CN104640779B - 不锈钢木材复合桶 - Google Patents

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Abstract

该发明涉及一种不锈钢木材复合桶，其包括金属主体(1)，由合适的防水材料制成的垫圈(2)附着在该金属主体上。木质板条(6)插入金属框架(4)中,并由螺钉(3)在垂直方向上紧固。装满木质板条(6)的金属框架(4)用螺钉(5)连接至金属主体(1)。任意数量的用于连接发酵桶、惰性气体系统、泵和用于葡萄酒取样的各种连接元件(7、8、10)加至金属主体(1)。该结构使桶装在金属支腿(9)上，这不仅使桶稳固放置，而且使桶能够以彼此10厘米的间隔成排安置，还可用于将桶主体(1)升高到离地面40厘米，便于移动。

Description

不锈钢木材复合桶
发明说明书
技术领域
本发明涉及一种桶，其主体由两种或多种由金属、木材、塑料诸如此类制成的刚性件拼接制成。
根据国际专利分类(IPC)，本发明属于B 65D 5/00。
技术问题
木桶是大多数葡萄酒生产者不可缺少的酒窖库存，特别是用于制作上等品质的红酒。橡木桶在众多木桶中占据特殊地位，这得益于其最理想的形状，也就是说，在陈化过程中其具有最理想的葡萄酒容积与木材表面积比，这已成为公认的标准。世界上最著名的桶是225升的波尔多橡木桶。橡木桶这个术语也代表了酿酒技术和在这些桶中陈化的酒的品质。1858年，波尔多商会确定了波尔多橡木桶的尺寸。
然而，木桶具有较多的缺点：
制作木桶的过程非常复杂，采用大量的手工作业，这导致了高昂的生产成本和售价。
随时间流逝，由于酒石酸盐沉积物会阻塞气孔，微氧化能力降低，木桶需要被更换。而且，随着时间的流逝，木材中多余的芳香化合物的数量也会减少。橡木桶的使用周期大约为3年。
由于进入内部难度很大，所以小型的木桶和橡木桶很难进行清洁。这将会导致霉菌、酒香酵母属酵母和乙酸菌生长。
通常，橡木桶和小木桶占据大量的空间。
现有技术
2000多年来，葡萄酒被储藏在桶中。即使在今天，为了在陈化过程中提高酒的品质，大多数优质红酒和少数的白葡萄酒也是在木桶中陈化(甚至酿造)。化学物理萃取和微氧化是桶影响葡萄酒的两个主要因素，其中该化学物理萃取为对木材的芳香剂和其他化合物的化学物理萃取，该微氧化产生于氧气通过木材的气孔和桶板接合处，并由此影响葡萄酒的成熟。氧化和萃取的联合作用引起：去碳酸基，葡萄酒的自净，胶体染色化合物的减少，酒石酸盐的稳定，单宁和花青素的缩合和聚合，并通过呋喃、酚醛，苯酚和内酯基团产生超过40种芳香化合物。这促使葡萄酒中产生倍受青睐的所谓的第三类香味，而且通常，产生不同的香型，使色泽稳定，使氧化还原过程(鞣花单宁)得到控制，并且延长葡萄酒的陈化能力。
木材萃取和氧化由数个因素决定，主要是：
A)表面积与容积比
B)木材的种类及其产地
C)烘烤方法
D)桶板的厚度
A)表面积与容积比是从木材中萃取到物质量和转运到葡萄酒中的氧气量的主要调节参数。桶越小，表面积与容积比越大，因此萃取和氧化过程发生地越快。
表一
B)木材的种类及其产地
用于制造桶的最重要的几种木材为：
夏栎
无梗花栎
美洲白栎
原产于欧洲大部分地区的橡树为夏栎，其通常包含高浓度可萃取的多酚和相对低浓度的挥发性芳香化合物；和无梗花栎，其通常具有高的芳香潜力和低含量的可萃取蹂花单宁。在美国，主要的品种为美国白橡(白栎)，其苯酚含量低，芳香物特别是甲基辛内酯的浓度高。来自美国的大多数木材来自于肯塔基州、密苏里州、阿肯色州和密歇根州，在那里没有根据国家和产地划分橡树的传统。
欧洲的情况截然不同。木材根据生长的地域而非根据品种来识别。相应地，木材可以源自不同的国家(法国、克罗地亚、匈牙利、奥地利、俄罗斯…)，地区(利穆赞，斯洛文尼亚，阿列埃河…)或者甚至森林(纳韦尔，特朗赛…)。实际上，最受推崇的桶是由法国和斯拉夫尼亚橡木制成的。尽管数量较少，具有明显较小的商业价值，但是除了橡树以外，栗树(欧洲栗)和金合欢(刺槐)木也被用于制作桶。
C)烘烤过程
