CN110771703A - 一种新型的多因子调控发酵系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型的多因子调控发酵系统及其控制方法，通过控制系统将温度设置为28℃，相对湿度设置为90％，发酵系统随即启动加热板和加湿系统，并由温度传感器6和湿度传感器对环境温度、相对湿度进行实时监控，在达到预先设定的温度、相对湿度条件后分别停止加热、加湿；发酵系统随即自动开启照明光源中相应的白色灯带，白色灯带开启比例为50％；接着通过控制系统设置氧气浓度为25％，由气体浓度传感器对环境中氧气浓度进行监控，至设定浓度后关闭气体输送系统；本发明通过对主箱体内发酵叶进行温度、湿度、光照和气体浓度的集中控制，实现发酵环节多种因子的有效调控和精准控制，为红茶发酵作业的精准控制提供设施保障。

Description

一种新型的多因子调控发酵系统及其控制方法

技术领域

本发明属于食品加工技术领域，涉及茶叶加工技术装备，尤其涉及一种新型的多因子调控发酵系统及其控制方法

背景技术

发酵是红茶加工中的关键工序和特色工序，其实质是以茶叶中茶多酚的酶促氧化为中心发生一系列的生化反应，促使鲜叶红变，形成红茶特有的色、香、味品质特点。传统工艺调控中，对红茶发酵的影响因素以环境温度、相对空气湿度关注较多，然而现有研究表明，红茶发酵过程中气体(包括氧气、氮气等)、光质、光强等同样会影响发酵叶和成品茶的感官品质，尤其影响产品的内质风味。

传统发酵装置有发酵框、发酵槽、发酵车等，作业时重点调控环境的温度和湿度两大参数，且调控较粗放，无法实现数字量精准控制，亦未考虑氧气、光质、光强的影响。目前，大多数红茶生产企业均建有单独发酵室，或购置有专门的烘箱式发酵机，该类发酵设施主要通过空调或浴霸等实现对环境温度的掌控，在湿度调节方面存在以下两种情况，一是部分企业未装配有专门设施，根据自然环境条件进行作业，二是通过雾化装置进行调控，但对环境气体、光质光强的监测调控基本忽略。中国农科院茶叶研究所于2012年研制出了一种滚筒式的发酵装置，以滚筒滚动方式进样，后鲜叶置于滚筒内进行发酵，出样则同样采用滚筒方式，该装置可以单独对环境的温度、湿度进行调节，且借助通风量来控制环境中氧气的浓度，但对高含量的氧气及精准浓度的氮气等无法进行调节。

从生产实践分析可知，目前我国工夫红茶的品质稳定性和标准化程度较低，其中关键工序的工艺标准化和参数可控化较差是其原因之一。因此，基于环境温度、湿度、光质、光强、气体等多种因子均会对红茶的发酵效果及成品茶的风味品质有显著影响，而相对应的可实现全面调控的发酵设备仍为缺失的现状，有必要开发一种新型的可多因子调控的发酵装置，以提升发酵作业的调控精准度，优化产品的风味和标准化水平。为此，我们提出一种新型的多因子调控发酵系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的多因子调控发酵系统及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型的多因子调控发酵系统，包括主箱体(1)、承叶架(2)、加热支撑架(3)、控制系统(4)、加热板(5)、温度传感器(6)、加湿系统(7)、湿度传感器(8)、2个通风风扇(10)、照明光源(12)、气体浓度传感器(15)；

用于承载盛放发酵叶的至少1层承叶架(2)固定安装在主箱体(1)内，将主箱体(1)内空间进行上下分层；

在每层承叶架(2)下面并排设置有加热支撑架(3)，这样加热支撑架(3)与对应的承叶架(2)之间保持等间距；

将一块或者多块加热板(5)均匀地安装在加热支撑架(3)上，这些加热板(5)能够对位于承叶架(2)上的发酵叶进行加热，而且加热板(5)与承叶架(2)之间保持一定间距/间隙，避免发酵叶直接与加热板(5)接触；而且加热板(5)均匀地安装在加热支撑架(3)上，使得加热板(5)散发出来的热量能够均匀地传递给承叶架(2)上的发酵叶；

在每层承叶架(2)上设置有温度传感器(6)、湿度传感器(8)和气体浓度传感器(15)，这些温度传感器(6)、湿度传感器(8)和气体浓度传感器(15)能够实时地检测所在承叶架(2)上的发酵叶的温度、湿度以及气体浓度；

