一种带式固态连续发酵罐及固态发酵方法
【专利摘要】一种带式固态连续发酵罐及固态发酵方法属于固态发酵技术领域，目的在于解决现有技术存在的发酵酒醅不能先进先出，无法及时调整发酵温度、PH、菌种浓度以及料层太高、料醅被压实的问题。本发明的发酵壳体上端长度方向上一侧设置有进料口，下端远离进料口一侧设置有出料口，发酵壳体下端设置有多个浆水出口；进料口处设置有松料器，松料器后方设置有竖直方向的刮板，刮板上设置有位置传感器，发酵壳体两侧的上部安装有测温器；进料密封搅龙一端搭接在进料口处，另一端和料斗连接，出料密封搅龙设置在出料口处；传送单元为带传动，传送单元设置在发酵壳体内部的下壳体上，喷淋单元设置在发酵壳体内部的上壳体。
【专利说明】
一种带式固态连续发酵罐及固态发酵方法
技术领域
[0001]本发明属于固态发酵技术领域，具体涉及一种带式固态连续发酵罐及固态发酵方法。
【背景技术】
[0002]目前固态法生产淡酒精及白酒，一般是采用传统的窖地池式地下发酵，目的是为了更好的减少外部温度对发酵的影响，但由于没法调节恒温发酵，因此不得不采取降低入池温度的方法，这样就需要很长的发酵时间，池式淡酒精固态发酵，其劳动强度十分大。
[0003]近几年，又发展了连续固态发酵生产淡酒精的技术和设备，如卧式旋转发酵罐和立式连续发酵罐。卧式旋转连续发酵罐存在发酵酒醅永远达不到先进先出的效果，以及无法及时调整发酵温度、PH、菌种浓度等问题。立式固态连续发酵罐则存在料层太高、料醅被压实等不足。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出一种带式固态连续发酵罐及固态发酵方法，解决现有技术存在的发酵酒醅不能先进先出，无法及时调整发酵温度、PH、菌种浓度以及料层太高、料醅被压实的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明的一种带式固态连续发酵罐包括发酵壳体、喷淋单元、传送单元、支撑单元和控制器；
[0006]所述发酵壳体上端长度方向上一侧设置有进料口，另一侧设置有排气口，下端和进料口同侧设置有进水口，另一侧设置有出料口，所述发酵壳体下端设置有多个浆水出口；所述进料口处设置有松料器，松料器后方设置有竖直方向的刮板，所述刮板上设置有位置传感器，所述进水口处设置有冲刷头;所述发酵壳体两侧的上部安装有测温器；
[0007]进料密封搅龙一端搭接在所述进料口处，另一端和料斗连接，出料密封搅龙设置在所述出料口处；
[0008]所述传送单元为带传动，传送单元设置在所述发酵壳体内部的下壳体上，所述喷淋单元设置在所述发酵壳体内部的上壳体，所述支撑单元固定在所述发酵壳体的下方，所述测温器和所述位置传感器分别与所述控制器电连接，控制器根据位置传感器的信息控制传送单元带传动的运动。
[0009]所述发酵罐还包括导料板，两个所述导料板设置在发酵壳体内部进料口一端，所述导料板下端面和发酵壳体的侧板夹角为0-30°，和下壳体的夹角为60°-90°。
[0010]所述传送单元包括多组带传动单元和联桥板，每组带传动单元包括传送带、主动滚、从动滚、托滚和托板，所述传送带两端和所述主动滚和从动滚连接，中间通过多个托板间断支撑，相邻两个托板之间设置有托滚，所述托滚和所述托板分别与所述传送带接触，相邻两个带传动单元的传送带通过联桥板连接。
[0011 ] 所述喷淋单元包括多排喷头、冷却罐、冷却塔、制冷机和贮水罐，第一个和第n个冷却罐和冷却塔连接，冷却塔和贮水罐连接，所述贮水罐通过一个栗和冷却罐连接，所述贮水罐和深水井连接;第二到第η-l个冷却罐和制冷机连接制冷；
