本發(fā)明涉及發(fā)酵釀造設(shè)備，具體為一種基于自壓循環(huán)的釀酒罐及石斛酒釀制的生物發(fā)酵方法。

背景技術(shù)：

1、自壓循環(huán)是一種利用系統(tǒng)內(nèi)部壓力差來實(shí)現(xiàn)液體或氣體循環(huán)流動(dòng)的方式。在這種循環(huán)系統(tǒng)中，不需要外部泵或其他動(dòng)力設(shè)備來推動(dòng)流體循環(huán)，而是依靠流體本身的勢(shì)能或壓力能來維持循環(huán)。自壓循環(huán)系統(tǒng)通常應(yīng)用于那些可以利用自然水源高度差或系統(tǒng)內(nèi)部壓力差的場(chǎng)合，如某些類型的灌溉系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)和化工循環(huán)過程等。例如，在水利工程建設(shè)中，自壓噴灌系統(tǒng)可以利用水源天然勢(shì)能的噴灌系統(tǒng)，當(dāng)水源的水位高出灌區(qū)地面高程很多時(shí)，用管道輸水到田間，能提供噴頭正常工作所需要的壓力。此外，自壓循環(huán)也可以用于沼氣池的自動(dòng)循環(huán)，通過利用沼氣發(fā)酵產(chǎn)生的壓力來實(shí)現(xiàn)沼液的自動(dòng)攪拌和循環(huán)。自壓循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)包括節(jié)能、減少設(shè)備投資和維護(hù)成本，以及在某些情況下可以提供更穩(wěn)定的循環(huán)流動(dòng)。

2、自壓循環(huán)系統(tǒng)中，由于氣體的壓力傳導(dǎo)速度較快，自壓循環(huán)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)快速的流體控制，滿足實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用需求。自壓循環(huán)技術(shù)在釀酒方面的應(yīng)用主要體現(xiàn)在提高發(fā)酵效率和產(chǎn)品質(zhì)量上。這種技術(shù)通過在發(fā)酵過程中利用產(chǎn)生的二氧化碳或其他氣體的壓力，實(shí)現(xiàn)物料的循環(huán)和混合，從而優(yōu)化發(fā)酵條件。

3、自壓循環(huán)釀酒罐是一種利用發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化碳?jí)毫韺?shí)現(xiàn)液體循環(huán)的發(fā)酵設(shè)備。這種設(shè)計(jì)有助于提高發(fā)酵效率，確保發(fā)酵過程中的氧氣供應(yīng)和溫度控制，同時(shí)減少能源消耗和提高產(chǎn)品質(zhì)量。在釀酒行業(yè)中，自壓循環(huán)技術(shù)可以應(yīng)用于葡萄酒、啤酒和其他酒精飲料的生產(chǎn)，以優(yōu)化發(fā)酵條件和提高產(chǎn)量；自壓循環(huán)釀酒罐在酒糟處理方面的作用主要體現(xiàn)在其能夠通過自壓循環(huán)的方式提高釀酒效率，從而間接減少酒糟的產(chǎn)生量。在釀酒過程中，自壓循環(huán)釀酒罐可以更好地控制發(fā)酵過程，確保酵母充分利用原料中的糖分，這樣可以在一定程度上減少因發(fā)酵不完全而產(chǎn)生的酒糟。此外，自壓循環(huán)釀酒罐通常配備有高效的分離系統(tǒng)，可以在釀酒過程中將酒糟與酒液有效分離，減少酒糟中有用成分的損失，提高資源的綜合利用率。

4、在目前的自壓循環(huán)釀酒罐中，通常在初始階段即投入發(fā)酵菌種(酒曲)，但隨著發(fā)酵菌種的不斷繁殖，不同世代的發(fā)酵菌種混合在釀酒罐中，較老世代的發(fā)酵菌種的發(fā)酵效率較低，并會(huì)產(chǎn)生額外的副產(chǎn)物，影響釀造出的酒液的純凈度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于自壓循環(huán)的釀酒罐及石斛酒釀制的生物發(fā)酵方法。

