CN1025083C - 微机控制架式大曲发酵制曲方法 - Google Patents

Abstract

微机控制架式大曲发酵制曲方法，属于曲酒生产中制作大曲的方法。微机控制以模拟控制大曲发酵最佳温度工艺曲线为主，以控制曲房内湿度、温度差以及空气交换为辅，采用温度闭环控制和湿度、温度差及空气交换开环程序控制。架式发酵是在大曲发酵架上实现的多层多架同步进行的立体发酵。本法无需人工翻曲，曲房利用率高，所制大曲优质品率达95%以上，生产周期(10-15天)比传统方法(30-40天)短，微生物区系稳定，不受外界条件影响。

Description

本发明涉及曲酒生产中的制作大曲的方法。

在本发明作出以前，曲酒生产中，传统的大曲制曲工艺包括三大步骤，即配料、制坏和发酵。其中，大曲发酵采用地面堆积式自然发酵方式进行。首先在曲房地面上铺上一层谷壳，再均匀地平放上砖形曲坯，密闭门窗，几天后，翻曲数遍。然后，将几间曲房地面上平放的曲坯集中于一间曲房中，堆积在一起，让其自然发酵升温，并逐步堆积成大堆发酵，进一步升温脱水制成成品曲。这种传统制曲法，需要人工多次翻曲，劳动强度大;生产周期长，需要30-40天;曲房利用率低，单位面积产量仅为80kg大曲/M²，曲药生产受季节和气候影响严重，大曲质量受制曲工人的经验和气候气候条件影响，不稳定，曲房生产环境恶劣，高温、高湿、高浓度二氧化碳及其他挥发性物质，容易引起工人的风湿病及其他职业病，严重影响制曲工人的身体健康。

针对现有制曲工艺的上述缺陷，本发明提供了一种新的制曲方法，旨在避免人工翻曲，减少工人劳动强度，改善工作环境，保护工人健康，充分利用曲房空间，增加曲房单位面积产量;人工模拟大曲发酵过程所需要的微生物生态环境，实现制曲的机械化和大曲发酵的自动化控制，使大曲发酵避免受到工人经验和气候条件的影响，保证大曲质量稳定。

本发明的目的是通过下述方案实现的。将曲块有间隔地安放在大曲发酵架上，曲架成多层结构，每层上面有放置曲块的支撑笆，下面设计有供加热用的镍铬电热丝，曲房内整体采用多层多架立体发酵方式，借助温、湿度传感器检测曲房内温度和湿度，用计算机进行处理、比较、判断等，当偏离标准工艺曲线一定量时，发出相应的温度、湿度调节信号，经执行电器调节曲房的温度和湿度，同时计算机根据发酵进程给出相应的对流搅拌及空气交换信号、启动执行电器，以控制曲房内不同点的温度差及新鲜空气量，实现大曲发酵主要微生物生态环境的模拟和控制。温度调节借助于镍铬电热 丝、鼓风机、排风扇而实现;湿度控制则借助于水泵、喷头和对流搅拌风机而实现。

本发明由于采用了架式大曲发酵的方式，变传统地面堆积发酵为架式立体发酵，因而既避免了人工翻曲，大大减小了工人的劳动强度，又充分利用了曲房空间，大幅度提高了单位曲房面积的产量，提高曲房的利用效率2.5倍以上。大曲发酵的微机控制，不仅使曲架的使用成为可能，而且模拟了大曲发酵过程所需要的最佳微生物生态环境，实现的制曲的部分机械化和大曲发酵控制的自动化。微机控制的使用，使本方法有可能模拟出接近自然的生态环境，使大曲发酵免受工人经验和气候条件的影响，形成稳定的微生物区系，从而保证了大曲生产的质量。生产出的大曲感观好、香气正、生化、理化指标能达到或超过传统工艺优质曲的标准，优质品率可以达到95%以上。不翻曲，可缩短生产周期10-15天。微机控制和曲架的使用极大地改善了工人生产环境，保护了工人的身体健康。本发明，温度控制范围和精度为0℃-85°±1.5℃，湿度控制范围和精度为45%-95%RH±10%RH。

本发明的实施例和工作原理结合附图说明详细给出。

图1是本发明的大曲发酵微机控制原理示意图。

图2是温度信号处理电路图。

图3是湿度信号处理电路图。

图4是控制信号的产生和传递电路图。

图5是曲架立体结构图。

图1是大曲发酵微机控制原理示意图，其中1为温度信号处理板，2为湿度信号处理板，3为A/D变换板，4为TP801单板机，5为UP-16智能打印机，6为信号指示报警板，7为16路光电隔离板，8为配电控制箱，9为升温、降温、增湿、对流执行电机，10为温度探头，11为湿度探头，12为曲房。其硬件环境信号的走向为：由温度探头10产生的温度信号送温度信号处理板1处理后送到A/D变换板3，将模拟信号变成数字信号送入TP801单板机4，单板机的CPU在相应的软件的支持下对收到的信号进行变换、存贮、比较后发出相应的升温（或降温） 信号经PIO送到16路光电隔离板7、经两极继电器触点控制配电控制箱8中相对应的升温（或降温）交流接触器，交流接触器再接通升温（或降温）电器，以调节曲房的温度，形成温度的闭环控制。

