CN107608432A - 葡萄酒发酵控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种葡萄酒发酵控制***，包括发酵罐和主控制器，在发酵罐内设有喷淋装置、循环泵、温度传感器和压力传感器，在发酵罐的侧壁上设有蜂窝式夹套；在发酵罐的底部设有通气口，在通气口处设有进气阀，在发酵罐的顶部设有排气阀；主控制器包括壳体、设置在壳体内的微控制单元和设置在壳体上的控制面板，控制面板包括显示屏、按键和指示灯，显示屏、按键和指示灯分别与微控制单元对应电连接。发明操作简便，自动化程度更高，能够对发酵罐内的环境参数进行精确控制和实时调整，保证发酵罐内的环境始终保持在酒类发酵所需的最适宜条件下，能够有效提高酒类发酵的品质。

Description

葡萄酒发酵控制***

技术领域

本发明涉及酿酒设备控制***技术领域，具体涉及一种葡萄酒发酵控制***。

背景技术

酿酒是利用微生物发酵生产含一定浓度酒精饮料的过程，其中葡萄酒是以葡萄汁为原料、利用葡萄皮上附有的野生酵母发酵酿酒。随着人们的消费意识的改变，葡萄酒会被越来越多的人所接受，对葡萄酒的要求也越来越高，而葡萄酒的品质的高低取决于葡萄酒的加工过程，近年来在在国外，随着科学技术的迅猛发展。人们对葡萄酒及酿造过程中的各种复杂现象的认识越来越深入，从不断改善原料的质量，完善葡萄酒的酿造工艺和质量控制手段，促进了葡萄酒的技术进步，同时也形成了一种所谓的葡萄酒工业，实现了葡萄酒制造的机械化。而目前在国内的葡萄酒加工过程的水平还相当落后于国外，在国内由于劳动力相对比较多，绝大多数的葡萄酒生产企业以最原始的生产工艺进行生产，但是在国外对葡萄酒的生产基本上接近现代化，原始的工艺和操作方式已经被现代化的操作方式取代，从原料到成品去全部实现自动化，而在加工过程中酒的发酵过程现自动化就是将发酵过程中根据设备，工艺要求和参数进行合理有效控制，为此设计一款适用于葡萄酒发酵过程自动化控制和装置是极为必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种便于操作、自动化程度更高的葡萄酒发酵控制***。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种葡萄酒发酵控制***，包括发酵罐和主控制器，在所述发酵罐内设有喷淋装置、循环泵、温度传感器和压力传感器，在所述发酵罐的侧壁上设有蜂窝式夹套，在所述夹套上设有用于循环通入加热介质或冷却介质的介质进出口，在所述介质进出口处分别设有加热阀和冷却阀；在所述发酵罐的底部设有液位口，在所述液位口处设有液位计；在所述发酵罐的底部设有通气口，在所述通气口处设有进气阀，在所述发酵罐的顶部设有排气阀；

所述主控制器包括壳体、设置在所述壳体内的微控制单元和设置在所述壳体上的控制面板，所述控制面板包括显示屏、按键和指示灯，所述显示屏、按键和指示灯分别与所述微控制单元对应电连接；

所述喷淋装置、循环泵、温度传感器、压力传感器、加热阀、冷却阀、进气阀和排气阀分别与所述微控制单元对应电连接。

在上述技术方案中，温度传感器、压力传感器/液位计用于检测发酵罐内的温度、压力和液位高度，预设发酵罐内的温度和压力值，当温度高于设定温度时，主控制器自动控制冷却阀开启，向蜂窝式夹套内通入冷却介质，对发酵罐内物料进行降温；当温度低于设定温度时，主控制器自动控制加热阀开启，向蜂窝式夹套内通入热媒介质，对发酵罐内的物料进行加热；当发酵罐内的压力高于预设值时，物料液位也会随之升高，此时主控制器控制排气阀开启，对发酵罐内的压力进行释放；当发酵罐内的反应气体较少时，，主控制器控制进气阀开启，向发酵罐内通入反应气体，可以将压力调节和液位调节相结合进行控制。发酵罐内的循环泵能够对罐内物料进行内循环，保证物料进行均匀的反应和发酵，并使罐内的温度均匀分布，避免不同位置发酵程度不同、温度不同，同时可以结合喷淋装置、搅拌装置，对罐内物料进行喷淋降温、调节浓度和搅拌均匀。主控制器可以实时监测发酵罐内的各个环境参数，通过显示屏对参数进行显示，通过按键实现各个参数的设定、调节和设备的控制，微控制单元实现数据的输入输出、信息处理和各部分的控制。

