专利名称：在线管道自动勾兑方法、系统及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种食品饮料行业的流体在线管道自动勾兑方法、系统，尤其涉及白酒的在线自动勾兑。
背景技术：
在白酒生产过程中，由于白酒的生产周期长，受各种客观因素的影响，不同季节、不同班组、不同窖池蒸馏出的白酒，其香味及特点都各有不同，质量上也参差不齐。因此，需要对酒体进行精心的勾兑，使之酒质稳定、香味协调、风格突出。白酒的勾兑包括基础酒勾兑和调味两个基本过程。所谓基础酒，就是指原度酒经过初级组合和勾兑后的酒，质量上基本达到同等级酒的水平；而调味酒就是采取独特工艺生产的具有各种特点的精华酒，白酒调味的过程则是需要多种高质量的调味酒组合在一起，才能做好调味工作。首先，将企业生产出来的质量不一的原度酒按照酒中各种微量成分以不同的比例兑加在一起，使其分子重新排布和缔合，进行协调平衡，再加入纯净水或无污染的天然水进行加浆降度，得到的酒称为基础酒；然后，通过尝评和分析检验确定基础酒的质量状况，准确把握基础酒的不足之处；再者，根据基础酒在香气和口味上的欠缺程度，结合调味经验，选取不同特点的调味酒，按一定的比例组合成综合调味酒；最后，依据标样酒的勾兑配方，选取一定比例的组合好的基础酒和综合调味酒以及极少量的添加剂进行混合，使得酒体优雅细腻，得到成品酒。白酒勾兑主要经过三个阶段，即基础酒的组合、调味酒的组合、成品酒的勾兑。具体流程如附图1所示。目前白酒行业成品酒的勾兑基本上都是在勾兑罐内完成的，常用的方法有人工打耙勾兑法和压缩空气勾兑法。如专利号CN200620109461. 3、CN98244157. 6、CN201120180885.X等虽然 改进了白酒的勾兑装置，但都未能改变在罐体(容器)内实现白酒勾兑的现状。罐体勾兑存在着如下的缺点罐体勾兑只是通过罐体内的搅拌作用，通常是人工打耙或者通压缩空气搅拌勾兑，其勾兑精度和勾兑效率不高；不够节能，需要耗费大量的能源，即通入大量的压缩空气或者利用搅拌装置实现酒体的勾兑；参与勾兑的罐体需要占用大量的安装空间，不利于实际生产应用；最重要的一点，罐体勾兑属于间歇性勾兑，不能实现连续性均质地勾兑酒体。
发明内容
针对食品饮料行业中罐体勾兑不连续性、低勾兑精度和低勾兑效率等问题，本发明涉及一种在线管道自动勾兑系统，主要包括进料部分、微量元素添加部分、管式混合部分。进料部分，在主管道入口处设置两个分角度管道口跨接阀门组合，即每个跨接阀门组合上设置三个管道接口，通过控制系统自动选择相应管道阀门的开闭，使得边管道分别能够以0(垂直)，逆向π/4、逆向/6弧度与主管道相交，管道之间不同的会合弧度会使主流体与边流体产生不同的湍流效果，以达到不同的混合效果和勾兑效率；微量元素添加部分，将微量元素添加管道安装于主管道中心以实现径向射流技术，并通过圆锥体变流装置和挡流板改变射入的添加剂的流向以垂直径向方向进入主流体，与主流体之间形成剧烈的紊流，达到快速混合的效果；而管式混合部分主要通过S型管道和管式静态混合器实现，S型设计能够增加流体在管道内的湍流程度，大大减少了整个勾兑装置的占地空间，管式静态混合器则是通过在混合器内设置三个静态的螺旋状混合单体，并且相邻混合单体之间方向相反、交叉地固定在管道内，混合单体将流体一分为二，使得流体在管道内形成交叉混合和对流混合，具有传输速度快且能完成不同液体在瞬时内有效混合。本发明并在主管道、边管道和纯水管道上分别配装输送泵、流量计和调节阀，在径向射流管上配装计量泵，由控制器通过控制输送泵来实现流体的输送、通过控制流量计实现流量的检测和并通过控制调节阀实现流量的自动调节，以此提高流体勾兑的自动化程度。一种在线管道自动勾兑方法，通过分角度管道口跨接阀门组合的设计实现主流体与边流体的添加，再由微量元素添加管道以径向射流技术完成微量元素的添加，并通过S型管道和管式静态混合器使得流体在管道内形成湍流，经成对分流混合和滑交叉混合作用，由控制器通过控制输送泵来实现流体的输送、通过控制流量计实现流量的检测和并通过控制调节阀实现流量的自动调节，使得主流体、边流体、纯水和微量添加元素在管道内实现在线、连续、自动地勾兑。