CN105505656A - 一种新型酒精发酵系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种新型酒精发酵系统及其使用方法，涉及食品加工领域，尤其涉及一种新型酒精发酵系统及其使用方法。提供了一种浸提效率高、结构简单、成本低、便于操作、能够精确控制发酵温度和时间、发酵过程中对酒液污染少、发酵后易于清洗的新型酒精发酵系统及其使用方法。所述连接管道上设有连通阀。所述酒精发酵罐的上封头上设有呼吸器、气体压力检测装置、进料阀、安全阀和喷淋系统；所述呼吸器上设有呼吸阀，用于在发酵开始阶段培养酵母菌；所述气体压力检测装置用于监测所述酒精发酵罐的压力；促使皮渣和果汁溶液得到充分混合。提升了发酵时果汁与皮渣的浸提效率。

Description

一种新型酒精发酵系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及食品加工领域，尤其涉及一种新型酒精发酵系统及其使用方法。

背景技术

目前，国内葡萄酒企业用的酒精发酵罐大体分为三种，即自制的普通斜底罐、引进技术制造的自动温控卧式旋转罐和立式罐。在国外主要葡萄酒生产国，这三种类型的酒精发酵罐也仍在使用。

斜底式酒精发酵罐的优点是造价低廉，对机械装置依赖性较低，但其缺点也是显而易见的。首先，是缺乏行之有效的浸提手段，尽管已经做了种种改进，结构上的局限仍然存在。在发酵启动之初，由于葡萄浆中固体与液体尚未分离，没有相应的手段对果蔬实施搅动；在发酵过程中，有些罐虽配有流体反冲式旋转喷头，但由于与之配套的循环泵无防阻塞功能而需借助篦子，为此，流量的损失影响了皮盖的喷淋效果及浸出物的流动融合；另外，还有的在罐体上部装压板，这样虽能够使皮盖进入葡萄汁内，但皮盖由于完全没有受到任何搅动或冲击，其浸出物也不能充分溶入酒液中。至于开放式循环，虽可提高浸提效果，但过度氧化的危险却很难控制，其危害是不言而喻的。其次，葡萄籽不能根据需要提前分离排除，使得其内含的收敛性丹宁较多地进入酒体；再则，斜底发酵罐需要由人工在下人孔出渣，不但劳动强度高，而且皮渣内酒汁收到污染和过度氧化问题也会影响酒的质量。

立式温控发酵罐提供了发酵期间的自动化温度控制、移动式和伸缩张合的电动搅拌、循环喷淋、刮板出渣等作业条件，减轻了劳动强度，提高了生产效率和产品的质量，但其对果浆和皮盖的粗鲁机械作用会产生过多的酒泥，开放式的机械化排渣仍较麻烦和耗时。此外，它也无法早期分离葡萄籽，实现有选择地浸提。立式温控发酵罐目前的造价仍很高，运行及维护费用也不低。另外，由于内部配有过多的机械装置，该罐不适宜同时作为储罐用。

卧式旋转发酵罐具有很强的浸提能力，较高的生产效率，尤其适用于大宗葡萄酒的生产和加工调色用途。由于独特的结构，卧式发酵罐在发酵过程中会产生过多的酒泥和收敛性较强的丹宁，给后期处理带来麻烦。另外，封闭式发酵也容易使酒产生不愉快的气味。该罐的造价昂贵，非一般企业所能承受。

国家知识产权局2015-4-8公开了一项发明专利（申请号：2014107729281名称：一种葡萄酒发酵罐）公开了一种葡萄酒发酵罐，该葡萄酒发酵罐解决了提前分离排出葡萄籽的问题，有效利用二氧化碳实现皮渣的翻滚，提高了浸提能力，实现了酒液的上下循环、能够最大限度的防止葡萄酒氧化及葡萄酒其他病害、且能够实现自动对皮渣进行喷淋和翻滚的动作，同时方便操作人员的观察。但是，也存在一些缺陷，酒精罐罐体较深，发酵后不易清洗；采用活塞杆促进酒液循环，费时费力，同时活塞易受到酒精腐蚀，缩短活塞的使用寿命；且活塞长期与酒液接触，容易污染酒液。酒液循环过程中葡萄籽易堵塞中心通管上的喷淋孔，使得酒液循环效果降低，影响发酵效果。由于酒液的口感还和发酵温度、发酵时间有关系，本发明中控制温度和发酵时间完全凭工人的经验，这样做对酒液口感影响较大，使得生产合格率降低。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种浸提效率高、结构简单、成本低、便于操作、能够精确控制发酵温度和时间、发酵过程中对酒液污染少、发酵后易于清洗的新型酒精发酵系统及其使用方法。

