专利名称：单元式微型啤酒酿造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种啤酒酿造装置，尤其涉及一种适于小型自酿啤酒店及家庭使用的单元式微型啤酒酿造装置。
在现有技术中，啤酒通常是工厂的产品，以瓶装、罐装或桶装形式供应。为便于保存，瓶装和罐装啤酒须进行过滤和巴氏杀菌，因而使原有风味变化甚至消失。桶装啤酒虽然能保持风味，但其保质期极短，而且在销售时还需要专用设备进行降温和使用二氧化碳气体调制，这使得从工厂直接获得生鲜啤酒成为很复杂的事情。
在大餐馆和自酿啤酒屋的现场酿造强调了生鲜啤酒的原汁原味，这是通过使用成套微型啤酒酿造装置实现的。此类装置是经小型化设计的工厂设备，除含有糖化设备外，还包括若干个发酵罐、清酒罐、清洗装置、泵、阀和管线、制冷系统和控制显示系统，其形态与工厂设备无异。以上各部分被制成部件形式，需要在较大平面上布置和现场安装调试。一种称为啤酒屋的微型啤酒酿造装置，把数量较少的罐体置于一个共同的底座上，使占地面积有所减少，但其直接进入使用现场仍很困难。总之，此类装置几乎都具有如此特点产量较高、占地较大、操作复杂等，专利文献ZL93244976.x披露的技术具有一定的代表性，现有技术只适用于有宽裕的场地和需要较高产量的地方。
供家庭使用的微型啤酒酿造装置通常是一个方形或圆筒形的发酵容器，有加注麦汁的入口、压力控制阀和放酒龙头，有的还具备气囊或气瓶。此类装置靠手工操作，只能间断获得发酵产物或轮流使用多个容器，为得到适宜的发酵温度，往往要长时间占用冰箱的冷藏室。美国专利4,557,186公开了由二个容器组成的家庭酿酒装置，使主发酵和后发酵分开进行，这样的结构对接连获得发酵产物是适宜的，但该装置的接种酵母和清洗仍赖人工进行。家庭酿造除得到生鲜啤酒外还为获得乐趣，但培养和增殖酵母的繁难操作以及严格的卫生要求使这种乐趣大打折扣。同样，现有技术中供餐馆等使用的微型啤酒酿造装置，也未对酵母的培养、增殖和接种做出超出传统方式的安排。
本发明的目的是提供一种占地少、操作简便，并且产品化的单元式微型啤酒酿造装置，其可满足家庭和小型自酿啤酒店等的需要。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案一种单元式微型啤酒酿造装置，它包括发酵装置、制冷装置、控制显示装置，其特征在于所述的发酵装置包括罐形容器、主轴、酵母罐、泵、管线、阀门及臭氧发生器；所述罐形容器包括罐身及上、下密封盖，其内部由隔板分隔出发酵空间、熟酒空间，其中发酵空间位于下方，所述隔板呈封头形，其中央凹部处是环形阀座；所述主轴位于所述罐形容器中轴线上，其底端固定联接有半联轴器，其上端固定联接在一滑套底部，所述滑套可旋转并可轴向移动地安置在与罐身固定联接的法兰盘的孔中，滑套上有两个对称的螺旋槽，主轴位于隔板处有与所述阀座相配的阀体组件，一个主轴驱动电机固定在所述上密封盖中，驱动轴由电机引出，一个拨销固定在所述驱动轴上，其两端伸至所述滑套的螺旋槽中，且其在所述螺旋槽中有上、下活动余量，所述主轴上安装有用于清理所述熟酒空间液面泡沫环及底部沉淀的刮板；所述酵母罐安装在所述发酵空间中，其由罐盖、罐身及尾管构成，所述罐盖上有伸至所述罐形容器内壁且能对酵母罐起到横向支撑作用的刮板，所述刮板中心有通气孔，罐盖上中央处有与所述主轴底端半联轴器相配的半联轴器，所述尾管从所述罐形容器底部伸出，一个尾管套与罐形容器底部对接，下密封盖与所述尾管套对接，所述尾管可旋转并轴向被限定地安装于尾管套中，所述尾管套内部有台阶，尾管承重于此台阶处，尾管与尾管套之间有密封环槽，所述酵母罐中有一轴，该轴上安装有用于清理所述酵母罐内壁的刮板，该轴穿过所述尾管与所述密封盖固定联接，所述尾管外安装有用于清理罐形容器底部的刮板；所述泵、阀通过管路与所述罐形容器及酵母罐接通，其中酵母泵进口接至所述酵母罐底部尾管，出口通过接种控制阀与所述发酵空间底部相通；输酒泵进口接至发酵空间底部，出口通过换向阀分别接至喷射泵和所述熟酒空间；所述发酵空间、熟酒空间上部通过控制阀相通与断开；压力表、安全阀及冗余安全阀接通至所述熟酒空间上部；加料口接通至发酵空间，加料口处有密封盖；放酒龙头接通至所述熟酒空间，排污阀接通至发酵空间底部；所述臭氧发生器通过吸气管与所述发酵空间的上部相通，其排气管接至所述喷射器；所述喷射器出口接至所述发酵空间；所述发酵装置、制冷装置、控制显示装置安装于机箱之中，其中控制显示面板、加料口、放酒龙头安装于所述机箱表面。
