一种家用小型啤酒发酵装置的制作方法

1.本实用新型属于家用发酵设备领域，具体涉及一种家用小型啤酒发酵装置。


背景技术：

2.啤酒是一种世界性的、大众消费的低酒精含量饮品。啤酒酿造工艺与生物学，食品化学、微生物学等学科有着密切的关系。随着啤酒酿造知识和啤酒文化知识的普及，消费者对啤酒种类的需求已经不再局限在工业化、规模化生产的淡爽拉格啤酒，越来越多的消费者开始尝试自己动手酿制啤酒。手工自酿啤酒在美国、欧洲已非常成熟，在我国也正逐步发展壮大。
3.酿酒原料主要为麦芽、酒花、酵母和水，也可以根据需求添加相应辅料，提供多种独特的风味。专业的酿造设备规模庞大，造价昂贵，显然并不适合家庭使用，目前家庭酿爱好者多使用麦芽浸膏经稀释后复原成麦汁，使用塑料桶或不锈钢桶作为发酵容器。发酵过程中无法控制发酵罐的温度和压力，自然温度下发酵，酵母往往会产生很多高级醇及副产物，影响最终啤酒的品质，并且还有很高的染菌风险；不能控制压力则会导致啤酒co2含量不足，缺少沙口力，平淡无味；或者co2含量过多，造成啤酒过度碳酸化导致啤酒泡沫喷涌，甚至爆瓶的危险。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种家用小型啤酒发酵装置，自动控制发酵温度和发酵压力，使酵母在理想温度下进行发酵，避免发酵产生高级醇等副产物，并可控制适宜的co2含量，改善自酿啤酒口感。
5.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种家用小型啤酒发酵装置，包括用于进行控温控压发酵的主机，主机内设两个独立舱室，分别是用于放置发酵瓶进行发酵的控温舱和用于放置观察瓶的观察舱，主机的外壳上设有与观察舱对应的发酵观察窗；
6.发酵系统，设置在主机内，包括发酵瓶、观察瓶以及连接发酵瓶和观察瓶的导气管，观察瓶上还设有排气管，所述发酵瓶盛放酿造啤酒所需的原料，所述观察瓶内盛放水；
7.温度控制系统，设置在主机内，用于控制控温舱内发酵瓶的发酵温度；
8.压力控制系统，设置在主机内，并安装在所述排气管上，用于控制发酵系统的内部压力；
9.打酒系统，与控温舱的发酵瓶连接，用于将发酵瓶内发酵成熟的啤酒打出；单片机控制系统，包括温度控制模块、压力控制模块和时间控制模块。
10.所述发酵系统中，所述导气管进气端位于发酵瓶液面以上，出气端与观察瓶进气管连通，观察瓶进气管下部管口位于观察瓶液面以下，导气管上安装有导气管阀门；所述排气管的进气端位于观察瓶液面以上。
11.所述导气管的两端分别通过自锁式快拆接头与发酵瓶外侧以及观察瓶瓶盖连接，
观察瓶进气管的上部管口与导气管出口连接在同一自锁式快拆接头上，所述排气管通过自锁式快拆接头与观察瓶瓶盖连接。
12.所述压力控制系统包括压力传感器模块和电磁阀，压力传感器模块和电磁阀均与单片机控制系统的压力控制模块信号连接，压力控制模块根据接收的压力信号通过电磁阀控制排气管的通断。
13.排气管上还安装有位于电磁阀上游的排气分支，排气分支上设有机械式安全阀。
14.所述温度控制系统包括制冷元件、散热元件、冷媒循环泵和冷媒循环管道；制冷元件固定在控温舱底板外侧，散热元件固定在制冷元件的下方，为制冷元件散热，控温舱侧壁安装有温度传感器；所述冷媒循环泵通过冷媒循环管道与控温舱内部连通，以将冷媒从控温舱下部抽出，再从控温舱上部打回控温舱；所述控温舱内密封盛放冷媒，且控温舱设有冷媒排放口；所述制冷元件、散热元件、温度传感器和冷媒循环泵均与单片机控制系统的温度控制模块连接。
15.控温舱外侧还设有为制冷元件散热的风扇，在风扇的外侧设置有散热翅片，风扇与单片机控制系统的温度控制模块连接。
16.所述打酒系统包括酒矛和打酒龙头。
17.所述发酵瓶底部中央设有向上的凸起，所述酒矛的取酒口位于所述凸起的上方。
18.所述主机的外壳上设置有控制面板，用于对发酵温度、压力和时长进行设定，控制面板上还设有显示屏；外壳的底板设置有镂空结构。
