CN114058455A - 一种啤酒发酵系统及啤酒发酵控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种啤酒发酵系统及啤酒发酵控制方法，属于啤酒发酵技术领域。该啤酒发酵系统包括发酵罐和控温组件，发酵罐包括罐体和换热夹套，筒体包括上下设置的第一换热部和第二换热部，第一换热部上套设有上段膨胀节夹套，第二换热部上套设有中段膨胀节夹套，上段膨胀节夹套、中段膨胀节夹套分别和筒体外壁面之间形成第一换热腔和第二换热腔，控温组件用于向第一换热腔和第二换热腔提供冷媒或者热媒。由于上段膨胀节夹套和中段膨胀节夹套均为采用膨胀节工艺加工而成的膨胀节结构，膨胀节结构能够有效地减少了换热夹套内冷媒容量和热媒容量，同时保留较匹配小型发酵罐的换热面积，使得发酵罐控温更加精准，降低制冷惯性和制热惯性。

Description

一种啤酒发酵系统及啤酒发酵控制方法

技术领域

本发明涉及啤酒发酵技术领域，尤其涉及一种啤酒发酵系统及啤酒发酵控制方法。

背景技术

啤酒的发酵阶段是啤酒生产的重要阶段，发酵阶段的各种控制直接影响最终啤酒成品的品质。在现有的技术水平下，相对于大型啤酒发酵系统，小型啤酒发酵系统对于温度的控制精度存在控制水平低、温度波动大等问题，且在制冷惯性及制冷对流情况方面存在具体差异。

例如，现有的小型啤酒发酵系统主要由主件管式发酵器和配套的冷热恒温循环仪两部分组成，主件管式发酵器内的发酵管管体长1.8米，容积4升，发酵时产生的二氧化碳能使发酵醪产生很好的对流作用。但其缺点在于不同发酵管之间，由于使用相同的冷媒管路和不同的冷媒路径，从而导致冷媒量和热媒量较大，并导致发酵管控温存在较大的温度波动和误差。

因此，如何提出一种能够解决上述问题的啤酒发酵系统是现在亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种啤酒发酵系统，该啤酒发酵系统有效减少了冷热媒容量，提高了换热面积，温度控制准确，制冷惯性和制热惯性均较低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种啤酒发酵系统，包括：发酵罐，所述发酵罐包括罐体和换热夹套，所述罐体包括由上至下依次连接的封头、筒体和锥底，所述筒体包括上下设置的第一换热部和第二换热部；所述换热夹套包括上段膨胀节夹套和中段膨胀节夹套，所述上段膨胀节夹套套设在所述第一换热部上，所述中段膨胀节夹套套设在所述第二换热部上，所述上段膨胀节夹套和所述筒体外壁面之间形成允许冷媒或者热媒流动的第一换热腔，所述中段膨胀节夹套和所述筒体外壁面之间形成允许冷媒或者热媒流动的第二换热腔；控温组件，所述控温组件包括冷媒罐和热媒罐，所述冷媒罐内设置有冷媒，所述热媒罐内设置有热媒，所述冷媒罐通过冷媒管路与所述第一换热腔和所述第二换热腔连通并形成冷媒回路，所述热媒罐通过热媒管路与所述第一换热腔和所述第二换热腔连通并形成热媒回路，所述冷媒管路上设置有冷媒泵和冷媒阀，所述热媒管路上设置有热媒泵和热媒阀。

作为优选，所述换热夹套还包括下段米勒板夹套，所述下段米勒板夹套为锥状结构，所述下段米勒板夹套套设在所述锥底上，所述下段米勒板夹套和所述锥底外壁面之间形成允许冷媒或者热媒流动的第三换热腔，所述冷媒罐通过所述冷媒管路与所述第三换热腔连通，所述热媒罐通过所述热媒管路与所述第三换热腔连通。

作为优选，所述冷媒管路和所述热媒管路均包括进管组和回管组，所述进管组包括进管总管和与所述进管总管的出口同时连通的第一进管支管、第二进管支管和第三进管支管，所述进管总管的进口与所述冷媒罐或者所述热媒罐连通，所述第一进管支管的出口与所述第一换热腔连通，所述第二进管支管的出口与所述第二换热腔连通，所述第三进管支管的出口与所述第三换热腔连通；所述回管组包括回管总管和与所述回管总管的进口同时连通的第一回管支管、第二回管支管和第三回管支管，所述回管总管的出口与所述冷媒罐或者所述热媒罐连通，所述第一回管支管的进口与所述第一换热腔连通，所述第二回管支管的进口与所述第二换热腔连通，所述第三回管支管的进口与所述第三换热腔连通；所述进管总管上设置有所述冷媒泵或者所述热媒泵，所述冷媒阀包括第一冷媒阀、第二冷媒阀和第三冷媒阀，所述第一冷媒阀设置在所述冷媒管路的所述第一进管支管上，所述第二冷媒阀设置在所述冷媒管路的所述第二进管支管上，所述第三冷媒阀设置在所述冷媒管路的所述第三进管支管上，所述热媒阀包括第一热媒阀、第二热媒阀和第三热媒阀，所述第一热媒阀设置在所述热媒管路的所述第一进管支管上，所述第二热媒阀设置在所述热媒管路的所述第二进管支管上，所述第三热媒阀设置在所述热媒管路的所述第三进管支管上；所述第一进管支管、所述第二进管支管和所述第三进管支管上一一对应设置有第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，所述第一回管支管、所述第二回管支管和所述第三回管支管上一一对应设置有第四压力传感器、第五压力传感器和第六压力传感器。

作为优选，所述发酵罐还包括保温层，所述保温层套设在所述罐体的外部；所述啤酒发酵系统还包括温度检测机构，所述温度检测机构包括上部温度探头、中部温度探头和下部温度探头，所述上部温度探头的第一探针穿过所述保温层和所述筒体置于所述筒体内部，并用于检测所述第一换热部对应的所述筒体内部的温度，所述中部温度探头的第二探针穿过所述保温层和所述筒体置于所述筒体内部，并用于检测所述第二换热部对应的所述筒体内部的温度，所述下部温度探头的第三探针穿过所述保温层和所述锥底置于所述锥底内部，用于检测所述锥底内部的温度。

作为优选，所述发酵罐还包括封头附属件和锥底附属件，所述封头附属件包括封头管和供液阀，所述锥底附属件包括锥底管和排污阀；所述啤酒发酵系统还包括洗罐组件，所述洗罐组件包括CIP供泵、CIP回泵、循环清洗阀、供液管、回流管、循环清洗管和清洗剂罐；所述清洗剂罐内设置有清洗剂，所述封头管的第一端口与所述封头的进液口连通，所述清洗剂罐通过所述供液管与所述封头管的第二端口连通，所述供液阀设置在所述第二端口处，所述CIP供泵设置在所述供液管上；所述锥底管的第一口与所述锥底的出液口连通，所述锥底管的第二口通过所述回流管与所述清洗剂罐连通，所述CIP回泵设置在所述回流管上，所述排污阀设置在所述第二口处；所述供液管和所述回流管之间连接有所述循环清洗管，所述循环清洗阀设置在所述循环清洗管上。

作为优选，所述发酵罐还包括筒体附属件，所述筒体附属件包括筒体取样阀，所述筒体取样阀用于从所述筒体内取样，所述锥底附属件还包括锥底取样阀，所述锥底取样阀用于从所述锥底内取样；所述洗罐组件还包括两根筒体取样阀清洗管和一根锥底取样阀清洗管，其中一根所述筒体取样阀清洗管的一端连接在所述封头管的第三端口处，另一端与所述筒体取样阀连通，另一根所述筒体取样阀清洗管用于连通所述筒体取样阀和所述锥底取样阀，所述锥底取样阀清洗管用于连通所述封头管的第四端口和所述锥底取样阀；所述封头附属件还包括排空阀和泄压阀，所述排空阀设置在所述第四端口处，所述泄压阀设置在所述第三端口处。

