專利名稱：一種根據(jù)發(fā)酵排氣濃度監(jiān)測葡萄酒發(fā)酵過程的發(fā)酵罐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種葡萄酒發(fā)酵裝置，尤其是涉及一種根據(jù)發(fā)酵排氣二氧化碳濃度監(jiān)測葡萄酒發(fā)酵過程的發(fā)酵罐。
背景技術(shù)：
葡萄酒發(fā)酵過程中酵母細胞釋放大量的CO2，根據(jù)酒精發(fā)酵的機理，葡萄糖發(fā)酵生成酒精的反應式為C6H6O12＝2C2H5OH+2CO2理論上1mol(180g)葡萄糖發(fā)酵生成2mol(92g)酒精和2mol CO2(88g，約44.4L)，酒精和CO2二者質(zhì)量比為0.956。發(fā)酵1L酒精度12°的葡萄酒需要消耗216g葡萄糖，約產(chǎn)生56L CO2氣體。
實際酒精發(fā)酵過程中由于一些底物進入細胞用于構(gòu)成細胞成分和分解生成能量ATP，以及發(fā)酵副產(chǎn)物(3.3％的糖轉(zhuǎn)變?yōu)楦视停?.6％的糖轉(zhuǎn)變成有機酸，此外還有乙醛、雜醇油等)的產(chǎn)生，實際轉(zhuǎn)化率為理論理論得率的95％，即實際酒精的生成系數(shù)約為0.95，酵母利用的葡萄糖中約95％轉(zhuǎn)變成酒精(51.1％×0.95＝48.54％)和CO2(2×44.07/180＝0.489，48.9×0.95＝46.5％)，產(chǎn)生的CO2和酒精的數(shù)量基本相等。
發(fā)酵過程中需要實時監(jiān)測并控制發(fā)酵進程。目前國內(nèi)葡萄酒發(fā)酵多數(shù)是測定發(fā)酵液密度變化來監(jiān)測過程。普遍的方法是人工定時取樣測定比重，通過監(jiān)測發(fā)酵過程發(fā)酵液密度(或比重)的變化，繪制發(fā)酵曲線，并以此來判斷發(fā)酵進行的正常與否。密度變化實際上是發(fā)酵液中糖、酒精濃度等化學成分變化的外在表現(xiàn)。當發(fā)酵液中的糖、酒精成分測定不方便的情況下，密度作為物理參數(shù)是能夠準確反映發(fā)酵進程的主要參數(shù)。酒精發(fā)酵最直接的監(jiān)測參數(shù)是酒精濃度的增加和糖的消耗。然而葡萄酒發(fā)酵過程密度在線檢測存在以下實際問題(1)被測信號的變化量小以葡萄汁中18g/l糖生成1％(v/v)酒精，若生產(chǎn)12v/v(％)葡萄酒，要求相應葡萄汁中含糖為216g/l，其比重約為1.092，密度約為1092g/l。發(fā)酵生成12％葡萄酒的比重約為0.992~0.996。從葡萄汁到發(fā)酵結(jié)束成為葡萄酒其比重的絕對變化量為0.096~0.100，這就要求測試儀器具有很高的精確度。
(2)發(fā)酵過程中存在干擾對測試結(jié)果的影響發(fā)酵產(chǎn)生的CO2氣體對發(fā)酵液體存在著向上的推動作用，工藝操作的循環(huán)、倒罐產(chǎn)生強制對流，使罐內(nèi)流體呈上下環(huán)繞的流動狀態(tài)，是動態(tài)過程。當發(fā)酵處于旺盛階段時，液體流動產(chǎn)生的干擾信號大于被測信號密度的變化量，使得測定結(jié)果難以辨認和區(qū)分干擾信號與被測號。
(3)發(fā)酵液中各種物質(zhì)對測試結(jié)果的影響接觸式密度傳感器浸沒在發(fā)酵液中使用一段時間后，發(fā)酵液中含有的某些固形物(如結(jié)晶沉淀產(chǎn)生的酒石以及酵母及其殘體形成的生物沉淀)會粘附在傳感器表面，導致測定結(jié)果的可信度大為降低。
結(jié)合葡萄酒生產(chǎn)實際，發(fā)酵在敞口容器內(nèi)即在常壓下進行，葡萄酒發(fā)酵溫度維持在工藝規(guī)定的范圍內(nèi)(干紅葡萄酒26-30℃，干白葡萄酒18-20℃)，在一定的壓力、一定的溫度下，液體中CO2溶解度為常數(shù)?，F(xiàn)有的葡萄酒發(fā)酵罐是開放式，當發(fā)酵液中溶解的CO2濃度達到飽和時，其余的CO2通過液相逸出并經(jīng)發(fā)酵罐口排放到周圍環(huán)境中，通過強制通風或自然對流排到室外。
根據(jù)發(fā)酵動力學理論，排氣CO2濃度及CO2釋放速率(單位時間、單位底物產(chǎn)生的CO2濃度，用CER表示)可以作為反映發(fā)酵進程的重要特征，CO2釋放量可作為監(jiān)測發(fā)酵過程的指標，CO2釋放速率(CER)與發(fā)酵速率是相關(guān)聯(lián)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種根據(jù)發(fā)酵排氣二氧化碳濃度監(jiān)測葡萄酒發(fā)酵過程的發(fā)酵罐，采用軟測量技術(shù)實現(xiàn)發(fā)酵的在線測定，以利于控制發(fā)酵，即用容易在線測定的參數(shù)(排氣二氧化碳濃度和流量)取代不易在線測定的參數(shù)(酒精濃度、葡萄糖濃度以及發(fā)酵液密度等)，就可以根據(jù)葡萄酒發(fā)酵排氣CO2濃度和流量監(jiān)測發(fā)酵過程。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種根據(jù)發(fā)酵排氣濃度監(jiān)測葡萄酒發(fā)酵過程的發(fā)酵罐，其特殊之處在于包括罐體，在罐體封頭上設有二氧化碳氣體排出管道，二氧化碳氣體排出管道上設有二氧化碳濃度測定儀和二氧化碳氣體流量計。
