酱油是我国传统的酿造制品，是人民生活中不可缺少的调味品。随着科技进步和人民生活水平的提高，对传统的酿造酱油提出了新的要求，在跨入21世纪的今天，更偏重于质量上的提高。
我国的酱油传统酿造工艺正进入工艺更新设备改装的时期。就当前酱油生产各种工艺的各个主要环节、技术关键问题、提高原料全氮利用率、提高产品质量等技术问题，多在逐步改进，对花色酱油的配制以及与酱油有关的调味品、添加剂有了新的要求。设备的改装目的是为了提高酱油生产工人的技术水平，以促进酱油工业的发展。食品制造、发酵、生物工程设备生产线、食品灭菌设备等加速实现自动化。
种曲的自动培养机
调味品酿造业中采用高品质的【种曲自动培养机】,集原料蒸煮、灭菌、降温、接种、培养等功能为一体。主要有培养罐体、接种装置、空气除菌装置、加湿除菌装置、AI仪表温度调节装置、AI仪表湿度调节装置、AI2057无纸记录仪、电器控制柜的设计应用。
特点
一、【种曲自动培养机】的主要特点：
1、【种曲自动培养机】的功能比较齐全，从原料投放以后，直至种曲培育成功，均处在一个密闭的环境中，而该环境具有灭菌、降 温、接种、调温、调湿、补充足够氧气的功能，完全具备菌种的制配条件。
2、整个制配种菌曲的培养过程，无杂菌干扰。
3、不受外界杂菌感染，能保持一个最有利于米曲霉生长的温度和湿度的环境；
自动化程度高，培养过程不需要专人管理；
4、由于实现了自动控制，避免了人为操作失误，对菌种培育产生不良影响；
5、【种曲自动培养机】制配菌曲种与常规方法培育的菌种，杂菌少（1×10平方以下）；
孢子数多，霉活率高、杂菌少；
6、【种曲自动培养机】制配菌曲种比常规方法制配种曲占用厂房面积少，并节省劳动力，减轻劳动强度，改善了劳动环境。
种曲自动培养机 看系统 图1：
种曲自动培养机技术参数 看数据图2：
二、【种曲自动培养机】控制系统要求
【种曲自动培养机】具有原料蒸煮、灭菌、降温、接种、培养等功能为一体的设备。主要有培养装置、接种装置、降温装置、喷雾装置、过滤空气配制装置、温湿调节装置、控制柜组成。
参数要求： 【种曲自动培养机】的主要技术参数： 1. 蒸汽压力： 0.18-0.20Mpa 2. 温度： 26 ℃ -40 ℃ （可调） 3. 湿度： 95 ℃ -98 ℃ （可调） 4. 产量： 120Kg / 批次（按投料计算） 5. 总功率： 10KW 6. 无菌空气输送量： 160 -200 升 / 每分钟。
主要技术性能指标： 1. 菌种（干基）含孢子数量 大于 60 亿 / 克 2. 孢子发芽率： 大于 95 ％ 3. 杂菌数 小于 50 个 / 克
三、控制器设计方案
看系统图3：
所有的控制方案多在人机介面上实现：
1、培养机周期控制：
【种曲自动培养机】的原料蒸煮、灭菌、降温、接种、培养按要求时间周期来工作的，设置时间来控制自动培养周期；定时开关量输出来控制种曲自动培养机供电周期。设计定时开关机功能为自动控制机台主机的电源定时【合闸 / 断开】控制：主电源【合闸 / 断开时间设定】例：设置【 72 】小时闭合主电源交流接触器，设置【 ? 】0小时无限期的断开主电源交流接触器,或设置时间如2小时，可轮回停止/吸合；时间可任意设定（开关量输出模块3013接点D0）；
2、温度程序控制：
【种曲自动培养机】在填充培养基后，启动温度控制按预设的温度程序来控制温度达到原料蒸煮、灭菌、降温的过程。整个控温过程多有升降温曲线显示在人机介面上，所有的数据多记录在人机介面上，达到无纸记录仪的功能。
温度控制器型号：采用AI-708PFW1L2L2S控制加温电磁阀。
程序表AI-708PFW1L2L2S参数设置： 看参数表图4
1）程序曲线的编排：
程序表调节器可用于按一定时间规律自动改变给定值进行控制的场合。具有50段程序编程功能，可设置任意大小的给定值升、降斜率；具有跳转（目标段只限于前30段）、运行、暂停及停止等可编程/可操作命令，可在程序控制运行中修改程序；具有二路事件输出功能。可通过报警输出控制其他设备联锁动作，进一步提高设备自动化能力；具有停电处理模式、测量值启动功能及准备功能，使程序执行更有效率及更完善。