2个通风风扇(10)分别设置在主箱体(1)的顶部、底部的角落上；这样在启动该2个通风风扇(10)进行运行后，能够让主箱体(1)内气体进行对流、保持均匀；

所述温度传感器(6)、湿度传感器(8)、气体浓度传感器(15)与控制系统(4)连接，将温度传感器(6)、湿度传感器(8)和气体浓度传感器(15)各自所检测到温度、湿度气体浓度信号传递给控制系统(4)；

加湿系统(7)、气体输送系统(13)、照明光源(12)和2个通风风扇(10)与控制系统(4)连接，控制系统(4)用于控制加湿系统(7)、气体输送系统(13)、照明光源(12)和2个通风风扇(10)的开启与关闭。

作为优选的方案：所述加湿系统(7)安装在主箱体(1)内底部，所述雾气释放管路(11)通过雾气传输管道(9)连接超声波加湿系统(7)。

作为优选的方案：所述气体输送系统(13)固定安装在主箱体(1)内的底部，且气体输送系统(13)与气瓶(16)通过管路连通，所述气体释放管路(17)通过气体输送管道(14)与气体输送系统(13)连通。

作为优选的方案：所述照明光源(12)安装在主箱体(1)的内部两侧面上，照明光源(12)是由多道光路带由上而下并排组成的，其中每一道光路带是由白色灯带(18)、绿色灯带(19)、红色灯带(20)和蓝色灯带(21)依次交错排列而成的。这样有利于整体环境中(横向、纵向)光照强度的均匀分布，使得鲜叶发酵过程的相对标准一致。

作为优选的方案：所述加热板采用红外加热板。

作为优选的方案：所述加湿系统(7)采用超声波加湿系统(7)。

作为优选的方案：在主箱体(1)内固定设置有用于承载盛放发酵叶的2N+2层承叶架(2)，N为自然数；其中每一层承叶架(2)的一侧端部均设置有空腔，且上下相邻的2层承叶架(2)上的2个空腔不在同一侧面，即上下相邻的2层承叶架(2)上的2个空腔呈现交错设置；2个通风风扇(10)在主箱体(1)上呈斜对角方位设置。

作为优选的方案：在主箱体(1)内固定设置有用于承载盛放发酵叶的2N+1层承叶架(2)，N为自然数；其中每一层承叶架(2)的一侧端部均设置有空腔，且上下相邻的2层承叶架(2)上的2个空腔不在同一侧面，即上下相邻的2层承叶架(2)上的2个空腔呈现交错设置；2个通风风扇(10)在主箱体(1)上呈同一侧方位设置。

本发明还提供一种新型的多因子调控发酵系统的控制方法，发酵作业时，首先通过控制系统(4)将温度设置为28℃，相对湿度设置为90％，发酵系统随即启动加热板(5)和加湿系统(7)，并由温度传感器(6)和湿度传感器(8)对环境温度、相对湿度进行实时监控，在达到预先设定的温度、相对湿度条件后分别停止加热、加湿；随后通过控制系统(4)设置光质为白光，光照强度为6000LX、最高光照强度为12000LX，发酵系统随即自动开启照明光源(12)中相应的白色灯带(18)，白色灯带(18)开启比例为50％，且为均匀分布；接着通过控制系统(4)设置氧气浓度为25％，发酵系统随即启动气体输送系统(13)，由气体浓度传感器(15)对环境中氧气浓度进行监控，至设定浓度后关闭气体输送系统(13)；最后通过控制系统(4)设置通风风扇(10)每2小时启动运行5分钟。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的技术方案，通过对主箱体内发酵叶进行温度、湿度、光照和气体浓度的集中控制，实现发酵环节多种因子的有效调控和精准控制，为红茶发酵作业的精准控制提供设施保障。

附图说明

图1为本发明一种新型的多因子调控发酵系统的整体结构示意图；

图2为本发明中照明光源的光路带内部结构示意图；

图3为本发明中2个通风风扇和多层承叶架之间分布侧面示意图之一；

图4为本发明中2个通风风扇和多层承叶架之间分布侧面示意图之二；

图中：1-主箱体；2-承叶架；3-红外加热支撑架；4-控制系统；5-加热板；6-温度传感器；7-加湿系统；8-湿度传感器；9-雾气传输管道；10-通风风扇；11-雾气释放管路；12-照明光源；13-气体输送系统；14-气体传输管道；15-气体浓度传感器；16-气瓶；17-气体释放管路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1-4，本发明提供一种新型的多因子调控发酵系统的具体实施例，包括主箱体1、承叶架2、加热支撑架3、控制系统4、加热板5、温度传感器6、加湿系统7、湿度传感器8、2个通风风扇10、照明光源12、气体浓度传感器15；