作为优选，所述洗罐组件还包括酵母排放冲洗管和酵母排放冲洗阀，所述酵母排放冲洗管的一端与所述锥底内部连通，另一端与所述锥底管的第三口连通，所述酵母排放冲洗阀设置在所述第三口处。

本发明的第二目的在于提供一种啤酒发酵控制方法，该啤酒发酵控制方法温度控制精确，利于提高发酵效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种啤酒发酵控制方法，用于控制上述的啤酒发酵系统，所述啤酒发酵控制方法包括温度控制工序，所述温度控制工序包括制冷模式，所述制冷模式如下步骤：

S11、获取啤酒发酵系统所处的发酵阶段，并确定发酵阶段的温度设定值和制冷偏移值；

S12、确定筒体的第一换热部、所述筒体的第二换热部以及锥底中的至少一个为发酵罐内的温控区域；

S13、获取温控区域的实时温度，并判断温控区域的实时温度是否大于温度设定值和制冷偏移值的和值；

若温控区域的实时温度大于温度设定值和制冷偏移值的和值，则启动冷媒泵，开启冷媒阀，并按照温控区域的进出口压力差调整所述冷媒阀的开度，以使所述第一换热腔、所述第二换热腔和所述第三换热腔内的冷媒量为预设值。

作为优选，所述啤酒发酵控制方法包括压力控制工序，所述压力控制工序包括如下步骤：

S21、获取啤酒发酵系统所处的发酵阶段，并确定发酵阶段的压力上限和压力下限；

S22、获取所述发酵罐的罐体内的实时压力；

判断实时压力是否大于压力上限，若实时压力大于压力上限，则启动泄压阀预设时间，直至实时压力等于压力下限；

判断实时压力是否小于压力上限，若实时压力小于压力上限，则关闭所述泄压阀，打开供液阀，并打开连接在所述供液阀上游的CO2供阀预设时间，直至实时压力等于压力上限。

作为优选，所述啤酒发酵控制方法包括酵母排放工序，所述酵母排放工序具体包括如下步骤：

S31、获取啤酒发酵系统所处的发酵阶段，并确定发酵阶段对应的排前冲洗类型、排前冲洗时间、排前排空时间、单次排放时间、排放次数、排放延时、排后冲洗类型、排后冲洗时间、排后排空时间；

S32、进行排前冲洗：

S321、按照排前冲洗类型选择冲洗介质；

S322、开启酵母排放冲洗阀，CIP站提供冲洗介质冲洗，冲洗时长等于排前冲洗时间，同时开启排污阀，排污时长等于排前排空时间；

S323、关闭所述酵母排放冲洗阀，并关闭所述排污阀；

S33、进行酵母排放：

S331、开启设置在锥底的出液口处的锥底阀，开启时间等于单次排放时间；

S332、关闭所述锥底阀；

S34、进行排后冲洗：

S341、按照排后冲洗类型选择冲洗介质；

S342、开启所述酵母排放冲洗阀，CIP站提供冲洗介质冲洗，冲洗时长等于排后冲洗时间，同时开启所述排污阀，排污时长等于排后排空时间；

S343、关闭所述酵母排放冲洗阀，并关闭所述排污阀；

S35、按照排放次数重复上述S31、S32、S33和S34。

作为优选，所述啤酒发酵控制方法包括冲洗工序，所述冲洗工序包括如下步骤：

S41、选择清洗步骤，并确定清洗步骤对应的总清洗时间、排空阀清洗时间、排空阀清洗次数、排空阀清洗间歇；

S42、选择清洗剂罐，开启清洗剂罐供阀、供液阀和CIP供泵，所述清洗剂罐内的清洗剂通过供液管进入罐体内清洗；

S43、关闭所述清洗剂罐供阀和清洗剂罐回阀，开启锥底阀、CIP回泵和循环清洗阀，所述罐体内的清洗剂通过回流管、循环清洗管和所述供液管回流至所述罐体内进行循环清洗，循环清洗时间等于总清洗时间。

作为优选，在步骤S42中还包括如下步骤：

阀体清洗：

S421、所述清洗剂罐内的清洗剂依次通过泄压阀、其中一根筒体取样阀清洗管、筒体取样阀、另一根筒体取样阀清洗管和锥底取样阀进入所述锥底内；同时，所述清洗剂罐内的清洗剂依次通过排空阀、锥底取样阀清洗管和所述锥底取样阀进入所述锥底内，阀体清洗时长等于排空阀清洗时间；

S422、关闭所述排空阀和所述泄压阀，关闭时长等于排空阀清洗间歇；

S423、重复步骤S421和步骤S422，重复次数等于排空阀清洗次数。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种啤酒发酵系统，该啤酒发酵系统的筒体的第一换热部上套设有上段膨胀节夹套，筒体的第二换热部上套设有中段膨胀节夹套，由于上段膨胀节夹套和中段膨胀节夹套均为采用膨胀节工艺加工而成的膨胀节结构，膨胀节结构能够有效地减少了换热夹套内冷媒容量和热媒容量，同时保留较匹配小型发酵罐的换热面积，使得发酵罐控温更加精准，降低制冷惯性和制热惯性。并且通过膨胀节夹套的设计可有效防止小型发酵罐降温过度、温度控制不精准的情况出现。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的发酵罐的结构示意图；

图2是本发明实施例所提供的发酵罐的剖视图；

图3是本发明实施例所提供的发酵罐去除保温层后的内部结构示意图；

图4是本发明实施例所提供的上段膨胀节夹套的尺寸图；

图5是本发明实施例所提供的发酵罐的封头和封头附属件的结构示意图；

图6是本发明实施例所提供的上部温度探头的外部结构示意图；

图7是本发明实施例所提供的上部温度探头的内部结构示意；

图8是本发明实施例所提供的溶氧探头的外部结构示意图；

图9是本发明实施例所提供的溶氧探头的内部结构示意；

图10是本发明实施例所提供的啤酒发酵控制方法中控制机构的温度控制界面图；

图11是本发明实施例所提供的啤酒发酵控制方法中控制机构的压力控制界面图；

图12是本发明实施例所提供的啤酒发酵控制方法中控制机构的酵母排放控制界面图；

图13是本发明实施例所提供的啤酒发酵控制方法中控制机构的冲洗控制界面图。

图中：

1、封头；2、筒体；3、锥底；4、上段膨胀节夹套；5、中段膨胀节夹套；6、下段米勒板夹套；7、保温层；

8、上部温度探头；801、第一探针；802、温度探头内螺纹座；803、温度探头螺母座；804、温度探头外螺纹套；

9、中部温度探头；10、下部温度探头；11、封头管；12、供液阀；13、排空阀；14、泄压阀；15、压力表；16、封头视镜；17、法兰盘；18、筒体取样阀；19、锥底取样阀；20、锥底阀；21、排污阀；22、酵母排放冲洗阀；23、锥底管；24、呼吸阀；25、封头保温套；

26、溶氧探头；2601、溶氧探针；2602、溶氧探头内螺纹座；2603、溶氧探头螺母座；2604、溶氧探头外螺纹套。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供了一种啤酒发酵系统，该啤酒发酵系统包括发酵罐、控温组件、发酵罐附属件、洗罐组件和控制机构。其中，发酵罐是进行啤酒发酵的主要场所，发酵罐的数量根据需求可以设置多个，每一个发酵罐均包括罐体和换热夹套。