在桶的制作过程中，烘烤具有双重的功能：首先，烘烤使桶板更容易弯曲以形成鼓状，其次，烘烤对葡萄酒的感官特征具有巨大的影响。确切地说，烘烤使木材的化学成分热降解，因此改造了木材的构造并且产生新的化学成分。暴露在高温中的温度和时长不同有助于产生不同数量的化学成分，该化学成分组成了木桶的香型。
主要有四种烘烤等级：轻(120-130摄氏度下30分钟)，中(160-170摄氏度下35分钟)，中强(189-190摄氏度下40分钟)，强(200-210摄氏度下45分钟)。
D)桶板厚度取决于桶的尺寸和它的制造技术(为了更容易弯曲，桶板的内侧平直部可能被掏空)：小桶的桶板厚度为20mm，橡木桶为22-27mm，更大的桶(100百升hl)高达80mm。尽管桶板的厚度决定了木桶的承载能力，但是木材越厚，允许透过的氧气越少。
由于木质的桶非常昂贵，特别是橡木桶，酿酒师试图通过向不锈钢的容器中插入更大或更小块经过不同方式烘烤过的木材(粉，片)，以达到相同的木桶效果。这种技术在一定程度上是成功的，因为特定量的木材风味加至葡萄酒中，但是缺少微氧化作用。事实上，有微氧化装置用于将少量的氧气引入葡萄酒中来模仿桶中的氧化过程，但是迄今为止，还是失败的，因此，木桶仍旧是优质红葡萄酒制造的既定标准。
发明内容
本发明为225升的桶(与波尔多橡木桶容量相同)，该桶部分由不锈钢，部分由木材制成，该桶将保持不锈钢罐的功能性特征并同时保留木桶的优点。橡木桶225升的容积对应于木材的表面积为19,523cm2。本发明的桶的理念是将与橡木桶等量的木材表面附着在不锈钢制成的刚性主体上。合适尺寸的木质板条被插入2个金属框架中，然后通过螺钉连接至金属结构。由于随后将会解释的实际原因，木质板条为40mm高，与波尔多出口桶板相同，27mm宽。插入框架中的板条由螺钉压紧至框架的顶部，因此使木质部分液体密封。该包含板条/桶板的框架被安装在垫圈上，该垫圈由合适的材料制成并围绕桶的金属开口设置。
桶的尺寸
当决定桶的尺寸时，出于稳定性的原因，考虑了最大宽度。
为了更好地排水，以防止在桶的上部形成气泡并避免在桶的纵断面形成直角，桶的上下部分略微弯曲。
根据建议，桶置于金属支腿上，其中桶底与地面的距离为400mm，并且为了获得额外的稳定性，以及能够将桶以10cm的间隔成排安置，支腿相对于桶的轴线是倾斜的。
给定条件：
容积＝225升
木材表面积＝19523cm
顶部和底部扇形上的弧h的高度＝2cm
确定宽度及桶的其他尺寸：
孔径高度：25*4+0.5-2*1.4＝97.7cm
孔径宽度：19523/2/97.7＝99.9cm
桶的棱柱形部分的内部高度：97.7+3.7+3＝104.4cm
桶的棱柱形部分的内部长度:99.9+3+3＝105.9cm
为了计算圆柱体部分的容积，确定顶部和底部圆弓形的弦的长度。
弦长t可通过迭代法得出，为
t＝18.79818.8cm
内桶宽度＝19.98420.0cm
外桶宽度＝20.2cm
为了计算圆柱体部分的容积，需要知道圆的半径和弧中心角α。
半径r由下式可得：
弧中心角α由下式可得：
扇形面积P为：
桶的圆柱体部分的容积为：
105.9*25.29*2＝-5356.88cm3
位于5mm厚的金属加固件内的桶的体积为：
(105.7*3.7*0.5+(105.7+97.7*2)*3*0.5)*2＝+1294.2cm3用于计算宽度的桶的校正容积为：
225000-5356.88+1294.2＝220937cm3
桶的宽度为：
220937.3/104.4/105.9＝19.9820cm
总结：
孔径高度＝97.7cm
孔径宽度＝99.9cm
棱柱形部分的内部高度＝104.4cm
棱柱形部分的内部长度＝105.9cm
弓形弦的长度＝18,8cm
弧的高度＝2cm
半径＝23.09cm
弧中心角α＝48.046°
扇形部分面积＝25.29
圆柱体部分的容积＝5356.88cm3
环绕开口的加固件的体积＝1294.2cm3
校正容积＝220,937.3cm3
桶的内宽＝20cm
桶的外高＝104.6