本发明的技术方案是：

包括n台酒精发酵罐，n≥2且n取整数，相邻酒精发酵罐之间设有连接管道一，所述连接管道一的一端与前一台酒精发酵罐的上封头相连，另一端连接后一台酒精发酵罐的筒体；

最后一台酒精发酵罐和第一台酒精发酵罐之间设有连接管道二，所述连接管道二的一端连接最后一台酒精发酵罐的上封头，另一端连接第一台酒精发酵罐的筒体；

所述n台酒精发酵之间形成循环系统；

所述连接管道上设有连通阀。

所述酒精发酵罐的上封头上设有呼吸器、气体压力检测装置、进料阀、安全阀和喷淋系统；

所述呼吸器上设有呼吸阀，用于在发酵开始阶段培养酵母菌；

所述气体压力检测装置用于监测所述酒精发酵罐的压力；

所述进料阀用于在添加发酵物料；

所述安全阀用于在所述酒精发酵罐内压力过高时保持罐体内压力恒定；

所述喷淋系统用于发酵完成后清洗发酵罐内壁。

所述酒精发酵罐的底部设有出料阀、排放阀和压力变送器，所述出料阀通过自吸式隔膜泵与果渣暂存罐相连；

所述排放阀用于在发酵过程中排放葡萄籽。

其特征在于，所述喷淋系统包括旋转式喷头；

所述旋转式喷头通过管道与水源连接；

所述管道上设有喷淋阀，控制水源的通断。

还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括控制器、无线传输设备、有线传输设备、手持式控制器和远程控制中心；

所述控制器与所述连通阀、呼吸阀、气体压力检测装置、进料阀、安全阀、压力变送器、喷淋阀、排放阀和出料阀分别相连；

所述手持式控制器通过无线传输设备与所述控制器相连，接受手持式控制器发出的指令；

所述远程控制中心通过有线传输设备与所述控制器相连，获取所述酒精发酵罐的实时状态。

按如下步骤进行，

1）打开上封头进料阀对酒精发酵罐进行进料操作，待每台发酵罐达到80％进料量关闭进料阀；

2）手持式控制器或远程控制中心发送呼吸阀打开指令，呼吸阀打开，进行酵母菌繁殖；

3）酵母菌繁殖一段时间后，手持式控制器或远程控制中心发送呼吸阀关闭指令，关闭呼吸阀，进行厌氧发酵；

4）其中一台酒精发酵罐需要翻滚皮帽时，通过手持式控制器或远程控制中心向该台酒精发酵罐的呼吸阀发送打开指令，呼吸阀打开；

5）根据另一台酒精发酵罐的气体压力检测装置检测的气体压力数据，在气体压力≥0.06MPa时，通过手持式控制器或远程控制中心发送连通阀打开指令，连通阀打开，另一台酒精发酵罐的气体通过连接管道涌入需要翻滚皮帽的酒精发酵罐中，皮帽在强大的气体压力下翻滚；

6）需要排出葡萄籽时，通过手持式控制器或远程控制中心向酒精发酵罐的排放阀发送打开指令，排放阀打开，排出葡萄籽；

7）发酵完成，通过手持式控制器或远程控制中心向酒精发酵罐的出料阀发出打开指令，出料阀打开，皮渣通过自吸式隔膜泵排出；

8）清洗发酵罐，通过手持式控制器或远程控制中心向酒精发酵罐的喷淋阀发出打开指令，喷淋阀打开，同时，旋转式喷头向酒精发酵罐内壁喷水，清洗内壁，完毕。

本发明结构简单，成本低。采用智能控制系统，对发酵的温度湿度等参数实现实时监测，智能控制。使湿度、温度对酒液口感的影响降至最低。采用气体压力检测装置检测发酵罐内压力，防止发酵过程中气体压力过高损坏发酵罐，提高了发酵罐的使用寿命，同时也避免了因发酵罐内压力过高而导致的安全事故，使得葡萄酒发酵摆脱以往只能靠人工经验控制发进程，出产葡萄酒质量不稳定的窘境，造价低，实用性强。