具体地，如图1至图3所示，罐体包括由上至下依次连接的封头1、筒体2和锥底3，封头1的内壁面、筒体2的内壁面和锥底3的内壁面围设形成的封闭的发酵空间。在本实施例中，封头1为底部开口的半球状结构，筒体2为圆柱状结构，锥底3为漏斗状结构。封头1、筒体2和锥底3采用法兰盘17实现可拆卸连接，如此设置便于特殊情况的深度清洗和设备检查，例如在发酵罐需要深度拆洗时，开罐深度清洗死角并观察清洗效果。封头1、筒体2和锥底3使用2mm-4mm的食品级不锈钢材质制成，筒体2、锥底3和封头1的内壁抛光糙度≤0.6μm。锥底3的锥度≤60，以促进酵母更好的沉降以及发酵过程发酵液更好的对流。此外，筒体2、锥底3和封头1的厚度需要确保换热夹套或发酵罐附属件焊接时不至于在内壁留下凸痕，以及满足内壁抛光糙度的要求，从而减少微生物污染的风险。筒体2、锥底3和封头1厚度的具体值在此不做限制，根据需求灵活设定。

发酵罐附属件包括封头附属件、筒体附属件和锥底附属件。其中，如图5所示，封头附属件包括封头管11、旋转清洗球、压力表15、排空阀13、泄压阀14、供液阀12、呼吸阀24和封头视镜16。其中，封头管11为五通管，其包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口和第五端口五个端口。封头1上设置有与发酵空间连通的进液口，封头管11的第一端口与进液口连通。供液阀12设置在第二端口处，并用于控制第二端口的启闭。泄压阀14设置在第三端口处，并用于控制第三端口的启闭。排空阀13设置在第四端口处，并用于控制第四端口的启闭。在发酵罐冲洗工序中，泄压阀14与排空阀13能够连接清洗管路，并用于清洗发酵罐取样阀和充氧阀。封头视镜16设置在封头1上，其利用工作人员观察罐体内的发酵过程。具体地，封头视镜16内有刮板结构和红光照射灯，刮板结构可刮除罐体降温过程封头视镜16上凝结的水珠，便于观察发酵情况。红光照射灯可在观察光线不足时照射，便于观察的同时，减少紫外线对于啤酒酒花成分的转化作用。压力表15设置在第五端口处，当供液阀12开启时，压力表15显示的数值为洗罐压力。呼吸阀24设置在封头1上，呼吸阀24和压力表15在发酵控压及负压保护中均起到重要作用。旋转清洗球可转动地设置在封头1内部，在发酵罐冲洗工序中，为供液阀12进液提供动力的CIP泵与压力表15根据PID控制，能够确保旋转清洗球在最佳工况运行。可选地，旋转清洗球上方管路与封头1焊接处均匀分布6-9个直径φ为1mm孔，旋转清洗球距离封头1焊接处较近，使得发酵罐清洗时，封头1表面清洗更彻底，同时，孔的设置使发酵初始阶段的常压发酵阶段，可以更好的排出罐体中的CO₂。

筒体附属件包括筒体取样阀18，筒体取样阀18的取样导管从筒体2的外部穿过筒体2的侧壁置于筒体2的内部，用于从筒体2内部取样，以便于进行取样检测。锥底附属件包括锥底取样阀19、锥底管23和排污阀21，其中锥底取样阀19的取样导管从锥底3的外部穿过锥底3的侧壁置于锥底3的内部，用于从锥底3内部取样，以便于进行取样检测。锥底管23为三通管，其包括第一口、第二口和第三口三个开口。锥底3的底部设置有与发酵空间连通的出液口。锥底管23的第一口与出液口连通。排污阀21设置在第二口处，并用于控制第二口的启闭。此外，在本实施例中，筒体取样阀18和锥底取样阀19的取样导管均使用于无菌取样阀阀芯相同的内径，从而减少取样阀导管的酵母残留，提高取样的代表性。

在本实施例中，发酵罐的罐体的使用高径比是使用高度与罐体内径的比值，使用高度具体指的是以旋转清洗球下边缘以下容积为全容，以55％-65％为填充系数的实际使用液面位置距离锥底3开孔处的长度为高度，在本实施例中，使用高径比需要确保在1.7-2.9范围内。

为了实现对发酵罐的精确温控，如图2和图3所示，筒体2包括上下设置的第一换热部和第二换热部。换热夹套包括上段膨胀节夹套4和中段膨胀节夹套5，上段膨胀节夹套4套设在第一换热部上，中段膨胀节夹套5套设在第二换热部上，上段膨胀节夹套4和筒体2外壁面之间形成允许冷媒或者热媒流动的第一换热腔，中段膨胀节夹套5和筒体2外壁面之间形成允许冷媒或者热媒流动的第二换热腔。需要注意的是，上段膨胀节夹套4和中段膨胀节夹套5均为采用膨胀节工艺加工而成的膨胀节结构，膨胀节结构能够有效地减少了换热夹套内冷/热媒容量，同时保留较匹配小型发酵罐的换热面积，使得发酵罐控温更加精准，降低制冷/制热惯性。相较于现有技术，本实施例所提供的啤酒发酵系统通过膨胀节夹套的设计可有效防止小型发酵罐降温过度、温度控制不精准的情况出现。

具体地，如图4所示为上段膨胀节夹套4或者中段膨胀节夹套5的纵截面。在本实施例中，上段膨胀节夹套4及中段膨胀节夹套5使用立式单层厚度1.5mm带直边环向对接接头单层有疲劳设计，满足PN0.6Mpa，采用S30408或S30403材质制成，各参数满足q＝0.09*D_发酵罐，h＝q/5，2m_e＝3m_i，r_ir＝r_ic。上段膨胀节夹套4容积为有效容积的1.5％-2.5％，中段膨胀节夹套5容积为有效容积的1.0％-2.0％。上段膨胀节夹套4的制冷面积占筒体2与椎体表面积之和的15％-25％，中段膨胀节夹套5的制冷面积占筒体2与椎体表面积之和的10％-20％，通过单个发酵罐换热夹套运行校准冷/热媒流量与冷/热媒进出口压差的对应值设定，精确控制各发酵罐换热夹套工况。

继续参照图2和图3所示，换热夹套还包括下段米勒板夹套6，下段米勒板夹套6为锥状结构，下段米勒板夹套6套设在锥底3上，下段米勒板夹套6和锥底3外壁面之间形成允许冷媒或者热媒流动的第三换热腔。下段米勒板夹套6为采用米勒板制成的锥状结构，米勒板为现有的板材，下段米勒板冷却夹套容积为有效容积的1.0-3.0％。相较于上段膨胀节夹套4和中段膨胀节夹套5，下段米勒板夹套6的容量要稍大，其较大的容量可使有效提高发酵罐在冷贮期间的降温速率。需要注意的是，在安装下段米勒板夹套6时，要求保证安装位置尽可能贴近于锥底3。下段米勒板冷却夹套贴近锥底3，减少了发酵控温时锥底3的热传递。

进一步地，发酵罐还包括保温层7，保温层7套设在罐体的外部，保温层7对于小型发酵罐进行了尽可能最大限度的包覆，同时，通过相应的独特设计，不影响各罐体附属件的使用和检修，利用保温层7能够减少发酵罐因保温不全面而导致的温度分布不均匀。进一步地，在封头1的外部还设置有封头保温套25，封头保温套25的设置减少传统小型发酵罐在冷贮时的热损失。

进一步地，啤酒发酵系统还包括温度检测机构，温度检测机构包括上部温度探头8、中部温度探头9和下部温度探头10。上部温度探头8的第一探针801穿过保温层7和筒体2置于筒体2内部，并用于检测第一换热部对应的筒体2内部的温度。中部温度探头9的第二探针穿过保温层7和筒体2置于筒体2内部，并用于检测第二换热部对应的筒体2内部的温度。下部温度探头10的第三探针穿过保温层7和锥底3置于锥底3内部，用于检测锥底3内部的温度。

