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数字式酒度测量计量技术与应用

[ 2011-12-08 ]  [浏览次数:4560]  [来源:5117]

常规的酒度测量方法繁琐且不准确,造成很大的经济损失,目前的称重法测量已经普遍被大家认同,但是因为流量计价格高昂,并没有普及到酒厂中。结合以上的一些问题专门研制了核心数据模型与计算软件,在测量方面采用的是称重传感器,现已经广泛投入使用中,本文主要就是介绍了这款软件的原理及应用。

目前,酒度的测定方法是公知的比重瓶法及根据浮力原理制成的酒精比重计法。这二种方法操作繁琐,费时费工。由于酒度是用乙醇和水的体积百分比来表示的,在不同温度下,由于热胀冷缩,酒样的体积会发生变化,因此酒度也会变化,在公知的常规方法中,必须查阅标准数据表来得到标准酒度值(相当于某特定温度下的酒度)。这样在计算、操作查表过程中稍有疏忽,很容易造成人为误差,使所得酒度不准确,造成经济损失。

同时,目前的生产及周转计量采用称重法居多,从磅秤、电子台秤到汽车衡,带来了大量的装卸工作。采用普通流量仪表(旋翼水表、涡街、腰轮、电磁流量计等),只能测量出液体的体积流量,无法动态、及时地对酒体的密度、酒精度和温度影响进行修正。

采用超声、振荡管(科氏力)的质量流量计价格奇高不下,且不能实现到酒精度的自动换算和对计量的自动校正。所有这些因素在一定程度上延缓了白酒行业流程计量自动化的发展步伐。

根据我们对这一普遍问题的认识,结合对多家酒厂的访问,我们确定了将动态密度测量、流量计量、酒精度换算、温度测量、标准酒精度(20℃)的换算实现一体化的解决方案,为此进行了多年的技术研究、产品设计试验、安全认证、计量认证和产品不断试用、不断优化改进工作。

经过努力,获得实用新型专利一项(ZL200420033295.4),产业化工作获得国家科技部科技型中小企业创新基金的支持;公司所在地重庆市北碚区科委、重庆市科委、重庆市经委中小企业发展指导局对此工作也提供了资金支持,四川沱牌、四川丰谷酒厂、四川古蔺酒厂、长春榆树大曲、西凤酒厂、五粮液勾兑中心、湖北稻花香等多家酒厂对不同产品进行了试用并提出了宝贵的改进建议。

核心数据模型与计算软件,已集成为白酒生产典BD2007,作为白酒生产中的数据查询、计算工具,呈现为彩屏PDA的产品形态。现可以批量供货。

一、核心测量控制与数据处理技术

1.密度测量

仪器仪表领域对密度的测量有许多种方法,选择什么方案,要考虑技术成熟程度与白酒行业的现有测量体系结合,便于量值传递过渡。采用浮力原理的酒精比重计是目前仍广泛使用的技术,我们也采用了这一方案,不过在电子化的浮力测量方面,应用了进口的精密秤重传感器,前端处理器采用美国TI公司的MSP430处理器,应用软件数字化动态校正和补偿,保证密度测量达到±0.6Kg/m"3(相当于0.0006g/ml)。该处理器同时对液体温度进行测量,达到了±0.2℃的测量分辨率,为最终达到0.2%v/v的酒精度测量精度奠定了基础。

2.数据基础

众所周知,酒精溶液的酒精度是用乙醇和水的体积百分比来表示的。在不同温度下,由于热胀冷缩,酒样的体积会发生变化,酒精度也会变化。因此,国际标准化组织制定了ITS-90国际酒精表,该表由8个数据表组成。中国计量科学研究院相应制定了JJF1074-2001酒精密度-浓度测量用表作为计量工作规范,对JJG86-2001和JJG42-2001这2个玻璃浮计的检定规程提供支持。

3.酒精度计算

JJG86-2001标准玻璃浮计检定规程涵盖了标准密度计、海水密度计、糖量计、乳汁密度、石油密度。其附录A为纯水密度表、附录B为酒精水溶液体积分数与密度换算表;GB10345.1-89白酒试验方法总则附录数据对酒精计温度、酒精度(20’C乙醇含量)换算表规定了标准酒度的换算关系。