[0012]所述发酵壳体内部沿料醅行进方向分为η个发酵区，所述下壳体上和每个发酵区对应位置处设置有向下凹陷的浆水出口，每个浆水出口通过栗和对应的冷却罐连接，每个发酵区上端的喷头通过一个栗和对应的冷却罐连接。
[0013]每个所述冷却罐中设置有温度传感器，所述温度传感器和所述控制器电连接。
[0014]所述发酵罐的前后侧板上相对位置设置有对个视镜，所述每个发酵区对应的侧板上设置有分水阀。
[0015]所述发酵壳体水平放置或进料口端在上方倾斜放置;所述发酵壳体下端设置有加固槽钢;所述支撑单元为多个支腿。
[0016]基于一种带式固态连续发酵罐的固态发酵方法包括以下步骤:
[0017]步骤一:将混合好的料醅放入到料斗中，通过进料密封搅龙进入到发酵壳体内部；
[0018]步骤二:料醅进入到发酵壳体内部时经过松料器进行松料，松料后落入到传送带上；
[0019]步骤三:通过刮板上的位置传感器测定发酵壳体入口处传送带上的料醅的高度，并判断料醅的高度是否大于等于刮板的高度，若否，继续入料，若是，执行步骤四:
[0020]步骤四:继续入料的同时，控制器控制传送单元的主动滚运动，带动传送带运动；
[0021]步骤五:控制器控制每个栗工作，使冷却罐中的淋浆水通过喷头喷下，通过每个发酵区的淋浆水经该发酵区的浆水出口流回贮存罐；
[0022]步骤六:根据每个发酵区对应的分水阀观测每个发酵区的温度，通过控制器控制冷却罐的冷却水管水流量调整淋浆水的温度；
[0023]步骤七:根据检测到的每个发酵区的PH值判断是否满足发酵要求，若PH满足要求执行步骤九，若PH值不满足要求执行步骤八；
[0024]步骤八:向PH值不满足要求的发酵区对应的冷却罐中加入硫酸调节ΡΗ，直到PH满足要求；
[0025]步骤九:根据测温器测得每个发酵区的酵母菌含量，若酵母菌含量满足要求执行步骤十一，若酵母菌含量不满足要求执行步骤十；
[0026]步骤十:向酵母菌含量不满足要求的发酵区对应的冷却罐中补充活性干酵母，直到酵母菌含量满足要求；
[0027]步骤十一:发酵好的料醅经出料密封搅龙送出，发酵完成。
[0028]发酵壳体入口处的发酵区的PH为6.0-5.0，温度为20°C—35°C，酵母菌含量为1.0-3.0亿/g，料醅长度占总长度的1/5—1/3;发酵壳体中间位置的发酵区PH为3.5-4.0，温度为30°C — 40°C，酵母菌含量为2.0-4.0亿/g，料醅长度占总长度的1/4-1/2;发酵壳体出口处的发酵区的PH为5.0-3.8，温度为200C —35 V，酵母菌含量为2.0-4.0亿/g，料醅长度占总长度的 1/5—1/3。
[0029]所述发酵壳体和冷却罐均为密封发酵。
[0030]本发明的有益效果为:本发明的一种带式固态连续发酵罐的固态发酵料醅从布料搅龙进入，通过进料密封搅龙分布在发酵壳体前端，在下落过程中被松料打匀，料层高度达到刮板或高于刮板高度时，传送带的主动滚被电机带动开始工作。使传送带向出料口传动，控制料层略高于刮板，平整的料醅由导料板规整成梯形截面形状，倒塌无碍。料醅在前进过程中，由于在进料前已经接种菌种，因此前进过程中就自然发酵，然后根据温度观测点反馈的信息和出料口反馈的酒精度数信息和化验出料残糖数，自动由喷头喷淋浆水已在冷却罐中调温，调菌种浓度后的淋浆水。
[0031]托滚与托滚之间可以设托板以支撑传送带，也可多设托滚而省掉托板，料醅到达罐的终端后掉落出料密封搅龙内被送出发酵壳体外；喷淋的淋浆水由浆水出口排出，用栗打回对应的酵母液冷却罐去调温度、PH和菌种浓度，再分别根据需要被送到前发酵区、主发酵区、后发酵区，去喷淋降温或调节料醅PH值和菌种浓度，其中PH值、菌种浓度在冷却罐中可以添加物质材料，如浓硫酸、酵母菌等调节;温度的调整可以根据工艺所需分别用自来水、冰水或制冷机降温。机身设有视镜17以观察内部喷淋和布料情况。
