CN118454405A - 一种用于啤酒工业生产的气体分离装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于啤酒工业生产的气体分离装置及其使用方法，旨在解决现有的二氧化碳在循环制造啤酒的过程中积累硫化氢，导致风味偏移的不足。该发明包括第一法兰管套、第二法兰管套、第一过气盘、第二过气盘、第三过气盘和传动结构，第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘的过气孔形成的气流通路通过电磁开关阀进行通断；第二过气盘还传动连接有驱动结构，使得第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘中的各个过气孔能够任意匹配以形成不同配置的气流通路。实现对气体中的硫化氢高精度的调节，能够适应不同品种的啤酒对硫化氢含量的要求，从而具有较好的柔性化，配合控制器和预设的参数能够实现自动调节。

Description

一种用于啤酒工业生产的气体分离装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及啤酒制造领域，更具体地说，它涉及一种用于啤酒工业生产的气体分离装置及其使用方法。

背景技术

啤酒通过酵母发酵进行生产，在发酵过程中会产生二氧化碳，并产生硫化氢。啤酒的风味除了来自其固有的酒精以外，也会受到二氧化碳、例如硫化氢等少量风味物质的影响。在啤酒的酿造过程中，根据酵母的菌种的不同，发酵产生的类似硫化氢的风味物质的量也会有区别。

在啤酒发酵、存储、包装过程中需要使用大量的二氧化碳维持压力，进行罐体、液体的保护，避免外部环境中的细菌的侵入，导致啤酒腐败。

在这一过程中，二氧化碳需要频繁的进出罐体，制造了巨大的能耗和二氧化碳的损失。在这一基础上有相关技术采用将多流程中的二氧化碳进行互补，使得待排气罐体向待进气罐体通过直接或间接的方式补充二氧化碳，从而减少储气站的使用，进而减少了二氧化碳的浪费。

但是，这种做法固然节省了能耗和减少了二氧化碳的用量，延长了二氧化碳的生命周期。但是这种系统会生产过程随着产品的增加在二氧化碳中累计前述的包括硫化氢的风味物质，并影响产品的品控，这些风味物质的量过高时，在与酵液接触过程中，会溶入到酵液中提高其中风味物质的量，使得“味道”变重。值得注意的是，这种变化是随着系统的使用时间会逐渐变大的，进而使得风味偏移预设。

有鉴于此，本申请旨在提供一种用于啤酒工业生产的气体分离装置及其使用方法，维持所述的风味物质的量在一定水平线，进而稳固品控，避免风味偏移。

发明内容

本发明克服了现有的二氧化碳在循环制造啤酒的过程中积累硫化氢，导致风味偏移的不足，提供了一种用于啤酒工业生产的气体分离装置，它能调整循环使用的二氧化碳中硫化氢的量，从而维持风味的稳定。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于啤酒工业生产的气体分离装置，包括：

第一法兰管套，第一法兰管套具有进气口；

第二法兰管套，第二法兰管套具有出气口；

第一过气盘，转动安装在第一法兰管套中；

第二过气盘，设置在第一法兰管套和第二法兰管套之间且能够相对第一法兰管套和第二法兰管套相对转动；

第三过气盘，固定安装在第二法兰管套中；

第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘均设有围绕轴心等间距布置的若干过气孔，第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘中的各个过气孔中至少一个安装有用于吸附硫化物的分离剂；

第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘的过气孔形成的气流通路通过电磁开关阀进行通断；

第二过气盘还传动连接有驱动结构，使得第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘中的各个过气孔能够任意匹配以形成不同配置的气流通路。

第一法兰管套和第二法兰管套的进气口和出气口接入到二氧化碳循环系统中，用于吸收除去气体中的硫化氢，从而维持二氧化碳的硫化氢处于一个适当的水平。

第一法兰管套和第二法兰管套用于安装第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘。使得第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘之间能够相对转动。其目的是为了形成不同配置的气流通路。

所述的气流通路通过第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘的相应过气孔组成，其中过气孔中设有分离剂，能够分离吸收硫化氢。且具有吸附剂的过气孔越多，那么净化效果越彻底。又为气流通路设置了电磁开关阀，实现气流通路的通断，使得通过多种配置的气流通路的气体能够混合，实现更精细的浓度调整。

通过调整第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘之间的间距，可以减少气流通路在第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘之间的混合。

前述的气流通路的配置的调整是通过第二过气盘的转动带动第一过气盘或第三过气盘的转动来实现的。通过将第二过气盘部分暴露于第一法兰管套和第二法兰管套以外，降低了结构的复杂度，便于维修和实现装置的设计与装配。

