专利名称：一种促进酒类陈化的管道式超声处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及酒类的陈酿设备及陈酿方法领域，具体来讲是一种促进酒类陈化的管 道式超声处理装置和方法。
背景技术：
一般而言，新酿制的酒都带有轻微邪杂味，口感粗糙，香味不足，较刺激，欠柔和， 此时酒中各成分分子不稳定，分子之间排列混乱，因此需经过一段时间的陈化，使酒中的 醇、醛、酸、酯等物质发生一系列氧化，酯化反应以及分子之间的相互缔合，使酒液香味馥 郁、口味甘顺、酒味柔和，酒中多种成分之间趋于协调，风味质量得以提高。酒的传统自然陈化过程缓慢，需要占用大量的贮存容器和占地面积。目前国内 一些已公开的关于加速酒类陈化的技术，如专利CN85103017、CN87101743、CN2116697、 CN2379480、C拟637352等，其包括了红外线催陈、磁方法催陈、电催陈、高压电磁场催陈以及 纳米催陈等方法。超声波是频率为2X IO4 10 的一系列疏密相间的机械振动波，超声作用于化 学反应主要是来源于超声的空化现象。空化是液体中特有的超声物理现象，是液体中由于 涡流或超声的物理作用，在某一区域形成局部暂时的负压区，产生空穴或气泡，当它们突然 崩溃时会产生激波，在局部微小区域产生很大的压力，把聚集起来的声场能量在极小的空 间内迅速释放出来，形成异乎寻常的高温(可达5000K以上)、高压(可达5X107Pa)以及 强冲击波和射流等极端的物理条件。超声化学技术目前已广泛应用于化学、化工、医疗、医 药，农药等诸多领域，其在食品工业中的应用也越来越受到人们的重视。超声波在传播过程中，当入射波介质的声阻抗远大于透射波介质声阻抗时，声压 反射率趋于-1，透射率趋于0，即声压几乎全反射，无透射，只是反射波声压与入射波声压 有180°相位变化。因此入射波同反射波叠加类似驻波，合成声压振幅增大，其中声压值最 大的位置为一定频率下超声波在此种介质中传播半波长的整数倍，因此在这些位置时超声 作用最为强烈。近些年来，随着人们对超声作用研究的深入，超声波也由于具有穿透力强，能量 大，设备简便无污染等特点，被广泛的运用到各个行业，这其中也包括酒类的人工加速陈 化。目前已公开了一些关于超声波处理酒的专利技术，专利CN12M010公开了一种人工快 速精制酒的方法及装置，其用超声波处理器对盛放在容器内的酒液进行超声波振动处理， 经超声波处理后的酒液流入过滤器过滤，过滤后的酒液流入强磁化处理器进行磁化处理； 专利CN101502780公开了一种圆筒管式声液综合功能协同处理器，圆筒管容器的外侧壁布 阵设置若干超声波换能器，超声波换能器的超声辐照方向垂直于圆筒管式超容器外侧壁表 面，可进行酒类陈化的处理。以上所述专利均可在一定程度上缩短酒类陈化时间，但都无法 实现超声波与温度的协同作用。温度对于酒类的陈化十分重要，其对陈化过程中酒类感官 品质的变化有很大的影响，且不同酒类陈化所适宜的温度范围也存在较大差异，因此忽略 对温度的控制而均在室温下处理会使超声波对酒的处理效果无法达到最优水平。同时，上
