一种青稞奶茶生产系统的制作方法

本发明涉及一种青稞奶茶生产系统，属于食品工程技术领域。

背景技术

青稞是禾本科大麦属的一种禾谷类作物，因其内外颖壳分离，籽粒裸露，故又称裸大麦、元麦、米大麦。主要产自中国西藏、青海、四川、云南等地，是藏族人民的主要粮食。青稞在青藏高原上种植约有3500年的历史，从物质文化之中延伸到精神文化领域，在青藏高原上形成了内涵丰富、极富民族特色的青稞文化。有着广泛的药用以及营养价值，已推出了青稞挂面、青稞馒头、青稞营养粉等青稞产品。

青稞维生素含量远远高于葡萄等水果，富含蛋白质、脂肪、碳水化合物、淀粉，钙、磷、铁等微量元素含量也较高，并含有多种氨基酸和膳食纤维，其中β-葡聚糖有清肠、调节血糖、增强免疫力的作用。青稞的蛋白质含量比大米、面粉高1.6～2.2倍，脂肪含量则比大米、面粉高2～2.5倍，而且青稞脂肪成分中亚油酸含量较多，易被人体吸收，有降低人体血液中胆固醇的作用。青稞含糖较少，是糖尿病患者的理想食品。

本公司利用青稞深加工的副产物青稞糟制取青稞奶茶，探寻青稞的营养价值和保健功能，达到变废为宝，提高青稞附加值，采用传统发酵工艺与现代设备相结合，为了满足区域性生产需求，延长产品生产链，充分发挥资源优势，接活农业产业结构和发展规模经济，带动当地经济发展。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种青稞奶茶生产系统，采用固态发酵与液态发酵相结合的发酵方法，得到最终的青稞奶茶产品。具体技术方案如下：

一种青稞奶茶生产系统，其特征在于，包括以下步骤：预处理→固态发酵→一次过滤→液态发酵→二次过滤→杀菌→产品灌装；

所述液态发酵步骤在液态发酵罐内进行，所述液态发酵罐包括盖体，所述盖体下方设置有套管，所述套管下方固定连接有“ω”形引流罩，所述引流罩具有弧形内壁，所述弧形内壁底部向液态发酵罐内壁延伸形成连接板，所述连接板固定连接到液态发酵罐内侧面；所述盖体上设置有驱动电机，所述驱动电机下方设置有伸入液态发酵罐内部的传动轴，所述传动轴下方固定连接有转动轴组件，所述转动轴组件上位于引流罩内部的位置设置有扇叶，所述转动轴组件底部设置有搅拌桨，所述转动轴组件底部设置有搅拌桨之间设置有储液容器，所述储液容器内具有储液腔，所述储液腔内储存有消泡剂，所述搅拌桨内设置有与储液腔连通的流体通道，所述搅拌桨表面设置有多个连通到流体通道的毛细管；

所述液态发酵罐外侧设置有消泡剂外加罐，所述消泡剂外加罐内部底端向罐外引出有消泡剂外加管路，所述套管与传动轴之间形成消泡剂暂存腔，所述消泡剂外加管路上远离消泡剂外加罐的一端伸入消泡剂暂存腔内，所述传动轴内设置有轴内输送管道，所述轴内输送管道一端与消泡剂暂存腔连通、另一端伸入转动轴组件内并最终与储液腔连通；

所述液态发酵罐内部下侧设置有内部支撑架，所述内部支撑架与搅拌桨之间设置有缓冲支撑组件，所述缓冲支撑组件内部具有活塞腔，所述活塞腔内设置有活塞杆，所述活塞杆下方设置有弹性部件，所述活塞杆上方设置有固定座，所述固定座与搅拌桨之间设置有支撑轴承，所述固定座与缓冲支撑组件之间设置有弹性波纹密封套，所述活塞腔底部与消泡剂外加罐之间设置有相互连通的压送管道；

所述搅拌桨中段连接有斜向流量控制管，所述斜向流量控制管具有与流体通道连通的控制管进口和控制管出口，所述斜向流量控制管内设置有配重塞，所述配重塞上靠近控制管进口的位置设置有控制管封口，所述配重塞与控制管出口之间设置有配重塞弹簧，所述配重塞周向开设有配重塞环形槽，所述配重塞环形槽内设置有软质橡胶，所述斜向流量控制管侧面设置有与斜向流量控制管内部连通的微流导管，所述微流导管具有微流导管进口和微流导管出口，当搅拌桨转动时配重塞环形槽携带软质橡胶沿斜向流量控制管内壁滑动并逐步封闭微流导管出口，当搅拌桨停止转动时配重塞环形槽携带软质橡胶沿斜向流量控制管内壁滑动并逐步打开微流导管出口、且此时控制管封口逐步贴合控制管进口内侧实现密封，所述搅拌桨上的毛细管分布在靠近控制管出口的一端。

