《一種智慧型化食醋固態釀造一體機》是江蘇恆順醋業股份有限公司於2016年9月18日申請的專利，該專利的申請號為2016210607439，公告號為CN206051992U，公告日為2017年3月29日，發明人是余永建、奚寬鵬、朱勝虎、李國權、李辰、錢學清。該專利屬於食品加工設備領域。
《一種智慧型化食醋固態釀造一體機》包括臥式轉筒狀的罐體、螺旋翻料條、通長濾板、噴淋裝置、通氣管、出液管，罐體一端開設有進料口、另一端開設有出料口，螺旋翻料條設定於罐體內壁上且在進料口和出料口之間，通氣管連入罐體內；對於罐體的發酵位，通長濾板設定於罐體內底部上方，與罐體底部之間形成空腔，噴淋裝置設定於罐體內且位於醋醅上方，出液管設定於罐體底部；還包括PLC自動控制系統、溫度監測裝置、酒精度監測裝置、酸度監測裝置、氧氣濃度檢測裝置。該實用新型專利實現食醋固態發酵、淋醋操作於一體，實現同一設備多功能化，通過多種高精度監測裝置，實時監測食醋發酵的各種理化指標，掌握髮酵進程；將溫度、氧氣濃度、酒精度和酸度等理化指標結合起來，綜合分析發酵進程，從而作出相應的操作指令，提升了指令的正確性程度。
2020年7月，《一種智慧型化食醋固態釀造一體機》獲得第二十一屆中國專利銀獎。
（概述圖為《一種智慧型化食醋固態釀造一體機》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種智慧型化食醋固態釀造一體機
- 類別：實用新型專利
- 公告號：CN206051992U
- 公告日：2017年3月29日
- 申請號：2016210607439
- 申請日：2016年9月18日
- 專利權人：江蘇恆順醋業股份有限公司
- 地址：江蘇省鎮江市丹徒新城恆順大道66號
- 發明人：余永建、奚寬鵬、朱勝虎、李國權、李辰、錢學清
- 分類號：C12J1/10（2006.01）I
- 專利代理機構：南京蘇高專利商標事務所
- 代理人：湯磊
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,技術領域,實施方式,操作方式,實施案例,榮譽表彰,
專利背景
截至2016年9月，食醋固態釀造行業主要生產方式仍然是發酵池，但也有部分發酵設備套用於食醋發酵過程，其中最具代表性的發酵設備分別是臥式轉筒發酵罐和立式回流發酵罐，兩者都不同程度地提高了釀醋機械化水平和生產效率。但同時兩者又各有缺陷：臥式轉筒發酵罐以旋轉實現翻醅，雖能進行食醋的固態發酵，但不能實現同一設備淋醋作業，需要轉移物料進行淋醋作業，存在設備利用率低等問題；立式回流發酵罐以醋鹵循環代替翻醅，達到降溫和增氧的目的，但是長時間的回流導致醋醅板結，使發酵不均勻，醋醅溶氧不足，造成發酵周期長和產品品質較差等問題。
2016年9月以前固態發酵設備發酵過程中醋醅含酒量較多，一般高達70％以上，酒精含量過多會影響發酵溫度的提升，及醋醅的溶氧量，如何在低成本投入的前提下提高底部醋醅的發酵溫度以及整體醋醅的透氣疏鬆，保證醋的發酵和風味，也是2016年9月以前需要解決的問題。
