技术领域
[0001] 本
发明属于智能发酵控制技术领域,尤其涉及一种基于物联网的白酒固态酿造法发酵装置。
背景技术
[0002] 针对酒类企业遇到窖池发酵过程中无环境参数控制而导致窖池发酵的酒品质不一的
瓶颈,与窖池无移动性只能定点发酵的
缺陷。本设计提出了基于物联网智能发酵控制装置,为更好的控制白酒发酵过程中环境参数,其中环境参数包括窖池
温度、发酵PH值、窖池含
氧量等,环境参数的准确控制直接影响到酒品的
质量。目前酒类企业在窖池发酵过程中环境参数的控制主要是通过人工的经验进行判断,没有具体的方法进行量化,阻碍白酒生产产业普及推广,所以设计一种智能窖池发酵装置有利于白酒生产工艺的升级,推动白酒产业向着自动化、智能化的方向迈进有着重要意义。
发明内容
[0003] 为克服发酵效率低下且移动性差,无法准确控制发酵过程中的环境参数,本发明提供一种基于物联网智能发酵控制装置,本发明有效的提升了生产效率,极大程度的节约了时间成本与人工成本,具有自动化程度高、测量
精度高、操作可控的特点。
[0004] 本发明提供的技术方案是:一种基于物联网的白酒固态酿造法发酵装置,包括
箱体、引
风装置和内循环装置和智能控制系统,所述箱体包括四个
侧壁,箱体内带有内胆,每个侧壁与内胆之间形成一个独立的温控腔,每一个温控腔内安装有一组盘管,盘管以外的温控腔内填充
水,箱体的上端开有与内胆连通的进料口,所述的进料口通过进料
阀门进行控制;内胆下部安装有将内胆分隔成上下两个空间的滤网,滤网以上的空间为发酵区,滤网以下的空间为黄水收集区,发酵区中央竖向安装有夹泥板,夹泥板上安装有供
微生物繁殖的窖泥;所述的引风装置包括引风机、空气
过滤器和引风管,外部空气经引风机及
空气过滤器引入引风管,所述的引风管端部安装在黄水收集区,引风管的出风口朝向发酵区,所述的内循环装置包括黄
水循环管,黄水循环管下端与黄水收集区相连通,箱体上端设置有喷头,黄水循环管的上端与喷头相连通,黄水循环管上分别串接有循环
控制阀和
循环泵,所述的喷头还连通有PH值
调节管,PH值调节管上串接有PH值调节器,发酵区下端的箱体侧壁上连通有出料口,所述的出料口斜向下,与水平面成30度
角;所述的出料口通过出料阀门进行控制;所述的智能控制系统包括PLC
控制器、温度
传感器、氧气传感器、
压力传感器、PH值传感器和
超声波振荡器,所述的温度传感器和氧气传感器分别安装在每一个温控腔对应的内胆上下端以及夹泥板两侧的中部,所述的
压力传感器安装在箱体的顶端,与内胆连通安装有呼吸阀,所述的PH值传感器安装在黄水收集区底部,所述的
超声波振荡器安装在内胆壁上,所述的PLC控制器输入端分别与温度传感器、氧气传感器、压力传感器、PH值传感器电连接,所述的PLC控制器输出端与
循环泵、超声波振荡器、出料阀门、进料阀门、盘管、呼吸阀、PH值调节器和引风机电连接,所述的PLC控制器与无线模
块通讯连接,无线模块与远端PC通讯连接。
[0005] 所述的内胆为陶材质;所述的温控腔上端连接有进水阀,下端连接有出水阀;所述的夹泥板上安装有固定窖泥的固定网。
[0006] 本发明的有益效果为:
[0007] (1)本发明的箱体内胆采用陶材质,可根据不同酒型选择不同的黏土烧制,无限接近传统窖池整体轮廓环境,且陶材质、高熔点、高硬度、高
耐磨性、耐
腐蚀性能优越,为发酵模拟出最佳环境;
[0008] (2)发酵过程中温度的控制采用四面壁盘管联动控制(箱体的四个侧壁,分别安装盘管),可根据不同温度点的实际情况,控制不同侧壁盘管进行加热、降温,避免整体侧壁加热或降温造成区域温度值不同而影响发酵效果。
[0009] (3)此装置配有黄水循环PH值调制联动控制系统,能够有效的提高白酒风味,并且缩短发酵周期,明显提升时间成本和人工成本,具备广阔的推广前景。
[0010] (4)发酵装置在出料口滑坡设计成与水平面成30度角,并安装超声波振荡器,利用超声波振荡
