一种空间均温式温控发酵系统的制作方法

1.本发明涉及酒发酵酿造领域，尤其涉及一种空间均温式温控发酵系统。


背景技术：

2.白酒酿造中一个较为关键的工艺环节为酒糟发酵环节，随着科技发展，现在存在一些技术将传统的窖池发酵转移至地上的发酵装置中发酵以获得更好的场地优势以及更全面的工艺监控效果。
3.cn102888321b涉及一种浓香型白酒原酒的罐式发酵方法和罐式发酵装置。本发明是提供一种单位面积产酒量高、易于实现机械化操作、生产安全、可对发酵过程进行调控、产品品质稳定的浓香型白酒原酒罐式发酵方法和罐式发酵装置。浓香型白酒原酒的罐式发酵方法，将发酵罐、水泵、换热器通过管道依次相连，并由plc控制水泵、换热器运行，将粮糟放入发酵罐内，向发酵罐内加入粮糟重量15～40％的黄水，粮糟在大曲、黄水和窖泥柱涵养及固定的微生物作用下发酵，发酵糟醅中的黄水经孔板渗入黄水收集层，经过换热器内调温后喷洒到发酵糟醅上并参与发酵，发酵期间黄水不断重复上述循环过程。
4.cn104745389b公开了一种适用于固态或半固态发酵产品生产的多功能生产设备，其主要包括：多个生产容器、工艺管道和阀门组以及生产附属设备，其中生产容器的至少一个为固态与半固态发酵产品生产的多功能生产容器，所述多功能生产容器由容器本体和盖体组成，其中，容器体设置有保温层、夹套层和传导层。本发明将传统生产方法与现代机械化、工业自动化相结合，注重热能和水的回收利用，相应减少操作人力成本、生产成本和设备投资成本；本发明可以通过将多功能生产容器上的温度计改为无线温度检测器并将工艺管路阀组上的阀门组改为自动阀门，实现计算机自动化控制，适合企业的规模化生产。
5.在酒的发酵过程中，往往并非长时间开启搅拌装置，而是由工艺人员通过自身的酿酒经验或者通过酒厂编制的发酵工艺操作规范来决定什么时间开启搅拌装置、开启的转速有多快、开启的持续时间是多久等等，这造成了针对解决发酵过程中空间各个部分的不均匀性的方案(即采用搅拌)难以推进，往往在一次被开启的搅拌过程中，罐内的酒糟还没有完全充分地被混合均匀就因为搅拌被停止而被迫中断混合，导致发酵效果仍然不好。并且不同的发酵阶段，其搅拌的启停特征是不一样的，这造成了对于搅拌的效果是否达标也产生了不一样的考核，例如发酵前期，基本上搅拌时间、频次很少，则在此阶段内，酒糟很有可能会产生上述的被迫中断混合的问题。
6.上述现有技术虽然考虑到在罐体中增加搅拌结构，但是基于发酵的各个阶段的不同情况没有给出进一步的改进。基于现有发酵经验，发酵中由于微生物的分解作用，产生酒精的同时会放出大量的热量以及二氧化碳，并且放出热量与二氧化碳的时间以及程度是随着发酵程度的不同而变化的，同时，热量对于酒糟中的微生物会产生负面影响，当温度超出微生物的承受范围之后，会造成大量的不可逆的微生物活性降低甚至死亡现象，一旦出现此类问题，将造成无法估量的成本损失。现有技术中，出现该类事故时，一般是选择紧急停机，打开罐体开口进行强制散热，但是这无疑是严重拖慢了生产进度，并且实际上这也是一
种基本无用的补救措施，对后续恢复生产所需要投入的成本也让相当一批酒厂难以承受。
7.此外，一方面由于本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。


技术实现要素：

8.针对现有技术之不足，本发明提供了一种空间均温式温控发酵系统，其特征在于，包括罐体单元，其内填充固态酒糟以进行发酵，罐体单元内设置有杆轴和扇叶，还包括控制单元，控制单元基于当前发酵阶段选择控制搅拌的工作模式，其中，“搅拌的工作模式”以与控制杆轴的转数相关的方式执行。
9.优选地，第一工作模式下，控制单元基于外部输入而被切换为第一工作模式时，其在预设的时间段内对杆轴的旋转次数执行累加的统计，当累加次数达到预设的规定次数时，判定本次第一工作模式达成目标，第一工作模式被配置为适应于发酵中期阶段。
10.优选地，控制单元基于外部输入而被切换为第二工作模式时，其在预设的时间内对杆轴的旋转次数执行重置计数的统计，当某一次的连续转动转数达到或超过预设的规定次数时，判定本次第二工作模式达成目标，第一工作模式被配置为适应于发酵前期阶段。
11.优选地，第一工作模式与第二工作模式按照被动监控的方式开展，在此方式下，控制杆轴的开启、停止、搅拌时长以及转速均由工艺人员自主控制，控制单元监控杆轴的转速以确定是否达成该模式下的目标，并在预设时间到期后仍没有达到目标的情况下，向外界发送提示信息。