2、為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種基于自壓循環(huán)的釀酒罐，包括：主釀造罐、原液罐、培養(yǎng)罐、分級(jí)交換機(jī)構(gòu)和混合罐，所述分級(jí)交換機(jī)構(gòu)包括若干個(gè)分級(jí)交換罐，所述原液罐內(nèi)部能夠盛放釀酒原液，所述原液罐能夠通過管道分別向所述主釀造罐、所述培養(yǎng)罐、若干個(gè)所述分級(jí)交換罐和所述混合罐供給釀酒原液；所述培養(yǎng)罐能夠與最上層的所述分級(jí)交換罐之間連通，并且所述培養(yǎng)罐內(nèi)部的溶液僅能夠與最上層的所述分級(jí)交換罐內(nèi)部的溶液之間產(chǎn)生交換；在所述分級(jí)交換機(jī)構(gòu)內(nèi)部，從上到下，各個(gè)所述分級(jí)交換罐內(nèi)部的溶液的發(fā)酵菌種含量依次降低，并且在同一時(shí)刻，有且僅有相鄰的兩個(gè)所述分級(jí)交換罐內(nèi)部的溶液之間能夠產(chǎn)生交換；各個(gè)所述分級(jí)交換罐能夠分別通過管路向所述混合罐內(nèi)部輸入溶液，所述混合罐與所述主釀造罐之間通過管路單向連通；在所述混合罐內(nèi)部，同一時(shí)間段內(nèi)，僅有一個(gè)所述分級(jí)交換罐供給的溶液能夠與所述原液罐供給的釀酒原液之間混合，并且混合后產(chǎn)生的混合漿液僅能夠從所述混合罐向所述主釀造罐單向運(yùn)輸。

4、優(yōu)選地，所述培養(yǎng)罐的底端與最上層的所述分級(jí)交換罐之間通過培養(yǎng)連接管連通，所述培養(yǎng)連接管的路徑上設(shè)置有培養(yǎng)閥，通過所述培養(yǎng)閥的開閉能夠控制所述培養(yǎng)罐與最上層的所述分級(jí)交換罐之間的連通和隔離；相鄰的兩個(gè)所述分級(jí)交換罐之間分別通過分級(jí)連通管連通，各個(gè)所述分級(jí)連通管的路徑上均設(shè)置有分級(jí)閥，通過所述分級(jí)閥能夠控制對(duì)應(yīng)的所述分級(jí)連通管兩端連通的相鄰的兩個(gè)所述分級(jí)交換罐之間的連通和隔離。

5、優(yōu)選地，所述培養(yǎng)罐和各個(gè)所述分級(jí)交換罐的頂端均設(shè)置有氣壓計(jì)，各個(gè)氣壓計(jì)能夠分別檢測(cè)所述培養(yǎng)罐和各個(gè)所述分級(jí)交換罐內(nèi)部的氣壓；當(dāng)所述培養(yǎng)罐內(nèi)部的氣壓超出最上層的所述分級(jí)交換罐內(nèi)部的氣壓設(shè)定倍數(shù)時(shí)，所述培養(yǎng)閥開放，所述培養(yǎng)罐與最上層的所述分級(jí)交換罐之間連通；當(dāng)從上到下，上一層的所述分級(jí)交換罐內(nèi)部的氣壓超過下一層的所述分級(jí)交換罐內(nèi)部的氣壓的設(shè)定倍數(shù)時(shí)，該相鄰的兩個(gè)所述分級(jí)交換罐之間的所述分級(jí)閥開放，該相鄰的兩個(gè)所述分級(jí)交換罐之間連通。

6、優(yōu)選地，在同一時(shí)刻，所述培養(yǎng)閥和各個(gè)所述分級(jí)閥中，有且僅有唯一的一個(gè)開放，所述培養(yǎng)罐與最上層的所述分級(jí)交換罐之間和相鄰的兩個(gè)所述分級(jí)交換罐之間僅有唯一的一組連通。

7、優(yōu)選地，所述培養(yǎng)罐內(nèi)部設(shè)置有菌體刮除機(jī)構(gòu)，所述菌體刮除機(jī)構(gòu)包括固定螺桿和懸浮板，所述懸浮板套設(shè)在所述固定螺桿外側(cè)，所述懸浮板遠(yuǎn)離所述固定螺桿的外側(cè)設(shè)置有若干個(gè)刮條，所述刮條遠(yuǎn)離所述懸浮板的一側(cè)面均與所述培養(yǎng)罐的內(nèi)壁之間緊貼；所述懸浮板能夠懸浮在所述培養(yǎng)罐的內(nèi)部液面，所述懸浮板與所述固定螺桿之間螺紋連接，所述懸浮板能夠隨所述培養(yǎng)罐的內(nèi)部液面的升降而螺旋升降；各個(gè)所述刮條均傾斜設(shè)置，在所述懸浮板螺旋升降的過程中，各個(gè)所述刮條緊貼所述培養(yǎng)罐的內(nèi)壁螺旋升降，刮除所述培養(yǎng)罐內(nèi)壁附著的菌體。

8、優(yōu)選地，在所述主釀造罐的釀造進(jìn)程中，能夠依次從上到下從各個(gè)所述分級(jí)交換罐內(nèi)部向所述混合罐內(nèi)部輸入溶液；每個(gè)所述分級(jí)交換罐內(nèi)部均設(shè)置有往復(fù)刮除機(jī)構(gòu)，在各個(gè)所述分級(jí)交換罐內(nèi)部的液體流動(dòng)過程中，所述往復(fù)刮除機(jī)構(gòu)能夠?qū)?duì)應(yīng)的所述分級(jí)交換罐內(nèi)壁附著的菌體往復(fù)刮除。

