CN113186056A - 固态发酵装置及固态发酵方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固态发酵装置，同时涉及一种固态发酵方法，属于白酒酿造技术领域。本发明通过固态发酵装置的结构设计，改变了传统地坑泥窖的生产方式，使传统酿造容器成为自动化现代发酵罐，有利于酿造发酵的自动化改造；通过在发酵过程中对黄水、酒精香气的上下部循环，使得发酵罐内上下部糟醅处于较为一致的环境条件，使上下层糟醅发酵质量保持一致性。通过对罐体保温阶段性的控制，有利于保持窖泥处于适宜的发酵温度阶段，减少外界环境影响窖泥中的微生物发酵过程，促进窖泥生香发酵。本发明成功实现了传统泥窖发酵方式的自动化生产方式创新，提升了生产自动化程度，减少了人力成本，同时调控发酵的均匀性和一致性，促进发酵质量的稳定性。

Description

固态发酵装置及固态发酵方法

技术领域

本发明涉及一种固态发酵装置，同时涉及一种固态发酵方法，属于白酒酿造技术领域。

背景技术

固态发酵为我国传统发酵技术，在我国白酒、酱醋等食品领域广泛应用，尤其是白酒产业在我国食品产业中占有重要地位。传统白酒通常采用粮食与曲药混合制成酿酒发酵糟醅，为固态，填入窖池中进行发酵而成。其中，浓香型白酒占据我国白酒市场的70％以上份额，被广发消费者接受和喜爱。浓香型白酒是采用泥窖作为发酵容器，以高粱、小麦作为原料，以传统固态发酵方式制成，具有典型的浓香风格。

随着近年来科技的发展，白酒智能化、自动化、机械化改造在持续开展，以泸州老窖等为代表的名酒企业建立了现代化的酿酒产业基地，为白酒产业升级起到了带头示范作用。然而，在行业上对于传统发酵窖池发酵仍然未能实现自动化改造，存在操作方式粗放、生产效率低下、人工成本高、产品质量不稳定等问题，制约了白酒产业的现代化改造和制造升级。同时，对于传统泥坑发酵池，一旦填入糟醅后即无法通过后续调控措施，只能任其自然发酵完成，导致不同温度季节或不同作坊地点的窖池发酵质量差异较大。同时，发酵过程中随着微生物的生长繁殖，糟醅粮食包含的水分逐渐被释放出来，并由于重力作用逐渐沉积在下层，而其所产生的酒精香气及低沸点物质由于受内部发酵温度的影响，大部分聚集在发酵池的上层。同时，由于传统泥坑窖池的不保温和散热作用，导致传统窖池中上下层温度和内外层温度也不相同。因此在传统泥坑窖池中，不同层次的发酵糟所处于的温度、水分及酒精香气底物浓度等环境条件都是不一样的，导致了泥坑内不同部位的发酵糟醅质量不一，以及不同地点作坊的窖池质量也不一，影响产品质量的稳定性和典型风格的稳定保持。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种固态发酵装置，可提升发酵质量的稳定性。

为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：固态发酵装置，包括盖板和发酵罐，盖板通过可启闭的方式安装在发酵罐的顶端，盖板与发酵罐的顶端之间设置有密封连接结构，盖板上设置有单向排气阀、喷淋装置和真空抽气管，真空抽气管与抽真空装置连接；发酵罐内腔的底部设置有横向设置的窖泥板，窖泥板包括带顶部凹槽的支撑板，支撑板顶部凹槽的顶端面通过支撑网进行封闭，并在其顶部凹槽与支撑网围合成的空间内填充有窖泥，支撑网通过支撑筋进行支撑固定；窖泥板在窖泥填充区域的旁侧开设有滤网口，滤网口设置有滤网，窖泥板下方的发酵罐内腔作为水液收集槽；窖泥板的上方设置有气体喷出器；气体喷出器的进气端与抽真空装置的排气端通过管阀相连接；发酵罐的罐体侧壁由内至外依次包括窖泥套体、保水海绵质套体和外壳体，保水海绵质套体设置在窖泥套体和外壳体之间的环形腔体内；窖泥套体包括位于其外环侧的环形支撑板和位于其内环侧的支撑网，并在环形支撑板与支撑网围合成的空间内填充有窖泥，支撑网通过支撑筋进行支撑固定，环形支撑板上开设有多个透水孔；保水海绵质套体的上端内部设置有一根或者多根输液盘管，输液盘管配设有补液管；在水液收集槽的底部设置有出水管阀，出水管阀的另一端连接至水泵的进水端，水泵的出水端分别连接至出液管阀和循环管阀，循环管阀的出水端连接有第一支路管阀和第二支路管阀，第一支路管阀的出水端连接至输液盘管的补液管，第二支路管阀的出水端连接至喷淋装置。