4.自动测量

测量装置是一体化装置,内含2个处理器,前端辅助处理器用于温度、密度测量。主处理器将上述大量数据装入内存系统,并控制取样、测量、计算、排放过程。及时对测量结果进行计算处理,以图形方式完成显示并通过红外遥控(或触摸屏)实现人机交互操作。

5.流量计量

以作为流量计量传递标准表的涡轮流量传感器为基础,通过主处理器对每个传感器的仪表特性进行专门数据配置,从而保证了体积流量的测量精度。

6.技术进步带来用户效益

在上述基础上,实现了白酒质量流量的实时计量。并可以折算为纯酒精的数量,例如每月或每年生产的白酒折合为纯酒精量,这样就可以对整个企业的生产效益和能耗指标进行简单评价。整个测量过程自动化,只要白酒从管道流过,上述数据在液晶显示器上一目了然。对收酒、出库、入库以及勾兑等工作来说,人工测量、计算、称量、装卸的工作就可以大大简化了。

二、产品系列化及其应用

我们知道,核心技术必须通过产品作为载体,才能服务于用户。我们根据白酒生产企业规模,对产品进行了系列化规划,通过给每个产品配置不同的功能,从而以核心技术为根基,派生了服务不同用户的产品家族。

1.BD2007白酒生产宝典

对于酒厂化验、品酒等工作人员来说,各种密度、酒精度数据的查表、计算换算以及白酒的降度、加浆和各种折算,都花费了大量精力。我们采用日本Nietedo公司的多媒体交互平台技术,将相关数据和计算功能进行继承、扩展形成本产品。该平台采用32位ARM处理器和大容量存储器及图形液晶显示,为软件开发上应用最新技术,实现简便易用功能提供了基础。

其中包括大量计算公式和以下海量基础数据:

54中白酒微量成分密度数据

0-40度纯水密度数据

6000个酒精溶液密度(质量分数)数据

6000个酒精溶液密度(体积分数)数据

6000个体积分数(质量分数、温度)数据

7236个标准体积浓度转换数据

6000个温度、密度数据

77个单位转换数据

完成白酒数据查询计算类功能13项,单位换算功能6项,其他功能6项。并且随着应用需求的发展,通过软件升级方式不断扩充。目前程序空间只用到总量的30%。

本产品小巧时尚,价格低廉,将成为白酒勾兑、加浆、灌装、计量、销售工作的必备工具。

2.AT2000白酒现场测量装置

是生产流程中应用本项数字测量计算技术的产品,它可以应用在通过管道输送的大中型酒厂的收酒、出库、入库等厂内各个重要生产环节,进行测量和计量,是高效、全面的解决方案。

3.AT2000C白酒定量控制

是AT2000白酒现场测量装置的发展,对通过管道输送的大中型酒厂而言,在测量和计量基础上增加了通过设定值控制酒泵的功能。该功能可以用于出库、勾兑等工艺。采用触摸屏技术,操作使用更简单。

4.AT2000M便携式酒度仪

主要用于白酒密度、酒精浓度的测量和计算,适用于各种规模酒厂的酒精度、温度测量及换算工作。产品采用便携式设计,可以在酒厂各个环节进行现场质量控制。其打印功能还可以保证测量结果的客观性,并提供了追溯依据。

三、发展前景

考虑到AT2000(C)产品在企业应用一定规模后,用户必将提出网络化管理的要求,我们在产品设计时,预留了网络通信接口,并进行了实验网络的研究工作。该类产品的发展方向将是完善网络组网技术,并开发计算机管理软件,为白酒生产企业计量管理自动化网络的建设奠定基础。届时,生产数据将随时呈现在各级管理人员的计算机显示器上,各种统计分析报表能够自动完成,随时打印。企业技术进步、减员增效、高效发展可以水到渠成。

AT2000M便携式酒度仪通过测量技术的优化发展,可望在减小重量体积上有一个突破。

BD2007白酒生产宝典将在使用、反馈过程中,对功能和使用界面不断进行调整和软件升级,使之成为对白酒化验、勾兑、加浆、灌装、计量、销售工作人员来说,真正方便、有用、须臾不离的好帮手。




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