12.优选地，第一工作模式与第二工作模式按照被动监控的方式开展，在此方式下，控制单元能够在当前的工作模式下预设时间结束时仍未达成目标的情况下，自动控制杆轴执行至少一次基本搅拌组的转数的旋转以使得酒糟经历至少一次均匀搅拌。
13.一种空间均温式温控发酵系统，包括罐体单元，其内填充固态酒糟以进行发酵，罐体单元内设置有杆轴和扇叶，罐体单元内还设置有气压检测器，其用于检测罐内发酵时产生的二氧化碳所带来的罐内气压变化，还包括控制单元，其电连接至气压检测器并且能够基于气压检测器的检测结果控制杆轴的转速，其中，控制单元基于当前罐内气压所处的气压区间而控制杆轴转速，被控转速与实测气压呈正相关。
14.优选地，罐体单元周侧环绕设置有用于以热交换方式控制罐内温度的循环水，循环水流速配置为能够被控制单元所控制，其中，循环水流速与实测气压呈正相关。
15.优选地，当气压处于第一气压区间时，控制单元控制杆轴的转速处于第一转速区间，控制循环水处于第一流速区间，如此情况下，酒糟内的微生物以第一生长速度繁殖。
16.优选地，当气压处于第二气压区间时，控制单元控制杆轴的转速处于第二转速区间，控制循环水处于第二流速区间，如此情况下，酒糟发酵分解为二氧化碳伴随产生的热量所带来的温升能够被控制在局部热点值之下。
17.优选地，其特征在于，当气压处于第三气压区间时，控制单元控制杆轴的转速处于第三转速区间，控制循环水处于第三流速区间，如此情况下，酒糟内部分微生物受到旋转剪切力而失活所导致的生长速度降低能够使得气压快速回落至第一或第二气压区间。
18.本发明优势在于：
19.本发明在罐体周边设置环绕的循环水散热结构，并且将搅拌控制引入对罐内温度的控制，同时考虑到发酵产生的二氧化碳团聚在罐体上方而导致持续加热的问题，以搅拌产生的切向力强制使得部分微生物失活的方式在不增加额外设备的情况下实现了对发酵超温的防止，使得发酵生产过程不会由于大量的微生物因为超温失活而被迫中断，具备生产连续、效率高等优势。
附图说明
20.图1是本发明提供的一种优选实施方式的结构示意图；
21.图2是本发明提供的一种优选实施方式的控制回路原理图；
22.图中：100、罐体单元；110、罐体单元外壁；111、套层空间；120、罐体单元内壁；130、第一口；140、第二口；150、水入口；160、水出口；170、挡片；200、杆轴；300、扇叶；400、驱动单元；500、封闭单元；600、温度计；700、气压检测器；800、控制单元；900、循环水调节装置。
具体实施方式
23.下面结合附图1和2进行详细说明。
24.本发明为解决酒糟在进行固态发酵时遇到的不同位置层级之间的数个发酵属性的差异性，提供了一种空间均温式温控发酵系统，其用于酒糟的发酵过程。酒糟发酵的核心是一种微生物生长繁殖的过程，好的发酵能够在酒糟的各个部位产生均匀的微生物聚落，这些微生物产生的大量微生物酶将酒糟中的淀粉、蛋白质等物质进行水解，从而产生大量的乙醇、有机酸和脂类，同时排出大量的二氧化碳等低沸点物质，其中乙醇、有机酸和脂类中的部分物质为酿造白酒所必须的物质，是最终获取成品白酒的关键之一。而发酵的环境影响微生物生长的效果，其中环境的影响可能具有多种影响因素，其中一种是空间位置上的影响因素。根据研究，发酵窖池中的糟醅理化指标至少在垂直层面上具有不同，具体地，在酸度上：下层＞中层＞上层；在水分含量上：下层＞中层＞上层；在淀粉含量上：上层＞中层＞下层。这表明在同一个发酵空间中，越靠近空间垂直下方的位置发酵情况越好。同时在水平维度上，越靠近窖池壁的部分发酵情况越优于靠近中间的部分。主要原因在于窖池的壁上通常涂覆有含有多种发酵菌种的窖泥，而靠近壁的酒糟与己酸菌和其他功能菌能够实现较好的接触，各种功能菌在此部分的繁殖情况相对更好，因此该部分的发酵情况优于相对更靠近中间的酒糟部分；而在垂直方向上的发酵分布也具有类似的原因，基于重力以及菌类的总体线型生长方向，位于上层的酒糟只能较少地接触窖泥以及其内部的功能菌，因此发酵效果相对中层和下层较差。基于上述发酵原理，可知，不同的发酵效果会引起发酵的产物的相关属性产生较大的不同，例如乙醇、有机酸、脂类、溶氧等关键的产出底物的浓度不同，以及位置不同导致的微生物生长情况不同而引发的各个酒糟部位的发酵情况不同，最终使得后续经过蒸馏过程获取的蒸馏酒份理化性质不同，造成出产率下降或者出产品质下降等问题。
