基于自适应神经模糊推理系统及随机分形搜索算法的黄酒发酵过程建模与优化

黄酒酿造是多菌种混合发酵,具有产物多样的特点,已有的黄酒发酵过程模型是建立在主要生化反应基础上的发酵动力学模型,模型的精度和泛化能力尚不能满足工业需求。针对黄酒醪液中生成产物多样的特征,该文利用模糊系统的建模策略,将自适应神经模糊推理系统的单维度输出扩展到多维度输出,提出了多输出自适应神经模糊推理系统模型;然后针对该模型参数量大的特点,该文将莱维飞行和层次学习策略融入随机分形搜索算法,提出了层次学习随机分形搜索算法,用于模型参数的辨识与优化。仿真结果表明,该算法提升了模型的精度和泛化能力,实现了不同生产批次黄酒发酵状态的良好预测。

“数字孪生建模”黄酒发酵过程自动化运用的现状分析

黄酒作为我国最古老的酒种,拥有数千年的历史。在黄酒酿造的传承中,酿酒师们根据积累的经验对黄酒发酵过程中的工艺和技术进行改进和创新,形成了现在独有的酿造工艺。依靠酿酒师控制黄酒发酵过程这一特点,容易造成不同生产批次黄酒的品质出现差异,导致黄酒品质可控性差、产品质量不稳定等问题,使得黄酒发酵过程的自动化水平落后于其他工业生产过程。针对此问题,近年来对黄酒发酵过程进行数字建模的方法被提出。该方法基于发酵过程中累积获得的数据,结合发酵动力学对黄酒发酵过程建立数学模型。本文描述了黄酒发酵过程建模的研究现状和进展,并介绍和总结了对模型性能提升所采用的优化方法以及存在的一些问题,最后指出了未来的发展趋势。

黄酒发酵醪抑制霉菌生长的初步探讨

通过酒精、浆水、乳酸、pH值、发酵醪液对霉菌生长抑制作用的研究发现:低酒精含量50%(v/v)、一定量乳酸、pH值4.0和3.8并不能抑制霉菌生长繁殖。黄酒发酵醪中高密度的乳酸杆菌、发酵产生和积累的乳杆菌素可以抑制霉菌生长,并根据相关研究的报道初步确定了黄酒发酵醪抑制霉菌生长的主要因素。

基于LabVIEW的模糊PID在黄酒发酵溶氧控制中的应用

文中采用LabVIEW为开发平台,设计并实现了一套黄酒发酵测控系统。在黄酒发酵控制中,溶解氧的浓度(DO)是一个非常重要的参数,与酸度、糖度等其它过程参数的关系极为紧密。针对黄酒发酵溶氧控制非线性,时变性、强耦合等特点,设计了一种基于模糊PID的溶氧控制系统。文中采用LabVIEW与MATLAB混合编程的方法,对发酵罐中的溶氧进行实时检测和控制。结果表明,该控制方法具有动态响应快、超调量小、鲁棒性强等优点,有很好的实用性,可以实现DO值的实时监控。

基于SCL的黄酒发酵温度控制系统设计与应用

黄酒发酵温度控制系统是一个非线性、时变系统,将模糊PID引入传统的黄酒温度控制系统,实现了温度的智能控制。为了在西门子PLC上实现此智能控制,利用SIMATIC 300PLC提供的结构化控制语言SCL,编写模糊PID控制算法,不仅实现了控制方案,而且改善了控制效果。运行结果表明,系统能够平稳地控制温度,有较好的抗扰动能力。

基于数字式Smith预估增量式PID黄酒发酵温度控制

黄酒发酵过程中温度控制是决定黄酒品质的重要因素,针对黄酒发酵过程中温度对象的大惯性、大迟延的问题,应用Smith预估器来补偿迟延对系统动态性能和稳定性的影响。由于温度控制是通过调节阀门的开度释放冷凝水实现的,前向控制器采用数字式增量PID控制。整个控制系统采用数字化的设计方法以实现计算机控制。仿真结果表明Smith预估控制降低了延迟对控制性能影响,系统响应的超调量减小,调节时间明显缩短。

LabVIEW平台下的黄酒发酵控制系统

针对传统黄酒生产工艺技术装备落后,劳动生产率低等问题,设计了以LabVIEW为开发平台,基于PLC、智能仪表等现代控制技术的发酵控制系统。介绍了系统的整体结构,软件功能特点以及关键模块的实现。实践证明:该系统可以实现对黄酒发酵过程各参数进行监控,同时具有很高的实时性和可靠性,能够满足发酵工艺要求。