食醋釀造過程包含一系列複雜生化反應，如醋酸菌在氧氣參與下將酒精轉化成醋酸的醋酸發酵，乳酸菌在無氧條件下將糖類物質轉化為乳酸的乳酸發酵，微生物降解利用麩皮等，生化反應的順利進行對反應環境和底物有嚴格要求，同時，部分反應產物也會對其有影響；因此，溫度、氧氣濃度、酒精度和酸度等因素對食醋釀造的順利進行有重要影響。
2016年9月以前大多數開放式發酵的釀造環境，對影響食醋釀造的因素也大多依靠經驗控制，口耳相傳，無法做到對影響因素的精確控制，生產效率低、產品質量不穩定、過程控制和安全管理差，與當前大工業、標準化生產和提高食品安全水平的大背景格格不入，對食醋固態釀造工藝的改進變得越來越緊迫。
發明內容
專利目的
《一種智慧型化食醋固態釀造一體機》的目的是提供一種自動化、智慧型化的食醋固態釀造一體機，避免工藝轉場帶來的技術和經濟問題，適應固態發酵的翻醅、回流工藝要求，滿足固態發酵醋的風味要求，對影響食醋釀造的因素進行綜合智慧型控制。
技術方案
《一種智慧型化食醋固態釀造一體機》包括臥式轉筒狀的罐體，還包括螺旋翻料條、通長濾板、噴淋裝置、通氣管、出液管，所述罐體一端開設有進料口、另一端開設有出料口，所述螺旋翻料條設定於所述罐體內壁上且在所述進料口和所述出料口之間，所述通氣管連入所述罐體內；對於所述罐體的發酵位，所述通長濾板設定於所述罐體內底部上方，與所述罐體底部之間形成空腔，所述噴淋裝置設定於所述罐體內且位於醋醅上方，所述出液管設定於所述罐體底部；
還包括PLC自動控制系統、溫度監測裝置、酒精度監測裝置、酸度監測裝置、氧氣濃度檢測裝置，所述PLC自動控制系統關聯操作罐體旋轉啟停、管路開閉、管路流量、溫度監測、酒精度監測、酸度監測、氧氣濃度檢測等。
還包括螺旋反嚮導流板，所述螺旋反嚮導流板設定於所述罐體的徑向，與所述螺旋翻料條的螺向相反，所述螺旋反嚮導流板的數量不少於所述螺旋翻料條數量的1/3。螺旋反嚮導流板防止醋醅在罐體內隨罐體慢速旋轉而翻醅時產生軸向位移，使得醋醅軸向分布較為均衡。
所述通長濾板為沿所述罐體長度方向向上拱起的弧形板，在通長濾板寬度相同的情況下，增大了空腔的空間體積。
所述通長濾板與所述罐體底部之間的高度最大處的高度值為罐體直徑的1/10～1/4。
所述通長濾板上的濾孔其縱截面為正梯形，有利於醋鹵或醋液經過濾流入空腔，同時也儘量減少醋醅從濾孔落入空腔里。
所述通氣管上開設有氣孔，所述通氣管連入至所述罐體內的醋醅上方、醋醅內部、以及所述空腔內，所述通氣管上安裝有電磁閥開關，所述電磁閥開關通過所述PLC自動控制系統進行控制。對醋醅上下和內部均可以供氧，並且可從空腔中對通長濾板上的堵塞濾孔進行疏通。
還包括定位機構，所述定位機構作用於所述罐體旋轉停止時處於發酵位，保證罐體旋轉停止後都回復到發酵位。
所述PLC自動控制系統中賦予了由試驗獲得的發酵進程與溫度、氧氣濃度、酒精度、酸度理化指標之間的關係而建立的數學模型，由溫度監測裝置的實時溫度對應的實時氧氣濃度、酒精度、酸度帶入數學模型，綜合分析發酵進程，所述PLC自動控制系統作出相關操作指令。如醋醅溫度上升到設定值，PLC自動控制系統需根據此時氧氣濃度、酒精度和酸度指標，判斷採取罐體轉動、噴淋醋鹵、停止通氣中的一種或幾種措施，降低醋醅溫度，確保食醋釀造順利進行的目的。
有益效果
與2016年9月以前技術相比，《一種智慧型化食醋固態釀造一體機》的優點是：
