單元式微型啤酒釀造裝置的製作方法
2023-05-27 12:15:46
專利名稱：單元式微型啤酒釀造裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種啤酒釀造裝置，尤其涉及一種適於小型自釀啤酒店及家庭使用的單元式微型啤酒釀造裝置。
在現有技術中，啤酒通常是工廠的產品，以瓶裝、罐裝或桶裝形式供應。為便於保存，瓶裝和罐裝啤酒須進行過濾和巴氏殺菌，因而使原有風味變化甚至消失。桶裝啤酒雖然能保持風味，但其保質期極短，而且在銷售時還需要專用設備進行降溫和使用二氧化碳氣體調製，這使得從工廠直接獲得生鮮啤酒成為很複雜的事情。
在大餐館和自釀啤酒屋的現場釀造強調了生鮮啤酒的原汁原味，這是通過使用成套微型啤酒釀造裝置實現的。此類裝置是經小型化設計的工廠設備，除含有糖化設備外，還包括若干個發酵罐、清酒罐、清洗裝置、泵、閥和管線、製冷系統和控制顯示系統，其形態與工廠設備無異。以上各部分被製成部件形式，需要在較大平面上布置和現場安裝調試。一種稱為啤酒屋的微型啤酒釀造裝置，把數量較少的罐體置於一個共同的底座上，使佔地面積有所減少，但其直接進入使用現場仍很困難。總之，此類裝置幾乎都具有如此特點產量較高、佔地較大、操作複雜等，專利文獻ZL93244976.x披露的技術具有一定的代表性，現有技術只適用於有寬裕的場地和需要較高產量的地方。
供家庭使用的微型啤酒釀造裝置通常是一個方形或圓筒形的發酵容器，有加注麥汁的入口、壓力控制閥和放酒龍頭，有的還具備氣囊或氣瓶。此類裝置靠手工操作，只能間斷獲得發酵產物或輪流使用多個容器，為得到適宜的發酵溫度，往往要長時間佔用冰箱的冷藏室。美國專利4,557,186公開了由二個容器組成的家庭釀酒裝置，使主發酵和後發酵分開進行，這樣的結構對接連獲得發酵產物是適宜的，但該裝置的接種酵母和清洗仍賴人工進行。家庭釀造除得到生鮮啤酒外還為獲得樂趣，但培養和增殖酵母的繁難操作以及嚴格的衛生要求使這種樂趣大打折扣。同樣，現有技術中供餐館等使用的微型啤酒釀造裝置，也未對酵母的培養、增殖和接種做出超出傳統方式的安排。
本發明的目的是提供一種佔地少、操作簡便，並且產品化的單元式微型啤酒釀造裝置，其可滿足家庭和小型自釀啤酒店等的需要。
為實現上述目的，本發明採取以下設計方案一種單元式微型啤酒釀造裝置，它包括發酵裝置、製冷裝置、控制顯示裝置，其特徵在於所述的發酵裝置包括罐形容器、主軸、酵母罐、泵、管線、閥門及臭氧發生器；所述罐形容器包括罐身及上、下密封蓋，其內部由隔板分隔出發酵空間、熟酒空間，其中發酵空間位於下方，所述隔板呈封頭形，其中央凹部處是環形閥座；所述主軸位於所述罐形容器中軸線上，其底端固定聯接有半聯軸器，其上端固定聯接在一滑套底部，所述滑套可旋轉並可軸向移動地安置在與罐身固定聯接的法蘭盤的孔中，滑套上有兩個對稱的螺旋槽，主軸位於隔板處有與所述閥座相配的閥體組件，一個主軸驅動電機固定在所述上密封蓋中，驅動軸由電機引出，一個撥銷固定在所述驅動軸上，其兩端伸至所述滑套的螺旋槽中，且其在所述螺旋槽中有上、下活動餘量，所述主軸上安裝有用於清理所述熟酒空間液面泡沫環及底部沉澱的刮板；所述酵母罐安裝在所述發酵空間中，其由罐蓋、罐身及尾管構成，所述罐蓋上有伸至所述罐形容器內壁且能對酵母罐起到橫向支撐作用的刮板，所述刮板中心有通氣孔，罐蓋上中央處有與所述主軸底端半聯軸器相配的半聯軸器，所述尾管從所述罐形容器底部伸出，一個尾管套與罐形容器底部對接，下密封蓋與所述尾管套對接，所述尾管可旋轉並軸向被限定地安裝於尾管套中，所述尾管套內部有臺階，尾管承重於此臺階處，尾管與尾管套之間有密封環槽，所述酵母罐中有一軸，該軸上安裝有用於清理所述酵母罐內壁的刮板，該軸穿過所述尾管與所述密封蓋固定聯接，所述尾管外安裝有用於清理罐形容器底部的刮板；所述泵、閥通過管路與所述罐形容器及酵母罐接通，其中酵母泵進口接至所述酵母罐底部尾管，出口通過接種控制閥與所述發酵空間底部相通；輸酒泵進口接至發酵空間底部，出口通過換向閥分別接至噴射泵和所述熟酒空間；所述發酵空間、熟酒空間上部通過控制閥相通與斷開；壓力表、安全閥及冗餘安全閥接通至所述熟酒空間上部；加料口接通至發酵空間，加料口處有密封蓋；放酒龍頭接通至所述熟酒空間，排汙閥接通至發酵空間底部；所述臭氧發生器通過吸氣管與所述發酵空間的上部相通，其排氣管接至所述噴射器；所述噴射器出口接至所述發酵空間；所述發酵裝置、製冷裝置、控制顯示裝置安裝於機箱之中，其中控制顯示面板、加料口、放酒龍頭安裝於所述機箱表面。
