發酵裝置的製作方法

2023-10-18 04:19:44 4

專利名稱：發酵裝置的製作方法
發酵裝置本發明涉及發酵方法，並涉及適合於實施發酵的裝置。儘管本發明可用於處理壓縮形式的任一植物產物，但以下說明以實施例的方式提及了釀酒一一個其中已經證明本發明特別有效的領域。釀酒藉助於特定的罐進行，其中將果汁引入進行發酵。發酵過程產生了大量的氣體產物，特別是CO2，其有效地參與了好酒的成功釀製。氣體從果汁中散發出來，並向上推動殘渣和任何固體部分，在那裡所述殘渣和任何固體部分壓緊並形成固體層，稱為「罩(cap)」。上述酒精發酵通過酵母進行，所述酵母可以是內在的，即包含在葡萄中，並在任何情況下以標準條件引發發酵，或者是添加的，即基於酵母特性，在實驗室中選擇並引入到發酵罐中，並因此獲得酒。在酒精發酵工藝期間，酵母需要氧氣用於其生存和繁殖、將糖轉化成酒精，並釋放大量CO2 (每升果汁40-50升的CO2 )。
酒精發酵可以在沒有氧氣的情況下進行，但得到的酒質量低劣。因此，為了得到好的酒，不僅存在合適地氧合酵母的問題，還存在在全部果汁液體物質中均勻地進行氧合的問題。將氧氣(或者空氣)引入(以儘可能可控的和均勻的方式)到果汁中的另一原因是經過氧氣後顏色被固定。在知道果汁中的糖水平、發酵罐中含有的果汁的體積、可利用的酵母的類型，以及每升果汁的氧氣需求的情況下，可以預先定義在某一時間範圍內和在某一可控溫度下適當地進行酒精發酵所需要的氧氣的多少。因此，產生了另一問題在釀酒步驟期間，由於極少氧氣的引入會減緩或者抑制發酵，所以需要將預期量的氧氣精確地引入到發酵罐中。現有技術包含了部分解決辦法，所述解決辦法還沒有解決上述問題。例如，通過在發酵罐的一個或多個位點放置噴嘴，通過高壓(1-8巴)注射空氣並低速進入到果汁中(大型氧合);或者在發酵白酒的情況下，通過噴嘴或多孔塞將CO2注入到果汁中，來氧合進入果汁中的酵母(更簡略地，在下文中稱為「氧合果汁」)。在儲存步驟期間，用浸沒在酒中的多孔塞再次進行可控的氧氣注射(微型氧合(micro-oxygenation))。該系統允許將精確已知的氣體量空氣、CO2或氧氣引入到發酵罐/貯藏罐中，但是其僅能影響置於多孔塞或者噴嘴的垂直位置的液柱。並且對於多孔塞和噴嘴的阻塞問題，對於發酵罐的內部衛生或者使用實用性，還不可能根據需要增加噴嘴或多孔塞的數量。通常，在紅酒的發酵期間，在罐的低點，用泵和泵送管抽取果汁，並將其噴霧在罩上，將空氣注入到泵送管中。因此，可以影響氧合中的全部果汁，但已經證明，發酵工藝期間，機械構件或泵的使用大大地破壞了果汁的感官品質。本發明的主要目的是提出改進現有技術的發酵方法和裝置。其他目的是提供發酵方法和裝置，其-改進酒發酵品質；和/或-允許果汁均勻地氧合；和/或-允許果汁精確地和可控地氧合；和/或
-改進酒的感官品質，例如氣味和/或香氣；-改進壓縮產物的溫度控制。通過所附權利要求的方法和裝置實現了上述目的。以基本上瞬時的方式，將一定量的氣體引入到液體部分中，以形成一個或多個大氣泡，所述一個或多個大氣泡湍動地上升，影響並基本上攪拌了全部體積的液體部分。因此，大氣泡和/或氣泡的形成允許振蕩全部質量的液體果汁，將其混合，並使其全部與引入的氣體作用。因此，也使得全部液體物質的溫度是均一的。因此獲得了好酒，條件是在釀酒加工期間，給果汁適當進料合適量的空氣(紅酒的酒精發酵)或CO2或其他氣體(白酒的發酵)，本發明通過將空氣或其他促進氣體(其促進了發酵加工的適當發生)例如酵母的促進氣體，從外部引入到發酵罐中的果汁中，改進了發酵工藝。 在儲存的情況下，本發明還允許在不使用多孔塞的情況下實施酒的微型氧合。有利地，優選的是引入精確地定量了的氣體。為了精確地調整待轉入到發酵罐中的氣體的量，以使在沒有活化有害物質的情況下促進適當的化學反應，優選地預先填充第二貯藏罐。本發明提供了以比(第一)發酵罐中所存在的壓力更高的壓力，將預定量的氧合氣體(GS)或發酵促進氣體，例如空氣和/或氧氣、CO2、氮氣等或其混合物填充入第二個罐的手段。