一种能够调节发酵环境含氧量的发酵装置的制作方法

1.本实用新型涉及酒发酵酿造领域，尤其涉及一种能够调节发酵环境含氧量的发酵装置。


背景技术：

2.白酒的发酵工艺为一种重要工艺，其决定着发酵产物酒体的优劣。现有研究表明，发酵效果在发酵设备中的空间分布差异明显，一般下层空间的发酵效果高于上层空间，外层空间的发酵效果高于内层空间。而传统的窖池发酵法，通常是静态发酵，其不能够改变窖池中酒糟的空间位置，最终导致发酵产物酒体的不均一。另外，传统发酵是在窖池的上层覆盖窖泥以及其他填土的方式进行封藏，其虽然能够为参与发酵的微生物提供厌氧环境，但是却无法有效地排出窖池内部产生的二氧化碳等气体。
3.因此，传统酿酒的窖发酵存在以下缺陷：
4.一、现有固态法白酒酿造工艺中多采用踩窖等压实粮食糟醅的方式，以排出粮食糟醅间大量的空气和不利的环境微生物，无法根据发酵进程微生物的需要准确控制外界气体的进入和发酵窖池内部气体排出；
5.二、不易维护：窖泥一旦敷抹在窖池侧壁和底部后，就必须连续使用，若长时间不使用或长时间暴露在空气里，窖泥微生物菌群将老化、退化、甚至大量死亡，酒质将受到较大影响。
6.此外，一方面由于对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实用新型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，然而这绝非本实用新型不具备这些现有技术的特征，相反本实用新型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：

7.针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种能够调节发酵环境含氧量的发酵装置，包括工作容器，在采用横卧姿态的工作容器内，按照与该工作容器轴线平行的方向在其两端大约中心位置处可旋转且密封地设置有贯穿所述工作容器两端的搅拌轴，具有自转功能的搅拌轴轴向上设置有至少具有沿其径向方向突出的部分的能够调节发酵环境含氧量的搅拌杆，搅拌杆构造为能够伴随搅拌轴旋转而搅拌工作容器中的酒糟，使得酒糟中的氧气分布更加均匀，其中，工作容器连通其内部地设置有具有三个开口的管道连接件，管道连接件的第一端口连通至工作容器内部，管道连接件中连通至大气交换通道的第二端口的管段中设置有能够被控开闭的第一阀门用以控制第二端口与大气的连通状态，管道连接件中连通至抽气结构的第三端口的管段中设置有能够被控开闭的第二阀门用以控制第三端口和抽气结构的连通状态。
8.优选地，抽气结构被构造为与第三端口连通以通过抽取工作容器内的空气控制发酵环境含氧量且能够被控开闭的真空泵。
9.优选地，大气交换通道区别于连通至第二端口的一端的另一端连通至工作容器外的大气，其中，在大气交换通道管段内可拆卸地设置有一侧通过第二端口连通大气且另一侧通过第一端口连通工作容器的能够实现工作容器和大气的气体交换的空气滤芯。
10.优选地，还包括控制部，在工作容器进行发酵作业过程时，控制部按照基于不同发酵阶段对含氧量的需求而分别控制第一阀门、第二阀门和真空泵开闭的方式电连接至第一阀门、第二阀门和真空泵以通过管道连接件对工作容器的气体构成进行调整。
11.优选地，还包括气压表，气压表至少一端连通至工作容器内，并且其按照将其检测的工作容器内的气压值传输至控制部的方式与控制部6电连接。
12.优选地，工作容器构成为具备处于大气环境中的第一容器壁和用于容纳发酵酒糟且处于第一容器壁的第二容器壁的套层结构，第一容器壁和第二容器壁之间具备可以容纳发酵用窖泥的空心夹层。
13.优选地，第二容器壁穿透地开设有数个孔洞，孔洞被构造为允许第二容器壁靠空心夹层一侧的物质能够与第二容器壁靠工作容器内部存放酒糟的另一侧的物质在发酵过程中进行物质交换从而平衡酒糟内关键底物浓度的结构。
14.优选地，工作容器远离地面的一侧大致中心位置处沿垂直于工作容器轴线方向贯通的设置有能够连通外界与工作容器内部的可开闭的进口。
15.优选地，工作容器靠近地面的一侧大致与进口相对位置处贯通的设置有能够连通外界与工作容器内部的可开闭的出口。