信号使附着在箱体内胆的物料共振,逐步脱离内胆,实现智能化出料,且效果良好,节约人工成本。
[0011] (5)基于物联网技术能够实现远程控制,并且互联多台装置同时工作,可以把不同地点、不同时间发酵的装备集成化管理,节约发酵的时间和人工成本,实现智能化。
附图说明
[0012] 图1是本发明的结构示意图。
[0013] 图2是本发明中夹泥板的结构示意图。
[0014] 图3是本发明中滤网的结构示意图。
[0015] 图4是本发明中只能控制系统的连接方
框图。
[0016] 图中1-箱体,2-盘管,3-温控腔,4-内胆,5-温度传感器,6-氧气传感器,7-PH值传感器,8-夹泥板,9-超声波振荡器,10-进料口,11-出料口,12-压力传感器,13-呼吸盒,14-PH值调节管,15-黄水循环管,16-喷头,17-循环控制阀,18-循环泵,19-引风管,20-空气过滤器,21-引风机,22-进水阀,23-出水阀,24-滤网,25-PH值调节器,26-发酵区,27-黄水收集区,28-PLC控制器,29-固定网。
具体实施方式
[0017] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及
实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0018] 本实施例包括箱体1、引风装置和内循环装置和智能控制系统,所述箱体1包括四个侧壁,箱体1内带有内胆4,所述的内胆4为陶材质,可根据不同酒型选择不同的黏土烧制,无限接近传统窖池整体轮廓环境,且陶材质、高熔点、高硬度、高耐磨性、
耐腐蚀性能优越,为发酵模拟出最佳环境;每个侧壁与内胆4之间形成一个独立的温控腔3,每一个温控腔3内安装有一组盘管2,盘管2以外的温控腔3内填充水,盘管2通过将水升温或冷却进行调整该侧面温度的均匀控制,发酵过程中温度的控制采用四面壁盘管2联动控制,可根据不同温度点的实际情况,控制不同侧壁盘管2进行加热、降温,保证发酵装置内酶的活性,提高发酵效率,避免整体加热或降温造成温度不均匀而影响酒的品质。
[0019] 箱体1的上端开有与内胆4连通的进料口10,所述的进料口10通过进料阀门进行控制;内胆4下部安装有将内胆4分隔成上下两个空间的滤网24,滤网24以上的空间为发酵26,滤网24以下的空间为黄水收集区27,发酵区26中央竖向安装有夹泥板8,夹泥板8上安装有供微生物繁殖的窖泥,所述的夹泥板8上安装有固定窖泥的固定网29。
[0020] 所述的引风装置包括引风机21、空气过滤器20和引风管19,外部空气经引风机21及空气过滤器20引入引风管19,发酵前期微生物耗氧,当氧气含量低于预设值时,装置底部的无菌空气引入内胆4进行补氧,空气过滤器20能够过滤掉空气中的细菌和杂质,保证无菌空气的供应。所述的引风管19端部安装在黄水收集区27,引风管19的出风口朝向发酵区26,为发酵区26供应无菌空气。
[0021] 所述的内循环装置包括黄水循环管15,黄水循环管15下端与黄水收集区27相连通,箱体1上端设置有喷头16,黄水循环管15的上端与喷头16相连通,黄水循环管15上分别串接有循环控制阀17和循环泵18,所述的喷头16还连通有PH值调节管14,PH值调节管14上串接有PH值调节器25,发酵区26下端的箱体1侧壁上连通有出料口11,所述的出料口11斜向下,与水平面成30度角,所述的出料口11通过出料阀门进行控制;所述的智能控制系统包括PLC控制器28、温度传感器5、氧气传感器6、压力传感器12、PH值传感器7和超声波振荡器9,所述的温度传感器5和氧气传感器6分别安装在每一个温控腔3对应的内胆4上下端以及夹泥板8两侧的中部,所述的压力传感器12安装在箱体1的顶端,与内胆4连通安装有呼吸阀13,所述的PH值传感器7安装在黄水收集区27底部,所述的超声波振荡器9安装在内胆4壁上,所述的PLC控制器28输入端分别与温度传感器5、氧气传感器6、压力传感器12、PH值传感器7电连接,所述的PLC控制器28输出端与循环泵18、超声波振荡器9、出料阀门、进料阀门、盘管2、呼吸阀13、PH值调节器25和引风机21电连接,所述的PLC控制器28与无线模块通讯连接,无线模块与远端PC通讯连接。