3述专利中酒液接受超声处理的时间短，设备清洗不方便，结构复杂，无法实现连续式处理， 加入到工厂中需要对工厂原有生产工序进行较大改动；此外，由于上述专利中酒液与超声 换能器直接接触，因此出于安全考虑需加入防爆装置，增加了设备的成本，不适于大规模工 业化应用。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述技术所存在的问题，提供一种促进酒类陈化的管 道式超声处理装置，该装置结合了超声与温度的协同作用以及超声波自身的传播特性，在 控制温度的同时，根据超声波传播参数设计管道的尺寸及安放位置，超声处理强度大，效率 高，效果好。本发明的目的实现所采用的技术方案如下一种促进酒类陈化的管道式超声处理装置，其特征在于，包括处理腔体、超声换能 器和多层流通管道；所述处理腔体设有进出水口 ；流通管道位于腔体内，处理腔体的侧面 和底面安装有超声换能器，形成超声波发射面，对流通管道中的酒液进行超声处理。优选地，所述管道的外径、相邻两层管道之间的距离以及管道与超声波发射面的 距离均与频率为20 25HZ下超声波在酒中传播半波长的整数倍相同或相近(30 38mm)。 本发明所涉及到的管道的距离均是从管道外壁计算。所述多层流通管道采用盘管式排列，其中盘管式排列是由不同直径的盘管按直径 的大小依次套装而成，并由支架固定，且相邻两层盘管之间通过弯管连通。对于盘管式排列，优选地，所述处理腔体为圆筒型。所述多层流通管道采用列管式排列，列管式排列是将多根上下平行排列的等长的 列管通过弯管连通，并由支架固定。对于列管式排列，优选地，所述处理腔体为方型。优选地，上述排列方式的每层流通管道之间尽量实现交错排列，避免近端管道对 远端管道的超声波阻挡。优选地，所述腔体内部的进水口处还装有控温装置，同时通过外接循环水，也及时 排出了由于长时间超声波处理所产生的热量，控制水温保持在25 40°C，实现了温度与超 声波的协同作用。优选地，所述酒液为黄酒、白酒或米酒，所述水温控制在40°C。本发明流通管道的进样及出样口安装有控制酒液流量的控制阀门。本发明涉及的酒类陈化机理主要有三方面(1)超声波可促进分子之间的缔合作用，增强了水、醇、醛、酸、酯等极性分子间的 亲和力，加速其形成大的分子缔合体，降低酒的刺激性，使酒液更加柔和，绵软。(2)超声波协同温度作用能够提供反应所需要的能量，增强各类分子的活化能，提 高分子间的有效碰撞率，加速酒液中酯化、氧化反应的进行，促进酯类物质的增加，杂醇油 等刺激性成分的减少。(3)超声波具有加速低沸点成分挥发的作用，由于分子动能的增加，使可能存在的 硫化氢、乙醛等成分加速从酒液中逸出。本发明的优点在于
(1)本发明的装置采用水循环的处理方式，避免了酒液与超声换能器直接接触，无 需加入防爆装置，降低了设备的成本，适于大规模工业化应用。(2)本发明装置的流通管道包括盘管式排列和列管式排列。其中盘管式排列的优 点在于其排列十分的紧密，每层盘管之间的距离可以保持尽量小，节约了空间，这样在相同 的装置容积下，盘管式排列方式的酒处理量大；列管式排列的优点在于其排列形式多样，可 以根据自身占地面积及处理量的需要来决定安装列管的层数，从而决定装置的高度，节约 装置的占地面积。(3)超声处理效率高。根据超声波的传播特性，管道的外径、管道间的距离以及管 道与超声波换能器间的距离均与特定频率下超声波在酒中传播半波长的整数倍相同或者 相近，使管道所处的位置超声波合振动声压值最大，作用最强烈，提高了设备的处理效率。(4)与温度协同作用。酒液在管道中流动传热性好，通过循环水和控温系统使超声 过程中酒液保持在特定温度，充分发挥温度对于酒类陈化的作用。(5)方便CIP清洗，无死角。许多酿造酒中含有较多营养物质，如得不到及时清 洗即会染菌造成污染，本设备以不锈钢管道作为流通容器可方便的实现工业生产中常用的 CIP清洗，无死角，安全卫生。(6)设备成本低，处理过程无危险性。将酒液通入管道中，以水作为超声波的传递 介质，超声波换能器不直接接触酒液，在避免了污染的同时也避免了由于直接接触酒液产 生爆炸的危险性，省去了防爆装置的安装，减少了设备的成本以及处理过程的危险性。(7)方法流程简单。将新生产基酒直接通入流通装置，通过控制流量调节酒样接受 超声处理的时间，处理后的酒样直接从流通装置的出样口流出，即可进入下一道工序或者 灌装出厂。 (8)连续式处理，适合工业化应用。通过在管道上安装控制阀门即可与工厂原有管 道相连接，方便的加入到酒厂原有工序当中，可实现工业化的连续式生产，既可放置于杀菌 之前，也可放于杀菌之后，无需改变酒液的原有加工工序，使用灵活，适合工业化应用。
