CN109897760A - 一种卧式智能化固态发酵酿醋系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卧式智能化固态发酵酿醋系统，其能有效监控发酵的各项理化指标，智能化的控制最优发酵环境，提高产品品质及稳定性。本发明的卧式智能化固态发酵酿醋系统，其包括有通过线路、管道连接装置、阀门及相关的泵连接的罐体及动力系统、物料进出系统、控温系统、通风系统、微电脑控制系统和熏醋淋醋结构，其中所述的管道连接装置包括有旋转接头、缓震结构、换热管道进口、换热管道出口、气体进口、罐内换热列管、气体出口、气体分布器、液体物料进口和喷淋管；所述的熏醋淋醋结构包括有滤板与滤布、气体分布器、喷淋管、喷淋头、液体物料出口，滤板与滤布设置于出料口上部，距离出料口高度为所述罐体直径的1/5‑1/4。

Description

一种卧式智能化固态发酵酿醋系统

技术领域

本发明涉及一种发酵酿醋系统，更具体地说涉及一种卧式智能化固态发酵酿醋系统。

背景技术

食醋是世界上广受欢迎的酸性调味品，它不仅为食物烹制提供独特口味，还具有多种药用功能和营养保健功效。现代医学研究表明，醋具有较强的杀菌、抑制病毒的作用，若长期使用可以预防病毒性感冒、病毒性肝炎等疾病，并且醋还能缓解身体疲劳、改善机体新陈代谢，有美容养颜的功效。

食醋可由固态发酵酿制也可由液态发酵酿制。固态发酵工艺又可分为全固态发酵和前液后固发酵，而液态发酵工艺主要采用深层半连续发酵。对于食醋发酵工艺的应用，中国与欧美国家存在明显差异：中国传统食醋酿造所用的原料主要有米、小麦、麸皮等，大部分采用固态发酵工艺生产；而欧洲食醋主要以酒、苹果、果汁、麦芽、蜂蜜等为原料，最广泛的发酵方式是使用FRINGS醋酸发酵罐进行液态深层发酵。液态发酵食醋是利用人工接种纯培养物结合机械自动化操作酿造的，其原料利用率高、酸度较高、周期短，但所产食醋风味不如固态发酵食醋，因此研究更符合中国饮食的固态发酵食醋生产设备十分有意义。

固态发酵为传统工艺，产品品质上乘,市场占有率高，工艺独特，各类微生物并存,多种酶系共酵，固态发酵食醋具有独特风味，投资少、易推广，因此固态发酵酿造食醋已经越来越受到人们的青睐。但以固态发酵酿制的食醋品类繁多，最为有名的就是“四大名醋”：山西老陈醋、镇江香醋、四川保宁醋、福建红曲醋，他们发酵工艺各有不同，且较为复杂，对发酵的装置和设备要求较高。