优选的，还包括控制电路，所述控制电路包括分别与所述微控制单元对应电连接的电源模块、通讯模块、继电器模块、传感器模块和显示模块。

优选的，所述继电器模块包括加热控制继电器、制冷控制继电器、压力控制继电器和喷淋控制继电器，以及分别与所述加热控制继电器、制冷控制继电器、压力控制继电器和喷淋控制继电器对应连接的光耦P11、P12、P13、P14，所述光耦为PC785GB型4脚光耦。

加热控制继电器用于控制发酵罐的加热，当发酵罐温度低于预设值时，开启加热阀向蜂窝式夹套内通入热媒介质，对发酵罐内的物料进行加热；制冷控制继电器用于控制发酵罐的冷却，当发酵罐温度高于预设值时，开启冷却阀向蜂窝式夹套内通入冷却介质，对发酵罐内的物料进行降温；压力控制继电器用于控制发酵罐内的压力，当压力高于预设值时，控制排气阀进行排气降压；当发酵罐内的反应气体较少时，控制通气阀通入反应气体；当压力或液位达到预警时，还可以控制警报装置发出警示信号；喷淋控制继电器用于控制喷淋装置、循环泵的工作，也可与加热控制和制冷控制联动，在加热或冷却过程中，控制搅拌装置运行，对物料进行搅拌，使物料进行均匀的热交换。

优选的，所述电源模块包括电源芯片IC16、稳压芯片IC19和整流桥D44，所述电源芯片IC16的输入端连接有瞬态抑制二极管D42，所述电源芯片IC16的型号为SP1117M3；所述稳压芯片IC19的型号为LM2596；所述瞬态抑制二极管D42的型号为SMBJ05CA。整流桥D44用来实现把输入的交流电压转化为输出的直流电压，在整流桥的每个工作周期内，同一时间只有两个二极管进行工作，通过二极管的单向导通功能，把交流电转换成单向的直流脉动电压。

优选的，所述通讯模块为RS485双路通讯模块，包括通讯芯片IC22、IC23，以及与所述通讯芯片IC22对应连接的光耦P15、P16、P17，与所述通讯芯片IC23对应连接的光耦P18、P19、P20，所述光耦P15-P20的型号为TLP785，所述通讯芯片IC22、IC23为VP3082型芯片。所述通讯模块还包括隔离电源芯片IC21，所述隔离电源芯片IC21的型号为14D-05S05RNL。

优选的，所述传感器模块包括模/数转换电路，所述模/数转换电路包括与所述微控制单元对应电连接的A/D转换器，所述A/D转换器型号为ADS1110。

优选的，在所述发酵罐内还设有搅拌桨，在所述发酵罐的顶部设有减速器，所述减速器的输出轴与所述搅拌桨对应连接、输入轴与外部驱动电机对应连接；所述驱动电机和减速器分别与所述微控制单元对应电连接。在使用蜂窝式夹套进行加热、冷却的过程中，或者使用喷淋装置进行喷淋降温的过程中，配合搅拌桨搅拌，能够使发酵罐内的物料更加均匀地进行加热或降温。

优选的，所述减速器为多级或无级变速行星摆轮减速器。

优选的，在所述控制面板上设置有压力报警灯和温度报警灯，所述压力报警灯和温度报警灯分别于所述微控制单元对应电连接。当发酵罐内的温度、压力超过警戒值时，报警灯发出警报，提醒工作人员进行相应操作。