本发明采用至少两个发酵罐相连，可以根据实际生产需要合理增减发酵罐的数量，节约了生产成本。采用自吸式隔膜泵排出皮渣，酒液不会与空气接触，降低了发酵过程中酒液因空气中杂菌混入导致变质的风险，同时也解决了酒液与空气接触导致酒液过度氧化的问题。采用配有高压水源的喷淋系统清洗内壁，克服了发酵结束后发酵罐人工清洗不干净，费时费力的缺陷，降低了工人的劳动强度。

本发明不需要采用活塞就能实现酒液的循环，加快酒液与皮渣的溶合，避免了活塞与酒液接触，污染酒液的弊端。罐体底部设有排出阀，能够提前分离葡萄籽，避免葡萄籽中过多的收敛性单宁进入酒液，提升了酒液口感。利用发酵过程中产生的二氧化碳作为天然动力，迫使皮渣翻滚，促使皮渣和果汁溶液得到充分混合。提升了发酵时果汁与皮渣的浸提效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

图2是本发明的智能控制系统结构框图；

图中1是酒精发酵罐，2是连接管道一，101是上封头，102是筒体，103是呼吸器，104是气体压力检测装置，105是安全阀，106是喷淋系统，107是出料阀，108是排放阀，109是压力变送器，201是连通阀，202是连接管道二，1031是呼吸阀，1061旋转式喷头，1062是喷淋阀。

具体实施方式

本发明如图1-2所示，包括n台（n取整数，n≥2）酒精发酵罐1，相邻酒精发酵罐1之间设有连接管道一2，所述连接管道一2的一端与前一台酒精发酵罐1的上封头相连，另一端连接后一台酒精发酵罐1的筒体102（具体位置需要根据发酵物料的特性、产气量等因素决定）。最后一台酒精发酵罐1和第一台酒精发酵罐1之间设有连接管道二202，所述连接管道二202的一端连接最后一台酒精发酵罐1的上封头，另一端连接第一台酒精发酵罐1的筒体102（具体位置需要根据发酵物料的特性、产气量等因素决定）。这样，n台酒精发酵之间形成一个气体循环系统。连接管道一2和连接管道二202上设有连通阀201。气体循环系统用于二氧化碳气体的互通，利用气体冲击形成的强大天然动力实现酒精发酵罐内皮渣翻滚，提高浸提效率；连通阀201用于控制连接管道的通断，使得发酵过程中酒精发酵罐处于密闭发酵状态，保证发酵质量。

酒精发酵罐1的上封头101上设有呼吸器103、气体压力检测装置104、安全阀105和喷淋系统106。呼吸器103上设有呼吸阀1031，用于在发酵开始阶段培养酵母菌。气体压力检测装置104用于实时监测酒精发酵罐1的压力，在压力过高时发出警报，促使安全阀105打开，平衡酒精发酵罐1内的压力，同时能够测量酒精发酵罐1内的压力值，在压力值达到能够翻滚皮渣的标准时，打开连通阀，促使另一台酒精发酵罐1内的皮渣翻滚。安全阀105用于在所述酒精发酵罐1内的压力过高时释放压力，从而保持酒精发酵罐1内的压力恒定，防止爆炸事故发生。

酒精发酵罐1的喷淋系统106用于发酵完成后清洗酒精发酵罐1的内壁，包括旋转式喷头1061，旋转式喷头1061通过管道与高压水源相连接，管道上设置有喷淋阀1062，用于控制水源的通断。旋转式喷头1061可以清洗酒精发酵罐1的内壁，降低了工人的劳动强度，避免人工清洗不干净还费时费力的弊端。同时，喷淋系统106还可以用于在发酵过程中保持发酵所需的湿度，促进发酵过程进行。

酒精发酵罐1的底部设有出料阀107、排放阀108和压力变送器109。出料阀107通过自吸式隔膜泵与果渣暂存罐相连，用于在发酵完成后及时将残渣从酒精发酵罐1中分离运送至果渣暂存罐，从而保持暂存在发酵罐1中的酒液口感不受残渣影响。排放阀108用于在发酵过程中及时排出葡萄籽，避免葡萄籽中含有的收敛性单宁进入酒液，影响酒液口感。压力变送器109用于检测发酵过程中酒液的液面高度，防止酒液溢出，并且将液面高度信息通过无线传输设备或有线传输设备传输至远程控制中心和手持式控制器。自吸式隔膜泵可以在分离运送残渣过程中避免酒液与空气接触，最大程度上避免出现酒液中混入杂菌，保持酒液良好的口感，同时也能够降低酒液过度发酵的风险。