[0032]本发明有效实现了发酵酒醅先进先出顺序，可以及时调整发酵温度、PH、菌种浓度，避免了料层太高、料醅被压实的问题。
[0033]本发明的一种带式固态发酵方法采用淋浆水或酵母液循环喷淋工艺，解决了目前池式固态发酵料醅易干燥的问题，可实现与液态发酵同样的发酵绩效;这种以秸杆粉碎物为“骨架”、可发酵性糖为“载体”、酵母菌液为“循环液”的工艺模式，与传统的以固定化酵母菌为“载体”、可发酵性糖为“循环液”的工艺模式形成鲜明对比，由于能够通过循环淋浆水分段及时改变酵母菌的生长、发酵环境，其发酵绩效明显优于固定化酵母工艺的绩效。
【附图说明】
[0034]图1为本发明的一种带式固态连续发酵罐机械结构示意图；
[0035]图2为本发明的一种带式固态连续发酵罐去掉上壳体的结构俯视图；
[0036]图3为图2的局部放大图；
[0037]图4为图3的B-B剖视图；
[0038]图5为本发明的一种带式固态连续发酵罐工艺设备流程图；
[0039]图6为本发明的一种带式固态连续发酵罐工艺设备俯视图；
[0040]其中:1、料斗，2、进料密封搅龙，3、松料器，4、刮板，5、上壳体，6、喷头，7、分水阀，
8、视镜，9、人孔，10、排气口，11、出料密封搅龙，12、浆水出口，13、联桥板，14、加固槽钢，15、下壳体，16、支腿，17、托滚，18、传送带，19、托板，20、进水口，21、从动滚，22、侧板，23、主动滚，24、导料板，25、冷却塔，26、冷却罐，27、制冷机，28、贮水罐，29、栗。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
[0042]参见发图1、附图2、附图5和附图6，一种带式固态连续发酵罐包括发酵壳体、喷淋单元、传送单元、支撑单元和控制器；
[0043]所述发酵壳体上端长度方向上一侧设置有进料口另一侧设置有排气口10，下端和进料口同侧设置有进水口20，另一侧设置有出料口，所述发酵壳体下端设置有多个浆水出口 12;所述进料口处设置有松料器3，松料器3后方设置有竖直方向的刮板4，所述刮板4上设置有位置传感器;所述进水口 20处设置有冲刷头，利于停产时冲刷发酵壳体底部;所述发酵壳体两侧的上部安装有测温器；以及时测量料醅周边的温度，据此推导出料醅内部温度，然后通过控制器控制每个淋浆水供给单元的淋浆水温度；
[0044]进料密封搅龙2—端搭接在所述进料口处，另一端和料斗I连接，出料密封搅龙11设置在所述出料口处，发酵壳体通过进料密封搅龙2和出料密封搅龙11封闭，避免了外界空气的进入，通过传送带18的运行速度调整料醅的发酵时间；
[0045]所述传送单元为带传动，传送单元设置在所述发酵壳体内部的下壳体15上，所述喷淋单元设置在所述发酵壳体内部的上壳体5，使液态菌种或淋浆水能够均匀地喷在料醅上，并均匀渗透;所述支撑单元固定在所述发酵壳体的下方，所述测温器和所述位置传感器分别与所述控制器电连接，控制器根据位置传感器的信息控制传送单元带传动的运动。
[0046]参见附图3和附图4，为了使固态料醅走料顺畅，本发明所述发酵罐还包括导料板24，两个所述导料板24设置在发酵壳体内部进料口一端，所述导料板24下端面和发酵壳体的侧板22夹角为0-30°，和下壳体15的夹角为60°-90°，使料醅进入壳体后呈梯形状，传送带18带动料醅向发酵壳体出口端前进时，不会犹豫固态料醅吸水膨胀二产生与传送带18打滑而没办法继续传动的现象。