[0022] 所述的温控腔3上端连接有进水阀22,下端连接有出水阀23。
[0023] 本发明通过传输带把物料运输到进料口10进行物料填充,物料填充完毕后,PLC控制器控制进料阀门关闭,使整个发酵过程在封闭的环境下进行。在整个发酵的过程中温度传感器5、氧气传感器6分别安装在陶材质各面壁上下层
位置和夹泥板8中间位置,并和PH值传感器7、压力传感器12组成传感器单元,实时采集数据,PLC控制器接受传感器发送的数据,并执行相应的操作。温度的控制采用四面壁盘管2联动控制(箱体1的四个面,分别安装盘管2),可根据不同温度点的实际情况,控制不同面壁盘管2进行加热、降温,使陶瓷材质的内胆4发酵装置内部受热均匀,保证发酵装置内酶的活性,提高发酵效率,避免整体加热或降温造成温度不均匀而影响酒的品质。当发酵环境中温度低于预设值时,盘管2通过电热丝进行加热,高于预设值时,盘管2通过
制冷压缩机进行降温处理,直至温度达到发酵所需的温度值。发酵前期微生物耗氧,当氧气含量低于预设值时,装置底部的无菌空气引入内胆4进行补氧。随着发酵的进行不断的产生二氧化
碳,当二氧化碳的含量过高时,使酶的活性降低,影响发酵效果,并导致发酵区26内的压力过大,进而使箱体1的顶盖发生松动,直接影响箱体的封闭效果,压力传感器12的进行压力检测,当压力值超出预设值时,PLC控制器控制呼吸盒13进行泄压,呼吸盒13内装有氢
氧化钙粉末,可吸收装置泄出的二氧化碳气体,保证整个装置内的压力值在预设范围内。黄水是发酵的副产物,含有丰富的
醛、酯类物质和
酵母自溶物等营养物质,可有效的提高白酒的质量和缩短发酵周期,黄水的PH代表发酵程度,PH值传感器7对黄水进行检测。当PH值不在预设范围内时,PLC控制器控制PH调节器进行PH调节,并由安装在装置的顶部喷头16进行均匀喷出。黄水循环系统包括黄水循环管15、喷头16、循环控制阀17、循环泵18,通过循环控制阀17和循环泵18把黄水由底部抽出经喷头16均匀喷出,在渗透到底部,形成闭环循环。
[0024] 如图2所示,夹泥板8,夹泥板固定在陶材质内壁4上且位于内仓中间,夹泥板的正反两面都装有窖泥,夹泥板由多个夹泥单元组成,夹泥单元在夹泥板上可拆卸,窖泥均匀的分布在夹泥单元上内,夹泥板上面固有尺寸相匹配的固定网29,夹泥板8和固定网29都是由不绣
钢材质制成,使发酵过程中不会影响酒质。
[0025] 如图3所示,为滤网结构,方形口的尺寸1-2mm,防止糟醅掉入黄水收集区,又能保证黄水的流出和无菌空气的补充。
[0026] 在发酵完成后,由出料口11进行出料,出料口滑坡面与水平面成30度角,出料的过程中通过超声波振荡器9,利用超声波振荡信号使附着在陶材质内胆4的物料共振,使物料逐步脱离陶材质内壁4,当出料完成后关闭出料口阀,整个过程保证出料的智能化,大大节约了人工成本和时间成本。
[0027] 如图4所示,PLC控制器以西门子S7-300处理器为核心,温度传感器5、氧气传感器6、PH值传感器7、压力传感器12将采集的数据反馈给PLC控制器28,PLC控制器28控制执行结构,整个装置构成一个
闭环系统,有效的调控装置的运行。并且本装置能通过无线传输模块,把采集的数据进行远端无线传送,远端监控中心能够根据传送的数据,实时掌握发酵环境参数信息和装置的运行状态,远端监控中心能发送指令控制发酵环境参数,保证整个发酵检测过程中环境参数数据的准确、可靠。整个过程处于智能化的可控范围内,有效的优化酒类产业工艺升级,量化、优化、
固化生产工艺参数,制定出适合酒类企业窖池发酵的标准化工艺参数,实时采集窖池发酵过程中的环境参数,保证在窖池发酵中不受到外界因素的干扰,使整个发酵过程接近实际发酵的理想值。