16.优选地，搅拌轴穿出工作容器的其中一端传动连接至能够驱动搅拌轴自传的动作单元，在搅拌轴穿出工作容器的部位设置有密封套件5，其用于防止工作容器在工作工程中内部物质通过搅拌轴与第一容器壁的连接处向外泄漏。
17.优选地，搅拌杆可以彼此设置方向呈90
°
垂直的第一搅拌杆和第二搅拌杆，第二搅拌杆设置在相邻两个第一搅拌杆之间，两者依次间隔排列大致呈米字形分布。
18.优选地，搅拌杆顶端沿搅拌轴轴向设置有第一搅拌叶片，第一搅拌叶片和搅拌轴之间的搅拌杆上沿垂直于第一搅拌叶片方向设置有第二搅拌叶片，第一搅拌叶片和第二搅拌叶片被构造成能够随搅拌杆转动而围绕搅拌轴转动的结构。
19.本实用新型优势在于：
20.本实用新型可以通过搅拌轴和搅拌叶片的全方位搅拌功能使罐体内上层、中层和下层的粮食糟醅中水分分布更加均匀，进而平衡乙醇、有机酸酯和溶氧等关键底物浓度，避免因粮食糟醅物理化学性质不同导致泥坑内不同部位的粮食糟醅发酵过程不一致从而引起的后期蒸馏过程的蒸馏出酒量下降的技术问题；同时搅拌轴上的搅拌杆和搅拌叶片也可以提升搅拌范围，提高搅拌效率，进而节约电能；
21.通过将窖泥填充在工作容器的空心夹层中，避免长期暴露在空气中，提升窖泥的寿命，节约成本；
22.另外，根据发酵前中后期进程的需要，可以自主调控工作容器空气和外界环境气体的交换，保证了粮食糟醅发酵所需要的气体环境，增强了发酵过程的可控制性和稳定性。
附图说明
23.图1是本实用新型提供的一种优选实施方式的内部结构示意图；
24.图2是本实用新型提供的第二容器壁开孔结构示意图；
25.图3是本实用新型提供的控制部电连接示意图；
26.图4是本实用新型提供的一种优选实施方式的俯视图；
27.图5是本实用新型提供的搅拌杆优选的结构示意图。
28.图中：100、工作容器；110、第一容器壁；120、第二容器壁；130、进口；140、出口；200、搅拌轴；300、搅拌杆；400、动作单元；500、密封套件；600、控制部；700、管道连接件；710、第一端口；720、第二端口；721、第一阀门；730、第三端口；731、第二阀门；800、真空泵；900、气压表；301、第一搅拌杆；302、第二搅拌杆；310、第一搅拌叶片；320、第二搅拌叶片。
具体实施方式
29.下面结合附图1进行详细说明。
30.本实用新型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，提供了一种能够调节发酵环境含氧量的发酵装置。
31.本方案所采用的装置能够解决上述至少一部分问题。本装置中，至少包括工作容器100、搅拌轴200、搅拌杆300。
32.工作容器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。如上所述工作容器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之目的，在工作容器100周侧上开设有至少一个连通至工作容器100内部的进口130。同时，在工作容器100周侧不同于开设进口130位置的另一位置开设有出口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，进口130设置在工作容器100周侧上远离地面的一侧位置，出口140设置在工作容器100周侧上靠近地面的一侧位置。在进行发酵工序时，可以从位于工作容器100上方的进口130进料，投入进口130的酒糟受重力而逐层在工作容器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出口140中落出。
33.根据一种优选实施例，工作容器100具有至少内外两层，分别为第二容器壁120和第一容器壁110，两个壁为套层结构，第一容器壁110将第二容器壁120套在其内。并且，套层结构中间留有一定间隙。第一容器壁110构成为实体密封壁面，第二容器壁120构成具备一定物质透过性的壁面结构。优选地，如图2所示，第二容器壁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第二容器壁120上，以实现上述的提供一部分的物质透过性。优选地，孔结构是按照一定预设距离的矩阵式排列在第二容器壁120上的，从整体上看，第二容器壁120构成为网状或者板筛结构。在使用时，向第二容器壁120与第一容器壁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第二容器壁120上的孔结构平齐或者能够部分穿过孔结构接触至第二容器壁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。