桶的外长＝106.1
桶的外宽＝20.2cm
环绕开口的加固件的厚度为5mm
开口上侧处加固件的宽度＝37mm,且用于压紧板条的螺钉处加固件的宽度＝49mm
其他三边的加固件的宽度＝30mm
用于容纳板条的金属框架的厚度＝4mm
上侧的金属框架宽度＝37mm
其他三边的金属框架宽度＝30mm
用于压紧板条的踏板的厚度为3mm
板条长度＝102,5cm
支腿的外宽＝36cm
桶底与地面的距离＝40cm
该发明的桶与传统的木桶相比的优点
本发明的有用性可以从两个角度来看：制造者的角度和使用者消费者的角度。
对于制造者：
-制造金属部分与制造一个标准的不锈钢桶没有什么区别，并不需要引进新技术。制造木质的部分比制造木桶简单地多；板条为长方形，与棱柱体的且具有锥形末端的桶板不同；在本发明的桶中，所有板条具有相同的尺寸，与区分顶部/底部和覆盖板条的桶板不同；在传统的桶中，桶板的边缘要进一步处理(在桶板末端附近开坡口和切削)，而在本发明中的桶中，这一工序是没有必要的。
-无需弯曲板条/桶板
-相同尺寸的板条使得烘烤能够更简单且更均一，赋予桶一致的芳香品质，否则往往难以实现。
-比起在木桶中，桶的金属部分使安装所有必要的连接元件、传感器、加热器和冷却系统更简单。
-只要金属框架还在使用中，桶的购买者仍是板条的忠实消费者。
对于使用者：
-用由惰性材料(石蜡涂层板条、PVC、硅胶、不锈钢甚至玻璃)制成的部分替换任意数量的板条改变了葡萄酒体积与木材表面积的比率，也就是说各个板条的移除模拟了更大容量的桶中的容积与表面积比。氧化和萃取率适当地改变，影响了桶的功能。所以，例如，45块板条模拟309升的桶；40块板条模拟439升的桶；35块板条模拟656升的桶；30块板条模拟1043升的桶，20块条模拟3516升的桶，以此类推。
-通过用新的板条替换原有的板条，实际上获得了一个新的桶(生产一套直的板条必然会比制作一个新的木桶便宜)，旧的板条可以和新的板条以多种方式组合使用直到获得想要的香型。
不同数量的板条/桶板，不同烘烤等级，不同种橡树制造的组合可以获得数量庞大的组合。各个组合将会赋予葡萄酒特别的芳香和风味。当然，人们必须能够单独购买板条。例如：一组板条和一组石蜡涂覆板条提供了51种组合(51种模拟容积)，一组石蜡涂覆板条和两组平板(两种不同烘烤等级，两种不同类型木材或新的和用过的板条组合向我们提供了1326种不同的组合/香型。三种类型的木材/烘烤等级/板条向我们提供了23426种组合；四种类型提供316251种组合，等等。
-该桶易于清洗和消毒因为其拆卸非常容易。
-在酿制过程中，葡萄酒生产者可以通过减少板条的数量或更换板条来调整香型。
-节省空间：12(12*70cm+13*10cm＝970cm)个橡木桶以10cm的间隔可以沿10m长的地窖墙排列，本发明的桶可以更有效地利用存储空间，同样的空间可以摆放27(27*36+2*5＝982cm)个桶。即便橡木桶可以堆叠为两层高，同一个空间只能装进23个桶，与之相比，本发明的桶可以27个排成一排。
-为了使橡木桶离开地面实现稳定的放置，必须制造/购买专门的支撑结构。如果这些橡木桶要被堆叠为两层或更多层，这些结构同样需要。将桶的支撑元件/支腿替换为装配两个相邻桶的支撑结构，可实现沿10米长的地窖墙两层堆叠53(27+26)个桶。为了在同样的面积安放相同数量的橡木桶，这些桶将必须堆叠6层高(12+11+10+9+8+3)。
-在支撑元件上安装轮子将会实现额外的功能。
-尽管这种桶比传统的橡木桶重，但是可替换的板条的重量是橡木桶的一半，或大约22kg。因此，处理这些桶只需要一个人。
-板条的高度为4cm是基于实践原因选择的；装入框架的板条的总数为50；这便利了计算，因为每块板条占了总木材主体面积的2％，，由此使使用者消费者在订购由数种木材构成的大桶时很容易计算所需的不同种类的木材的百分比。
-仅通过以更大的螺钉替换现有的螺钉，可以在相同框架中装入更厚的板条，由此能够以另外一种方式控制微氧化。
附图说明
附图包含在说明书中并作为该发明说明书必不可少的一部分，为本发明的基本原理提供更清楚的理解。