传统固体发酵普遍存以下缺点：传统固态醋酸发酵是采用浅缸进行固态醋酸发酵，依靠人工翻醅调整发酵过程中醋醅的温度、水分，同时补充新鲜空气。人工翻醅缺点是劳动条件差、翻醅工作量大，对劳动力的需求较大。目前机械化固态醋酸发酵多采用以池代缸进行翻醅，采用翻醅机代替人工实现了自动化翻醅。但现有的翻醅机多为混合翻醅，机械翻醅后物料中间的温度仍然比周围温度高。在室温较低的情况下能维持15～20小时正常发酵温度。在夏季室温不易控制时，就可能出现上午翻过的醋醅，下午醅温就超过了正常发酵温度。或者在第二天上班前超过了正常发酵温度，上班后再翻醅已为时已晚。为了使醋酸发酵温度控制在正常发酵区间，多数工厂一天内翻醅两次，这样不但翻醅工作量大，酒精挥发量也会增多，导致其出品率降低。因此需要开发一种新的系统能有效监控发酵的各项理化指标，智能化的控制最优发酵环境，提高产品品质及稳定性。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术中传统固态发酵食醋存在人力成本高、质量不稳定等问题，提供一种卧式智能化固态发酵酿醋系统，本发明的卧式智能化固态发酵酿醋系统能有效监控发酵的各项理化指标，智能化的控制最优发酵环境，提高产品品质及稳定性，且本发明功能多样，能够满足不同发酵方法的工艺要求，适合大规模工业化应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的卧式智能化固态发酵酿醋系统，其包括有通过线路、管道连接装置、阀门及相关的泵连接的罐体及动力系统、物料进出系统、控温系统、通风系统、微电脑控制系统和熏醋淋醋结构，其中所述的管道连接装置包括有旋转接头、缓震结构、换热管道进口、换热管道出口、气体进口、罐内换热列管、气体出口、气体分布器、液体物料进口和喷淋管，旋转接头设置在罐体右侧，罐体下端设置有缓震结构，换热管道进口设置于旋转接头右侧，携带换热水由旋转接头连接罐内换热列管；换热管道出口设置于旋转接头右侧，罐内换热列管由旋转接头连接换热管道出口，气体进口设置于旋转接头右侧，气体由旋转接头连接气体分布器，气体出口设置于罐体左侧，液体物料进口设置于旋转接头右侧，液体物料由旋转接头连接喷淋管；所述的熏醋淋醋结构包括有滤板与滤布、气体分布器、喷淋管、喷淋头、液体物料出口，滤板与滤布设置于出料口上部，距离出料口高度为所述罐体直径的1/5-1/4，滤板为罐体截面上向下凹陷的弧形板，滤板上开有纵截面为长方形滤孔，排布均匀，滤板上铺设滤布，使滤板与滤布下方隔绝固体物料；熏醋阶段，外源蒸汽通过所述气体分布器进入滤板与滤布下方，均匀熏蒸固体物料；淋醋阶段淋醋水由喷淋管经所述喷淋头喷洒于固体物料表面，浸泡、最后由液体物料出口流出。旋转接头设计有效地解决罐体旋转引发的管道纠缠问题，使换热水、液体物料、气体顺利的连接罐体；缓震结构有效地避免了罐体旋转带来的管道损伤；气体分布器、喷淋管、罐内换热列管设计可以实现通风、换热、搅拌、补料同时进行，有效地增加对发酵环境的控制。滤板滤布隔绝固体物料，使液体物料没有杂质；气体分布器使蒸汽更加均匀，罐体的旋转完全能够达到机械熏醋翻料工艺；淋醋所产生的粗液没有杂质，且罐体旋转有效地增加淋醋效率。

本发明的卧式智能化固态发酵酿醋系统，其进一步的技术方案是所述的罐体及动力系统包括有机架、罐体、至少一对托轮、至少一个加强板、一对驱动齿轮和一个驱动电机与减速机，罐体为轴线水平设置于机架上，加强板设置于所述罐体外壁，托轮设置于加强板上，罐体支座连接托轮，驱动齿轮由驱动电机与减速机驱动旋转。加强板设置于罐体的外壁，为了保护罐体，增加罐体的强度。拖轮将罐体支撑于机架上，驱动齿轮与驱动电机和减速机配合可以为罐体能沿自身轴线旋转提供动力。

本发明的卧式智能化固态发酵酿醋系统，其进一步的技术方案还可以是所述的控温系统包括有温度传感器、罐内换热列管、旋转接头、液体物料出口、板式换热器、离心泵和储料罐，温度传感器设置于罐体至少三个位点，同时还设置于储料罐下端，罐内换热管通过旋转接头连接外源换热水；若温度传感器监测长时间未能完成换热，物料将由液体物料出口流入储料罐，储料罐连接板式换热器，由离心泵抽取物料在储料罐与板式换热器间循环，通过监测设置于储料罐下端的温度传感器，当温度达到设定值，由离心泵抽取物料进入罐体内。在于正常情况下，罐体温度可由罐内换热列管完成控温，极端情况下，可由板式换热器快速换热，完成后由喷淋管道均匀的洒在物料表面，达到物料与醋醅快速换热的目的，此过程完全由微电脑控制系统控制箱(PLC)完成，精确控制物料发酵温度。