进一步的是：第二支路管阀的进水端还设置有进液管和第三管阀。

进一步的是：盖板与发酵罐的顶端之间通过密封圈形成密封连接结构；在发酵罐的侧壁上设置有温度探测器。

进一步的是：发酵罐的底端为开口结构，并通过底盖槽进行密合封闭，底盖槽通过连接装置进行启闭；窖泥板设置在底盖槽的槽体内。

进一步的是：盖板配设有提升装置，提升装置安装在水平位移机构上。

进一步的是：发酵罐的侧壁为圆柱形，提升装置包括升降杆，升降杆的末端设置有连接板，连接板通过螺栓连接有拨挤装置，拨挤装置包括固定基座，固定基座上设置有转动设置的旋转杆，旋转杆与发酵罐同轴线设置，旋转杆的上端配设有驱动其转动的驱动机构，旋转杆的下端连接有一组弧形导压板，弧形导压板设置在旋转杆的两侧，弧形导压板的中心线相对于旋转杆的轴线倾斜布置。

进一步的是：发酵罐的侧壁为圆柱形，提升装置包括升降杆，升降杆的末端设置有连接板，连接板通过螺栓连接有清扫装置，清扫装置包括固定基座，固定基座上设置有转动设置的旋转杆，旋转杆与发酵罐同轴线设置，旋转杆的上端配设有驱动其转动的驱动机构，旋转杆的下端连接有固定杆，固定杆的两端连接有清扫刷，固定杆的轴线相对于旋转杆的轴线倾斜布置。

进一步的是：外壳体内设置有保温腔体，外壳体的外侧壁设置有连通保温腔体的进水口和出水口。

在上述的固态发酵装置基础上，本发明同时提供一种固态发酵方法，包括如下步骤：

步骤一，若发酵罐的底端为开口结构时，发酵前，首先通过连接装置将底盖槽与发酵罐进行闭合；

步骤二，将上一轮酿造黄水通过第一支路管阀输送到发酵罐的保水海绵质套体中，保持其为吸水状态；

步骤三，将待发酵的固态粮糟填入发酵罐的内部，采用分次填入的方式进行，每次填入设定量的粮糟后压实，之后再填入粮糟，如此循环操作，直到待发酵的粮糟完全装填满；若设置有拨挤装置，采用拨挤装置压实时，粮糟每次填充量为发酵罐体积容量的1/10～1/5；

步骤四，将盖板安装至发酵罐的上部，并形成密闭结构；开启真空抽气管，启动抽真空装置对内进行抽气降压，根据罐体外部环境气温的高低不同，使罐内达到5％～20％真空度，其中罐体外部环境气温低则真空度低，罐体外部环境气温高则真空度高；

步骤五，随着发酵的进行，在发酵中期及后期，每隔5～10天打开出水管阀，启动水泵将水液收集槽的酿造黄水输送到盖板下方的喷淋装置上，喷洒到发酵罐顶部的糟醅上；每隔10～20天打开第一支路管阀，将一部分酿造黄水输送到保水海绵质套体中，为窖泥套体补充水分；若第二支路管阀的进水端还设置有进液管和第三管阀，在发酵中期及后期，根据发酵底物需要，每隔5～10天打开第三管阀，通过喷淋装置向发酵罐内输送酸类或乙醇类物质，促进酯化生香反应；其中，当发酵罐内的糟醅温度从初始温度上升至温度A时，表示进入发酵中期；在发酵中期的末段，当糟醅温度回落至温度B时，表示进入发酵后期；温度A的取值为28℃～30℃，温度B的取值为28℃～30℃；