上部温度探头8、中部温度探头9和下部温度探头10的结构相同，在本实施例中，以上部温度探头8为例，对三个温度探头的结构进行介绍。具体地，如图6和图7所示，上部温度探头8包括第一探针801、温度探头内螺纹座802、温度探头螺母座803、温度探头硅胶垫片和温度探头外螺纹套804。其中，温度探头内螺纹座802通过焊接的方式连接在保温层7内，温度探头内螺纹座802的内螺纹孔内设置有限位台阶面，第一探针801的一端与温度探头螺母座803固定连接，温度探头外螺纹套804套设在第一探针801上，温度探头外螺纹套804上远离温度探头螺母座803的一端设置有挤压面，该挤压面为锥面，温度探头硅胶垫片套设在第一探针801上，并位于挤压面处。在将上部温度探头8安装至发酵罐上时，温度探头外螺纹套804进入温度探头内螺纹座802内，并将温度探头硅胶垫片挤压在挤压面和限位台阶面之间，第一探针801的自由端穿过筒体2进入筒体2的内部，从而对筒体2内的第一换热部处的温度进行检测。上述三个温度探头不仅能够实现对筒体2和锥底3内温度的精确检测，且能够与发酵罐形成良好密封，不会发生泄露问题，避免了传统保温层7开孔方式造成的小型发酵罐暴露在空气中面积过大，影响冷贮控温的问题。

温控组件主要用于提供冷媒和热媒，以及实现对冷媒和热媒的控制，并能够实现根据环境需要配制单独制冷系统或制冷制热双系统进行控温，满足不同场景控温需求。温控组件包括制冷模块和制热模块，当发酵温度低于环境温度时，启用制冷模块进行温控。自动程序根据冷媒管路的压力对冷媒泵进行变频控制。当发酵温度高于环境温度时，启动制热模块。制冷模块与制热模块相互切换时，有顶冷/热媒模式，避免大量的冷/热媒混合。热媒罐内有电导率检测仪，当达到一定电导率时，热媒罐将不再制热，需执行更换热媒程序，电导率低于设定值时，才能正常使用。

具体地，控温组件包括冷媒罐和热媒罐，冷媒罐内设置有冷媒，冷媒罐通过冷媒管路与第一换热腔、第二换热腔和第三换热腔连通并形成冷媒回路。热媒罐内设置有热媒，热媒罐通过热媒管路与第一换热腔、第二换热腔和第三换热腔连通并形成热媒回路。冷媒管路上设置有冷媒泵和冷媒阀，热媒管路上设置有热媒泵和热媒阀。并且，该温控组件还包括氟利昂制冷机、制冷铜管、冷媒罐气动搅拌泵、热媒罐气动搅拌泵、PTC加热器。冷媒罐应在排布上尽量靠近氟利昂制冷机设置，氟利昂制冷机通过制冷铜管对冷媒进行制冷。热媒罐采用PTC加热器对热媒进行制热。冷媒罐气动搅拌泵与冷媒泵联动控制，避免了小型发酵系统的冷媒罐温度分布不均导致的发酵罐供冷过低而导致冻罐。同时，气动搅拌泵可避免某些制冷剂挥发达到闪点而致燃致爆。热媒罐气动搅拌泵则与热媒泵联动控制，避免热媒罐温度分布不均导致的发酵液老化或酵母活性受损。同时，PTC加热器的安全性能特点和气动搅拌泵的使用，可避免因系统故障导致的冷热媒互串带来的致燃致爆风险。可选地，在冷媒罐和热媒罐外还设置有罐体保温层，在冷媒管路和热媒管路上还设置有管路保温层，以经量减少热量损失。

在本实施例中，冷媒管路和热媒管路的结构相同，并均包括进管组和回管组。具体地，进管组包括进管总管和与进管总管的出口同时连通的第一进管支管、第二进管支管和第三进管支管，进管总管的进口与冷媒罐或者热媒罐连通，第一进管支管的出口与第一换热腔连通，第二进管支管的出口与第二换热腔连通，第三进管支管的出口与第三换热腔连通。回管组包括回管总管和与回管总管的进口同时连通的第一回管支管、第二回管支管和第三回管支管，回管总管的出口与冷媒罐或者热媒罐连通，第一回管支管的进口与第一换热腔连通，第二回管支管的进口与第二换热腔连通，第三回管支管的进口与第三换热腔连通。

进管总管上设置有冷媒泵或者热媒泵，可选地，冷媒泵和热媒泵采用变频控制，以利于不同控温工况下的冷/热媒流量稳定以及节能。冷媒阀包括第一冷媒阀、第二冷媒阀和第三冷媒阀，第一冷媒阀设置在冷媒管路的第一进管支管上，第二冷媒阀设置在冷媒管路的第二进管支管上，第三冷媒阀设置在冷媒管路的第三进管支管上。热媒阀包括第一热媒阀、第二热媒阀和第三热媒阀，第一热媒阀设置在热媒管路的第一进管支管上，第二热媒阀设置在热媒管路的第二进管支管上，第三热媒阀设置在热媒管路的第三进管支管上。

此外，以冷媒管路为例，在冷媒管路的进管总管上设置有总管压力传感器，在冷媒管路的第一进管支管、第二进管支管和第三进管支管上一一对应设置有第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器。在冷媒管路的回管总管上设置有总管流量计，在冷媒管路的第一回管支管、第二回管支管和第三回管支管上一一对应设置有第四压力传感器、第五压力传感器和第六压力传感器。热媒管路上的压力传感器的设置情况与冷媒管路上的压力传感器的设置情况相同，在此不做赘述。

利用三个温度探头和上述温控组件的配合，通过单夹套运行的冷/热媒总管流量数据，设定设备进出口压差需对应的调节阀开度，可保证发酵系统中不同发酵罐的对应换热夹套的冷/热媒流量达到一致，从而精确的控制发酵罐控温过程的对流强度。

进一步地，该啤酒发酵系统还包括洗罐组件，洗罐组件能够实现对罐体的自动清洗，从而使发酵罐达到较高水平无菌状态，以达到成熟发酵液经灌装后可开展非生物稳定性试验的水平。

具体地，洗罐组件包括CIP供泵、CIP回泵、循环清洗阀、供液管、清洗剂罐供阀、锥底阀20、回流管、循环清洗管、清洗剂罐回阀和清洗剂罐。清洗剂罐内设置有清洗剂，清洗剂根据需求可以选择清水、碱水或者热水，即可设置多个容纳有不同清洗剂的清洗剂罐，在冲洗工序不同的清洗步骤中，选择不同的清洗剂罐提供清洗剂。在本实施例中，清洗工序包括预清洗、碱顶水、碱循环、水顶碱和热水冲洗五种。

具体地，清洗剂罐通过供液管与封头管11的第二端口连通，清洗剂罐的清洗剂出口处设置有清洗剂罐供阀，通过清洗剂罐供阀的启闭可控制清洗剂罐内清洗剂的流出和停止，CIP供泵设置在供液管上。当同时开启清洗剂罐供阀、CIP供泵和设置在第二端口处的供液阀12时，清洗剂罐内的清洗剂可通过供液管进入罐体内，对罐体进行清洗。

锥底阀20设置在锥底管23的第一口处，具体地，锥底阀20上端与罐底为焊接连接，下端为快装卡盘，锥底阀20为与设置在锥底3出液口处的排污管等径的球阀，该结构设计具有更好的隔热性能，可有效的减少传统小型发酵罐锥底管23路的热传递，减少酵母自溶带来的不良风味。锥底阀20下端的快装卡盘连接等径三通，里端连接酵母排放冲洗阀22及管路，外端连接排污阀21的排污和进料管路。锥底管23的第二口通过回流管与清洗剂罐连通，清洗剂罐回阀设置在清洗剂罐连通的清洗剂回口处，CIP回泵设置在回流管上。当同时开启锥底阀20、设置在第二口处的排污阀21、CIP回泵和清洗剂罐回阀时，罐体内的清洗剂可以回流至清洗剂罐内。

