一种相变控温发酵装置

1.一种相变控温发酵装置，包括相变控温发酵槽、控制器，其特征在于：还设有相变控温盖板，所述相变控温发酵槽为双层嵌套保温箱体，所述双层嵌套保温箱体之间填充有相变蓄能材料，所述相变控温盖板内填充有相变蓄能材料，所述相变控温盖板安装在相变控温发酵槽上，所述相变控温发酵槽和相变控温盖板内均设有换热循环水盘管，所述换热循环水盘管的一端通过进水阀与进水管相连，另一端通过出水阀与出水管相连，所述相变控温发酵槽的双层壁面内及槽内壁面上、相变控温盖板内均设有温度传感器，所述温度传感器与控制器相连，所述相变控温发酵槽的内壁面上设有酸度传感器，所述酸度传感器与控制器相连；
在相变控温发酵槽中所述的换热循环水盘管为两组，相对布置在相变控温发酵槽的双层壁面内；
所述进水阀和出水阀均为电动阀，根据温度传感器、酸度传感器的参数，控制器控制进水电动阀、出水电动阀动作。
2.根据权利要求1所述的相变控温发酵装置，其特征在于：所述相变控温盖板为六面体箱体。
3.根据权利要求1或2所述的相变控温发酵装置，其特征在于：所述相变控温发酵槽的底部设有带泄流阀的泄流管。
4.根据权利要求1或2所述的相变控温发酵装置，其特征在于：所述相变控温发酵槽与相变控温盖板接触的位置粘贴有橡胶密封垫。
5.根据权利要求1或2所述的相变控温发酵装置，其特征在于：所述相变控温盖板上设有4个吊装环。
6.根据权利要求1或2所述的相变控温发酵装置，其特征在于：所述相变蓄能材料的厚度为150～200mm。

一种相变控温发酵装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种发酵装置，特别是涉及一种相变控温发酵装置。\n背景技术\n[0002] 在生产大曲酒时，如发酵温度控制适宜，发酵时间适当延长，则产品质量较高而味浓郁；如发酵温度偏低，时间短，酒味就淡薄。所以，各种名酒、优质酒的发酵周期都比较长。\n[0003] 在生产麸曲白酒时，要使霉菌和酵母菌在整个发酵中充分发挥作用，必须给它们创造适宜的条件。入窖温度的高低是影响出酒率的重要环节。发酵温度过高，侵入的杂菌大量繁殖，通过细菌的作用，会生成较多的苦味和异味，出酒率也较低。低温入窖，由于酵母不易衰老，杂菌也不易繁殖，糖化发酵彻底，使淀粉得以充分利用。因此，采用低温入窖可以保证生产的均衡性，多产酒。在高温季节，往往采用人工调温和使用冰镇水来降低入窖温度，并采取调整配料比例，降低淀粉浓度，减少麸曲和酒母用量，以缩短发酵期、调整工作时间等措施，尽量达到低温入窖的要求。\n[0004] 人工调温，目前的方法，有传统的利用土壤传热的埋地窖池，也有利用中央空调系统对发酵槽进行降温的空调恒温发酵车间。传统方法节能环保，但需选择季节生产，对窖池温度也无法准确控制。空调恒温发酵车间需要有低温冷冻水作为供冷来源，其造价和能耗都较高。\n[0005] 酸度也是白酒生产发酵过程的重要指标。适当的酸度能稳定窖内升温达到发酵过程“前缓中挺”，有利于淀粉糊化水解生成可发酵性糖，在酵母菌的作用下生成乙醇，抑制发酵过程中的杂菌生长，促进酒中的各种香味物质生成。温度与酸度的关系：入池温度高，前期发酵升温猛，生酸幅度大，导致产酸快，酸度高。若入池温度低，酸度大会导致发酵升温缓慢或不升温而“掉排”。相反，若入池温度高，酸度低，会造成前期升温过猛，也一样使生酸幅度加大，降低出酒率，影响产品质量。\n[0006] 相变材料（Phase Change Materials，简称PCM)，是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程。相变过程中，相变材料将吸收或释放大量的潜热。所以，单位体积、单位质量的相变材料蓄能的量远远高于温差蓄能。按照材质分，相变材料可分为有机（Organic）相变材料和无机(Inorganic) 相变材料；按照相变机理分，可分为水合（Hydrated）相变材料和蜡质(Paraffin Wax)相变材料。