1、通過多種高精度監測裝置，實時監測食醋發酵的各種理化指標，掌握髮酵進程；將溫度、氧氣濃度、酒精度和酸度等理化指標結合起來，綜合分析發酵進程，從而作出相應的操作指令，提升了指令的正確性程度；
2、罐體內形成了上部的醋醅發酵空間和下部收集醋鹵或淋醋醋液的過濾空腔，將淋澆發酵工藝與旋轉發酵工藝相結合，同時再與淋醋工藝相結合，實現三位一體，實現同一設備多功能化，最大限度的使用設備，提高了設備利用率；
3、實現食醋發酵過程的自動化、智慧型化操作，達到智慧型調控，確保食醋發酵順利進行；
4、降低勞動強度，提高生產效率，同時加強對發酵過程的控制，降低安全風險。
附圖說明
圖1為《一種智慧型化食醋固態釀造一體機》結構示意圖；
圖2為圖1的俯視圖；
圖3為圖1去掉罐體左側端蓋部分的端面視圖。
權利要求
1.《一種智慧型化食醋固態釀造一體機》包括臥式轉筒狀的罐體（1），其特徵在於：還包括螺旋翻料條（2）、通長濾板（3）、噴淋裝置（4）、通氣管、出液管（5），所述罐體（1）一端開設有進料口（6）、另一端開設有出料口（7），所述螺旋翻料條（2）設定於所述罐體（1）內壁上且在所述進料口（6）和所述出料口（7）之間，所述通氣管連入所述罐體（1）內；對於所述罐體（1）的發酵位，所述通長濾板（3）設定於所述罐體（1）內底部上方，與所述罐體（1）底部之間形成空腔（8），所述噴淋裝置（4）設定於所述罐體（1）內且位於醋醅上方，所述出液管（5）設定於所述罐體（1）底部；還包括PLC自動控制系統、溫度監測裝置、酒精度監測裝置、酸度監測裝置、氧氣濃度檢測裝置，所述PLC自動控制系統關聯操作罐體旋轉啟停、管路開閉、管路流量、溫度監測、酒精度監測、酸度監測、氧氣濃度檢測等。
2.根據權利要求1所述的一種智慧型化食醋固態釀造一體機，其特徵在於：還包括螺旋反嚮導流板（9），所述螺旋反嚮導流板（9）設定於所述罐體（1）的徑向，與所述螺旋翻料條（2）的螺向相反，所述螺旋反嚮導流板（9）的數量不少於所述螺旋翻料條（2）數量的1/3。
3.根據權利要求1所述的一種智慧型化食醋固態釀造一體機，其特徵在於：所述通長濾板（3）為沿所述罐體（1）長度方向向上拱起的弧形板。
4.根據權利要求1所述的一種智慧型化食醋固態釀造一體機，其特徵在於：所述通長濾板（3）與所述罐體（1）底部之間的高度最大處的高度值為罐體直徑的1/10～1/4。
5.根據權利要求1所述的一種智慧型化食醋固態釀造一體機，其特徵在於：所述通長濾板（3）上的濾孔其縱截面為正梯形。
6.根據權利要求1所述的一種智慧型化食醋固態釀造一體機，其特徵在於：所述通氣管上開設有氣孔，所述通氣管連入至所述罐體（1）內的醋醅上方、醋醅內部、以及所述空腔（8）內，所述通氣管上安裝有電磁閥開關，所述電磁閥開關通過所述PLC自動控制系統進行控制。
7.根據權利要求1所述的一種智慧型化食醋固態釀造一體機，其特徵在於：還包括定位機構，所述定位機構作用於所述罐體（1）旋轉停止時處於發酵位。
8.根據權利要求1所述的一種智慧型化食醋固態釀造一體機，其特徵在於：所述PLC自動控制系統中賦予了由試驗獲得的發酵進程與溫度、氧氣濃度、酒精度、酸度理化指標之間的關係而建立的數學模型，由溫度監測裝置的實時溫度對應的實時氧氣濃度、酒精度、酸度帶入數學模型，綜合分析發酵進程，所述PLC自動控制系統作出相關操作指令。
