CN108410642A - 用于固态酿造的智能发酵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能发酵装置，尤其是涉及一种用于固态酿造的智能发酵装置，属于酿酒生产设备设计制造技术领域。提供一种生产效率高，劳动强度小，使用过程中的能耗显著降低的用于固态酿造的智能发酵装置。所述的智能发酵装置包括糟醅输送系统、发酵温度控制系统和可密封的发酵罐体，所述的糟醅输送系统布置在所述的发酵罐体内；发酵过程中，所述发酵罐体内的发酵温度通过所述发酵温度控制系统控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能发酵装置，尤其是涉及一种用于固态酿造的智能发酵装置，属于酿酒生产设备设计制造技术领域。
背景技术
白酒酿造发酵环节是影响白酒质量的关键环节，固态法小曲清香白酒采用移动式不锈钢发酵槽代替了传统的窖池发酵，推动了白酒酿造向机械化转型发展。发酵槽装满酒醅后放置于恒温的发酵间进行发酵，不受外界环境的影响，摆脱了酿酒行业热季停产的困境。
发酵槽取代传统的窖池是一大进步，同时也带来了发酵间能耗高、发酵槽数量大导致转运强度大、薄膜密封劳动强度大等新的问题。现有发酵槽一般采用2m3，较传统的窖池容量小数倍，与传统窖池发酵相同产能下需配置发酵槽的数量大。发酵槽依靠人工盖密封薄膜和人工叉车转运，劳动强度高、工作效率低、自动化程度低、安全风险高，且是小曲清香白酒实现全自动化酿造的瓶颈；同时，恒温发酵间面积较大，导致控温所需能耗高，发酵槽转运通道处于常开状态以便发酵槽转运，进一步增加了发酵间的能耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种生产效率高，劳动强度小，使用过程中的能耗显著降低的用于固态酿造的智能发酵装置。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于固态酿造的智能发酵装置，所述的智能发酵装置包括糟醅输送系统、发酵温度控制系统和可密封的发酵罐体，所述的糟醅输送系统布置在所述的发酵罐体内；发酵过程中，所述发酵罐体内的发酵温度通过所述发酵温度控制系统控制。
进一步的是，所述的发酵罐体包括黄水收集罐和卧式发酵罐本体，在卧式发酵罐本体顶面的一个端部上设置有进料口，在卧式发酵罐本体底面与所述进料口相对的另一个端部上设置有出料口，在所述的黄水收集罐上设置有PH电极，所述的黄水收集罐从所述的出料口处与所述卧式发酵罐本体的内部连通，所述的糟醅输送系统布置在所述卧式发酵罐本体的轴向中心线上。
上述方案的优选方式是，所述的智能发酵装置还包括可调压呼吸阀和观察检修孔，所述的可调压呼吸阀安装在所述卧式发酵罐本体顶面的另一端上，所述的观察检修孔布置在卧式发酵罐本体侧面的罐体壁上。
进一步的是，所述的发酵罐体还包括密封盖，所述的进料口和所述的出料口分别通过所述的密封盖开启和关闭，在所述卧式发酵罐本体顶面的另一端还设置有自动喷洗水口，在卧式发酵罐本体出料口一侧的端壁上还设置有料位检测器，所述的料位检测器靠近顶面处布置。
上述方案的优选方式是，所述的糟醅输送系统包括沿轴向布置在所述卧式发酵罐本体内的螺旋输送机，通过进料系统从所述进料口送入所述卧式发酵罐本体内的糟醅发酵料，在所述螺旋输送机的配合下灌满该卧式发酵罐本体或输出该卧式发酵罐本体。
进一步的是，所述的发酵温度控制系统包括一套水冷式智能温度控制系统，位于所述卧式发酵罐本体中的糟醅发酵料的发酵温度通过所述水冷式智能温度控制系统不间断输送的冷却水控制。
上述方案的优选方式是，所述的水冷式智能温度控制系统包括温度传感器和三维网格状的冷却水输送结构，三维网格状的所述冷却水输送结构穿包在所述的糟醅发酵料上，位于在所述冷却水输送结构中的冷却水的流动速度在所述温度传感器的配合下控制。