图1是盘管式流通管道的结构示意图；图2是图1的流通管道的仰视图；图3是图1的流通管道的俯视图；图4是列管式流通管道的结构示意图；图5是图4的右视图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限 于此。实施例1一种促进酒类陈化的管道式超声处理装置，包括圆筒型处理腔体1、超声换能器 2和四层流通管道；所述流通管道位于腔体1内，流通管道采用盘管式排列，其排布方式如 图1、2及3所示，所述四层流通管道是分别由直径为736mm、612mm、488mm及364mm的盘管4依次套装而成的，并由支架5固定，且相邻两盘管4之间通过弯管6连通；盘管尺寸为 Φ 32 X 2mm,相邻盘管4之间的距离为30mm，处理腔体1的侧面及与底面均装有超声换能器 2，形成圆形的超声波发射面，这样超声波作用场更加的均勻，盘管4与超声波发射面的距 离均为31mm，该装置处理腔体1设有进水口 7和出水口 8，外接循环水，腔体内部进水口 7 处设有控温装置3，通过该装置控制处理腔体1中的温度保持在40°C，酒液由最外层盘管4 顶部的进样口 9流入，在最外层盘管中循环流动至底部，通过底部的连接弯管6进入次外层 盘管4，并循环进入次外层盘管4的顶部，通过顶部的连接弯管6进入再下一层盘管4的顶 部，循环进入该层盘管4的底部后，再通过连接弯管6进入最内层盘管4，在最内层盘管4中 循环进入顶部，最后通过弯管6由流通管道的出样口 10流出；流通管道的进样及出样口均 安装有控制酒液流量的控制阀门。通过总酯、总醛、总酸、杂醇油及氨基酸态氮5个指标来反映沉缸黄酒陈化的程 度，并进行感官评价。感官评价的检查方法按照《GB/T 13662-2008黄酒》；总酯的检测按 《GB/T 10345-2007白酒分析方法》的电位滴定法；杂醇油的检测按《GB/T 5009. 48-2003蒸 馏酒及配制酒卫生标准的分析方法》中与对二甲胺基苯甲醛反应显色测定的方法；总醛的 检测按《GB/T 11857-2008威士忌》所提供的碘量滴定法测定；总酸及氨基酸态氮的检测按 《GB/T 13662-2008黄酒》所提供的氢氧化钠滴定的方法测定。实验样品①酒厂生产未经陈化基酒；②基酒经本发明装置处理后所得酒样；处 理条件为频率25kHz，功率密度40W/L，处理时间0. 5h ；③将基酒灌装后在同样超声条件下 处理所得酒样。对①②③酒样分别进行理化检测和感官评价，并对结果进行对比，发现经超 声处理后，黄酒的成分和口感都有显著的改变。在成分变化上，超声处理后的酒中的杂醇 油含量降低，其中②较①的含量降低了 30. 5%，因此酒的刺激性也就相应显著降低，冲劲减 少；总酯含量大幅度提高，最大提高为四.6%，酯类的增加可使酒的香气更加浓郁，醇厚， 感官品质得到显著提升。上述变化说明超声波协同温度作用能够显著加速酒中酯化反应的 进行，使酒的感官品质大幅度提高；同时，总醛和总酸的含量也有一定上升，其中②较①分 别有16. 和6. 3%的增幅，说明超声协同温度处理加快了醇、醛的氧化反应，推动酒中各 成分向陈化方向加快进行。从氨基酸态氮的检测结果也可看出，处理后酒中氨基酸态氮含 量不但没有减少，反而有所上升，说明超声处理对酒中的氨基酸总量没有产生显著影响。对比②和③可以发现采用本发明处理后的酒样杂醇油较瓶装处理的酒样降低了 11.5%，总酯含量增加了 12.6%，总醛和总酸分别有6. 6%和4. 2%的降低，上述变化表明 经本发明处理后的酒样其中的氧化反应及酯化反应都进行的更加充分，超声波处理对酒的 处理效果更佳。两种方法处理所得黄酒中的氨基酸态氮的含量没有发生显著性差异。表1.不同超声波处理方式对黄酒成分的影响