然後在罩下的一個或多個點，將第二個發酵罐與第一發酵罐連通，由於兩個發酵罐之間的壓力差，使得氣體轉移到液體果汁物質中，形成了上升的氣泡或微氣泡，並作用和氧合它。結果是氧氣在全部液體物質中最大限度地擴散，並且實現了最大量的酵母用於活化並餵飼它們。為了測定填充的氣體的量，可以使用調整引入到第二個罐中的氣體的量的手段以向其中引入預定量的氣體和/或用於控制引入到第二個罐中的氣體的壓力的手段，以推斷引入的量。就技術而言，測量罐中的氣體壓力要比測量所引入的氣體的量更簡單，因此優選的是間接的測量。在該情況下，下文指出了對應於氣體量的壓力，意味著在算法上(例如通過軟體)或者通過壓力的量值根據經驗推斷對應的量值，其中1/100巴的解析度便已足夠。由於貯藏罐體積是恆定的，溫度也是恆定的，並且可以合理地將儲存的氣體完全近似地考慮為理想氣體，所以壓力測量提供了所含氣體的摩爾數，以及因此所轉移的氣體的摩爾數信息(貯藏罐中最初壓力與最終壓力之間的比率等於最初摩爾數與最終摩爾數之間的比率)。該數值表明，控制可以是人工的或者優選地自動的(例如通過軟體控制)。現在，本發明的描述將涉及所附圖
例，其中示意性顯示了酒製作器的優選實施方案的功能性結構。用果汁30，通過已知的手段和方法填充罐10。將導管14放置在罐10的上部，通過閥門24以可控的方式與第二個罐12的上部連通。將第二導管18放置在罐10的底部，通過閥門26以可控的方式與罐12的底部連通。可以使用一個和多個入口導管，全部都通過相同的閥門控制，或者每一導管通過其自身的閥門控制。閥門打開控制可以是同時的或者非同時的，即順次打開閥門，影響體積和罩的多個部分。出於相同的目的，可以在罐的不同點放置多個吹出導管。罐10具有可通過具有放氣功能的閥門22控制的上部通風口 20 (任選的)。
在罐12的壁上，提供了具有調節或者施加罐12內氣體溫度功能的熱調節工具或者熱交換工具40。含空氣、氮氣、氧氣或者其他食品級氣體GS的第三個罐50通過導管52與罐12連接，其中可通過閥門54調整流速。
可以使用產生工業氣體的機器或工具，例如食品級壓縮機(如果是壓縮空氣)或者氮氣發生器等等代替罐50。酒製造器如下運行將果汁30引入到罐10中，並且用於封閉果汁30流出的閥門26最初是關閉的。一段時間後，果汁30發酵並產生了氣體產物或者氣體80 (主要為CO2),並產生了固體罩CP。應當注意，在高度低於罩CP的底部處，導管18在被果汁30佔據的點處導入罐
10。現在，打開閥門24，並且氣體80自動填充罐12。關閉閥門22，以防止氣體80從罐10中逸出。預定時間後，通過關閉閥門24分離罐10、12。在壓力下，氣體80保持被截留到罐12中，然而通過打開閥門22，其他部分通過導管20減壓(或者放氣)。可以通過閥門22，例如通過使用具有經校準的打開閾值的閥門，以前述步驟控制進入到已分離的罐12的氣體80的壓力。放氣後，閥門22還允許調節罐10中剩餘的壓力；在實驗上，發現這對於在其中重建大氣壓是有利且簡單的。此時，在罐12中存在具有一定壓力的一定量的CO2，所述CO2是在發酵期間，用於將糖轉化成醇的工藝的氣體產物(處於氣味飽和狀態)。按每天每升釀酒罐10中存在的果汁的重量(或體積)計，發酵步驟中的酵母需要一定量的氧氣。為了改進發酵工藝，從外部將氣體，如空氣或氧氣加入到罐12中，例如通過打開閥門54取自第三罐50。通過壓力差或者壓力泵，進行氣體至罐12的注入。例如,果汁30的合適的每日進料可能需要一天將IOmgr氧氣引入到罐10中，這例如相當於150毫巴空氣。如果在罐12中已經存在300毫巴CO2，則產生了 450毫巴CO2和空氣和/或O2的混合物/體積。然後打開閥門26，並且氣體80自動流入到果汁30中，直到重新建立了罐10、12之間的壓力平衡。隨著氣體上升，該氣體決定了罩CP的軟性破裂(soft breakage)及其浙濾、天然著色劑及其香氣的提取。