CN108362829A - 固态发酵监测装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种固态发酵监测装置，包括：固态发酵监测装置主体，所述固态发酵监测装置主体上设置有气体采集模块、气体导管；所述气体采集模块上设置有气体检测器。固态发酵监测装置工作时，气体采集模块通过气体导管从发酵池中抽取定量的气体，气体检测器对定量的气体进行检测。与相关技术相比，本方案中，增加了气体采集模块，该气体采集模块可以定量地主动抽取发酵池内的发酵气体提供给气体检测器，而不是气体检测器等待发酵气体扩散过来进行检测，这样不管是在发酵的哪个阶段，都能够满足气体检测器检测所需要的标准气体量，从而保证了检测结果的准确度。

Description

固态发酵监测装置

技术领域

本申请涉及发酵监测技术领域，具体涉及一种固态发酵监测装置。

背景技术

白酒和陈醋是人们日常生活中不可缺少的物质，传统生产工艺多采用固态发酵，固态发酵是将粮食中的糖转化成酒精，继而转化成酸的一种方法，其发酵过程中需要实时监测其发酵程度，而人工监测有诸多不便，且人为判断发酵程度并不准确，通常采用固态发酵监测装置对固态发酵的过程进行方便、实时、准确的全程在线监测。

相关技术中，单纯依靠发酵气体扩散至气体检测器进行测量，发酵过程的特点是，发酵气体的量受发酵阶段的影响，可能在发酵初期，发酵气体量小，扩散的量也小，单纯依靠气体扩散至气体检测器导致测量准确度不高；发酵后期，发酵气体量大，扩散的量也大，超过了气体检测器的量程，导致测量准确度不高。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种固态发酵监测装置。

本申请的方案如下：

一种固态发酵监测装置，包括：固态发酵监测装置主体，所述固态发酵监测装置主体上设置有：气体采集模块和气体导管；其中：所述气体导管的一端连接所述气体采集模块，另一端用于伸入发酵池；

所述气体采集模块，用于通过所述气体导管定量抽取所述发酵池内的发酵气体；

所述气体采集模块上设置有气体检测器；所述气体检测器，用于对抽取的所述发酵气体的气体参数进行检测。

优选的，所述气体采集模块包括：电机，气室，与所述气室匹配的活塞；所述气体检测器镶嵌在所述活塞与所述发酵气体接触的一面；

其中：所述电机连接所述活塞，用于在带动所述活塞向所述气室的第一端移动，以将所述发酵气体抽入所述气室；带动所述活塞向所述气室的第二端移动，以将所述发酵气体排出所述气室。

优选的，所述电机为步进电机；所述固态发酵监测装置主体上还设置有控制模块；所述控制模块，用于根据所述气室的横截面积、所述气体检测器的检测反应时间和检测所需要的标准气体量，确定对所述步进电机的控制参数。

优选的，所述气室具有第一阀门和第二阀门；其中，所述第一阀门，供所述发酵气体进入所述气室；所述第二阀门，供所述发酵气体从所述气室排出。

优选的，所述第一阀门和所述第二阀门均为单向阀；所述发酵气体进入所述气室时，所述第一阀门打开；所述发酵气体从所述气室排出时，所述第二阀门打开。

优选的，所述气体检测器为P I D光离子化检测器。

优选的，所述固态发酵监测装置主体具有可伸入所述发酵池内的部分；所述固态发酵监测装置主体可伸入发酵池内的部分设置有酸度采集模块；所述酸度采集模块，用于直接测量发酵物的酸度。

优选的，所述固态发酵监测装置主体可伸入发酵池内的部分还设置有：温湿度采集模块；所述温湿度采集模块，用于直接测量发酵物的温度和湿度。

优选的，所述固态发酵监测装置主体上还设置有：显示模块；其中：

所述显示模块与所述气体检测器、所述酸度采集模块和所述温湿度采集模块连接；所述显示模块，用于显示所述气体监测模块、所述酸度采集模块和所述温湿度采集模块采集到的参数。