所述的罐形容器内上部还可有一块隔板，其上部为开口圆桶形，下部为锥形，两块隔板将所述罐形容器由下至上依次分为主发酵空间、后发酵空间、熟酒空间，所述主轴上还安装有用于清理后发酵空间液面泡沫环的刮板，所述用于清理熟酒空间液面泡沫环的刮板上固定连接有下垂拖至熟酒空间底部的环链，一个熟酒输酒泵进口接至所述后发酵空间，出口通过熟酒阀接至所述熟酒空间。
所述阀体组件可由外丝、六角套、角环、填料和阀体组成，其中，六角套固定联接在主轴上，填料位于六角套中孔与主轴之间，角环位于填料上部，并由外丝旋紧固定，所述阀体固定于所述六角套底部与所述半联轴器之间。
所述控制显示装置包括传感器、计算机单元电路、由多路开关和A/D构成的模拟量输入电路、由输出锁存和输出驱动构成的数字量输出电路、显示电路、键盘接口和电源电路，传感器的输出接模拟量输入电路的输入，模拟量输入电路的输出端、数字量输出电路的输入端、显示电路、键盘接口均接计算机单元电路的输入输出口。
本发明由于采取上述设计方案，使得其具备以下特点1、占地少，节省材料。由于主发酵、后发酵、熟酒空间及酵母罐在一个罐形容器中，并且竖直叠放，不仅充分利用了空间，也缩短了管线，这样既减少了占地又节省了金属材料。
2、操作简便。采用微电脑控制装置运行，使得其操作简单容易，使用者只需按动电钮就可实现全部操作，同时由于酵母罐的存在，使酵母处在不断更新的过程中，使用者只需一次加入酵母就可长期使用，有效避免了现有技术中培养和增殖酵母的繁难操作以及严格的卫生要求给使用者带来的麻烦3、产品化。该装置充分利用了空间，将所有部件安装于一个机箱之中，其可作为产品在生产线上装配和调试，质量稳定，成本低。
另外，由于主发酵、后发酵、熟酒空间在一个罐形容器中，相对散热面积小，并且利用蒸发器直接冷却，可充分利用冷量，运行效率高。
由于其具备以上特点，其可适于家庭和小型自酿啤酒店使用。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明总体结构示意2为本发明罐形容器结构示意3为本发明另一种罐形容器结构示意4为本发明酵母罐剖视示意5为图4酵母罐轴测6为本发明罐形容器底部与酵母罐尾管联接结构剖面示意7为本发明主轴驱动机构剖面示意8为本发明主轴、刮板、阀体、半连轴器的轴测9为本发明阀体组件和半连轴器的剖面示意10为本发明整体结构轴测11为本发明控制显示装置硬件方框12-1、图12-2为本发明电路13为本发明工作流程14-1、图14-2为本发明控制主程序框15为本发明温度控制程序框图(下称进程1)图16为本发明压力控制程序框图(下称进程2)
图17为本发明熟酒输送程序框图(下称进程3)图18为本发明清洗流程框19为本发明清洗程序框图本发明包括发酵装置I、制冷装置II、控制显示装置III。
如图1所示，所述发酵装置包括罐形容器45、主轴9、酵母罐67、、泵、管线、阀门及臭氧发生器20。
如图1、2、6、7所示，所述罐形容器45包括罐身65及上、下密封盖7、61。所述上密封盖7通过螺钉49、垫圈48、压边圈47、密封垫圈46与罐身65对接。所述罐身65分为由法兰联接的上、下两段。所述罐形容器45内部由上、下两块隔板1、8分隔成主发酵空间A、后发酵空间B和熟酒空间C，所述隔板1、8与所述罐形容器45内壁焊接，其中主发酵空间A位于下部，后发酵空间B位于中部，熟酒空间C位于上部。所述上隔板8上部为开口圆筒形，下部为截锥形。所述下隔板1为封头形，其中央凹部处是环形阀座1’。