程序编排统一采用温度－时间－温度格式，其定义是，从当前段设置温度，经过该段设置的时间到达下一温度。温度设置值的单位都是℃，而时间值的单位都是分钟。
下例为一个包含线性升温、恒温、线性降温、跳转循环、准备、暂停及事件输出6段程序例子。
第1段 C 01=100 t 01=30 ；100℃起开始线性升温，升温时间为30分钟
第2段 C 02=400 t 02=60 ；升温至400℃，升温斜率为10℃/分。恒温时间为60分
第3段 C 03=400 t 03=120 ；降温段，降温时间为120分，降温斜率为2℃/分。
第4段 C 04=160 t 04=-35 ；降温至160℃后，接通报警开关1，并且跳往第5段执行。
第5段 C 05=160 t 05=0 ；进入暂停状态，需操作人员执行运行操作才能继续运行至第6段。
第6段 C 06=160 t 06=-151 ；关闭报警开关1，并且跳往第1段执行，从头循环。
采用温度－时间编程方法的优点是升温、降温的斜率设置的范围非常宽。升温及恒温段具有统一的设置格式，方便学习。设置曲线更灵活，可以设置连续设置升温段(如用不同斜率的升温段近似实现函数升温)，或连续的恒温段。
2）仪表调试：
温度程序控制器AI-708PFW1L1L1S4对油温按温度－时间－温度的格式来程序升温，在使用过程中首先要自整定，把【种曲自动培养机】第一段程序修改成常用温度或最高温度，启动【运行】，再启动【自整定】；目前AI仪表自整定采用的是AI人工智能调节算法是采用模糊规则进行PID调节的一种新型算法，在误差大时，运用模糊算法调节，以消除PID饱和积分现象，当误差趋小时，采用改进后的PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化。具有无超调、高精度、参数确定简单、对复杂对象也能获得较好的控制效果等特点。在使用过程中AI调节器 结合PID调节、自学习及模糊控制技术，实现了自整定/自适应功能及无欠调的精确调节，性能远优于传统PID调节器。
程序调节器可用于按一定时间规律自动改变给定值进行控制的场合。可设置任意大小的给定值升、降斜率；具有跳转（目标段只限于前30段）、运行、暂停及停止等可编程/可操作命令，可在程序控制运行中修改程序；具有二路事件输出功能。可通过报警输出控制其他设备联锁动作，进一步提高设备自动化能力；具有停电处理模式、测量值启动功能及准备功能，使程序执行更有效率及更完善。
当曲线拟合出现PV值跟不上程序设定曲线SV值时，可采用曲线拟合技术：曲线拟合是AI-708P/808P型仪表采用的一种控制技术，由于控制对象通常具有时间滞后的特点，所以仪表对线性升、降温及恒温曲线在折点处自动平滑化，平滑程度与系统的滞后时间参数t有关，t越大，则平滑程度也越大，反之越小。控制对象的滞后时间(如热惯性)越小，则程序控制效果越好。按曲线拟合方式处理程序曲线，可以避免出现超调现象。注意：曲线拟和的特性使程序控制在线性程序升温时产生固定的负偏差，在线性降温时产生固定的正偏差，该偏差值大小与滞后时间（t）和升（降）温速率成正比。这是正常的现象。
2、温度压力显示：
【种曲自动培养机】在蒸煮、灭菌、降温过程中是用蒸汽来加温消毒灭菌，在用蒸汽压力来加热，温度与压力之间有一关系，当消毒过程中排气有堵塞现象，不是活蒸汽会造成有压力，温度偏低灭菌不彻底，设计采用AI-702MFJ0J5L5L5S仪表双路显示温度与压力，有测量信号异常就报警提示。温度测量采用三线制PT100传感器，温度测量范围0～200℃，压力采用平基膜卫生型压力变送器量程范围0～1MPa。；仪表J5模块给压力变送器供电24VDC。
仪表型号：AI-702MFJ0J5L5L5S仪表双路显示温度与压力。
3、湿度控制：
种曲自动培养机在经过蒸煮、灭菌、降温、接种、培养，就需要湿度控制。湿度控制采用干湿球测量湿度。设计采用AI-702MFJ0J0L5L5S仪表双路显示温度湿度。由于采用了2支三线制PT100传感器来测量湿度，在蒸煮、灭菌、降温过程传感器不受影响，在蒸汽消毒、灭菌、降温过程中所产生的冷凝水补给了PT100传感器湿球蒸发水槽的水位，当在接种、培养时就有湿度显示，不需要外部补给温湿度测量的蒸发水，减少了细菌的污染。