随着科技的进步，科研人员目前逐渐研制出了多种高温相变蓄能材料，相变温度高于0℃，可在5℃～40℃之间，相变温度范围涵盖了白酒发酵适宜的温度范围。由于相变蓄能材料的大相变潜热，用相变蓄能材料制成的容器具有很好的保持温度的特性，典型的例子就是把饮料放到冰桶中（冰就是一种最常见的相变材料），即使在炎热的夏季，饮料也能长时间保持低温。\n[0007] CN203187666U于2013年09月11日公开了一种相变储能恒温发酵罐，该罐体采用了在常规的发酵罐外壁侧面包覆一层复合相变储能材料储能，最外层包覆保温层保温，使其具有加热和吸热降温的作用，减少发酵中能源的消耗和冷却水的使用。但该发酵罐缺乏合理的换热自动控制措施，且蛇形换热管是安装在发酵罐内，包裹蛇形换热管外壁的发酵液的温度必然无限接近于蛇形换热管外壁的温度，而距离蛇形换热管外壁较远的发酵液的温度必然差别较大，并无法对相变材料的温度进行控制，因而不能准确地将发酵槽内的发酵液的温度场均匀地控制在适宜的范围，进而影响出酒率和酒的品质。\n发明内容\n[0008] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种可准确将发酵槽内的发酵液的温度场均匀地控制在适宜的范围，提高出酒率和酒的品质的相变控温发酵槽。\n[0009] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种相变控温发酵装置，包括相变控温发酵槽、相变控温盖板和控制器，所述相变控温发酵槽为双层嵌套保温箱体，所述双层嵌套保温箱体之间填充有相变蓄能材料，所述相变控温盖板内填充有相变蓄能材料，所述相变控温盖板安装在相变控温发酵槽上，所述相变控温发酵槽和相变控温盖板内均设有换热循环水盘管，所述换热循环水盘管的一端通过进水阀与进水管相连，另一端通过出水阀与出水管相连，所述相变控温发酵槽的双层壁面内及槽内壁面上、相变控温盖板内均设有温度传感器，所述温度传感器与控制器相连，所述相变控温发酵槽的内壁面上设有酸度传感器，所述酸度传感器与控制器相连。\n[0010] 进一步，所述相变控温盖板为六面体箱体。\n[0011] 进一步，所述相变控温发酵槽的底部设有带泄流阀的泄流管。\n[0012] 进一步，所述相变控温发酵槽与相变控温盖板接触的位置粘贴有橡胶密封垫。\n[0013] 进一步，所述相变控温盖板上设有4个吊装环。\n[0014] 进一步，所述相变蓄能材料的厚度为150～200mm。\n[0015] 进一步，所述进水阀和出水阀均为电动阀。\n[0016] 进一步，所述换热循环水盘管为两组，相对布置在相变控温发酵槽的双层壁面内。\n[0017] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：\n[0018] 1、控温效果好，相较传统的埋地发酵槽和空调恒温发酵车间内与空气换热的发酵槽，本发明各个壁面均设有相变蓄能材料和换热循环水盘管，实现六个面全面控温，有利于实现将发酵槽内的发酵液的温度场均匀地控制在适宜的范围，发酵槽控温效果更好。\n[0019] 2、自动化程度高，本发明设有控制器、温度传感器、酸度传感器以及进水电动阀、出水电动阀，可对系统的循环水量进行智能控制，使发酵槽的温度处在合理的水平，自动化程度高，控制科学合理。\n[0020] 3、节约能耗，本发明利用相变蓄能材料潜热大的特性，可根据温度传感器的信号利用控制器控制进水电动阀、出水电动阀动作，使换热循环水盘管自动选择变流量运行或间歇运行（例如，在夜间低谷电时段运行），不必一直保持换热循环水盘管处于额定流量换热状态，可有效节约换热系统循环能耗和电费。