一种基于自压循环的酿酒罐及石斛酒酿制的生物发酵方法与流程

本发明涉及发酵酿造设备，具体为一种基于自压循环的酿酒罐及石斛酒酿制的生物发酵方法。

背景技术：

1、自压循环是一种利用系统内部压力差来实现液体或气体循环流动的方式。在这种循环系统中，不需要外部泵或其他动力设备来推动流体循环，而是依靠流体本身的势能或压力能来维持循环。自压循环系统通常应用于那些可以利用自然水源高度差或系统内部压力差的场合，如某些类型的灌溉系统、水处理系统和化工循环过程等。例如，在水利工程建设中，自压喷灌系统可以利用水源天然势能的喷灌系统，当水源的水位高出灌区地面高程很多时，用管道输水到田间，能提供喷头正常工作所需要的压力。此外，自压循环也可以用于沼气池的自动循环，通过利用沼气发酵产生的压力来实现沼液的自动搅拌和循环。自压循环的优点包括节能、减少设备投资和维护成本，以及在某些情况下可以提供更稳定的循环流动。

2、自压循环系统中，由于气体的压力传导速度较快，自压循环系统可以实现快速的流体控制，满足实时性要求较高的应用需求。自压循环技术在酿酒方面的应用主要体现在提高发酵效率和产品质量上。这种技术通过在发酵过程中利用产生的二氧化碳或其他气体的压力，实现物料的循环和混合，从而优化发酵条件。

3、自压循环酿酒罐是一种利用发酵过程中产生的二氧化碳压力来实现液体循环的发酵设备。这种设计有助于提高发酵效率，确保发酵过程中的氧气供应和温度控制，同时减少能源消耗和提高产品质量。在酿酒行业中，自压循环技术可以应用于葡萄酒、啤酒和其他酒精饮料的生产，以优化发酵条件和提高产量；自压循环酿酒罐在酒糟处理方面的作用主要体现在其能够通过自压循环的方式提高酿酒效率，从而间接减少酒糟的产生量。在酿酒过程中，自压循环酿酒罐可以更好地控制发酵过程，确保酵母充分利用原料中的糖分，这样可以在一定程度上减少因发酵不完全而产生的酒糟。此外，自压循环酿酒罐通常配备有高效的分离系统，可以在酿酒过程中将酒糟与酒液有效分离，减少酒糟中有用成分的损失，提高资源的综合利用率。

4、在目前的自压循环酿酒罐中，通常在初始阶段即投入发酵菌种(酒曲)，但随着发酵菌种的不断繁殖，不同世代的发酵菌种混合在酿酒罐中，较老世代的发酵菌种的发酵效率较低，并会产生额外的副产物，影响酿造出的酒液的纯净度。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于自压循环的酿酒罐及石斛酒酿制的生物发酵方法。

2、为解决上述的技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于自压循环的酿酒罐，包括：主酿造罐、原液罐、培养罐、分级交换机构和混合罐，所述分级交换机构包括若干个分级交换罐，所述原液罐内部能够盛放酿酒原液，所述原液罐能够通过管道分别向所述主酿造罐、所述培养罐、若干个所述分级交换罐和所述混合罐供给酿酒原液；所述培养罐能够与最上层的所述分级交换罐之间连通，并且所述培养罐内部的溶液仅能够与最上层的所述分级交换罐内部的溶液之间产生交换；在所述分级交换机构内部，从上到下，各个所述分级交换罐内部的溶液的发酵菌种含量依次降低，并且在同一时刻，有且仅有相邻的两个所述分级交换罐内部的溶液之间能够产生交换；各个所述分级交换罐能够分别通过管路向所述混合罐内部输入溶液，所述混合罐与所述主酿造罐之间通过管路单向连通；在所述混合罐内部，同一时间段内，仅有一个所述分级交换罐供给的溶液能够与所述原液罐供给的酿酒原液之间混合，并且混合后产生的混合浆液仅能够从所述混合罐向所述主酿造罐单向运输。

4、优选地，所述培养罐的底端与最上层的所述分级交换罐之间通过培养连接管连通，所述培养连接管的路径上设置有培养阀，通过所述培养阀的开闭能够控制所述培养罐与最上层的所述分级交换罐之间的连通和隔离；相邻的两个所述分级交换罐之间分别通过分级连通管连通，各个所述分级连通管的路径上均设置有分级阀，通过所述分级阀能够控制对应的所述分级连通管两端连通的相邻的两个所述分级交换罐之间的连通和隔离。