所述的罐形容器內上部還可有一塊隔板，其上部為開口圓桶形，下部為錐形，兩塊隔板將所述罐形容器由下至上依次分為主發酵空間、後發酵空間、熟酒空間，所述主軸上還安裝有用於清理後發酵空間液面泡沫環的刮板，所述用於清理熟酒空間液面泡沫環的刮板上固定連接有下垂拖至熟酒空間底部的環鏈，一個熟酒輸酒泵進口接至所述後發酵空間，出口通過熟酒閥接至所述熟酒空間。
所述閥體組件可由外絲、六角套、角環、填料和閥體組成，其中，六角套固定聯接在主軸上，填料位於六角套中孔與主軸之間，角環位於填料上部，並由外絲旋緊固定，所述閥體固定於所述六角套底部與所述半聯軸器之間。
所述控制顯示裝置包括傳感器、計算機單元電路、由多路開關和A/D構成的模擬量輸入電路、由輸出鎖存和輸出驅動構成的數字量輸出電路、顯示電路、鍵盤接口和電源電路，傳感器的輸出接模擬量輸入電路的輸入，模擬量輸入電路的輸出端、數字量輸出電路的輸入端、顯示電路、鍵盤接口均接計算機單元電路的輸入輸出口。
本發明由於採取上述設計方案，使得其具備以下特點1、佔地少，節省材料。由於主發酵、後發酵、熟酒空間及酵母罐在一個罐形容器中，並且豎直疊放，不僅充分利用了空間，也縮短了管線，這樣既減少了佔地又節省了金屬材料。
2、操作簡便。採用微電腦控制裝置運行，使得其操作簡單容易，使用者只需按動電鈕就可實現全部操作，同時由於酵母罐的存在，使酵母處在不斷更新的過程中，使用者只需一次加入酵母就可長期使用，有效避免了現有技術中培養和增殖酵母的繁難操作以及嚴格的衛生要求給使用者帶來的麻煩3、產品化。該裝置充分利用了空間，將所有部件安裝於一個機箱之中，其可作為產品在生產線上裝配和調試，質量穩定，成本低。
另外，由於主發酵、後發酵、熟酒空間在一個罐形容器中，相對散熱面積小，並且利用蒸發器直接冷卻，可充分利用冷量，運行效率高。
由於其具備以上特點，其可適於家庭和小型自釀啤酒店使用。
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
圖1為本發明總體結構示意2為本發明罐形容器結構示意3為本發明另一種罐形容器結構示意4為本發明酵母罐剖視示意5為圖4酵母罐軸測6為本發明罐形容器底部與酵母罐尾管聯接結構剖面示意7為本發明主軸驅動機構剖面示意8為本發明主軸、刮板、閥體、半連軸器的軸測9為本發明閥體組件和半連軸器的剖面示意10為本發明整體結構軸測11為本發明控制顯示裝置硬體方框12-1、圖12-2為本發明電路13為本發明工作流程14-1、圖14-2為本發明控制主程序框15為本發明溫度控制程序框圖(下稱進程1)圖16為本發明壓力控制程序框圖(下稱進程2)
圖17為本發明熟酒輸送程序框圖(下稱進程3)圖18為本發明清洗流程框19為本發明清洗程序框圖本發明包括發酵裝置I、製冷裝置II、控制顯示裝置III。
如圖1所示，所述發酵裝置包括罐形容器45、主軸9、酵母罐67、、泵、管線、閥門及臭氧發生器20。
如圖1、2、6、7所示，所述罐形容器45包括罐身65及上、下密封蓋7、61。所述上密封蓋7通過螺釘49、墊圈48、壓邊圈47、密封墊圈46與罐身65對接。所述罐身65分為由法蘭聯接的上、下兩段。所述罐形容器45內部由上、下兩塊隔板1、8分隔成主發酵空間A、後發酵空間B和熟酒空間C，所述隔板1、8與所述罐形容器45內壁焊接，其中主發酵空間A位於下部，後發酵空間B位於中部，熟酒空間C位於上部。所述上隔板8上部為開口圓筒形，下部為截錐形。所述下隔板1為封頭形，其中央凹部處是環形閥座1』。
