CN101675335B

CN101675335B - 酿造装置和方法

Info

Publication number: CN101675335B
Application number: CN200880005933.2A
Authority: CN
Inventors: 艾伦·K·华莱士
Original assignee: Coopers Brewery Ltd
Current assignee: Coopers Brewery Ltd
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2028-02-22
Also published as: CA2679090C; NZ579887A; GB2460363B; GB0916627D0; WO2008101298A1; HK1142405A1; CN101675335A; US8882345B2; AU2008217539B2; GB2460363A8; AU2008217539A1; GB2460363A; CA2679090A1; US20100323059A1

Abstract

本发明公开了一种酿造装置和方法，用于检测发酵酿造品的发酵结束。已经确定的是，一旦发酵完成，酿造品(如啤酒)的温度在若干水平层中显示出一种分层的趋势。但是，发酵行为会中断酿造品中分层的趋势。因此，所述的酿造装置包括至少两个温度传感器，其被设置用于测量酿造品第一高度处的温度和酿造品第二高度处的温度之间的温度差。如果该温度差大于阈值差，则确定发酵结束。

Description

酿造装置和方法

技术领域

本发明涉及酿造领域，特别是涉及酿造品发酵结束的检测。为了方便，本发明将具体参照酿造啤酒来进行描述，但该发明也同样适用于检测其它酿造品的发酵结束。

背景技术

发酵是啤酒酿造工艺中的一个步骤，当向容器中的麦芽汁中加入酵母就会开始发酵。在发酵的过程中，糖将转变成酒精和二氧化碳。当所述的啤酒准备好进行诸如调节、过滤或装瓶的进一步处理时，发酵随着糖的转变逐步减缓，直到终止。对于家庭酿造者，为了使啤酒二次发酵和储存，在发酵结束后将啤酒直接装瓶。

典型的发酵需要4至7天完成，但由于诸如发酵麦芽糖的保存温度，酿造品的类型或酵母的数量的很多因素，这一时间是可变的。尽管如此，准确确定何时发酵结束仍然很重要。由于在发酵的过程中产生二氧化碳，所以如果所述啤酒太早装瓶，会导致压力上升，最终瓶子可能爆裂。另一方面，如果任其发酵的时间过长，酿造品可能会变质。

目前，当比重(SG)变为稳定超过24小时(或达到最终比重(finalgravity)(FG))时，确定发酵结束。一旦显示停止产生二氧化碳，酿造者将检查FG。尽管如此，因为该方法要求在测量点处的有效密封，并且所述测量会随着温度变化，所以该方法的确产生一些困难。因此，这种检测发酵结束的方法不是特别适于自动化。此外，其需要接触麦芽汁，这不是所期望的，并且在没有适当操作时将会导致污染。

因此，这需要用于检测发酵结束的其它可选择的方法。

发明内容

因此，在本发明的第一方面中，通过如下步骤，提供了一种用于检测发酵酿造品的发酵结束的方法：

测量在酿造品第一高度处的温度和酿制品第二高度处的温度之间的温度差；以及

如果所述的温度差超过阈值差时，确定达到发酵结束。

在本发明的第二方面中，提供了一种用于检测在容器中发酵酿造品的发酵结束的装置，其包括：

第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述容器第一高度处；

第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在所述容器第二高度处；

用于测量第一温度传感器感应的温度和由第二温度传感器感应的温度之间的温度差的装置；

指示器，指示何时所述的温度差超过阈值差，由此指示所述发酵酿造品发酵结束。

在本发明的第三方面中，提供一种酿造装置，其包括：

容器，所述容器用于容纳发酵的酿造品；

用于测量由第一温度传感器感应的温度和由第二温度传感器感应的温度之间的温度差的装置；

优选地，所述酿造装置还包括绝缘物，用于将所述温度传感器与外界温度隔离。

在本发明的进一步方面中，还提供一种计算机可读介质和计算机程序元件(element)，用于指引可编程器件执行上述方法的步骤。

本发明的一个或多个实施例的详细介绍将在下面依据所附的视图来提供，这些附图通过例举的形式对本发明的原理进行说明。在结合这些实施例对本发明进行描述时，应当理解的是，本发明并不限定于任何实施例。相反地，本发明的范围包括众多的变型，修改和等同物。出于举例的目的，众多的具体细节将在下面描述，以用于为本发明提供充分的理解。然而，在没有一些或是全部的上述具体细节的情况下，仍能够实现本发明。

