CN116928986A - 一种针对葡萄酒发酵的智能温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种针对葡萄酒发酵过程的自动温度控制装置，属于葡萄酒酿造装备的创新应用。现有技术中，葡萄酒酒体的主要影响因素就是葡萄酒酒庄的气候，土壤有很大的关系，如果是当地的气候偏凉爽，一般葡萄的酸度偏高一些，如果是气候炎热，一般含糖量较高，酿造的葡萄酒酒精度也要高一些。也就是说一个酒庄酿造的葡萄酒基本上风味大同小异，如果想要造出口味不同的葡萄酒，就需要在冷浸渍和发酵过程中，根据酿酒的温度经验曲线来牢牢的掌控酒桶内的温度。本发明所述的自动温度控制装置，对于在葡萄酒酿造过程中根据酿酒的温度经验曲线来牢牢的掌控酒桶内的温度具有实践意义，使其可以发酵生成自己所需口味的葡萄酒，实现可控的葡萄酒酿造工艺。利用基于自动控制原理的葡萄酒自动发酵温度控制技术，通过温度传感器来测量发酵过程中葡萄酒的实时温度，同时在外界条件变化的情况下，通过制冷片和电阻丝将葡萄酒的温度保持在适宜发酵经验曲线附近，由于制冷片的原理类似空调压缩机，在其工作的情况下为其单独设计散热装置。

Description

一种针对葡萄酒发酵的智能温度控制装置

技术领域：

本发明属于基于自动控制原理的葡萄酒自动发酵技术的创新。具体包括酒桶内液体温度的自动控制、制冷片及其散热装置设计。

背景技术：

在古波斯(如今伊朗)，考古学家在20世纪90年代于伊朗北部扎格罗斯山脉的一个石器时代晚期的村庄里，挖掘出的一个罐子证明，人类在距今7000多年前就已饮用葡萄酒，比以前考古所发现葡萄酒的起源时间都要早。如今葡萄酒已经成为世界性的酒精饮品，因其独特的风味和多种保健作用而受到人们喜爱。

葡萄酒酒体的主要影响因素就是葡萄酒酒庄的气候，土壤有很大的关系，如果是当地的气候偏凉爽，一般葡萄的酸度偏高一些，如果是气候炎热，一般含糖量较高，酿造的葡萄酒酒精度也要高一些。也就是说一个酒庄酿造的葡萄酒基本上风味大同小异，如果想要造出口味不同的葡萄酒，就需要在冷浸渍和发酵过程中，根据酿酒的温度经验曲线来牢牢的掌控酒桶内的温度。

综上所述，针对葡萄酒发酵过程的自动温度控制装置是十分必要的。利用基于自动控制原理的葡萄酒自动发酵温度控制技术，通过温度传感器来测量发酵过程中葡萄酒的实时温度，同时在外界条件变化的情况下，将葡萄酒保持在适宜的的发酵温度。首先将酿酒的温度经验曲线存入数据库中，在根据所需酿酒的品种选择需要的温度经验曲线，根据温度传感器的反馈，和PID控制算法适时调整酒桶内的温度，确保在发酵时间内，酒桶内的温度与温度曲线的差值最小。

本发明对于有需要酿造葡萄酒的人而言，在发酵过程中，可以通过使用本产品达到很好的温度控制效果，即使在不在酒庄那种封闭的的条件下也能酿造出所需口味的葡萄酒。同时，本发明还可以推广到，类似的需要进行温度控制的场景，根据设定的温度经验曲线来对相应的场景进行温度控制。

发明内容：

本发明是利用基于自动控制原理的葡萄酒自动发酵温度控制技术，通过温度传感器来测量发酵过程中葡萄酒的实时温度，同时在外界条件变化的情况下，通过制冷片和电阻丝将葡萄酒保持在适宜的的发酵温度，由于制冷片的原理类似空调压缩机，在其工作的情况下为其单独设计散热装置，整体装置原理如图1所示。

1、酒桶内温度自动控制原理

葡萄酒酿造主要分为白葡萄酒和红葡萄酒，不同的类型在发酵过程中需要的温度也不相同。在发酵之前，葡萄经破碎后，酿酒师可能会选择在发酵前让果皮和果汁于低温下接触一段时间，这个过程也被称为冷浸渍。一般而言，浸渍的温度控制在4-15℃，时长几个小时到一周不等，在浸皮期间，更多的香气会从葡萄皮渗出到葡萄汁中。如果酿造白葡萄酒时让皮汁接触太久，就会产生太多的涩味，这也是何以酿造白酒的葡萄要先榨汁再发酵的原因，而酿造红酒的葡萄则需要从葡萄皮中萃取单宁和色素。