所述主軸9(如圖7，8，9所示)截面為六角形，其位於所述罐形容器45中軸線上，其底端固定聯接有半連軸器11a，其上端固定聯接在滑套43上，所述滑套43可旋轉並可軸向移動地安置在與罐身65固定聯接的法蘭盤44的中心孔中，滑套43上有兩個對稱的螺旋槽。主軸9位於隔板1處有與所述閥座1』相配的閥體組件10。平時閥體組件10與閥座1』關閉以隔斷主發酵空間A與後發酵空間B的聯繫。所述閥體組件10由外絲51，六角套52、角環53、填料54和閥體55組成，其中，六角套52固定聯接在主軸9上，旋轉擰緊的外絲51可推動角環53壓迫填料54充滿在六角套52內孔與主軸9之間。固定在主軸9下端的半聯軸器11a把閥體55壓在六角套52的端面上。一個雙向帶減速器電機39通過支架41固定在所述上密封蓋7中，其電源密封端子50由密封蓋7引出，其可做正反方向旋轉，輸出軸轉速為每分鐘二轉左右，驅動軸40由電機39引出，一個撥銷42橫插並固定在所述驅動軸40上，其兩端伸至所述滑套43的螺旋槽中，且其在所述螺旋槽中有上、下活動餘量。驅動軸40轉動時，撥銷42的二端成一力偶作用於滑套43，當撥銷42處於螺旋槽端部時，可將全部扭矩加於滑套43上，使其旋轉，當撥銷42離開螺旋槽端部向相反方向轉動時，把力作用在螺旋槽面上，因螺旋槽面的升角很小，拔銷42作用於螺旋槽面的水平推動分力不足以克服主軸9上的刮板與罐壁的磨擦力及液體的阻力以帶動滑套43旋轉，只能沿螺旋槽從一端滑動至另一端。滑動時產生很大的向上或向下分力，使滑套上升或下降，因而實現了主軸的軸向移動，移動量可設計為3-5毫米。主軸提起時閥體組件10離開閥座1』。由於驅動軸40轉動時扭矩極大，為了防止在提起主軸9時被拉脫，驅動軸40須用螺釘或銷固定在電機軸上。主軸9上有刮板6、5、5』、4。刮板6固定於所述熟酒空間C液面位置處，用於清理該處的泡沫環，刮板6上固定連接一環鏈6』，該環鏈6』下垂拖至所述熟酒空間C底部，其用於清理所述熟酒空間C底部的沉澱；刮板5、5』固定於所述後發酵空間B液面位置處，用於清理該處的泡沫環；刮板4套在閥體組件10的六角套52上，其可沿六角套52表面滑動，並靠自重落在後發酵空間底部，用於清理該處的沉澱。主軸旋轉時，刮板6、5、5』、4及環鏈6』由主軸帶動旋轉達到清理的目的。按圖7所示，主軸9逆時針旋轉時為提起，此時閥體組件10離開閥座1』，使主發酵空間A與後發酵空間B溝通，主軸9順時針旋轉時為刮洗或復位。
所述主發酵空間A中有酵母罐67，其由罐蓋68，罐身69，尾管70(如圖4，5，6所示)構成。所述罐蓋68呈覆盆形，其上有伸至所述罐形容器45內壁且能對酵母罐67起到橫向支撐作用的三隻刮板3，刮板3中心為通氣孔2，罐蓋68上中央處有與所述主軸底端半聯軸器11a相配的半聯軸器11b。主軸旋轉時，通過聯軸器帶動酵母罐一同旋轉，由於主軸9軸向移動量很小，所以兩半聯軸器不會脫開。所述罐身69上部呈圓柱形，下部呈錐形。所述尾管70從所述罐形容器45底部伸出。尾管套56與罐形容器45底部的法蘭對接，下密封蓋61與所述尾管套56對接，尾管70由尾管螺母62固定於尾管套56底部。所述尾管套56內部有臺階66，尾管70承重於此臺階66處，該處有承重環57。尾管70與尾管套56之間有密封環槽58，所述尾管螺母62與所述尾管套56之間有環形墊圈59和防松墊圈60。所述酵母罐67中有一軸13，該軸截面為六角形，其上套接有用於清理所述酵母罐內壁的刮板12，軸13穿過所述尾管70與所述密封蓋61固定聯接。刮板12在酵母罐67旋轉時對其內部進行清理。所述尾管70外套接有用於清理罐形容器45底部的刮板71。所述刮板12、71靠自重保持與接觸面的良好接觸。
所述刮板3、71、4、5、5′6、12上分別安裝有用橡膠或工程塑料等製成的柔性夾條3a、71a、4a、5a、5』a、6a、12a，該夾條可與需清理部位形成嚴密接觸，從而將接觸面清理乾淨。
所述罐形容器45裝入液體介質後，主發酵空間A的液面與隔板1之間形成主發酵空容A′，所述酵母罐67除通氣孔2通至主發酵空容A′處外全部浸沒在液體介質中，其液面低於主發酵空間A的液面，且在液面與罐蓋68間形成空容D』，刮板3伸至主發酵空間A液面位置處。後發酵空間B、熟酒空間C液面不超過隔板8的上開口，其液面與罐形容器45頂之間形成後發酵、熟酒共同空容C』。