优选的，所述固态发酵监测装置主体上还设置有：无线传输模块；所述无线传输模块，用于将所述固态发酵监测装置监测到的数据通过无线传输发送至后台服务器，以便所述后台服务器对所述监测到的数据进行处理并显示。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：发酵过程的特点是，发酵气体的量受发酵阶段的影响，可能在发酵初期，发酵气体量小，扩散的量也小，发酵后期，发酵气体量大，扩散的量也大。本实施例中，固态发酵监测装置工作时，气体采集模块通过气体导管从发酵池中抽取定量的气体，气体检测器对定量的气体进行检测。与相关技术相比，本方案中，增加了气体采集模块，该气体采集模块可以定量地主动抽取发酵池内的发酵气体提供给气体检测器，而不是气体检测器等待发酵气体扩散过来再进行检测，这样不管是在发酵的哪个阶段，都能够满足气体检测器检测所需要的标准气体量，从而保证了检测结果的准确度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种固态发酵监测装置的结构图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种固态发酵监测装置的气体采集模块的结构放大图。

附图标记：气体采集模块-1；气体导管-2；气体检测器-3；电机-4；气室-5；活塞-6；第一阀门-7；第二阀门-8；酸度采集模块-9；温湿度采集模块-10；显示模块-11；无线传输装置-12；固态发酵监测装置主体-13；发酵气体进入端口-14。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的固态发酵监测装置的例子。

一些实施例中提供的固态发酵监测装置，参照图1-图2，包括：固态发酵监测装置主体13，固态发酵监测装置主体13上设置有：气体采集模块1和气体导管2；其中：气体导管2的一端连接气体采集模块1，另一端用于伸入发酵池；

气体采集模块1，用于通过气体导管2定量抽取发酵池内的发酵气体；

气体采集模块1上设置有气体检测器3，参照图1-图2；气体检测器3，用于对抽取的发酵气体的气体参数进行检测。

其中，在酒精发酵时，气体参数可以是乙醇气体的浓度。

其中，定量抽取是指按照气体检测器3进行检测所需要的标准气体量进行抽取。

发酵过程的特点是，发酵气体的量受发酵阶段的影响，可能在发酵初期，发酵气体量小，扩散的量也小，发酵后期，发酵气体量大，扩散的量也大。本实施例中，固态发酵监测装置工作时，气体采集模块1通过气体导管2从发酵池中抽取定量的气体，气体检测器3对定量的气体进行检测。与相关技术相比，本方案中，增加了气体采集模块1，该气体采集模块1可以定量地主动抽取发酵池内的发酵气体提供给气体检测器3，而不是气体检测器3等待发酵气体扩散过来进行检测，这样不管是在发酵的哪个阶段，都能够满足气体检测器3检测所需要的标准气体量，从而保证了检测结果的准确度。

其中，气体导管2的材料可以但不限于为天然橡胶。

一些实施例中提供的固态发酵监测装置，参照图1-图2，气体采集模块1包括：电机4，气室5，与气室5匹配的活塞6；气体检测器3镶嵌在活塞6与发酵气体接触的一面；

其中：电机4连接活塞6，用于带动活塞6向气室5的第一端移动，以将发酵气体抽入气室5；带动活塞6向气室5的第二端移动，以将发酵气体排出气室5。参照图1-图2，电机4设置在气室5上方，通过连接杆带动活塞6移动，连接杆一端固定在活塞6上，一端设置在电机4上；气室5的第一端为气室5的上方，即远离发酵池的一方，因为活塞6与气室5相匹配，在活塞6向气室5的第一端移动时，发酵气体在气压的作用下进入气室5，在活塞6向气室5的第二端移动时，发酵气体在气压的作用下被排出气室5。

一些实施例中提供的固态发酵监测装置，电机4为步进电机；固态发酵监测装置主体13上还设置有控制模块；控制模块，用于根据气室5的体积、气体检测器3的检测反应时间和检测所需要的标准气体量，确定对步进电机的控制参数。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机4，控制模块给步进电机提供其所需要的电脉冲信号的频率和脉冲数，电脉冲信号的频率和脉冲数根据气室5的横截面积、气体检测器3的检测反应时间和检测所需要的标准气体量确定。其中，控制参数可以包括旋转速度。当气室5的横截面积一定时，气体检测器3的检测反应时间越短，旋转速度越快；当气体检测器3的检测反应时间一定时，气室5的横截面积越大，旋转速度越慢；当气室5的横截面积一定时，检测所需要的标准气体量越多，旋转速度越快。步进电机的旋转速度决定了活塞6位移的速度。