作为上述技术方案的改进，所述斜向流量控制管两端向外延伸形成控制管翻边，所述控制管翻边与搅拌桨之间通过锁紧螺栓固定连接。

作为上述技术方案的改进，所述斜向流量控制管内壁设置有控制管内凸出，所述配重塞上设置有与控制管内凸出配合的配重塞凸出。

作为上述技术方案的改进，所述传动轴伸入套管内，所述传动轴与套管之间轴承连接。

作为上述技术方案的改进，所述连接板向转动轴组件一侧延伸形成导流板，所述导流板中心开设有供转动轴组件穿过的通孔，所述导流板上贯穿有多个供泡沫穿过的导流孔，所述扇叶随转动轴组件转动、并将泡沫磨碎后的液滴甩至弧形内壁表面。

作为上述技术方案的改进，所述引流罩上方开设有顶部开口，所述顶部开口下方与扇叶对应。

作为上述技术方案的改进，所述引流罩上设置有锁紧扣。

作为上述技术方案的改进，所述转动轴组件下端开设有螺纹槽，所述储液容器上侧设置有螺纹连接端，所述螺纹槽与螺纹连接端螺纹配合，所述螺纹连接端上开设有与储液腔连通的加液孔。

作为上述技术方案的改进，所述储液腔内壁开设有与流体通道连通的腔壁孔，所述转动轴组件静止时消泡剂的液位低于腔壁孔。

作为上述技术方案的改进，所述消泡剂外加罐上还设置有外部增压管道。

上述技术方案采用固态发酵和液态发酵相结合的工艺制备青稞酵素，并且采用独特结构设计的液态发酵罐对发酵过程中产生的气泡进行很好的抑制，并且设计斜向流量控制管对消泡剂的加入量进行定量控制，保证的发酵过程的顺利进行，制成的青稞酵素可以直接作为茶产品冲泡饮用，也可以与其他组分混合成奶茶产品，市场前景广阔。

附图说明

图1为本发明一种青稞奶茶生产系统的生产线示意图。

图2为本发明中液态发酵步骤中液态发酵罐的结构示意图。

图3为本发明中液态发酵罐内引流罩附近部件的示意图。

图4为本发明中液态发酵罐内储液容器的内部结构示意图。

图5为本发明中液态发酵罐另一种实施方式的结构示意图。

图6为本发明中液态发酵罐内消泡剂暂存腔附近部件的示意图。

图7为本发明中液态发酵罐内缓冲支撑组件附近部件的示意图。

图8为本发明中液态发酵罐内斜向流量控制管的内部结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种青稞奶茶生产系统，包括以下步骤：预处理→固态发酵→一次过滤→液态发酵→二次过滤→杀菌→产品灌装；

在预处理步骤中，将青稞糟破碎后加入葡萄糖后加入一定量的水，加糖化酶，低温糖化，调节糖度到8％～15％，料水比为3:1～8:1，该步骤的原料组分均做无菌化处理，青稞糟采用辊式粉碎机进行粉碎，粉末越小越好，搅拌混匀得到预处理混合物；

在固态发酵步骤中，将预处理混合物接种酵母菌种，酵母菌种的接种比例为1‰～4％，搅拌均匀，固态发酵温度为27℃～33℃，发酵时间为5天～15天，固态发酵后得到固态发酵产物；

在一次过滤步骤中，将固态发酵产物稀释后打浆，离心后过滤，得到一次过滤上清液；

在液态发酵步骤中，将一次过滤上清液中接种益生菌菌种，加入凉开水搅拌均匀，液态发酵温度为20℃～30℃，发酵时间为1天～7天，液态发酵后得到液态发酵产物，该步骤中益生菌可以采用乳酸菌与一些酵母和霉组成的混合菌种；

在二次过滤步骤中，将液态发酵产物压滤后澄清，该步骤中澄清的目的是因为发酵过程中仍然有部分蛋白质、淀粉等大分子物质未完全反应，因此需要将其沉淀下来，之后得到青稞酵素液；