25.本方案所采用的卧式固态发酵系统能够解决上述至少一部分问题。本系统中，至少包括罐体单元100、杆轴200、扇叶300。
26.罐体单元100构成为一种能够容纳酒糟的容器，在本实施例中，其为空心圆柱罐体
形，且在其被投入使用时，其大致是以其轴线平行于地面的方式被安装的，以此形成了卧式发酵的结构构型。如上所述罐体单元100被构造为空心结构，其内部可以填入酒糟，为向其内送入酒糟原料，在罐体单元100周侧上开设有至少一个连通至罐体单元100内部的第一口130。同时，在罐体单元100周侧不同于开设第一口130位置的另一位置开设有第二口140，其用于排出已经发酵完成的酒糟或者排出发酵产物(如乙醇、有机酸、脂类等混合物)。并且，基于重力效应，一种优选的实施例中，第一口130设置在罐体单元100周侧上远离地面的一侧位置，第二口140设置在罐体单元100周侧上靠近地面的一侧位置。在进行发酵工序时，可以从位于罐体单元100上方的第一口130进料，投入第一口130的酒糟受重力而逐层在罐体单元100中堆叠，从下至上填满整个罐体，发酵产生的产物或者发酵后的酒糟利用重力从第二口140中落出。
27.根据一种优选实施例，罐体单元100具有至少内外两层，分别为罐体单元内壁120和罐体单元外壁110，两个壁为套层结构，罐体单元外壁110将罐体单元内壁120套在其内。并且，套层结构中间留有一定间隙。罐体单元外壁110构成为实体密封壁面，罐体单元内壁120构成具备一定物质透过性的壁面结构。优选地，罐体单元内壁120上设置有穿透的孔结构，数个孔结构按照规则或者不规则的方式排列在罐体单元内壁120上，以实现上述的具备一定物质透过性。优选地，孔结构是按照一定预设距离的矩阵式排列在罐体单元内壁120上的，从整体上看，罐体单元内壁120构成为网状或者板筛结构。在使用时，向罐体单元内壁120与罐体单元外壁110之间的间隙内填入窖泥，填入量至少能够满足间隙内的窖泥能够与罐体单元内壁120上的孔结构平齐或者能够部分穿过孔结构接触至罐体单元内壁120的酒糟。通过均匀设置的孔结构，能够使得窖泥与罐体内的酒糟各部位产生较为均匀且充分的接触。
28.杆轴200大致构成为条状或者杆状结构，基础地，其设置在罐体单元100的轴线位置，即其两端分别连接至罐体单元100的两个顶面大致中心的位置。杆轴200能够被驱动以执行沿其轴心或者在其被设置在罐体单元100轴线时能够沿罐体单元100的轴心进行自旋转，驱动方式可以是设置在杆轴200至少其中一端的驱动单元400进行电机驱动的方式。具体地，驱动单元400可以设置在罐体单元100之外，在此情况下，杆轴200至少传动连接至驱动单元400的一端被构造为穿过罐体单元100的一个顶面到外部，穿出部位与罐体单元100之间通过封闭单元500密封以防止罐体内物质由此泄露。杆轴200穿出的一端传动连接至驱动单元400以在驱动单元400的传动下能够沿自身轴线旋转。在本实施中，杆轴200的两端都穿出罐体单元100，并且两端都设置有上述封闭单元500。
29.杆轴200的轴向路径上设置有至少一个扇叶300，在本实施例中，扇叶300至少沿杆轴200径向突出，较佳地，扇叶300突出的长度至少保证能够将与其处于同一平面的所有酒糟在杆轴200旋转的带动下产生转动，为此，扇叶300可能突出至接近罐体单元内壁120附近；优选地，数个扇叶300按照杆轴200的轴向路径进行排列，使得罐体中所有的酒糟均能够在扇叶300的旋转下被带动；可替代地，扇叶300可以设置为连续的螺旋形扇叶300，类似于混凝土搅拌机中的搅拌叶。在杆轴200的旋转带动下，扇叶300能够搅动存在于罐体内的酒糟，使其内部的每一个细小单元部分均能够偏离原本所在的位置并且在后续持续搅动的时间内能够出现在罐体内的任意位置。细小单元指的是假想的能够组成酒糟整体的最小物质，例如可以以分子进行表示。
30.上述发酵系统在使用前，向罐体单元100内喷洒食用酒精进行消毒灭菌，将发酵环境控制为无菌或者近似无菌的环境，接着向罐体单元外壁110与罐体单元内壁120之间填充窖泥。在一些实施例中，窖泥是一直存在于间隙中被反复使用的。随后启动驱动单元400，带动杆轴200和扇叶300进行旋转。接着向第一口130中填入酒糟，酒糟在旋转扇叶300的带动下被均匀地送至罐体内部的各个位置，随着酒糟填入量增大，最终罐体内部被填满，最后封闭第一口130。
31.发酵阶段时，持续开启驱动单元400，使得发酵中的酒糟能够被扇叶300驱动着持续移动，其内任意位置的单位酒糟均能够在后续时间内被移动至不同于上一时间所在位置的任意其他位置。