出于清楚的目的，在涉及本发明的技术领域中公知的技术材料没有进行详细地描述，使得在本发明不会被不必要地不突出。

附图说明

将参考所附视图，对本发明的说明性的实施例进行讨论，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的用于酿造啤酒的酿造装置的横截面图；

图2是依据本发明实施例的方法流程图。

具体实施例

在发酵器中酿造品的温度不是均匀的，而是呈现分布状态，该分布受壁热传递、气体泡沫的释放和生物热释放的影响。在竖直方向上出现最完全的温度差。

在发酵进行时，在整个液体中产生热量和二氧化碳。在周围环境稳定的条件下，存在通过所述的容器壁的热输出，并且产生小的，均匀的温度梯度。事实上，所述温度差变化是相当大的，但其典型地低于100mK。

当发酵活动停止，倘若所述容器没有被干扰或搅拌，无论热流是流向周围环境还是热流来自周围环境，温度都会令人惊讶地具有在若干水平层中分层的趋势。依据热传递的速率，通常可以测量到300-600mK的温度差，这是当器皿被发酵活动而“搅拌”时的温度差的数倍。这提供了一种检测发酵结束的方法。

在一般条件下，发酵活动抑制器皿分层化的一般趋势，而且当发酵减缓或停止时，分层化将增强且能被电子方式地检测到。

因此，本发明通过测量所述酿造品不同高度的温度差(例如，所述容器壁外部的温度差)来检测发酵的结束。

现在参考图1，示出了包括发酵酿造品11的容器10。为了测量所述酿造品不同高度之间的温度差，将两个温度传感器12，14设置在所述容器壁的外面。典型地，以50mm至200mm范围内的高度差，在某些实施例中为大约100mm，将所述第一温度传感器12设在所述第二温度传感器14的上方。通过绝缘材料16，将所述的温度传感器12，14与周围环境空气隔绝，以减少在所述温度传感器12，14的测量时周围环境温度的影响。来自温度传感器12，14的信号通过线路19传送到用户界面模块18。所述装置还可选地包括温度控制装置(未示出)，用于一定程度的加热或冷却所述酿造品。

图2示出了依据本发明的实施例的方法步骤。该方法可能一天运行一次，也可能在发酵开始后几天完全不运行——在第一个三到四天不可能出现发酵结束，并且在这一时间框架下的任何鉴定多半是不可信的。在任何情况下，该方法都能以规定间隔(例如，每日)来运行。基于假设通过温度控制装置以某种方式对所述酿造品的温度进行控制，来描述本发明的该实施例，但是这不是在所有的实施例中都是必需的。

因此，在等待100之后，直到检测发酵结束的时间为止，将所述酿造品温度与所述周围环境温度比较110。众所周知的是，为了进行分层，必须使热流平缓流入或流出所述的器皿。在实践中，通常使得环境温度充分地随着时间的推移而变化，以避免这一困难，或者可选地，使用温度控制系统来保持所述器皿处于与环境温度的不同的温度。尽管如此，如果所述器皿保持在恒定的室内温度下，则不会产生分层，并且本发明将不能如设想的那样可靠地识别发酵结束。因此，如果所述环境温度接近所述酿造品温度(例如，在3K以内)，则在该实施例中，使用在此称为“主动探测(active probing)”技术以产生热流，并且因此在发酵已经结束的情况下产生分层。

对于主动探测，对所述的酿造品施加温度控制的脉冲120。取决于特定的环境，这可能是加热脉冲或是冷却的脉冲，并且其持续时间依据所述脉冲的强度而变化。申请人已经成功地使用了15分钟的加热脉冲和1小时的冷却脉冲。

然后，所述温度控制脉冲被关掉130，如果发酵结束已经发生，则要求一等待140，例如等待大约2小时，以允许分层进行。然后，所述两个传感器之间的温度差将被测量150，而后与阈值差比较160，以确定是否发酵结束已经发生170。

尽管如此，当所述酿造品温度不同于环境温度时，不要求使用主动探测。在这些情况中，所属温度差的测量可以通过“被动探测”方法而简单执行。因而，所述温度控制能被简单地关掉130，然后在等待(例如，大约3小时-该时间可在主动和被动探测之间变化)之后，所述两个传感器之间的温度差将被测量150，然后如上所述进行比较160，以确定发酵结束170。