所述主轴9(如图7，8，9所示)截面为六角形，其位于所述罐形容器45中轴线上，其底端固定联接有半连轴器11a，其上端固定联接在滑套43上，所述滑套43可旋转并可轴向移动地安置在与罐身65固定联接的法兰盘44的中心孔中，滑套43上有两个对称的螺旋槽。主轴9位于隔板1处有与所述阀座1’相配的阀体组件10。平时阀体组件10与阀座1’关闭以隔断主发酵空间A与后发酵空间B的联系。所述阀体组件10由外丝51，六角套52、角环53、填料54和阀体55组成，其中，六角套52固定联接在主轴9上，旋转拧紧的外丝51可推动角环53压迫填料54充满在六角套52内孔与主轴9之间。固定在主轴9下端的半联轴器11a把阀体55压在六角套52的端面上。一个双向带减速器电机39通过支架41固定在所述上密封盖7中，其电源密封端子50由密封盖7引出，其可做正反方向旋转，输出轴转速为每分钟二转左右，驱动轴40由电机39引出，一个拨销42横插并固定在所述驱动轴40上，其两端伸至所述滑套43的螺旋槽中，且其在所述螺旋槽中有上、下活动余量。驱动轴40转动时，拨销42的二端成一力偶作用于滑套43，当拨销42处于螺旋槽端部时，可将全部扭矩加于滑套43上，使其旋转，当拨销42离开螺旋槽端部向相反方向转动时，把力作用在螺旋槽面上，因螺旋槽面的升角很小，拔销42作用于螺旋槽面的水平推动分力不足以克服主轴9上的刮板与罐壁的磨擦力及液体的阻力以带动滑套43旋转，只能沿螺旋槽从一端滑动至另一端。滑动时产生很大的向上或向下分力，使滑套上升或下降，因而实现了主轴的轴向移动，移动量可设计为3-5毫米。主轴提起时阀体组件10离开阀座1’。由于驱动轴40转动时扭矩极大，为了防止在提起主轴9时被拉脱，驱动轴40须用螺钉或销固定在电机轴上。主轴9上有刮板6、5、5’、4。刮板6固定于所述熟酒空间C液面位置处，用于清理该处的泡沫环，刮板6上固定连接一环链6’，该环链6’下垂拖至所述熟酒空间C底部，其用于清理所述熟酒空间C底部的沉淀；刮板5、5’固定于所述后发酵空间B液面位置处，用于清理该处的泡沫环；刮板4套在阀体组件10的六角套52上，其可沿六角套52表面滑动，并靠自重落在后发酵空间底部，用于清理该处的沉淀。主轴旋转时，刮板6、5、5’、4及环链6’由主轴带动旋转达到清理的目的。按图7所示，主轴9逆时针旋转时为提起，此时阀体组件10离开阀座1’，使主发酵空间A与后发酵空间B沟通，主轴9顺时针旋转时为刮洗或复位。
所述主发酵空间A中有酵母罐67，其由罐盖68，罐身69，尾管70(如图4，5，6所示)构成。所述罐盖68呈覆盆形，其上有伸至所述罐形容器45内壁且能对酵母罐67起到横向支撑作用的三只刮板3，刮板3中心为通气孔2，罐盖68上中央处有与所述主轴底端半联轴器11a相配的半联轴器11b。主轴旋转时，通过联轴器带动酵母罐一同旋转，由于主轴9轴向移动量很小，所以两半联轴器不会脱开。所述罐身69上部呈圆柱形，下部呈锥形。所述尾管70从所述罐形容器45底部伸出。尾管套56与罐形容器45底部的法兰对接，下密封盖61与所述尾管套56对接，尾管70由尾管螺母62固定于尾管套56底部。所述尾管套56内部有台阶66，尾管70承重于此台阶66处，该处有承重环57。尾管70与尾管套56之间有密封环槽58，所述尾管螺母62与所述尾管套56之间有环形垫圈59和防松垫圈60。所述酵母罐67中有一轴13，该轴截面为六角形，其上套接有用于清理所述酵母罐内壁的刮板12，轴13穿过所述尾管70与所述密封盖61固定联接。刮板12在酵母罐67旋转时对其内部进行清理。所述尾管70外套接有用于清理罐形容器45底部的刮板71。所述刮板12、71靠自重保持与接触面的良好接触。
所述刮板3、71、4、5、5′6、12上分别安装有用橡胶或工程塑料等制成的柔性夹条3a、71a、4a、5a、5’a、6a、12a，该夹条可与需清理部位形成严密接触，从而将接触面清理干净。
所述罐形容器45装入液体介质后，主发酵空间A的液面与隔板1之间形成主发酵空容A′，所述酵母罐67除通气孔2通至主发酵空容A′处外全部浸没在液体介质中，其液面低于主发酵空间A的液面，且在液面与罐盖68间形成空容D’，刮板3伸至主发酵空间A液面位置处。后发酵空间B、熟酒空间C液面不超过隔板8的上开口，其液面与罐形容器45顶之间形成后发酵、熟酒共同空容C’。