[0047]所述传送单元包括多组带传动单元和联桥板13，每组带传动单元包括传送带18、主动滚23、从动滚21、托滚17和托板19，所述传送带18两端和所述主动滚23和从动滚21连接，中间通过多个托板19间断支撑，相邻两个托板19之间设置有托滚17，所述托滚17和所述托板19分别与所述传送带18接触，相邻两个带传动单元的传送带18通过联桥板13连接。可以是一个长的传送带18作为主传送带18，和出口处的短传送带18搭接;也可以是多段传送带18搭接，根据实际情况选取。
[0048]所述喷淋单元包括多排喷头6、三个冷却罐26、冷却塔25、制冷机27和贮水罐28，第一个和第三个冷却罐26和冷却塔25连接，冷却塔25和贮水罐28连接，所述贮水罐28通过一个栗29和冷却罐26连接，所述贮水罐28和深水井连接;第二个冷却罐26和制冷机27连接制冷;
[0049]所述发酵壳体内部沿料醅行进方向分为A、B和C个发酵区，所述下壳体15上和每个发酵区对应位置处设置有向下凹陷的浆水出口 12，每个浆水出口 12通过栗29和对应的冷却罐26连接，每个发酵区上端的喷头6的淋浆水入口 d、e和f通过一个栗29和对应的冷却罐26连接。
[0050]每个所述冷却罐26中设置有温度传感器，所述温度传感器和所述控制器电连接。
[0051]所述发酵罐的前后侧板22上相对位置设置有对个视镜8，以观察内部情况;所述每个发酵区对应的侧板22上设置有分水阀7，所述发酵罐上端设置有人孔9，人进去查看或安装或修理的孔，用盖密封。
[0052]所述发酵壳体水平放置或进料口端在上方倾斜放置，所述发酵壳体为长方体，横断面为正方形、长方形或梯形;所述发酵壳体下端设置有加固槽钢14;所述支撑单元为多个支腿16。
[0053 ]基于一种带式固态连续发酵罐的固态发酵方法包括以下步骤:
[0054]步骤一:将混合好的料醅放入到料斗I中，通过进料密封搅龙2进入到发酵壳体内部；
[0055]步骤二:料醅进入到发酵壳体内部时经过松料器3进行松料，松料后落入到传送带18上;
[0056]步骤三:通过刮板4上的位置传感器测定发酵壳体入口处传送带18上的料醅的高度，并判断料醅的高度是否大于等于刮板4的高度，若否，继续入料，若是，执行步骤四:
[0057]步骤四:继续入料的同时，控制器控制传送单元的主动滚23运动，带动传送带18运动；
[0058]步骤五:控制器控制每个栗29工作，使冷却罐26中的淋浆水通过喷头6喷下，通过每个发酵区的淋浆水经该发酵区的浆水出口 12流回贮存罐；
[0059]步骤六:根据每个发酵区对应的分水阀7观测每个发酵区的温度，通过控制器控制冷却罐26的冷却水管水流量调整淋浆水的温度；
[0060]步骤七:根据检测到的每个发酵区的PH值判断是否满足发酵要求，若PH满足要求执行步骤九，若PH值不满足要求执行步骤八；
[0061]步骤八:向PH值不满足要求的发酵区对应的冷却罐26中加入硫酸调节PH，直到PH满足要求；
[0062]步骤九:根据测温器测得每个发酵区的酵母菌含量，若酵母菌含量满足要求执行步骤十一，若酵母菌含量不满足要求执行步骤十；
[0063]步骤十:向酵母菌含量不满足要求的发酵区对应的冷却罐26中补充活性干酵母，直到酵母菌含量满足要求；
[0064]步骤十一:发酵好的料醅经出料密封搅龙11送出，发酵完成。
[0065]步骤七中所述的测定每个发酵区的PH值可以是通过人工试纸进行测定，根据测量结果调整PH值，还可以采用PH值自动调节仪实现PH值的检测和调节。