本发明的卧式智能化固态发酵酿醋系统，其进一步的技术方案还可以是所述的物料进出系统包括有固体料进口、固体料出口、螺旋输送机、液体料进口、液体料出口、离心泵、喷淋管、多个喷淋头、储料罐；固体料进口设置于罐体中部，螺旋输送机设置于罐体内上部，固体料出口设置于螺旋输送机尾部，喷淋管设置于罐体内中部，与液体料进口连接，喷淋管上设置多个喷淋头，液体料进口通过旋转接头与储料罐连接，液体料出口设置于罐体右下侧。固体物料由固体料进口进入后，通过罐体旋转达到径向上的混匀，通过螺旋输送机达到轴向上的混匀；液体物料由储料罐经旋转接头进入喷淋管中，再由多个喷淋头均匀的洒在固体物料上，使液体物料与固体物料混合更均匀；发酵完成后；固体物料由螺旋输送机从固体料出口排出，液体料由液体料出口流出。

本发明的卧式智能化固态发酵酿醋系统，其进一步的技术方案还可以是所述的微电脑控制系统包括有温度传感器、氧浓度传感器、酸度传感器、酒精度传感器、管路开关、质量流量计、驱动电机与减速机开关、定位设备；微电脑控制系统控制箱关联操作包括驱动电机与减速机的启停、管路开关的开闭、质量流量计的开度、氧浓度、酸度、酒精度数据的监测以及定位设备的启停。微电脑控制系统控制箱(PLC)关联各理化指标监测设备与各控制设备开关，通过数学模型自动控制发酵环境，可以有效地控制发酵环境；所述定位设备可以使操作完成后，罐体回到发酵位点，更有利于发酵。

本发明的卧式智能化固态发酵酿醋系统，其进一步的技术方案还可以是所述的通风系统包括有气体换热器、质量流量计、气体分布器、气体出口，气体进口与气体换热器连接，经由质量流量计和旋转接头与气体分布器连接，气体出口设置于罐体左上方。外源空气经气体换热器换热后，达到理想温度，再由质量流量计控制开度，定量的输送入罐体内，由气体分布器均匀的分布于固体物料下方，可以实现发酵需氧量的精确供给，且控制气体温度也可以调节发酵罐内的温度，达到控温的目的；多余的气体由气体出口排出，带走多余的CO₂。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

①本发明成功解决传统固态发酵食醋人力成本高、质量不稳定等问题。

②本发明通过微电脑控制系统控制箱(PLC)系统精确监测发酵罐内各理化指标，并自动调节，及时有效地通过机械操作，精确地控制最优发酵环境，提高产品品质及稳定性，利用PLC实现全自动化大规模生产。

③本发明适用于各种工艺的食醋固态发酵，既能全固态法食醋发酵、也能完成前液后固法食醋发酵，并且可根据不同工艺设置不同控制参数，达到最佳发酵环境。

④本发明集发酵工艺、熏醋工艺、淋醋工艺于一体，实现设备的多功能应用，满足各工艺的要求，提高设备的利用率与多功能化。连续性、稳定性：本发明采用了合理的自控方案，对系统中进料量，进料温度，蒸发温度，浓缩液的浓度，加热蒸汽压力，储罐液位进行了自动化控制，能够持续稳定的进料、出料。

附图说明

图1为本发明的一种卧式智能化固态发酵酿醋系统主视图

图2为本发明的一种卧式智能化固态发酵酿醋系统侧视图

图3为滤板与滤布示意图

附图标记：

101-罐体 102-驱动电机与减速机 103-驱动齿轮 104-加强板

105-拖轮 106-固体料出口 107-固体料进口 108-滤板与滤布

109-气体分布器 110-喷淋管 111-机架 112-旋转接头

113-缓震结构 114-喷淋头 115-温度传感器 116-氧浓度传感器

117-酸度传感器 118-酒精度传感器 119-螺旋输送机 120-罐内换热列管

201-质量流量计 202-气体换热器 203-控温管道进口 204控温管道出口

205-气体出口 206-气体进口

301-板式换热器 302-储料罐 303-液体料进口 304液体料出口

305-离心泵 401-微电脑控制系统控制箱(PLC)