所述罐形容器45在工作时要承受0.03-0.05MPa的压力，其各部件联接处都应采取常规的密封措施。
酵母泵14进口通至所述酵母罐67尾管70，出口通过接种控制阀15与所述主发酵空间A底部相通。
输酒泵17进口接至主发酵空间A底部，出口通过换向阀18通至喷射器(文丘里管)29和后发酵空间B。所述喷射器29出口接至主发酵空间A中部。
臭氧发生器20安装于密封罩19中，其吸气管通至所述主发酵空容A′，排气管接至喷射器29。臭氧发生器20的结构与已有的臭氧发生器结构相同，其作用是对液体介质进行接种前杀菌和充氧，还可以消除液体介质中的铁、锰、硫化物等及降低可能含有的氯仿、氯甲烷等危险物质的含量，保证啤酒的质量与味道，当臭氧注入量为0.1-1克/每立方米麦汁时，无不良影响。
熟酒输酒泵28进口接至所述后发酵空间B，出口通过熟酒阀27接至所述熟酒空间C。
所述主发酵空容A’、酵母罐空容D’与后发酵、熟酒共同空容C′通过回气阀24相通或断开。
压力表26、安全阀25及冗余安全阀74接通至所述空容C′处。
加料口21接通至主发酵空间A，加料口处有密封盖22；放酒龙头23接通至所述熟酒空间C；排污阀16及流量计72用于排放沉淀物等，其接通至主发酵空间A底部。
所述制冷装置(如图1、10所示)主要是为主、后发酵、酵母培养及熟酒贮放提供适宜的温度条件。其包括压缩机30、气液分离器31、二个蒸发器32、33、毛细管38、蒸发器控制阀34、干燥过滤器37、冷凝器35、风扇36，各部件之间的连接与冰箱等制冷装置相同，蒸发器33用于冷却后发酵空间B和熟酒空间C，蒸发器32用于冷却主发酵空间A和酵母罐67，通过启闭控制阀34可使制冷剂进入指定的蒸发器。因为后发酵和贮酒温度一般低于主发酵，这里采用了低温优先的方式，可以减少控制阀的启闭次数延长工作寿命。因采用轮流冷却方式，需冷量不大，可选用全封闭压缩机。蒸发器32、33可用紫铜扁管制成回形粘贴于需冷却处。为提高冷量利用率，所述罐形容器45表面有绝热层63。
所述控制显示装置(如图11、12所示)用以检测、显示罐温及气体压力、启闭制冷系统、控制发酵过程及沉淀物的排放等。控制显示装置包括传感器、计算机单元电路、由多路开关和A/D构成的模拟量输入电路、由输出锁存和输出驱动构成的数字量输出电路、显示电路、键盘接口和电源电路。传感器的输出接模拟量输入电路的输入，模拟量输入电路的输出端、数字量输出电路的输入端、显示电路、键盘接口均接计算机单元电路的输入输出口。传感器的输出经模拟量输入电路转换成数字信号后送入计算机单元电路处理，处理的结果经数字量输出电路控制各执行部件动作。其中计算机单元电路由80C31单片机IC1，27512程序存储器IC2，74LS373地址锁存器IC3，2816数据存储IC4，74LS139译码器IC5A，IC5B，4060振荡器和分频器IC6，74LS74分频器IC7A，IC7B，X1，X2晶体振荡器等组成。以上组成部分按常规连接，用于处理输入，控制输出和显示等。其中IC6的CIN和COUNT端接由X2、R1和C2、C3组成的并联谐振回路，可产生32768HZ的振荡信号。IC6的输出端Q14接IC7A的CLK端，C7A的输出端Q接IC7B的CLK端，IC7B的输出端Q通过电容C4、电阻R2接晶体管8550(P1)的基极，P1的发射极接+5V，集电极接IC1的复位端RESET。以上组成部分产生0.5HZ的计算机复位信号，该信号也作为控制显示装置的计时脉冲用。
模拟量输入电路由74LS74分频器IC9A，ADC0809多路开关和模数转换器IC8以及输入端RC滤波网络和基准电压电路组成。其中IC9A的时钟端CLK与80C31单片机IC1的地址锁存信号输出端ALE连接，输出端Q与ADC0809IC8的时钟端CLOCK连接；6个端子IN0-IN5用于连接6个分别感知主发酵空间A温度、后发酵空间B温度、空容C’压力、主发酵空间A液位、熟酒空间C液位、排污流量的传感器或变送器；端子IN0-IN5与ADC0809的模拟量输入端IN-0∽IN-5间连接各自的RC滤波网络；ADC0809IC8的数字量输出端2-1∽2-8接计算机单元的数据总线D0∽D7，地址端ADDA∽ADDC接计算机单元的地址总线A2∽AO，来自电源电路的+12V供电经R3∽R6、D2等分压、稳压后送入ADC0809的VREF(+)、(-)端作基准电压。本段电路时钟频率用500HZ，供电+5V，基准电压+5V，模拟量输入0∽5V。工作时，计算机用地址线配合读写控制，通过ADDA∽ADDC和控制信号选中一路模拟输入，用写信号启动转换器，延时后用读信号开放输出，直接读取数字量。因在程序上给出了足够完成转换的延时，所以ADC0809的EOC空置。