本發明提供了攪拌全部果汁30的另外作用。將足夠體積的氣體突然引入到罐10中具有在低壓下產生大泡沫和泡沫的作用，並因此有利於全部果汁與一定量的氧氣在限定的時間內氧合。大泡沫的體積優選地為罐10的體積的5%_40%，優選地約10%_15%。罐12的使用允許氣體貯藏罐，其中注入到罐10中的氣體的量是精確填充的。作為罐10、12的尺寸之間的優選比例，優選的是罐12的體積為罐10的體積的10%-90%，優選地10%-70%，特別地30% (相對於障礙物(encumbrance)更有效)。當然,可以根據與待加工的葡萄的類型相關的需求來改變比例。實施例對於50至300hl之間的發酵罐，連接管或導管(吹出導管)18具有通常為30mm-80mm的內徑。對於更低或者更高容量的發酵罐，可以分別使用更小或者更大的直徑。罐10具有200hl總容量；罐12具有60hl容積。在罐12中，存在由-發酵的CO2 (300 毫巴)；-為酵母氧合引入的空氣(100毫巴)；
-引入的氮氣(50毫巴)的貢獻的總和提供的45 0毫巴壓力。果汁的靜水壓力頭為150毫巴，所以罐12、10之間的壓差為300毫巴。假定在每一循環，在罐10中，在2-5秒的時間內，通過導管18，在罐10中吹入氣泡或者氣體混合物(CO2+空氣+氮氣)的量為約20hl的體積。對於罐10、12之間相差的優選壓力，優選的是50至1000毫巴之間所包含的區間值，在任一情況下，可以根據罐10、12的體積、待製備成酒的葡萄的類型和釀酒的類型而變化。除以軟性方式破壞罩使得果汁溢出，並在果汁中和罩中重新引入香氣和揮發性氣味(包含於罐12中所儲存的發酵CO2中)外，大泡沫在非常短的時間內移動果汁，並使其完全氧合。實驗測試顯示，在引入大泡沫後10-15秒後，在全部果汁中存在混合氣體微氣泡的極細混懸物。因此，該系統允許同時實施大型氧合和微型氧合。因此，引入到果汁30中的氣體大氣泡不僅移動了果汁並破壞了罩CP，但是在發酵期間，它為存在的酵母餵飼了其所需的適量空氣/氧氣。因為引入了大量低壓氣體，作用是完全攪拌並立即混合了全部液體體積。不同於已知的系統，例如具有多孔塞的系統，其中在果汁中的一個或多個吹入空氣或氧氣的點中引入空氣或氧氣，實際上僅影響了位於分配點(dispensing point)之上的錐形範圍內的果汁。根據本發明，在保持罩溼潤的情況下，以及在預發酵和發酵後步驟期間(其中沒有足夠的CO2產生)，可以實施果汁轉移和罩破壞。在該情況下或者在發酵工藝的給定步驟有功能的任一情況下，將非氧化氣體引入到氣體貯藏罐12中。釀酒罐10保持O巴的壓力。關閉連接管14、18。將例如，將500毫巴的氮氣或其他氣體或合適氣體的混合物引入到罐10中。然後打開閥門26，並將引入的氮氣的大氣泡和/或小氣泡(或者其他)釋放入果汁30中，並在罩CP之下，將其破壞。在此處還發生了影響果汁和/或罩的全部作用的效果。對於芳香的白酒，該可能性是非常重要的，其對於氧的存在特別敏感，並因此需要相對於紅酒而言不同的加工類型。對於白酒，本發明使用外部CO2，用於填充罐12，允許該工藝相當大的改進。事實上，CO2能萃取香氣和氣味，並防止有害細菌產生和酒氧化。因此，在理想的環境中，用CO2處理白酒，條件是可以用CO2循環地並且完全地去除[果皮+果汁]物質。優選的是在低壓(例如50-100毫巴)中保持罐10，並且這可以防止空氣進入罐10，還可以保持部分CO2溶解在果汁中(參見亨利定律)。因此，本發明還解決了萃取香氣和氣味，並在同時防止酒氧化的問題。上述方法的變型考慮使用具有以下有利作用的方法40。發酵通常在20至30°C之間進行。儘管儲存在罐12中的發酵氣體粗略地鑑定為CO2,但其實際上是揮發性物質的化合物，主要是CO2，若非重要量的釀酒價值的典型香味和味道的發酵葡萄糖的話。通過將儲存的氣體的溫度突然從20_30°C降低至0_5°C來濃縮香氣，並在釀酒工藝的最後，通過簡單的排放，從罐12中去除它們。在發酵工藝的最後，可以將此類香氣重新引入到酒中，用於改善其味道和氣味。