白葡萄酒的发酵温度比红葡萄酒要低，一般维持在12-20℃之间，较低的发酵温度可以减缓发酵过程，有利于产生更多微妙的风味。而发酵一般在几周内可以完成，发酵容器可选择橡木桶、不锈钢罐和其他惰性容器。如霞多丽(Chardonnay)等可从橡木桶发酵获益的葡萄品种，一般会在小橡木桶中发酵，而像长相思(Sauvignon Blanc)和雷司令(Riesling)这类芳香型白葡萄品种则会在不锈钢罐中进行发酵，以保留纯净的果味。红葡萄酒的发酵温度较高，一般为20-32℃，较高的温度有利于提取颜色和单宁。由于果皮和葡萄汁一起发酵，红葡萄酒的发酵一般不会在橡木桶中进行，而是更多地在不锈钢罐等惰性容器中进行。在发酵过程中，酿酒师会选择使用淋皮(Pump Over)、倒罐并回混(Rack andReturn)、旋转式发酵机(Rotary Fermenter)等方式帮助葡萄汁与果皮进行更多的接触，促进颜色、单宁和风味物质的提取。

而且不同类型的葡萄酒发酵需要的适宜温度几乎没有交集，为此，我们开发了一种温度区间可以自行设置的自动温度控制装置，可以根据需要酿造的酒的品种设置相应的温度经验曲线。假设设置适宜的温度经验曲线为F(t)，温度传感器采集的温度为T₀，当T₀≤F(t)时，给电阻丝加热，酒桶内的温度会急速升高，当T₀≥F(t)时，给制冷片通电，酒桶内的温度缓慢下降。

我们利用PID(Proportion Integration Differentiation)的方法对温度进行更准确的智能控制。首先建立模型如图2所示。电阻丝会使酒桶内温度升高，这里将温度作为监测量，温度测量值即为T₀，则电阻丝加热功率R_f的调节公式为：

制冷片会使酒桶内温度降低，这里将温度作为监测量，温度测量值即为T₀，则制冷片制冷功率Rc的调节公式为：

2、制冷片装置设计

半导体制冷片的工作原理是基于帕尔帖原理，该效应是在1834年由J.A.C帕尔帖首先发现的，即利用当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量，且帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的，改变电流方向时，放热和吸热的接头也随之改变，吸收和放出的热量与电流强度I[A]成正比，且与两种导体的性质及热端的温度有关。详细制冷装置的原理如图3所示。

3、散热器结构设计

散热片是一种给电器中的易发热电子元件散热的装置，多由铝合金，黄铜或青铜做成板状，片状，多片状等，如电脑中CPU中央处理器要使用相当大的散热片，电视机中电源管，行管，功放器中的功放管都要使用散热片。一般散热片在使用中要在电子元件与散热片接触面涂上一层导热硅脂，使元器件发出的热量更有效地传导到散热片上，再经散热片散发到周围空气中去。在制冷片持续工作时，热端产生的热量会累积，过多的热量就会将制冷片的 PN结熔化，因此，在持续使用制冷片时，散热器是必不可少的。散热器的结构设计如图4 所示。

附图说明

附图1：本发明的整体结构

附图2：PID控制模型

附图3：制冷片制冷原理

附图4：散热器结构设计

具体实施方式

本装置的具体使用步骤如下：

步骤1：装置的正确安装

将电池放入电池槽内部，将温度传感器放入酒桶内的液体，将电阻丝，制冷片及其散热装置正确安装。

步骤2：调试温度控制是否正常运行

打开总开关，将环境温度分别设置T₀≤F(t)，T₀≥F(t)等过一段时间观察温度是否有回弹的趋势，如有则设备正常运行。

Claims (4)

1.一种针对葡萄酒发酵过程的自动温度控制装置，其特征在于，基于自动控制原理的葡萄酒自动发酵温度控制技术，通过温度传感器来测量发酵过程中葡萄酒的实时温度，同时在外界条件变化的情况下，通过制冷片和电阻丝将葡萄酒保持在适宜的的发酵温度，由于制冷片的原理类似空调压缩机，在其工作的情况下为其单独设计散热装置。本产品可以达到很好的温度控制效果，即使在不在酒庄那种封闭的的条件下也能酿造出所需口味的葡萄酒。

2.根据权利要求1所述的自动温度控制装置，其特征在于，通过温度传感器来测量发酵过程中葡萄酒的实时温度，同时在外界条件变化的情况下，通过制冷片和电阻丝将葡萄酒保持在适宜的的发酵温度。

3.根据权利要求1所述的制冷片装置，其特征在于，基于帕尔帖原理，利用当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量，我们设计了一种制冷片装置，通电后，酒桶内的一侧吸收热量，另一侧释放热量，实现对酒桶内降温。

4.根据权利要求1所述的散热器装置，其特征在于，热管是一种具有极高导热性能的传热元件，具有极高的导热性、良好的等温性、并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。