一些实施例中提供的固态发酵监测装置，参照图1-图2，气室5具有第一阀门7和第二阀门8；其中，第一阀门7，供发酵气体进入气室5；第二阀门8，供发酵气体从气室5排出。参照图1-图2，气室5的第一阀门7设置在气体导管2的上方，当控制模块控制步进电机带动活塞6向气室5第一端移动时，发酵气体在气压的作用下从发酵池进入气体导管2，然后通过第一阀门7进入气室5，气体检测器3对发酵气体进行检测，检测完成后，控制模块控制步进电机带动活塞6向气室5第二端移动，发酵气体在气压的作用下从第二阀门8排出到外部环境中。

一些实施例中提供的固态发酵监测装置，参照图1-图2，第一阀门7和第二阀门8均为单向阀；所述发酵气体进入所述气室5时，所述第一阀门7打开；所述发酵气体从所述气室5排出时，所述第二阀门8打开。第一阀门7设置成只可向气室5内打开，向气室5外关闭的单向阀，第二阀门8设置成只可向气室5外打开，向气室5内关闭的单向阀，如此设置，参照图1-图2，当控制模块控制步进电机带动活塞6向气室5第一端移动时，发酵气体在气压的作用下可以从第一阀门7进入气室5，而外界气体无法从第二阀门8进入气室5，避免了外界气体混入影响检测；同理，当控制模块控制步进电机带动活塞6向气室5第二端移动时，发酵气体在气压的作用下可以从第二阀门8被排出气室5，而无法从第一阀门7被排入气体导管2，避免了检测过的发酵气体通过气体导管2回到发酵池影响下次检测。

一些实施例中提供的固态发酵监测装置，气体检测器3为PID(Photo IonizationDetector)光离子化检测器。光离子化气体检测器3是一种具有极高灵敏度，用途广泛的检测器，可以检测从极低浓度到较高浓度区间的挥发性有机化合物和其它有毒气体。与传统检测方法相比，它具有便携式，精度高，响应快，可以连续测试等优点。

一些实施例中提供的固态发酵监测装置，参照图1，固态发酵监测装置主体13具有可伸入发酵池内的部分；固态发酵监测装置主体13可伸入发酵池内的部分设置有酸度采集模块9；酸度采集模块9，用于直接测量发酵物的酸度。固态发酵中，需要实时测量发酵物的酸度变化，而发酵物入池之后全程采用密闭厌氧发酵。

相关技术中，对发酵物的酸度进行测量，需要打开窖池，取样后拿到化验室用酸碱滴定检测酸度。由于频繁打开窖池取样，导致外界空气进入，严重影响窖池发酵过程；而且采用人工化验检测，单个样本检测时间一般在20分钟左右，耗用时间过长。

相关技术中，对发酵物的酸度进行测量，还可以采用酸度传感器，但酸度传感器只能适用于液态环境，因此只能酸度将传感器插入窖池底部，检测发酵物产生的黄水的酸度，而黄水的酸度与发酵物的酸度通常偏差较大，且拟合度不高，用黄水的酸度来估算发酵物的酸度，准确度太低。

本实施例中采用的酸度采集模块9由普通PH计改进而来，普通PH计的PH(hydrogenion concentration，氢离子浓度指数)测试范围为2-14。发明人将普通PH计改装为发酵池专用的可测试发酵物酸度的酸度计，具体操作为对其量程进行改装，使其PH测试范围从2-14变为0-7。

对比相关技术中，测量发酵物的酸度只能打开窖池，取样后拿到化验室用酸碱滴定检测酸度的方法或采集窖池底部黄水来估算窖池发酵物酸度的方法，本实施例中的酸度采集模块9设置在固态发酵监测装置主体13上可伸入发酵池内的部分，可以直接对发酵物的酸度进行测量，且测量精度较高。