《一種智慧型化食醋固態釀造一體機》屬於食品加工設備領域，尤其涉及用於食醋固態發酵的智慧型化發酵、淋醋設備。
《一種智慧型化食醋固態釀造一體機》如附圖1-3所示，主要包括罐體1、螺旋翻料條2、通長濾板3、噴淋裝置4、通氣管、出液管5、螺旋反嚮導流板9、PLC自動控制系統，以及溫度、氧氣濃度、酒精度、酸度監測裝置等。PLC自動控制系統控制整個設備自動化運行，關聯操作罐體旋轉啟停、管路開閉、管路流量、溫度監測、氧氣濃度監測、酒精度監測、酸度監測等。溫度監測裝置實時監測醋醅發酵溫度，氧氣濃度監測裝置實時監測發酵過程中需氧量的變化，酒精度、酸度監測裝置實時監測醋醅發酵的酒精度和酸度值，以便掌握髮酵進程，反饋信號給PLC自動控制系統適時作出相應操作指令。
罐體1為臥式轉筒結構，罐體通過支撐轉輪與機架固定，通過減速電機帶動罐體旋轉。罐體1一端設有圓板，圓板左側設有斗狀的進料口6，圓板右側設有進料組件，進料組件為進料溜槽，罐體1另一端設有出料組件，出料組件為出料溜槽，出料組件上設有出料口7。罐體1內壁上在進料口6至出料口7之間設定有若干螺旋翻料條2。罐體外壁上還可設定帶燈視鏡、人孔等。
醋醅發酵過程中，臥式轉筒發酵罐的罐體1絕大部分時間處於停止狀態，停止時的位置是固定的，以罐體該停止位置為發酵位，來安裝通長濾板，通長濾板3設定於罐體1內底部上方且與罐體固定，從而使通長濾板下表面與罐體底部空間之間形成了空腔8，用於收集醋鹵或淋醋醋液，通長濾板上表面與罐體上部空間形成了醋醅發酵空間。通長濾板可以是平板型，也可以是沿罐體長度方向向上拱起的弧形板型，空腔高度最大處的高度值為罐體直徑的1/10～1/4，通長濾板上的濾孔其縱截面最好是上小下大的正梯形，有利於醋鹵或醋液經過濾流入空腔，同時也儘量減少醋醅從濾孔落入空腔里。噴淋裝置4設定於罐體1內且相對位於醋醅上方，噴淋裝置具有多根噴淋管，噴淋管為通長管，保證醋醅表面能夠被液體全部淋到，最好有噴淋管噴出的液體可以淋到罐體內壁上。出液管5設定於罐體1底部，出液管的出口安裝有濾網，出液管上安裝有閥門，閥門可手動控制或自動控制，噴淋結束關閉閥門後罐體可以開始旋轉，旋轉結束時打開閥門，出液管下設接液槽，根據接液槽內液位高度變化，可將醋鹵泵出至貯存罐中，對貯存罐進行保溫處理，防止回淋醋鹵溫度過低降低品溫，影響發酵速度。
通氣管為通長管，連入罐體1內，通氣管上開設有氣孔，還可設定氣量調節閥。通氣管主要設定於醋醅上方，向罐體內通入壓縮空氣提供發酵所需的氧氣，另外，應設定至少一根通氣管處於發酵位的醋醅內部，應設定至少一根通氣管處於空腔8內，可通過通長濾板上的濾孔向上部醋醅中供氣，在關閉出液管5後，由該通氣管通入壓縮空氣，可將通長濾板濾孔中堵塞的細小物料壓出，恢復暢通的過濾效果。通氣管上安裝有電磁閥開關，電磁閥開關通過PLC自動控制系統進行控制。
螺旋反嚮導流板9設定於罐體1內部基本沿徑向方向，由螺旋翻料條2向罐體中心方向布置，可與螺旋翻料條固定。螺旋反嚮導流板與螺旋翻料條的螺向相反，數量不少於螺旋翻料條數量的1/3。醋醅在罐體內隨罐體慢速旋轉而翻醅時，螺旋反嚮導流板可維持醋醅不產生軸向位移，使醋醅軸向分布較為均衡。