智能控制系统包括控制器、无线传输设备、有线传输设备、手持式控制器和远程控制中心。控制器分别与连通阀201、呼吸阀1031、气体压力检测装置104、安全阀105、压力变送器109、喷淋阀1062、排放阀108和出料阀107分别相连。连通阀201、呼吸阀1031、气体压力检测装置104、安全阀105、压力变送器109、喷淋阀1062、排放阀108和出料阀107接受控制器发出的指令，控制发酵进程。

手持式控制器通过无线传输设备与控制器相连，控制器接受手持式控制器发出的指令。在远程控制中心无人值守时，通过手持式控制器控制，使得发酵不会受到远程控制中心无人值守的影响。

所述远程控制中心通过有线传输设备与所述控制器相连，获取酒精发酵罐的实时状态，记录发酵时的参数数据，向控制器发送指令，控制发酵进程。记录发酵时的参数数据便于工作人员总结，同时也方便远程控制中心的工作人员监测发酵罐的状态，对发酵罐和发酵过程中的异常状态及时处置，使得葡萄酒发酵摆脱以往只能靠人工经验控制发进程，出产葡萄酒质量不稳定的窘境。

一种利用新型酒精发酵系统酿造葡萄酒的方法，按如下步骤进行：

1）打开上封头进料阀对酒精发酵罐进行进料操作，待每台发酵罐达到80％进料量关闭进料阀；

2）手持式控制器或远程控制中心发送呼吸阀打开指令，呼吸阀打开，进行酵母菌繁殖；

3）酵母菌繁殖一段时间后，手持式控制器或远程控制中心发送呼吸阀关闭指令，关闭呼吸阀，进行厌氧发酵；

4）其中一台酒精发酵罐需要翻滚皮帽时，通过手持式控制器或远程控制中心向该台酒精发酵罐的呼吸阀发送打开指令，呼吸阀打开；

5）根据另一台酒精发酵罐的气体压力检测装置检测的气体压力数据，在气体压力≥0.06MPa时，通过手持式控制器或远程控制中心发送连通阀打开指令，连通阀打开，另一台酒精发酵罐的气体通过连接管道涌入需要翻滚皮帽的酒精发酵罐中，皮帽在强大的气体压力下翻滚；

6）需要排出葡萄籽时，通过手持式控制器或远程控制中心向酒精发酵罐的排放阀发送打开指令，排放阀打开，排出葡萄籽；

7）发酵完成，通过手持式控制器或远程控制中心向酒精发酵罐的出料阀发出打开指令，出料阀打开，皮渣通过自吸式隔膜泵排出；

8）清洗发酵罐，通过手持式控制器或远程控制中心向酒精发酵罐的喷淋阀发出打开指令，喷淋阀打开，同时，旋转式喷头向酒精发酵罐内壁喷水，清洗内壁，完毕。

本发明结构简单，成本低。采用智能控制系统，对发酵的温度湿度等参数实现实时监测，智能控制。使湿度、温度对酒液口感的影响降至最低。采用气体压力检测装置检测发酵罐内压力，防止发酵过程中气体压力过高损坏发酵罐，提高了发酵罐的使用寿命，同时也避免了因发酵罐内压力过高而导致的安全事故，使得葡萄酒发酵摆脱以往只能靠人工经验控制发进程，出产葡萄酒质量不稳定的窘境，造价低，实用性强。

本发明采用至少两个发酵罐相连，可以根据实际生产需要合理增减发酵罐的数量，节约了生产成本。采用自吸式隔膜泵排出皮渣，酒液不会与空气接触，降低了发酵过程中酒液因空气中杂菌混入导致变质的风险，同时也解决了酒液与空气接触导致酒液过度氧化的问题。采用配有高压水源的喷淋系统清洗内壁，克服了发酵结束后发酵罐人工清洗不干净，费时费力的缺陷，降低了工人的劳动强度。

