CN108350404A - 改进的发酵器 - Google Patents

Abstract

一种用于使溶液发酵的发酵器，包括：桶(2)，其被预先设置成盛装待发酵的溶液(3)，并且设置有入口开口(4，33)以及出口开口(5，25)；淋皮导管(100)，其设置有被放置成与所述桶(2)的下部区域连通的第一连接部(101)，以及分配开口(103)，其设置于所述桶(2)的上部区域中以便能够在所述溶液(3)的上层上方传递液体。所述淋皮导管(100)包括设置于所述第一连接部(101)与所述分配开口(103)之间的中间位置中的第二连接部(102)，所述分配开口(103)被布置成使气体能够被导入至所述淋皮导管(100)中。

Description

改进的发酵器

技术领域

本发明涉及一种改进的发酵器，其被特别地用于葡萄汁的酿造的酿酒工业中，并且在封闭式罐(亦即加压的，比如高压灭菌器)上也是有用的。

背景技术

现有技术包括非常多的类型的发酵器，其全部大致上包括至少容器或者桶，其具有各种类型的底部，通常倒截头圆锥体，所述容器或者桶设置有用于待发酵的液体的导入的开口以及用于排出已发酵的液体的龙头。

在葡萄酒酿造(亦即，由压碎的葡萄所进行的葡萄酒的生产)的情况下，待发酵的液体由葡萄酒汁以及还有果渣(亦即由葡萄的由皮、葡萄籽(葡萄中存在的种子)所构成的固体部分的全部、以及此外可能地由梗)构成。已发酵的液体更适当地被称作已发酵的葡萄汁或者已发酵的葡萄酒。

在发酵过程期间，在桶的上部部分中，形成被称为酒帽的固体浮动层，其由各种果渣层构成，所述层的最顶部通常在液体的顶部上稍微地凸起。这是特别地致密的块，其适合于破裂以便防止它在发酵完成时变得过度地坚硬，而且以便在发酵液体的浸解过程期间利用它的特征。

皮例如含有给葡萄酒着色的物质，并且该特征特别地对于不太迅速地产生可萃取的着色剂物质的葡萄(比如例如桑娇维赛葡萄)而言呈现一定的相关性。为了实现对酒帽的正确的使用，因此重要的是，不仅仅使它浮动在待发酵的液体上而是真正地将它用来改进葡萄酒的质量。

为了这个目的，发酵容器为已知的，其使得能够在酒精发酵过程期间执行果渣的完整的且校准的运动，以便改进它的着色剂以及多酚类物质的产生。

通常，目前所使用的技术为昂贵的且复杂的并且它对葡萄汁酒帽的作用为侵犯性的并且导致不希望的量的渣滓的形成。

习用的技术之一包括淋皮，使用各种装置来操作所述淋皮，其最终目的为以淋浴的形式将桶中所盛装的葡萄汁喷洒至所述酒帽上。

然而，该解决方案对于它的应用还要求泵以及管道的存在，所述泵以及管道使该解决方案为昂贵的并且由于可能的故障或者失灵而在运行期间经受停止。进一步地，所述泵在拖曳葡萄籽以及皮的情况下导致渣滓的存在的增加，这促进以葡萄酒中的涩性以及苦味为特征的物质的不可逆转的溶解。

实际上已知的是，使用气动活塞对酒帽起作用，以便甚至仅仅部分地将酒帽浸没于葡萄汁酒中，以便使它破裂以及减小它的坚硬度。该操作(被称为压酒帽)一天被重复两到三次并且需要特别注意，因为每一次压酒帽在果渣中引起撕裂并且因此增加渣滓的形成。

还存在通过使用喷枪或者类似物喷射仅仅压缩空气所进行的压酒帽，用以使酒帽运动以及搅动酒帽。当手动地进行该操作时，需要提前指示员工，以使得以预定速度执行所述操作。空气的过多的喷射将引起显著的酒精损失，或者在某些情况下，将促进醋酸发酵，其将把酒转变成醋。相反地，过少的空气的喷射将无用地减慢发酵。

考虑到桶可盛装多达3.000-4.000hl，易于理解这些操作的重要性以及精准性。在压酒帽期间的可能的评定误差可能导致显著的量的酒的损失。

在前文中所示例说明的所有已知的类型的解决方案具有的共同之处是，它们通常在酒帽已经形成并且已经达到一定的坚硬度之后机械地对酒帽起作用。进一步地，对酒帽的机械作用有助于果渣的破裂并且引起所产生的渣滓的量的不希望的增加。众所周知，渣滓可能是不希望的味道的原因并且可能需要用于对酒的之后的清洁的进一步的操作。