具体实施方式

实施例1

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明的卧式智能化固态发酵酿醋系统，其包括有通过线路、管道连接装置、阀门及相关的泵连接的罐体及动力系统、物料进出系统、控温系统、通风系统、微电脑控制系统和熏醋淋醋结构，其中所述的管道连接装置包括有旋转接头、缓震结构、换热管道进口、换热管道出口、气体进口、罐内换热列管、气体出口、气体分布器、液体物料进口和喷淋管，旋转接头设置在罐体右侧，罐体下端设置有缓震结构，换热管道进口设置于旋转接头右侧，携带换热水由旋转接头连接罐内换热列管；换热管道出口设置于旋转接头右侧，罐内换热列管由旋转接头连接换热管道出口，气体进口设置于旋转接头右侧，气体由旋转接头连接气体分布器，气体出口设置于罐体左侧，液体物料进口设置于旋转接头右侧，液体物料由旋转接头连接喷淋管；所述的熏醋淋醋结构包括有滤板与滤布、气体分布器、喷淋管、喷淋头、液体物料出口，滤板与滤布设置于出料口上部，距离出料口高度为所述罐体直径的1/5，滤板为罐体截面上向下凹陷的弧形板，滤板上开有纵截面为长方形滤孔，排布均匀，滤板上铺设滤布，使滤板与滤布下方隔绝固体物料；熏醋阶段，外源蒸汽通过所述气体分布器进入滤板与滤布下方，均匀熏蒸固体物料；淋醋阶段淋醋水由喷淋管经所述喷淋头喷洒于固体物料表面，浸泡、最后由液体物料出口流出。所述的罐体及动力系统包括有机架、罐体、至少一对托轮、至少一个加强板、一对驱动齿轮和一个驱动电机与减速机，罐体为轴线水平设置于机架上，加强板设置于所述罐体外壁，托轮设置于加强板上，罐体支座连接托轮，驱动齿轮由驱动电机与减速机驱动旋转。所述的控温系统包括有温度传感器、罐内换热列管、旋转接头、液体物料出口、板式换热器、离心泵和储料罐，温度传感器设置于罐体至少三个位点，同时还设置于储料罐下端，罐内换热管通过旋转接头连接外源换热水；若温度传感器监测长时间未能完成换热，物料将由液体物料出口流入储料罐，储料罐连接板式换热器，由离心泵抽取物料在储料罐与板式换热器间循环，通过监测设置于储料罐下端的温度传感器，当温度达到设定值，由离心泵抽取物料进入罐体内。所述的物料进出系统包括有固体料进口、固体料出口、螺旋输送机、液体料进口、液体料出口、离心泵、喷淋管、多个喷淋头、储料罐；固体料进口设置于罐体中部，螺旋输送机设置于罐体内上部，固体料出口设置于螺旋输送机尾部，喷淋管设置于罐体内中部，与液体料进口连接，喷淋管上设置多个喷淋头，液体料进口通过旋转接头与储料罐连接，液体料出口设置于罐体右下侧。所述的微电脑控制系统包括有温度传感器、氧浓度传感器、酸度传感器、酒精度传感器、管路开关、质量流量计、驱动电机与减速机开关、定位设备；微电脑控制系统控制箱关联操作包括驱动电机与减速机的启停、管路开关的开闭、质量流量计的开度、氧浓度、酸度、酒精度数据的监测以及定位设备的启停。所述的通风系统包括有气体换热器、质量流量计、气体分布器、气体出口，气体进口与气体换热器连接，经由质量流量计和旋转接头与气体分布器连接，气体出口设置于罐体左上方。

如图1所示，该卧式智能化固态发酵酿醋系统，包括罐体101，罐体101为轴线水平设置于机架111上，罐体101外壁设置有加强板104，托轮105设置于所述加强板5上，驱动齿轮103由驱动电机与减速机102驱动旋转，从而带动罐体沿自身轴线旋转。为实现边旋转边操作的目的，系统装配旋转接头112，旋转接头112设置在罐体101右侧，下端设置,缓震结构113；控温管道进口203设置于旋转接头112右侧，携带换热水由旋转接头112连接罐内换热列管120；换热管道出口204设置于所述旋转接头右侧，罐内换热列管120由旋转接头112连接换热管道出口204；气体进口206设置于旋转接头112右侧，气体由旋转接头连接气体分布器202；气体出口205设置于罐体101左侧；液体物料进口303设置于旋转接头112右侧，液体物料由旋转接头112连接喷淋管110。

