CN104560704A - 一种液体发酵装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不受环境影响、发酵稳定的液体发酵装置及控制方法，采用密闭式发酵罐培养，根据伴随着生长环境变化的发酵物的培养特性来修正环境温度、环境光照度、环境湿度、物料温度、物料微生物目标值与测量值的偏差运算值，以确定控制输出。本发明不受外界环境温度、湿度和光照度变化的影响，可适应不同的环境气候，确保发酵质量的稳定；通过密闭式发酵罐，有效控制了环境微生物的污染，相对于高盐稀态发酵工艺，本发明的发酵方法，更加符合物料自身特性。

Description

一种液体发酵装置及控制方法

技术领域

本发明涉及食品技术领域，尤其涉及一种液体发酵装置及控制方法。

背景技术

传统的发酵工艺是利用季节变化的一种发酵工艺，在发酵环节通过自然筛选适宜的微生物种类，摸索出各季节的品温变化适宜于物料发酵过程原料分解利用、风味物质形成等自然规律并合理利用。这种工艺周期长，产量低，受环境条件影响较大，发酵产品质量不稳定。

高盐稀态发酵工艺，地处日照较多、全年气温较高的地区，具有发酵物料的地理优势，通过充分的利用这些优势和结合物料发酵的科学规律便形成了现行的高盐稀态酿制工艺，但这种发酵工艺也还存在些客观问题，如冬夏季原油质量差异明显、因发酵周期短所以原油质量提升空间有限等。

因此，亟需一种不受环境影响，发酵稳定的发酵装置及控制方法。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种不受环境影响，发酵稳定的液体发酵装置及控制方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种液体发酵装置，包括密闭式发酵罐、测量装置、控制装置、光照度调节装置、湿度调节装置、温度调节装置和微生物调节装置；所述密闭式发酵罐外壁设有不锈钢盘管，所述不锈钢盘管外设有保温层；所述测量装置与所述控制装置连接，所述测量装置包括设置在所述密闭式发酵罐内的温度传感器与微生物测量装置，以及设置在所述密闭式发酵罐外的环境温度测量装置、环境湿度测量装置与环境光照度测量装置；所述控制装置连接所述光照度调节装置、湿度调节装置、温度调节装置、微生物调节装置和不锈钢盘管。

优选地，所述密闭式发酵罐设有盐分测量装置和盐分调节装置，所述盐分测量装置和盐分调节装置均与所述控制装置连接。

优选地，所述温度传感器分别设置在所述密闭式发酵罐的内壁上部、中部和下部。

优选地，所述微生物测量装置为恶性乳酸菌测量装置，所述微生物调节装置为杀毒灭菌装置。

优选地，所述密闭式发酵罐上部设有入料口，下部设有出料口。

优选地，所述密闭式发酵罐设有压力传感器和压力调节装置，所述压力传感器和压力调节装置均与所述控制装置连接。

优选地，所述密闭式发酵罐设有搅拌系统，所述搅拌系统与控制装置连接。

优选地，所述密闭式发酵罐设有冷却夹套。

优选地，所述密闭式发酵罐设有物料检测装置和加料装置，所述物料检测装置和加料装置均与所述控制装置连接。通过物料检测装置的检测数据，加料装置在控制装置的控制下，在不同阶段自动添加相应物料，为发酵罐配置一罐比例合适的物料。

本发明的另一目的在于公开一种采用上述装置培养的液体发酵控制方法，根据伴随着生长环境变化的发酵物的培养特性来修正环境温度、环境光照度、环境湿度、物料温度、物料微生物目标值与测量值的偏差运算值，以确定控制输出。

优选地，所述发酵物的培养特性是发酵物的发热特性。

优选地，该控制方法还可以根据伴随着生长环境变化的发酵物的培养特性来修正物料比例目标值与测量值的偏差运算值，以确定控制输出。

本发明的发酵方法，通过发酵装置，有效监控物料温度、环境温度、物料微生物数量等，为物料发酵提供了合适的发酵条件，相对于传统的发酵工艺，本发明的发酵方法不受环境影响，发酵产品质量稳定。

本发明中的发酵方法，通过密闭式发酵罐，有效控制了环境微生物的污染，相对于高盐稀态发酵工艺，本发明的发酵方法，更加符合物料自身特性。

结合物料自身生长特性，采用测量料温、环境温度、测量光照度、加入合适原料、适时搅拌发酵原料等手段，对物料发酵培养过程的各个阶段进行比较准确的监控，为物料发酵提供最合适的环境。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