32.发酵结束之后，仍然打开驱动单元400，将第二口140打开，通过扇叶300的旋转，将罐体内发酵完成的酒糟由第二口140全部送出，最后关闭驱动单元400。
33.优选地，考虑到罐体单元100中各处的温度在不同的发酵情况下可能产生不同，继而导致酵母菌在这些温度不同的环境下产生不同活性，给出一种优选实施例。本实施例中，罐体单元外壁110设置为腔体结构，即具有一定厚度的罐体单元外壁110中间空出一定厚度的空置夹层，在罐体单元外壁110上分别设置有水入口150和水出口160。在一种实施例中，水入口150和水出口160设置在罐体单元外壁110对角的位置，使得向腔体结构中灌入的循环水能够基本覆盖至腔体结构的所有区域。考虑到罐体单元100可能在实用过程中于其侧壁以及下方出现遮挡问题，在另一种实施例中，水入口150和水出口160均是设置在罐体单元外壁110的远离地面的同一侧的，并且两者相对距离可以设置得较近，为防止由水入口150通入的循环水直接由水出口160流出或者被吸出，可以在水入口150和水出口160之间的腔体结构内设置挡片170，挡片170可以配合罐体单元外壁110的形状而构成为弧形片状，但是不能够构成环形片状，因为这完全阻挡了循环水前往水出口160的路径。
34.通过水入口150和水出口160，可以向罐体单元外壁110通入循环水，循环水进入腔体结构后能够将其基本充满，并且始终保持罐体单元外壁110的腔体结构内的循环水处于流动的状态以将吸收的部分热量带出至罐体外部。
35.温度是影响白酒固态发酵过程粮食糟醅发酵快慢和品质优劣的关键因素。现有固态法白酒酿造工艺最常用的为自然发酵，即将粮食糟醅投入发酵容器后，发酵过程非常依赖于外界环境温度。在夏季或者温度较高的时间段，发酵场所内的温度可能会超过合适的发酵温度范围，导致发酵相关菌类活性降低，发酵效果不佳，出酒率降低，异常以及杂味物质增多；在冬季或者温度较低时，发酵场所内的温度可能会低于合适的发酵温度范围，发酵相关菌类活性同样会降低，发酵过程迟缓，发酵周期延长，出酒率同样会降低。
36.而本方案通过在罐体单元100周侧设置绕壁的换热循环水，通过设置符合适宜发酵温度的循环水，结合上述杆轴200与扇叶300组成的搅拌组件，能够在发酵过程中将多余产生的热量带出或者将补充的热量带入糟醅，使其温度能够保持在最佳的发酵温度范围，从而解决发酵过程中糟醅中不同位置本身发酵情况不同而导致的温升不同或者外界环境温度不同导致的各部分发酵程度的不同。有利于缩短发酵时间，提升出酒率和出酒品质。能够保证糟醅的无论是温度还是发酵情况的一致性。旋转搅拌可以增强窖泥与糟醅的接触，使得糟醅中由窖泥引入的功能性微生物均匀分散，利于发酵过程的同步和稳定。
37.优选地，考虑到本实施例中设置的罐体单元外壁110与罐体单元内壁120的分层结
构以及该分层中填充有用于支持发酵过程的窖泥，仅在罐体单元外壁110设置的双层结构中添加循环水来维持罐体内部的温度可能是不足的，因为首先罐体单元外壁110距离罐体内部的酒糟特别是靠近杆轴200的中心层面的酒糟较远，热量传递效果在多次梯度递减之后所剩无几，其次由于夹在循环水与酒糟中间的窖泥层的阻挡以及其本身的吸热效果，循环水对罐体内酒糟的冷却效果较差。因此本方案提供的优选实施例将其中一个循环水管路设置在杆轴200以及与附加在杆轴200上的扇叶300内，以实现直接在酒糟内部配合散热的效果，能够实现对酒糟中心位置的控温。具体地，杆轴200与扇叶300内部均可以设置为至少具备一定厚度的空心通道结构，这些空心通道用于向循环水提供流通途径，在杆轴200穿过罐体单元100的其中一端位置处设置有连通杆轴200内的空心通道与罐体单元外壁110内的套层空间111的旋转连接件。旋转连接件用于向杆轴200内的空心通道通入循环水，同时不会影响杆轴200本身的自转，可以利用市场上较为常见的旋转水管连接头实现。或者，直接在杆轴200与罐体单元外壁110的套层空间111交叉段落中的任意位置设置至少一个贯通套层空间111到杆轴200内部的空心通道的开孔即可。在套层空间111内充满循环水的基础上，藉由该开孔，循环水能够被水压送入该开孔继而充满整个杆轴200。优选地，为提升循环水进入杆轴200的流量，上述开孔可以设置为多个，前提是开设的多个开孔对杆轴200的刚性不会造成破坏性的影响，例如导致杆轴200断裂、弯曲等问题。相应地，杆轴200的另一侧也与套层空间111连通。此方案中，杆轴200的两端分别由罐体单元100的两边穿出，在穿出部位，杆轴200的两端分别与相应位置的罐体单元外壁110内的套层空间111连通，使得套层空间111内的循环水能够进入杆轴200或者杆轴200内的循环水能够排出至套层空间111。利用水入口150和水出口160之间的压差，能够实现对杆轴200内的循环水流动方向的限定。
