料层多点温度、甑内压力和冷凝出液温度，并根据馏出液流量形成相对累计馏出率；由酒醅料层高度方向和径向多点温度分别形成轴向温度梯度和径向温度梯度，由酒蒸汽温度、实时甑内压力和乙醇水体系汽液平衡温度范围形成汽液平衡温度偏差，使馏分段识别能够同时反映馏出进程、蒸馏速率、汽液平衡状态和料层受热状态。

38、在确定酒蒸汽温度允许带和馏出液流量允许带时，相对累计馏出率用于提高不同批次历史分段检测数据的可比性，压力修正后的乙醇水体系汽液平衡温度范围用于校核酒蒸汽温度边界，使供热调节不脱离蒸馏过程的汽液平衡约束；在取样检测结果返回后，通过检测完成时间判断检测结果适用于当前馏分段微调、下一馏分段修正还是下一批次修正，并按照目标组分馏出特性生成温度允许带修正量，能够降低取样检测滞后导致的当前馏分段误调节风险，从而提高头酒段、中段酒和尾酒段的蒸馏状态稳定性和分段控制一致性。