如图1～2所示，工作时，固体物料由固体料进口106进入后，通过罐体101旋转达到径向上的混匀，通过螺旋输送机119达到轴向上的混匀；液体物料由储料罐302经旋转接头112进入喷淋管110中，再由多个喷淋头114均匀的洒在固体物料上，使液体物料与固体物料混合更均匀；发酵完成后；固体物料由螺旋输送机119从固体料出口106排出，液体料由液体料出口303流出。

控温与通风操作时，温度传感器115设置于罐体至少三个位点，同时还设置于储料罐302下端罐内换热列管120通过旋转接头112连接外源换热水，进行常规换热；若温度传感器115监测长时间未能完成换热，物料将由液体物料出口304流入储料罐302，储料罐302连接板式换热器301，由离心泵305抽取物料在储料罐302与板式换热器301间循环，通过监测设置于储料罐302下端的温度传感器115，当温度达到设定值，由离心泵305抽取物料进入罐体101内。外源空气经气体换热器202换热后，达到理想温度，再由质量流量计201控制开度，经旋转接头112定量的输送入罐体101内，由气体分布器109均匀的分布于固体物料下方，可以实现发酵需氧量的精确供给，且控制气体温度也可以调节发酵罐内的温度，达到控温的目的；多余的气体由气体出口206排出，带走多余的CO₂。

上述操作都可以由微电脑控制系统控制箱(PLC)自动控制，微电脑控制系统控制箱(PLC)关联各理化指标监测设备与各控制设备开关，通过数学模型自动控制发酵环境，可以有效地控制发酵环境；所述定位设备可以使操作完成后，罐体回到发酵位点，更有利于发酵。

发酵完成后，卧式智能化固态发酵酿醋系统可以满足熏醋工艺和淋醋工艺，其结构包括滤板与滤布108、气体分布器109、喷淋管110、喷淋头114、液体物料出口304；滤板与滤布108设置于液体物料出口304上部，高度为距离罐体101底端直径的1/5处，滤板108为罐体101截面上向下凹陷的弧形板，使液体物料更容易的从滤孔滤出，滤板108上开有纵截面为长方形滤孔，排布均匀，上铺设滤布108，使滤板与滤布108下方隔绝固体物料；熏醋阶段，外源蒸汽通过气体分布器109进入所述滤板与滤布108下方，均匀熏蒸固体物料；淋醋阶段淋醋水由喷淋管110经喷淋头114喷洒于固体物料表面，浸泡、最后由所述液体物料出口304流出。

相较于传统固态发酵食醋存在人力成本高、质量不稳定等问题，本发明提供的固态发酵酿醋罐能有效监控发酵温度及通气量，控制最优发酵环境，提高产品品质及稳定性。且本发明适用于各种工艺的食醋固态发酵，既能全固态法食醋发酵、也能完成前液后固法食醋发酵，并且可根据不同工艺设置不同控制参数，达到最佳发酵环境；本发明集发酵工艺、熏醋工艺、淋醋工艺于一体，实现设备的多功能应用，满足各工艺的要求，提高设备的利用率与多功能化。

实施应用：

该卧式智能化固态发酵酿醋系统应用到固态发酵食醋，固态发酵酿醋罐容积为800L，装料系数为70％，采用“前液后固”法为酿造工艺，主原料为糯米，辅料及填充料为麸皮与稻壳，液态酿造得到的酒液将与辅料、填充料以及底醋制成固态醋醅，醋醅含水量为64％，发酵温度34℃。具体实施如下：22kg糯米经液态发酵制得9.5％v/v的酒液100L，在固态发酵酿醋罐中与50L酸度为5g/100ml的底醋、35kg稻壳以及70kg麸皮混合制成醋醅，并接种1kg活性醋酸菌，在固态发酵酿醋罐中发酵，发酵温度34℃，发酵时间为7d。发酵完成后，经熏醋、淋醋工艺，得到成品醋液，减去底醋携带的纯醋酸质量，最终计算得发酵产生的纯醋酸质量为13.2kg，可得主原料与辅料中淀粉利用率为57.8％。在所述的工艺控制条件下，本发明实现智能化固态发酵酿造食醋，大大缩短固态发酵食醋的生产周期，节约人力成本、产品质量稳定、原料利用率高。

