一种自动散热发酵装置的制作方法

本发明涉及无氧发酵领域，尤其涉及酿酒领域。

背景技术：

我国是最早酿酒的国家之一，适度饮酒还有益身体健康，酒受到我国消费者的喜爱。酿酒是利用微生物发酵生产出含一定酒精浓度的饮料的过程。我国传统的酿酒方法为固态发酵法，用固态的粮食加以辅料进行发酵，在整个发酵过程中，微生物在没有游离水的固态基质上进行发酵。

传统白酒发酵窖池无法进行良好的传质传热，所以无法进行良好的散热，使发酵基质无法保持酿酒适宜的温度。特别是在炎热的夏季，酒醅无法降温，迫使企业生产停产，停产时在2～3个月之间，严重影响了白酒企业的生产强度与生产量，造成了大量的人力资源的浪费。

2013年5月15日公开的申请号为201310040503.7的中国专利公开了一种组合式固体发酵装置，由顶盖、多个固体发酵屉和底座相互叠合而成，顶盖上设有出气孔和循环液孔，顶盖和固体发酵屉的外侧设有吊环，固体发酵屉内侧固定有层间均匀换质器，层间均匀换质器包括三角波形板和贯通三角波形板上侧三角凹槽的导流槽，导流槽底部对应于三角波形板上侧三角凹槽位置开设有导流孔，三角波形板的上、下三角尖端部分别开有通气孔和液流孔，层间均匀换质器上侧设有载料网，底座一侧与一循环泵站的进水口相连通，循环泵站的出水口与顶盖上设有的循环液孔通过循环液管连通连接；顶盖上的出气口连通有二氧化碳收集处理装置。这种发酵装置，在发酵初始阶段需要一定的温度时，可将数个固体发酵装置紧密的摆放在一起进行保温，当酒醅热量过多时，可将固体发酵装置彼此分开进行降温，还可以在循环液管外设置降温装置进行降温；与此同时，发酵产生的二氧化碳通过出气口进入二氧化碳收集处理装置。

但是采用固体发酵法进行发酵的过程中，整个酒醅不会产生大量的液体，所以在循环液管外对液体进行降温的降温效果有限，且液体从发酵装置上端进入发酵装置，在从下端流出发酵装置，所以会导致发酵装置从上到下，温度逐渐升高，装置上端的温度低于发酵适宜的温度，装置下端的温度高于发酵适宜的温度，所以无法使整个装置同时保持在发酵适宜的温度。其次，采用将发酵屉分开进行散热的方法时，由于层间置换器上设有通气孔，所以酒醅会与外界的氧气接触，而微生物只有在无氧环境下才会产生酒精，所以酒醅与氧气接触后发酵会停止。另外，这种发酵装置在排出二氧化碳的同时，混合在二氧化碳气体中的酒精也被排出，造成了酒精的浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自动进行散热的同时避免物料与外界氧气接触的发酵装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种自动散热发酵装置，包括发酵室、收集室、二氧化碳储存室，二氧化碳储存室与发酵室连通，发酵室内设有膨胀室和沿竖直方向排列并可沿水平方向滑出的发酵屉，膨胀室内滑动设有将膨胀室分隔为膨胀腔和加压腔的第一活塞，膨胀腔内设有受热膨胀物质；发酵室外与发酵屉滑出方向相反一侧设有气缸，气缸的活塞与抽屉之间固定有活塞杆，加压腔与气缸连通；二氧化碳储存室外设有用于冷却二氧化碳的冷却机构，二氧化碳储存室连接有用于排出高压气体的气泵；发酵屉上方设有朝向发酵屉的喷气管，喷气管与气泵连通，发酵屉上还设有能被发酵屉打开和关闭的喷气开关。

利用发酵装置进行发酵，先将物料放入发酵屉，再将发酵屉滑入发酵室内进行发酵。初始时，受热膨胀物质未膨胀。发酵开始后，发酵室内不断产生二氧化碳，发酵室内的气压增加，所以产生的二氧化碳进入二氧化碳储存室内，再被二氧化碳储存室外的冷却机构冷却，最后储存在二氧化碳储存室内。经过不断发酵，微生物发酵过程中产生的热量使发酵室内的温度升高，热量逐渐传递至膨胀腔内，受热膨胀物质吸收热量。当发酵室内的温度达到受热膨胀物质的沸点时，受热膨胀物质体积变大，第一活塞向加压腔一侧滑动，加压腔中的气体进入气缸内，气缸内的气压增大，气缸的活塞向发酵室一侧滑动，固定在气缸活塞上的活塞杆将发酵屉向外推出发酵室。发酵屉向外滑出的同时打开喷气开关，气泵将二氧化碳储存室内的低温气体排出，排出的气体从喷气管处喷出，在每个发酵屉上方形成从上而下的“气帘”，“气帘”隔绝发酵室内部和外部的空气，可以防止发酵室内的酒精气体散出到外部空间。其次，喷气管处喷出的气体接触到发酵屉后，在发酵屉的物料表面形成一层“气膜”，防止物料与外界的氧气接触。另外，喷出的低温气体接触到物料和发酵室内的气体后，可以对物料和发酵室内进行降温，直到发酵室内的温度降低，受热膨胀物质的温度随即降低，则体积减小，所以第一活塞向膨胀室一侧运动，气缸内的气体被重新吸入加压室内，气缸的活塞向远离发酵室一侧运动，活塞杆将发酵屉拉入发酵室内，此时发酵屉重新关闭喷气开关，喷气管停止喷气，发酵重新开始。在发酵的过程中，产生的二氧化碳不断被收集在二氧化碳储存室内，以便在发酵室下一次温度升高时可以从喷气管处喷出。