—种在线管道自动勾兑的系统，包括进料部分、微量元素添加部分和管式混合部分；进料部分包括一根配装输送泵的主管道、两根同样配装有输送泵和调节阀的边管道、一根配装有输送泵和调节阀的纯水管道和两个分角度管道口跨接阀门组合；微量元素添加部分包括一个微量元素添加器、一根配装有电磁流量计和计量泵的径向射流管、一个带挡流板的圆锥体变流装置；管式混合部分包括S型管道和管式静态混合器。所述的进料部分的分角度管道口跨接阀门组合，主管道上设置以O (垂直)，逆向π /4,逆向31 /6弧度的三个管道口，管道口上放置分角度管道口跨接阀门组合，并与边管道连接。使得边管道的边流体能够以0，π/4, π/6的弧度与主管道的主流体汇合，并通过选择不同的主管道与边管道的速度比，以达到流体间不同的湍流程度和勾兑效果。
所述的径向射流管安装于主管道中心，实现径向射流技术，使流体完全沿主管道管径方向进入主流体，射流流体的速度全部用于径向扩散；在径向射流管之后安装一个带挡流板的圆锥体变流装置，以改变添加剂的流向，使其垂直进入主流体。该圆锥体变流装置中心截面为一个等腰直角三角形。所述的管道混合部分的S型管道设计成一个S型。所述的管式静态混合器在S型管道内安设3个管式静态混合器。每个管式静态混合器内等距离安装3个螺旋状混合单体，每两个相邻的形状相同的单体方向相反、交叉、静态地固定在混合器内；每个螺旋状混合单体具有两片螺旋片，并且相邻的两个螺旋状混合单体方向相反，并每个单体之间以60°角度叉开。在白酒勾兑中的应用，包括三个阶段基础酒的组合阶段、调味酒的组合阶段、成品酒的勾兑阶段；在基础酒组合阶段，主管道内由输送泵通入占主要比例的第一原度酒，根据组合比例，两个边管道内分别由输送泵通入占次要比例的第二原度酒、第三原度酒，并由控制器通过调节阀控制其流量，纯水管道内通入纯净水实现加浆降度，通过S型管道和管式静态混合器实现原度酒之间的湍流混合，得到原度酒组合；调味酒组合阶段同原度酒组合阶段，分别在主管道、边管道内通入占不同比例的第一调味酒、第二调味酒、第三调味酒，由S型管道和管式静态混合器混合，得到综合调味酒；而成品酒勾兑阶段，则是在主管道内通入组合好的基础酒，边管道内分别通入不同风格的综合调味酒，纯水管道内再次通入纯净水降度，通过S型管道和管式静态混合器的勾兑作用，得到勾兑好的成品白酒。本发明的有益效果1.实现了在线连续性的均质勾兑；2.提高了勾兑精度和勾兑效率，减少了成品酒的生产周期，保证了成品酒的质量一致性；3.更加的节能闻效，减少了占地空间。
图1白酒勾兑工艺流程框图。图2在线管道自动勾兑系统原理图。图3在线管道自动勾兑系统结构示意图。图4微量元素添加管及变流装置结构示意图。图5管式静态混合器结构示意图及剖面图。其中，主管道1、边管道2、分角度管道口跨接阀门组合3、分角度管道口 4、纯水管道5、微量元素添加器6、径向射流管7、圆锥体变流装置8、挡流板9、法兰10、管式静态混合器11、螺旋状混合单体12。下面结合附图和具体实例对本发明作进一步详细说明
具体实施例方式一种在线管道自动勾兑方法，通过分角度管道口跨接阀门组合的设计实现主流体与边流体的添加，再由微量元素添加管道以径向射流技术完成微量元素的添加，并通过S型管道和管式静态混合器使得流体在管道内形成湍流，经成对分流混合和滑交叉混合作用，由控制器通过控制输送泵来实现流体的输送、通过控制流量计实现流量的检测和并通过控制调节阀实现流量的自动调节，使得主流体、边流体、纯水和微量添加元素在管道内实现在线、连续、自动地勾兑。一种在线管道自动勾兑的系统，包括进料部分、微量元素添加部分和管式混合部分；进料部分包括一根配装输送泵的主管道、两根同样配装有输送泵和调节阀的边管道、一根配装有输送泵和调节阀的纯水管道和两个分角度管道口跨接阀门组合；微量元素添加部分包括一个微量元素添加器、一根配装有电磁流量计和计量泵的径向射流管、一个带挡流板的圆锥体变流装置；管式混合部分包括S型管道和管式静态混合器。