所述罐形容器45在工作時要承受0.03-0.05MPa的壓力，其各部件聯接處都應採取常規的密封措施。
酵母泵14進口通至所述酵母罐67尾管70，出口通過接種控制閥15與所述主發酵空間A底部相通。
輸酒泵17進口接至主發酵空間A底部，出口通過換向閥18通至噴射器(文丘裡管)29和後發酵空間B。所述噴射器29出口接至主發酵空間A中部。
臭氧發生器20安裝於密封罩19中，其吸氣管通至所述主發酵空容A′，排氣管接至噴射器29。臭氧發生器20的結構與已有的臭氧發生器結構相同，其作用是對液體介質進行接種前殺菌和充氧，還可以消除液體介質中的鐵、錳、硫化物等及降低可能含有的氯仿、氯甲烷等危險物質的含量，保證啤酒的質量與味道，當臭氧注入量為0.1-1克/每立方米麥汁時，無不良影響。
熟酒輸酒泵28進口接至所述後發酵空間B，出口通過熟酒閥27接至所述熟酒空間C。
所述主發酵空容A』、酵母罐空容D』與後發酵、熟酒共同空容C′通過回氣閥24相通或斷開。
壓力表26、安全閥25及冗餘安全閥74接通至所述空容C′處。
加料口21接通至主發酵空間A，加料口處有密封蓋22；放酒龍頭23接通至所述熟酒空間C；排汙閥16及流量計72用於排放沉澱物等，其接通至主發酵空間A底部。
所述製冷裝置(如圖1、10所示)主要是為主、後發酵、酵母培養及熟酒貯放提供適宜的溫度條件。其包括壓縮機30、氣液分離器31、二個蒸發器32、33、毛細管38、蒸發器控制閥34、乾燥過濾器37、冷凝器35、風扇36，各部件之間的連接與冰箱等製冷裝置相同，蒸發器33用於冷卻後發酵空間B和熟酒空間C，蒸發器32用於冷卻主發酵空間A和酵母罐67，通過啟閉控制閥34可使製冷劑進入指定的蒸發器。因為後發酵和貯酒溫度一般低於主發酵，這裡採用了低溫優先的方式，可以減少控制閥的啟閉次數延長工作壽命。因採用輪流冷卻方式，需冷量不大，可選用全封閉壓縮機。蒸發器32、33可用紫銅扁管制成回形粘貼於需冷卻處。為提高冷量利用率，所述罐形容器45表面有絕熱層63。
所述控制顯示裝置(如圖11、12所示)用以檢測、顯示罐溫及氣體壓力、啟閉製冷系統、控制發酵過程及沉澱物的排放等。控制顯示裝置包括傳感器、計算機單元電路、由多路開關和A/D構成的模擬量輸入電路、由輸出鎖存和輸出驅動構成的數字量輸出電路、顯示電路、鍵盤接口和電源電路。傳感器的輸出接模擬量輸入電路的輸入，模擬量輸入電路的輸出端、數字量輸出電路的輸入端、顯示電路、鍵盤接口均接計算機單元電路的輸入輸出口。傳感器的輸出經模擬量輸入電路轉換成數位訊號後送入計算機單元電路處理，處理的結果經數字量輸出電路控制各執行部件動作。其中計算機單元電路由80C31單片機IC1，27512程序存儲器IC2，74LS373地址鎖存器IC3，2816數據存儲IC4，74LS139解碼器IC5A，IC5B，4060振蕩器和分頻器IC6，74LS74分頻器IC7A，IC7B，X1，X2晶體振蕩器等組成。以上組成部分按常規連接，用於處理輸入，控制輸出和顯示等。其中IC6的CIN和COUNT端接由X2、R1和C2、C3組成的並聯諧振迴路，可產生32768HZ的振蕩信號。IC6的輸出端Q14接IC7A的CLK端，C7A的輸出端Q接IC7B的CLK端，IC7B的輸出端Q通過電容C4、電阻R2接電晶體8550(P1)的基極，P1的發射極接+5V，集電極接IC1的復位端RESET。以上組成部分產生0.5HZ的計算機復位信號，該信號也作為控制顯示裝置的計時脈衝用。
模擬量輸入電路由74LS74分頻器IC9A，ADC0809多路開關和模數轉換器IC8以及輸入端RC濾波網絡和基準電壓電路組成。其中IC9A的時鐘端CLK與80C31單片機IC1的地址鎖存信號輸出端ALE連接，輸出端Q與ADC0809IC8的時鐘端CLOCK連接；6個端子IN0-IN5用於連接6個分別感知主發酵空間A溫度、後發酵空間B溫度、空容C』壓力、主發酵空間A液位、熟酒空間C液位、排汙流量的傳感器或變送器；端子IN0-IN5與ADC0809的模擬量輸入端IN-0∽IN-5間連接各自的RC濾波網絡；ADC0809IC8的數字量輸出端2-1∽2-8接計算機單元的數據總線D0∽D7，地址端ADDA∽ADDC接計算機單元的地址總線A2∽AO，來自電源電路的+12V供電經R3∽R6、D2等分壓、穩壓後送入ADC0809的VREF(+)、(-)端作基準電壓。本段電路時鐘頻率用500HZ，供電+5V，基準電壓+5V，模擬量輸入0∽5V。工作時，計算機用地址線配合讀寫控制，通過ADDA∽ADDC和控制信號選中一路模擬輸入，用寫信號啟動轉換器，延時後用讀信號開放輸出，直接讀取數字量。因在程序上給出了足夠完成轉換的延時，所以ADC0809的EOC空置。