在供液管和回流管之间连接有循环清洗管，循环清洗阀设置在循环清洗管上。循环清洗管与清洗剂罐并联设置，当开启循环清洗阀、并关闭清洗剂罐回阀和清洗剂罐供阀时，罐体内的清洗剂从锥底阀20、排污阀21排出后，从回流管内流入循环清洗管内，并从循环清洗管内再次流入供液管内，之后再次回流至罐体内，如此实现循环清洗。

进一步地，该啤酒发酵系统还能够实现取样阀的自动清洗，具体为实现筒体取样阀18和锥底取样阀19的自动清洗。具体地，洗罐组件还包括两根筒体取样阀清洗管和一根锥底取样阀清洗管，其中一根筒体取样阀清洗管的一端可拆卸连接在封头管11的第三端口处，该筒体取样阀清洗管的另一端与筒体取样阀18可拆卸连通，另一根筒体取样阀清洗管用于连通筒体取样阀18和锥底取样阀19，连接方式均采用可拆卸连接。锥底取样阀清洗管用于连通封头管11的第四端口和锥底取样阀19，连接方式同样采用可拆卸连接。更具体地，筒体取样阀清洗管的两端为快装卡子，冲洗工序时，其中，一根筒体取样阀清洗管两端的快装卡子分别连接泄压阀14快装接头和筒体取样阀18上端接头，另一根筒体取样阀清洗管两端的快装卡子分别连接泄压阀14下端快装接头和锥底取样阀19上端接头。锥底取样阀清洗管的两端均为快装卡子，其中一个快装卡子连接排空阀13快装接头，另一个快装卡子连接锥底取样阀19下段接头。

在对罐体进行自动清洗时，如果打开排空阀13和泄压阀14，那么清洗剂罐或者罐体内的清洗剂能够通过排空阀13、锥底取样阀清洗管进入锥底取样阀19内进行清洗后，再次回流至锥底3内；同时，清洗剂罐或者罐体内的清洗剂能够通过泄压阀14、其中一根筒体取样阀清洗管、筒体取样阀18、另一根筒体取样阀清洗管和锥底取样阀19后进入锥底3内，在此过程中对筒体取样阀18和锥底取样阀19进行自动清洗。

进一步地，在进液管上还设置有CIP站加热器，其用于加热进液管内的清洗剂。在进液管上还CIP站温度探头，其用于检测进液管内的清洗剂的温度。CIP站加热器和CIP站温度探头的配合能够实现对清洗剂温度的精确控制。

进一步地，洗罐组件还包括锥底清洗管和锥底清洗阀。锥底清洗管一端与供液管连通，连接点具体位于CIP站温度探头和CIP站加热器之间，锥底清洗管的另一端与锥底3内部连通，锥底清洗阀设置在锥底清洗管上。进液管上位于连接点的下游还设置有CIP供发酵罐清洗阀，通过控制CIP供发酵罐清洗阀和锥底清洗阀可实现对清洗剂的流向的控制，使清洗剂根据需求可以从封头1处流入罐体内从容进行罐体的清洗，或者从锥底3处流入锥底3处从而实现锥底3的清洗。

进一步地，洗罐组件还包括酵母排放冲洗管和酵母排放冲洗阀22。酵母排放冲洗管的一端与锥底3内部连通，另一端与锥底管23的第三口连通，酵母排放冲洗阀22设置在第三口处。需要注意的是，在锥底管23上安装酵母排放冲洗阀22、排污阀21和锥底阀20时，阀门间隔应在安装可行的情况下，尽可能缩小，再配合发酵自动排放酵母程序，可有效减少小型发酵罐的发酵产生的酵母臭。进一步地，锥底管23采用等径三通管，等径三通管与酵母排放冲洗阀22、排污阀21和锥底阀20三个阀芯之间隔断间体积固定，从而在临近主发酵末期时，通过自动程序与锥底3三个阀门的配合，可实现自动排放酵母，在减少酿酒师与研究员劳动强度的同时，增加了发酵过程操作一致性。

为了检测发酵罐内的PH值，啤酒发酵系统还包括PH探头。PH探头的PH探针穿过保温层7和筒体2置于筒体2内部，并用于检测筒体2内部的PH值。具体地，PH探头包括PH探针、PH探头内螺纹座、PH探头螺母座、PH探头硅胶垫片和PH探头外螺纹套。其中，PH探头内螺纹座通过焊接的方式连接在保温层7内，PH探头内螺纹座的内螺纹孔内设置有限位台阶面，PH探针的一端与PH探头螺母座固定连接，PH探头外螺纹套套设在PH探针上，PH探头外螺纹套上远离PH探头螺母座的一端设置有挤压面，该挤压面为锥面，PH探头硅胶垫片套设在PH探针上，并位于挤压面处。在将PH探头安装至发酵罐上时，PH探头外螺纹套进入PH探头内螺纹座内，并将PH探头硅胶垫片挤压在挤压面和限位台阶面之间，PH探针的自由端穿过筒体2进入筒体2的内部，从而对筒体2内的PH进行检测。上述PH探头不仅能够实现对筒体2内PH的精确检测，且能够与发酵罐形成良好密封，不会发生泄露问题，避免了传统保温层7开孔方式造成的小型发酵罐暴露在空气中面积过大，影响冷贮控温的问题。此外，PH探头和发酵罐的连接方式在清洗时无需拆卸，便于清洗的进行，以及降低工作人员的劳动强度。

为了检测发酵罐内的溶氧量，啤酒发酵系统还包括溶氧探头26，溶氧探头26的溶氧探针2601穿过保温层7和筒体2置于筒体2内部，并用于检测筒体2内部的溶氧量。在本实施例中，溶氧探头26采用荧光法检测，提高了溶氧检测的可靠性和探头使用寿命。具体地，如图8和图9所示，溶氧探头26包括溶氧探针2601、溶氧探头内螺纹座2602、溶氧探头螺母座2603、溶氧探头26硅胶垫片和溶氧探头外螺纹套2604。其中，溶氧探头内螺纹座2602通过焊接的方式连接在保温层7内，溶氧探头内螺纹座2602的内螺纹孔内设置有限位台阶面，溶氧探针2601的一端与溶氧探头螺母座2603固定连接，溶氧探头外螺纹套2604套设在溶氧探针2601上，溶氧探头外螺纹套2604上远离溶氧探头螺母座2603的一端设置有挤压面，该挤压面为锥面，溶氧探头26硅胶垫片套设在溶氧探针2601上，并位于挤压面处。在将溶氧探头26安装至发酵罐上时，溶氧探头外螺纹套2604进入溶氧探头内螺纹座2602内，并将溶氧探头26硅胶垫片挤压在挤压面和限位台阶面之间，溶氧探针2601的自由端穿过筒体2进入筒体2的内部，从而对筒体2内的溶氧进行检测。上述溶氧探头26不仅能够实现对筒体2内溶氧量的精确检测，且能够与发酵罐形成良好密封，不会发生泄露问题，避免了传统保温层7开孔方式造成的小型发酵罐暴露在空气中面积过大，影响冷贮控温的问题。此外，溶氧探头26和发酵罐的连接方式在清洗时无需拆卸，便于清洗的进行，以及降低工作人员的劳动强度。

进一步地，在锥底3的下方还设置有多根发酵罐支柱，发酵罐支柱可与地面软连接，以达到减震效果。

在本实施例中，控制机构可以是集中式或分布式的控制器，比如，控制器可以是一个单独的单片机，也可以是分布的多块单片机构成，单片机中可以运行控制程序，进而控制上述各泵体、阀体、探头等实现其功能。