其次，还可以根据不同种类的酒发酵适宜的温度对受热膨胀物质种类进行调整，使受热膨胀物质的沸点与适宜的温度相近，如此可以保证在发酵生产不同种类的酒时都可以实现自动散热。

本发明的有益效果为：

（一）在发酵屉内温度升高时可以自动滑出发酵屉，气帘可以隔绝物料与外界氧气，使发酵屉保持厌氧环境，还可以对物料和发酵室进行降温；且在发酵屉温度降低时，自动使发酵屉滑入发酵室内。

（二）气帘可以防止发酵室和物料中的酒精挥发入空气中，避免酒精浪费。

（三）利用发酵产生的二氧化碳，可以减少外界通入气体的成本。

（四）整个装置不需要人工控制，可以减少工人的工作量，还可以避免人工判断出现误差。

（五）喷气管喷出的气体为二氧化碳，二氧化碳的分子量大于空气，且二氧化碳不会燃烧，所以二氧化碳被喷出后会覆盖在物料表面，防止物料中的酒精挥发,散出到外界空间造成浪费。优选方案一，作为对基础方案的进一步改进，发酵屉上方还转动设有风车形的搅拌叶片。搅拌叶片插入物料中，在发酵屉温度升高、从发酵室内滑出时，物料从搅拌叶片表面滑过，搅拌叶片转动，搅拌叶片在转动过程中对物料进行搅拌，加快物料中的热量的散失，所以物料冷却的速度会加快。

优选方案二，作为对优选方案一的进一步改进，发酵室与二氧化碳储存室之间还设有酒精回收室，酒精回收室内放置有水，发酵室通过出气管与酒精回收室连通，出气管插入水面以下。酒精溶于水，出气管插入水面以下，从发酵室内进入出气管的混合气进入水中后，好、混合气体中的酒精溶于水中，二氧化碳形成气泡浮出水面，最后进入二氧化碳储存室内被储存，所以可以回收酒精,减少酒精浪费。

优选方案三，作为对优选方案二的进一步改进，二氧化碳储存室内还储存有氮气。提前储存氮气，可以保证在发酵产生的二氧化碳量较少时仍然在发酵屉上方形成气帘，从而隔绝氧气、防止发酵室内的酒精挥发出来、对物料和发酵室进行降温。其次，空气中含有大量氮气，所以氮气的制备较为容易，可以减少成本，而一般情形下，氮气也不乏燃烧，所以氮气同样可以起到预防火灾的作用。

优选方案四，作为对优选方案三的进一步改进，发酵室内沿水平方向固定有隔板，隔板将发酵室分隔为多个腔体，发酵屉、气缸和膨胀室均设置在每个所述腔体内。腔体独立，每个发酵屉内物料温度上升只能使与该发酵屉相邻设置的膨胀腔的受热膨胀物质受热膨胀，使与该发酵屉连接的气缸内气压增大，气缸再将该发酵屉推出发酵室，所以每个发酵屉的散热可以相对独立，使每个发酵屉可以在最适宜的时候进行散热和继续发酵，使每个发酵屉都保持最适宜的发酵温度。

优选方案五，作为对优选方案四的进一步改进，发酵屉下方的发酵室侧壁固定有滑轨。发酵屉放置在滑轨上，可以使发酵室的滑动更为容易。

优选方案六，作为对优选方案五的进一步改进，喷气开关包括实现打开气泵的控制开关和弹簧，弹簧固定在控制开关和发酵屉之间。在发酵屉滑出发酵室时，弹簧被拉伸，则控制开关被弹簧拉动，气泵打开，气泵将二氧化碳储存室内的低温气体排出，对发酵屉进行降温；在发酵屉进入发酵室内后，弹簧恢复原形，气泵关闭，低温气体停止排出。整个降温过程不需要人工控制气泵的开闭，可以减少工人的工作量，也可以防止人工控制出现失误。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为图1的发酵室和气缸的剖视图；

图3为本发明实施例2的结构示意图；

图4为图3的发酵室和气缸的结构示意图。

具体实施方式

附图标记为：发酵室1、出气管11、发酵屉12、转轴13、搅拌叶片14、喷气管15、二氧化碳储存室2、气泵21、控制开关22、喷气总管23、喷气分管24、弹簧25、气缸3、活塞杆31、膨胀室4、进气管42、限位块43、酒精回收室5、二氧化碳压缩机6。