数字量输出电路由74LS139输出锁存译码器IC3’A，74LS14反相器IC4’A，74LS273输出锁存器IC17、IC18，MC1413七路达林顿驱动器阵列IC5’，IC6’，和继电器J1∽J12等组成。其中IC3’A的输入端A、B接地址线A12、A13，写选通端E接计算机单元电路中IC5A的输出端Y2，译码输出端Y0、Y1分别接IC17和IC18的时钟端CLK；IC4’A的输入端1接电容2-C9的负极，又通过并联的2-R1、2-D1接地，输出端2分别与IC17、IC18的清零端CLR连接；IC17的数据输入端D1∽D8接计算机单元的数据线，输出端Q1∽Q7分别与IC5’的输入端VI1∽VI7(图中未注出)连接；IC5’的输出端VO1∽VO7(图中未注出)分别连接继电器J1∽J7的线圈，线圈的另一端接+12V电源；IC18与IC6’和继电器J8∽J12的连接关系如上述。本段电路工作时，计算机通过IC3’A控制，自IC17或IC18输入数据并锁存，其输出的高电平信号使IC5’、IC6’内对应某路饱合导通，串在该路与+12V电源间的继电器线圈通电使继电器吸合，IC17、IC18输出低电平时，IC5、IC6的对应路反相使该路控制的继电器释放。计算机根据现场信号和程序决定继电器的动作，使相应的执行器通、断电，就完成了对发酵过程中下述12个部件的控制压缩机30及风扇36、蒸发器控制阀34、排气阀74、酵母泵14、接种控制阀15、排污阀16、输酒泵17、换向阀18及回气阀24、臭氧发生器20、输酒泵28及电磁阀27、主轴电机39。上电时，由于IC4’的作用，IC17、IC18的清零端CLR先加低电平，使输出为零，IC5’、IC6’各路均反相，继电器J1∽J12呈释放态，可避免开机时泵、阀等的误动作。
显示电路由74LS138译码器IC16，74LS374锁存器IC10∽IC15，LED数码管L1∽L6等组成。其中IC16的数据输入端A、B、C接地址线，使能端E1、E2接计算机单元电路中译码器IC5的输出端Y1，IC5A，E3接+5V，数据输出端Y0∽Y5接IC10∽IC15的时钟端CLK，IC10∽IC15的OE端接地，数据输入端D0∽D7接数据线，输出端Q0∽Q7接数码管L1∽L6的对应段，数码管的阳极通过电阻R11∽R16接+5V。本段电路采用常见的静态显示方式，IC16根据A、B、C的输入状态以送出时钟脉冲的形式选中某片锁存器IC10-IC15，计算机软件把需要显示的数据译成某数码管L1∽L6各段的状态代码送到该片并被锁存，该片某输出端Q1∽Q7为低电平时，LED的对应段点亮，输出端为高电平时，LED的对应段熄灭或不亮。工作时，显示跳变的最短间隔时间为2秒。
键盘接口由74LS244键盘接口IC7和KEY键组成。其中IC7的控制端1G、2G接控制线IOR，输出端1Y1∽1Y4、2Y1∽2Y4接数据线，输入端1A1∽1A4、2A1∽2A4接KEY的动触点，KEY的静触点接地。键的状态经IC7送上数据线，计算机软件解释其定义，设置键的目的是给用户提供必要的操作手段。
上述发酵装置、制冷装置、控制显示装置安装于机箱73中(如图10所示)，安装板64为以上部件提供安装定位条件，其中控制显示面板75、加料口21、放酒龙头23安装于所述机箱正立面，机箱73正立面上留有压力表26、安全阀25的观察调整口73’。
