CN209961261U

CN209961261U - 一种固态发酵监测装置

Info

Publication number: CN209961261U
Application number: CN201920432903.5U
Authority: CN
Inventors: 谢宇飞; 朱冠宇; 蒋建军; 刘明宝; 李静; 宋春芳; 李臻峰
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2020-01-17
Anticipated expiration: 2029-04-01

Abstract

本实用新型公开了一种固态发酵监测装置，涉及发酵监测技术领域，包括：数据采集装置和信号发射装置；数据采集装置与信号发射装置相连；数据采集装置包括温度传感器、气体传感器、气味传感器；温度传感器用于检测发酵缸的温度数据；气体传感器包括氧气传感器和二氧化碳传感器，用于检测发酵缸的氧气和二氧化碳含量；气味传感器用于检测发酵缸的物料挥发性气味C6‑C20化合物；信号发射装置用于将数据采集装置采集的数据发射至监控主机。避免了人工监测的繁琐流程，实现实时在线监测，保证产品质量。

Description

一种固态发酵监测装置

技术领域

本实用新型涉及发酵监测技术领域，尤其是一种固态发酵监测装置。

背景技术

发酵过程质量监控是产品质量控制的重要一环，是提高新产酒品质与后续分级存储重要依据，目前白酒与醋生产多运用传统固态发酵工艺，而酒醅与醋醅监测目前主要是依靠人工结合化学方法来实现。这种方法稳定性低，并且化学监测过程繁琐，费时费力，效率较低。

实用新型内容

本实用新型针对上述问题及技术需求，提出了一种固态发酵监测装置。

本实用新型的技术方案如下：

一种固态发酵监测装置，包括：数据采集装置和信号发射装置；所述数据采集装置与所述信号发射装置相连；

所述数据采集装置包括温度传感器、气体传感器、气味传感器；

所述温度传感器用于检测发酵缸的温度数据；

所述气体传感器包括氧气传感器和二氧化碳传感器，用于检测发酵缸的氧气和二氧化碳含量；

所述气味传感器用于检测发酵缸的物料挥发性气味C6-C20化合物；

所述信号发射装置用于将所述数据采集装置采集的数据发射至监控主机。

其进一步的技术方案为：所述温度传感器、所述氧气传感器、所述二氧化碳传感器、所述气味传感器分别与所述信号发射装置相连，向所述信号发射装置传输0至5V的电压信号。

其进一步的技术方案为：所述温度传感器分布于发酵缸的上、中、下三层。

其进一步的技术方案为：所述温度传感器贴于不锈钢管壁内侧。

其进一步的技术方案为：所述气味传感器为表面声波传感器，位于发酵缸的上层，用于采集顶空层C6-C20气味化合物数据。

其进一步的技术方案为：所述气味传感器通过管壁透气网进入气体进行气体检测。

其进一步的技术方案为：所述气体传感器位于发酵缸的上层和下层。

其进一步的技术方案为：所述固态发酵监测装置的主体伸入发酵物料内部，伸入发酵物料内部的主体部分包括所述温度传感器和所述气体传感器。

本实用新型的有益技术效果是：

通过固态发酵监测装置中的温度传感器、气体传感器和气味传感器可以实现对发酵物料的温度信息、气体情况、酸度、酒度等化合物以及是否存在气体泄漏的全面监测，不需要人工对发酵缸进行掀盖、取样、监测等一系列繁琐的监测流程，增加了监测频次，实现全发酵周期在线监测，保证了产品质量。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例提供的固态发酵监测装置的示意图。

图2是本实用新型一个实施例提供的固态发酵监测装置的数据采集示意图。

图3是本实用新型一个实施例提供的气味传感器的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本实用新型实施例提供的固态发酵监测装置包括数据采集装置和信号发射装置。数据采集装置包括温度传感器、气体传感器、气味传感器。温度传感器用于检测发酵缸的温度数据，气体传感器包括氧气传感器和二氧化碳传感器，用于检测发酵缸的氧气和二氧化碳含量，气味传感器用于检测发酵缸的物料挥发性气味C6-C20化合物。

结合参考图1，固态发酵监测装置分为顶部盒体和下部监测主体两部分，顶空层是盒体，盒体内安装有气味传感器2和信号发射装置3，顶部盒体下面是下部监测柱体，下部监测柱体内安装分层监测系统，分为上、中、下三层，在分层监测系统中，上、中、下三层都安装温度传感器来实时监测发酵缸内不同部位的温度，上、下两层安装气体传感器，用来监测发酵缸上层和下层的氧气和二氧化碳气体含量。

可选的，分层监测系统包括三个温度传感器、两个氧气传感器、两个二氧化碳传感器、一个气味传感器。

在实际使用中，固态发酵监测装置也可以监测发酵池中的物料。

数据采集装置与信号发射装置相连。如图1所示，温度传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器、气味传感器分别与信号发射装置3相连，向信号发射装置3传输0至5V的电压信号。

可选的，温度传感器分布于发酵缸的上、中、下三层。示例性的，如图1所示，温度传感器包括上层温度传感器6、中层温度传感器7和下层温度传感器10。各个温度传感器贴于不锈钢管壁内侧，可以减小温度误差，管件为不锈钢材质减少发酵产酸对传感器的腐蚀以及拔插对传感器的磨损。

温度传感器设置在固态发酵监测装置主体上，在固态发酵监测装置伸入发酵物料中时，主体上的三个温度传感器分别对应发酵缸的上、中、下三层位置，结合参考图2，通过温度传感器可以采集到发酵物料中上层、中层、下层的温度数据。上、中、下三层温度传感器与信号发射装置相连，能够同时对发酵缸内不同区域温度进行监测，实现了分层监测，从而获得发酵缸内的不同部位的温度变化。