黄酒发酵过程分析及关键点的控制

为了给控制黄酒发酵过程中的关键点提供理论依据,通过测定黄酒前发酵过程和后发酵过程中发酵醪总糖、酒精度、总酸和氨基酸态氮等成分的变化,结合黄酒发酵的生物化学机理,对黄酒发酵过程进行分析,认为总糖呈现先逐渐下降后保持稳定的趋势、总酸呈现先上升后下降的趋势、氨基酸态氮含量基本上呈现不断增加之势和酒精度则呈现先迅速升高后小幅波动之势。

黄酒发酵自控系统的设计与应用

针对黄酒传统发酵生产技术装备落后,生产率较低,设计了一套基于LabVIEW与S7-300的发酵控制系统。该系统以Lab-VIEW为开发平台,可以实现对黄酒发酵过程各参数的实时数据采集和控制。该系统主要包括LabVIEW与PLC的通讯模块,基于Web的远程监控模块,GSM无线通信模块的应用模块,以及SCL智能子模块。现场运行结果表明该系统可靠稳定,能够满足黄酒发酵过程多参数自动控制的需求。

近红外光谱法在黄酒发酵过程参数检测中的应用

主要研究近红外光谱技术对黄酒发酵过程中总酸和酒精度快速检测的可行性。针对黄酒发酵过程中关键参数检测费时费力的现象,提出基于联合区间偏最小二乘结合遗传算法(si PLS-GA)的波长选择方法,由交互验证法确定最佳主成分因子数及筛选的变量数。结果表明,使用5、8个主成分的si PLS-GA算法在总酸和酒精度的建模中取得了最好的预测效果。最好的模型预测精度如下:总酸和酒精度的预测集相关系数分别为0.9177、0.9803,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.2132、0.7816。经过对比发现,近红外光谱技术结合si PLS-GA算法能够很好的对黄酒发酵过程中的总酸和酒精度的含量变化进行检测,且效果较好。

基于改进蚁狮优化算法的黄酒发酵过程模型的参数辨识

针对基于Levenberg-Marquardt方法辨识黄酒发酵过程模型参数时易陷入局部最优,收敛速度慢,很难准确获取具有强泛化能力的模型参数的问题,提出了一种具有莱维飞行机制和柯西变异的蚁狮优化算法(ant lion optimization with Levy flight and Cauchy mutation,LCALO),该算法采用基于莱维飞行和柯西变异来解决这类问题。莱维飞行可以提高算法的全局搜索能力,而柯西变异有助于避免陷入局部最优。结果表明,相比于遗传算法、粒子群算法和蚁狮算法,LCALO的收敛速度快,具有全局搜索能力和局部开发能力好的优点。最后将改进算法应用于黄酒发酵模型的参数辨识,仿真结果证明该算法具有较好的参数辨识能力。

基于MyPSO-BP的黄酒发酵温控系统

在Labview组态软件、西门子PLC300和温度传感器构成的温度控制系统基础上,提出一种新的黄酒发酵温度控制系统,将带交叉因子的粒子群优化(PSO)算法应用到BP神经网络(MyPSO-BP)比例积分微分(PID)控制中。改进的PSO算法初始化神经网络的权重和阈值,可以更好地在线整定PID参数,增强系统的稳定性和鲁棒性,减小误差。对系统进行Matlab仿真实验,结果表明,该系统相较于传统的神经网络PID控制器具有更好的温度控制性能。

基于改进粒子群PID黄酒发酵溶解氧浓度控制

针对黄酒发酵溶氧控制时变性、非线性的特点,基于黄酒溶氧控制数学模型为二阶滞后模型的特点,提出一种单一参数寻优的改进粒子群PID控制器。仿真结果表明,提出的方法设计的PID控制器在控制黄酒发酵溶氧过程中可以有效地减少系统的调节时间和超调。

基于Labview的黄酒发酵控制系统设计与实现

针对传统黄酒生产工艺技术装备落后,劳动生产率低等问题,本文设计以LabVIEW为开发平台,基于PLC、智能仪表等现代控制技术的发酵控制系统。介绍系统的整体结构,软件功能特点以及关键模块的实现。实践证明:该系统可以实现对黄酒发酵过程各参数进行监控,同时具有很高的实时性和可靠性,能够满足发酵工艺要求。