1、本发明的发酵方法通过对发酵容器和发酵条件进行合理控制，来模拟传统发酵工艺的品温变化，从而酿制出高质量的物料；

2、此发酵培养方法因不受外界环境温度、湿度和光照度变化的影响，可适应不同的环境气候，确保发酵质量的稳定；

3、发酵罐密闭式发酵，极大的减少了环境微生物的污染，前期控低温工艺也阻止了恶性乳酸菌的增殖，可以用获得更加安全、卫生的高质量发酵物；

4、另外，通过该工艺在提高原料利用率的同时也能实现发酵过程物料的自动化控制，是发酵生产较为先进的发酵技术。

附图说明

图1是本发明一种液体发酵装置的结构示意图；

图2是本发明密闭式发酵罐罐壁的剖视图；

图3本发明的实施工艺流程图；

图4是本发明的实施方式的框图；

图5是本发明控制装置的示意图；

图6为不控温前提下，发酵物料在不同时间的发热情况曲线图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。

图1是本发明一种液体发酵装置的结构示意图。一种液体发酵装置，包括密闭式发酵罐1、测量装置、控制装置2、光照度调节装置3、湿度调节装置4、温度调节装置5和微生物调节装置6。测量装置与控制装置2连接，测量装置包括设置在发酵罐1内的温度传感器7与微生物测量装置8，以及设置在罐外的环境温度测量装置9、环境湿度测量装置10与环境光照度测量装置11。控制装置2连接光照度调节装置3、湿度调节装置4、温度调节装置5、微生物调节装置6和不锈钢盘管12。

为了便于调节罐外环境的光照度、湿度和温度，可将密闭式发酵罐1置于发酵室21中，光照度调节装置3、湿度调节装置4、温度调节装置5、环境温度测量装置9、环境湿度测量装置10、环境光照度测量装置11和控制装置2均设置在发酵室21中。

温度传感器7分别设置在密闭式发酵罐1上部、中部和下部，实现罐内上、中、下在线温度检测监控。图2是本发明发酵罐罐壁的剖视图。罐外壁包裹不锈钢盘管12，根据控温效率设计管径和长度；盘管12外侧设置有保温层13，阻止物料与外界的热交换。控制装置2连接温度传感器7和不锈钢盘管12，根据需要实现制冷和加热的自动控制。

控制装置2对罐内物料温度控制如下：发酵罐体上装有温度传感器，可对盘管入口的电动阀门进行控制，当罐内温度低于设定值A1℃时，去盘管夹套的电动阀门打开；当罐内温度高于设定值A2℃时，去盘管夹套的电动阀门关闭。

密闭式发酵罐1设有冷却夹套，保证罐内温度在A3-A4℃之间，任何一个温度低于A3℃，去冷却夹套的电动阀门打开，当检测到的所有温度大于A4℃，去冷却夹套的电动阀门延时关闭。

图3是本发明的实施工艺流程图。液体物料进入密闭式发酵罐1后，增加相应添加物和低温盐水，并混合均匀，进入低温发酵阶段，温度在D1天内维持在B1-B2℃内；D2天后进入升温阶段，在D2到D3天间，温度逐渐长至B3℃；D3天后进入发酵阶段，并保持恒温B4℃；D4天后进入后熟阶段，控制温度在B5-B6℃之间。

密闭式发酵罐1设有盐分测量装置和盐分调节装置，盐分测量装置和盐分调节装置均连接控制装置2。盐分测量装置检测物料中盐分，将盐分检测值与目标值对比，根据伴随着生长环境变化的发酵物的培养特性来修正盐分目标值与测量值的偏差运算值，以确定控制盐分调节装置输出。

微生物测量装置8为恶性乳酸菌测量装置，微生物调节装置6为杀毒灭菌装置。为避免环境微生物影响，在不同时期对发酵物料进行恶性乳酸菌测量，尤其在春末夏初阶段，特别需要采取相应杀毒灭菌方面的处理，避免环境因素对物料发酵产生恶劣影响。

密闭式发酵罐1上部设有入料口14，下部设有出料口15。密闭式发酵罐1设有搅拌系统16，搅拌系统16连接控制装置2，可由控制装置2控制搅拌开启、关闭和搅拌速率。

密闭式发酵罐1设有物料检测装置17和加料装置18，物料检测装置17和加料装置18均与控制装置2连接。下面简单介绍一下加料装置18的工作方式：第一步，通过伺服器等控制设备将制曲设备内物料均匀分成若干份，通过输送设备输出；第二步，输送设备出口处安装有称重检测设备，用于检测每段时间通过输送设备的物料重量；第三步，输送设备出口处为混料设备，混料设备入口处带有较多物料管道，管道中有流量检测设备和调节阀；第四步，根据称重检测和流量检测数据，来不断调节阀门开度，进而达到合理的物料比例。