作为压缩空气的使用的替代，还使用惰性气体，比如氮、二氧化碳以及等等。这些解决方案包括通过两个或更多个导管从桶的底部或壁喷射加压气体(通常介于3至7巴之间)，目的是撞击表面上的浮动的酒帽，以及尝试淹没它以及使它破裂。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种发酵器消除已知类型的装置所表现的上述缺点，所述发酵器并不需要用于使果渣运动的机动机械装置。

另一个目的是改进对果渣的利用同时减小它若以其它方式所需的操作数。

进一步地，本发明的一个目的是减小发酵器中所存在的机械装置的数量，以便减小其实现成本以及管理成本。这样，可以进一步减小在发酵步骤期间可能发生失败的次数。

最后，另一个目的是使发酵器更易于使用。

附图说明

在对本发明的、通过非限制性示例在附图中示出的一个实施例的以下具体描述中，本发明的另外的特征以及优点将变得更加显而易见，其中：

-图1为根据本发明的发酵器的示意图；

-图2示出图1的膜的构造变体；

-图3示出图1的膜的另一个变体；

-图4示出图1的膜从上方观察的简化视图；

-图5和6为图2的膜的两个不同的实施例从上方观察的简化视图；

-图7示出发酵器的变体实施例；

-图8、9以及10示出发酵器的另外的变体实施例；

-图11和13示出本发明的、被应用至封闭式罐的两个变体实施例；以及

-图12示出发酵器的另一个变体实施例。

具体实施方式

特别地参考图1，附图标记1总体上表示发酵器。

发酵器1特别地包括设置有底部8的桶(vat)2，其中盛装有待发酵的溶液3，其在本文中所示的示例中由葡萄酒、葡萄酒汁、果渣以及任何化学添加剂、酵母或类似物构成。桶2进一步具有用于导入待发酵的溶液3(亦即压碎的葡萄)的开口，以及用于收集已发酵的溶液6(亦即葡萄酒)的开口5。例如，可通过位于桶2的顶部处的开口33导入压碎的葡萄。

桶2可设置有朝上的截头圆锥形底部，以有助于在发酵完成时提取固体残渣，亦即由果渣以及葡萄籽34所构成的渣滓30。出口开口25因此位于底部8处，通过其可以进入底部8，不仅用于对渣滓30以及果渣的移除而且如果需要还用于便于进入桶2的内部以进行维修和清洁操作。

在图11中所示的替代实施例中，桶2可为封闭式罐，例如可为用于生产低起泡葡萄酒以及含气葡萄酒类型的高压灭菌器。众所周知，通过发酵气体的形成确定桶中的内部压力。在低起泡葡萄酒以及含气葡萄酒的生产中，可能不存在由果渣所构成的酒帽10。另一方面，在红葡萄酒的生产中，存在酒帽10。

在图13中所示的替代实施例中，桶2可仍然为封闭式罐，并且因此以存在通过发酵气体的形成确定的内部压力为特征，其中聚集装置7由桶2构成。

发酵器进一步包括淋皮导管100，其设置有大致位于桶2的顶部33处的分配器103，以使得能够用液体喷洒在发酵溶液6的液体表面上形成的由果渣所构成的酒帽10。淋皮导管100通过第一连接部101与桶2的底部区域连通。替代地，淋皮导管100可位于桶2的内部，其中其下端布置于桶2的底部区域中。在这两种情况下，第一连接部101(其在内部淋皮导管100的情况下由导管100的下端构成)可设置有用于控制其打开和关闭的控制阀V1。

在这两个实施例中，淋皮导管100填充有溶液(特别地存在于桶2的底部区域中的溶液3)，达大致与桶2的内部的液位一致的液位，包括酒帽10的高度在内。换句话说，淋皮导管100由于连通器原理填充有溶液达酒帽10所达到的液位。

淋皮导管100有利地设置有位于第一连接部101与分配器103之间的、具有各种形状和尺寸的第二连接部102。第二连接部102被预先设置成使得能够将气体导入淋皮导管100的内部。所导入的气体具有比在第二连接部102处在淋皮导管100中所含有的溶液的比重更低的比重，并且这在沿淋皮导管100与连接管102之间的连接点上方的溶液柱的向上的方向上确定有力的推力，以使得溶液离开分配器103并且喷洒酒帽10。第二连接部102也可设置有被预先设置成控制其打开和关闭的控制阀V2。