19.本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种家用小型啤酒发酵装置，操作简单，体积小，功能完善且成本低廉，同时具有可通过单片机控制器对发酵过程进行自动控制等优点。
20.在酿酒过程中占时最长的是成熟阶段，本实用新型在实施中，可以将啤酒的发酵过程和成熟过程分成两个阶段，通过可拆卸的分体式设计，将耗时最长、耗能最大的啤酒成熟阶段，转移到家用冰箱的冷藏室中进行，如此提高了家用小型啤酒发酵装置的利用率。
附图说明
21.图1为本实用新型的外观示意图；
22.图2为本实用新型的正视结构示意图；
23.图3为本实用新型的左视结构示意图；
24.图4为本实用新型的右视结构示意图；
25.图中标记：101、机器上盖，102、外壳，103、撑脚，104、底板，105；110、控制面板，111、显示屏，112、按键；120、发酵观察窗；130、冷媒排放口，131、冷媒排放阀门；140、总开关；
26.201、发酵瓶，202、发酵瓶盖，203、第一自锁式快拆接头，204、第二自锁式快拆接头，205、发酵瓶液面，206、导气管，207、导气管阀门；210、观察舱，211、观察瓶，212、观察瓶进气管，213、观察瓶液面，214、观察瓶盖，215、第三自锁式快拆接头，216、第四自锁式快拆接头，217、排气管；
27.301、控温舱，302、控温舱密封盖，303、制冷元件，304、散热元件，305、风扇，306、散热翅片，307、冷媒循环泵，308、冷媒循环管道，309、温度传感器；
28.401、压力传感器模块，402、电磁阀，403、第一排气口，404、机械式安全阀，405、第二排气口；500、单片机控制系统；601、打酒酒矛，602、打酒龙头，603、打酒阀门。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不作为对实用新型做任何限制的依据。
30.请参阅图1-图4，本实用新型一种家用小型啤酒发酵装置主要包括：主机外观由机器上盖101、外壳102、撑脚103、底板104和总开关140构成；在机器外壳102上设置有控制面板110和发酵观察窗120；显示屏111可以显示当前发酵进行的时长、发酵温度和压力，也可以是设置发酵程序的操作界面；通过按键112可以设置单片机控制系统500的发酵控制程序；底板104为多孔结构，便于通风，利于制冷元件进行散热；主机内部设有控温舱301和观察舱210，控温舱301外设有保温层，用来保证控温舱301内温度稳定；观察舱210设有背景灯光，用于照亮观察瓶211，便于观察发酵产生的co2气泡。主机机身内部防水，在控温舱301底部设有冷媒排放口130，且在排放管道上同样设有保温层。冷媒排放口130通过冷媒排放阀门131进行控制，用于排空控温舱301内的冷媒，方便清洗控温舱301。
31.主机设有发酵系统、温度控制系统、压力控制系统、打酒系统和单片机控制系统500，单片机控制系统500，包括温度控制模块、压力控制模块和时间控制模块，用于自动控制发酵时间、温度和压力。本实用新型所述的单片机控制系统500是以at89c51单片机为核心的控制系统。
32.发酵系统，用于进行啤酒发酵及观察啤酒发酵过程的进展的，主要由发酵瓶201及发酵瓶盖202、观察舱210、观察瓶211及观察瓶盖214、导气管206，导气管阀门207，观察瓶进气管212和排气管217组成。
33.发酵瓶201用于盛放啤酒发酵的原料，发酵瓶201置于主机内部的控温舱301内，发酵瓶盖202用于封闭瓶口，控温舱301上口安装控温舱密封盖302，以隔绝内外热交换。观察瓶211用于盛放纯净水，观察瓶211置于主机内部的观察舱210中，观察瓶盖214用于封闭瓶口。所述导气管206的一端通过第二自锁式快拆接头204与发酵瓶盖202连接，导气管206的另一端通过第三自锁式快拆接头215与观察瓶盖214连接，导气管206上安装有导气管阀门207；所述排气管217的进气端通过第四自锁式快拆接头216与观察瓶盖214连接；所述导气管206用于实现发酵瓶201和观察瓶211内部环境的连通，使得发酵过程产生的气体经导气管206进入观察瓶211，再由排气管217排出，以避免发酵瓶201内压力过大，维持发酵压力的稳定。