6序号杂醇油(g/L)总酯(g/L)总醛(g/L)总酸(g/L)氨基酸态氮(g/I^)①0.387±0.005a0.933±0.032a0.825±0.002a3.930±0.010a0.830士0.005a②0.269±0.005b1.219±0.032b0.895士 0.01 Ib4.100±0.020b0.849±0.003b③0.304±0.006c1.083±0.035c0.958±0.002c4.280±0.010c0.846±0.004b 注1.数据结果为均值士S.D(n = 3) ；2.同一列中具有不同上标者差异显著(ρ < 0. 05)。从对黄酒的感官评价方面也可以看出，经本发明处理后的黄酒酒样在外观上与对 照酒样没有差异，但在香气、口味以及风格方面均显著优于对照酒样，总分为4.0分，高于 对照样的3. 6分。对比②和③也可发现，在香气、口味以及风格方面，本发明处理后酒样也 均优于③号酒样，总分也高于③号的3. 8分，与上述的理化检验相一致。表2.不同方式超声波处理所得黄酒的感官评价结果
序号外观(10%)香气(25%)口味(50%)风格(15%)总分(满分5分)①4.33.33.83.03.6②4.33.74.13.64.0③4.33.63.93.43.8实施例2一种促进酒类陈化的管道式超声处理装置，包括圆筒型处理腔体1、超声换能器 2和四层流通管道；所述流通管道位于腔体1内，流通管道采用盘管式排列，其排布方式如 图1、2及3所示，所述四层流通管道是分别由直径为876mm、724mm、572mm及420mm的盘 管4依次套装而成的，并由支架5固定，且相邻两盘管4之间通过弯管6连通；盘管尺寸为 Φ 38 X 3mm，相邻盘管4之间的距离为36mm，腔体1侧面与底面都装有超声换能器2，形成 圆形的超声波发射面，这样超声波作用场更加的均勻，盘管4与超声波发射面的距离均为 38mm，该装置处理腔体1设有进水口 7和出水口 8，外接循环水，腔体内部进水口 7处设有控 温装置3，通过该装置控制处理腔体1中的温度保持在40°C，酒液由最外层盘管4顶部的进 样口 9流入，在最外层盘管中循环流动至底部，通过底部的连接弯管6进入次外层盘管4，并 循环进入次外层盘管4的顶部，通过顶部的连接弯管6进入再下一层盘管4的顶部，循环进 入该层盘管4的底部后，再通过连接弯管6进入最内层盘管4，在最内层盘管4中循环进入 顶部，最后通过弯管6由流通管道的出样口 10流出；流通管道的进样及出样口均安装有控 制酒液流量的控制阀门。通过总酯、总醛、总酸3个指标来反映浓香型白酒的陈化程度。总酯及总酸的检测 按《GB/T 10345-2007白酒分析方法》的电位滴定法；杂醇油的检测按《GB/T 5009. 48-2003 蒸馏酒及配制酒卫生标准的分析方法》中与对二甲胺基苯甲醛反应显色测定的方法。