34.搅拌轴200大致构成为条状或者杆状结构，基础地，其设置在工作容器100的轴线位置，即其两端分别连接至工作容器100的两个顶面大致中心的位置。搅拌轴200能够被驱动以执行沿其轴心或者在其被设置在工作容器100轴线时能够沿工作容器100的轴心进行
自旋转，驱动方式可以是设置在搅拌轴200至少其中一端的动作单元400进行电机驱动的方式。具体地，动作单元400可以设置在工作容器100之外，在此情况下，搅拌轴200至少传动连接至动作单元400的一端被构造为穿过工作容器100的一个顶面到外部，穿出部位与工作容器100之间通过密封套件500密封以防止罐体内物质由此泄露。搅拌轴200穿出的一端传动连接至动作单元400以在动作单元400的传动下能够沿自身轴线旋转。在本实施中，搅拌轴200的两端都穿出工作容器100，并且两端都设置有上述密封套件500。
35.搅拌轴200的轴向路径上设置有至少一个搅拌杆300，在本实施例中，搅拌杆300至少沿搅拌轴200径向突出，较佳地，搅拌杆300突出的长度至少保证能够将至少与其处于同一平面的所有酒糟在搅拌轴200旋转的带动下产生转动，为此，搅拌杆300可能突出至接近第二容器壁120附近；优选地，数个搅拌杆300按照搅拌轴200的轴向路径进行排列，使得罐体中所有的酒糟均能够在搅拌杆300的旋转下被带动；优选地，搅拌杆300可以分为第一搅拌杆301和第二搅拌杆302，第一搅拌杆301第二搅拌杆302设置方向呈90
°
垂直，第二搅拌杆302设置在相邻两个第一搅拌杆301之间，两者依次间隔排列大致呈米字形分布；优选地，搅拌杆300顶端沿搅拌轴200轴向设置有第一搅拌叶片310，第二搅拌叶片320垂直于第一搅拌叶片310设置于第一搅拌叶片310和搅拌轴200之间的搅拌杆300上。
36.在本实施例中，在搅拌轴200的旋转带动下，第一搅拌杆301、第二搅拌杆302、第一搅拌叶片310和第二搅拌叶片320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。上述发酵系统在使用前，向工作容器100内喷洒使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，接着向第一容器壁110与第二容器壁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。随后启动动作单元400，带动搅拌轴200和搅拌杆300进行旋转。接着向进口130中填入酒糟，酒糟在搅拌杆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，最后封闭进口130。
37.发酵阶段时，持续开启动作单元400，使得发酵中的酒糟能够被搅拌杆300驱动地持续移动，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。
38.发酵结束之后，仍然打开动作单元400，将出口140打开，通过搅拌杆300的旋转，将罐体内发酵完成的酒糟由出口140全部送出，最后关闭动作单元400。
39.优选地，考虑到发酵的不同阶段，还提供另外一种优选实施例，其用于控制工作容器内的发酵过程的含氧量，以适应于不同的发酵阶段。具体地，还包括气压表900，其设置在工作容器上并且用于检测工作容器内部的气压，因此气压表900至少一部分是连通至工作容器内部的。另外，工作容器的另一个位置连通其内部地设置有管道连接件700，管道连接件700的第一端口710连通至罐体的内部。第二端口720连通至大气交换通道。优选地，大气交换通道的管段中间包括空气滤芯。第三端口730连通至具有抽气功能的抽气结构，在本实施例中，抽气结构为真空泵800。第二端口720将空气滤芯与工作容器内部连通，其管段上还设置有第一阀门721。空气滤芯的另一侧连通至工作容器外的大气。第三端口730将真空泵800与工作容器内部连通，其管段上还设置有第二阀门731。真空泵800用于将工作容器内的气体抽出。空气滤芯内设置有微孔滤膜，可以在保证空气流通的同时，防止外部的微生物进
