占边酿酒厂通过现代化改造提高产量并确保一贯卓越的产品品质

占边酿酒厂通过现代化改造提高产量并确保一贯卓越的产品品质

背景

位于肯塔基州克莱蒙的占边酿酒厂拥有超过 75 年的历史,是世界顶级烈酒的生产商之一。该厂的烈酒年产量超过 9,000 万瓶,销往全球 200 多个国家。产品包括一系列知名波本酒品牌,如占边波本威士忌、黑占边威士忌以及巴斯海登、诺不溪、布克斯等小批量生产的典藏版波本威士忌。

占边克莱蒙酿酒厂共有 27 个搁架屋,分布在各个酿造场,陈年的波本酒超过 60 万桶,是北美地区最大的酿酒厂之一。

生产过程

据说,波本酒 100% 的色泽和 60% 的口感都取决于酒桶。另外 40% 的口感取决于原料配方中的谷物成份、酵母、发酵条件以及低度酒和高度酒的酒精纯度 (proof)。保持低度酒和高度酒的酒精纯度,可确保发酵期间产生的、有助提升口感的所需酒类芳香物和物质(除酒精之外)保留在高度酒中,同时将不需要的酒类芳香物去除。

将原料配方中列出的谷物煮熟,然后使用酵母发酵,从而得到“蒸馏酒”。将酒精度约 9% 的蒸馏酒送入称为“蒸馏釜”的连续多层蒸馏塔中,酒精将浓缩在塔顶出来的蒸汽中。蒸汽冷凝后,即可得到“低度酒”并储存在储罐中,其酒精度约为 60%(酒精纯度为 120 proof)。

残留的“蒸馏酒”成为“浓废液”从蒸馏塔底排出。最后,将低度酒泵送到称为 “doubler”的罐式二次蒸馏器中进行最后阶段的蒸馏。从二次蒸馏器出来的蒸汽被冷凝后,得到的即为“高度酒”,其酒精度约为 65%(酒精纯度为 130 proof)。它将储存在储酒池中,随后被稀释或“浓缩”到所需的浓度,再灌入烧焦的全新橡木桶中。

为了避免损失酒精,从蒸馏釜和罐式二次蒸馏器底部收集的残留液体以及来自酿酒厂的其他废液将被收集在储罐中,并送入一个称为“边角余料蒸馏器”的小型蒸馏塔中。酒精会浓缩于蒸馏器顶部出来的蒸汽中,经冷凝后得到低度酒。

面临的挑战

在过去几年中,波本威士忌在全球的需求量激增。占边希望对酿酒厂各环节工序进行现代化改造,以便在现有设备和工艺条件约束下提升产量。为了实现这一目标,需要减少工艺和质量上的差异,从而使工厂在运营方面突破极限,在保持产品完整性的同时提高产量。该应用将通过实施技术组件来提供实时模型预测控制。

解决方案

Pavilion8 控制器通过约束处理、前馈、去耦和死区补偿实现多变量控制,并借助过程模型优化控制器操作。传统的模型预测控制 (MPC) 使用的是线性模型,而 Pavilion8 控制器支持使用非线性模型。

Pavilion8 控制器可计算下级流程控制回路(通常是 PID 回路)的推荐设定点,从而优化实时控制性能。电路板操作员可以将这些控制器置于 MPC 控件之上或之外。通过配置一个 Pavilion8 控制器将设定点写入另一个 Pavilion8 控制器的受控变量,可以实现更复杂的控制策略。

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