另一方面，单板机将处理结果进行实时显示，并定时送给UP-16智能打印机5实现数据的硬拷贝。

湿度信号的走向与温度信号类同。

TP801单板机4采用北京工业大学生产的TP801-780单板计算机。该机使用Z80系统器件。利用TP801现有的开发功能，配置相应的接口，同时采取外加电源滤波网络及多重隔离等抗干扰措施，作为架式大曲发酵微机控制的中央处理机，可以充分利用TP801单板计算机的优良特性，并能克服其抗干扰能力差的缺点。

温度信号的获取：温度探头10采用新型Si-PN结BTS系列温度传感器，其测温范围为-100℃-150℃，灵敏度为-2MV/℃，响应时间0.2Sec-2Sec，互换精度≥±0.5℃，线性度为0.4%（每100℃温区）。利用温度传感器的感温特性，将温度转换成电压信号。

湿度信号的获取：湿度探头11采用MOSI-A湿敏电阻，其阻抗随湿度升高而下降，要求交流脉冲供电，以避免产生电脉现象。由于湿度信号与相对温度之间不是严格的线性关系，湿度值的读出采用计算机查表的方法，可以简化湿度的测量过程。

图2是温度信号测量处理电路图。由运放A1构成恒流源，给BTS器件提供0.8-1mA的恒定电流，由于BTS的温度特性，就能在P1点获得温度每升高1℃电压升高约2mV，此电压信号经滤波处理后，送入由运放A2构成的电压放大器加以放大处理，变换成58.8mV/℃的电压信号输出，送入A/D变换板的入口通道，当选中这一路时，此电压信号被采样、保持、变换成八位数字信号，通过数据总线送入计算机暂存，以待进一步处理。

图3是湿度信号测量处理电路图。运放A1构成的无稳态电路输出峰值约5V之脉冲，此脉冲经二极管D1吸收在运放A2之 （+）端提供一个0.3V的稳定电压，湿敏电阻MSO1-A接到A2的（-）端，其阻抗随湿度而变化，故运放A2的输出电压随湿度而改变，此变化的脉冲由D2、C3、R7组成的峰值保持电路转换为一直流电压，此电压经运放A3放大送入A/D转换电路的对应通道。与温度信号一样，当计算机控制的A/D变换的入口通道选中该路信号时，此电压信号被转换成数字信号，经数据总线存入某一数据缓冲区，等待进一步处理。

图4是控制信号的产生及传递电路原理图。它是组成16路光电隔离板7的单元电路。由计算机CPU产生的升温、降温、增湿及空气对流搅拌信号，经PIO编程输出，其输出信号送入六反相器CD4069构成的驱动电路，驱动电路的输出经TL113光电隔离器带动第一级继电器（J1、J2、J3），第一级继电器再接通第二级继电器之电源，第二级继电器接通交流接触器，启动相应的强电负载。这种多级隔离状态可以防止动力系统对TP801单板机的干扰。

曲房温度（品温和室温）的变化，通过温度传感器转换成微弱电信号，经温度信号处理板进行放大，滤波处理，变换成与A/D变换板相匹配的电压信号送入A/D变换电路，将模拟信号转换成数字信号，输入计算机进行一系列变换处理，其结果送显示缓冲区，以便实时显示出测量结果。同时将处理结果与机内设置的标准温度曲线对应的某一温度值进行比较，当实测温度低于标准温度2℃时，发出升温信号，经光电隔离板后启动加热器;当实测温度高于标准温度2℃时，则发出降温信号，启动降温风机。温度传感器不断将执行结果引起的温度变化以电压信号反馈给计算机，循环往复，从而实现温度闭环控制。

湿度信号的处理流程与温度信号完全相同，只是其处理结果只供打印使用，而未形成闭环控制。湿度以及温差通过软件及参数修改用开环程序控制实现。

由于大曲发酵中不同时期生长不同的微生物类群，产生不同的代谢产物。前期主要是霉菌和酵母类，其生长温度较低，在28℃-37℃之间，主要产生淀粉酶类、纤维素酶、蛋白酶和有机 酸等。中期主要是细菌类，有两个生长温度区，即37℃-45℃和45℃-60℃，产生一系列淀粉酶和蛋白酶。后期则还有酵母菌生长，主要起干燥作用。这就是大曲制作工艺中一般所说的‘前缓中挺后缓落‘的制曲经验。所以，可以在计算机软件中预置一条适应微生物繁殖的中温大曲生长工艺曲线，并在前期通过软件控制大曲发酵湿度。此外，大曲发酵过程是一个放热过程，曲房室温较高，曲架上、下层大曲发酵温差可达15°以上，为此，软件中还采用了空气对流搅拌风机的启动控制程序以及定期对流搅拌、定时通风的控制程序。