\n附图说明\n[0021] 图1 为本发明实施例的结构示意图；\n[0022] 图中：1-相变控温发酵槽，2-相变控温盖板，3-相变蓄能材料，4-换热循环水盘管，\n5-进水电动阀，6-进水管，7-出水电动阀，8-出水管，9-温度传感器，10-酸度传感器，11-控制器，12-吊装环，13-带泄流阀的泄流管。\n具体实施方式\n[0023] 以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。\n[0024] 参照附图，本实施例之相变控温发酵装置，包括相变控温发酵槽1、相变控温盖板\n2、控制器11，所述相变控温发酵槽1为双层嵌套保温箱体，所述双层嵌套保温箱体之间填充有相变蓄能材料3，所述相变控温盖板2内填充有相变蓄能材料3，所述相变控温盖板2安装在相变控温发酵槽1上；所述相变控温发酵槽1和相变控温盖板2内均设有换热循环水盘管\n4，所述换热循环水盘管4的一端通过进水电动阀5与进水管6相连，另一端通过出水电动阀7与出水管8相连；所述相变控温发酵槽1的双层壁面内及槽内壁面上、相变控温盖板2内均设有温度传感器9，所述温度传感器9与控制器11相连；所述相变控温发酵槽1的内壁面上设有酸度传感器10，所述酸度传感器10与控制器11相连。\n[0025] 所述相变控温盖板2为六面体箱体。\n[0026] 所述相变控温发酵槽1的底部设有带泄流阀的泄流管13，可在冲洗、清理时进行泄水。\n[0027] 所述相变控温发酵槽1与相变控温盖板2接触的位置粘贴有橡胶密封垫。\n[0028] 所述相变控温盖板2上设有4个吊装环12。\n[0029] 所述换热循环水盘管4为两组，相对布置在相变控温发酵槽1的双层壁面内。\n[0030] 本发明相变控温发酵槽1和相变控温盖板2可使用不锈钢板制造。每个面之间可焊接连接。填充相变蓄能材料厚度一般在150～200mm之间（也可根据需要加厚，最大不超过\n400mm），相变控温发酵槽口部双层窖槽板之间使用不锈钢板条焊接封口后，粘贴橡胶密封垫。相变控温盖板2放置在相变控温发酵槽1之上时，由于重力作用挤压橡胶密封垫，可将相变控温发酵槽1与外界完全封闭。\n[0031] 本发明相变蓄能材料3的相变温度根据发酵需要灵活选择。入粮发酵时，槽顶部粮食覆盖PE塑料薄膜密封。\n[0032] 本发明温度传感器9对槽内的水温或发酵物温度进行测量，并将测量结果传输至控制器11。温度传感器9可使用Pt1000铂电阻、配套温度变送器制成。\n[0033] 本发明酸度传感器10对槽内的酸度进行测量，并将测量结果传输至控制器11。\n[0034] 本发明设有控制器11，根据温度传感器9、酸度传感器10的参数，控制进水电动阀\n5、出水电动阀7动作，科学合理控制系统进行换热，将槽内温度控制在适宜的水平。控制器\n11可使用现有技术制成，比如使用基于通用PLC的智能控制器制成，控制程序可使用PLC厂家配套的开发工具根据本说明书编制。本发明可通过电动阀的开启度的变化对进入相变控温发酵槽1和相变控温盖板2内的换热循环水盘管4水流量进行按需控制。当槽内温度超出规定范围时，电动阀开度加大，循环水流量加大。当槽内温度在适宜范围内时，电动阀开度减小，循环水流量减小，循环能耗降低，系统节能运行。\n[0035] 本发明的尺寸根据产量需要确定，本发明中相变控温发酵槽长边净尺寸应在发酵槽双层壳之间填充相变蓄能材料厚度的12～15倍之间。将相变控温盖板2吊装放置在相变控温发酵槽1上时，可使用酿酒长厂房内的起重行车吊装。\n[0036] 本发明相变控温发酵槽采用双层壁面内填充相变蓄能材料的槽体，使用循环水对发酵槽壁面内填充的相变蓄能材料进行对流换热，设有各种温度传感器、酸度传感器、电动阀以及控制器，利用相变蓄热材料在相变点的恒温蓄能特性，可准确将发酵槽的温度控制在适宜的范围，提高出酒率和酒的品质。研究实践表明，使用本发明采用固态法酿造白酒时，可提高酿酒出酒率10%，并合理控制酒液中的乙酸含量（<2.8g/L），提高酒液中的乙脂含量（>2.3g/L），使酒的香气和口感更佳。