38.优选地，扇叶300内也设置有空心通道结构，并且该空心通道结构至少具有一个入口和一个出口，基础地，针对本方案中设置的螺旋形扇叶300，入口设置在螺旋起点位置，出口设置在螺旋终点位置，且入口和出口均与上述杆轴200内的空心通道连通。通过此方案，杆轴200内的循环水可以流入扇叶300，通过扇叶300与酒糟的接触实现循环水与酒糟热量的交换，以实现范围更大的温度控制。考虑到在扇叶300全段落中单向流动的循环水在接近出口的末段位置时由于前期已经进行了大量的换热而导致的与外界酒糟温度温差降低所产生的换热效率下降的问题，优选地，将扇叶300的全路径划分为数个段落，每个段落中均包含至少一段空心通道结构，并且每个空心通道段落均具备至少一个入口与出口，且每个入口与出口均连通至杆轴200内的空心通道。此种设置方案使得无论是处于扇叶300段落前段还是后段的段落，均可以进入温度相对一致的循环水，使得扇叶300的每个段落与其对应的酒糟环境的温差基本一致，使得在扇叶300上的换热控温效果在关于罐体单元100轴向的空间上趋于一致，防止了前段控温好，后段控温差的问题。
39.优选地，扇叶300内的空心通道可以尽量设置得较大，以实现对整个扇叶300散热面积的利用，在保证扇叶300强度的基础上，优选地，空心通道的体积可以占扇叶300体积的80％-90％左右，此时，扇叶300的散热效果能够达到最好或者较好的程度。
40.优选地，还设置有温度计600，其设置在罐体单元100内部，并且可以固定设置在某一个位置，其探针位置至少接触至罐体单元100内的酒糟。由此可以获得罐体单元100内酒糟的温度，基于该温度，人员可以获知当前温度是否在合理范围内，并以此为据调整输出循环水的温度。调整从水入口150输入的循环水的温度可以由设置在发酵装置之外的循环水
调节装置900完成。其中一种实施例是，该调节装置至少具备储水容器、制冷器和制热器，储水容器用于储存大量的循环水，制冷器用于对较热的循环水进行降温，制热器用于对较冷的循环水进行升温，使得被控制在合适温度的循环水能够进入罐体单元100并与酒糟进行换热以将酒糟温度稳定在设定范围内。
41.酒糟在发酵罐中接受微生物作用而发酵时，一般会经过几个阶段，第一阶段为发酵前期准备阶段，此时酒糟刚刚和罐体侧壁的窖泥产生接触，窖泥中的微生物开始迁移至酒糟当中，此为酒糟的接种过程，该过程是需要一定微弱含量的氧气参与的，因此此阶段罐内环境维持在一个缺氧状态。发酵中期也是整个酒糟发酵最重要的时期，其持续时间较长，一般在数个月至一年左右，期间微生物持续在酒糟中繁殖并且不断分解酒糟中的淀粉等物料以此形成酒精、风味物质等白酒酒体中的重要组成部分，该过程需要保证发酵罐内处于厌氧状态，确保微生物能够进行无氧代谢以生成目标产物。酒糟原料的分解伴随着二氧化碳的析出，并且粗略来看，二氧化碳的析出量或者析出速率与发酵速率大致呈正相关。同时发酵速率或者说发酵反应激烈程度与反应放热以及罐内温度的上升有着很大的关系。基于上述关系链可以得出，二氧化碳析出量与罐内温度温升具备一定的正相关关系。同时由于反应生成的二氧化碳伴随有大量的热量，由气相热力学可知，热气体具备主动向空间上部聚集的趋势，因此将二氧化碳排气口设置在罐体上部的同时，不得不考虑大量热量伴随气体团聚在罐体上半部分的问题，因为在此现象的影响下，即便在罐体内设置搅拌组件以使得酒糟各处产热情况大致平衡，同时在罐体周侧设置均匀的热交换散热装置，也会由于上层聚集的超过下层的热量而导致上下部分的热量控制不均衡，轻则造成上下层发酵效率不均匀，重则造成局部热点(一般来说温度超过35℃)导致该部分内含微生物失活死亡。常规发酵方案中，当温度超过35℃之后，一般是直接停止发酵，将窖池中的窖泥挖开进行散热，此时发酵过程被强制中断，当前窖池的生产进程严重受阻。
42.根据上述情况，微生物在发酵中期进行发酵时，其并不是时刻都是以相同的发酵速度进行发酵的，温度、搅拌速度、湿度、气压甚至微生物本身的情况都会影响发酵的情况，因此发酵产生的热量也并不是每一时间、每一位置都是相同的。例如在第一时期内，发酵情况较好，产生的热量较大，在第二时期内，发酵情况较为缓和，产生的热量较小。