巡检仪AI-702MFJ0J5L5L5S；AI-702MFJ0J0L5L5S参数设置：看参数表图5：
4、摇床翻动：
种曲自动培养机在培养过程中需要曲种盘间歇横向摇晃，起到物料的晃动空气流动。设计采用设定电机曲轴间歇工作，曲种盘间歇横向摇晃。采用AI-3013D5开关量输出控制电机开停。在人机界面上设定起停时间，按照开关量闭合【 5 】分钟、断开【 5 】间歇启动工作，时间按照种曲不同自由设置时间。
四、数据无纸记录：
采用AI-2057C/G型及AI-2080C型触摸数字无纸记录仪，配置标准CF卡数据存储模块；采用智能化、模块化和网络化的无纸记录仪，在无纸记录仪可保存15条升降温程序配方在中。与宇电AI系列产品进行灵活的配合应用，实现多通道数字、曲线全屏显示，数据存储的功能；操作人性化；每通道数据刷新时间50毫秒；选配储存卡槽采用外插拔标配1G的电子硬盘，可扩展CF卡1～4G存储记录空间；数据保存按先进先出的原则；数据通过读卡器在PC上直接打开，串口备份至计算机上，用Excel电子表格打开CSV格式的数据文件；
系统架构采用上位机＋下位机的结构，下位机为AI系列仪表，输入及输出规格极为丰富，可任选单路或多路显示报警仪、智能调节器、手操器、流量积算仪或开关量输入输出模块；系统若发生变化，亦可随时变更、增加或减少记录通道；每台记录仪可选择4、6、8、12、16、32通道类型软件；自由编辑选择AI通道硬件型号；可写入设备位号如：TIC-101； 设有屏保功能防止误操作，操作使用15分钟后重新输入密码111。
无纸记录仪通电后显示【宇电标记】；触摸点【开始】出现菜单栏；选【记录设置】设置数据报表存储要求；选【数据】全屏显示各通道；选【实时曲线】显示单台曲线，实现参数设置、升降程序配方设置、查看程序曲线、程序控制、手/自动切换，手动输出量的设定；选【棒图】【实时多条PV】【历史曲线】选【流程图】触摸按钮控制电机启停（连接AI-3013D5型8点继电器模块）；查询数据选【报表】【报警】；点击：【数据画面】【棒图画面】【流程图仪表数据】【实时多曲线画面】【历史多曲线画面】的数据框快捷返回单台仪表的【实时曲线画面】通道。可前页与后页翻页。相同页面按【前页】【后页】【自动/手动】循环自动翻页；看下图6：
对于518P、708P、808P程序仪表参数设置，点击【A】框，进入【手/自动、编程设置控制平台】；所示的编程界面：出现【通道一 程序编排设置】；程序编排平台用组别配方来设置程序段【C01】和【T01】表示，以【组1】为例：点击选中【组1】点击组名【C01】下面的数据框输入温度值【250】（注：在温度栏C01输入的数值要放大10倍如25℃输入的数据是【250】放大10倍）；点击组名T01下的时间段写入实际时间值分钟如15分钟写入【15】；设置好程序配方选中配方组如：【组1】在菜单条中点击【查看】可看到已编排的曲线图形；点击【返回】；选中编辑好的配方组【组1】点击【下载】操作，已编排的程序就下传给程序仪表；即时可操作【运行】【停止】【暂停】【手动】【自动】【返回】。采用【上传验证】仪表中的程序曲线来检验程序是否下传，程序配方可保存15组程序在触摸屏中。
用多曲线的形式来直观的显示CF卡记录中的数据，显示该时间段内相关通道间被测量的变化关系。按通道顺序排列1、2、3、4固定组合在一起的通道组合，对于需要比较关键参数通道可将仪表地址编排在同一组显示趋势曲线，这样就更好的进行比较分析工艺参数的对象变化。点击【数据框】返回【实时画面】通道。点击【S】可选择启用单条或4条曲线显示趋势变化；查询历史数据设置起始时间及时间跨度；设置数据范围使曲线显示在图表中央，不同的数据范围启用单条查询。历史画面的功能画面右下角 点击【S】查询，触摸屏显示是当前的起始时间，改倒退起始时间：年/月/日/时/分/秒；修改时间跨度：时/分/秒设置；点击【确认】按钮，系统即刻显示历史曲线、数据报表；报警报表。