所述的进料部分的分角度管道口跨接阀门组合，主管道上设置以O (垂直)，逆向π /4,逆向31 /6弧度的三个管道口，管道口上放置分角度管道口跨接阀门组合,并与边管道连接。使得边管道的边流体能够以0，π/4, π/6的弧度与主管道的主流体汇合，并通过选择不同的主管道与边管道的速度比，以达到流体间不同的湍流程度和勾兑效果。 所述的径向射流管安装于主管道中心，以实现径向射流技术，使流体完全沿主管道管径方向进入主流体，射流流体的速度全部用于径向扩散；并为了克服射流的不均匀性，在径向射流管之后安装一个带挡流板的圆锥体变流装置，以改变添加剂的流向，使其垂直进入主流体，该圆锥体变流装置中心截面为一个等腰直角；三角形挡流板的设置是为了保证流体的垂直径向扩散，与主流体形成剧烈的紊流。因此，径向扩散作用和紊流作用增强了流体快速混合的效果。所述的管道混合部分的S型管道设计成一个S型，以节省整个系统的占地空间，并通过S型的设计来增加酒体湍流和混合的效果。所述的管式静态混合器在S型管道内安设3个管式静态混合器。每个管式静态混合器内等距离安装3个螺旋状混合单体，每两个相邻的形状相同的单体方向相反、交叉、静态地固定在混合器内；每个螺旋状混合单体具有两片螺旋片，并且相邻的两个螺旋状混合单体方向相反，并每个混合单体之间以60°角度叉开；因此对于每个静态混合器有3个混合单体，即6个螺旋片，每片相隔60°角度，从剖面图看上去刚好形成360°的螺旋片。由于螺旋单体的存在，流体在混合器内同时发生分流混合和交叉混合，从而使得本体具有传输速度快且能完成不同液体在瞬时内的有效混合。在白酒勾兑中的应用，包括三个阶段基础酒的组合阶段、调味酒的组合阶段、成品酒的勾兑阶段；在基础酒组合阶段，主管道内由输送泵通入占主要比例的第一原度酒，根据组合比例，两个边管道内分别由输送泵通入占次要比例的第二原度酒、第三原度酒，并由调节阀控制其流量，纯水管道内通入纯水实现加浆降度，通过S型管道和管式静态混合器实现原度酒之间的湍流混合，得到原度酒组合；调味酒组合阶段同原度酒组合阶段，分别在主管道、边管道内通入占不同比例的第一调味酒、第二调味酒、第三调味酒，由S型管道和管式静态混合器混合，得到综合调味酒；而成品酒勾兑阶段，则是在主管道内通入组合好的基础酒，边管道内分别通入不同风格的综合调味酒，纯水管道内再次通入纯水降度，通过S型管道和管式静态混合器的湍流作用，增加酒体混合的效果，使得水分子和酒精分子充分缔合，提高勾兑效率和勾兑精度，并减少了成品酒的储存时间，缩短了成品酒的生产周期。首先，在主管道(1)入口处上、下分别设置一对分角度管道口(4)，将两个分角度管道口跨接阀门组合(3)分别以垂直于水平面的角度对称地固定在分角度管道口的上方，并把两个边管道(2)分别安装于跨接阀门组合上、下方；然后，将纯水管道(5)安装于跨接阀门组合之后，并设置流量检测计、调节阀和泵；再者，将微量元素添加器(6)及径向射流管(7)安装于纯水管道之后，并在径向射流管前设置流量计及计量泵，以此监测主管道上的流量和按相应比例添加的微量元素的量；同时，为了克服射流的不均匀性，在径向射流管之后安装一个圆锥体变流装置(8)和挡流板(9)，以改变从径向射流管道中出来的流体的流向，该圆锥体变流装置中心截面为一个等腰直角三角形，因此变流后添加剂能够垂直方向进入主流体，而挡流板的设置是为了保证流体的垂直径向扩散，与主流体形成剧烈的紊流，达到快速混合的效果；虽然在层流状态，挡流板不能增加液体的湍流程度，反而由于挡流板后面形成停滞区而降低了混合速度，但在湍流状态下，挡流板由于抑制了流体打漩而增加了流体的湍流程度，从而加快了混合效率。主管道前半部分实现调味酒、基础酒、纯水、微量元素等的添加，而主管道后半部分主要实现酒体的混合和勾兑，设计成S型，以增加酒体的湍流程度，并大大减少整个勾兑装置的占地空间；在主管道S型处以相应间隔安装三个管式静态混合器(11)，静态混合器和主管道以法兰(10)进行连接。