如图1、13、14、17所示，本发明是这样工作的接通电源，计算机上电初始化，运行主程序和进程。如果按“清洗”键，也可转入清洗程序。本装置初次投运或清洗后再次投运时，数码管显示表示“加料提示”的规定符号，用户据此开始加料操作。打开密封盖22，麦汁从加料口21注入，按“启动”键使主程序下行。接种控制阀15、输酒泵17、臭氧发生器20开。麦汁注入主发酵空间A(图中以A罐表示)，并通过接种控制阀15、酵母泵14、酵母罐尾管70的孔进入酵母罐67(图中以D罐表示)，主发酵空间A与酵母罐67液面相平并同时上升，至酵母罐67达到规定液位时(通过探测主发酵空间A液位间接得知)接种控制阀15关，主发酵空间A继续注入至规定液位，输酒泵17和臭氧发生器20关，计时开始。通电过程中，输酒泵17从主发酵空间A底部抽取麦汁又经喷射器29喷回，主发酵空间A内空气被喷射器抽吸，在流经臭氧发生器20时，部分氧气转化为臭氧，这些臭氧随同空气一起进入喷射器29，与高速通过的麦汁混合后进入主发酵空间A及酵母罐67，在罐内完成杀菌和充氧过程。计时至2小时，主轴驱动电机39顺向(正转)开1分钟。计时至3小时，排污阀16开，定量排出主发酵空间A底部的沉淀物，排污阀16关，显示“主发酵空间A温度”。当主发酵空间A温度小于或等于12℃且是初次投运或清洗后再次投运时，显示内容变成表示“加酵母提示”的规定符号，用户据此把经活化的酵母从加料口21注入主发酵空间A，关闭密封盖22，并按“下行”键。如不需要人工加酵母，控制显示装置即做出使用沉淀酵母接种还是使用酵母罐中液体酵母接种的判断并控制执行。自接种控制阀15关闭时开始延时至72小时时，主发酵空间A内麦汁已起发并进入高泡期，接种控制阀15开启6秒钟又关闭，利用主发酵空间A、酵母罐67的液位差，使少量含悬浮酵母的发酵液仍循麦汁进入的途径进入酵母罐67，进行扩大培养。主发酵进行时，产生的二氧化碳气体在空容A’处聚集，至一定压力时，将推开阀体组件10进入后发酵空间B(图中以B罐表示)，最终集中于共用空容C’处。主发酵完成前进行二次排污，目的是排出发酵产生的沉淀物和多余的酵母，在计时至72小时和120小时时各进行一次；排放量由流量计72检测，污物经排污阀16排出。每次排放前1小时，主轴驱动电机39顺向(正转)开1分钟，这样使被刮板刮起的沉淀物有时间沉落而又不至重新凝结。计时至144小时主发酵结束，如果此时后发酵罐B空，则输酒泵17，换向阀18和回气阀24开，输酒泵17通过换向阀18把主发酵空间A内的嫩酒泵入后发酵空间B，开通的回气阀24使空容C’和主发酵空间A沟通，既实现了等压输酒，又防止了A罐被抽成负压而影响泵出。嫩酒泵出后输酒泵17、换向阀18和回气阀24关闭，排污阀16开通，利用A罐内带压的二氧化碳气体把落在罐底的泡盖和泵、阀、管内的残酒吹出。
第二次加入麦汁至接种前的过程除酵母培养处于延时阶段外，与上述过程相同。在空间A温度(小于或等于12℃)适于接种时，控制显示装置逆向(反转)开动主轴驱动电机39，使主轴9被提起，阀体组件10离开环形阀座1’，后发酵空间B底部的沉淀酵母及少量嫩酒得以通过阀座孔泄入主发酵空间A为麦汁接种。泄入主发酵空间A的沉淀酵母和液体使麦汁液面上升并压缩空容A’处的气体，当麦汁液面浸没环形阀座1’的下沿且A’处气体压力等于C’处气体压力与后发酵空间B液柱压力之和时，后发酵空间B液体即停止下泄；复位的阀体组件10仅靠自重及主轴9等的重力落在环形阀座1’上。麦汁起发后产气进入空容A’使压力上升，逐渐迫使浸没环形阀座1’下沿的液体推开阀体组件10返回后发酵空间B，接续产生的气体也陆续推开阀体组件10进入后发酵空间并通过后发酵液逸出到达空容C’处。返回后发酵空间B的液体相当于高泡酒，有促进嫩酒成熟和调整品质的作用；经过后发酵液逸出的气体可使酵母悬浮因而促进发酵，也有增加二氧化碳溶入量的作用。
后发酵空间B中的嫩酒经至少144小时的后发酵熟成后，输酒泵28和电磁阀27开启，把熟酒泵入熟酒空间C(图中以C罐表示)，此时打开放酒龙头23即可放出生鲜啤酒供饮用。这一输酒过程由进程3(如图17所示)控制。在后发酵空间B空出且主发酵时间又满足条件要求的情况下，输酒泵17、换向阀18和回气阀24会随即开启，把嫩酒从主发酵空间A泵至后发酵空间B，泵17、阀18、24关闭后，排污阀16又开，吹出泡盖和残酒，完成后16关闭，控制显示装置显示加料提示，用户根据提示加料，又一轮酿造开始。