上述二氧化碳氣體排出管道的進氣口處設置一濾網(wǎng)。
上述發(fā)酵罐上安裝有安全閥。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點和效果如下1、本發(fā)明根據(jù)排氣CO2濃度及流量直接監(jiān)測發(fā)酵過程，代替了人定時工取樣測定發(fā)酵液密度，減少了大量的測定工作量，降低了人員的勞動強度，能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)測發(fā)酵進程；2、本發(fā)明亦適用于白葡萄汁發(fā)酵前的低溫浸漬、澄清及紅葡萄酒的蘋果酸—乳酸發(fā)酵等。
四

附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實施例方式參見附圖，該發(fā)酵罐為立式圓柱體結(jié)構(gòu)，由罐體、罐底、橢圓形封頭5、外夾層換熱器、液位計2、取樣閥、人孔13、進料口7、濁酒出口15、清酒出口14、排污口1等組成。在罐體封頭5上設有二氧化碳氣體排出管道8，二氧化碳氣體排出管道8上設有二氧化碳濃度測定儀9和二氧化碳氣體流量計10，連續(xù)測定排出二氧化碳濃度和氣體流量兩個參數(shù)，監(jiān)測發(fā)酵進程。安裝在排氣管路上的氣體流量計10能夠準確計量流量；濃度測定儀9能夠測定排氣濃度。通過對流量累積量和濃度測定，就可以計算出在發(fā)酵的某一時刻累計消耗的底物葡萄糖和生成的產(chǎn)物酒精的量，監(jiān)測發(fā)酵過程。二氧化碳氣體排出管道8的進氣口處設置一濾網(wǎng)11，避免由于葡萄汁中含有少量固體(主要是未除凈的果皮)進入排氣管道。罐體外表面設有冷卻夾套3，冷卻夾套3由罐體壁和夾套壁所構(gòu)成，夾套壁密接于罐體壁，冷卻夾套3內(nèi)設有換熱器，冷卻夾套3上開有冷卻介質(zhì)進出口4。為提高換熱效果，使冷卻介質(zhì)呈現(xiàn)湍流狀態(tài)，換熱器蜂窩板12表面有規(guī)律地分布蜂窩狀凹坑，凹坑與罐體壁點焊。另外，在為了保證安全，在發(fā)酵罐上安裝安全閥6，避免由于某些特殊情況(如發(fā)酵產(chǎn)生的泡漠、未除凈的果皮等)導致排氣管路不暢而可能出現(xiàn)的意外。為便于排空罐內(nèi)殘液及清洗水，罐底平面為與水平面夾角為2～5度的斜面。罐體上還設有進料口、人孔以及清酒出口和濁酒出口。
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)發(fā)酵排氣濃度監(jiān)測葡萄酒發(fā)酵過程的發(fā)酵罐，其特征在于包括罐體，在罐體封頭(5)上設有二氧化碳氣體排出管道(8)，二氧化碳氣體排出管道(8)上設有二氧化碳濃度測定儀(9)和二氧化碳氣體流量計(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種根據(jù)發(fā)酵排氣濃度監(jiān)測葡萄酒發(fā)酵過程的發(fā)酵罐，其特征在于所述二氧化碳氣體排出管道(8)的進氣口處設置一濾網(wǎng)(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種根據(jù)發(fā)酵排氣濃度監(jiān)測葡萄酒發(fā)酵過程的發(fā)酵罐，其特征在于所述發(fā)酵罐上安裝有安全閥(6)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種根據(jù)發(fā)酵排氣二氧化碳濃度監(jiān)測葡萄酒發(fā)酵過程的發(fā)酵罐，其用容易在線測定的排氣二氧化碳濃度取代不易在線測定的酒精濃度、葡萄糖濃度以及發(fā)酵液密度，根據(jù)葡萄酒發(fā)酵排氣二氧化碳濃度監(jiān)測發(fā)酵過程。本發(fā)明包括罐體，在罐體封頭上設有二氧化碳氣體排出管道，二氧化碳氣體排出管道上設有二氧化碳濃度測定儀和二氧化碳氣體流量計，二氧化碳氣體排出管道的進氣口處設置一濾網(wǎng)，罐體外表面設有冷卻夾套，冷卻夾套由罐體壁和夾套壁所構(gòu)成，夾套壁密接于罐體壁，冷卻夾套內(nèi)設有換熱器。
文檔編號C12M1/36GK1683493SQ20031012223
公開日2005年10月19日 申請日期2003年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月30日
發(fā)明者高暢, 李華, 高樹賢, 沈忠勛 申請人:西北農(nóng)林科技大學