其中，管式静态混合器是在混合管道内安设一系列特殊设计的螺旋状混合单体(12)，每两个相邻的形状相同的单体，方向相反交叉地固定在管道内，流体流动过程中单体本身不发生旋转运动，混合器内也无任何转动部件，而是以流体的动能为混合的能量。流体在混合单体内流动时，每一单体将水流一分为二，混合器的总分流数将按单体的数量成几何级数递增，这种混合作用称为成对分流混合，而由于相邻的混合单体方向相反，使水流不断产生方向相旋涡和反向相旋涡，称之谓滑交叉混合，此现象有助于增加混合效率。在混合器内同时发生湍流混合、成对分流混合和滑交叉混合三种作用，从而使得本体具有传输速度快且能完成不同液体在瞬时内的有效混合。以白酒勾兑为例，本发明可应用于白酒勾兑的三个阶段基础酒的组合勾兑阶段，根据配方中各种微量成分的比例，从原度酒库中选择参与的原度酒。通过主管道上的泵将占主要比例的原度酒I从原度酒罐I中打入主管道中，并通过调节阀来控制流量；然后边管道上的泵将占次要比例的原度酒2、原度酒3从各自的原度酒罐中打入到边管道中，根据基础酒组合比例，利用调节阀控制流量，并选择0°弧度的边管道跨接口进入主流体中；再根据基础酒配比，由纯水管道通过相应的泵和调节阀通入纯净水，进行加浆降度；最后，经组合后的原度酒和纯净水通过“S”型管道部分和管式静态混合器实现基础酒的组合勾兑，组合好的基础酒通过泵打回到基础酒罐中存储。调味酒组合阶段，根据调味酒比例配方，选择多种高质量的、各具独特风格的调味酒进行组合，形成综合调味酒。其实际操作同基础酒的组合勾兑，将占主要比例的调味酒I从调味酒罐I中打入主管道中；然后，根据综合调味酒的比例配方，通过泵和调节阀将调味酒2、调味酒3分别打入边管道中，并选择0°弧度的边管道跨接口进入主流体中；通过“S”型管道和管式静态混合器实现综合调味 酒的组合和混合过程，组合好的综合调味酒通过泵打到综合调味酒罐中存储。成品酒勾兑阶段，依据标样酒的勾兑配方，选择参与勾兑的基础酒和综合调味酒，在主管道中通入基础酒，在边管道中分别通入不同风味的综合调味酒，并通过分角度管道口跨接阀门组合选择不同的角度接入主管道中；根据不同类型酒的勾兑配比，可分别选择以0(垂直)，逆向π/4，逆向π/6弧度与主管道会合，实现不同的勾兑效果和勾兑速率；然后，在纯水管道中按照配比要求通入纯净水，再次进行加浆降度，以达到标样酒的度数；并通过计量泵将微量元素添加器中的添加剂打入到径向射流管道中，在主管道中心实现径向射流添加，使得微量添加剂与酒体快速的混合；当微量元素添加后，通过S型管道和管式静态混合器增强酒体的湍流效果，使得酒体之间的混合更加快速和高效，混合完成后得到成品酒，通过泵打回到成品酒罐中存储。至此，白酒勾兑的整个过程就完成了，包括由原度酒组合勾兑得到基础酒、由调味酒组合得到综合调味酒、通过基础酒和综合调味酒的混合勾兑三个阶段。本发明，即在线管道自动勾兑系统参与了白酒勾兑全部的三个阶段，其大大减少了勾兑过程中罐体的使用，节省了占地空间，并且也大大减少了能源消耗；实现了连续性均质勾兑，减少了成品酒的储存时间，缩短了成品酒的生产周期，大大提高了白酒勾兑的效率和精度。以下对本发明的工作原理和参数选择作进一步的阐述。1、管道尺寸的确定有实验表明，流体在湍流状态下能够增加不同流体间的混合效果。湍流，也称为紊流，是流体的一种流动状态。当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流，或称为片流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流况称为过渡流；当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，称为湍流，又称为乱流、扰流或紊流，因此酒体在湍流或者紊流的扰动下会有更好的勾兑效果。流体流动状态可以用雷诺系数来判断，计算公式为
权利要求