正常情况下，用后发酵空间B底部的沉淀酵母接种二-三次后，且酵母罐67内的酵母又经过至少216小时的扩大培养，控制显示装置即有条件选择酵母罐67作接种酵母来源。选择确定，酵母泵14和接种控制阀15开启，把酵母罐67内液体全部泵入主发酵空间A中，适时关闭14，15可防止回流。酵母液与麦汁的容积比为1∶4时能确保起发顺利。
图15表示的是温度控制程序即进程1，其运行过程如下当空间A温度高于12℃或空间B温度高于6℃时，压缩机30和风扇36开启；此时判断如空间B温度高于6℃，则待空间B温度冷却至小于或等于5℃时下行，如空间B温度小于或等于6℃则当即下行。再判断如果空间A温度大于12℃，则蒸发器控制阀34开启使空间A被冷却，若空间A温度小于或等于12℃，则关闭压缩机30和风扇36。当空间A被冷却至小于或等于10℃时，蒸发器控制阀34关闭；再次判断空间B温度是否高于6℃，如高于6℃则等待降至小于或等于5℃时下行关闭压缩机30和风扇36，如不高于6℃则直接下行关闭风扇36和压缩机30。压缩机30和风扇36关闭后延时10分钟程序返回，延时的目的是防止击液事故。
图16表示的进程2是为防止当安全阀25失效可能导致的爆炸事故，当共同空容C’处的压力等于或超过限定值时，排气阀74开启放气；当C’处的压力下降至低于限定值时，排气阀74关闭。
当准备停机或加料间断时间过长或有明显杂菌污染迹象时，该装置需进行清洗，清洗过程如下按“清洗”键，随即按键输入口令，控制显示装置显示口令(1∽6个规定符号)，如口令正确且在三分钟内输入，控制显示装置使主轴驱动电机39通电逆向(反转)开半分钟以使主轴9提起阀体组件10离开环形阀座1’，接种控制阀15和排污阀16开通以排出空间A、B、酵母罐67内的残液。空间A、B及酵母罐67排空后，排污阀16关闭，主轴驱动电机39顺向(正转)开半分钟使主轴9落下，阀体组件10复位，熟酒空间C残液由人工打开放酒龙头23排出。排放阶段，显示装置轮流显示空间A、C的液位。空间A、C排空后，显示表示”加料提示”的规定符号，用户据此打开密封盖22、向空间A注入清水并同时按“下行”键。此时输酒泵17和臭氧发生器20开通，对注入空间A及酵母罐67的清水进行喷射臭氧杀菌消毒。空间A液位到达定值时停止注水，同时接种控制阀15和臭氧发生器20关闭，换向阀18和回气阀24开通，把A罐清水泵入空间B，空间A泵空后，显示“加料提示”，同时关闭输酒泵17、换向阀18和回气阀24并开启输酒泵28和电磁阀27，把空间B清水泵入空间C。用户根据“加料提示”再次注入空间A的清水经喷射杀菌后泵入空间B，第三次注入的清水留在空间A。此时主轴驱动电机39顺向(正转)开5分钟对各罐进行刮洗，静置5分钟后电机39逆向(反转)开使阀体组件10离开环形阀座1’。显示装置轮流显示表示“空间C排放提示”的规定符号以及“空间A液位”和“空间C液位”，接种控制阀15和排污阀16同时打开以排出空间A、B、酵母罐67内的清洗水，空间C仍由放酒龙头23排放。空间A、B、酵母罐67排空后延时10分钟以沥净残液，接种控制阀15和排污阀16关闭，主轴驱动电机39顺向(正转)开半分钟使阀体组件10复位。当“空间C液位”已显示排空后，清洗程序即结束，并自动返回主程序及进程，显示装置显示表示“加料提示”的规定符号，由用户决定停机或再投入运行。
上述实施例中，所述罐形容器45及配套部件还可为另一种结构(如图3所示)。罐身65内仅有一块隔板1，将其分为发酵空间A、熟酒空间C。这种设计适用于一罐法发酵工艺，主发酵和后发酵均在A空间内完成。与上述实施例相比，其省略了隔板8、熟酒泵28、熟酒阀27、刮板5、5’及环链6’、相应的管路、控制显示执行装置中相配合的部分，也可省略制冷装置中的风扇36(将冷凝器的盘管直接盘贴在机箱的内壁上)。由于结构简单、零部件减少，这种结构的装置宜为家庭所用。
当使用图3所示的简化的罐形容器时，发酵空间A泵出的是熟酒，其中的酵母在熟酒空间C底部沉淀后仍被利用来接种，除嫩酒不须转移外，运行过程与前述基本相同。