34.为了便于排气和观察发酵情况，所述导气管206进气端位于发酵瓶液面205以上，出气端与安装在第三自锁式快拆接头215的观察瓶进气管212连通，观察瓶进气管212下部管口位于观察瓶液面213以下，所述排气管217的进气端位于观察瓶液面213以上。
35.发酵开始前，发酵瓶201内装液量达到发酵瓶液面205，观察瓶211内装入纯净水至装观察瓶液面213，安装导气管206，打开导气管阀门207连通发酵瓶201和观察瓶211。一般来说，发酵开始时会产生大量令人不愉悦的副产物，此时保持排气管217常开，利用发酵自身产生的co2加速副产物的挥发。发酵瓶201内发酵产生的co2会通过导气管206和观察瓶进气管212进入观察瓶211，此时，透过观察窗120可以看到气泡均匀的冒出，表明发酵启动正
常。
36.温度控制系统，用于控制舱内的温度，确保发酵瓶201在控温舱301内于设定温度下进行发酵，主要由控温舱301，控温舱密封盖302，制冷元件303，散热元件304，风扇305，散热翅片306，冷媒循环泵307，冷媒循环管道308，温度传感器309和单片机控制系统500组成。
37.制冷元件303固定在控温舱301底板外侧，散热元件304固定在制冷元件303的下方，为制冷元件303散热，控温舱301侧壁安装有温度传感器309；所述控温舱301内密封盛放冷媒，且控温舱301设有冷媒排放口130；所述冷媒循环泵307通过冷媒循环管道308与控温舱301内部连通，由于制冷元件303位于控温舱301的底部，所以底部冷媒的温度最低，冷媒循环泵307通过冷媒循环管道308的下段从控温舱301底部吸取冷媒，再通过冷媒循环管道308的上段将冷媒送回控温舱301的上部，如此循环，保证控温舱301内上下温度一致；控温舱301外侧还设有为制冷元件303散热的风扇305，在风扇305的外侧设置有散热翅片306；所述制冷元件303、散热元件304、温度传感器309、冷媒循环泵307和风扇305均与单片机控制系统500的温度控制模块连接。
38.发酵开始前，关闭冷媒排放口130，加入适量纯净水至控温舱301，盖好控温舱密封盖302，控温舱密封盖302边缘带有密封胶条，可以密封发酵瓶盖202和控温舱301，避免控温舱301和外界环境发生换热，造成能量损失。通过控制面板110，设置发酵温度和持续时间，温度信号由温度传感器309采集，再将信号反馈给单片机控制系统500，单片机控制系统500将采集回来的信号经过计算与处理后将温度值显示在液晶屏111上。
39.一般来讲，啤酒的发酵温度均低于室温，即便在冬天，室温温度仍明显高于啤酒正常的发酵温度，所以当实际温度高于设定值时，单片机系统控制制冷元件303开始制冷，冷却控温舱301内的冷媒，同时冷媒循环泵307开始工作，风扇305也在同一时间开始工作，为制冷元件303散热。当控温舱301内温度降至设定的目标值时，单片机控制系统500控制制冷元件303停止制冷；风扇305继续为制冷元件303散热1分钟后停止工作；冷媒循环泵307继续循环10秒钟后停止工作。
40.压力控制系统，用于控制发酵系统的内部压力，确保在发酵结束后，发酵瓶201内的co2压力维持在设定值范围。主要由压力传感器模块401，电磁阀402和机械式安全阀404组成。其中，压力传感器模块401，电磁阀402设置在排气管的第一排气口403的上游，并与单片机控制系统500中的压力控制模块连接，压力控制模块根据接收的压力信号通过电磁阀控制排气管217的通断；所述排气管217上还安装有位于电磁阀402上游的排气分支，排气分支上设有机械式安全阀404，排气分支的口部为第二排气口405。机械式安全阀404也可以手动控制，电磁阀402可以设置为常开或常关模式。