设置于具有如上所述的结构的淋皮导管100的发酵器因此使得能够在不依靠泵或其它机械机构的情况下执行对待发酵的溶液的再上升(re-mounting)。这样，减小总成本并且不需要使待发酵的溶液经受机械作用，该机械作用可能使它变坏并且可能影响其质量。

在一个特别有利的实施例中，桶2在内部设置有用于聚集发酵气体的膜7，其从壁35朝向桶2的内部延伸并且其被牢固地约束至桶2的内壁35。膜7被构造成使得在桶2的壁35与膜7的下部部分之间形成能够捕集小气泡11的凹形表面。

在图1中所示的示例中，所述表面为呈截头圆锥体的形式的倒截头圆锥形倾斜表面14，其外边缘26被牢固地约束至圆形桶2的内表面。

明显地，若需要将膜应用于具有非圆形横截面(例如正方形)的桶，则膜将必须具有适合于该目的的表面，亦即截头棱锥体形状。

因此，开口20在桶2的中心区域中保持敞开，膜7未到达该开口20。小气泡11可通过该开口20上升而不被气体聚集膜7拦截。

沿桶2的周边区域上升的小气泡11被由在桶2的侧壁与膜7的下表面之间所提供的、凹形表面所形成的室27拦截，所述室27沿向下方向敞开。小气泡11通过聚集于室27中缓慢地充满自由容积直至形成一个或多个大气泡36，大气泡接着一个接一个的结合以形成由气泡36所生成的更大的气泡12，更大的气泡在已经超过室27的自由尺寸之后从内边缘溢出于开口20的区域中。

这样，小气泡11在它们朝向所述表面上升时形成具有更大尺寸的气泡12，更大尺寸的气泡能够使由桶2中所盛装的果渣所形成的酒帽10连续地运动。酒帽10因此被从下方(通过气泡12的二氧化碳)以及它与葡萄汁酒6的表面接触的下部部分连续地充气，被搅动并且被重新浸没于葡萄汁酒6中，有助于酒帽10中所含有的物质(包括着色剂)的产出。这种产出涉及酒帽10的整个表面，因为它的连续的搅动防止其凝固。

由于酒帽10通常并未达到凝固状态，在发酵完成时，还可简单地通过以与渣滓30以及葡萄籽34相同的方式从出口开口25起作用而执行它的移除。

通过大气泡12的在它在葡萄汁酒6中上升期间的作用，也有助于对发酵液体3的搅拌。

在本实施例中，淋皮导管100的第二连接部102在膜7下方、大致在室27中敞开。这样，是发酵所产生的且在室27中所捕集的气体向上推动存在于淋皮导管100中的第二连接部102上方的液体柱。可通过控制阀V2的打开和关闭确定淋皮的开始和停止。膜7的存在因此使得能够执行淋皮而不需要使用外部气体；以这种方式获得进一步的成本节约并且可利用由在酒精发酵期间所生成的二氧化碳所具有的天然能量。

在图11的实施例中的封闭式罐的情况下，使用聚集的气体用于执行淋皮有助于对酵母(其由于重力倾向于沉淀于底部上)的拖曳，使它们返回至罐的上部部分并且不再需要使用机械搅拌器。进一步地，有助于产品以及其温度的均化。

替代地，可将聚集的气体暂时地储备于发酵器的外部的适当的容积或储存区域中。在这种情况下，第二连接部102将与发酵器的外面的外部储存容积连通。

发酵器可进一步设置有旁通导管28，其使室27与桶2的、在膜7上方的部分连通。该导管28(其可设置有可控制的关闭阀29)可用于将气体发送至在膜7上面的酒帽10的区域，有助于对它的搅动。

在发酵器的、在图7中所示的另一个可能的实施例中，淋皮导管100的第二连接部102与旁通导管28连通。

为了可能地从外部影响发酵，可以将外部气体或者已经存储于外部聚集容积中的内部气体喷射至发酵器中。可通过控制阀V3控制从外部对气体的喷射。控制阀V3例如可连接至旁通导管28或者至第二连接部102。

经由旁通导管28或者第二连接部102和/或龙头16或者其它类似的导管，还可以使它们之间的两个或更多个发酵器连通，以便利用例如在它们中的一个中所过量地产生的气体(CO₂)来供应其它发酵器。该操作具有不将空气导入桶中来使酒帽运动的较大的优点；实际上，空气可能不仅影响酒帽的形成而且可能影响葡萄汁的氧化。