9、優(yōu)選地，所述往復(fù)刮除機(jī)構(gòu)包括橫向限位螺桿和從動(dòng)葉輪，所述從動(dòng)葉輪套設(shè)在所述橫向限位螺桿外側(cè)，并且所述橫向限位螺桿和所述從動(dòng)葉輪之間螺紋連接，所述從動(dòng)葉輪遠(yuǎn)離所述橫向限位螺桿的外側(cè)設(shè)置有若干個(gè)往復(fù)刮板，所述往復(fù)刮板遠(yuǎn)離所述從動(dòng)葉輪的一側(cè)面均與所述分級(jí)交換罐的內(nèi)壁之間緊貼；在所述分級(jí)交換罐內(nèi)部的液體流動(dòng)過程中，能夠驅(qū)動(dòng)所述從動(dòng)葉輪繞所述橫向限位螺桿螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)各個(gè)所述往復(fù)刮板緊貼所述分級(jí)交換罐的內(nèi)壁螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)，刮除所述分級(jí)交換罐內(nèi)壁附著的菌體。

10、優(yōu)選地，所述混合罐內(nèi)部設(shè)置有混合攪拌器，所述混合攪拌器能夠?qū)⑷我庖粋€(gè)所述分級(jí)交換罐供給的溶液與所述原液罐供給的釀酒原液之間混合；所述混合罐與所述主釀造罐之間通過混合管連通，所述混合管的路徑上設(shè)置有液泵和單向閥，在所述單向閥僅能夠朝向所述主釀造罐一側(cè)開放，所述液泵提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)混合后產(chǎn)生的混合漿液僅能夠從所述混合罐向所述主釀造罐單向運(yùn)輸。

11、優(yōu)選地，所述主釀造罐內(nèi)部設(shè)置有液體噴頭，所述混合管遠(yuǎn)離所述混合罐的一端與所述液體噴頭之間連通；所述主釀造罐底端還設(shè)置有回流口，所述回流口通過回流管與所述液體噴頭之間連通，所述回流管的路徑上設(shè)置有隔膜泵，所述隔膜泵能夠提供從所述回流口沿所述回流管向所述液體噴頭輸出液體的動(dòng)力；所述液體噴頭能夠向所述主釀造罐內(nèi)部的多個(gè)方向噴出液體，通過噴出的液體的動(dòng)能驅(qū)動(dòng)所述主釀造罐內(nèi)部的液體流動(dòng)。

12、一種石斛酒釀制的生物發(fā)酵方法，使用了上述的一種基于自壓循環(huán)的釀酒罐，包括如下步驟：

13、將高粱、玉米、石斛分別破碎為1mm以下的粒徑，然后按照高粱：玉米：石斛：水質(zhì)量比為10：9：1：1000的比例混合蒸煮，并混勻后獲得釀酒原液；

14、釀酒原液儲(chǔ)存在原液罐內(nèi)部，保持釀酒原液的溫度為30℃；

15、從原液罐內(nèi)部分別向培養(yǎng)罐、若干個(gè)分級(jí)交換罐內(nèi)部供給各自容積的80％的釀酒原液；

16、向培養(yǎng)罐內(nèi)部的釀酒原液中投放酒曲，開始培養(yǎng)罐的發(fā)酵菌種繁殖過程；

17、培養(yǎng)罐的發(fā)酵菌種繁殖過程進(jìn)行一定時(shí)間后，從上到下，依次開始培養(yǎng)罐內(nèi)部的溶液與最上層的分級(jí)交換罐內(nèi)部的溶液之間的交換、相鄰的兩個(gè)分級(jí)交換罐內(nèi)部的溶液之間的交換；

18、從原液罐內(nèi)部向主釀造罐內(nèi)部供給主釀造罐容積的給定百分比的釀酒原液；

19、從原液罐內(nèi)部向混合罐內(nèi)部供給混合罐容積的45％的釀酒原液，并從最下層的分級(jí)交換罐內(nèi)部向混合罐內(nèi)部供給混合罐容積的45％的溶液，在混合罐內(nèi)部混合后，將混合后產(chǎn)生的混合漿液注入主釀造罐內(nèi)部；

20、每隔2h，從原液罐內(nèi)部向主釀造罐內(nèi)部供給主釀造罐容積的給定百分比的釀酒原液，從原液罐內(nèi)部向混合罐內(nèi)部供給混合罐容積的45％的釀酒原液，并從上一層的分級(jí)交換罐內(nèi)部向混合罐內(nèi)部供給混合罐容積的45％的溶液，在混合罐內(nèi)部混合后，將混合后產(chǎn)生的混合漿液注入主釀造罐內(nèi)部；