43.罐体单元100内的二氧化碳含量可以由设置在管壁上的气压表或者其他的气压检测设备获取，杆轴200和扇叶300组合形成的搅拌组件的转速可以由转速检测组件检测。
44.以气压为基准设定至少两个气压基准值，即第一气压与第二气压，其中，第二气压高于第一气压，并且第二气压为局部热点预警值相关警戒数值。第二气压为人工设定的数字，在罐内当前气压达到甚至超过第二气压时，认为罐内的温度有较大风险会突破局部热点，造成严重的损失。以第一气压与第二气压为分界点，划分三个区间，分别称为第一气压区间、第二气压区间和第三气压区间。当罐内气压处于第一气压区间时，说明此时罐体内部发酵程度较低，罐内温升较低；当罐内气压处于第二气压区间时，说明此时罐体内发酵程度适中，发酵产生的热量能够被环绕在罐体四周的循环水所平衡；当罐内气压处于第三气压区间时，说明此时罐体内发酵激烈，偏离正常，向超出局部热点的温度升温变化，此时为防止紧急停机，需要对罐体内的数个参数进行调控以将罐内气压调回第二气压区间或者第一气压区间。第一气压与第二气压是基于人工经验设定的，通过使用者对自己所参与酿造的酒糟特点、当地环境情况、酒厂内的环境情况等因素，结合有限次数的实验，能够得出上述
两个数值。
45.同时，基于本方案中给出的搅拌组件，其转速也是影响罐内温度均衡性的关键因素之一。转速较慢时，被搅动的酒糟移动速度较为缓慢，相应地，也有较大可能会造成位于上层的部分酒糟长时间地留存在大量热二氧化碳的区域内，导致该部分持续升温，以至于超出最高温度。转速较快时，相应地，被搅动的酒糟移动速度变快，有助于快速轮换上层的酒糟，以使得在上层的酒糟不至于快速地升温，但是过快的搅拌对酒糟中的微生物的生长是不利的，原因是搅拌产生的切向力对微生物具有剪切作用，导致搅拌速度越快，对微生物的影响越大。
46.基于上述情况，在发酵过程中设定两个转速数值，第一转速和第二转速，第一转速低于第二转速。两个转速均是判断值，并非规定搅拌组件的转速仅能够选择这两种转速。第一转速与第二转速将转速划分为三个区间，分别称为第一转速区间、第二转速区间和第三转速区间。第一转速区间为低转速区间，转速在该区间中，酒糟的移动速度相当低，由于酒糟仍然属于具备一定粘度的物质，由此在此情况下有可能会造成部分位置的酒糟结块的情况，但是此转速区间对于酒糟中的微生物活性影响是最低的，换言之此区间有助于微生物的繁殖生长。第二转速区间属于正常转速区间，该区间中的转速对酒糟中的微生物的负面影响至少在用户接受的预期之内。第三区间属于高转速区间，该区间中的转速对酒糟中的微生物活性造成较大影响，但是相对能够防止上层的酒糟长时间的存在于较热环境中而造成的微生物大面积失活，同时加速搅拌会加速存在于酒糟内部的二氧化碳释放。与上述气压值一样，转速同样可以由人工经验设定。
47.基于上述设定，本实施例还给出一种控制方案。当罐内气压处于第一气压区间时，控制转速处于第一转速区间，同时减小循环水流量，使其处于第一流速区间，使得罐内微生物能够以第一生长速度生长。
48.当罐内气压处于第二气压区间时，控制转速处于第二转速区间，同时控制循环水流量维持正常水平，也即维持在第二流速区间，使得罐内微生物以第二生长速度生长。
49.当罐内气压处于第三气压区间时，控制转速处于第三转速区间，同时增大循环水流量，使其维持在第三流速区间，使得罐内微生物以第三生长速度生长，其中第一生长速度大于第二生长速度大于第三生长速度。
50.当罐内气压处于第一气压区间时，说明此时酒糟内部的微生物存量较小或者活性较小，需要进行一段微生物生长期或者恢复期，在此时期内，由于发酵强度较低，本方案控制转速降至相对最低，以使得微生物能够在几乎静态的酒糟环境中进行生长繁殖，同时，此时扇叶300旋转对微生物的剪切影响也是最低的，有助于微生物快速生长。同时由于此时发酵强度较低，罐内温升较慢，没有大量的热量放出，因此即使减小搅拌转速也不会对散热造成很大影响，同时控制循环水流速降低，以在非必要的时间段内减少循环水使用所带来的能量损耗。
51.当罐内气压处于第二气压区间时，此时酒糟内微生物处于正常发酵状态，发酵速率和发酵温度均属于正常范围(在本实施例中温度至少小于35℃)，此时控制搅拌转速维持在第二转速区间，并且调整循环水流量使其控制在正常流速。在此区间段内，发酵产生的温度正常，在可控的范围内，罐内整体温度距离最高温度还有一段距离，并且基于正常转速的搅拌，能够避免位于上层的酒糟长时间待在上层而导致其内的微生物失活，同时正常流速