图2示出膜7的构造变体。其中包括两个膜7和7'，其串联地布置，亦即被布置成使得由下部膜7所产生的大尺寸气泡12供应上面的膜7'。按这种方式，可以改进大的桶2的内部的气泡生成的效果。在这种情况下，淋皮导管100的第二连接部102可连接至在膜7、7'中的一个下方所限定的室27。

被应用至图1的发酵器的膜在图4中为完全可见的；被应用至图2的发酵器的膜在图5和6中为清晰可见的。实质上，膜具有半圆形或者半月形形状，可能地在其某些部分中被斜切或者切割。

图3示出膜7的另一个构造变体。它包括截头圆锥形周边区域21，其在中心由柱形区域22限定。在两个表面之间包括可控制的环形开口23，其包括可充气的环状线圈(toroid)24。

通过修改环状线圈24的充气压力，可以以非常简单的且经济的方式作用于开口23的尺寸。在本实施例中，淋皮导管100的第二连接部102也在限定于膜7下方的室27中敞开。

明显地，还可以将能够按照需要改变开口20的尺寸的适当的装置(未示出)应用至图1的实施例的开口20。该装置(未示出)例如在图1的示例中可沿截头圆锥形表面的假想的顶点的方向延长截头圆锥形表面(亦即增加在室27中所收集的气体的容积)或者它可更简单地专门地改变开口的截面而不增加室27的容积。在该第二种情况下，因此，其将为水平地或向上延伸的装置，由于这一点，除了改变大气泡12在酒帽10上的影响区域的尺寸之外，可改变生成更大的气泡12的步骤以便能够在使用期间影响其尺寸。

所示例说明的解决方案因此使得能够防止或者至少限制固体酒帽的形成以及进一步地使得能够连续地用发酵葡萄汁酒搅动酒帽以及有助于对果渣的提取，果渣在发酵周期完成时并未被压实。

在发酵器的、在图8以及图9中所示的两个另外的可能的实施例中，除了与包括于第一连接部101与分配器103之间的段连通之外，淋皮导管100的第二连接部102还被放置成与第一连接部101连通。如图8和图9中所示，第二连接部102具有平行于淋皮导管100的至少辅助段104。辅助段104以与淋皮导管类似的方式填充液体。辅助段104在下方连接至第一连接部101并且在中间区域中通过中间配件105连接至淋皮导管100。辅助段104可设置于旁通阀V4(其容许另外的管104的排气)的上部区域中。通过喷射阀V3以及用敞开的阀V2对外部气体的最终的喷射向下推动存在于辅助段104中的液体直到中间配件105。已经达到中间配件105的气体朝向淋皮导管100的上部部分推动液体直至分配器103。图8和图9中所示的实施例使得能够将外部气体喷射至淋皮导管中，防止气体与产品混合，以间歇方式(亦即以预定的时间间隔关闭阀V2)执行对气体的喷射。

图10示出另外的解决方案，其可在图7的解决方案上被采用(但是还可被应用于图1、2或3)，其中将设置有控制阀V6的可选择的辅助导管106添加至导管102，控制阀V6使得能够在将阀打开时在酒帽10正下方将聚集于膜下方的气体的部分或全部排出。

图12示出一个变体实施例，其中分配器103布置于酒帽10通常所占据的区域内部或下方，以便在酒帽10内或下方分配液体。分配器103可被构造为导管108，其部分地或完全地穿过由果渣所构成的酒帽10并且在由果渣所构成的酒帽10的内部或下方分配溶液。

图13示出发酵器的变体实施例，其中桶2大致上为封闭式罐，其还充当发酵气体的聚集装置7。在本实施例中，分配器103可被构造为分配导管108，其部分地或完全地穿过由果渣所构成的酒帽10并且在由果渣所构成的酒帽10的内部或下方分配溶液。排气阀V5存在于导管108的上部区域中，排气阀V5的打开使得能够将气体排出，并且被气体拖曳直至排气阀V5的液体中的随之而产生的沉淀物通过重力从导管108的下端离开。经由排气阀V5的打开以及关闭，当控制阀V1打开时，可以确定淋皮的开始以及停止。第二连接部102优选地在大于分配导管108的出口的高度处通到淋皮导管100中。

通过本发明，因此可以实现具有简单的但有效的概念的发酵器，其(若与已知类型的发酵器相比也为非常经济的)并不需要复杂的或昂贵的维修。

进一步地，除了用于葡萄酒生产之外，还可以将本发明的发酵器用于啤酒生产以及用于转化其它可发酵的产品，比如例如苹果、土豆或类似物。

Claims (21)

