大曲成型工艺参数优化与提浆效果检测

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大曲是白酒酿造过程中的糖化剂、发酵剂和生香剂,其质量的好坏将直接影响白酒的品质。目前大曲的成型工艺尚未形成完整的理论体系,各种生产工艺参数严重依赖于工人师傅的个人经验,大曲成型质量参差不齐,而针对大曲质量的评价指标只能通过人为感官评判(其中评价指标主要包括提浆效果和大曲水分均匀度)。本文对大曲提浆效果提出了一种有效的检测方法,结合提浆效果和大曲水分均匀度的检测,研究不同工艺参数对大曲成型质量的影响,最终获取最优大曲成型工艺参数。本文主要内容与结论如下:(1)大曲成型质量评价指标分析,得出影响大曲成型质量的主要评价参数,主要包括提浆效果和大曲水分均匀度,其中本文通过对大曲表面提浆效果进行分析,得出了通过检测大曲表面含水率来直接反映大曲表面的提浆效果,利用高光谱相机采集大曲表面含水率的光谱数据,结合烘干法获取大曲表面含水率,评价大曲表面的提浆效果;通过对大曲内部点位选择,采用标准差的倒数(均匀因子)评价大曲水分均匀度。通过GA-BP神经网络算法和BP神经网络算法建立大曲表面含水率预测模型,结果表明GA-BP算法建立的大曲表面含水率预测模型效果较好且预测精度更高,并对30块优质大曲表面各像素点的含水率进行预测,统计出各不同含水率所占大曲上表面的比值,得出含水率大于33%所占大曲上表面的比值(面积比)用来评价大曲提浆效果的好坏。(2)影响大曲质量的成型工艺参数主要包括成型压力,压制速度,踩踏次数与成型次数。通过大曲压制实验获取成型压力与大曲压缩量之间的关系,依据成型压力与大曲压缩量的特性曲线,确定在不同压力区间下的压制速度、踩踏次数与成型次数。将不同工艺参数(压制速度、踩踏次数与成型次数)划分为3个水平并分别按照正交实验与曲面响应的原理进行9组和17组实验。对正交实验进行极差分析,确定了各个因素分别对面积比与均匀因子的影响水平,并在参数设定范围内获得了一组初步解(在压制速度为10mm/s、踩踏次数为20次、成型次数为7次下,面积比为88.65%;在压制速度为25mm/s、踩踏次数为20次、成型次数为次下,均匀因子为6.4518);对响应曲面实验进行方差与优化求解分析,建立了面积比与均匀因子的二元回归模型,并对回归模型进行预测,各因素对提浆效果影响作用大小依次为:踩踏次数>成型次数>压制速度,得到了面积比最大时,最优工艺参数为:压制速度为10mm/s、踩踏次数为20次和成型次数为7次;各因素对含水率均匀度影响作用大小依次为:压制速度>踩踏次数>成型次数,均匀因子最大时,最优工艺参数为:压制速度为27.7mm/s、踩踏次数为20次和成型次数为5次。(3)正交实验的极差分析与响应曲面实验的方差分析受各工艺参数的水平数量的影响,获取的工艺参数可能不是最优组合。本文基于PSO-BP神经网络建立了大曲水分均匀度寻优模型。模型的输入数据为压制速度、踩踏次数和成型次数,输出为均匀因子,网络模型的均方差为4.43×10-5。经过100次迭代寻优后,最终得出当压制速度为21.6mm/s,踩踏次数为20次,成型次数为5次时,均匀因子为6.5920。通过实验对比分析得出,当压制速度为10mm/s、踩踏次数为20次和成型次数为7次时,大曲提浆效果最好(面积比为88.65%);当压制速度为21.6mm/s、踩踏次数为20次和成型次数为5次时,大曲内部含水率更均匀(均匀因子为6.5497),最终综合考虑各工艺参数对提浆效果与含水率均匀度的影响,本文确定大曲成型的最佳工艺参数为:压制速度A(28)216.mm/s,踩踏次数B(28)20次,成型次数C(28)7次。
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