1.一种在线管道自动勾兑方法，其特征在于，通过分角度管道口跨接阀门组合实现主流体与边流体的添加，再由微量元素添加管道以径向射流技术完成微量元素的添加，并通过S型管道和管式静态混合器使得流体在管道内形成湍流，经成对分流混合和滑交叉混合作用，由控制器通过控制输送泵来实现流体的输送，通过控制流量计实现流量的检测，并通过控制调节阀实现流量的自动调节，使得主流体、边流体、纯水和微量添加元素在管道内实现在线、连续、自动地勾兑。
2.一种实现如权利要求1所述的方法的系统，其特征在于，它包括进料部分、微量元素添加部分和管式混合部分；进料部分包括一根配装输送泵和调节阀的主管道、两根同样配装有输送泵和调节阀的边管道、一根配装有输送泵和调节阀的纯水管道和两个分角度管道口跨接阀门组合；微量元素添加部分包括一个微量元素添加器、一根配装有电磁流量计和计量泵的径向射流管、一个带挡流板的圆锥体变流装置；管式混合部分包括S型管道和管式静态混合器。
3.根据权利要求2所述的在线管道自动勾兑系统，其特征在于，所述的进料部分指分角度管道口跨接阀门组合，在主管道上分别设置以O,逆向31/4,逆向Π/6弧度的三个管道口，管道口上放置分角度管道口跨接阀门组合，并与边管道连接。
4.根据权利要求2所述的在线管道自动勾兑系统，其特征在于，所述的径向射流管安装于主管道中心，实现径向射流技术，使流体完全沿主管道管径方向进入主流体，射流流体的速度全部用于径向扩散；在径向射流管之后安装一个带挡流板的圆锥体变流装置，以改变添加剂的流向，使边流体垂直进入主流体，该圆锥体变流装置中心截面为一个等腰直角三角形。
5.根据权利要求2所述的在线管道自动勾兑系统，其特征在于，所述的管道混合部分即主管道后半部分S型管道设计成一个S型。
6.根据权利要求2所述的在线管道自动勾兑系统，其特征在于，所述的管式静态混合器在S型管道内安设3个管式静态混合器，每个管式静态混合器内等距离安装3个螺旋状混合单体，每两个相邻的形状相同的单体方向相反、交叉、静态地固定在混合器内；每个螺旋状混合单体具有两片螺旋片，并且相邻的两个螺旋状混合单体方向相反，并每个混合单体之间以60°角度叉开。
7.一种根据权利要求1或2所述的方法或系统在白酒勾兑中的应用，其特征在于，它可应用于白酒勾兑的三个阶段基础酒的组合阶段、调味酒的组合阶段和成品酒的勾兑阶段；在基础酒组合阶段，主管道内由输送泵通入占主要比例的第一原度酒，并根据组合比例，两个边管道内分别由输送泵通入占次要比例的第二原度酒、第三原度酒，由控制器通过调节阀控制酒体流量，纯水管道内通入纯净水实现加浆降度，再通过S型管道和管式静态混合器实现原度酒之间的湍流混合，得到原度酒组合；调味酒组合阶段同原度酒组合阶段，分别在主管道、边管道内通入占不同比例的第一调味酒、第二调味酒、第三调味酒，经由S型管道和管式静态混合器混合，得到综合调味酒；而成品酒勾兑阶段，则是在主管道内通入组合好的基础酒，两个边管道内分别通入不同风格的综合调味酒，纯水管道内再次通入纯净水降度，通过S型管道和管式静态混合器的混合勾兑作用，得到勾兑好的成品白酒。
全文摘要
本发明公开了一种在线管道自动勾兑方法、系统及应用。通过分角度管道口跨接阀门组合的设计实现主流体与边流体的添加，再由微量元素添加管道以径向射流技术完成微量元素的添加，并通过S型管道和管式静态混合器使得流体在管道内形成湍流，经成对分流混合和滑交叉混合作用，通过控制器来实现流体的输送、检测和自动调节使得主流体、边流体、纯水和微量添加元素在管道内实现在线、连续、自动地勾兑。本发明实现连续性均质勾兑，一方面通过控制器在管道内实现自动的输送流体，另一方面通过管道内的分角度管道口跨接阀门组合、径向射流管、S型管道和管式混合器等混合装置完成流体间自动混合和勾兑，既提高了勾兑效率和精度，又节省了占地空间和能源。
文档编号C12G3/04GK103031241SQ20121052938
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日
发明者杨丽明, 黄晓峰, 蔡梦萍 申请人:浙江大学