一种普洱茶固体发酵罐通气装置的制作方法

本发明属于发酵设备技术领域，更具体地，涉及一种普洱茶固体发酵罐通气装置，该通气装置具有通气孔不被堵塞，通气易控制，气体分布更均匀，且显著提高了气体利用率等特点，非常适用于普洱茶发酵罐使用。

背景技术：

普洱茶以云南大叶种晒青茶为原料，因制作工艺不同，主要分为普洱生茶和普洱熟茶。目前，普洱熟茶普遍采用的发酵方式仍为渥堆发酵，但随着生活水平提高和科学技术进步，对普洱熟茶产品品质要求也逐步提高，利用普洱茶固体发酵罐发酵生产普洱茶成为研究的主要方向。

黑曲霉、酵母等微生物是普洱茶发酵的关键，而通气量则是影响黑曲霉、酵母等好氧菌的生长和产物合成的关键，因此，保证普洱茶固体发酵罐中通气的均匀性，提高气体利用率是提高普洱熟茶产品品质的关键。目前，发酵罐中的通气装置几乎全是采用直通方式，即将空气通过通气管路由通气口通入物料中，改进的方式主要是通气口的位置及通气的方向等，中国专利申请201120201948.5滚筒式普洱茶发酵机中，主要是通过发酵罐底部的正中央开设有进气口，该通气方式很难使气体通入发酵罐底部的两端，无法保证固体发酵罐发酵过程的均匀性；中国专利申请201510160360.2一种普洱茶卧式固体发酵罐及发酵方法，该发酵罐搅拌方式是通过发酵罐内部的搅拌系统和解块装置等，而发酵罐是固定不动的，空气仅从发酵罐底部一侧通入，无法保证发酵过程中通气的均匀性，且茶渣很容易堵塞通气口；中国专利申请2016214773353改进了通气的位置，使气体经由发酵罐中空管上面分布均匀的通气孔通入发酵罐，该通气方式有效改善了固体发酵罐内部物料通气的均匀性，但由于通气孔在物料上方，可能会使发酵罐底部物料通气不足，气体利用率低。目前，关于固体发酵罐的通气问题仍然是亟需解决的核心问题，亟需突破，即，如何保证固体发酵罐通气孔不被物料堵塞的同时，能使发酵罐内物料内部气体分布更均匀，且气体利用率高。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种普洱茶固体发酵罐通气装置，其中通过对通气装置中各组件的组成和设置方式进行改进，采用气缸带动位于发酵罐底部两端附近的导气法兰进行伸缩运动，可将气缸推杆中间推出通孔用来通气或缩回通孔停止通气，使该导气法兰与位于发酵罐两端侧壁上的通气口形成可分离式连接，可有效避免通气口的堵塞，提升发酵罐内通气的均匀性及气体利用率。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种普洱茶固体发酵罐通气装置，其特征在于，所述通气装置用于将来自空气压缩机、且经空气过滤器处理后的无菌空气送入到发酵罐中；该通气装置主要由位于发酵罐底部两端上的气缸、导气法兰和喷气组件组成，在所述发酵罐两端侧壁上还开设有通气口；所述喷气组件位于发酵罐内，用于向所述发酵罐内部直接送入气体，该喷气组件则是通过所述通气口供气；所述通气口与所述导气法兰为可分离式连接，其中，所述导气法兰安装在所述气缸的推杆上，所述气缸用于带动所述导气法兰伸缩，在该气缸推杆与该导气法兰的中间同时设置有导气通孔，利用所述导气法兰的伸缩能够使所述导气通孔与所述通气口连接或分离，进而实现空气向所述发酵罐内部的输送与停止输送；并且，在所述发酵罐的内部底部与通气口相连接的位置还均匀设置有通气管，该通气管用于连接所述喷气组件与所述通气口。

作为本发明的进一步优选，所述导气法兰为漏斗状，靠近所述通气口的导气法兰端面面积大，远离所述通气口的导气法兰端面面积小；并且，在所述导气法兰靠近所述通气口的端面上，通气通道的截面积大于所述通气口中通气通道的截面积。