本实施例还提供了一种啤酒发酵控制方法，具体地，啤酒发酵控制方法包括温度控制工序、压力控制工序、酵母排放工序和冲洗工序四个方面。啤酒的发酵过程主要包括如下十个阶段：麦汁进罐、起酵、主发酵1、主发酵2、主发酵3、高温还原、高温降温、低温降温、冷贮和滤酒。

在上述十个发酵阶段内，温度控制工序一般为制冷模式。

具体地，制冷模式如下步骤：

S11、获取啤酒发酵系统所处的发酵阶段，并确定发酵阶段的温度设定值和制冷偏移值。

此处的发酵阶段即为上述麦汁进罐、起酵、主发酵1、主发酵2、主发酵3、高温还原、高温降温、低温降温、冷贮和滤酒中一个，针对每个不同的阶段，根据需求可设置不同或者相同的温度设定值和制冷偏移值，具体设定值参见下表1和表2。

S12、确定筒体2的第一换热部、筒体2的第二换热部以及锥底3中的至少一个为发酵罐内的温控区域。

根据发酵程序设定，在不同的发酵阶段，需要进行温控的区域可以不同，例如在“麦汁进罐”阶段，需要同时控制筒体2的第一换热部内、筒体2的第二换热部内和锥底3内的温度，即需要控制上段膨胀节夹套4、中段膨胀节夹套5和下段米勒板夹套6内的冷媒的温度，而在“主发酵1”阶段，则仅需控制筒体2第一换热部内和筒体2第二换热部内的温度，即仅需要控制上段膨胀节夹套4和中段膨胀节夹套5内的冷媒温度。各发酵阶段具体的温控区域参见下表1和表2。

S13、获取温控区域的实时温度，并判断温控区域的实时温度是否大于温度设定值和制冷偏移值的和值；

若温控区域的实时温度大于温度设定值和制冷偏移值的和值，则启动冷媒泵，开启冷媒阀，并按照温控区域的进出口压力差调整冷媒阀的开度，以使第一换热腔、第二换热腔和第三换热腔内的冷媒量为预设值。

在步骤S13中，具体利用上部温度探头8、中部温度探头9和下部温度探头10分别获取筒体2第一换热部内部、筒体2第二换热部内部和锥底3内部的实时温度。

具体地，以“主发酵1”程序运行为例，由于程序设定，下部温度探头10不生效，即不参与“主发酵1”过程的温度控制。当上部温度探头8温度检测值＞温度设定值+制冷偏移＝11.1℃时，冷媒泵启动，冷媒罐的冷媒供阀开启，并使进管总管上的总管压力传感器达到设定值1.0bar，第一冷媒阀根据第一压力传感器与第四压力传感器的差值调整阀门开度，确保该发酵罐上段膨胀节夹套4内的冷量保持一定值。当然，在程序运行前，需利用手动操作，利用总管流量计摸索出各发酵罐，各换热夹套内适宜的供冷压差并做好记录，便于试验平行罐之间控温的强度达到一致。当中部温度探头9检测到温度值＞温度设定值+制冷偏移时，控制逻辑同上，在此不做赘述。

控制机构内设置有温控程序，并具有如图10所示的温度控制界面，通过温度控制界面，温控程序可自由设定温控步骤名称、步骤组合、控温模式、步骤时间、起始温度、终止温度、上段供冷压差、上段阀门最大输出、上段控温参考点、中段供冷压差、中段阀门最大输出、中段控温参考点、下段供冷压差、下段阀门最大输出、下段控温参考点、制冷偏移、制热偏移、判定周期、冷媒罐温度设定、供冷管压力设定等参数，各参数的设定值可参见下表1和表2。

表1

表2

此外，在上述十个发酵阶段内，还需要对发酵罐内的压力进行控制。

具体地，压力控制工序包括如下步骤：

S21、获取啤酒发酵系统所处的发酵阶段，并确定发酵阶段的压力上限和压力下限。

此处的发酵阶段即为上述麦汁进罐、起酵、主发酵1、主发酵2、主发酵3、高温还原、高温降温、低温降温、冷贮和滤酒中一个，针对每个不同的阶段，根据需求可设置不同或者相同的压力上限和压力下限。本实施例中，高温还原、高温降温、低温降温、冷贮和滤酒的压力上限均为0.9bar，压力下限均为0.8bar。

S22、获取发酵罐的罐体内的实时压力；

判断实时压力是否大于压力上限，若实时压力大于压力上限，则启动泄压阀14预设时间，直至实时压力等于压力下限；

判断实时压力是否小于压力上限，若实时压力小于压力上限，则关闭泄压阀14，打开供液阀12，并打开连接在供液阀12上游的CO2供阀预设时间，直至实时压力等于压力上限。

在步骤S21中，利用压力表15获取发酵罐罐体内的实时压力。

以图11中的设定为例，步骤6高温还原、步骤7高温降温、步骤8低温降温、步骤9冷贮、步骤10滤酒。程序进入步骤6后开始“控制延时”48h的倒计时，倒计时＝1h时，排空阀13打开，泄压阀14关闭，供液阀12开启，CO2供阀开启5s，供液阀12关闭，CO2供阀关闭，排空阀13关闭，泄压阀14打开。待倒计时结束，泄压阀14关闭，供液阀12开启，CO2供阀开启，待压力表15压力值达到设定值上限时，供液阀12关闭，CO2供阀关闭。当发酵罐压力低于压力下限时，重复上述备压动作，当发酵罐压力高于压力上限时，泄压阀14打开泄压。当如图11，程序进行到步骤7-10时，若控制延时设定为0时，程序跳步阀门不动作。

控制机构内设置有压力控制程序，并具有如图11所示的压力控制界面，通过压力控制界面，压力控制程序可自由设定需设定压力的发酵步骤、压力下限、压力上限、检测周期、控制延时等参数。

此外，在上述某些发酵阶段内，还需要对发酵罐内的酵母排放进行控制，例如上述的高温还原阶段。

具体地，酵母排放工序具体包括如下步骤：

S31、获取啤酒发酵系统所处的发酵阶段，并确定发酵阶段对应的排前冲洗类型、排前冲洗时间、排前排空时间、单次排放时间、排放次数、排放延时、排后冲洗类型、排后冲洗时间、排后排空时间；

S32、进行排前冲洗：

S321、按照排前冲洗类型选择冲洗介质；

S322、开启酵母排放冲洗阀22，CIP站提供冲洗介质冲洗，冲洗时长等于排前冲洗时间，同时开启排污阀21，排污时长等于排前排空时间；

S323、关闭酵母排放冲洗阀22，并关闭排污阀21；

S33、进行酵母排放：

S331、开启设置在锥底3的出液口处的锥底阀20，开启时间等于单次排放时间；

S332、关闭锥底阀20；

S34、进行排后冲洗：

S341、按照排后冲洗类型选择冲洗介质；

S342、开启酵母排放冲洗阀22，CIP站提供冲洗介质冲洗，冲洗时长等于排后冲洗时间，同时开启排污阀21，排污时长等于排后排空时间；

S343、关闭酵母排放冲洗阀22，并关闭排污阀21；

S35、按照排放次数重复上述S31、S32、S33和S34。

如图12所示，若程序运行至步骤5“高温还原”，根据程序设定，延时72h时启动酵母排放程序，此时先开启酵母排放冲洗阀22，开启排污阀21，CIP站供热水冲洗2.0s，排空5.0s后，关闭酵母排放冲洗阀22，关闭排污阀21，打开锥底阀20保持设定的1.0min，关闭锥底阀20，打开酵母排放冲洗阀22，开启排污阀21，CIP站供热水冲洗3.0s，排空5.0s后，完成一次酵母排放，当完成设定排放次数并冲洗完成后，本步骤上述阀门均关闭。