41.在发酵初期，产生的co2可以加速令人不愉悦的副产物的挥发，所以，发酵开始时，可通过控制面板110设置，电磁阀402保持常开，若干小时(一般为48h左右)后关闭，并维持压力在0.8-1.0bar。在此过程两种，如果压力超过设定值，电磁阀402会泄压，以保持稳定的压力范围。机械式安全阀404的工作压力为1.2bar，确保发生停电、电磁阀402无法正常工作或第一排气口403发生堵塞情况下，能自动泄压，避免意外发生，保护设备和人员安全。在拆解发酵系统前，需手动开启机械式安全阀404，释放发酵系统内部的压力。
42.打酒系统，主要由打酒酒矛601、打酒龙头602和打酒阀门603组成。打酒酒矛通过第一自锁式快拆接头连接在发酵瓶盖上，第一自锁式快拆接头外侧连接与打酒酒矛连通的
打酒龙头602，并在打酒龙头602上安装打酒阀门603，打酒酒矛601的取酒口伸入液面以下，由于发酵瓶201内部压力高于大气压，旋开打酒阀门603，发酵瓶201内的啤酒就会由于压力差，从打酒龙头602处溢出。发酵瓶201底部中心向上凸起，这样可以使得酵母等沉降物沉积在瓶底边缘，而打酒酒矛601的取酒口在发酵瓶201瓶底凸起上方，因此打酒时不会有酵母等沉降物随啤酒一起流出。
43.优选的，温度传感器309选用pt100温度传感器；压力传感器模块401选用芯片mpx4115a；单片机控制系统500为51系列单片机at89c51；制冷元件为303为cl-c067半导体制冷片；散热元件304为热管散热器；散热翅片306优选为紫铜材质。
44.利用本实用新型进行啤酒的酿造，具体包括以下步骤：
45.01.制备好的麦汁冷却至室温；
46.02.冷却后的麦汁加入到发酵瓶201中，到达发酵瓶液面205，接种酵母；
47.03.在发酵瓶盖203的第一自锁式快接头203的内侧，安装打酒酒矛601；
48.04.将打酒酒矛601消毒后插入麦汁中，并旋紧发酵瓶盖202；
49.05.在控温舱301内装入适量纯净水作为冷媒；
50.06.将发酵瓶201放入控温舱301内，使发酵瓶浸在冷媒中，盖好控温舱密封盖302；
51.07.在观察瓶盖214的第三自锁式快接头215的瓶盖内侧，安装观察瓶进气管212；
52.08.在观察瓶211内加入适量纯净水至观察瓶液面213；
53.09.安装并旋紧观察瓶盖214，使观察瓶进气管212深入观察瓶液面213以下；
54.10.将观察瓶211放置在观察舱210内；
55.11.安装导气管206，导气管206的两端分别连接发酵瓶201的第二自锁式快接头204和观察瓶211的第三自锁式快接头215。
56.12.打开导气管206中段的阀门207，使导气管206处于通路状态；
57.13.将排气管217，与观察瓶盖214上的第四自锁式快接头216连通；
58.14.检查机械式安全阀404，处于关闭状态；
59.15.接通总开关140，通过控制面板110上的按键112设置发酵温度，发酵时间，控制压力等参数；
60.16.发酵开始，可以通过观察窗120，看到有气泡均匀的从观察瓶进气管212处冒出，说明发酵正在进行；
61.17.发酵结束，关闭总开关140；
62.18.关闭导气管阀门207；
63.19.手动打开机械式安全阀404，释放观察瓶211内的压力；
64.20.拆下导气管206；
65.21.取出发酵瓶201，置于冰箱冷藏室继续冷藏7天，使啤酒充分成熟；
66.22.啤酒充分成熟后，后取出去发酵瓶201，在发酵瓶盖202的第一自锁式快接头203的瓶盖外侧，安装打酒龙头602；
67.23.旋动打酒阀门603，打出啤酒。
68.本实用新型提供一种家用小型啤酒发酵装置及啤酒酿造方法，具有操作简单，体积小，功能完善且成本低廉，同时可通过单片机控制器对发酵过程进行自动控制等特点。
69.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普
通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。