還可以冷卻或者加熱待引入(吹入)到罐10中的儲存在罐12中的氣體。該目的是在液體和/或[液體+果皮]物質的內部起作用，以改變/控制其溫度。在理論上，用於熱調節液體物質的最好的系統是在其中(最好是在中心)引入一個或多個熱交換器，用於控制其溫度。然而，這種系統表現出了三個缺點-插入到食物罐中的熱交換器可能是細菌汙染的來源；-平板和/或線圈的存在會干擾物質[液體+果皮]的移動，並且可能會干擾機械罩移動組件；-熱交換器使用添加了有毒化學物質的特殊液體，其防止液體在(TC以下結冰。如果熱交換器損壞，那麼該液體將不可挽回地汙染果汁。
因為全部這些原因，儘管更有熱效，但應用於罐體外部的熱交換器(通常作為外部口袋)幾乎已經完全取代了內部熱交換器。該解決辦法解決了上述問題，但效率還不夠高，因為去往和來自交換器的熱流必須到達液體物質的中心，這是溫度控制最關鍵和最困難的點。在酒精發酵期間，非常重要的是儘可能均勻地控制果汁溫度。由於酵母不受控制的增殖作用和隨之發生的果汁感官品質的降低，果汁溫度迅速的不可控的增加可能造成不期望的熱酒化(thermo-vinification)現象，即加熱果汁和果洛超過了一定的閾值。如果發酵罐尺寸更大，那麼該問題更突出。使用工具40，可以熱調節儲存在罐12中的氣體混合物。將其吹入到果汁中，並利用毛細管擴散，可能獲得用大氣泡和小氣泡以受控的溫度立即冷卻或加熱所有物質[液體+果皮]的效果。顯而易見的是，所述工藝的每一步可以有利的是自動化的和/或程序化的。其允許，例如通過氣泡設定罩CP的周期性破壞循環、罐10的實驗性放氣方法、使用在罐12中混合的氣體的多種組合物並然後引入到罐10中，以程序化的次數將不同量的氣體或者氣體的混合物注入到罐10中。所述的一部分結構域與EP 2 058 384中存在的結構相同，其中本發明可以帶來加大的改進。然而，應當理解，導管14和閥門24，作為相關的加工步驟，對於氧合是任選的，因為它們僅用於從罐10中回收CO2和香氣。對於加工管理便利的是，通過精心製作的部件，例如PLC，進行傳感器檢測和閥門弓I導(valve piloting)。在附圖中，罐10、12顯示為分離的，但例如，它們可以是單個罐的分區。
權利要求
1.用於處理壓縮形式的、由液體部分和固體漂浮部分形成的植物產物的方法，包括步驟 (i)將壓縮的產物儲存在第一個罐(10)中，使其在其中發酵； (ii)在第一個罐(12)中含有的液體部分中引入適量的氧合氣體(GS)或發酵促進氣體，例如空氣和/或氧氣、CO2、氮氣、気氣或者一般氣體， 其特徵在於， 以基本上瞬時的方式引入所述量，並且 所述量適合於形成一個或多個大氣泡和/或氣泡，所述大氣泡和/或氣泡上升，影響並基本上攪拌了全部體積的所述液體部分。
2.權利要求I的方法，其中 ( )用比第一個罐中存在的壓力更高的壓力的氣體填充第二個罐(12)； (iii)將所述第二個罐與所述第一個罐在液體部分中的一個或多個點處連通，從而由於所述兩個罐之間的壓力差，發生所述量的氣體的轉移。
3.權利要求2的方法，其中將所述第一個罐(12)與所述第二個罐連接，用於將第一個罐中發酵形成的氣體產物(80)捕獲到所述第二個罐中，以在所述轉移期間使用它們。
4.權利要求3的方法，其中迅速降低所述第二個罐中的溫度，以冷凝在發酵的氣體產物中存在的氣味。
5.前述權利要求中任一項的方法，其中將預定量的氣體引入到所述第二個罐中和/或控制進入所述第二個罐的氣體壓力，以計算所述量。
6.權利要求5的方法，其中基於氧合所述第一個罐中含有的壓縮產物中存在的酵母進行充分氧合對氧的總體需求來計算所述量。
7.權利要求5的方法，其中基於在所述第一個罐中含有的壓縮產物的充分發酵對CO2或其他工業氣體的總體需求來計算所述量。
8.前述權利要求中任一項的方法，其中調節引入到所述第一個罐中的氣體的溫度，以調節所述壓縮產物的溫度。