用于承载盛放发酵叶的至少1层承叶架2固定安装在主箱体1内，将主箱体1内空间进行上下分层；

在每层承叶架2下面并排设置有加热支撑架3，这样加热支撑架3与对应的承叶架2之间保持等间距；

将一块或者多块加热板5均匀地安装在加热支撑架3上，这些加热板5能够对位于承叶架2上的发酵叶进行加热，而且加热板5与承叶架2之间保持一定间距/间隙，避免发酵叶直接与加热板5接触；而且加热板5均匀地安装在加热支撑架3上，使得加热板5散发出来的热量能够均匀地传递给承叶架2上的发酵叶；

在每层承叶架2上设置有温度传感器6、湿度传感器8和气体浓度传感器15，这些温度传感器6、湿度传感器8和气体浓度传感器15能够实时地检测所在承叶架2上的发酵叶的温度、湿度以及气体浓度；

2个通风风扇10分别设置在主箱体1的顶部、底部的角落上；这样在启动该2个通风风扇10进行运行后，能够让主箱体1内气体进行对流、保持均匀；

所述温度传感器6、湿度传感器8、气体浓度传感器15与控制系统4连接，将温度传感器6、湿度传感器8和气体浓度传感器15各自所检测到温度、湿度气体浓度信号传递给控制系统4；

加湿系统7、气体输送系统13、照明光源12和2个通风风扇10与控制系统4连接，控制系统4用于控制加湿系统7、气体输送系统13、照明光源12和2个通风风扇10的开启与关闭。

所述加湿系统7安装在主箱体1内底部，所述雾气释放管路11通过雾气传输管道9连接超声波加湿系统7；超声波加湿系统7的启动由控制系统4和湿度传感器8共同控制，作业时雾气通过雾气传输管道9到达雾气释放管路11，经雾气释放管路11释放到环境当中，并为湿度传感器8所监测。

所述气体输送系统13固定安装在主箱体1内的底部，且气体输送系统13与气瓶16通过管路连通，所述气体释放管路17通过气体输送管道14与气体输送系统13连通；气体输送系统13的启动由控制系统4、气体浓度传感器15共同控制，启动作业后，气体由气瓶16传至气体输送系统13，再经气体输送系统13进入气体传输管道14，随后通过气体释放管路17释放到环境中，并为气体浓度传感器15所监测；通风风扇10可以实现环境中氧气、氮气和二氧化碳等气体的相对均匀。

如图2所示，所述照明光源12安装在主箱体1的内部两侧面上，照明光源12是由多道光路带由上而下并排组成的，其中每一道光路带是由白色灯带18、绿色灯带19、红色灯带20和蓝色灯带21依次交错排列而成的。这样设置有利于整体环境中横向、纵向光照强度的均匀分布，使得鲜叶发酵过程的相对标准一致。

其中，所述加热板5采用红外加热板，所述加湿系统7采用超声波加湿系统。

如图3所示，在主箱体1内固定设置有用于承载盛放发酵叶的4层承叶架2，其中每一层承叶架2的一侧端部均设置有空腔，且上下相邻的2层承叶架2上的2个空腔不在同一侧面，即上下相邻的2层承叶架2上的2个空腔呈现交错设置；2个通风风扇10在主箱体1上呈斜对角方位设置。

如图4所示，在主箱体1内固定设置有用于承载盛放发酵叶的5层承叶架2，其中每一层承叶架2的一侧端部均设置有空腔，且上下相邻的2层承叶架2上的2个空腔不在同一侧面，即上下相邻的2层承叶架2上的2个空腔呈现交错设置；2个通风风扇10在主箱体1上呈同一侧方位设置。