作为优选，第一过气盘和第二过气盘通过轴承或轴套转动连接在第一法兰管套上；第二过气盘和第三过气盘通过轴承或轴套转动连接在第二法兰管套上；第一法兰管套和第二法兰管套均设有收口台阶，收口台阶的侧壁和第二过气盘密封连接。

上述特征实现了第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘是如何实现转动且密封连接的。通过轴承或轴承，避免相对转动件之间进行摩擦，破坏第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘转动的同轴度。

通过收口台阶实现密封，避免气体泄露。

作为优选，还包括有与第一法兰管套固定或一体结构的调气盘，调气盘上设有对应过气孔的调气孔，电磁开关阀安装在调气孔中。所述结构用于实现前述的气流通路的通断。

作为优选，第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘中的过气孔的数量为三个，分离剂设置在三个过气孔中的一种中。所述设置能够形成4种配置的气流通路，分别为具有三个、两个、一个和无分离剂的气流通路，实现不同幅度的对硫化氢的去除分离效果，从而能够宽幅高效的对气体进行分离，保障每一罐啤酒的风味相近。

作为优选，驱动结构包括驱动电机和与驱动电机传动连接的传动结构，第二过气盘暴露与第一法兰管套和第二法兰管套之外的盘壁与传动结构传动连接，第一法兰管套或第二法兰管套设有检测第二过气盘姿态的位置传感器。本申请用于实现第二过气盘的转动，通过驱动电机和传动结构直接驱动，第二过气盘转动。第二过气盘通过与第一法兰管套和第二法兰管套的轴承或轴套转动连接实现自由度限制，驱动电机和传动结构仅能驱动第二过气盘转动。所述的传动结构包括齿啮合、同步带、链轮-链条等方式。

作为优选，第二过气盘和第一过气盘之间设有分隔板，分隔板设有弧形的缺口，第二过气盘靠近分隔板的端面上固定连接有具有弹性的连接杆，连接杆上设有磁铁，缺口到轴心距离适应磁铁到轴心的距离，当连接杆随第二过气盘转动时，磁铁经过分隔板的缺口与第一过气盘吸附并转动预设角度后与第一过气盘分离。

所述特征用于进一步的实现对处于密封状态下的第一过气盘的转动。连接杆会随着第二过气盘的周向转动而同步运动，第一过气盘会受到磁铁的吸引。由于分隔板的分隔，以及将分隔板设置为如铁的铁磁材料，磁铁无法驱动第一过气盘。当磁铁通过到缺口，在磁铁的磁力作用下，连接杆发生形变，磁铁吸附第一过气盘，第二过气盘带动第一过气盘转动。当磁铁离开缺口后，第二过气盘再次与第一过气盘分离。通过第二过气盘的一次滚动，带动第一过气盘的一次偏转，三次第二过气盘的滚动对应第一过气盘的一次滚动。通过前述的结构的运动，能够与不动的第三过气盘形成各种配置的气流通路。

作为优选，所述磁铁在移动方向上具有导向面。所述结构用于磁铁易于进入到缺口中又易于脱离缺口。

作为优选，还包括有与第二法兰管套固定或一体结构的单向盘，单向盘上设有对应过气孔的单向孔，各个单向孔中设有限制气流方向的单向阀。该结构用于避免气流反蹿，造成气体中二氧化碳的值与预计值偏差。

作为优选，驱动电机为步进电机。通过该结构精确的调整第二过气盘的转动角度。

本申请还提供了一种用于啤酒工业生产的气体分离装置的使用方法，能够实现调节硫化氢分离的自动化和柔性化。

一种用于啤酒工业生产的气体分离装置的使用方法，包括如前文所述的一种啤酒工业生产的气体分离装置和设置在所述分离装置内部或外部的用于检测硫化氢气体的传感器以及控制器，步骤包括：

（1）控制器获得传感器检测到的硫化氢含量数据：

（2）根据流程和硫化氢含量数据，形成相应配置的气流通路和调整气流通路的通断。

所述方法是通过形成相应配置的气流通路实现的，具体的来说，设定若干阈值，对于硫化氢含量超过所需生产的啤酒的预设硫化氢的量时，如果超过最大阈值，则形成一条具有三分离剂的气流通路，进行最大幅度的除硫化氢；当处于最大阈值与次级阈值范围内，则使用具有两分离剂的气流通路，依次类推。