機架上設有定位機構，用於作用於罐體1在旋轉停止時處於發酵位，保持空腔位於最下方。定位機構可以是限位行程開關或光電眼組。
罐體由定位機構止於發酵位，醋醅入料至罐體內，溫度監測裝置監測發酵溫度達到要求，PLC自動控制系統發出操作指令，由噴淋裝置向醋醅噴淋醋鹵，完成噴淋後罐體自行旋轉進行翻醅拌和，罐體旋轉幾圈後翻醅結束，罐體由定位機構止於發酵位，發酵結束後，由噴淋裝置向醋醅噴淋淋醋水進行淋醋，利用通長濾板和醋醅形成過濾層，成品醋從出液管排出，完成淋醋操作。二淋到四淋的醋原液同樣按上述工藝淋出。
《一種智慧型化食醋固態釀造一體機》將固態發酵、淋醋一體，實現同一設備多功能化，主體為固態發酵，具有固態發酵、淋澆發酵兩種工藝優勢。在淋醋操作之前，根據設定溫度值，全自動、智慧型進行發酵控制，包括測溫、醋鹵收集、噴淋、翻料、自動開啟和關閉相關管道閥門等，無需人工操作。使用該設備，在維持全醅體相對一致的溫度發酵（36～45度）時，首試12天成熟，大大縮短了發酵周期。
溫度監測裝置包括多個溫度感測器，對於罐體發酵位，安裝在醋醅的上中下區域。將由前期試驗獲得的發酵進程與溫度、氧氣濃度、酒精度、酸度理化指標之間的關係而建立的數學模型，賦予給PLC自動控制系統中，由溫度監測裝置的實時溫度對應的實時氧氣濃度、酒精度、酸度帶入數學模型，綜合分析發酵進程，所述PLC控制器作出相關操作指令。
實施案例
- 實施例1
對溫度監測裝置設定上限溫度為45℃、下限溫度為35℃，對氧氣濃度監測裝置設定上限氧氣濃度為21％、下限氧氣濃度為18％，酒精度、酸度實時顯示，當多個溫度感測器中有一個超過上限溫度45℃，PLC自動控制系統將同一時間獲得的氧氣濃度、酒精度和酸度指標代入該數學模型，綜合分析發酵進程，智慧型調控，判斷採取罐體轉動、噴淋醋鹵、停止通氣中的一種或幾種措施，降低醋醅溫度；另外，根據發酵進程可以智慧型調整上下限溫度值和上下限氧氣濃度值，如當酒精度降到2.0以下，酸度增加到6.0以上時，上限溫度值調整為42℃，下限溫度值調整為33℃，上限氧氣濃度值調整為20％，下限氧氣濃度值調整為17％。根據發酵進程中各種影響因素的變化而智慧型調控，確保食醋固態發酵順利進行。
- 實施例2
對溫度監測裝置設定上限溫度為42℃、下限溫度為32℃，對氧氣濃度監測裝置設定上限氧氣濃度為20％、下限氧氣濃度為17％，酒精度、酸度實時顯示，當多個溫度感測器中有一個超過上限溫度42℃，PLC自動控制系統將同一時間獲得的氧氣濃度、酒精度和酸度指標代入該數學模型，綜合分析發酵進程，智慧型調控，判斷採取罐體轉動、噴淋醋鹵、停止通氣中的一種或幾種措施，降低醋醅溫度；另外，根據發酵進程可以智慧型調整上下限溫度值和上下限氧氣濃度值，如當酒精度降到1.5以下，酸度增加到6.5以上時，上限溫度值調整為40℃，下限溫度值調整為32℃，上限氧氣濃度值調整為19％，下限氧氣濃度值調整為16％。根據發酵進程中各種影響因素的變化而智慧型調控，確保食醋固態發酵順利進行。
該設備同樣適用於白酒、醬油等食品類的固態發酵。
榮譽表彰
2020年7月，《一種智慧型化食醋固態釀造一體機》獲得第二十一屆中國專利銀獎。