当然，在一些情况中，在不需要关掉温度控制系统130的情况下，能够使用被动探测来确定发酵结束170。尽管如此，通过影响热量流入或流出容器，温度控制系统的应用将经常影响所述酿造品的分层——在强加热或冷却情况下，所述壁热流可能变得足够大以至于干扰生物热释放形式(且可能阻止分层，或引起与发酵活动无关的分层的初期发展)。因此，在测量温度差之前关闭温度控制装置130并且等待140是有利的。

一旦发酵结束被确定170，将向用户进行指示180。尽管如此，为了更确信地检测，在指示发酵结束180之前，可能需要等待直到发生两次或更多次连续地确认170。

通常，在图1中的用户界面模块18的基本功能用来指示发酵结束180。因此，可以简单地由通过闪光来指示发酵结束的LED组成非常简单的用户界面模块。

尽管如此，可由处理器和输入/输出器件来组成更加复杂的用户界面模块18，并且其将提供附加的功能。这将允许用户提供更多关于酿造的信息，其将依次用于确定阈值温度差，其中，通过所述阈值温度差来确定发酵结束170。

附加的用户提供信息可能包括：所述酿造开始的时间(例如，当加入酵母时，在发酵开始时按下按钮)、酿造品的体积、所述酿造品应当保存的温度(如果存在温度控制系统)、或酿造品类型的细节。这些将用来设置用于确定发酵结束的阈值温度差。

所述阈值温度差可能是绝对温度差(例如，300mK)，其不管其它任何因素而保持不变。尽管如此，更加复杂的算法也能应用于确定合适的阈值。例如，对于大多数酿造品，发酵需要几天的时间完成。因此，如果在第一天过去之前所述阈值温度差已经被超过，则此暗示该测量的温度差不可靠。因此，如上所述，在检测发酵结束之前，系统将等待几天。可选地，所述阈值温度差可以设置非常高，直到已经过去了最少(如，3或4)的天数为止。尽管如此，所述酿造品发酵的时间越长，则发酵完成的可能性越大。因此，随着时间流逝，所述阈值差可以逐步调低。

因此，所述阈值差可以按照下列公式计算：

TD＝A-B*t

其中，TD是阈值差，

A和B是常量，并且

t是自从发酵开始以后的天数。

在实践中，4天过后还没有发生检测，直到已经过去6天为止，才会用到A＝900mK和B＝0mK的值(即，900mK的常量阈值差)，并且在已经过去6天之后，才用到A＝750mK和B＝50mK。

酿造品的整体温度也可以被监测。这可以用于调整所述阈值差，因为更高的温度增加了发酵的速率。

本发明具有与酿造品不接触，自动化和牢靠性的优点。

应当注意的是，在这个实施例中，所述传感器12，14接近(towards)所述容器的底部来定位。同时，非本质上地，如此设置允许即使当所述容器没充满(即，容器中只有少量酿造品)时仍能检测发酵结束。

虽然在前述细节介绍中已经描述了本发明的实施例，但是应理解，该发明不受限于所公开的实施例，而是在而不脱离本发明的范围的情况下，能够进行各种的重新布置，修改和取代。对于本领域的技术人员而言明显的是，这样的修改和变化能够被认为在本发明的范围内。

例如，虽然在图1中所描述的容器表示的是家庭酿造者通常使用的23升的容器，但是显而易见的是，还可以使用不同尺寸和形状的容器。相同地，根据诸如温度测量所需的精度，和传感器的相关成本的考虑，可以使用多种不同的温度传感器。

为了高精度，传感器12，14可以是热敏电阻。另一方面，在其它实施例中，所述传感器12，14可以是热电堆——通过串联连接热电偶结来构成热电堆；在需要差分温度的位置之间设置若干交替的结。因此，每对结为串联电路贡献小的电压。对于图1所示的系统，20-结的T型热电偶可以被连接到高增益放大器上(具有12000的增益的单级运算放大器)，并且为本发明的目标提供充分的分辨力。尽管如此，许多变形显然也是可行的——例如，实际上更好的是使用两个放大级。