1.一种用于使溶液发酵的发酵器，包括：桶(2)，其被预先设置成盛装待发酵的溶液(3)，并且设置有入口开口(4，33)以及出口开口(5，25)；淋皮导管(100)，其设置有被放置成与所述桶(2)的下部区域连通的第一连接部(101)，以及分配开口(103)，其设置于所述桶(2)的上部区域中以便能够在所述溶液(3)的上液位上方传递液体；其特征在于，所述淋皮导管(100)包括设置于所述第一连接部(101)与所述分配开口(103)之间的中间位置中的第二连接部(102)，所述分配开口(103)被布置成使气体能够被导入至所述淋皮导管(100)中。

2.根据权利要求1所述的发酵器，其特征在于，所述第二连接部(102)设置有控制阀(V2)。

3.根据权利要求1所述的发酵器，包括聚集装置(7)，其被构造成拦截以及暂时地聚集发酵所生成的气体(11)，其中所述淋皮导管(100)的第二连接部(102)与所述聚集装置(7)所拦截的气体连通。

4.根据权利要求3所述的发酵器，其特征在于，所述聚集装置(7)包括至少一个凹形表面(13)，其凹面面向下，以便限定适合于捕集发酵所生成的气体的室(27)，其中所述淋皮导管(100)的第二连接部(102)与所述气体聚集室(27)连通。

5.根据权利要求4所述的发酵器，其特征在于，所述室(27)通过第一连接装置(16)与所述桶(2)的外部连接，所述第一连接装置(16)能被控制成容许气体的导入或者抽出。

6.根据权利要求4所述的发酵器，包括第二连接装置(19)，其被预先设置成将所述室(27)连接至所述桶(2)的设置于所述凹形表面(13)上方的部分。

7.根据权利要求4所述的发酵器，其特征在于，所述聚集装置(7)所聚集的气体能暂时地聚集于所述罐内部的容积或外部的容积内。

8.根据权利要求4所述的发酵器，其特征在于，所述凹形表面(13)包括固定至所述桶(2)的内壁(35)的倾斜的表面(14)。

9.根据权利要求4所述的发酵器，其特征在于，所述凹形表面(13)包括固定至所述桶(2)的内壁(35)的截头圆锥形表面(14)。

10.根据权利要求4所述的发酵器，其特征在于，所述凹形表面(13)在中心汇聚成向下延伸的管(40)。

11.根据权利要求4所述的发酵器，其特征在于，所述凹形表面(13)包括关闭装置，所述关闭装置被构造成改变所述桶(2)的未被所述凹形表面(13)所占据的开口(20)的宽度。

12.根据权利要求4所述的发酵器，其特征在于，所述凹形表面(13)包括截头圆锥形的周边元件(21)，所述周边元件具有面向下的且在中心由柱形元件(22)限定的顶点，并且可控制的环形开口(23)设置于所述周边元件(21)与所述柱形元件(22)之间。

13.根据权利要求12所述的发酵器，其特征在于，所述环形开口(23)包括可充气的环状线圈(24)以改变其宽度。

14.根据权利要求1所述的发酵器，其特征在于，所述淋皮导管(100)的第二连接部(102)具有至少一个辅助段(104)，其在下方连接至所述第一连接部(101)并且在中间区域中通过中间配件(105)连接至所述淋皮导管(100)。

15.根据权利要求14所述的发酵器，其特征在于，所述淋皮导管(100)的第二连接部(102)连接至旁通导管(28)。

16.根据权利要求14所述的发酵器，其特征在于，所述辅助段(104)设置于旁通阀(V4)的上部区域中，所述旁通阀(V4)容许所述另外的管(104)的排气。

17.根据权利要求1或4所述的发酵器，其特征在于，所述分配开口(103)布置于酒帽(10)所占据的区域内部或下方，以便在所述酒帽(10)内或下方分配液体。

18.根据权利要求1所述的发酵器，包括与所述第二连接部(102)连通的辅助导管(106)，所述辅助导管(106)被布置成使得它自己的出口在酒帽(10)所占据的区域下方并且设置有控制阀(V6)，所述辅助导管(106)被预先设置成使得能够在所述酒帽(10)下方排出气体。

19.根据权利要求1所述的发酵器，其特征在于，所述聚集装置(7)由所述桶(2)自身组成。

20.根据权利要求19所述的发酵器，其特征在于，所述分配器(130)包括导管(108)，其在酒帽(10)所占据的区域内或下方流动。

21.根据权利要求20所述的发酵器，其特征在于，所述导管(108)包括排气阀(V5)，所述排气阀(V5)的打开容许气体的排出以及因此所述导管(108)中所盛装的液体通过重力所实现的沉降。