[0066]发酵壳体入口处的前酵区的PH为6.0-5.0，温度为20°C—35°C，酵母菌含量为1.0-3.0亿/g，料醅长度占总长度的1/5—1/3;发酵壳体中间位置的主发酵区PH为3.5-4.0，温度为30°C — 40°C，酵母菌含量为2.0-4.0亿/g，料醅长度占总长度的I/4-1/2;发酵壳体出口处的后发酵区的PH为5.0-3.8，温度为200C-35 V，酵母菌含量为2.0-4.0亿/g，料醅长度占总长度的1/5—1/3。
[0067]所述发酵壳体和冷却罐26均为密封发酵。
[0068]发酵罐的主要参数:总长8000mm，高2000mm，宽950mm，料层高度1000mm，上部空间400mm，传送带18前进速度4.5mm/min。工作时，稻杆等碎料固态发酵料醅，进入到料斗I，按照0.26m3/n的速度均匀的进入进料密封搅龙2中，送到发酵壳体内，在下落时被松料器37打散，由导料板24规整料层为梯形状，由刮板4刮平料层，向出料端移动，在移动过程中接受喷头6喷下的淋浆水，以降温、调PH值和酵母菌含量浓度。前发酵区A由d送入温度为28°C、PH5.0、菌种浓度3亿/ml的淋浆水，喷淋流量为lm3/h ;主发酵区B由e送入温度为38 °C、PH4.0、菌种浓度3.5亿/ml的淋浆水，喷淋流量为8m3/h;后发酵区C由f送入温度为27°C、PH3.8、菌种浓度3.5亿/ml的淋浆水。淋浆水由不同发酵区渗到罐底，由对应的浆水出口 12排出，重新返回到相应的贮水罐28，形成一个闭路循环，酒精发酵为厌氧发酵，全部循环系统为密闭式，产生的C02由排气口 10排出。
【主权项】
1.一种带式固态连续发酵罐，包括发酵壳体和支撑单元，其特征在于，还包括喷淋单元、传送单元和控制器； 所述发酵壳体上端长度方向上一侧设置有进料口，另一侧设置有排气口(10)，下端和进料口同侧设置有进水口(20)，另一侧设置有出料口，所述发酵壳体下端设置有多个浆水出口(12);所述进料口处设置有松料器(3)，松料器(3)后方设置有竖直方向的刮板(4)，所述刮板(4)上设置有位置传感器，所述进水口(20)处设置有冲刷头;所述发酵壳体两侧的上部安装有测温器； 进料密封搅龙(2)—端搭接在所述进料口处，另一端和料斗(I)连接，出料密封搅龙(11)设置在所述出料口处； 所述传送单元为带传动，传送单元设置在所述发酵壳体内部的下壳体(15)上，所述喷淋单元设置在所述发酵壳体内部的上壳体(5)，所述支撑单元固定在所述发酵壳体的下方，所述测温器和所述位置传感器分别与所述控制器电连接，控制器根据位置传感器的信息控制传送单元带传动的运动。2.根据权利要求1所述的一种带式固态连续发酵罐，其特征在于，所述发酵罐还包括导料板(24)，两个所述导料板(24)设置在发酵壳体内部进料口一端，所述导料板(24)下端面和发酵壳体的侧板(22)夹角为0-30°，和下壳体(15)的夹角为60°-90°。3.根据权利要求1或2所述的一种带式固态连续发酵罐，其特征在于，所述传送单元包括多组带传动单元和联桥板(13)，每组带传动单元包括传送带(18)、主动滚(23)、从动滚(21)、托滚(17)和托板(19)，所述传送带(18)两端和所述主动滚(23)和从动滚(21)连接，中间通过多个托板(19)间断支撑，相邻两个托板(19)之间设置有托滚(17)，所述托滚(17)和所述托板(19)分别与所述传送带(18)接触，相邻两个带传动单元的传送带(18)通过联桥板(13)连接。4.