作为本发明的进一步优选，所述通气管均匀分布于所述发酵罐的底部，通气管的个数为8-10个。

作为本发明的进一步优选，所述导气法兰用于在所述发酵罐静止的情况下，能够将所述导气通孔与所述通气口连接，并输送无菌空气；在所述发酵罐旋转的情况下，能够将所述导气通孔与所述通气口分离，并停止输送空气。

作为本发明的进一步优选，所述导气通孔的直径为6-12mm，位于所述发酵罐两端侧壁上的通气口的直径为14-20mm。

作为本发明的进一步优选，所述导气法兰和所述通气管均采用符合食品安全要求的不锈钢材料。

通过本发明所构思的以上技术方案，通过对发酵通气装置的改进，与现有发酵罐通气装置及通气方式相比，能够大大提高通气均匀性和气体利用率，并能够进一步提高装料比、增加产能、降低成本，也为降低发酵罐转速、保证发酵后茶叶叶片完整性提供了更大的空间；具体来说，本发明中的发酵罐通气装置具有以下特点：

①本发明中的气缸选择双作用，可将气缸推杆及导气法兰中间设置的导气通孔用来通气或停止通气，由于导气法兰可伸缩(即，导气法兰伸缩过程中，导气通孔与通气口可分离式连接)，导气通孔和通气口不会被茶叶碎渣堵塞；可以以导气法兰与通气口相分离时导气法兰的位置设为初始位置，这样导气法兰在发酵罐静止的情况下，由气缸带动将气缸推杆及导气法兰中间的导气通孔端面与通气口连接，开始通气；在发酵罐旋转的时候，则由气缸带动导气通孔端面缩回到初始位置，停止通气。

②通气装置包含两个气缸，分别安装于发酵罐底部两端，且包含多个通气管，通气管均匀分布于发酵罐底部，上述装备的改进，分别从左右两端和均匀分布的导气管通气，保证了发酵罐内通气的均匀性。

③与气缸连接的导气法兰优选设计成类似漏斗形状，实现和旋转筒贴合处的大圆套小圆，即在发酵罐停止转动时，在停止位置和中轴面成±2°的时候都能正常通气。

本发明对通气装置进行了较大改进，针对固体发酵罐内部通气均匀性问题，将通气装置同时安装于发酵罐的两端，保证两端通气的均匀性，且在发酵罐的底部安装有通气管，上面有均匀分布的通气孔；考虑到通气装置的安装面临着很大的问题(具体说来，本发明涉及到的发酵罐主要是通过发酵罐的旋转进行搅拌，而通气装置在发酵罐底部的安装将会限制发酵罐的旋转)，本发明利用导气法兰，并将它与通气口之间设置为可分离式连接，在发酵罐旋转的时候让通气装置缩回、停止输送空气，而正常通气不旋转的时候通气装置伸出、维持无菌空气的稳定输送；本发明还通过反复优化设计通气装置中导气法兰的形状，气缸推杆中间的通孔(直径优选为6-12mm)和通气口(直径优选为14-20mm)的尺寸，从而保证通气正常输出，且不影响发酵罐的旋转。

综上，本发明创新设计的通气装置是由气缸和导气法兰组成，导气法兰安装在气缸推杆上，并且优选设计成漏斗状，在发酵罐旋转时，停止通气，在发酵罐静止时，实现通气，由于气缸推杆中的通孔可伸缩，通孔不会堵塞。本发明与现有技术相比具有显著的优点：固体发酵罐内部通孔不会被堵塞，通气易控制，气体分布更均匀，且显著提高了气体利用率。

附图说明

图1是本发明普洱茶固体发酵罐通气装置的通气管路示意图。

图2是本发明普洱茶固体发酵罐通气装置的通气装置。

图中各附图标记的含义如下：1为空气压缩机(即，空压机)，2为发酵罐，3为电磁阀，4为气缸，401为气缸推杆，5为喷气组件，6为补水喷头，7为导气法兰，8为位于旋转筒侧壁上的通气口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