优选的，所述微控制单元为STM32F051C6T6单片机。

本发明的有益效果在于：

本发明采用***化控制，能够对发酵罐内的环境进行实时检测，并根据检测所得的参数进行自动控制操作，实现了对发酵罐配套的循环泵、喷淋装置、搅拌装置的控制，以及加热、冷却、降压、通气装置的控制，能够控制配套设备工作，实现对发酵罐内环境参数的调节和控制。本发明操作简便，自动化程度更高，能够对发酵罐内的环境参数进行精确控制和实时调整，保证发酵罐内的环境始终保持在酒类发酵所需的最适宜条件下，能够有效提高酒类发酵的品质，避免因环境条件造成的发酵不成功、不均匀等问题，有利于提高酿酒质量，更加适合于酒类的批量化生产。

附图说明

图1是本发明葡萄酒发酵控制***的控制原理图；

图2是主控制器的外部结构示意图；

图3是微控制单元的电路连接示意图；

图4是继电器模块的电路示意图；

图5是通讯模块的电路示意图；

图6是传感器模块的电路示意图；

图7是电源模块的电路示意图；

图中标号：1为壳体，2为控制面板。

具体实施方式

下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件。

实施例1：一种葡萄酒发酵控制***，包括发酵罐和主控制器，在发酵罐内设有喷淋装置、循环泵、温度传感器和压力传感器，在发酵罐的侧壁上设有蜂窝式夹套，在夹套上设有用于循环通入加热介质或冷却介质的介质进出口，在介质进出口处分别设有加热阀和冷却阀；在所述发酵罐的底部设有液位口，在所述液位口处设有液位计；在发酵罐的底部设有通气口，在通气口处设有进气阀，在发酵罐的顶部设有排气阀；主控制器包括壳体1、设置在壳体内的微控制单元和设置在壳体上的控制面板2，控制面板2包括显示屏、按键和指示灯，显示屏、按键和指示灯分别与微控制单元对应电连接，微控制单元为STM32F051C6T6单片机。喷淋装置、循环泵、温度传感器、压力传感器、加热阀、冷却阀、进气阀和排气阀分别与微控制单元对应电连接。

在发酵罐内还设有搅拌桨，在发酵罐的顶部设有减速器，减速器的输出轴与搅拌桨对应连接、输入轴与外部驱动电机对应连接；驱动电机和减速器分别与微控制单元对应电连接。减速器为多级或无级变速行星摆轮减速器。在控制面板上设置有压力报警灯和温度报警灯，压力报警灯和温度报警灯分别于微控制单元对应电连接。

还包括控制电路，控制电路包括分别与微控制单元对应电连接的电源模块、通讯模块、继电器模块、传感器模块和显示模块。继电器模块包括加热控制继电器、制冷控制继电器、压力控制继电器和喷淋控制继电器，以及分别与加热控制继电器、制冷控制继电器、压力控制继电器和喷淋控制继电器对应连接的光耦P11、P12、P13、P14，光耦为PC785GB型4脚光耦。电源模块包括电源芯片IC16、稳压芯片IC19和整流桥D44，电源芯片IC16的输入端连接有瞬态抑制二极管D42，电源芯片IC16的型号为SP1117M3；稳压芯片IC19的型号为LM2596；瞬态抑制二极管D42的型号为SMBJ05CA。

通讯模块为RS485双路通讯模块，包括通讯芯片IC22、IC23，以及与通讯芯片IC22对应连接的光耦P15、P16、P17，与通讯芯片IC23对应连接的光耦P18、P19、P20，光耦P15-P20的型号为TLP785，通讯芯片IC22、IC23为VP3082型芯片；通讯模块还包括隔离电源芯片IC21，隔离电源芯片IC21的型号为15D-05S05RNL。传感器模块包括模/数转换电路，模/数转换电路包括与微控制单元对应电连接的A/D转换器，A/D转换器型号为ADS1110。