5、优选地，所述培养罐和各个所述分级交换罐的顶端均设置有气压计，各个气压计能够分别检测所述培养罐和各个所述分级交换罐内部的气压；当所述培养罐内部的气压超出最上层的所述分级交换罐内部的气压设定倍数时，所述培养阀开放，所述培养罐与最上层的所述分级交换罐之间连通；当从上到下，上一层的所述分级交换罐内部的气压超过下一层的所述分级交换罐内部的气压的设定倍数时，该相邻的两个所述分级交换罐之间的所述分级阀开放，该相邻的两个所述分级交换罐之间连通。

6、优选地，在同一时刻，所述培养阀和各个所述分级阀中，有且仅有唯一的一个开放，所述培养罐与最上层的所述分级交换罐之间和相邻的两个所述分级交换罐之间仅有唯一的一组连通。

7、优选地，所述培养罐内部设置有菌体刮除机构，所述菌体刮除机构包括固定螺杆和悬浮板，所述悬浮板套设在所述固定螺杆外侧，所述悬浮板远离所述固定螺杆的外侧设置有若干个刮条，所述刮条远离所述悬浮板的一侧面均与所述培养罐的内壁之间紧贴；所述悬浮板能够悬浮在所述培养罐的内部液面，所述悬浮板与所述固定螺杆之间螺纹连接，所述悬浮板能够随所述培养罐的内部液面的升降而螺旋升降；各个所述刮条均倾斜设置，在所述悬浮板螺旋升降的过程中，各个所述刮条紧贴所述培养罐的内壁螺旋升降，刮除所述培养罐内壁附着的菌体。

8、优选地，在所述主酿造罐的酿造进程中，能够依次从上到下从各个所述分级交换罐内部向所述混合罐内部输入溶液；每个所述分级交换罐内部均设置有往复刮除机构，在各个所述分级交换罐内部的液体流动过程中，所述往复刮除机构能够将对应的所述分级交换罐内壁附着的菌体往复刮除。

9、优选地，所述往复刮除机构包括横向限位螺杆和从动叶轮，所述从动叶轮套设在所述横向限位螺杆外侧，并且所述横向限位螺杆和所述从动叶轮之间螺纹连接，所述从动叶轮远离所述横向限位螺杆的外侧设置有若干个往复刮板，所述往复刮板远离所述从动叶轮的一侧面均与所述分级交换罐的内壁之间紧贴；在所述分级交换罐内部的液体流动过程中，能够驱动所述从动叶轮绕所述横向限位螺杆螺旋转动，驱动各个所述往复刮板紧贴所述分级交换罐的内壁螺旋转动，刮除所述分级交换罐内壁附着的菌体。

10、优选地，所述混合罐内部设置有混合搅拌器，所述混合搅拌器能够将任意一个所述分级交换罐供给的溶液与所述原液罐供给的酿酒原液之间混合；所述混合罐与所述主酿造罐之间通过混合管连通，所述混合管的路径上设置有液泵和单向阀，在所述单向阀仅能够朝向所述主酿造罐一侧开放，所述液泵提供动力驱动混合后产生的混合浆液仅能够从所述混合罐向所述主酿造罐单向运输。

11、优选地，所述主酿造罐内部设置有液体喷头，所述混合管远离所述混合罐的一端与所述液体喷头之间连通；所述主酿造罐底端还设置有回流口，所述回流口通过回流管与所述液体喷头之间连通，所述回流管的路径上设置有隔膜泵，所述隔膜泵能够提供从所述回流口沿所述回流管向所述液体喷头输出液体的动力；所述液体喷头能够向所述主酿造罐内部的多个方向喷出液体，通过喷出的液体的动能驱动所述主酿造罐内部的液体流动。

12、一种石斛酒酿制的生物发酵方法，使用了上述的一种基于自压循环的酿酒罐，包括如下步骤：

13、将高粱、玉米、石斛分别破碎为1mm以下的粒径，然后按照高粱：玉米：石斛：水质量比为10：9：1：1000的比例混合蒸煮，并混匀后获得酿酒原液；

14、酿酒原液储存在原液罐内部，保持酿酒原液的温度为30℃；

15、从原液罐内部分别向培养罐、若干个分级交换罐内部供给各自容积的80％的酿酒原液；

16、向培养罐内部的酿酒原液中投放酒曲，开始培养罐的发酵菌种繁殖过程；

17、培养罐的发酵菌种繁殖过程进行一定时间后，从上到下，依次开始培养罐内部的溶液与最上层的分级交换罐内部的溶液之间的交换、相邻的两个分级交换罐内部的溶液之间的交换；