如图1和图2所示，一种普洱茶固体发酵罐通气装置，主要有两大部分组成，通气装置由空压机，空气过滤器，气缸，导气法兰和通气管组成；所述的气缸位于发酵罐底部的两端；所述的导气法兰和气缸相连接(例如可以与气缸推杆相连)，组成特制的通气装置；普洱茶固体发酵罐通气装置工作过程如下：将空压机产生的空气，经过无菌空气过滤器后，再通过通气装置，即由位于发酵罐两端的气缸控制，由均匀分布于发酵罐底部的通气管将无菌空气通入发酵罐内部；当发酵罐停止转动时，导气法兰在气缸推杆带动下伸出直径8-12mm的导气通孔，与位于旋转筒侧壁上的通气口(直径14-20mm)连接，开始通气；当发酵罐需要转动时，导气法兰在气缸推杆带动下缩回直径8-12mm的导气通孔至起始点位置，与位于旋转筒侧壁上的通气口(直径14-20mm)分离，停止通气，通气装置的改进，实现了旋转筒侧面通气，且满足旋转筒±2°停止误差范围内依然可通气；上述通气装置的改进，不仅改进了通气位置，而且显著提高了通气效率，且由于通气口可伸缩，通气口不会堵塞。本专利与现有技术相比具有显著的优点：固体发酵罐内部通气易控制，气体分布更均匀，且显著提高了气体利用率。

本发明固体发酵罐中通气装置(如导气法兰、通气管和补水喷头等)由优质不锈钢材料制成，所有材质均符合食品安全要求。

实施例2

利用通气装置改进前(参见中国专利申请2016214773353，即从中空轴一端进行通气，并经由中空轴上的通气孔通入发酵罐内部)和通气装置改进后的普洱茶发酵罐分别进行发酵，它们的发酵过程包括以下步骤(除特别说明外，这两者发酵工艺参数、条件的设置均保持一致)：

(1)菌种制备：

将普洱茶发酵用的微生物是指黑曲霉、米曲霉、米根霉、酿酒酵母接入pda固体培养基，在28℃培养条件下培养。将每种微生物分别培养后用适量无菌水制备成孢子或菌悬液，使每种微生物的孢子或菌个数的终浓度为1×10⁷cfu/ml。

其中培养基的配置方法可以如下：

pda固体培养基：将洗净后去皮的马铃薯200g，切碎，加水1000ml，煮沸后半小时，趁热用纱布过滤后，加葡萄糖20g，分装后再加入琼脂20g/l。121℃灭菌20min。

(2)发酵罐灭菌：将普洱茶发酵罐内部及管道采用高温蒸汽进行灭菌，可以在110-120℃维持30min；

(3)原材料预处理：将普洱茶原料进行紫外预处理，例如，紫外灯30w，茶叶厚度5cm，茶叶距离紫外灯的距离40cm，照射面积1m²，处理时间20min，使普洱茶中大肠杆菌0-10mpn/100g，细菌总数0-50cfu/g，霉菌0-10cfu/g；

(4)发酵罐接种发酵：

可以将预处理后的普洱茶，无菌水和孢子或菌悬液按下列质量比进行混合：1:0.3:0.05，混合均匀后转入灭菌后的发酵罐，转动发酵罐使其混合更均匀，通气装置改进前，装料比15％，转速控制为15-20rpm；通气装置改进后，装料比20％，转速控制为5-10rpm，在5t规模的发酵罐，整个发酵过程维持罐压在0.01-0.02mpa：

发酵过程中，茶叶中的含水量不低于25％，不高于35％，可以分阶段控制发酵罐内温度和通气量，例如，如表1所示：

表1发酵罐中不同发酵阶段的温度控制

(5)结束发酵：结合关键指标检测分析，在第25天结束发酵；

(6)放罐：当发酵结束后，控制发酵罐内温度为43-45℃，继续通入无菌空气，维持发酵罐内部压力0＜罐压≤0.01mpa，通气量为150l/min，当茶叶中含水量≤15％时，放罐，通气时间在1天；

分别对同期装置改进前和通气装置改进后的发酵结果进行分析，茶多酚含量分别为13.8％和14.1％，茶褐素含量分别为8.36％和8.65％。

由于通气均匀性和气体利用率得到有效提高，通气装置改进后的普洱茶发酵罐与通气装置改进前相比，装料比由15％提高到20％，发酵转速由15-20rpm降低至5-10rpm，在维持相同的发酵条件下，即可达到相近的发酵结果，产能增加且能耗降低，此外，通气装置改进后，发酵的普洱茶叶片完整较好。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。