21、直至最上層分級(jí)交換罐提供的溶液，混合后產(chǎn)生的混合漿液注入主釀造罐內(nèi)部，此時(shí)主釀造罐的總?cè)莘e占用不超過90％；

22、再發(fā)酵2h后，將發(fā)酵液從主釀造罐內(nèi)部排出，完成主釀造罐內(nèi)部的石斛酒釀制。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種基于自壓循環(huán)的釀酒罐及石斛酒釀制的生物發(fā)酵方法，具備以下有益效果：

24、1、該種基于自壓循環(huán)的釀酒罐，在培養(yǎng)罐內(nèi)部的發(fā)酵菌種繁殖過程進(jìn)行一定時(shí)間后，從上到下，依次開始培養(yǎng)罐內(nèi)部的溶液與最上層的分級(jí)交換罐內(nèi)部的溶液之間的交換、相鄰的兩個(gè)分級(jí)交換罐內(nèi)部的溶液之間的交換；從而使得在全部交換完成后，培養(yǎng)罐以及從上到下的各個(gè)分級(jí)交換罐內(nèi)部的菌種濃度依次下降；從而能夠在正式開始釀造過程時(shí)，能夠從培養(yǎng)罐以及各個(gè)分級(jí)交換罐內(nèi)部獲取到同一個(gè)世代的發(fā)酵菌種，避免發(fā)酵菌種的世代而對(duì)釀造的過程產(chǎn)生影響，并能夠在釀造過程中，能夠逐漸從下到上依次向主釀造罐內(nèi)部供給濃度不斷增大的發(fā)酵菌種溶液，能夠有效保證主釀造罐內(nèi)部的菌種濃度保持在一個(gè)相對(duì)恒定的水平內(nèi)部，進(jìn)而能夠有效地對(duì)主釀造罐內(nèi)部的釀酒原液進(jìn)行發(fā)酵。

25、2、該種基于自壓循環(huán)的釀酒罐，通過培養(yǎng)罐以及各個(gè)分級(jí)交換罐的設(shè)置，在主釀造罐內(nèi)部進(jìn)行發(fā)酵的過程中，仍舊在培養(yǎng)罐以及各個(gè)分級(jí)交換罐內(nèi)部培養(yǎng)發(fā)酵菌種，使得每次各個(gè)分級(jí)交換罐內(nèi)部提供菌種溶液時(shí)，均有達(dá)到所需濃度的菌種溶液，有效保證主釀造罐內(nèi)部的發(fā)酵效率。

26、3、該種基于自壓循環(huán)的釀酒罐，懸浮板能夠懸浮在培養(yǎng)罐的內(nèi)部液面，懸浮板與固定螺桿之間螺紋連接，懸浮板能夠隨培養(yǎng)罐的內(nèi)部液面的升降而螺旋升降；各個(gè)刮條均傾斜設(shè)置，在懸浮板螺旋升降的過程中，各個(gè)刮條緊貼培養(yǎng)罐的內(nèi)壁螺旋升降，刮除培養(yǎng)罐內(nèi)壁附著的菌體；在分級(jí)交換罐內(nèi)部的液體流動(dòng)過程中，能夠驅(qū)動(dòng)從動(dòng)葉輪繞橫向限位螺桿螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)各個(gè)往復(fù)刮板緊貼分級(jí)交換罐的內(nèi)壁螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)，刮除分級(jí)交換罐內(nèi)壁附著的菌體；進(jìn)而避免菌體在培養(yǎng)罐以及各個(gè)分級(jí)交換罐的內(nèi)壁堆積，而保證培養(yǎng)罐以及各個(gè)分級(jí)交換罐內(nèi)部的菌種分散程度，并能夠有效避免培養(yǎng)罐以及各個(gè)分級(jí)交換罐的菌種殘存。

27、4、該種基于自壓循環(huán)的釀酒罐，通過液體噴頭的作用，并通過隔膜泵能夠提供從回流口沿回流管向液體噴頭輸出液體的動(dòng)力，通過液泵提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)混合后產(chǎn)生的混合漿液流向液體噴頭的動(dòng)力，進(jìn)而能夠?qū)⒁后w從液體噴頭處噴出，通過液體噴頭能夠向主釀造罐內(nèi)部的多個(gè)方向噴出液體，通過噴出的液體的動(dòng)能驅(qū)動(dòng)主釀造罐內(nèi)部的液體流動(dòng)，在減少機(jī)械擾動(dòng)主釀造罐內(nèi)部的發(fā)酵過程以及菌體堆積的同時(shí)，能夠保證主釀造罐內(nèi)部的相對(duì)均勻，保證主釀造罐內(nèi)部的發(fā)酵效率。