根据权利要求1或2所述的一种带式固态连续发酵罐，其特征在于，所述喷淋单元包括多排喷头(6)、冷却罐(26)、冷却塔(25)、制冷机(27)和贮水罐(28)，第一个和第η个冷却罐(26)和冷却塔(25)连接，冷却塔(25)和贮水罐(28)连接，所述贮水罐(28)通过一个栗(29)和冷却罐(26)连接，所述贮水罐(28)和深水井连接;第二到第η-l个冷却罐(26)和制冷机(27)连接制冷； 所述发酵壳体内部沿料醅行进方向分为η个发酵区，所述下壳体(15)上和每个发酵区对应位置处设置有向下凹陷的浆水出口( 12)，每个浆水出口( 12)通过栗(29)和对应的冷却罐(26)连接，每个发酵区上端的喷头(6)通过一个栗(29)和对应的冷却罐(26)连接。5.根据权利要求4所述的一种带式固态连续发酵罐，其特征在于，每个所述冷却罐(26)中设置有温度传感器，所述温度传感器和所述控制器电连接。6.根据权利要求4所述的一种带式固态连续发酵罐，其特征在于，所述发酵罐的前后侧板(22)上相对位置设置有对视镜(8)，所述每个发酵区对应的侧板(22)上设置有分水阀(7)。7.根据权利要求1所述的一种带式固态连续发酵罐，其特征在于，所述发酵壳体水平放置或进料口端在上方倾斜放置;所述发酵壳体下端设置有加固槽钢(14);所述支撑单元为多个支腿(16)。8.根据权利要求1所述的一种带式固态连续发酵罐的固态发酵方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:将混合好的料醅放入到料斗(I)中，通过进料密封搅龙(2)进入到发酵壳体内部； 步骤二:料醅进入到发酵壳体内部时经过松料器(3)进行松料，松料后落入到传送带(18)上; 步骤三:通过刮板(4)上的位置传感器测定发酵壳体入口处传送带(18)上的料醅的高度，并判断料醅的高度是否大于等于刮板(4)的高度，若否，继续入料，若是，执行步骤四:步骤四:继续入料的同时，控制器控制传送单元的主动滚(23)运动，带动传送带(18)运动； 步骤五:控制器控制每个栗(29)工作，使冷却罐(26)中的淋浆水通过喷头(6)喷下，通过每个发酵区的淋浆水经该发酵区的浆水出口(12)流回贮存罐； 步骤六:根据每个发酵区对应的分水阀(7)观测每个发酵区的温度，通过控制器控制冷却罐(26)的冷却水管水流量调整淋浆水的温度； 步骤七:根据检测到的每个发酵区的PH值判断是否满足发酵要求，若PH满足要求执行步骤九，若PH值不满足要求执行步骤八； 步骤八:向PH值不满足要求的发酵区对应的冷却罐(26)中加入硫酸调节PH，直到PH满足要求； 步骤九:根据测温器测得每个发酵区的酵母菌含量，若酵母菌含量满足要求执行步骤十一，若酵母菌含量不满足要求执行步骤十； 步骤十:向酵母菌含量不满足要求的发酵区对应的冷却罐(26)中补充活性干酵母，直到酵母菌含量满足要求； 步骤十一:发酵好的料醅经出料密封搅龙(11)送出，发酵完成。9.根据权利要求8所述的一种带式固态连续发酵罐，其特征在于，发酵壳体入口处的发酵区的PH为6.0-5.0，温度为200C-35°C，酵母菌含量为1.0-3.0亿/g，料醅长度占总长度的1/5—1/3;发酵壳体中间位置的发酵区PH为3.5-4.0，温度为30°C — 40°C，酵母菌含量为2.0-4.0亿/g，料醅长度占总长度的1/4-1/2;发酵壳体出口处的发酵区的PH为5.0_3.8，温度为20 0C —35 0C，酵母菌含量为2.0-4.0亿/g，料醅长度占总长度的I/5—I/3。10.根据权利要求8所述的一种带式固态连续发酵罐，其特征在于，所述发酵壳体和冷却罐(26)均为密封发酵。
【文档编号】C12M1/16GK106047673SQ201610440253
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】梁利和, 姜蓉生, 成明芝
【申请人】临江市润丰机械设备安装有限公司