进一步的是，三维网格状的所述冷却水输送结构包括外包管系、螺旋管系和冷却水储存输送系，所述外包管系和所述螺旋管系的两端分别与所述的冷却水储存输送系连接，所述的外包管系布置在所述卧式发酵罐本体的外侧壁上，所述的螺旋管系布置在所述螺旋输送机的螺旋叶片上，布置在卧式发酵罐本体侧壁上的温度传感器通过控制所述冷却水储存输送系控制冷却水输送结构中的冷却水的流动速度。
进一步的是，三维网格状的所述冷却水输送结构还包括心轴管系，所述的心轴管系布置在所述螺旋输送机的中心轴上，所述心轴管系的两端分别与所述的冷却水储存输送系连接。
进一步的是，所述卧式发酵罐本体的侧壁包括内侧壁和外侧壁，所述的外包管系布置在所述的内侧壁与所述的外侧壁之间；所述螺旋叶片为双层叶片结构，所述的螺旋管系布置在双层叶片结构的所述螺旋叶片的内部；所述的心轴管系由所述螺旋输送机的螺旋叶片安装轴构成。
本发明的有益效果是：本申请通过设置一套包括糟醅输送系统、发酵温度控制系统和可密封的发酵罐体的智能发酵装置，并将所述的糟醅输送系统布置在所述的发酵罐体内，然后再在糟醅的发酵过程中，所述发酵罐体内的发酵温度通过所述发酵温度控制系统控制。这样，由于糟醅发酵料的输送是通过所述的糟醅输送系统输入并灌注满整个发酵罐体的，从而不仅可以有效的提高生产效率，还可以大量的降低操作人员的劳动强度，同时，由于发酵罐体内的发酵温度通过所述发酵温度控制系统控制的，避免了需要通过发酵间整体控温保证发酵罐体内的发酵温度的状况，也就是说发酵间的温度不再需要严格控制，可以处于常开状态，从而可以使使用过程中的能耗显著降低。
附图说明
图1为本发明用于固态酿造的智能发酵装置的结构纵向剖视示意图。
图中标记为：糟醅输送系统1、发酵温度控制系统2、发酵罐体3、黄水收集罐4、卧式发酵罐本体5、进料口6、出料口7、PH电极8、可调压呼吸阀9、观察检修孔10、密封盖11、自动喷洗水口12、料位检测器13、进料系统14、温度传感器15、冷却水输送结构16、外包管系17、螺旋管系18、冷却水储存输送系19、螺旋叶片20、心轴管系21、中心轴22、内侧壁23、外侧壁24、糟醅料斗25、活动下料管26、压力变送器27、真空泵接口28。
具体实施方式
如图1所示是本发明提供的一种生产效率高，劳动强度小，使用过程中的能耗显著降低的用于固态酿造的智能发酵装置。所述的智能发酵装置包括糟醅输送系统1、发酵温度控制系统2和可密封的发酵罐体3，所述的糟醅输送系统1布置在所述的发酵罐体3内；发酵过程中，所述发酵罐体3内的发酵温度通过所述发酵温度控制系统2控制。本申请通过设置一套包括糟醅输送系统1、发酵温度控制系统2和可密封的发酵罐体3的智能发酵装置，并将所述的糟醅输送系统2布置在所述的发酵罐体3内，然后再在糟醅的发酵过程中，所述发酵罐体3内的发酵温度通过所述发酵温度控制系统2控制。这样，由于糟醅发酵料的输送是通过所述的糟醅输送系统1输入并灌注满整个发酵罐体3的，从而不仅可以有效的提高生产效率，还可以大量的降低操作人员的劳动强度，同时，由于发酵罐体3内的发酵温度通过所述发酵温度控制系统2控制的，避免了需要通过发酵间整体控温保证发酵罐体3内的发酵温度的状况，也就是说发酵间的温度不再需要严格控制，可以处于常开状态，从而可以使使用过程中的能耗显著降低。
上述实施方式中，为了各组成部件的通用化，减少专用部件的采构，以及糟醅发酵料的输送，本申请所述的发酵罐体3包括黄水收集罐4和卧式发酵罐本体5，在卧式发酵罐本体顶面的一个端部上设置有进料口6，在卧式发酵罐本体底面与所述进料口6相对的另一个端部上设置有出料口7，在所述的黄水收集罐4上设置有PH电极8以及压力变送器，所述的黄水收集罐4从所述的出料口7处与所述卧式发酵罐本体5的内部连通，所述的糟醅输送系统1布置在所述卧式发酵罐本体5的轴向中心线上。此时，所述的糟醅输送系统1优选为一台沿轴向布置在所述卧式发酵罐本体5内的螺旋输送机，这样，通过进料系统14从所述进料口6送入所述卧式发酵罐本体5内的糟醅发酵料，便可以在所述螺旋输送机的配合下灌满该卧式发酵罐本体5或输出该卧式发酵罐本体5。