考虑到不同的生产工艺流程中的过气速度不同，例如清理发酵罐的过程中，需要的速度较快，则可以根据硫化氢的含量，选用两条无分离剂的气流通路或者三条均具有一分离剂的气流通路以及具有一条具有一分离剂的气流通路和一条无分离机的气流通路的结构来实现快速过气。

对于如装瓶这样的需要较少气量的场景，使用单个的气流通路，而将另外形成的气流通路封闭。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过具有分离剂且可相对转动的第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘，实现对气体中的硫化氢高精度的调节，能够适应不同品种的啤酒对硫化氢含量的要求，从而具有较好的柔性化，配合控制器和预设的参数能够实现自动调节。

附图说明

图1是本发明的剖面图；

图2是第二过气孔驱动第一过气孔的示意图；

图3是本发明的控制方法流程图；

图中：

第一法兰管套1、进气口11、第二法兰管套2、出气口21、第一过气盘31、第二过气盘32、三过气盘33、过气孔30、轴承4、收口台阶5、调气盘6、调气孔61、电磁开关阀62、驱动电机70、同步带71、同步轮72、分隔板73、缺口74、连接杆75、磁铁76、单向盘8、单向孔81、单向阀82。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

实施例：

一种用于啤酒工业生产的气体分离装置，包括用于啤酒工业生产的气体分离装置，所述气体分离管中设置有精脱硫催化剂，通过所述结构进行可调式的量化脱硫。

一种用于啤酒工业生产的气体分离装置，接入到二氧化碳循环系统中，所述的二氧化碳循环系统包括连接在发酵罐、清酒罐、二氧化碳存储站以及包装部的管线形成的循环系统中。

参图1所示，气体分离装置包括：

第一法兰管套1，第一法兰管套1具有进气口11；

第二法兰管套2，第二法兰管套2具有出气口21；

第一法兰管套1和第二法兰管套2为具有通孔的法兰件，所述通孔位于法兰件的轴心位置。其中通孔一端大另一端小；进气口11和出气口21设有用于连接的螺纹。

第一过气盘31，转动安装在第一法兰管套1中；

第二过气盘32，设置在第一法兰管套1和第二法兰管套2之间且能够相对第一法兰管套1和第二法兰管套2相对转动；

第三过气盘33，固定安装在第二法兰管套2中；

第一过气盘31、第二过气盘32和第三过气盘33均设有围绕轴心等间距布置的若干过气孔30，第一过气盘31、第二过气盘32和第三过气盘33中的各个过气孔30中至少一个安装有用于吸附硫化物的分离剂；

第一过气盘31、第二过气盘32和第三过气盘33的过气孔30形成的气流通路通过电磁开关阀62进行通断；

第二过气盘32还传动连接有驱动结构，使得第一过气盘31、第二过气盘32和第三过气盘33中的各个过气孔30能够任意匹配以形成不同配置的气流通路。

所述的分离剂即为精脱硫催化剂。

在上述技术方案中，第一过气盘31、第二过气盘32和第三过气盘33的设置在一些实施例中是这样的：第一过气盘31和第二过气盘32通过轴承4或轴套转动连接在第一法兰管套1上；第二过气盘32和第三过气盘33通过轴承4或轴套转动连接在第二法兰管套2上；第一法兰管套1和第二法兰管套2均设有收口台阶5，收口台阶5的侧壁和第二过气盘32密封连接。更进一步的，通过轴承4实现所述的相对转动减少摩擦的功能。

上述特征实现了第一过气盘31、第二过气盘32和第三过气盘33是如何实现转动且密封连接的。通过轴承4或轴承4，避免相对转动件之间进行摩擦，破坏第一过气盘31、第二过气盘32和第三过气盘33转动的同轴度。

通过收口台阶5实现密封，避免气体泄露。

还包括有与第一法兰管套1固定或一体结构的调气盘6，调气盘6上设有对应过气孔30的调气孔61，电磁开关阀62安装在调气孔61中。所述结构用于实现前述的气流通路的通断。以及与第二法兰管套2固定或一体结构的单向盘8，单向盘8上设有对应过气孔30的单向孔81，各个单向孔81中设有限制气流方向的单向阀82。该结构用于避免气流反蹿，造成气体中二氧化碳的值与预计值偏差。

第一过气盘31、第二过气盘32和第三过气盘33中的过气孔30的数量为三个，分离剂设置在三个过气孔30中的一种中。所述设置能够形成4种配置的气流通路，分别为具有三个、两个、一个和无分离剂的气流通路，实现不同幅度的对硫化氢的去除分离效果，从而能够宽幅高效的对气体进行分离，保障每一罐啤酒的风味相近。