的循环水为保证罐内散热提供了保障。理想状态下，发酵过程维持在该情况下是相对最好的情形。正常流速和正常转速可以为人工设定的范围值，其至少应该满足相对第一转速和第一流速较大，且相对第二转速和第二流速较小。
52.当罐内气压处于第三气压区间时，此时酒糟内微生物处于旺盛发酵状态，虽然对于发酵生产效率来说具有益处，但是发酵过量所导致的罐内温度急剧升高反而会导致微生物活性降低甚至不可逆性地失活。因此本方案中，有别于常规的发酵方案，不选择停机处理，反而是选择最高转速旋转的方式来避免大量的微生物遭受因升温而导致的不可恢复的失活，转速提升有助于位于上层的酒糟快速被轮换至下层，使得大量的热气体占据的上层空间不会对单独一个区域的酒糟造成过量的加热；同时，加速搅拌能够使得酒糟内部的热量快速地以二氧化碳带出的方式被逸散，有效避免了酒糟的内部温升；另外，转速变快同时导致酒糟中的微生物受到剪切力的影响增大，导致部分靠近扇叶300转动所形成的涡流边缘的微生物受到较大的剪切力而失活或者死亡，由此形成强制的微生物活性降低，但是这种降低非等同于温度升高所导致的活性降低，其仅针对部分涡流附近的微生物的活性降低，在转速下降之后，其余部分的微生物能够继续生长来填补上一时刻的负面影响，而高温引起的活性降低是大面积且不可修复或者极难修复的，由此，本方案实现了在不引起发酵不可逆终止的前提下强制控制发酵反应降低活性，以保证发酵整体的可继性，在不引入其余部件的情况下为人工控制过热情形提供一种可行方案。
53.根据一种优选实施例，本实施例中，搅拌并非是长时间开启的，经本发明研究发现，发酵过程并非一直需要搅拌，在相当一段时长内，罐内发酵情况较为稳定或者发酵阶段较为平缓时，出于节省电力以及防止过分搅动造成罐内环境被破坏之考量，通常有工艺人员选择在此时关闭杆轴200。虽然上述在不需要搅拌时，可以将搅拌速率维持在很低的程度以节省电力，但是，仍然存在一些酒厂希望关闭杆轴200。因此本实施例中，将上述对转速的控制转变为对转数的控制，即对一段时间内或者在某一模式下的整体转数或者过程中的分时转数进行调控设计。转数是指杆轴200旋转的周数，转数为1即为杆轴200旋转一周。
54.第一工作模式下，杆轴200需要在预设时限内完成规定次数的转动。因此，控制单元800基于外部输入而被切换为第一工作模式时，其在预设的时间段内对杆轴200的旋转次数执行累加的统计，当累加次数达到预设的规定次数时，判定本次第一工作模式达成目标，并且可以控制杆轴200停止。上述第一工作模式针对一个阶段内需要执行的搅拌次数进行控制，通常可以利用到一个阶段的搅拌中，从单次搅拌来看，一个小区域内的部分酒糟仅会产生一小段的移动，尤其是在使用螺旋带型搅拌扇叶300的情况下，酒糟会在罐内的轴向上进行一小段的移动，若想要实现将罐内的酒糟进行径向以及轴向上的均匀搅拌(即以一小部分酒糟观察，其在一段时间内能够经历罐内的各个空间)，需要执行不止一次的搅拌，而能够将罐内酒糟进行至少一次的径向以及轴向上的均匀搅拌的次数可以作为一个基本搅拌组。而上述的第一工作模式，以至少能够保证酒糟能够完成规定次数的径向及轴向上的均匀搅拌循环为目的，可以称为一次均匀搅拌，可以将规定次数设定为单个基本搅拌组或者数倍基本搅拌组的数值。第一工作模式，在搅拌期间具备停止搅拌状态的前提下，能够实现至少完整的一次基本搅拌组的搅拌，能够保证酒糟在罐内的充分流转，实现罐内发酵环境的重新分配，使得罐内各个位置的发酵情况、物质分布以及微生物分布等状态达成均衡。第一工作模式适用于发酵中期，发酵中期为发酵的主要时期，此时间段内发酵周期相对较
为规律且节奏清晰，一般是一段高发酵效率时间，一段低发酵效率时间交替进行，因此此时搅拌停止状态的时间往往较为规律，且工艺人员通常会选择在低发酵效率时间段内停止搅拌以恢复微生物的发酵产能。而发酵中期为保证发酵效果，应当进行至少一次上述完整的搅拌，以使得罐内的各个成分达成均一。