在本发明葡萄酒发酵控制***中，温度传感器、压力传感器、液位计用于检测发酵罐内的温度、压力和液位高度信息，通过传感器模块将模拟信号转换为数字信号传输给微控制单元，微控制单元对数据进行处理，如果温度过高则对发酵罐进行降温，如果温度过低则对发酵罐进行加热，如果压力过大则对发酵罐进行降压，如果压力过低则对发酵罐进行通气保压。发酵罐的加热和冷却通过其罐体上设置的蜂窝式夹套来实现，在夹套内通入热媒介质或冷却介质，实现对发酵罐内物料的加热或冷却，在加热或冷却过程中，通过搅拌桨搅拌罐内物料，能够使物料均匀换热。喷淋装置用于向物料进行喷淋加水调节浓度和降温降压，循环泵用于对罐内物料进行内循环，使物料均匀发酵。

上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种葡萄酒发酵控制***，其特征在于，包括发酵罐和主控制器，在所述发酵罐内设有喷淋装置、循环泵、温度传感器和压力传感器，在所述发酵罐的侧壁上设有蜂窝式夹套，在所述夹套上设有用于循环通入加热介质或冷却介质的介质进出口，在所述介质进出口处分别设有加热阀和冷却阀；在所述发酵罐的底部设有液位口，在所述液位口处设有液位计，在所述发酵罐的底部设有通气口，在所述通气口处设有进气阀，在所述发酵罐的顶部设有排气阀；

所述主控制器包括壳体、设置在所述壳体内的微控制单元和设置在所述壳体上的控制面板，所述控制面板包括显示屏、按键和指示灯，所述显示屏、按键和指示灯分别与所述微控制单元对应电连接；

所述喷淋装置、循环泵、温度传感器、压力传感器、加热阀、冷却阀、进气阀和排气阀分别与所述微控制单元对应电连接。

2.根据权利要求1所述的葡萄酒发酵控制***，其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路包括分别与所述微控制单元对应电连接的电源模块、通讯模块、继电器模块、传感器模块和显示模块。

3.根据权利要求2所述的葡萄酒发酵控制***，其特征在于，所述继电器模块包括加热控制继电器、制冷控制继电器、压力控制继电器和喷淋控制继电器，以及分别与所述加热控制继电器、制冷控制继电器、压力控制继电器和喷淋控制继电器对应连接的光耦P11、P12、P13、P14，所述光耦为PC785GB型4脚光耦。

4.根据权利要求2所述的葡萄酒发酵控制***，其特征在于，所述电源模块包括电源芯片IC16、稳压芯片IC19和整流桥D44，所述电源芯片IC16的输入端连接有瞬态抑制二极管D42，所述电源芯片IC16的型号为SP1117M3；所述稳压芯片IC19的型号为LM2596；所述瞬态抑制二极管D42的型号为SMBJ05CA。

5.根据权利要求2所述的葡萄酒发酵控制***，其特征在于，所述通讯模块为RS485双路通讯模块，包括通讯芯片IC22、IC23，以及与所述通讯芯片IC22对应连接的光耦P15、P16、P17，与所述通讯芯片IC23对应连接的光耦P18、P19、P20，所述光耦P15-P20的型号为TLP785，所述通讯芯片IC22、IC23为VP3082型芯片；所述通讯模块还包括隔离电源芯片IC21，所述隔离电源芯片IC21的型号为15D-05S05RNL。

6.根据权利要求2所述的葡萄酒发酵控制***，其特征在于，所述传感器模块包括模/数转换电路，所述模/数转换电路包括与所述微控制单元对应电连接的A/D转换器，所述A/D转换器型号为ADS1110。

7.根据权利要求1所述的葡萄酒发酵控制***，其特征在于，在所述发酵罐内还设有搅拌桨，在所述发酵罐的顶部设有减速器，所述减速器的输出轴与所述搅拌桨对应连接、输入轴与外部驱动电机对应连接；所述驱动电机和减速器分别与所述微控制单元对应电连接。

8.根据权利要求7所述的葡萄酒发酵控制***，其特征在于，所述减速器为多级或无级变速行星摆轮减速器。

9.根据权利要求1所述的葡萄酒发酵控制***，其特征在于，在所述控制面板上设置有压力报警灯和温度报警灯，所述压力报警灯和温度报警灯分别于所述微控制单元对应电连接。

10.根据权利要求1所述的葡萄酒发酵控制***，其特征在于，所述微控制单元为STM32F051C6T6单片机。