控制机构内设置有酵母排放程序，并具有如图12所示的酵母排放控制界面，通过酵母排放控制界面，酵母排放程序可自由设定多个执行步骤参数：排前冲洗类型、排前冲洗时间、排前排空时间、单次排放时间、排放次数、排放延时、排后冲洗类型、排后冲洗时间、排后排空时间。

该啤酒发酵控制方法还包括冲洗工序，通过执行该冲洗工序可实现罐体和阀体的自动清洗，在极大程度上提高了该啤酒发酵系统的智能化程度，降低了工作人员的劳动强度。

具体地，冲洗工序包括如下步骤：

S41、选择清洗步骤，并确定清洗步骤对应的总清洗时间、排空阀清洗时间、排空阀清洗次数、排空阀清洗间歇。

清洗步骤包括预清洗、碱顶水、碱循环、水顶碱和热水冲洗。在不同的清洗步骤内，使用的清洗介质不同，例如预清洗阶段使用清水清洗，碱循环阶段使用碱水清洗，热水冲洗阶段利用热水冲洗。不同的清洗步骤根据需求可以设置相同或者不同的总清洗时间、排空阀清洗时间、排空阀清洗次数、排空阀清洗间歇。在本实施例中，可以按照下表3设定。

S42、选择清洗剂罐，开启清洗剂罐供阀、供液阀12和CIP供泵，清洗剂罐内的清洗剂通过供液管进入罐体内清洗。

S43、关闭清洗剂罐供阀和清洗剂罐回阀，开启锥底阀20、CIP回泵和循环清洗阀，罐体内的清洗剂通过回流管、循环清洗管和供液管回流至罐体内进行循环清洗，循环清洗时间等于总清洗时间。

进一步地，在清洗罐体的同时可同时进行阀体的清洗。具体地，在步骤S42中还包括如下步骤：阀体清洗：

S421、清洗剂罐内的清洗剂依次通过泄压阀14、其中一根筒体取样阀清洗管、筒体取样阀18、另一根筒体取样阀清洗管和锥底取样阀19进入锥底3内；同时，清洗剂罐内的清洗剂依次通过排空阀13、锥底取样阀清洗管和锥底取样阀19进入锥底3内，阀体清洗时长等于排空阀清洗时间；

S422、关闭排空阀13和泄压阀14，关闭时长等于排空阀清洗间歇；

S423、重复步骤S421和步骤S422，重复次数等于排空阀清洗次数。

以图13中的“碱循环”步骤为例，完成发酵罐置换，连接好两根筒体取样阀清洗管和锥底取样阀清洗管后，在碱顶水步骤结束后，发酵罐中将会存留1/3-1/2的热碱，进入“碱循环”步骤后，CIP供泵继续运行，并根据压力表15读数调整泵速，供液阀12保持开启，排空阀13、泄压阀14根据图中“排空阀清洗时间、排空阀清洗次数、排空阀清洗间歇”的程序设定进入周期开启模式，锥底阀20保持开启，排污阀21保持开启，循环清洗阀打开，清洗剂罐供阀(即碱罐供碱阀)关闭，清洗剂罐回阀(即碱罐回碱阀)关闭。系统进入循环清洗模式，当碱液温度降低时，位于循环管路上的CIP站加热器会对碱液进行加热并保持清洗温度。

控制机构内设置有冲洗程序，并具有如图13所示的冲洗控制界面，通过冲洗控制界面，冲洗程序可自由设定清洗步骤名称、清洗发酵罐号、洗罐压力、总清洗时间、排空阀清洗时间、排空阀清洗次数、排空阀清洗间歇、清洗剂罐、清洗剂温度、清洗剂补充、清水补充、被置换罐、前置换时间、前置换泵速、后置换时间、后置换泵速等参数。其中部分参数在循环模式下无效，部分参数在置换模式下无效，部分参数在冲洗模式下无效如上表3画“/”的参数即为当前模式下的无效参数。

表3

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种啤酒发酵系统，其特征在于，包括：

发酵罐，所述发酵罐包括罐体和换热夹套，所述罐体包括由上至下依次连接的封头(1)、筒体(2)和锥底(3)，所述筒体(2)包括上下设置的第一换热部和第二换热部；

所述换热夹套包括上段膨胀节夹套(4)和中段膨胀节夹套(5)，所述上段膨胀节夹套(4)套设在所述第一换热部上，所述中段膨胀节夹套(5)套设在所述第二换热部上，所述上段膨胀节夹套(4)和所述筒体(2)外壁面之间形成允许冷媒或者热媒流动的第一换热腔，所述中段膨胀节夹套(5)和所述筒体(2)外壁面之间形成允许冷媒或者热媒流动的第二换热腔；

控温组件，所述控温组件包括冷媒罐和热媒罐，所述冷媒罐内设置有冷媒，所述热媒罐内设置有热媒，所述冷媒罐通过冷媒管路与所述第一换热腔和所述第二换热腔连通并形成冷媒回路，所述热媒罐通过热媒管路与所述第一换热腔和所述第二换热腔连通并形成热媒回路，所述冷媒管路上设置有冷媒泵和冷媒阀，所述热媒管路上设置有热媒泵和热媒阀。

2.根据权利要求1所述的啤酒发酵系统，其特征在于，

所述换热夹套还包括下段米勒板夹套(6)，所述下段米勒板夹套(6)为锥状结构，所述下段米勒板夹套(6)套设在所述锥底(3)上，所述下段米勒板夹套(6)和所述锥底(3)外壁面之间形成允许冷媒或者热媒流动的第三换热腔，所述冷媒罐通过所述冷媒管路与所述第三换热腔连通，所述热媒罐通过所述热媒管路与所述第三换热腔连通。

3.根据权利要求2所述的啤酒发酵系统，其特征在于，

所述冷媒管路和所述热媒管路均包括进管组和回管组，所述进管组包括进管总管和与所述进管总管的出口同时连通的第一进管支管、第二进管支管和第三进管支管，所述进管总管的进口与所述冷媒罐或者所述热媒罐连通，所述第一进管支管的出口与所述第一换热腔连通，所述第二进管支管的出口与所述第二换热腔连通，所述第三进管支管的出口与所述第三换热腔连通；

所述回管组包括回管总管和与所述回管总管的进口同时连通的第一回管支管、第二回管支管和第三回管支管，所述回管总管的出口与所述冷媒罐或者所述热媒罐连通，所述第一回管支管的进口与所述第一换热腔连通，所述第二回管支管的进口与所述第二换热腔连通，所述第三回管支管的进口与所述第三换热腔连通；

所述进管总管上设置有所述冷媒泵或者所述热媒泵，所述冷媒阀包括第一冷媒阀、第二冷媒阀和第三冷媒阀，所述第一冷媒阀设置在所述冷媒管路的所述第一进管支管上，所述第二冷媒阀设置在所述冷媒管路的所述第二进管支管上，所述第三冷媒阀设置在所述冷媒管路的所述第三进管支管上，所述热媒阀包括第一热媒阀、第二热媒阀和第三热媒阀，所述第一热媒阀设置在所述热媒管路的所述第一进管支管上，所述第二热媒阀设置在所述热媒管路的所述第二进管支管上，所述第三热媒阀设置在所述热媒管路的所述第三进管支管上；

所述第一进管支管、所述第二进管支管和所述第三进管支管上一一对应设置有第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，所述第一回管支管、所述第二回管支管和所述第三回管支管上一一对应设置有第四压力传感器、第五压力传感器和第六压力传感器。

