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毕业设计（论文）

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毕业设计（论文）报告

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利用PLC实现啤酒发酵罐温度的自动控制

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利用PLC实现啤酒发酵罐温度的自动控制

摘要：本文针对啤酒发酵罐温度控制问题，提出了一种基于可编程逻辑控制器（PLC）的自动控制方案。首先分析了啤酒发酵过程中的温度控制要求，然后详细介绍了PLC的工作原理及其在温度控制中的应用。接着，设计了一套基于PLC的啤酒发酵罐温度控制系统，包括硬件设计和软件编程。最后，通过实验验证了该系统的稳定性和可靠性，结果表明，该系统能够有效提高啤酒发酵过程的温度控制精度，具有实际应用价值。

啤酒作为一种传统的发酵饮料，其品质受到多种因素的影响，其中温度控制是关键因素之一。啤酒发酵过程中，温度的波动会导致发酵速度和品质的下降，甚至导致发酵失败。因此，对啤酒发酵罐进行精确的温度控制具有重要意义。传统的温度控制方法主要依靠人工操作，存在效率低、精度差等问题。随着自动化技术的不断发展，可编程逻辑控制器（PLC）在工业控制领域得到了广泛应用。本文旨在利用PLC实现啤酒发酵罐温度的自动控制，以提高啤酒发酵过程的稳定性和品质。

一、1.啤酒发酵过程及温度控制要求

1.1啤酒发酵过程概述

(1)啤酒发酵过程是利用酵母将麦芽中的糖分转化为酒精和二氧化碳的过程。这一过程主要分为糖化、发酵和成熟三个阶段。在糖化阶段，麦芽中的淀粉在酶的作用下被分解成可发酵的糖分。发酵阶段是啤酒生产的核心，酵母将糖分转化为酒精和二氧化碳，同时产生一系列风味物质。成熟阶段则是对啤酒进行后熟处理，使其口感更加醇厚。

(2)糖化阶段通常在糖化锅中进行，通过控制温度和pH值来优化酶的活性，确保淀粉充分分解。发酵阶段则在发酵罐中进行，发酵温度是影响发酵速度和啤酒风味的关键因素。啤酒发酵温度通常控制在10-24℃之间，不同的啤酒品种有不同的最佳发酵温度。发酵过程中，酵母会消耗糖分，产生酒精和二氧化碳，同时释放出各种有机酸、酯类等风味物质。

(3)成熟阶段通常在酒桶或瓶中进行，通过低温储存来使啤酒中的风味物质进一步发展，同时去除不良风味。在这一阶段，啤酒中的酵母和细菌活性会降低，使得啤酒口感更加稳定。成熟时间根据啤酒类型的不同而有所差异，一般从几周到几个月不等。成熟完成后，啤酒会进行过滤和包装，最终成为消费者手中的产品。

1.2温度控制对啤酒发酵的影响

(1)温度控制是啤酒发酵过程中的关键因素之一，对发酵速度、啤酒品质以及酵母活力都产生显著影响。发酵温度直接决定了酵母的代谢速率，从而影响发酵的进程和最终产物的质量。在啤酒发酵过程中，如果温度过高，会导致酵母代谢过快，发酵速度加快，但同时也可能产生过多的副产物，如乙醛、醋酸等，这些副产物会降低啤酒的品质和口感。相反，如果温度过低，酵母代谢减慢，发酵速度减慢，可能导致发酵不充分，啤酒的口感和风味也会受到影响。

(2)不同的啤酒品种对发酵温度有不同的要求。例如，拉格啤酒（Lager）的发酵温度通常在10-15℃之间，而艾尔啤酒（Ale）的发酵温度则一般在15-24℃之间。拉格啤酒需要较长时间的低温发酵，以产生清爽的口感和良好的稳定性；而艾尔啤酒则通过较高的温度和较短的发酵时间来获得丰富的风味和果味。如果温度控制不当，不仅会影响啤酒的风味和品质，还可能导致啤酒中出现杂味、口感粗糙等问题。

(3)除了影响发酵速度和啤酒品质外，温度控制还与酵母的存活和生长密切相关。酵母是啤酒发酵过程中的关键微生物，其活性受到温度的严格限制。在适宜的温度范围内，酵母能够正常生长和繁殖，而超出这个范围，酵母的活性会显著下降，甚至可能导致酵母死亡。因此，精确的温度控制对于保持酵母种群的健康和稳定至关重要。此外，温度的不稳定还会影响啤酒的非生物稳定性，如碳酸化、沉淀等问题，从而进一步影响啤酒的品质和货架寿命。

1.3啤酒发酵温度控制要求

(1)啤酒发酵温度控制是确保啤酒品质和口感的关键环节。对于啤酒发酵温度的要求主要体现在以下几个方面。首先，发酵温度应保持相对稳定，避免剧烈波动，以确保酵母代谢的连续性和啤酒风味的均匀性。温度波动过大可能导致酵母活性不稳定，影响发酵效率和啤酒品质。其次，发酵温度应根据啤酒的种类和风格进行精确控制。不同类型的啤酒对发酵温度有不同的最佳范围，如拉格啤酒通常要求在较低的温度下发酵，而艾尔啤酒则适合在较高温度下进行。最后，发酵过程中的温度控制还应考虑季节和地区气候的影响，以适应不同的生产环境和条件。

(2)在啤酒发酵过程中，温度控制的具体要求如下。首先，糖化阶段和发酵阶段的温度控制至关重要。糖化阶段温度通常控制在65-75℃之间，以确保淀粉充分转化。发酵阶段温度则根据啤酒类型而定，