实施例2：

本发明还提供一种新型的多因子调控发酵系统的控制方法，发酵作业时，首先通过控制系统4将温度设置为28℃，相对湿度设置为90％，发酵系统随即启动加热板5和加湿系统7，并由温度传感器6和湿度传感器8对环境温度、相对湿度进行实时监控，在达到预先设定的温度、相对湿度条件后分别停止加热、加湿；随后通过控制系统4设置光质为白光，光照强度为6000LX、最高光照强度为12000LX，发酵系统随即自动开启照明光源12中相应的白色灯带18，白色灯带18开启比例为50％，且为均匀分布；接着通过控制系统4设置氧气浓度为25％，发酵系统随即启动气体输送系统13，由气体浓度传感器15对环境中氧气浓度进行监控，至设定浓度后关闭气体输送系统13；最后通过控制系统4设置通风风扇10每2小时启动运行5分钟。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种新型的多因子调控发酵系统，其特征在于，包括主箱体(1)、承叶架(2)、加热支撑架(3)、控制系统(4)、加热板(5)、温度传感器(6)、加湿系统(7)、湿度传感器(8)、2个通风风扇(10)、照明光源(12)、气体浓度传感器(15)；

用于承载盛放发酵叶的至少1层承叶架(2)固定安装在主箱体(1)内，将主箱体(1)内空间进行上下分层；

在每层承叶架(2)下面并排设置有红外加热支撑架(3)，这样红外加热支撑架(3)与对应的承叶架(2)之间保持等间距；

将一块或者多块加热板(5)均匀地安装在加热支撑架(3)上，在每层承叶架(2)上设置有温度传感器(6)、湿度传感器(8)和气体浓度传感器(15)；2个通风风扇(10)分别设置在主箱体(1)的顶部、底部的角落上；

温度传感器(6)、湿度传感器(8)、气体浓度传感器(15)与控制系统(4)连接，将温度传感器(6)、湿度传感器(8)和气体浓度传感器(15)各自所检测到温度、湿度气体浓度信号传递给控制系统(4)；

加湿系统(7)、气体输送系统(13)、照明光源(12)和2个通风风扇(10)与控制系统(4)连接，控制系统(4)用于控制加湿系统(7)、气体输送系统(13)、照明光源(12)和2个通风风扇(10)的开启与关闭；

所述加湿系统(7)安装在主箱体(1)内底部，所述雾气释放管路(11)通过雾气传输管道(9)连接超声波加湿系统(7)；

所述气体输送系统(13)固定安装在主箱体(1)内的底部，且气体输送系统(13)与气瓶(16)通过管路连通，所述气体释放管路(17)通过气体输送管道(14)与气体输送系统(13)连通；

所述照明光源(12)安装在主箱体(1)的内部两侧面上，照明光源(12)是由多道光路带由上而下并排组成的，其中每一道光路带是由白色灯带(18)、绿色灯带(19)、红色灯带(20)和蓝色灯带(21)依次交错排列而成的。

2.根据权利要求1中所述的一种新型的多因子调控发酵系统，其特征在于，所述加热板采用红外加热板。

3.根据权利要求1中所述的一种新型的多因子调控发酵系统，其特征在于，所述加湿系统(7)采用超声波加湿系统(7)。

4.根据权利要求1中所述的一种新型的多因子调控发酵系统，其特征在于，在主箱体(1)内固定设置有用于承载盛放发酵叶的2N+2层承叶架(2)，N为自然数；其中每一层承叶架(2)的一侧端部均设置有空腔，且上下相邻的2层承叶架(2)上的2个空腔不在同一侧面；2个通风风扇(10)在主箱体(1)上呈斜对角方位设置。

5.根据权利要求1中所述的一种新型的多因子调控发酵系统，其特征在于，在主箱体(1)内固定设置有用于承载盛放发酵叶的2N+1层承叶架(2)，N为自然数；其中每一层承叶架(2)的一侧端部均设置有空腔，且上下相邻的2层承叶架(2)上的2个空腔不在同一侧面；2个通风风扇(10)在主箱体(1)上呈同一侧方位设置。

6.基于上述权利要求1～5中任意一项所述的一种新型的多因子调控发酵系统的控制方法，其特征在于，发酵作业时，首先通过控制系统(4)将温度设置为28℃，湿度设置为90％，系统随即启动加热板(5)和加湿系统(7)，并由温度传感器(6)和湿度传感器(8)对环境温湿度进行实时监控，在达到预先设定的温度、湿度条件后分别停止加热、加湿。随后通过控制系统(4)设置光质为白光，光照强度为6000LX(最高光照强度为12000LX)，系统随即自动开启照明光源(12)中相应的白色灯带(18)，白色灯带(18)开启比例为50％，且为均匀分布。接着通过控制系统(4)设置氧气浓度为25％，系统随即启动气体输送系统(13)，由气体浓度传感器(15)对环境中氧气浓度进行监控，至设定浓度后关闭气体输送系统(13)。最后通过控制系统(4)设置通风风扇(10)每2小时启动5分钟。

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