在数据记录仪中，即可以根据客户的实际需要，设置数据的采样时间，存储间隔以及是否保存记录，是否立即保存数据到CF卡等功能，来满足不同的需求。(1)采样时间默认为6秒，用户可以设定的范围是：6秒~3600秒；(2)内存转CF卡存储间隔默认为60分钟，用户可以设定的范围是：60分~300分；(3)如果用户需要马上取走在记录仪内存中存储的数据，可以点击“立即保存”的按钮，这样已采集数据就马上存储到CF中了。
数据记录是采用的外插CF卡来保存数据；标配1G的电子硬盘。可扩展CF卡1～4G存储记录空间；数据可通过读卡器在PC上直接打开，也可通过串口备份至上位控制计算机。CF卡内：【AL】数据包是报警报表；【DL】数据包是数据报表；按年/月/日/小时来保存数据源文件。
CF卡保存数据的数据报警报表可应用PC图形阅读软件及采用Excel电子表格打开CSV格式的数据文件，或用微型打印机把报表打印出来。看下图7：
保存数据计算AI-2057G/C型AI-2080C触摸式智能化数字彩色无纸记录仪：支持多达4G byte的CF卡存储功能。以1G的CF卡为例，记录周期默认为每6秒钟；各通道类型的无纸记录仪可存储的天数为： (1) 4通道：约1400天(2) 6通道：约1100天(3) 8通道：约900天(4) 12通道：约650天(5) 16通道：约500天(6) 32通道：约250天。数据保存按先进先出的原则。
五、数据微型打印机打印
1、历史曲线可同时打印4条：有2种方式：在屏的历史曲线画面才能实现打印曲线功能！
左上角的蓝色“Print”：打印屏上所显示的曲线内容；1条或选4条同时打印；
左上角的红色“Print”：打印设置中所查询到的曲线内容；1条或选4条同时打印；
右下角的“S”设置，有关打印机纸张宽度的设置，如果您的打印机的纸张太宽或太窄，可以通过设置“打印纸张宽度比例”这个值来调整，他的范围是“0%~500%”
2、历史数据可同时打印5个数据：有2种方式：在屏的历史数据画面才能实现打印数据功能！
(1)左上角的蓝色“Print”：手动打印屏上所查询到的报表内容；每行5个数据；
(2)右上角的红色“Print”：手动打印当前刚刚采集到的报表内容；每行5个数据；
(3)右下角的“S”设置，有关打印报表的设置，
a.如果您想自动打印采集到的报表，可以启用“选择是否自动打印”的功能。
b.“自动打印时间间隔“的设定，是设置多长时间后，打印机开始自动打印。如果此值设为0，则自动的实时打印报表。
c.打印纸宽57mm每次打印5列1行数据，每行5个数据；大于5列数据换行打印；您可以通过设置“打印起始列和打印终止列”来设置您所要打印的那几个连续列的数据。
d.每列数据可打3000行，每1行数据间隔就是：数据报表采样时间【 6 】秒（可设置）。
查询打印可打3000行数据；3000×6秒＝18000秒÷3600秒＝5小时；
六、计算机图形软件使用
图形软件是专为无纸记录仪开发的，一个可在个人计算机上运行的工具软件，其作用是用来将HMI屏上加密记录在CF卡上的数据集中管理，便于用户查询数据报表，查看历史曲线，并可以对其进行打印的功能。
点击【查看报表】按钮，可以显示打开的记录数据与报警记录的文件或是用户从CF卡里查询到的数据，以报表的形式显示出来。如下图8：
七、结束语
采用【种曲自动培养机】培养过程，升温高而快，延续时间长，降温慢；营养没破坏，则相反种曲的活力较高。制曲技术生产酱油是对传统制曲模式的一种变革.该文就影响发酵质量的因素－－不同接种比例、温度、pH值、培养时间等因素进行了系统比较和试验,确定了最适生产工艺条件为豆粕700kg,麸皮450kg,炒麦100kg,接种双菌种(AS3.951:AS3.350=3:1)通风制曲培养36h,酱油原料全氮利用率、氨基酸生成率以及成品质量有了明显提高,比单菌种制曲鲜味更加浓厚。
采用【种曲自动培养机】设备的改装目的是为了提高酱油生产工人的技术水平，以促进酱油工业的发展。食品制造、发酵、生物工程设备生产线、食品灭菌设备等加速实现自动化。