在杀菌步骤后通过产品灌装，可以将产品制成饮品或者经过浓缩、干燥，得到青稞酵素粉末，可以直接作为茶产品冲泡饮用，也可以与其他组分混合成各种口味的奶茶产品。

如图1所示，本发明还提供了一种与该青稞酵素生产工艺配套的青稞酵素生产线，包括工作台10、固态发酵罐30、液态发酵罐40和辅料添加罐50。工作台10上设置有多个原料储存罐20，原料储存罐20可以用于对青稞糟和其他原料进行前期储存和预处理，固态发酵罐30、液态发酵罐40和辅料添加罐50之间通过液体物料输送管路43连接。该生产线中，由于固态发酵周期较液态发酵长，因此在一个生产线中，一个固态发酵罐30可以与两个或两个以上的液态发酵罐40组合使用。

如图2、图3、图4所示，图2为液态发酵罐40的结构示意图，该液态发酵罐40包括盖体41，盖体41下方设置有套管411，套管411下方固定连接有“ω”形引流罩46，引流罩46具有弧形内壁464，弧形内壁464底部向液态发酵罐40内壁延伸形成连接板463，连接板463固定连接到液态发酵罐40内侧面；盖体41上设置有驱动电机45，驱动电机45下方设置有伸入液态发酵罐40内部的传动轴451，传动轴451下方固定连接有转动轴组件47，转动轴组件47上位于引流罩46内部的位置设置有扇叶471，转动轴组件47底部设置有搅拌桨49，转动轴组件47底部设置有搅拌桨49之间设置有储液容器48，储液容器48内具有储液腔481，储液腔481内储存有消泡剂482，搅拌桨49内设置有与储液腔481连通的流体通道491，搅拌桨49表面设置有多个连通到流体通道491的毛细管492。

液态发酵罐40底部连接有排液管路44，液态发酵罐40的主体结构支撑在支架42上。

当驱动电机45转动时，传动轴451带动转动轴组件47，传动轴451伸入套管411内，传动轴451与套管411之间轴承连接，套管411与引流罩46固定连接，随着转动轴组件47的转动，扇叶471也将发生转动，引流罩46罩合在扇叶471外侧。

在液态发酵过程中，随着转动轴组件47的转动搅拌，液态发酵罐40内部会产生泡沫，起泡会带来许多不利因素，如发酵罐的装料系数减少、氧传递系统减小等。泡沫过多时，影响更为严重，造成大量逃液，发酵液从排气管路或轴封逃出而增加染菌机会等，严重时通气搅拌也无法进行，菌体呼吸受到阻碍，导致代谢异常或菌体自溶。由于整个液态发酵罐40一般处于密闭状态，较多泡沫的存在会降低发酵效率，本方案采用的引流罩46和扇叶471组成了一种机械消泡的结构，通过扇叶471转动，将液态发酵罐40液面的气泡吸入到引流罩46内，然后通过扇叶471打碎气泡，气泡破碎的液滴甩落到弧形内壁464上，随着弧形内壁464表面下落到液态发酵罐40内，达到消泡的功能。

同时发酵过程中，气泡同样存在于液态发酵罐40的混合液内部，或者是粘附在液态发酵罐40内壁上，这些气泡体积不大，但是存在形态较为稳定，随着发酵时间的累计，这些气泡会使混合液均匀性变差，导致发酵不均匀的问题。为此，也需要对这部分气泡进行消除。

为了解决这部分液体内的气泡，本申请设计了储液容器48和搅拌桨49相连的结构，其中储液容器48内储存有消泡剂482，消泡剂482可以选用现有技术中年的矿物油类、有机硅类或聚醚类类消泡剂。矿物油类消泡剂通常由载体、活性剂等组成。载体是低表面张力的物质，其作用是承载和稀释，常用载体为水、脂肪醇等；活性剂的作用是抑制和消除泡沫，常用的有蜡、脂肪族酰胺、脂肪等。有机硅类消泡剂一般包括聚二甲基硅氧烷等。有机硅类消泡剂溶解性较差，在常温下具有消泡速度很快、抑泡较好，但在高温下发生分层、消泡速度较慢、抑泡较差等特点。聚醚类消泡剂包括聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚等。聚醚类消泡剂具有抑泡时间长、效果好、消泡速度快、热稳定性好等特点。