4.根据权利要求2所述的啤酒发酵系统，其特征在于，

所述发酵罐还包括保温层(7)，所述保温层(7)套设在所述罐体的外部；

所述啤酒发酵系统还包括温度检测机构，所述温度检测机构包括上部温度探头(8)、中部温度探头(9)和下部温度探头(10)，所述上部温度探头(8)的第一探针(801)穿过所述保温层(7)和所述筒体(2)置于所述筒体(2)内部，并用于检测所述第一换热部对应的所述筒体(2)内部的温度，所述中部温度探头(9)的第二探针穿过所述保温层(7)和所述筒体(2)置于所述筒体(2)内部，并用于检测所述第二换热部对应的所述筒体(2)内部的温度，所述下部温度探头(10)的第三探针穿过所述保温层(7)和所述锥底(3)置于所述锥底(3)内部，用于检测所述锥底(3)内部的温度。

5.根据权利要求1所述的啤酒发酵系统，其特征在于，

所述发酵罐还包括封头附属件和锥底附属件，所述封头附属件包括封头管(11)和供液阀(12)，所述锥底附属件包括锥底管(23)和排污阀(21)；

所述啤酒发酵系统还包括洗罐组件，所述洗罐组件包括CIP供泵、CIP回泵、循环清洗阀、供液管、回流管、循环清洗管和清洗剂罐；

所述清洗剂罐内设置有清洗剂，所述封头管(11)的第一端口与所述封头(1)的进液口连通，所述清洗剂罐通过所述供液管与所述封头管(11)的第二端口连通，所述供液阀(12)设置在所述第二端口处，所述CIP供泵设置在所述供液管上；

所述锥底管(23)的第一口与所述锥底(3)的出液口连通，所述锥底管(23)的第二口通过所述回流管与所述清洗剂罐连通，所述CIP回泵设置在所述回流管上，所述排污阀(21)设置在所述第二口处；

所述供液管和所述回流管之间连接有所述循环清洗管，所述循环清洗阀设置在所述循环清洗管上。

6.根据权利要求5所述的啤酒发酵系统，其特征在于，

所述发酵罐还包括筒体附属件，所述筒体附属件包括筒体取样阀(18)，所述筒体取样阀(18)用于从所述筒体(2)内取样，所述锥底附属件还包括锥底取样阀(19)，所述锥底取样阀(19)用于从所述锥底(3)内取样；

所述洗罐组件还包括两根筒体取样阀清洗管和一根锥底取样阀清洗管，其中一根所述筒体取样阀清洗管的一端连接在所述封头管(11)的第三端口处，另一端与所述筒体取样阀(18)连通，另一根所述筒体取样阀清洗管用于连通所述筒体取样阀(18)和所述锥底取样阀(19)，所述锥底取样阀清洗管用于连通所述封头管(11)的第四端口和所述锥底取样阀(19)；

所述封头附属件还包括排空阀(13)和泄压阀(14)，所述排空阀(13)设置在所述第四端口处，所述泄压阀(14)设置在所述第三端口处。

7.根据权利要求5所述的啤酒发酵系统，其特征在于，

所述洗罐组件还包括酵母排放冲洗管和酵母排放冲洗阀(22)，所述酵母排放冲洗管的一端与所述锥底(3)内部连通，另一端与所述锥底管(23)的第三口连通，所述酵母排放冲洗阀(22)设置在所述第三口处。

8.一种啤酒发酵控制方法，其特征在于，用于控制权利要求2-7中任一项所述的啤酒发酵系统，所述啤酒发酵控制方法包括温度控制工序，所述温度控制工序包括制冷模式，所述制冷模式包括如下步骤：

S11、获取啤酒发酵系统所处的发酵阶段，并确定发酵阶段的温度设定值和制冷偏移值；

S12、确定筒体(2)的第一换热部、所述筒体(2)的第二换热部以及锥底(3)中的至少一个为发酵罐内的温控区域；

S13、获取温控区域的实时温度，并判断温控区域的实时温度是否大于温度设定值和制冷偏移值的和值；

若温控区域的实时温度大于温度设定值和制冷偏移值的和值，则启动冷媒泵，开启冷媒阀，并按照温控区域的进出口压力差调整所述冷媒阀的开度，以使所述第一换热腔、所述第二换热腔和所述第三换热腔内的冷媒量为预设值。

9.根据权利要求8所述的啤酒发酵控制方法，其特征在于，所述啤酒发酵控制方法包括压力控制工序，所述压力控制工序包括如下步骤：

S21、获取啤酒发酵系统所处的发酵阶段，并确定发酵阶段的压力上限和压力下限；

S22、获取所述发酵罐的罐体内的实时压力；

判断实时压力是否大于压力上限，若实时压力大于压力上限，则启动泄压阀(14)预设时间，直至实时压力等于压力下限；

判断实时压力是否小于压力上限，若实时压力小于压力上限，则关闭所述泄压阀(14)，打开供液阀(12)，并打开连接在所述供液阀(12)上游的CO2供阀预设时间，直至实时压力等于压力上限。

10.根据权利要求8所述的啤酒发酵控制方法，其特征在于，所述啤酒发酵控制方法包括酵母排放工序，所述酵母排放工序具体包括如下步骤：

S31、获取啤酒发酵系统所处的发酵阶段，并确定发酵阶段对应的排前冲洗类型、排前冲洗时间、排前排空时间、单次排放时间、排放次数、排放延时、排后冲洗类型、排后冲洗时间、排后排空时间；

S32、进行排前冲洗：

S321、按照排前冲洗类型选择冲洗介质；

S322、开启酵母排放冲洗阀(22)，CIP站提供冲洗介质冲洗，冲洗时长等于排前冲洗时间，同时开启排污阀(21)，排污时长等于排前排空时间；

S323、关闭所述酵母排放冲洗阀(22)，并关闭所述排污阀(21)；

S33、进行酵母排放：

S331、开启设置在锥底(3)的出液口处的锥底阀(20)，开启时间等于单次排放时间；

S332、关闭所述锥底阀(20)；

S34、进行排后冲洗：

S341、按照排后冲洗类型选择冲洗介质；

S342、开启所述酵母排放冲洗阀(22)，CIP站提供冲洗介质冲洗，冲洗时长等于排后冲洗时间，同时开启所述排污阀(21)，排污时长等于排后排空时间；

S343、关闭所述酵母排放冲洗阀(22)，并关闭所述排污阀(21)；

S35、按照排放次数重复上述S31、S32、S33和S34。

11.根据权利要求8所述的啤酒发酵控制方法，其特征在于，所述啤酒发酵控制方法包括冲洗工序，所述冲洗工序包括如下步骤：

S41、选择清洗步骤，并确定清洗步骤对应的总清洗时间、排空阀清洗时间、排空阀清洗次数、排空阀清洗间歇；

S42、选择清洗剂罐，开启清洗剂罐供阀、供液阀(12)和CIP供泵，所述清洗剂罐内的清洗剂通过供液管进入罐体内清洗；

S43、关闭所述清洗剂罐供阀和清洗剂罐回阀，开启锥底阀(20)、CIP回泵和循环清洗阀，所述罐体内的清洗剂通过回流管、循环清洗管和所述供液管回流至所述罐体内进行循环清洗，循环清洗时间等于总清洗时间。

12.根据权利要求8所述的啤酒发酵控制方法，其特征在于，在步骤S42中还包括如下步骤：

阀体清洗：

S421、所述清洗剂罐内的清洗剂依次通过泄压阀(14)、其中一根筒体取样阀清洗管、筒体取样阀(18)、另一根筒体取样阀清洗管和锥底取样阀(19)进入所述锥底(3)内；同时，所述清洗剂罐内的清洗剂依次通过排空阀(13)、锥底取样阀清洗管和所述锥底取样阀(19)进入所述锥底(3)内，阀体清洗时长等于排空阀清洗时间；

S422、关闭所述排空阀(13)和所述泄压阀(14)，关闭时长等于排空阀清洗间歇；

S423、重复步骤S421和步骤S422，重复次数等于排空阀清洗次数。

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