一些实施例中提供的固态发酵监测装置，参照图1，固态发酵监测装置主体13可伸入发酵池内的部分还设置有：温湿度采集模块10；温湿度采集模块10，用于直接测量发酵物的温度和湿度。本实施例中，温湿度采集模块10具有温度传感器，湿度传感器，将温湿度采集模块10设置在固态发酵监测装置主体13上可伸入发酵池内的部分，可以直接对发酵物的温度，湿度进行测量。

其中可以但不必要的在固态发酵监测装置伸入发酵池的部分设置有发酵气体进入端口14，参照图1，发酵气体进入端口14为圆锥形，面积较大的一端与发酵气体接触，面积较小的一端与气体导管2连接，方便发酵气体进入气体导管2。

一些实施例中提供的固态发酵监测装置，参照图1，固态发酵监测装置主体13上还设置有：显示模块11；其中：

显示模块11与气体检测器3、酸度采集模块9和温湿度采集模块10连接；显示模块11，用于显示气体监测模块、酸度采集模块9和温湿度采集模块10采集到的参数。显示模块11具有显示屏，显示屏用于，将气体检测器3、酸度采集模块9和温湿度采集模块10采集到的参数以数字的形式显示出来，使使用者更加方便的观察固态发酵监测装置监测到的各项数据。

一些实施例中提供的固态发酵监测装置，参照图1，固态发酵监测装置主体13上还设置有：无线传输模块12；无线传输模块12，用于将固态发酵监测装置监测到的数据通过无线传输发送至后台服务器，以便后台服务器对监测到的数据进行处理，使使用者不需要在固态发酵监测装置旁边便能实时监测固态发酵监测装置所监测的各项数据，也方便了后台服务器对固态发酵监测装置不同时间段接收的各种数据进行对比，方便使用者实时了解发酵池内部的情况。

下面根据一些实施例中的优选实施例，对本申请提供的一种固态发酵监测装置进行详细的说明。

一些优选实施例中提供的固态发酵监测装置，参照图1-图2，包括：固态发酵监测装置主体13，固态发酵监测装置主体13上设置有：气体采集模块1和气体导管2；

其中：气体采集模块1包括：步进电机，气室5，与气室5匹配的活塞6，活塞6上与发酵气体接触的一面镶嵌有气体检测器3，气体检测器3为PID光离子化检测器；

其中：固态发酵监测装置主体13上还设置有控制模块，用于确定步进电机的控制参数；

其中：气室5具有第一阀门7和第二阀门8，第一阀门7可向气室5内打开，向气室5外关闭；第二阀门8可向气室5外打开，向气室5内关闭。

固态发酵监测装置主体13可伸入发酵池内的部分设置有酸度采集模块9、温湿度采集模块10和发酵气体进入端口14；

固态发酵监测装置主体13上还设置有：显示模块11和无线传输模块12。

具体实施时，参照图1，将固态发酵监测装置下端伸入发酵池内，控制模块根据气室5的体积、气体检测器3的检测反应时间和检测所需要的标准气体量，确定对步进电机的控制参数，启动步进电机，参照图1-图2，步进电机带动活塞6向气室5的第一端移动，在气压的作用下气室5的第一阀门7打开，第二阀门8闭合，发酵气体从发酵气体进入端口14进入气体导管2，然后经过气体导管2从气室5的第一阀门7进入气室5，在控制模块的作用下，当进入的发酵气体的量达到检测所需要的标准气体量时，步进电机停止运动，活塞6停止位移，气压稳定，如此便完成了定量抽取气体的目的。PID光离子化检测器对发酵气体的参数进行检测，发送至显示模块11进行显示，检测完成后，启动步进电机，使活塞6向气室5的第二端移动，在气压的作用下气室5的第二阀门8打开，第一阀门7闭合，将已经检测的发酵气体从第二阀门8排出到外部环境中。

参照图1，固态发酵监测装置主体13可伸入发酵池内的部分还设置有酸度采集模块9、温湿度采集模块10，酸度采集模块9采集的发酵池内的发酵物的酸度参数在显示屏上显示；温湿度采集模块10采集的发酵池内的温度参数和湿度参数在显示屏上显示。