基于蚁群算法优化的黄酒发酵温度模糊控制系统

黄酒发酵过程中温度对象具有大滞后、非线性和突变性等特点,且生化反应机理不明,难以建立明确的机理模型,采用常规的控制方案难以获得理想的控制效果。针对这一难题,笔者提出了基于蚁群算法优化的模糊控制策略,用蚁群算法对模糊算法的量化因子和比例因子进行优化,提高了模糊控制器的精度和自适应能力。仿真运行结果显示,该算法收敛速度更快,超调量小,能较好地跟踪目标工艺曲线。

高效液相色谱法测定黄酒发酵醪液中生物胺含量

建立黄酒发酵醪液(固液混合物)中生物胺的检测方法并测定绍兴某黄酒厂发酵醪液的生物胺含量。结果显示,8种生物胺的检出限为0.187μg/L^0.35μg/L,定量限为0.323μg/L^1.06μg/L,且在0.5μg/L^20μg/L范围内具有良好的线性关系。8种生物胺在黄酒发酵醪液样品中的平均回收率为95.31%~105.22%,相对标准偏差在3.21%~9.87%,均小于10%,符合国家标准中残留检测要求。在黄酒发酵醪液中,8种生物胺均能检出,总生物胺的范围是151.02 mg/L^181.48 mg/L,其中腐胺和酪胺是主要的生物胺。

黄酒发酵过程的质量安全监测分析

我国制作黄酒的历史悠久,随着大众生活质量额提高,对黄酒的需求也不断提高。目前黄酒发酵大多仍为作坊式发酵,依靠人工对黄酒生产发酵条件进行控制,产品质量无法保证。发展自动化成为黄酒业关切的问题。本文对黄酒生产质量进行研究,监测生产发酵过程。以提高黄酒食品质量。中国是黄酒的主要生产消费区.

发酵党参黄酒的营养及功效成分分析

该研究以发酵党参为原料制备发酵党参黄酒(FCHJ),以党参黄酒(CHJ)为对照,测定FCHJ中的总酚、总黄酮及氨基酸含量、矿物元素及体外抗氧化活性,并采用小鼠脾淋巴细胞增殖实验、RAW264.7细胞的增殖和吞噬作用及NO的释放量探讨发酵党参黄酒多糖(FCHJ-CP)体外免疫调节活性。结果表明,FCHJ中总酚及总黄酮含量较对照增加了32.53%及60.79%;FCHJ共检出17种氨基酸,其中必需氨基酸8种,必需氨基酸占总氨基酸含量35.53%;两种黄酒营养丰富、呈味良好,均富含K、Ca、Na、Mg、Fe、Zn等人体必需矿物元素。FCHJ对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、超氧阴离子、羟基自由基最大清除率分别为97%、98%、100%。FCHJ-CP质量浓度为200μg/m L时,可显著促进小鼠脾淋巴细胞增殖(P<0.05)、极显著促进RAW264.7细胞增殖和吞噬以及促进NO的释放(P<0.01)。

低产尿素与高级醇黄酒酵母菌株的筛选、鉴定与发酵

通过发酵实验比较分离得到的5株酵母菌株产尿素与高级醇的能力,筛选出低产尿素和高级醇的菌株AW001和J-16-2,并利用实时定量聚合酶链式反应技术验证,5株酵母菌的尿素产量与精氨酸吸收有关的CAR2基因拷贝数呈正相关。通过生理生化以及rDNA ITS序列的分析,鉴定其均为酿酒酵母。结合实验室模拟黄酒发酵实验的理化指标检测结果表明,菌株AW001、J-16-2发酵所得样品中总糖、总酸等含量均满足国标中黄酒发酵指标。因此,该2株菌为特性优良的酿酒酵母,有进一步开发利用的价值。

黄酒发酵过程中物位测量技术的研究与改进

对大罐黄酒发酵工艺过程中物位测量技术进行了研究,采用射频导纳技术实现在导电介质中物位测量技术的实现,分别针对前后酵发酵过程中物料的不同属性特征,进行数据模型的算法设计,并对挂料问题进行了分析与改进,以保证发酵过程中物料物位的测量精准度,提高黄酒品质。针对物位测量技术设计一套物位控制系统,对物位测量系统硬件部分的电源电路进行了设计,提出了单片机PWM输出时钟与取样积分电路两种方案,进一步提高了物位测量技术的准确率;并提出了前后酵发酵导纳数学模型,并采用visual studio 2015设计了上位机监控系统,可以在线实时查看发酵罐内的物位;采用RFID技术实现发酵罐之间、发酵罐与监控系统之间的无线通信,不仅提高了数据传输的可靠性,也填补了国内在测量黄酒发酵物位测量技术方面的空白。