气体传感器位于发酵缸的上层和下层，示例性的，如图1所示，气体传感器包括上层二氧化碳传感器4、上层氧气传感器5、下层二氧化碳传感器8和下层氧气传感器9。结合参考图2，上层二氧化碳传感器4采集上层二氧化碳数据，上层氧气传感器5采集上层氧气数据，下层二氧化碳传感器8采集下层二氧化碳数据，下层氧气传感器9采集下层氧气数据。

发酵缸或发酵池内物料在发酵过程中消耗氧气，产生二氧化碳等气体，发酵缸或发酵池内剩余气体经过管壁处滤网进入发酵固态发酵监测装置内腔，实现氧气与二氧化碳含量监测。通过固态发酵监测装置上滤网可减少气体在管路中导致的结果滞后性。管壁处氧气传感器、二氧化碳传感器分布在上层和下层，分别可对发酵缸顶部与底部上下两层的氧气与二氧化碳进行监测，通过氧气浓度与时间函数的对比，当在某个发酵时间点上发酵缸内氧气含量大于设定阈值时即可判定为发酵缸或发酵池封闭不严或漏气，据此可对发酵缸或池封闭不严、漏气等情况进行监测。

可选的，气味传感器为zNose气味传感器，zNose气味传感器为表面声波传感器，如图1所示，气味传感器2位于发酵缸的上层，用于采集顶空层C6-C20气味化合物数据。气味传感器2通过管壁透气网1进入气体进行气体检测，采集发酵缸或发酵池物料挥发性气味C6-C20化合物。采集到的C6-C20气味化合物数据经过信号发射装置传输给监控主机，监控主机接收到数据后对酸度、酒度等物质进行预测。结合参考图3，其示出气味传感器的示意图。通过顶空层的气味传感器对挥发性气体进行监测，能够识别发酵缸内的气味分子的C6-C20碳原子个数，利用偏最小二乘法进行降维处理，后用偏最小二乘法进行酸度与酒度预测，推算出发酵缸中的酸度和脂类化合物的含量，对物料酸度、酒度及乙酸乙酯、乙酸丁酯等化合物含量进行拟合，可实现发酵物料的无损监测。

信号发射装置用于将数据采集装置采集的数据发射至监控主机。可选的，监控主机为PC机。

可选的，固态发酵监测装置上的盒体内还可以包括无线传输模块，用于将数据采集装置监测到的数据通过无线传输发送至对应的服务器上，通过服务器对数据进行分析处理。技术人员不需要在固态发酵监测装置旁边便能实时监测固态发酵监测装置所监测的各项数据，方便后台服务器对固态发酵监测装置不同时间段接收的各项数据的对比。

可选的，固态发酵监测装置的主体伸入发酵物料内部，伸入发酵物料内部的主体部分包括温度传感器和气体传感器，可以对温度、氧气含量、二氧化碳含量进行直接检测。

在发酵缸正常工作时，固态发酵监测装置的主体直接安装在物料内，时刻监测物料发酵过程中氧气和二氧化碳的含量以及温度的变化。

可选的，固态发酵监测装置还可以包括显示屏，数据采集装置采集的参数可以通过显示屏显示，显示屏上的显示量有气体浓度、温度和酸度，技术人员可以直接观察发酵缸内的各项数据。

本实用新型实施例提供的固态发酵监测装置结构简单，操作方便，可以对发酵缸内的气体、温度进行分层监测，并且可以运用气味传感器对气味分子进行监测，分析气味分子中的碳化合物的含量以及运用偏最小二乘法进行数据处理来获取酸度、酒度等情况，能及时反映发酵进程及发酵状态的好坏，为产品提供技术支持，及时发现发酵缸中发酵异常情况并处理，最大限度节约资源，提高资源利用率，节约成本，提高产品质量，为发酵工艺改进提供技术支持，不需要人工对发酵缸掀盖、取样、监测一系列繁琐监测流程，增加监测频次，实现全发酵周期在线监测，利用发酵监测装置可以对发酵缸或发酵池内物料的酸度、酒度、淀粉含量、还原糖、氧气含量、二氧化碳含量及C6-C20化合物进行全面检测。

以上所述的仅是本实用新型的优先实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种固态发酵监测装置，其特征在于，包括：数据采集装置和信号发射装置；所述数据采集装置与所述信号发射装置相连；

所述温度传感器用于检测发酵缸的温度数据；

2.根据权利要求1所述的固态发酵监测装置，其特征在于，所述温度传感器、所述氧气传感器、所述二氧化碳传感器、所述气味传感器分别与所述信号发射装置相连，向所述信号发射装置传输0至5V的电压信号。

3.根据权利要求1所述的固态发酵监测装置，其特征在于，所述温度传感器分布于发酵缸的上、中、下三层。

4.根据权利要求1所述的固态发酵监测装置，其特征在于，所述温度传感器贴于不锈钢管壁内侧。

5.根据权利要求1所述的固态发酵监测装置，其特征在于，所述气味传感器为表面声波传感器，位于发酵缸的上层，用于采集顶空层C6-C20气味化合物数据。

6.根据权利要求5所述的固态发酵监测装置，其特征在于，所述气味传感器通过管壁透气网进入气体进行气体检测。

7.根据权利要求1所述的固态发酵监测装置，其特征在于，所述气体传感器位于发酵缸的上层和下层。

8.根据权利要求1至7任一所述的固态发酵监测装置，其特征在于，所述固态发酵监测装置的主体伸入发酵物料内部，伸入发酵物料内部的主体部分包括所述温度传感器和所述气体传感器。