实施例1

如图1、图2所示,一种自动散热的发酵装置，包括发酵室1、收集室、二氧化碳储存室，发酵室1顶部设有出气管11，出气管11与二氧化碳储存室连通，二氧化碳储存室外包附有保温材料。二氧化碳储存室还连接有气泵21，气泵21连接有喷气总管23，喷气总管23连接3个喷气分管24，喷气分管24分别镶嵌在发酵屉12上方的发酵室1侧壁内，喷气分管24上设有多个喷气管15，喷出管的开口竖直向下设置。还设有电机驱动气泵21，气泵21上设有打开气泵21的控制开关22，控制开关22与发酵屉12之间焊接有弹簧25，拉动弹簧25，控制开关22处于闭合状态，则气泵21被打开。

发酵室1左侧紧贴着设有气缸3，气缸3活塞连接有活塞杆31，活塞杆31贯穿发酵室1侧壁，并焊接在发酵屉12左端部，发酵屉12左侧与发酵室1侧壁之间设有膨胀室4，膨胀室4内沿竖直方向设有沿膨胀室4侧壁左右滑动的第一活塞，第一活塞将膨胀室4分割为右侧的膨胀腔和左侧的加压腔，膨胀腔内设有戊烷，膨胀室4左侧侧壁连接有进气管42，进气管42贯穿发酵室1顶部，并与气缸3连通，进气管42右侧设有限制第一活塞位置的限位块43。发酵屉12上方沿竖直方向设有转轴13，转轴13转动连接在发酵室1侧壁上，转轴13下端固定有三片风车形的搅拌叶片14。

在利用发酵装置进行发酵时，先将戊烷放入膨胀腔内，再将物料放置在发酵屉12内，将发酵屉12滑入发酵室1内，发酵进行。发酵开始后，发酵室1内不断产生二氧化碳，发酵室1内的气压增加，产生的二氧化碳进入出气管11内，然后进入二氧化碳储存室内储存。当发酵室1内的温度达到戊烷的沸点时，戊烷体积变大，第一活塞向左滑动，加压腔中的气体进入气缸3内，气缸3内的气压增大，气缸3的活塞向右滑动，固定在气缸3活塞上的活塞杆31将发酵屉12向外推出发酵室1。发酵屉12向外滑出的同时弹簧25被拉长，控制开关22打开气泵21，气泵21将二氧化碳储存室内的低温二氧化碳排出，排出的二氧化碳从喷气管15处喷出，在发酵屉12上方喷出，形成从上而下的“气帘”。在发酵屉12向外滑动的同时，物料从搅拌叶片14表面滑过，搅拌叶片14受力不均开始转动，在对物料进行搅拌，加快热量的散失。

直到发酵室1内的温度降低，戊烷的温度随即降低，则体积减小，所以第一活塞向右运动，气缸3内的气体被重新吸入加压室内，气缸3的活塞向左运动，活塞杆31将发酵屉12拉入发酵室1内，此时弹簧25回复原位，弹簧25不再被拉长，所以控制开关22关闭气泵21，喷气管15停止喷气，发酵重新开始。在发酵的过程中，产生的二氧化碳不断被收集在二氧化碳储存室内，以便在发酵室1下一次温度升高时可以从喷气管15处喷出。

实施例2

如图3、图4所示，与实施例1不同之处在于，发酵室1和二氧化碳储存室之间设有酒精回收室5,酒精回收室5内放有纯净水,出气管11端部插入纯净水液面以下,酒精回收室5左侧侧壁还设有二氧化碳压缩机6，压缩机通过气管与二氧化碳储存室连接；在发酵前，在二氧化碳储存室内储存有氮气。发酵室1沿水平方向固定有2个隔板，隔板将发酵室1分割为相对独立的3个腔室，每个腔室均与酒精回收室5连通。膨胀室4设置在隔板上，每个加压腔均连接进气管42。设置3个分别与3个发酵屉12对应的气缸3，每个进气管42分别与对应的气缸3连通。膨胀时上方的发酵室1左右侧壁胶接有滑轨，发酵室1放置在滑轨上，膨胀腔内的受热膨胀物质还可以为沸点在30度的石油醚。喷气开关为分别封闭3个喷气分管24的分管开关，以及连接发酵屉12和对应的分管开关的弹簧25。

发酵屉12内的温度升高时，该发酵屉12所在的腔体中的温度升高，所在腔体中的膨胀室4内的石油醚膨胀，加压腔内的气体进入与之对应的气缸3内，该气缸3的活塞杆31将该发酵屉12推出发酵室1进行降温。发酵屉12滑出时，弹簧25被拉动，则与之对应的分管开关打开，由于二氧化碳压缩机6使二氧化碳储存室内保持较高的气压，所以在分管开关打开后，高压的二氧化碳气体从喷气管15处喷出。所以每个发酵屉12的温度可以独立控制。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本发明所省略描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。