數字量輸出電路由74LS139輸出鎖存解碼器IC3』A，74LS14反相器IC4』A，74LS273輸出鎖存器IC17、IC18，MC1413七路達林頓驅動器陣列IC5』，IC6』，和繼電器J1∽J12等組成。其中IC3』A的輸入端A、B接地址線A12、A13，寫選通端E接計算機單元電路中IC5A的輸出端Y2，解碼輸出端Y0、Y1分別接IC17和IC18的時鐘端CLK；IC4』A的輸入端1接電容2-C9的負極，又通過並聯的2-R1、2-D1接地，輸出端2分別與IC17、IC18的清零端CLR連接；IC17的數據輸入端D1∽D8接計算機單元的數據線，輸出端Q1∽Q7分別與IC5』的輸入端VI1∽VI7(圖中未注出)連接；IC5』的輸出端VO1∽VO7(圖中未注出)分別連接繼電器J1∽J7的線圈，線圈的另一端接+12V電源；IC18與IC6』和繼電器J8∽J12的連接關係如上述。本段電路工作時，計算機通過IC3』A控制，自IC17或IC18輸入數據並鎖存，其輸出的高電平信號使IC5』、IC6』內對應某路飽合導通，串在該路與+12V電源間的繼電器線圈通電使繼電器吸合，IC17、IC18輸出低電平時，IC5、IC6的對應路反相使該路控制的繼電器釋放。計算機根據現場信號和程序決定繼電器的動作，使相應的執行器通、斷電，就完成了對發酵過程中下述12個部件的控制壓縮機30及風扇36、蒸發器控制閥34、排氣閥74、酵母泵14、接種控制閥15、排汙閥16、輸酒泵17、換向閥18及回氣閥24、臭氧發生器20、輸酒泵28及電磁閥27、主軸電機39。上電時，由於IC4』的作用，IC17、IC18的清零端CLR先加低電平，使輸出為零，IC5』、IC6』各路均反相，繼電器J1∽J12呈釋放態，可避免開機時泵、閥等的誤動作。
顯示電路由74LS138解碼器IC16，74LS374鎖存器IC10∽IC15，LED數碼管L1∽L6等組成。其中IC16的數據輸入端A、B、C接地址線，使能端E1、E2接計算機單元電路中解碼器IC5的輸出端Y1，IC5A，E3接+5V，數據輸出端Y0∽Y5接IC10∽IC15的時鐘端CLK，IC10∽IC15的OE端接地，數據輸入端D0∽D7接數據線，輸出端Q0∽Q7接數碼管L1∽L6的對應段，數碼管的陽極通過電阻R11∽R16接+5V。本段電路採用常見的靜態顯示方式，IC16根據A、B、C的輸入狀態以送出時鐘脈衝的形式選中某片鎖存器IC10-IC15，計算機軟體把需要顯示的數據譯成某數碼管L1∽L6各段的狀態代碼送到該片並被鎖存，該片某輸出端Q1∽Q7為低電平時，LED的對應段點亮，輸出端為高電平時，LED的對應段熄滅或不亮。工作時，顯示跳變的最短間隔時間為2秒。
鍵盤接口由74LS244鍵盤接口IC7和KEY鍵組成。其中IC7的控制端1G、2G接控制線IOR，輸出端1Y1∽1Y4、2Y1∽2Y4接數據線，輸入端1A1∽1A4、2A1∽2A4接KEY的動觸點，KEY的靜觸點接地。鍵的狀態經IC7送上數據線，計算機軟體解釋其定義，設置鍵的目的是給用戶提供必要的操作手段。
上述發酵裝置、製冷裝置、控制顯示裝置安裝於機箱73中(如圖10所示)，安裝板64為以上部件提供安裝定位條件，其中控制顯示面板75、加料口21、放酒龍頭23安裝於所述機箱正立面，機箱73正立面上留有壓力表26、安全閥25的觀察調整口73』。