所述温度传感器12，14可以配置为不同的模式，使得体温度的变化得以抵消，并且，来自传感器的信号与两个高度之间的温度差成比例。

温度控制装置允许全自动控制酿造品的温度(例如，将其设置为特定的温度)，或者其可以简单的对酿造品提供恒定的冷却(或加热)效果。

如上所述，随时调整所述阈值差可以通过硬件或软件来部分或全部地执行。

上述选项列表应该还没有被详尽地考虑，实际上即使在酿造温度不接近环境温度的情况下也能应用主动探测技术。

应该理解的是，本发明能以多种方式实施，包括作为程序，装置或计算机可读介质来实施。

如前所述，本发明不受限于啤酒的应用——其可以用于葡萄酒或其它发酵的酿造品的发酵结束的检测。

按照本发明，能够使用超过两个的传感器，并且如果要求得到酿造品分层的更详细的描述，可以测量超过两个高度的温度。

除非上下文要求，否则在整个说明书和其后的权利要求中，单词“包含”和“包括”及其变形将理解为表示包括所述的整体或所述的整体构成的组，但也不排除其它任何整体或整体构成的组。

本说明中参考的任何现有技术不是并且也不应该作为这些现有技术形成了公知常识的一部分的确认或任何形式的暗示。

Claims

1.一种用于检测发酵酿造品的发酵结束的方法，通过以下步骤：

测量在所述酿造品第一高度处的温度和所述酿造品第二高度处的温度之间的温度差；以及

如果所述温度差大于阈值差，则确定发酵结束。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

指示发酵结束。

3.如权利要求2所述的方法，其中，在发酵结束被指示之前，需要多次确定发酵结束。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述第一高度和所述第二高度的差在50mm和200mm之间。

5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述第一高度和所述第二高度的差大约为100mm。

6.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述阈值差为900mK。

7.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述阈值差随着时间的流逝调低。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述阈值差根据以下公式计算：

TD＝A-B×t

其中，TD是所述阈值差，

A和B是常量，以及t是自从发酵开始以后的以天数计的时间。

9.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，提供温度控制装置以用于控制所述酿造品的温度，所述方法进一步包括：

在测量所述温度差前，检测所述酿造品的温度是否接近环境温度；

如果所述酿造品的温度接近环境温度，所述温度控制装置对所述酿造品提供脉冲；

如果所述酿造品的温度没有接近环境温度，关闭所述温度控制装置；以及

等待分层发生。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述脉冲是加热脉冲。

11.如权利要求9所述的方法，其中，所述脉冲是冷却脉冲。

12.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述酿造品是啤酒。

13.一种用于检测在容器中的发酵酿造品的发酵结束的装置，包括：

用于测量通过所述第一温度传感器感应的温度和通过所述第二温度传感器感应的温度之间的温度差的装置；

指示器，指示什么时候所述温度差大于阈值差，由此指示所述发酵酿造品的发酵结束。

14.如权利要求13所述的装置，进一步包括：

温度控制装置，所述温度控制装置用于控制所述酿造品的温度。

15.如权利要求13或14所述的装置，进一步包括：

绝缘物，所述绝缘物用于将所述第一温度传感器和所述第二温度传感器与环境温度隔离。

16.如权利要求13或14所述的装置，其中，所述第一高度和第二高度均接近所述容器的底部，使得即使当所述容器未充满时，设置在这些高度的所述传感器也能测量所述酿造品的温度。

17.如权利要求13或14所述的装置，其中，所述酿造品是啤酒。

18.酿造装置，包括：

容器，所述容器用于容纳发酵的酿造品；

第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述容器的第一高度处；

第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在所述容器的第二高度处；

用于测量在通过所述第一温度传感器感应的温度和通过所述第二温度传感器感应的温度之间的温度差的装置；以及

指示器，指示什么时候所述的温度差大于阈值差，由此指示所述发酵酿造品的发酵结束。

19.如权利要求18所述的酿造装置，进一步包括：

20.如权利要求18或19所述的酿造装置，进一步包括：

绝缘物，所示绝缘物用于将所述第一温度传感器和所述第二温度传感器与环境温度隔离。

21.如权利要求18或19所述的酿造装置，其中，所述第一高度和所述第二高度均接近所述容器的底部，使得即使当所述容器未充满时，设置在这些高度的所述传感器也能测量所述酿造品的温度。

22.如权利要求18或19所述的酿造装置，其中，所述酿造品是啤酒。