入工作容器的内部。
40.如图3，还包括控制部600，控制部600电连接至上述第一阀门721、第二阀门731和真空泵800以控制其开闭，故上述阀门或者真空泵800均选择为能够接受控制指令而执行对应动作的带有电子元器件部分的部件种类。控制部600可以选择为mcu或者单片机结构，例如采用stm32系列的mcu芯片。
41.填入糟醅前，在工作容器内进行酒精消毒后，启动动作单元带动搅拌杆300旋转，将糟醅由进口投入，填满后封闭进口。随后控制部600控制关闭第一阀门721，打开第二阀门731，开启真空泵800，真空泵800工作将工作容器中的剩余的空气抽出。开始进入发酵流程。
42.发酵前期，除了持续打开动作单元以持续搅拌工作容器中的糟醅外，控制部600控制第二阀门731关闭，打开第一阀门721，关闭真空泵800，使得工作容器内部能够通过第二端口720上的空气滤芯与外界大气进行少量的空气交换，通过调整空气滤芯的气体通过结构(例如增加筛网、透气膜等结构)可以实现对工作容器内部和外界大气之间气体交换的速度以及交换量。此步骤实现了允许工作容器内部在发酵前期能够与外界大气进行少量的空气交换，将工作容器内部维持在一个缺氧环境中，即缺乏但是仍然具备一定低浓度的氧气。
43.发酵过程中中后期，任然持续进行搅拌。此时，控制部600维持第二阀门731关闭不变，控制第一阀门721关闭，使得工作容器内部与外界大气完全隔绝，经过一小段时间后，工作容器内的氧气被消耗完毕，此时工作容器内形成厌氧环境，罐内氧气含量降至最低。酵母菌在厌氧环境中会产生大量二氧化碳，使得罐内气压升高，为防止气压过大导致罐体膨胀，气压表900至少被用于监控工作容器内的气压，当气压表900测定的气压值超过一个预设值时，控制部600控制第一阀门721打开，使得工作容器内的二氧化碳能够向外排出一部分。此处，为保证当第一阀门721打开时，工作容器能够向外界排出二氧化碳气体而不是外界向罐体内送入空气，该预设值可以设置为至少大于外界大气压的数值，如此情况下，当第一阀门721打开时，工作容器内的气压至少大于外界大气压，在压差的作用下，能够保证至少在阀门打开的初始一段时间内，气体的流向一定是由罐内向外界大气流通的。优选地，在打开第一阀门721进行排气后，当气压表900检测到罐内气压与外界大气压力平衡时，控制部600控制第一阀门721关闭。在本方案中，控制部600在此步骤中控制第一阀门721打开或关闭是基于气压表900的检测结果来执行的，因此一个优选的方案为，气压表900被构造为具备将其检测的气压数据传输至控制部600的结构，例如可以选择为电子气压表900，气压表900与控制部600电连接。在此方案下，气压表900的数据实时被控制部600采集，控制部600能够基于实时采集的气压数据结合预设的预设值来自动判断第一阀门721开启和关闭的时机，以实现自动控制。
44.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实用新型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实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型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。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。本实用新型说明书包含多项实用新型构思，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实用新型构思提出分案申请的权利。