储液腔481内壁开设有与流体通道491连通的腔壁孔483，转动轴组件47静止时消泡剂482的液位低于腔壁孔483，当转动轴组件47转动时，储液容器48内的消泡剂482会进入到搅拌桨49的流体通道491内。当转动轴组件47快速转动时，流体通道491内的消泡剂会通过毛细管492进入到液态发酵罐40内，随着搅拌的进行消泡剂将分散到罐内各个位置，当消泡剂与气泡接触时，消泡剂会溶入泡沫液，显著降低该泡沫处的表面张力，因为这些物质一般对水的溶解度较小，表面张力的降低仅限于泡沫的局部，而泡沫周围的表面张力几乎没有变化，表面张力降低的部分被强烈地向四周牵引、延伸，最后破裂，达到消泡的目的。

基于上述方案可以设计另一种液态发酵罐40的实施方式。

如图5、图6所示，上述技术方案中的储液容器48内储存的消泡剂482可以通过以下方法进行补充，该方法需要增加消泡剂外加罐60和设计相应的加液管路结构。具体结构如下：液态发酵罐40外侧设置有消泡剂外加罐60，消泡剂外加罐60上还设置有外部增压管道61，消泡剂外加罐60内部底端向罐外引出有消泡剂外加管路63，套管411与传动轴451之间形成消泡剂暂存腔412，消泡剂外加管路63上远离消泡剂外加罐60的一端伸入消泡剂暂存腔412内，传动轴451内设置有轴内输送管道452，轴内输送管道452一端与消泡剂暂存腔412连通、另一端伸入转动轴组件47内并最终与储液腔481连通。

上述加液管路结构内按照流体流动方向依次经过：消泡剂外加罐60→消泡剂外加管路63→消泡剂暂存腔412→轴内输送管道452→储液腔481，其中消泡剂暂存腔412由套管411围合形成，套管411与传动轴451之间通过密封轴承组件连接，消泡剂暂存到消泡剂暂存腔412内，通过轴内输送管道452向储液腔481内输送。

如图7所示，为了提高转动轴组件47和搅拌桨49转动时的稳定性，本发明还设计了一种缓冲支撑组件70，该液态发酵罐40内部下侧设置有内部支撑架421，缓冲支撑组件70设置在内部支撑架421与搅拌桨49之间，缓冲支撑组件70的具体结构包括：活塞腔71，活塞腔71内设置有活塞杆73，活塞杆73下方设置有弹性部件72，活塞杆73上方设置有固定座731，固定座731与搅拌桨49之间设置有支撑轴承75，固定座731与缓冲支撑组件70之间设置有弹性波纹密封套74，活塞腔71底部与消泡剂外加罐60之间设置有相互连通的压送管道62。

上述缓冲支撑组件70的作用有三个：第一，缓冲支撑组件70能够在提高转动轴组件47和搅拌桨49转动时的稳定性，因为支撑轴承75的存在，搅拌桨49可以相对于支撑轴承75内的固定座731转动；第二，活塞腔71和活塞杆73的设计，可以针对转动轴组件47和搅拌桨49转动时在轴向窜动产生的轴向位移，当位移产生时活塞杆73能够在活塞腔71内运动，起到缓冲的作用；第三，当活塞杆73能够在活塞腔71内运动时，活塞腔71内压力数值发生变化，当压力变大即活塞杆73向下运动时，压力通过压送管道62进入消泡剂外加罐60，并将消泡剂外加罐60内储存的消泡剂压入到消泡剂外加管路63中，并最终将消泡剂压送到液态发酵罐40内。

由于搅拌桨49转动过程中，消泡剂会不断从毛细管492甩出，消泡剂的用量不易控制，为此，本申请还设计了一种消泡剂流量控制方法，该流量控制方法主要依靠斜向流量控制管90实现。

如图8所示，搅拌桨49中段连接有斜向流量控制管90，斜向流量控制管90具有与流体通道491连通的控制管进口903和控制管出口904，斜向流量控制管90内设置有配重塞91，配重塞91上靠近控制管进口903的位置设置有控制管封口911，配重塞91与控制管出口904之间设置有配重塞弹簧93，配重塞91周向开设有配重塞环形槽913，配重塞环形槽913内设置有软质橡胶92，斜向流量控制管90侧面设置有与斜向流量控制管90内部连通的微流导管901，微流导管901具有微流导管进口901a和微流导管出口901b，当搅拌桨49转动时配重塞环形槽913携带软质橡胶92沿斜向流量控制管90内壁滑动并逐步封闭微流导管出口901b，当搅拌桨49停止转动时配重塞环形槽913携带软质橡胶92沿斜向流量控制管90内壁滑动并逐步打开微流导管出口901b、并且此时控制管封口911逐步贴合控制管进口903内侧实现密封，搅拌桨49上的毛细管492分布在靠近控制管出口904的一端。