参图1、2所示，驱动结构包括驱动电机70和与驱动电机70传动连接的传动结构，第二过气盘32暴露与第一法兰管套1和第二法兰管套2之外的盘壁与传动结构传动连接，第一法兰管套1或第二法兰管套2设有检测第二过气盘32姿态的位置传感器。本申请用于实现第二过气盘32的转动，通过驱动电机70和传动结构直接驱动，第二过气盘32转动。第二过气盘32通过与第一法兰管套1和第二法兰管套2的轴承4或轴套转动连接实现自由度限制，驱动电机70和传动结构仅能驱动第二过气盘32转动。所述的传动结构包括齿啮合、同步带71、链轮-链条等方式。第二过气盘32和第一过气盘31之间设有分隔板73，分隔板73设有弧形的缺口74，第二过气盘32靠近分隔板73的端面上固定连接有具有弹性的连接杆75，连接杆75上设有磁铁76，缺口74到轴心距离适应磁铁76到轴心的距离，当连接杆75随第二过气盘32转动时，磁铁76经过分隔板73的缺口74与第一过气盘31吸附并转动预设角度后与第一过气盘31分离。一般的缺口74两端之间到轴心的夹角为120度（2π/n，n为过气孔30的个数）。在一些实施例中，夹角还可以为240度。当第一过气盘31在移动前后，其过气孔30始终与第三过气盘33的过气孔30对应。

其中，驱动电机70为步进电机。通过该结构精确的调整第二过气盘32的转动角度。所述磁铁76在移动方向上具有导向面。所述结构用于磁铁76易于进入到缺口74中又易于脱离缺口74。以附图为例，本实施例采用同步带71-同步轮72的传动方式。

其中，分隔板73或调气盘6与第一过气盘31阻尼连接。所述结构避免因为第一过气盘31的惯性，在运动后无法对齐，导致无法形成所述的气流通路。

所述特征用于进一步的实现对处于密封状态下的第一过气盘31的转动。连接杆75会随着第二过气盘32的周向转动而同步运动，第一过气盘31会受到磁铁76的吸引。由于分隔板73的分隔，以及将分隔板73设置为如铁的铁磁材料，磁铁76无法驱动第一过气盘31。当磁铁76通过到缺口74，在磁铁76的磁力作用下，连接杆75发生形变，磁铁76吸附第一过气盘31，第二过气盘32带动第一过气盘31转动。当磁铁76离开缺口74后，第二过气盘32再次与第一过气盘31分离。通过第二过气盘32的一次滚动，带动第一过气盘31的一次偏转，三次第二过气盘32的滚动对应第一过气盘31的一次滚动。而当磁铁76落于缺口74以外，则受到分隔板73的屏蔽无法实现对第一过气盘31的驱动。通过前述的结构的运动，能够与不动的第三过气盘33形成各种配置的气流通路。

第一法兰管套1和第二法兰管套2的进气口11和出气口21接入到二氧化碳循环系统中，用于吸收除去气体中的硫化氢，从而维持二氧化碳的硫化氢处于一个适当的水平。

第一法兰管套1和第二法兰管套2用于安装第一过气盘31、第二过气盘32和第三过气盘33。使得第一过气盘31、第二过气盘32和第三过气盘33之间能够相对转动。其目的是为了形成不同配置的气流通路。

所述的气流通路通过第一过气盘31、第二过气盘32和第三过气盘33的相应过气孔30组成，其中过气孔30中设有分离剂，能够分离吸收硫化氢。且具有吸附剂的过气孔30越多，那么净化效果越彻底。又为气流通路设置了电磁开关阀62，实现气流通路的通断，使得通过多种配置的气流通路的气体能够混合，实现更精细的浓度调整。

通过调整第一过气盘31、第二过气盘32和第三过气盘33之间的间距，可以减少气流通路在第一过气盘31、第二过气盘32和第三过气盘33之间的混合。

前述的气流通路的配置的调整是通过第二过气盘32的转动带动第一过气盘31或第三过气盘33的转动来实现的。通过将第二过气盘32部分暴露于第一法兰管套1和第二法兰管套2以外，降低了结构的复杂度，便于维修和实现装置的设计与装配。

参图3所示，一种用于啤酒工业生产的气体分离装置的使用方法，包括如前文所述的一种啤酒工业生产的气体分离装置和设置在所述分离装置内部或外部的用于检测硫化氢气体的传感器以及控制器，步骤包括：