Claims (6)

1.一种卧式智能化固态发酵酿醋系统，其特征在于包括有通过线路、管道连接装置、阀门及相关的泵连接的罐体及动力系统、物料进出系统、控温系统、通风系统、微电脑控制系统和熏醋淋醋结构，其中所述的管道连接装置包括有旋转接头、缓震结构、换热管道进口、换热管道出口、气体进口、罐内换热列管、气体出口、气体分布器、液体物料进口和喷淋管，旋转接头设置在罐体右侧，罐体下端设置有缓震结构，换热管道进口设置于旋转接头右侧，携带换热水由旋转接头连接罐内换热列管；换热管道出口设置于旋转接头右侧，罐内换热列管由旋转接头连接换热管道出口，气体进口设置于旋转接头右侧，气体由旋转接头连接气体分布器，气体出口设置于罐体左侧，液体物料进口设置于旋转接头右侧，液体物料由旋转接头连接喷淋管；所述的熏醋淋醋结构包括有滤板与滤布、气体分布器、喷淋管、喷淋头、液体物料出口，滤板与滤布设置于出料口上部，距离出料口高度为所述罐体直径的1/5-1/4，滤板为罐体截面上向下凹陷的弧形板，滤板上开有纵截面为长方形滤孔，排布均匀，滤板上铺设滤布，使滤板与滤布下方隔绝固体物料；熏醋阶段，外源蒸汽通过所述气体分布器进入滤板与滤布下方，均匀熏蒸固体物料；淋醋阶段淋醋水由喷淋管经所述喷淋头喷洒于固体物料表面，浸泡、最后由液体物料出口流出。

2.根据权利要求1所述的卧式智能化固态发酵酿醋系统，其特征在于所述的罐体及动力系统包括有机架、罐体、至少一对托轮、至少一个加强板、一对驱动齿轮和一个驱动电机与减速机，罐体为轴线水平设置于机架上，加强板设置于所述罐体外壁，托轮设置于加强板上，罐体支座连接托轮，驱动齿轮由驱动电机与减速机驱动旋转。

3.根据权利要求1所述的卧式智能化固态发酵酿醋系统，其特征在于所述的控温系统包括有温度传感器、罐内换热列管、旋转接头、液体物料出口、板式换热器、离心泵和储料罐，温度传感器设置于罐体至少三个位点，同时还设置于储料罐下端，罐内换热管通过旋转接头连接外源换热水；若温度传感器监测长时间未能完成换热，物料将由液体物料出口流入储料罐，储料罐连接板式换热器，由离心泵抽取物料在储料罐与板式换热器间循环，通过监测设置于储料罐下端的温度传感器，当温度达到设定值，由离心泵抽取物料进入罐体内。

4.根据权利要求1所述的卧式智能化固态发酵酿醋系统，其特征在于所述的物料进出系统包括有固体料进口、固体料出口、螺旋输送机、液体料进口、液体料出口、离心泵、喷淋管、多个喷淋头、储料罐；固体料进口设置于罐体中部，螺旋输送机设置于罐体内上部，固体料出口设置于螺旋输送机尾部，喷淋管设置于罐体内中部，与液体料进口连接，喷淋管上设置多个喷淋头，液体料进口通过旋转接头与储料罐连接，液体料出口设置于罐体右下侧。

5.根据权利要求1所述的卧式智能化固态发酵酿醋系统，其特征在于所述的微电脑控制系统包括有温度传感器、氧浓度传感器、酸度传感器、酒精度传感器、管路开关、质量流量计、驱动电机与减速机开关、定位设备；微电脑控制系统控制箱关联操作包括驱动电机与减速机的启停、管路开关的开闭、质量流量计的开度、氧浓度、酸度、酒精度数据的监测以及定位设备的启停。

6.根据权利要求1所述的卧式智能化固态发酵酿醋系统，其特征在于所述的通风系统包括有气体换热器、质量流量计、气体分布器、气体出口，气体进口与气体换热器连接，经由质量流量计和旋转接头与气体分布器连接，气体出口设置于罐体左上方。