如圖1、13、14、17所示，本發明是這樣工作的接通電源，計算機上電初始化，運行主程序和進程。如果按「清洗」鍵，也可轉入清洗程序。本裝置初次投運或清洗後再次投運時，數碼管顯示表示「加料提示」的規定符號，用戶據此開始加料操作。打開密封蓋22，麥汁從加料口21注入，按「啟動」鍵使主程序下行。接種控制閥15、輸酒泵17、臭氧發生器20開。麥汁注入主發酵空間A(圖中以A罐表示)，並通過接種控制閥15、酵母泵14、酵母罐尾管70的孔進入酵母罐67(圖中以D罐表示)，主發酵空間A與酵母罐67液面相平並同時上升，至酵母罐67達到規定液位時(通過探測主發酵空間A液位間接得知)接種控制閥15關，主發酵空間A繼續注入至規定液位，輸酒泵17和臭氧發生器20關，計時開始。通電過程中，輸酒泵17從主發酵空間A底部抽取麥汁又經噴射器29噴回，主發酵空間A內空氣被噴射器抽吸，在流經臭氧發生器20時，部分氧氣轉化為臭氧，這些臭氧隨同空氣一起進入噴射器29，與高速通過的麥汁混合後進入主發酵空間A及酵母罐67，在罐內完成殺菌和充氧過程。計時至2小時，主軸驅動電機39順向(正轉)開1分鐘。計時至3小時，排汙閥16開，定量排出主發酵空間A底部的沉澱物，排汙閥16關，顯示「主發酵空間A溫度」。當主發酵空間A溫度小於或等於12℃且是初次投運或清洗後再次投運時，顯示內容變成表示「加酵母提示」的規定符號，用戶據此把經活化的酵母從加料口21注入主發酵空間A，關閉密封蓋22，並按「下行」鍵。如不需要人工加酵母，控制顯示裝置即做出使用沉澱酵母接種還是使用酵母罐中液體酵母接種的判斷並控制執行。自接種控制閥15關閉時開始延時至72小時時，主發酵空間A內麥汁已起發並進入高泡期，接種控制閥15開啟6秒鐘又關閉，利用主發酵空間A、酵母罐67的液位差，使少量含懸浮酵母的發酵液仍循麥汁進入的途徑進入酵母罐67，進行擴大培養。主發酵進行時，產生的二氧化碳氣體在空容A』處聚集，至一定壓力時，將推開閥體組件10進入後發酵空間B(圖中以B罐表示)，最終集中於共用空容C』處。主發酵完成前進行二次排汙，目的是排出發酵產生的沉澱物和多餘的酵母，在計時至72小時和120小時時各進行一次；排放量由流量計72檢測，汙物經排汙閥16排出。每次排放前1小時，主軸驅動電機39順向(正轉)開1分鐘，這樣使被刮板颳起的沉澱物有時間沉落而又不至重新凝結。計時至144小時主發酵結束，如果此時後發酵罐B空，則輸酒泵17，換向閥18和回氣閥24開，輸酒泵17通過換向閥18把主發酵空間A內的嫩酒泵入後發酵空間B，開通的回氣閥24使空容C』和主發酵空間A溝通，既實現了等壓輸酒，又防止了A罐被抽成負壓而影響泵出。嫩酒泵出後輸酒泵17、換向閥18和回氣閥24關閉，排汙閥16開通，利用A罐內帶壓的二氧化碳氣體把落在罐底的泡蓋和泵、閥、管內的殘酒吹出。
第二次加入麥汁至接種前的過程除酵母培養處於延時階段外，與上述過程相同。在空間A溫度(小於或等於12℃)適於接種時，控制顯示裝置逆向(反轉)開動主軸驅動電機39，使主軸9被提起，閥體組件10離開環形閥座1』，後發酵空間B底部的沉澱酵母及少量嫩酒得以通過閥座孔洩入主發酵空間A為麥汁接種。洩入主發酵空間A的沉澱酵母和液體使麥汁液面上升並壓縮空容A』處的氣體，當麥汁液面浸沒環形閥座1』的下沿且A』處氣體壓力等於C』處氣體壓力與後發酵空間B液柱壓力之和時，後發酵空間B液體即停止下洩；復位的閥體組件10僅靠自重及主軸9等的重力落在環形閥座1』上。麥汁起發後產氣進入空容A』使壓力上升，逐漸迫使浸沒環形閥座1』下沿的液體推開閥體組件10返回後發酵空間B，接續產生的氣體也陸續推開閥體組件10進入後發酵空間並通過後發酵液逸出到達空容C』處。返回後發酵空間B的液體相當於高泡酒，有促進嫩酒成熟和調整品質的作用；經過後發酵液逸出的氣體可使酵母懸浮因而促進發酵，也有增加二氧化碳溶入量的作用。
後發酵空間B中的嫩酒經至少144小時的後發酵熟成後，輸酒泵28和電磁閥27開啟，把熟酒泵入熟酒空間C(圖中以C罐表示)，此時打開放酒龍頭23即可放出生鮮啤酒供飲用。這一輸酒過程由進程3(如圖17所示)控制。在後發酵空間B空出且主發酵時間又滿足條件要求的情況下，輸酒泵17、換向閥18和回氣閥24會隨即開啟，把嫩酒從主發酵空間A泵至後發酵空間B，泵17、閥18、24關閉後，排汙閥16又開，吹出泡蓋和殘酒，完成後16關閉，控制顯示裝置顯示加料提示，用戶根據提示加料，又一輪釀造開始。