本发明不需要采用活塞就能实现酒液的循环，加快酒液与皮渣的溶合，避免了活塞与酒液接触，污染酒液的弊端。罐体底部设有排出阀，能够提前分离葡萄籽，避免葡萄籽中过多的收敛性单宁进入酒液，提升了酒液口感。利用发酵过程中产生的二氧化碳作为天然动力，迫使皮渣翻滚，促使皮渣和果汁溶液得到充分混合，提升了发酵时果汁与皮渣的浸提效率。

Claims (6)

1.一种新型酒精发酵系统，包括n台酒精发酵罐，n≥2且n取整数，其特征在于，相邻酒精发酵罐之间设有连接管道一，所述连接管道一的一端与前一台酒精发酵罐的上封头相连，另一端连接后一台酒精发酵罐的筒体；

最后一台酒精发酵罐和第一台酒精发酵罐之间设有连接管道二，所述连接管道二的一端连接最后一台酒精发酵罐的上封头，另一端连接第一台酒精发酵罐的筒体；

所述n台酒精发酵之间形成循环系统；

所述连接管道上设有连通阀。

2.根据权利要求1所述的一种新型酒精发酵系统，其特征在于，所述酒精发酵罐的上封头上设有呼吸器、气体压力检测装置、进料阀、安全阀和喷淋系统；

所述呼吸器上设有呼吸阀，用于在发酵开始阶段培养酵母菌；

所述气体压力检测装置用于监测所述酒精发酵罐的压力；

所述进料阀用于在添加发酵物料；

所述安全阀用于在所述酒精发酵罐内压力过高时保持罐体内压力恒定；

所述喷淋系统用于发酵完成后清洗发酵罐内壁。

3.根据权利要求1所述的一种新型酒精发酵系统，其特征在于，所述酒精发酵罐的底部设有出料阀、排放阀和压力变送器，所述出料阀通过自吸式隔膜泵与果渣暂存罐相连；

所述排放阀用于在发酵过程中排放葡萄籽。

4.根据权利要求2所述的一种新型酒精发酵系统，其特征在于，所述喷淋系统包括旋转式喷头；

所述旋转式喷头通过管道与水源连接；

所述管道上设有喷淋阀，控制水源的通断。

5.根据权利要求1-4所述的一种新型酒精发酵系统，其特征在于，还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括控制器、无线传输设备、有线传输设备、手持式控制器和远程控制中心；

所述控制器与所述连通阀、呼吸阀、气体压力检测装置、进料阀、安全阀、压力变送器、喷淋阀、排放阀和出料阀分别相连；

所述手持式控制器通过无线传输设备与所述控制器相连，接受手持式控制器发出的指令；

所述远程控制中心通过有线传输设备与所述控制器相连，获取所述酒精发酵罐的实时状态。

6.一种利用权利要求5所述的新型酒精发酵系统酿造葡萄酒的方法，其特征在于，按如下步骤进行，

1）打开上封头进料阀对酒精发酵罐进行进料操作，待每台发酵罐达到80％进料量关闭进料阀；

2）手持式控制器或远程控制中心发送呼吸阀打开指令，呼吸阀打开，进行酵母菌繁殖；

3）酵母菌繁殖一段时间后，手持式控制器或远程控制中心发送呼吸阀关闭指令，关闭呼吸阀，进行厌氧发酵；

4）其中一台酒精发酵罐需要翻滚皮帽时，通过手持式控制器或远程控制中心向该台酒精发酵罐的呼吸阀发送打开指令，呼吸阀打开；

5）根据另一台酒精发酵罐的气体压力检测装置检测的气体压力数据，在气体压力≥0.06MPa时，通过手持式控制器或远程控制中心发送连通阀打开指令，连通阀打开，另一台酒精发酵罐的气体通过连接管道涌入需要翻滚皮帽的酒精发酵罐中，皮帽在强大的气体压力下翻滚；

6）需要排出葡萄籽时，通过手持式控制器或远程控制中心向酒精发酵罐的排放阀发送打开指令，排放阀打开，排出葡萄籽；

7）发酵完成，通过手持式控制器或远程控制中心向酒精发酵罐的出料阀发出打开指令，出料阀打开，皮渣通过自吸式隔膜泵排出；

8）清洗发酵罐，通过手持式控制器或远程控制中心向酒精发酵罐的喷淋阀发出打开指令，喷淋阀打开，同时，旋转式喷头向酒精发酵罐内壁喷水，清洗内壁，完毕。