18、从原液罐内部向主酿造罐内部供给主酿造罐容积的给定百分比的酿酒原液；

19、从原液罐内部向混合罐内部供给混合罐容积的45％的酿酒原液，并从最下层的分级交换罐内部向混合罐内部供给混合罐容积的45％的溶液，在混合罐内部混合后，将混合后产生的混合浆液注入主酿造罐内部；

20、每隔2h，从原液罐内部向主酿造罐内部供给主酿造罐容积的给定百分比的酿酒原液，从原液罐内部向混合罐内部供给混合罐容积的45％的酿酒原液，并从上一层的分级交换罐内部向混合罐内部供给混合罐容积的45％的溶液，在混合罐内部混合后，将混合后产生的混合浆液注入主酿造罐内部；

21、直至最上层分级交换罐提供的溶液，混合后产生的混合浆液注入主酿造罐内部，此时主酿造罐的总容积占用不超过90％；

22、再发酵2h后，将发酵液从主酿造罐内部排出，完成主酿造罐内部的石斛酒酿制。

23、与现有技术相比，本发明提供了一种基于自压循环的酿酒罐及石斛酒酿制的生物发酵方法，具备以下有益效果：

24、1、该种基于自压循环的酿酒罐，在培养罐内部的发酵菌种繁殖过程进行一定时间后，从上到下，依次开始培养罐内部的溶液与最上层的分级交换罐内部的溶液之间的交换、相邻的两个分级交换罐内部的溶液之间的交换；从而使得在全部交换完成后，培养罐以及从上到下的各个分级交换罐内部的菌种浓度依次下降；从而能够在正式开始酿造过程时，能够从培养罐以及各个分级交换罐内部获取到同一个世代的发酵菌种，避免发酵菌种的世代而对酿造的过程产生影响，并能够在酿造过程中，能够逐渐从下到上依次向主酿造罐内部供给浓度不断增大的发酵菌种溶液，能够有效保证主酿造罐内部的菌种浓度保持在一个相对恒定的水平内部，进而能够有效地对主酿造罐内部的酿酒原液进行发酵。

25、2、该种基于自压循环的酿酒罐，通过培养罐以及各个分级交换罐的设置，在主酿造罐内部进行发酵的过程中，仍旧在培养罐以及各个分级交换罐内部培养发酵菌种，使得每次各个分级交换罐内部提供菌种溶液时，均有达到所需浓度的菌种溶液，有效保证主酿造罐内部的发酵效率。

26、3、该种基于自压循环的酿酒罐，悬浮板能够悬浮在培养罐的内部液面，悬浮板与固定螺杆之间螺纹连接，悬浮板能够随培养罐的内部液面的升降而螺旋升降；各个刮条均倾斜设置，在悬浮板螺旋升降的过程中，各个刮条紧贴培养罐的内壁螺旋升降，刮除培养罐内壁附着的菌体；在分级交换罐内部的液体流动过程中，能够驱动从动叶轮绕横向限位螺杆螺旋转动，驱动各个往复刮板紧贴分级交换罐的内壁螺旋转动，刮除分级交换罐内壁附着的菌体；进而避免菌体在培养罐以及各个分级交换罐的内壁堆积，而保证培养罐以及各个分级交换罐内部的菌种分散程度，并能够有效避免培养罐以及各个分级交换罐的菌种残存。

27、4、该种基于自压循环的酿酒罐，通过液体喷头的作用，并通过隔膜泵能够提供从回流口沿回流管向液体喷头输出液体的动力，通过液泵提供动力驱动混合后产生的混合浆液流向液体喷头的动力，进而能够将液体从液体喷头处喷出，通过液体喷头能够向主酿造罐内部的多个方向喷出液体，通过喷出的液体的动能驱动主酿造罐内部的液体流动，在减少机械扰动主酿造罐内部的发酵过程以及菌体堆积的同时，能够保证主酿造罐内部的相对均匀，保证主酿造罐内部的发酵效率。