如此，显示屏上的显示量有气体浓度、酸度、温度和湿度，使用者可以直接观察发酵池内的各项数据。

参照图1，发酵池内的各项数据由无线传输模块12传输到后台服务器，使使用者不需要在固态发酵监测装置旁边便能实时监测固态发酵监测装置所监测的各项数据，也方便了后台服务器对固态发酵监测装置不同时间段接收的各种数据进行对比，方便使用者实时了解发酵池内部的情况。

本实施例中，固态发酵监测装置工作时，气体采集模块1通过气体导管2从发酵池中抽取定量的气体，气体检测器3对定量的气体进行检测。与相关技术相比，本方案中，增加了气体采集模块1，该气体采集模块1可以定量地主动抽取发酵池内的发酵气体提供给气体检测器3，而不是气体检测器3等待发酵气体扩散过来再进行检测，这样不管是在发酵的哪个阶段，都能够满足气体检测器3检测所需要的标准气体量，从而保证了检测结果的准确度。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种固态发酵监测装置，其特征在于，包括：固态发酵监测装置主体，所述固态发酵监测装置主体上设置有：气体采集模块和气体导管；其中：所述气体导管的一端连接所述气体采集模块，另一端用于伸入发酵池；

所述气体采集模块，用于通过所述气体导管定量抽取所述发酵池内的发酵气体；

所述气体采集模块上设置有气体检测器；所述气体检测器，用于对抽取的所述发酵气体的气体参数进行检测。

2.根据权利要求1所述的固态发酵监测装置，其特征在于，所述气体采集模块包括：电机，气室，与所述气室匹配的活塞；所述气体检测器镶嵌在所述活塞与所述发酵气体接触的一面；

其中：所述电机连接所述活塞，用于带动所述活塞向所述气室的第一端移动，以将所述发酵气体抽入所述气室；带动所述活塞向所述气室的第二端移动，以将所述发酵气体排出所述气室。

3.根据权利要求2所述的固态发酵监测装置，其特征在于，所述电机为步进电机；所述固态发酵监测装置主体上还设置有控制模块；所述控制模块，用于根据所述气室的横截面积、所述气体检测器的检测反应时间和检测所需要的标准气体量，确定对所述步进电机的控制参数。

4.根据权利要求3所述的固态发酵监测装置，其特征在于，所述气室具有第一阀门和第二阀门；其中，所述第一阀门，供所述发酵气体进入所述气室；所述第二阀门，供所述发酵气体从所述气室排出。

5.根据权利要求4所述的固态发酵监测装置，其特征在于，所述第一阀门和所述第二阀门均为单向阀；所述发酵气体进入所述气室时，所述第一阀门打开；所述发酵气体从所述气室排出时，所述第二阀门打开。

6.根据权利要求1所述的固态发酵监测装置，其特征在于，所述气体检测器为PID光离子化检测器。

7.根据权利要求1所述的固态发酵监测装置，其特征在于，所述固态发酵监测装置主体具有可伸入所述发酵池内的部分；所述固态发酵监测装置主体可伸入发酵池内的部分设置有酸度采集模块；所述酸度采集模块，用于直接测量发酵物的酸度。

8.根据权利要求7所述的固态发酵监测装置，其特征在于，所述固态发酵监测装置主体可伸入发酵池内的部分还设置有：温湿度采集模块；所述温湿度采集模块，用于直接测量发酵物的温度和湿度。

9.根据权利要求8所述的固态发酵监测装置，其特征在于，所述固态发酵监测装置主体上还设置有：显示模块；其中：

所述显示模块与所述气体检测器、所述酸度采集模块和所述温湿度采集模块连接；所述显示模块，用于显示所述气体监测模块、所述酸度采集模块和所述温湿度采集模块采集到的参数。

10.根据权利要求1所述的固态发酵监测装置，其特征在于，所述固态发酵监测装置主体上还设置有：无线传输模块；所述无线传输模块，用于将所述固态发酵监测装置监测到的数据通过无线传输发送至后台服务器，以便所述后台服务器对所述监测到的数据进行处理并显示。