配重塞91采用钢材质制成，上述方案中斜向流量控制管90的消泡剂流量控制原理是，当搅拌桨49转动时，配重塞91由于惯性将沿斜向流量控制管90向斜下方移动，进而压缩配重塞弹簧93，随着配重塞91的运动，软质橡胶92将逐步封闭微流导管出口901b，控制管封口911也随着配重塞91的运动逐步打开控制管进口903，此时搅拌桨49的流体通道491内的消泡剂将通过控制管进口903进入到配重塞91与控制管进口903之间，由于微流导管出口901b处于封闭状态，此时消泡剂不能通过微流导管901继续向下流动。当搅拌桨49转速降低或者停止转动时，配重塞91由于配重塞弹簧93的弹力将沿斜向流量控制管90向斜上方移动并恢复到初始状态，随着配重塞91的运动，软质橡胶92将逐步打开微流导管出口901b，控制管封口911也随着配重塞91的运动逐步封闭控制管进口903，此时配重塞91与控制管进口903之间的消泡剂将通过微流导管901继续向控制管出口904的位置流动，因为毛细管492分布在靠近控制管出口904的一端，继续向下流动的消泡剂通过毛细管492进入到液态发酵罐40内。这种设计可以通过调整搅拌桨49的转速控制配重塞91的运动状态，实现消泡剂的定量加入，消泡剂用量更少。

并且，上述具有配重塞91结构的斜向流量控制管90还有一个作用，就是当配重塞91随搅拌桨49的转动向斜下方运动时，配重塞91与斜向流量控制管90内壁实现紧密贴合，斜向流量控制管90内部产生负压，将有助于消泡剂从消泡剂外加罐60内进入到液态发酵罐40。

斜向流量控制管90两端向外延伸形成控制管翻边905，控制管翻边905与搅拌桨49之间通过锁紧螺栓906固定连接，控制管翻边905与搅拌桨49之间需要密封连接。斜向流量控制管90内壁设置有控制管内凸出902，配重塞91上设置有与控制管内凸出902配合的配重塞凸出912，控制管内凸出902的作用是限制配重塞91的移动轨迹。

当然，除了上述通过压送管道62压送消泡剂的方法之外，还可以通过外部增压管道61直接压送消泡剂外加罐60内的消泡剂。当通过例如增加装置从外部增压管道61向消泡剂外加罐60内增压时，可能有气流通过压送管道62进入到活塞腔71内，进而推动活塞杆73，从而将活塞杆73压紧到支撑轴承75的位置，又进一步提高了转动轴组件47和搅拌桨49转动时的稳定性。

弹性波纹密封套74的作用能够保证活塞杆73与活塞腔71处于气密状态，并且弹性波纹密封套74具有一定的弹性变形能力，可以随活塞杆73的活塞运动进行变形。

进一步的，连接板463向转动轴组件47一侧延伸形成导流板461，导流板461中心开设有供转动轴组件47穿过的通孔467，导流板461上贯穿有多个供泡沫穿过的导流孔462，扇叶471随转动轴组件47转动、并将泡沫磨碎后的液滴甩至弧形内壁464表面。该优选方案中通孔467的作用是避让转动轴组件47的转动轨迹，导流板461的可以在一定程度上吸附液面的气泡，因为液面的气泡是漂浮在液面上的，因此导流板461的存在可以供气泡依附，使液面气泡集中，从而提高扇叶471的机械消泡效率。

更能进一步的，引流罩46上方开设有顶部开口465，顶部开口465下方与扇叶471对应，引流罩46上设置有锁紧扣466。顶部开口465的作用是使引流罩46上下形成气流通道，避免扇叶471转动时引流罩46内产生紊流。

上述方案对于生产系统的改进，集中在液态发酵罐40部分，其提供的液态发酵罐40主要解决发酵过程中产生的气泡问题。对于发酵罐内液面上方、液面下方设计的气泡抑制结构，以及针对气泡抑制结构设计的消泡剂定量加入结构。其中斜向流量控制管的结构即为消泡剂定量加入结构，对消泡剂的加入量进行选择性控制，该斜向流量控制管内的流量控制与搅拌桨的转动状态相关联，不需要通过监测系统专门控制。单独依靠搅拌桨49转动使配重塞91发生偏移，进而控制消泡剂随搅拌桨49的转动状态不同而有选择的加入，只要对搅拌速度一个参数进行监控即可实现转速和消泡剂选择性加入两个动作，方便实用。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，多组份溶液混合在没有特别说明的情况下均按照质量百分比进行混合。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。