密闭式发酵罐1设有压力传感器19和压力调节装置20，压力传感器19和压力调节装置20均与控制装置2连接。

采用上述液体发酵装置，本发明的液体发酵控制方法，具体如下：根据伴随着生长环境变化的发酵物的培养特性来修正环境温度、环境光照度、环境湿度、物料温度、物料微生物目标值与测量值的偏差运算值，以确定控制输出。

其中，发酵物的培养特性是发酵物的发热特性。该控制方法还可以根据伴随着生长环境变化的发酵物的培养特性来修正物料比例目标值与测量值的偏差运算值，以确定控制输出。

图4是本发明的实施方式的框图。控制装置2为本发明控制方法的重要组成部分，具备偏差运算、输出运算和修正要素功能。该系统基于数据记录等反馈系统进行。其中，季节变化修正是环境光照度修正、环境湿度修正和环境温度修正的总和。

在修正要素中存储有液体发酵物的培养特性。根据该发酵特性算出的修正要素被输入到运算系统中。

以下，参照图5，更具体地说明本发明的发酵控制。图5是更具体地示出图4的发酵控制装置的一部分的框图。在以下的说明中，作为示例，在修正要素中算出适应物料生长的温度、湿度、空气微生物影响系数、物料比例修正系数。

首先，说明液体发酵物的发热特性。图6示出液体发酵物的发热特性的一例。随着发酵时间的推进，发热量一般会变大，并且变化梯度也变陡。发热量表现出最大值后，发热量变小，并且变化梯度也变缓。不同季节不同月份，发热量也会表现出不一样的变化。

针对图6中，物料发热量的不同，以及环境温度的不同，在不同时期对物料进行不同温度的控制，使温度环境完全符合物料生长。

对于测量系统的选择，可根据现场环境进行合理配置，选择适合设备，控制系统采集相应测量设备的数据，进行相应处理，输出一系列控制数据，控制发酵环境在合理数据范围。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种液体发酵装置，其特征在于，包括密闭式发酵罐、测量装置、控制装置、光照度调节装置、湿度调节装置、温度调节装置和微生物调节装置；所述密闭式发酵罐外壁设有不锈钢盘管，所述不锈钢盘管外设有保温层；所述测量装置与所述控制装置连接，所述测量装置包括设置在所述密闭式发酵罐内的温度传感器与微生物测量装置，以及设置在所述密闭式发酵罐外的环境温度测量装置、环境湿度测量装置与环境光照度测量装置；所述控制装置连接所述光照度调节装置、湿度调节装置、温度调节装置、微生物调节装置和不锈钢盘管。

2.根据权利要求1所述的一种液体发酵装置，其特征在于，所述密闭式发酵罐设有盐分测量装置和盐分调节装置，所述盐分测量装置和盐分调节装置均与所述控制装置连接。

3.根据权利要求1所述的一种液体发酵装置，其特征在于，所述温度传感器分别设置在所述密闭式发酵罐的内壁上部、中部和下部。

4.根据权利要求1所述的一种液体发酵装置，其特征在于，所述微生物测量装置为恶性乳酸菌测量装置，所述微生物调节装置为杀毒灭菌装置。

5.根据权利要求1所述的一种液体发酵装置，其特征在于，所述密闭式发酵罐上部设有入料口，下部设有出料口。

6.根据权利要求1所述的一种液体发酵装置，其特征在于，所述密闭式发酵罐设有搅拌系统，所述搅拌系统与控制装置连接。

7.根据权利要求1所述的一种液体发酵装置，其特征在于，所述密闭式发酵罐设有冷却夹套。

8.根据权利要求1所述的一种液体发酵装置，其特征在于，所述密闭式发酵罐设有物料检测装置和加料装置，所述物料检测装置和加料装置均与所述控制装置连接。

9.一种采用权利要求1～8任一项所述装置培养的液体发酵控制方法，其特征在于，根据伴随着生长环境变化的发酵物的培养特性来修正环境温度、环境光照度、环境湿度、物料温度、物料微生物目标值与测量值的偏差运算值，以确定控制输出。

10.根据权利要求9所述的一种液体发酵控制方法，其特征在于，所述发酵物的培养特性是发酵物的发热特性。