正常情況下，用後發酵空間B底部的沉澱酵母接種二-三次後，且酵母罐67內的酵母又經過至少216小時的擴大培養，控制顯示裝置即有條件選擇酵母罐67作接種酵母來源。選擇確定，酵母泵14和接種控制閥15開啟，把酵母罐67內液體全部泵入主發酵空間A中，適時關閉14，15可防止回流。酵母液與麥汁的容積比為1∶4時能確保起發順利。
圖15表示的是溫度控制程序即進程1，其運行過程如下當空間A溫度高於12℃或空間B溫度高於6℃時，壓縮機30和風扇36開啟；此時判斷如空間B溫度高於6℃，則待空間B溫度冷卻至小於或等於5℃時下行，如空間B溫度小於或等於6℃則當即下行。再判斷如果空間A溫度大於12℃，則蒸發器控制閥34開啟使空間A被冷卻，若空間A溫度小於或等於12℃，則關閉壓縮機30和風扇36。當空間A被冷卻至小於或等於10℃時，蒸發器控制閥34關閉；再次判斷空間B溫度是否高於6℃，如高於6℃則等待降至小於或等於5℃時下行關閉壓縮機30和風扇36，如不高於6℃則直接下行關閉風扇36和壓縮機30。壓縮機30和風扇36關閉後延時10分鐘程序返回，延時的目的是防止擊液事故。
圖16表示的進程2是為防止當安全閥25失效可能導致的爆炸事故，當共同空容C』處的壓力等於或超過限定值時，排氣閥74開啟放氣；當C』處的壓力下降至低於限定值時，排氣閥74關閉。
當準備停機或加料間斷時間過長或有明顯雜菌汙染跡象時，該裝置需進行清洗，清洗過程如下按「清洗」鍵，隨即按鍵輸入口令，控制顯示裝置顯示口令(1∽6個規定符號)，如口令正確且在三分鐘內輸入，控制顯示裝置使主軸驅動電機39通電逆向(反轉)開半分鐘以使主軸9提起閥體組件10離開環形閥座1』，接種控制閥15和排汙閥16開通以排出空間A、B、酵母罐67內的殘液。空間A、B及酵母罐67排空後，排汙閥16關閉，主軸驅動電機39順向(正轉)開半分鐘使主軸9落下，閥體組件10復位，熟酒空間C殘液由人工打開放酒龍頭23排出。排放階段，顯示裝置輪流顯示空間A、C的液位。空間A、C排空後，顯示表示」加料提示」的規定符號，用戶據此打開密封蓋22、向空間A注入清水並同時按「下行」鍵。此時輸酒泵17和臭氧發生器20開通，對注入空間A及酵母罐67的清水進行噴射臭氧殺菌消毒。空間A液位到達定值時停止注水，同時接種控制閥15和臭氧發生器20關閉，換向閥18和回氣閥24開通，把A罐清水泵入空間B，空間A泵空後，顯示「加料提示」，同時關閉輸酒泵17、換向閥18和回氣閥24並開啟輸酒泵28和電磁閥27，把空間B清水泵入空間C。用戶根據「加料提示」再次注入空間A的清水經噴射殺菌後泵入空間B，第三次注入的清水留在空間A。此時主軸驅動電機39順向(正轉)開5分鐘對各罐進行刮洗，靜置5分鐘後電機39逆向(反轉)開使閥體組件10離開環形閥座1』。顯示裝置輪流顯示表示「空間C排放提示」的規定符號以及「空間A液位」和「空間C液位」，接種控制閥15和排汙閥16同時打開以排出空間A、B、酵母罐67內的清洗水，空間C仍由放酒龍頭23排放。空間A、B、酵母罐67排空後延時10分鐘以瀝淨殘液，接種控制閥15和排汙閥16關閉，主軸驅動電機39順向(正轉)開半分鐘使閥體組件10復位。當「空間C液位」已顯示排空後，清洗程序即結束，並自動返回主程序及進程，顯示裝置顯示表示「加料提示」的規定符號，由用戶決定停機或再投入運行。
上述實施例中，所述罐形容器45及配套部件還可為另一種結構(如圖3所示)。罐身65內僅有一塊隔板1，將其分為發酵空間A、熟酒空間C。這種設計適用於一罐法發酵工藝，主發酵和後發酵均在A空間內完成。與上述實施例相比，其省略了隔板8、熟酒泵28、熟酒閥27、刮板5、5』及環鏈6』、相應的管路、控制顯示執行裝置中相配合的部分，也可省略製冷裝置中的風扇36(將冷凝器的盤管直接盤貼在機箱的內壁上)。由於結構簡單、零部件減少，這種結構的裝置宜為家庭所用。
當使用圖3所示的簡化的罐形容器時，發酵空間A泵出的是熟酒，其中的酵母在熟酒空間C底部沉澱後仍被利用來接種，除嫩酒不須轉移外，運行過程與前述基本相同。