随着卧式发酵罐本体5布置方式的改变以及进出料方式的改变，为了保证发酵需要的密闭空间、对所述密闭空间的压力的调节以及观察，本申请对所述的卧式发酵罐本体5作了相应的改进设计和调整，即所述的智能发酵装置还包括可调压呼吸阀9和观察检修孔10，所述的可调压呼吸阀9安装在所述卧式发酵罐本体顶面的另一端上，所述的观察检修孔10布置在卧式发酵罐本体侧面的罐体壁上；所述的发酵罐体3还包括密封盖11，所述的进料口6和所述的出料口7分别通过所述的密封盖11开启和关闭，在所述卧式发酵罐本体顶面的另一端还设置有自动喷洗水口12，在卧式发酵罐本体出料口一侧的端壁上还设置有料位检测器13，所述的料位检测器13靠近顶面处布置。这样，发酵过程中的黄水可以通过黄水收集罐4及其布置的PH电极8和压力变送器27测定，密闭空间可以通密封盖11的开启和关闭获得，并在可调压呼吸阀9以及外部真空泵的配合下调节其压力，发酵料的灌装情况，以及发酵的物理状态可以通观察检修孔10完成观察，检修时还可以通过所述的观察检修孔10进出所述的卧式发酵罐本体5。当然，此时还需要在卧式发酵罐本体5上设置真空泵接口28。而所述的进料系统可以设置成糟醅料斗25和活动下料管26的结构，然后再与螺旋输送机相配合，这样便于实现机械化的下料。同样的，出料时，打开出料口7起动螺旋输送机即可实现排料。
进一步的，随着发酵罐体布置形式的改变，即由现有技术的立式布置改进为本申请的卧式布置方式，以及不需要发酵间必须恒温的发酵环境的改进，为了精准的控制发酵温度，提高发酵质量，本申请的发酵温度控制系统2优先选用一套水冷式智能温度控制系统，位于所述卧式发酵罐本体5中的糟醅发酵料的发酵温度通过所述水冷式智能温度控制系统不间断输送的冷却水控制。这样，既可以根据流速来精准的带走发酵产生的热量，又可以达到降低成本的目的。当然，当温度仅通过流速度无法较快的降低发酵料的温度时，可以对水温进行改变，达到快速降温或快速升温的目的。
再结合本申请发酵罐体的结构特点、糟醅发酵料的输送特点以及静置发酵时需要密闭的特点，本申请将所述的水冷式智能温度控制系统设置为包括温度传感器15和三维网格状的冷却水输送结构16的结构，三维网格状的所述冷却水输送结构16穿包在所述的糟醅发酵料上，位于在所述冷却水输送结构16中的冷却水的流动速度在所述温度传感器15的配合下控制。此时，三维网格状的所述冷却水输送结构16的优选方式为包括外包管系17、螺旋管系18和冷却水储存输送系19，所述外包管系17和所述螺旋管系18的两端分别与所述的冷却水储存输送系19连接，所述的外包管系17布置在所述卧式发酵罐本体5的外侧壁上，所述的螺旋管系18布置在所述螺旋输送机的螺旋叶片20上，布置在卧式发酵罐本体侧壁上的温度传感器15通过控制所述冷却水储存输送系19控制冷却水输送结构中的冷却水的流动速度。同时，为了进一步的控制发酵罐体心部糟醅发酵料的温度，本申请三维网格状的所述冷却水输送结构16还包括心轴管系21，所述的心轴管系21布置在所述螺旋输送机的中心轴22上，所述心轴管系21的两端分别与所述的冷却水储存输送系19连接。
具体的，在布置构成三维网格状的所述冷却水输送结构16的各个部件时，结合所述卧式发酵罐本体5的侧壁包括内侧壁23和外侧壁24，所述螺旋叶片20为双层叶片结构的特点，为了延长各个部件的使用寿命，本申请将所述的外包管系17布置在所述的内侧壁23与所述的外侧壁24之间，将所述的螺旋管系布18置在双层叶片结构的所述螺旋叶片20的内部，相应的所述的心轴管系21由所述螺旋输送机的螺旋叶片安装轴构成，这样可以保证构成三维网格状的所述冷却水输送结构16各个部件均不外露，同时又能快速的带走发酵产生的热量。