55.第二工作模式下，杆轴200需要在预设时限内完成至少一次连续的高于规定次数的转动。具体地，控制单元800基于外部输入而被切换为第二工作模式时，其在预设的时间内对杆轴200的旋转次数执行重置计数的统计，当某一次的连续转动转数达到或超过预设的规定次数时，判定本次第二工作模式达成目标。第二工作模式中的规定次数可以设置为单个基本搅拌组或者数倍基本搅拌组的数值。基于上述设置，第二模式能够保证酒糟在该时段内至少经历一次连续且能够在罐内完全混合的搅拌。与上述第一模式不同，第二模式采用重置计数的统计模式，每次计数以杆轴200开始搅拌到停止搅拌为间隔，记录期间的转数，当杆轴200下一次开启时，将上一次记录的转数重置清零后重新计数，在预设时间内如此重复，直至在某一次计数中，数值达到或者超过预设数值。第二模式是适用于发酵前期，发酵前期由于微生物繁殖较多而发酵进程较慢，所以为保护微生物生长，经常选择将搅拌停止，故前期时间段内，停机周期以及频率相对后面的阶段较高，而在每次停机之后的较长时间内，酒糟或者酒糟内的各项成分可能会因为重力等原因而逐渐向下方空间沉积，使得上一次的搅拌成果被打乱，在上述条件前提的基础上，为保证酒糟能够在发酵前期进行至少一次完整且连续的均匀循环以混合酒糟中的各项成分，设置了第二工作模式对杆轴200的转数进行了监控。
56.优选地，上述控制单元800基于外部输入而切换模式也可以更改为基于控制单元800自主判断的当前发酵所处阶段而切换工作模式。自主判断是指控制单元800具备传感功能或者设置有传感器，其能够藉由传感获取发酵罐的至少一项判定参数，并根据该判定参数来切换工作模式。判定参数可以有多种，其可以由人工进行选择和设定，例如微生物含量、二氧化碳含量、水分含量等等，以二氧化碳含量为例，发酵前期二氧化碳含量较少，发酵中期由于转入主要发酵阶段二氧化碳含量具有一个较为明显的抬升，以此可以作为一个切换阶段以及工作模式的判据。
57.优选地，上述两种模式可以按照被动监控的方式开展，即控制杆轴200开启、停止、搅拌时长以及转速等动作均由工艺人员自主控制，系统或者基于程序的自动控制系统不参与上述对杆轴200的控制，此方案优势在于能够充分发挥工艺人员的制酒经验，在一些目前尚未弄清发酵机理的情况下，能够较为完美地复现酒的品质。而被动监控是指，仅对杆轴200的转数情况进行监控，当其达成当前模式的目标时，可以向外界发送达成目标的提示信息，以方便工艺人员了解罐内的酒糟是否至少经历了一次均匀搅拌；当在预设时间内没有达成目标时，可以向外界发送未达成目标的提示信息，以方便工艺人员获知后补救性地进行至少一次的均匀搅拌。上述方案实现了在尽量还原人工参与酿酒的情况下，针对酒糟中各项参数或者状态均匀性地监控，使得酒的发酵在接近传统工艺的基础上防止了部分酒糟发酵的不均匀性，同时保障了酒的品质和均匀性。
58.优选地，上述两种模式还可以按照主动控制的方式开展，即控制单元800至少具备部分杆轴200的控制权。根据本方案，控制单元800能够在当前的工作模式下预设时间结束时仍未达成目标的情况下，自动控制杆轴200执行至少一次基本搅拌组的转数的旋转以使
得酒糟经历至少一次均匀搅拌；或者，在获取至少一组全发酵流程杆轴200停机记录表的情况下，控制单元800基于当前选定的模式以及停机次数和单次时长自动规划每次杆轴200启动的搅拌次数。上述杆轴200停机记录表可以由单次或者数次完整的发酵流程中记录获取，基于至少在一段时间内，发酵的条件和环境是趋于相对稳定的前提，往期记录的杆轴200停机数据能够被用于预测或者控制下一次发酵的搅拌方式，因此采用上述记录来归纳预测本次搅拌的停机时间、频次以及时长是能够实现的，并且能够伴随记录的数据增多、人工参与优化度的提升而更加能够贴合于本次的发酵搅拌控制。基于获取的搅拌记录，控制单元800能够自动规划每次搅拌的转数，例如可以是基于记录中较长时间开启的时间段，控制单元800规划该时间段搅拌应当执行至少一次基本搅拌组的转动，当控制单元800在当前选定的“应当执行至少一次基本搅拌组的转动”的时间段内没有检出符合基本搅拌组的转数时，直接向外界发送提示信息。因为，此时控制单元800在最有可能会产生至少一次基本搅拌组的时间段内没有发现实际达成了一次基本搅拌组的转数，通过对往期搅拌停机规律的归纳，合理推测后续产生一次达标转数的可能性很低，故在此时间段内直接向外界发出提示或者直接接管杆轴200转动以实现至少一次均匀搅拌。上述方案实现了依照搅拌停机历史记录来划分“最适应”的转数检测时机，以实现主动式的监控或者调整，而非被动式的监控或补救式的调整，进而在产生数次搅拌停机的基础上实现对酒糟均匀性的基本保障，有利于酒糟发酵均匀度的提升，有利于出酒品质的均一性。
59.需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。