图1为整个桶的透视图
图2为桶的侧视图
图3为桶的透视图
图4为桶的部件的透视图
图5为本发明将具有板条的金属框架连接至金属主体的方案的放大图
图5a为本发明将具有板条的金属框架连接至金属主体的结构方案的放大图
图6为将板条压入金属框架的结构方案的放大图
至少一个优选实施例的具体实施方式
参见图3，图示了一个桶，该桶包括金属主体(1)，由合适的防水材料制成的垫圈(2)附着在该金属主体上。木质板条(6)插入金属框架(4)中,并由螺钉(3)在垂直方向上紧固。其中装满木质板条(6)的金属框架(4)用螺钉(5)连接至金属主体(1)，任意数量的用于连接发酵气阀、惰性气体系统、泵和取样阀的各种连接元件(7、8、10)加至金属主体(1)。该结构使桶安装在金属支腿(9)上，这不仅使桶稳固放置，而且使多个桶能够以彼此10厘米的间隔成排安置，还可用于将桶主体(1)升高到离地面40厘米，便于移动。
发明的适用范围
该发明提供了一种实用、耐用且有用的装置，该装置可以经济地生产，并且较当前可用已知的该类别的装置/桶具有明显的改进。在不背离本发明的目的和精神的情况下，行业专家可对本发明做出某些改变和调整。

Claims (14)

1.一种不锈钢木材复合桶，包括
金属主体；
包括多条板条的金属框架，所述金属框架与所述金属本体设置为液体密封结构；
所述多条板条包括至少一条第一类的木质板条和至少一条第二类板条，其中在发酵特性方面，所述第二类不同于所述第一类；所述第二类板条包括惰性材料。
2.根据权利要求1所述的不锈钢木材复合桶，其特征在于：所述复合桶包括金属支腿，所述金属支腿伸出的方向，为从所述复合桶的长度方向的轴向外放射的方向，以使所述复合桶稳固放置，而且使多个所述复合桶能够以彼此10厘米的间隔成排安置，并且将所述复合桶的主体支撑到离地面40厘米，以便于移动。
3.根据权利要求1所述的不锈钢木材复合桶，其特征在于：所述第一类板条包括橡木。
4.根据权利要求1所述的不锈钢木材复合桶，其特征在于：所述惰性材料包括从包含石蜡涂层、PVC、硅胶、不锈钢和玻璃的组合中选择的至少一种材料。
5.根据权利要求1所述的不锈钢木材复合桶，其特征在于：所述复合桶包括多条所述第一类板条和多条所述第二类板条。
6.根据权利要求5所述的不锈钢木材复合桶，其特征在于：所述惰性材料包括从包含石蜡涂层、PVC、硅胶、不锈钢和玻璃的组合中选择的至少一种材料。
7.根据权利要求1所述的不锈钢木材复合桶，其特征在于：所述复合桶的主体上部略微弯曲。
8.根据权利要求1所述的不锈钢木材复合桶，其特征在于：所述复合桶的主体下部略微弯曲。
9.一种不锈钢木材复合桶，包括
金属主体；
包括多条木质板条的金属框架，所述金属框架与所述金属本体设置为液体密封结构；
所述金属主体、所述框架与所述板条构成液腔，其中所述液腔具有弯曲的上部和下部；
所述复合桶包括多条第一类的木质板条和至少一条第二类板条，其中在发酵特性方面，所述第二类不同于所述第一类，所述第二类板条包括惰性材料。
10.根据权利要求9所述的不锈钢木材复合桶，其特征在于：所述复合桶包括气阀、惰性气体连接元件、泵连接元件和至少一个取样阀。
11.根据权利要求9所述的不锈钢木材复合桶，其特征在于：所述复合桶进一步包括金属支腿，所述金属支腿伸出的方向，为从所述复合桶的长度方向的轴向外放射的方向，以使所述复合桶稳固放置，而且使多个所述复合桶能够以彼此10厘米的间隔成排安置，并且将所述复合桶的主体支撑到离地面40厘米，以便于移动。
12.根据权利要求9所述的不锈钢木材复合桶，其特征在于：所述第一类板条包括橡木。
13.根据权利要求9所述的不锈钢木材复合桶，其特征在于：所述惰性材料包括从包含石蜡涂层、PVC、硅胶、不锈钢和玻璃的组合中选择的至少一种材料。
14.根据权利要求9所述的不锈钢木材复合桶，其特征在于：所述复合桶包括多条所述第一类板条和多条所述第二类板条。
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