權利要求
1.一種單元式微型啤酒釀造裝置，它包括發酵裝置、製冷裝置、控制顯示裝置，其特徵在於所述的發酵裝置包括罐形容器、主軸、酵母罐、泵、管線、閥門及臭氧發生器；所述罐形容器包括罐身及上、下密封蓋，其內部由隔板分隔出發酵空間、熟酒空間，其中發酵空間位於下方，所述隔板呈封頭形，其中央凹部處是環形閥座；所述主軸位於所述罐形容器中軸線上，其底端固定聯接有半聯軸器，其上端固定聯接在一滑套底部，所述滑套可旋轉並可軸向移動地安置在與罐身固定聯接的法蘭盤的孔中，滑套上有兩個對稱的螺旋槽，主軸位於隔板處有與所述閥座相配的閥體組件，一個主軸驅動電機固定在所述上密封蓋中，驅動軸由電機引出，一個撥銷固定在所述驅動軸上，其兩端伸至所述滑套的螺旋槽中，且其在所述螺旋槽中有上、下活動餘量，所述主軸上安裝有用於清理所述熟酒空間液面泡沫環及底部沉澱的刮板；所述酵母罐安裝在所述發酵空間中，其由罐蓋、罐身及尾管構成，所述罐蓋上有有伸至所述罐形容器內壁且能對酵母罐起到橫向支撐作用的刮板，所述刮板中心有通氣孔，罐蓋上中央處有與所述主軸底端半聯軸器相配的半聯軸器，所述尾管從所述罐形容器底部伸出，一個尾管套與罐形容器底部對接，下密封蓋與所述尾管套對接，所述尾管可旋轉並軸向被限定地安裝於尾管套中，所述尾管套內部有臺階，尾管承重於此臺階處，尾管與尾管套之間有密封環槽，所述酵母罐中有一軸，該軸上安裝有用於清理所述酵母罐內壁的刮板，該軸穿過所述尾管與所述密封蓋固定聯接，所述尾管外安裝有用於清理罐形容器底部的刮板；所述泵、閥通過管路與所述罐形容器及酵母罐接通，其中酵母泵進口接至所述酵母罐底部尾管，出口通過接種控制閥與所述發酵空間底部相通；輸酒泵進口接至發酵空間底部，出口通過換向閥分別接至噴射泵和所述熟酒空間；所述發酵空間、熟酒空間上部通過控制閥相通與斷開；壓力表、安全閥及冗餘安全閥接通至所述熟酒空間上部；加料口接通至發酵空間，加料口處有密封蓋；放酒龍頭接通至所述熟酒空間，排汙閥接通至發酵空間底部；所述臭氧發生器通過吸氣管與所述發酵空間的上部相通，其排氣管接至所述噴射器；所述噴射器出口接至所述發酵空間；所述發酵裝置、製冷裝置、控制顯示裝置安裝於機箱之中，其中控制顯示面板、加料口、放酒龍頭安裝於所述機箱表面。
2.根據權利要求1所述的單元式微型啤酒釀造裝置，其特徵在於所述的罐形容器內上部還有一塊隔板，其上部為開口圓桶形，下部為截錐形，兩塊隔板將所述罐形容器由下至上依次分為主發酵空間、後發酵空間、熟酒空間，所述主軸上還安裝有用於清理後發酵空間液面泡沫環的刮板，所述用於清理熟酒空間液面泡沫環的刮板上固定連接有下垂拖至熟酒空間底部的環鏈，一個熟酒輸酒泵進口接至所述後發酵空間，出口通過熟酒閥接至所述熟酒空間。
3.根據權利要求1、2所述的單元式微型啤酒釀造裝置，其特徵在於所述閥體組件由外絲、六角套、角環、填料和閥體組成，其中，六角套固定聯接在主軸上，填料位於六角套中孔與主軸之間，角環位於填料上部，並由外絲旋緊固定，所述閥體固定於所述六角套底部與所述半聯軸器之間。
4.根據權利要求1、2所述的單元式微型啤酒釀造裝置，其特徵在於所述控制顯示裝置包括傳感器、計算機單元電路、由多路開關和A/D構成的模擬量輸入電路、由輸出鎖存和輸出驅動構成的數字量輸出電路、顯示電路、鍵盤接口和電源電路，傳感器的輸出接模擬量輸入電路的輸入，模擬量輸入電路的輸出端、數字量輸出電路的輸入端、顯示電路、鍵盤接口均接計算機單元電路的輸入輸出口。
全文摘要
本發明涉及一種單元式微型啤酒釀造裝置，它包括發酵裝置、製冷裝置、控制顯示裝置，所述的發酵裝置包括罐形容器、主軸、酵母罐、泵、管線、閥門及臭氧發生器，所述罐形容器包括罐身及上、下密封蓋，其內部由隔板分隔出發酵空間、熟酒空間，該裝置是一種佔地少、操作簡便，並且產品化的單元式微型啤酒釀造裝置，其可滿足家庭和小型自釀啤酒店等的需要。
文檔編號C12C13/00GK1168919SQ9711176
公開日1997年12月31日 申請日期1997年5月9日 優先權日1997年5月9日
發明者王寶山 申請人:王寶山