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实验样品为①酒厂生产未经陈化基酒；②基酒经本发明方法处理后所得酒样， 其中处理频率为20kHz，功率密度40W/L，处理时间1. Oh ；；③将基酒灌装后在同样超声条 件下处理所得酒样。对①②③酒样分别进行理化检测，并对结果进行对比，发现经超声处理 后，白酒的成分有显著的改变。其中，白酒中杂醇油的含量经过超声波处理后均有显著的下 降，其中经本发明处理酒样杂醇油较对照样减少了 12.7%，杂醇油含量的减少降低了白酒 的辛辣及苦涩感；总酯含量经本发明处理后有显著的增加，其较对照样有13. 9%的增幅， 总酯含量的增加能够增加浓香型白酒的酯香，使得酒变得更加浓郁醇厚；总酸含量有显著 增加，本发明处理酒样较对照样在总酸含量上有9. 4%的增加。以上成分的变化说明本发明 方法能够显著的加快白酒中氧化反应及酯化反应的进行，使得总酯含量增加，杂醇油等刺 激性成分减少，感官品质得以提高。对比②和③可以发现，采用本发明处理后的酒样杂醇油较瓶装处理的酒样降低了 4. 0%，总酯含量增加了 6. 4%，总酸含量有1. 3%的降低。上述变化表明经本发明处理后的 酒样其中的氧化反应及酯化反应都进行的更加充分，超声波处理对酒的处理效果更佳。表3.不同超声波处理方式对白酒成分的影响
权利要求
1.一种促进酒类陈化的管道式超声处理装置，其特征在于，包括处理腔体、超声换能器 和多层流通管道；所述处理腔体设有进出水口 ；流通管道位于腔体内，处理腔体的侧面和 底面安装有超声换能器，形成超声波发射面，对流通管道中的酒液进行超声处理。
2.根据权利要求1所述的超声处理装置，其特征在于，所述管道的外径、相邻两层管道 之间的距离以及管道与超声波发射面的距离均与频率为20 25Hz下超声波在酒中传播半 波长的整数倍相同或相近。
3.根据权利要求2所述的超声处理装置，其特征在于，所述多层流通管道采用盘管式 排列，其中盘管式排列是由不同直径的盘管按直径的大小依次套装而成，并由支架固定，且 相邻两层盘管之间通过弯管连通。
4.根据权利要求3所述的超声处理装置，其特征在于，所述处理腔体为圆筒型。
5.根据权利要求2所述的超声处理装置，其特征在于，所述多层流通管道采用列管式 排列，列管式排列是将多根上下平行排列的等长的列管通过弯管连通，并由支架固定。
6.根据权利要求5所述的超声处理装置，其特征在于，所述处理腔体为方型。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的超声处理装置，其特征在于，所述每层管道之间 交错排列。
8.根据权利要求7所述的超声处理装置，其特征在于，所述腔体内部的进水口处还装 有控温装置，控制水温保持在25 40°C。
9.根据权利要求8所述的超声处理装置，其特征在于，所述流通管道的进样及出样口 均安装有控制酒液流量的控制阀门。
10.根据权利要求9所述的超声处理装置，其特征在于，所述酒液为黄酒、白酒或米酒， 所述水温控制在40°C。
全文摘要
本发明公开了一种促进酒类陈化的管道式超声处理装置，其特征在于，包括处理腔体、超声换能器和多层流通管道；所述处理腔体设有进出水口；流通管道位于腔体内，处理腔体的侧面和底面安装有超声换能器，形成超声波发射面，对流通管道中的酒液进行超声处理。本发明结合了超声波协同温度作用和超声波传播特性，能显著提高酒的口感及风味，装置结构简单，形式多样，生产成本低，可实现连续式生产，方便CIP清洗，过程安全卫生，可灵活的加入到原有工序中，方便工业化应用。
文档编号C12H1/16GK102093947SQ20101057103
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者李汴生, 蔡明迪, 阮征, 陈希 申请人:华南理工大学