综上所述，采用本申请提供的智能发酵装置来发酵糟醅发酵料具有以下的好处：
1、本发酵罐采用全自动进出料，避免了人工叉车转运发酵槽的情况，减少人工、提高了安全防控能力，打通了小曲清香全自动化酿造关键一环。
2、发酵罐采用自动密封系统，配合使用可调压呼吸阀，保证发酵环境气压稳定，减少人工、提高了效率。
3、采用温度传感器对发酵过程实时监测，对黄水PH值、容量等数据实时监测，实现发酵过程数据监测和大数据收集，为后期改进发酵工艺和人为控制发酵环境奠定了基础。
4、采用精准控温方式，较传统的发酵槽发酵可节省能源30％以上。
5、单个发酵罐可以做到数十个立方，突破了传统2个立方发酵槽的容量，实现大容量发酵，有利于整个生产线工艺改进和效率提升。
实施例一
如上所述，本申请的发酵罐由三部分构成，包括发酵罐体、螺旋输送系统和冷却系统。冷却系统包括冷热水加压泵、冷却水循环槽、冷水机组、气动薄膜直通调节阀、万向接头以及三维网格状的所述冷却水输送结构；螺旋输送系统包括轴向密封填料函、空心外轴、空心内轴、螺旋片联通管、双层螺旋片内导流管、螺旋片；发酵罐体由进出料口、黄水收集罐及卧式发酵罐本体组成。其中出料位置包含出料口、出料口密封盖，进料位置包含进料口、活动下料管、糟醅料斗、进料口密封盖，黄水收集罐包含罐体、压力变送器、PH电极、开关阀，卧式发酵罐本体包含支撑座、轴承座、减速机、观察孔/检修孔、温度传感器、真空泵接口、可调压呼吸阀、自动清洗喷水口、料位检测器。当然，上述三维网格状的所述冷却水输送结构可以独立存在，也可以分别由双层的罐体壁、双层的螺彷叶片以及螺旋叶片安装轴构成，只需要它们分别与冷水储存输送系统，即由冷热水加压泵、冷却水循环槽、冷水机组的冷水储存输送系统连接并开成循环回路即可。
工作步骤：
发酵罐支撑座不等高，安装后罐体向出料口端倾斜，以减小出料时糟醅的阻力和黄水自流。进料时打开进料口密封盖，糟醅输送线将糟醅输送至糟醅料斗中暂存，糟醅经过活动下料管进入罐本体，持续下料时启动减速机带动螺旋片缓慢转动，将物料向前推移，当出料口上方料位检测器检测到糟醅装满后螺旋片继续旋转一周后停止进料，使糟醅更加紧密接触利于发酵，此时移开活动下料管，关闭进料口密封盖进行发酵。
发酵过程中，卧式发酵罐本体温度传感器实时监测发酵温度，当温度偏离发酵升温曲线时启动冷却系统，冷却系统水温7℃--25℃可调节。发酵罐设计时罐体外壳、螺旋片及螺旋片空心轴均通入了冷却水，螺旋片联通管、双层螺旋片内导流管用于引导螺旋片的冷却水流向螺旋片最顶端，保证冷却效果，同时罐体设计时直径控制在4米以内，双层螺旋片间距控制在1.7米以内，充分保证糟醅散热效果。发酵过程中产生的二氧化碳通过可调压呼吸阀排除，以保证罐体压强处于恒压状态。发酵过程中产生的黄水由于重力作用自流进入黄水收集罐，黄水收集罐中PH电极用于检测黄水PH值，压力变送器用于检测黄水容量。发酵过程中可通过观察孔查看糟醅是否有霉变等现象。
发酵结束后，打开出料口密封盖，启动螺旋片减速机，螺旋片缓慢转动推动糟醅向前运动，糟醅由出料口出料。出料完成后，开启清洗装置，水由自动清洗喷水口喷出，对罐体内壁及双层螺旋片进行冲洗，同时启动双层螺旋片运动，以保证双层螺旋片彻底清洗并带出清洗后的残渣。
每批次发酵黄水容量及PH值、发酵升温曲线、糟醅表面状态可进行记录，对应到每批次糟醅蒸馏的出酒率和出酒质量，可形成发酵过程大数据，根据大数据可以分析出影响发酵质量的关键因素并拟合最佳发酵升温曲线，有效改善发酵效果，使发酵过程更加可控，由此提高出酒率和出酒质量。
Claims (10)
1.一种用于固态酿造的智能发酵装置，其特征在于：所述的智能发酵装置包括糟醅输送系统(1)、发酵温度控制系统(2)和可密封的发酵罐体(3)，所述的糟醅输送系统(1)布置在所述的发酵罐体(3)内；发酵过程中，所述发酵罐体(3)内的发酵温度通过所述发酵温度控制系统(2)控制。