（1）控制器获得传感器检测到的硫化氢含量数据：

（2）根据流程和硫化氢含量数据，形成相应配置的气流通路和调整气流通路的通断。

所述方法是通过形成相应配置的气流通路实现的，具体的来说，设定若干阈值，对于硫化氢含量超过所需生产的啤酒的预设硫化氢的量时，如果超过最大阈值，则形成一条具有三分离剂的气流通路，进行最大幅度的除硫化氢；当处于最大阈值与次级阈值范围内，则使用具有两分离剂的气流通路，依次类推。

考虑到不同的生产工艺流程中的过气速度不同，例如清理发酵罐的过程中，需要的速度较快，则可以根据硫化氢的含量，选用两条无分离剂的气流通路或者三条均具有一分离剂的气流通路以及具有一条具有一分离剂的气流通路和一条无分离机的气流通路的结构来实现快速过气。

对于如装瓶这样的需要较少气量的场景，则选用单个的气流通路，而将另外形成的气流通路封闭。

以上所述的实施例只是本发明的较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种用于啤酒工业生产的气体分离装置，其特征是，包括：

第一法兰管套，第一法兰管套具有进气口；

第二法兰管套，第二法兰管套具有出气口；

第一过气盘，转动安装在第一法兰管套中；

第二过气盘，设置在第一法兰管套和第二法兰管套之间且能够相对第一法兰管套和第二法兰管套相对转动；

第三过气盘，固定安装在第二法兰管套中；

第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘均设有围绕轴心等间距布置的若干过气孔，第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘中的各个过气孔中至少一个安装有用于吸附硫化物的分离剂；

第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘的过气孔形成的气流通路通过电磁开关阀进行通断；

第二过气盘还传动连接有驱动结构，使得第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘中的各个过气孔能够任意匹配以形成不同配置的气流通路。

2.根据权利要求1所述的一种用于啤酒工业生产的气体分离装置，其特征是，第一过气盘和第二过气盘通过轴承或轴套转动连接在第一法兰管套上；第二过气盘和第三过气盘通过轴承或轴套转动连接在第二法兰管套上；第一法兰管套和第二法兰管套均设有收口台阶，收口台阶的侧壁和第二过气盘密封连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于啤酒工业生产的气体分离装置，其特征是，还包括有与第一法兰管套固定或一体结构的调气盘，调气盘上设有对应过气孔的调气孔，电磁开关阀安装在调气孔中。

4.根据权利要求1所述的一种用于啤酒工业生产的气体分离装置，其特征是，第一过气盘、第二过气盘和第三过气盘中的过气孔的数量为三个，分离剂设置在三个过气孔中的一种中。

5.根据权利要求1所述的一种用于啤酒工业生产的气体分离装置，其特征是，驱动结构包括驱动电机和与驱动电机传动连接的传动结构，第二过气盘暴露与第一法兰管套和第二法兰管套之外的盘壁与传动结构传动连接，第一法兰管套或第二法兰管套设有检测第二过气盘姿态的位置传感器。

6.根据权利要求5所述的一种用于啤酒工业生产的气体分离装置，其特征是，第二过气盘和第一过气盘之间设有分隔板，分隔板设有弧形的缺口，第二过气盘靠近分隔板的端面上固定连接有具有弹性的连接杆，连接杆上设有磁铁，缺口到轴心距离适应磁铁到轴心的距离，当连接杆随第二过气盘转动时，磁铁经过分隔板的缺口与第一过气盘吸附并转动预设角度后与第一过气盘分离。

7.根据权利要求6所述的一种用于啤酒工业生产的气体分离装置，其特征是，所述磁铁在移动方向上具有导向面。

8.根据权利要求1所述的一种用于啤酒工业生产的气体分离装置，其特征是，还包括有与第二法兰管套固定或一体结构的单向盘，单向盘上设有对应过气孔的单向孔，各个单向孔中设有限制气流方向的单向阀。

9.根据权利要求5所述的一种用于啤酒工业生产的气体分离装置，其特征是，驱动电机为步进电机。

10.一种用于啤酒工业生产的气体分离装置的使用方法，其特征是，包括如权利要求1至9任意一项所述的一种啤酒工业生产的气体分离装置和设置在所述分离装置内部或外部的用于检测硫化氢气体的传感器以及控制器，步骤包括：

（1）控制器获得传感器检测到的硫化氢含量数据：

（2）根据流程和硫化氢含量数据，形成相应配置的气流通路和调整气流通路的通断。