权利要求
1.一种单元式微型啤酒酿造装置，它包括发酵装置、制冷装置、控制显示装置，其特征在于所述的发酵装置包括罐形容器、主轴、酵母罐、泵、管线、阀门及臭氧发生器；所述罐形容器包括罐身及上、下密封盖，其内部由隔板分隔出发酵空间、熟酒空间，其中发酵空间位于下方，所述隔板呈封头形，其中央凹部处是环形阀座；所述主轴位于所述罐形容器中轴线上，其底端固定联接有半联轴器，其上端固定联接在一滑套底部，所述滑套可旋转并可轴向移动地安置在与罐身固定联接的法兰盘的孔中，滑套上有两个对称的螺旋槽，主轴位于隔板处有与所述阀座相配的阀体组件，一个主轴驱动电机固定在所述上密封盖中，驱动轴由电机引出，一个拨销固定在所述驱动轴上，其两端伸至所述滑套的螺旋槽中，且其在所述螺旋槽中有上、下活动余量，所述主轴上安装有用于清理所述熟酒空间液面泡沫环及底部沉淀的刮板；所述酵母罐安装在所述发酵空间中，其由罐盖、罐身及尾管构成，所述罐盖上有有伸至所述罐形容器内壁且能对酵母罐起到横向支撑作用的刮板，所述刮板中心有通气孔，罐盖上中央处有与所述主轴底端半联轴器相配的半联轴器，所述尾管从所述罐形容器底部伸出，一个尾管套与罐形容器底部对接，下密封盖与所述尾管套对接，所述尾管可旋转并轴向被限定地安装于尾管套中，所述尾管套内部有台阶，尾管承重于此台阶处，尾管与尾管套之间有密封环槽，所述酵母罐中有一轴，该轴上安装有用于清理所述酵母罐内壁的刮板，该轴穿过所述尾管与所述密封盖固定联接，所述尾管外安装有用于清理罐形容器底部的刮板；所述泵、阀通过管路与所述罐形容器及酵母罐接通，其中酵母泵进口接至所述酵母罐底部尾管，出口通过接种控制阀与所述发酵空间底部相通；输酒泵进口接至发酵空间底部，出口通过换向阀分别接至喷射泵和所述熟酒空间；所述发酵空间、熟酒空间上部通过控制阀相通与断开；压力表、安全阀及冗余安全阀接通至所述熟酒空间上部；加料口接通至发酵空间，加料口处有密封盖；放酒龙头接通至所述熟酒空间，排污阀接通至发酵空间底部；所述臭氧发生器通过吸气管与所述发酵空间的上部相通，其排气管接至所述喷射器；所述喷射器出口接至所述发酵空间；所述发酵装置、制冷装置、控制显示装置安装于机箱之中，其中控制显示面板、加料口、放酒龙头安装于所述机箱表面。
2.根据权利要求1所述的单元式微型啤酒酿造装置，其特征在于所述的罐形容器内上部还有一块隔板，其上部为开口圆桶形，下部为截锥形，两块隔板将所述罐形容器由下至上依次分为主发酵空间、后发酵空间、熟酒空间，所述主轴上还安装有用于清理后发酵空间液面泡沫环的刮板，所述用于清理熟酒空间液面泡沫环的刮板上固定连接有下垂拖至熟酒空间底部的环链，一个熟酒输酒泵进口接至所述后发酵空间，出口通过熟酒阀接至所述熟酒空间。
3.根据权利要求1、2所述的单元式微型啤酒酿造装置，其特征在于所述阀体组件由外丝、六角套、角环、填料和阀体组成，其中，六角套固定联接在主轴上，填料位于六角套中孔与主轴之间，角环位于填料上部，并由外丝旋紧固定，所述阀体固定于所述六角套底部与所述半联轴器之间。
4.根据权利要求1、2所述的单元式微型啤酒酿造装置，其特征在于所述控制显示装置包括传感器、计算机单元电路、由多路开关和A/D构成的模拟量输入电路、由输出锁存和输出驱动构成的数字量输出电路、显示电路、键盘接口和电源电路，传感器的输出接模拟量输入电路的输入，模拟量输入电路的输出端、数字量输出电路的输入端、显示电路、键盘接口均接计算机单元电路的输入输出口。
全文摘要
本发明涉及一种单元式微型啤酒酿造装置，它包括发酵装置、制冷装置、控制显示装置，所述的发酵装置包括罐形容器、主轴、酵母罐、泵、管线、阀门及臭氧发生器，所述罐形容器包括罐身及上、下密封盖，其内部由隔板分隔出发酵空间、熟酒空间，该装置是一种占地少、操作简便，并且产品化的单元式微型啤酒酿造装置，其可满足家庭和小型自酿啤酒店等的需要。
文档编号C12C13/00GK1168919SQ9711176
公开日1997年12月31日 申请日期1997年5月9日 优先权日1997年5月9日
发明者王宝山 申请人:王宝山