2.根据权利要求1所述的用于固态酿造的智能发酵装置，其特征在于：所述的发酵罐体(3)包括黄水收集罐(4)和卧式发酵罐本体(5)，在卧式发酵罐本体顶面的一个端部上设置有进料口(6)，在卧式发酵罐本体底面与所述进料口(6)相对的另一个端部上设置有出料口(7)，在所述的黄水收集罐(4)上设置有PH电极(8)，所述的黄水收集罐(4)从所述的出料口(7)处与所述卧式发酵罐本体(5)的内部连通，所述的糟醅输送系统(1)布置在所述卧式发酵罐本体(5)的轴向中心线上。
3.根据权利要求2所述的用于固态酿造的智能发酵装置，其特征在于：所述的智能发酵装置还包括可调压呼吸阀(9)和观察检修孔(10)，所述的可调压呼吸阀(9)安装在所述卧式发酵罐本体顶面的另一端上，所述的观察检修孔(10)布置在卧式发酵罐本体侧面的罐体壁上。
4.根据权利要求2或3所述的用于固态酿造的智能发酵装置，其特征在于：所述的发酵罐体(3)还包括密封盖(11)，所述的进料口(6)和所述的出料口(7)分别通过所述的密封盖(11)开启和关闭，在所述卧式发酵罐本体顶面的另一端还设置有自动喷洗水口(12)，在卧式发酵罐本体出料口一侧的端壁上还设置有料位检测器(13)，所述的料位检测器(13)靠近顶面处布置。
5.根据权利要求2所述的用于固态酿造的智能发酵装置，其特征在于：所述的糟醅输送系统(1)包括沿轴向布置在所述卧式发酵罐本体(5)内的螺旋输送机，通过进料系统(14)从所述进料口(6)送入所述卧式发酵罐本体(5)内的糟醅发酵料，在所述螺旋输送机的配合下灌满该卧式发酵罐本体(5)或输出该卧式发酵罐本体(5)。
6.根据权利要求5所述的用于固态酿造的智能发酵装置，其特征在于：所述的发酵温度控制系统(2)包括一套水冷式智能温度控制系统，位于所述卧式发酵罐本体(5)中的糟醅发酵料的发酵温度通过所述水冷式智能温度控制系统不间断输送的冷却水控制。
7.根据权利要求6所述的用于固态酿造的智能发酵装置，其特征在于：所述的水冷式智能温度控制系统包括温度传感器(15)和三维网格状的冷却水输送结构(16)，三维网格状的所述冷却水输送结构(16)穿包在所述的糟醅发酵料上，位于所述冷却水输送结构(16)中的冷却水的流动速度在所述温度传感器(15)的配合下控制。
8.根据权利要求7所述的用于固态酿造的智能发酵装置，其特征在于：三维网格状的所述冷却水输送结构(16)包括外包管系(17)、螺旋管系(18)和冷却水储存输送系(19)，所述外包管系(17)和所述螺旋管系(18)的两端分别与所述的冷却水储存输送系(19)连接，所述的外包管系(17)布置在所述卧式发酵罐本体(5)的外侧壁上，所述的螺旋管系(18)布置在所述螺旋输送机的螺旋叶片(20)上，布置在卧式发酵罐本体侧壁上的温度传感器(15)通过控制所述冷却水储存输送系(19)控制冷却水输送结构中的冷却水的流动速度。
9.根据权利要求8所述的用于固态酿造的智能发酵装置，其特征在于：三维网格状的所述冷却水输送结构(16)还包括心轴管系(21)，所述的心轴管系(21)布置在所述螺旋输送机的中心轴(22)上，所述心轴管系(21)的两端分别与所述的冷却水储存输送系(19)连接。
10.根据权利要求9所述的用于固态酿造的智能发酵装置，其特征在于：所述卧式发酵罐本体(5)的侧壁包括内侧壁(23)和外侧壁(24)，所述的外包管系(17)布置在所述的内侧壁(23)与所述的外侧壁(24)之间；所述螺旋叶片(20)为双层叶片结构，所述的螺旋管系(18)布置在双层叶片结构的所述螺旋叶片(20)的内部；所述的心轴管系(21)由所述螺旋输送机的螺旋叶片安装轴构成。
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