图5是曲架立体结构图。曲架可采用YB166-65L30×3角钢焊接而成。为适应曲房内高温、高湿的恶劣环境，对钢架表面必须进行严格的处理，用于处理的物质必须保证无毒，在曲架的每层架上装有楠竹笆，其下方均匀设置的绝缘镍铬电热丝供升温使用。曲房降温靠鼓风机从曲房上方送入冷空气及轴流降温机排出曲房上方的热空气而实现。冷热空气自然流动，并进行对流搅拌不断调节曲房温度，并保证曲房的空气新鲜，氧气充足，有利于微生物生长繁殖。对流搅拌风机安装在曲房上方，风扇旋转产生负压，使周围空气对流。曲房的增湿装置采用水泵增压，将水喷成雾状，通过风机搅拌，让雾状水汽充满曲房，调节湿度。

使用本发明提供的制备方法制备的大曲与传统大曲及其酿酒结果比较对照结果列于表Ⅰ和表Ⅱ。

表Ⅰ.本发明所制大曲与传统大曲同期感官鉴定对比表。

表Ⅱ.本发明所制大曲与传统大曲同期理化数据，酿酒结果对照表。

表Ⅰ.本发明所制大曲与传统大曲同期感官鉴定对比表

时间    5天    9天    14天    入库    出库

目评语

曲面    全部穿衣，    一片灰白色    一片灰白色    一片灰白色    一片灰白色，

无裂缝    长满菌

微    断面    整齐，有75%    菌丝生长健壮    整齐，菌丝    整齐，灰白色    整齐，灰白色

糖心    生长健壮    带微黄点    带微黄点

机    香味    有“甜酸”味    初具大曲特殊    具有大曲特殊    独具大曲特殊    独具大曲特殊

且具芳香    香    香    香    香

曲皮厚度    无明显曲皮    有0.05cm厚    有0.1cm厚    有0.1cm厚    有0.1cm厚

大

等级    优    优

曲    曲面    70%穿衣，有    80%灰白色    大部灰白色    大部灰白色    大部灰白色

些微裂缝

传  断面    较整齐，有    菌丝生长一般    整齐，菌丝生    较整齐，菌丝    较整齐，大部

70%糖心    （上）    长一般（上）    一般    为灰白色

大    香味    有“甜酸”味    初具大曲香味    有大曲香味    有大曲特殊香    有大曲特殊香

，些微芳香    （下）    （下）    ，无异味

曲皮厚度    有0.1cm厚    有0.15cm厚    有0.2cm厚    有0.2cm厚    有0.2cm厚

曲

等级    优等    65%;    优等60%;

合格    35%    合格    40%

表Ⅱ.本发明所制大曲与传统大曲同期理化数据、酿酒结果对照表

不同时期理化数据分析结果    酿酒使用情况

微    时间    5天    9天    14天    入库    出库    曲粮    第一排    第二排

项目    20%

儿    水份（%）    29.93    24.33    16.97    15.66    12.10    产酒量    661kg    663kg

淀粉（%）    47.27    52.28    54.75    56.75    57.30    特曲    661kg    663kg

大

糖化力    715    618    758    990    870    头曲

mg/g.小时    贰曲

曲

液化力    0.41    0.93    1.08    0.95    0.94    叁曲

g/g.小时

传    时间    5天    9天    14天    入库    出库    曲粮    第一排    第二排

项目    20%

统    水份（%）    27.27    21.53    18.21    16.17    12.90    产酒量    556kg    572kg

淀粉（%）    50.36    55.70    57.63    58.34    58.76    特曲    408.66kg

大

糖化力    510    600    580    620    580    头曲    147.34kg    572kg

mg/g.小时    贰曲

曲

液化力    六小时    0.43    0.74    0.72    0.69    叁曲

g/g.小时    呈兰色

说明：1.两种大曲均同一天生产，原料均为纯小麦;

2.试验窖等级均为头曲窖池;

3.选窖时两窖的优势相差不大，配料均一致;

4.2＃窖（微机曲）多一甑面槽酒;3＃窖（传统曲）少一甑面槽酒;

5.曲粮比20%。

Claims (3)

1、曲酒生产中的大曲发酵方法，其特征是将曲块有间隔地安放在大曲发酵架上，曲架为多层结构，每层上面有放置曲块的支撑笆，下面设计有加热镍铬电热丝，曲房整体为多层多架立体发酵方式，借助温、湿度传感器检测曲房内温度和湿度，用计算机进行处式，借助温、湿度传感器检测曲房内温度和湿度，用计算机进行处理，比较、判断等，当偏离标准工艺曲线一定量时，发出温、湿度调节信号，经执行电器调节曲房的温度和湿度，并根据发酵过程给出对流搅拌及空气交换信号，经执行电器调节控制曲房内各点温度差及新鲜空气量，实现大曲发酵主要微生物生态环境的模拟和控制。

2、按照权利要求1的大曲发酵方法，其特征是所说的温度控制借助于温度传感器、加热镍铬电热丝、鼓风机、排风扇而实现。

3、按照权利要求1的大曲发酵方法，其特征是所说的湿度控制是借助于湿敏电阻、水泵、喷头和对流搅拌风机而实现。

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