9.用於處理壓縮形式的、由液體部分和固體漂浮部分形成的植物產物的裝置，包括用於容納所述壓縮產物(30)的第一個罐(10)， 其特徵在於，其包含以基本上瞬時的方式將一定量的氧合氣體(GS)或者發酵促進氣體，例如空氣和/或氧氣、CO2、氮氣、氬氣或者一般氣體引入所述第一個罐(12)的工具， 所述量能夠形成一個或多個大氣泡和/或氣泡，所述大氣泡和/或氣泡上升，影響並基本上攪拌了全部體積的所述液體部分。
10.權利要求9的裝置，包含 -第二個罐(12)， -適合於將所述第一個罐和所述第二個罐連通的導管系統(18)，所述系統具有進入所述第一個罐的一個或多個出口，其中在使用期間存在壓縮產物的液體物質， -與導管系統連接的閥門工具(26)，用於根據所述工具的開/關狀態，使所述兩個罐選擇性地連通， -用於以比所述第一個罐中存在的壓力更高的壓力，將一定量的氧合氣體(GS)或者發酵促進氣體，例如空氣和/或氧氣、CO2、氬氣等或者混合物或者一般氣體填充入所述第二個罐(12)的工具。
11.權利要求10的裝置，包含用於突然打開閥門工具(26)的工具，從而由於所述兩個發酵罐之間的壓力差，氣體被轉入液體部分，並形成氣泡和/或大氣泡，所述氣泡和/或大氣泡上升而影響並氧合所述液體部分。
12.權利要求10或11的裝置，包含 -適於將所述第一個罐的一部分與所述第二個罐連通的第二個導管系統(14)，其中氣體產物在所述第一個罐中積累，和 與所述第二個導管系統連接的閥門工具(24)，用於根據所述工具的開/關狀態，使所述兩個罐選擇性地連通。
13.權利要求9-12中任一項的裝置，包含被至少一個隔板在內部分隔成兩個子容積的外殼，所述子容積構成了所述第一個和第二個罐。
14.權利要求9-13中任一項的裝置，其中所述填充工具包含 -第三個發酵罐，或者至少一種氣體，例如氧合氣體(GS)或者發酵促進氣體的來源，和 -適於將所述第二個和所述第三發酵罐或者所述來源連通的導管系統(52)，和 -與導管系統連接的閥門工具(54)，用於根據所述工具的開/關狀態，使所述第二和第三發酵罐或者來源選擇性地連通。
15.權利要求10-14中任一項的裝置，包含用於釋放熱量到所述第二個罐或從所述第二個罐去除熱量的熱交換器工具。
16.權利要求10-15中任一項的裝置，包含在所述第二個罐中含有的氣體的溫度調節工具。
17.前述權利要求9-16中任一項的裝置，包含用於檢測在所述第一個罐中存在的液體部分的體積或水平的傳感器。
18.前述權利要求9-17中任一項的裝置，包含用於第一個罐向外放氣的閥門工具(22)。
19.前述權利要求14-18中任一項的裝置，包含 -可編程的裝置，用於計算氧合/影響所述第一個罐中含有的全部體積的液體部分所需的氧合氣體(GS)或發酵促進氣體或者與所述液體部分化學反應的氣體的量，和 閥門工具(24、26、54)，用於將計算量的氣體填充入所述第二個罐並將其排出到所述第一個罐中。
20.用於權利要求19的可編程裝置的程序，以使當在所述可編程裝置中裝載並執行程序時，其管理閥門工具的控制和/或讀取傳感器和/或計算氧合氣體(GS)或發酵促進氣體的所述量。
全文摘要
為了用氣體影響以壓縮產物形式存在的植物產物的全部液體物質，本方法提供了(i)將壓縮產物儲存在第一個罐(10)中，以使其在其中發酵；(ii)將一定量的氧合氣體(GS)或發酵促進氣體，例如空氣和/或氧氣、CO2、氮氣、氬氣或一般氣體引入到第一個罐(12)中含有的液體部分中，其中所述量以基本上瞬時的方式引入，並適合於形成一個或多個大氣泡，所述一個或多個大氣泡上升，影響並基本上攪拌了全部體積的液體部分。
文檔編號C12G1/02GK102985524SQ201080067591
公開日2013年3月20日 申請日期2010年6月21日 優先權日2010年6月21日
發明者R·克羅薩託 申請人:L.A.S.I.有限公司