步骤六，在发酵过程中，每隔5～10天，启动抽真空装置，将发酵罐上部的酒精香气通过管阀输送到窖泥板上方的气体喷出器；

步骤七，在发酵结束前的3～8天，打开出液管阀，启动水泵将水液收集槽中的黄水排出，使发酵罐内糟醅沥干；

步骤八，发酵结束后，取出酒糟；若发酵罐的底端为开口结构时，提开盖板，同时打开底盖槽，将发酵好的酒糟从发酵罐倒下来；若设置有清扫装置，在提升装置的升降杆上加装上清扫装置，自上而下旋转清扫掉窖泥套体内壁上残留的糟醅，完成整个糟醅发酵过程。

进一步的是：固态发酵装置的外壳体内设置有保温腔体，外壳体的外侧壁设置有连通保温腔体的进水口和出水口；在发酵的前期、中期和后期，对外壳体的保温腔体分别注入不同温度的水液，使发酵罐的外壁分别保持温度为22℃～26℃、26℃～32℃、20℃～26℃。

本发明的有益效果是：通过固态发酵装置的结构设计，改变了传统地坑泥窖的生产方式，使传统酿造容器成为自动化现代发酵罐，有利于酿造发酵的自动化改造；通过在发酵装置盖板下设置密封圈和真空抽气操作，使发酵罐保持良好的密封效果，操作简便，同时实现了对发酵罐内氧气含量的可调控作用，有利于控制不同气温季节下发酵的启动速度，促进厌氧发酵过程。通过在发酵过程中对黄水、酒精香气的上下部循环，使得发酵罐内上下部糟醅处于较为一致的环境条件，使上下层糟醅发酵质量保持一致性。通过对罐体保温阶段性的控制，有利于保持窖泥处于适宜的发酵温度阶段，减少外界环境影响窖泥中的微生物发酵过程，促进窖泥生香发酵。本发明成功实现了传统泥窖发酵方式的自动化生产方式创新，提升了生产自动化程度，减少了人力成本，同时调控发酵的均匀性和一致性，促进发酵质量的稳定性，在企业实际生产中具有很好的实用价值。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中拨挤装置实施时的结构示意图；

图3是本发明中清扫装置实施时的结构示意图；

图4是本发明中窖泥套体的内环面局部结构示意图；

图5是本发明中窖泥套体的外环面局部结构示意图。

图中标记：盖板1、发酵罐2、底盖槽3、连接装置4、真空抽气管5、喷淋装置6、单向排气阀7、密封圈8、窖泥套体9、保水海绵质套体10、外壳体11、进水口12、出水口13、温度探测器14、输液盘管15、滤网口16、窖泥板17、水液收集槽18、出水管阀19、水泵20、出液管阀21、循环管阀22、进液管23、第三管阀24、第二支路管阀25、提升装置26、升降杆27、自动控制器28、拨挤装置29、弧形导压板30、清扫装置31、清扫刷32、支撑网33、支撑筋34、透水孔35、环形支撑板36、抽真空装置37、第一支路管阀38、气体喷出器39。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图5所示，本发明中的固态发酵装置包括盖板1和发酵罐2，盖板1通过可启闭的方式安装在发酵罐2的顶端，盖板1与发酵罐2的顶端之间设置有密封连接结构，盖板1上设置有单向排气阀7、喷淋装置6和真空抽气管5，真空抽气管5与抽真空装置37连接。

其中，盖板1一般可设置为一圆拱形保温不锈钢盖板，盖板1可采用水封的形式，也可采用弹性密封圈的方式，为方便安装，提高操作效率，本发明中的盖板1与发酵罐2的顶端之间通过密封圈8形成密封连接结构，密封圈8可选用梯形橡胶密封垫。采用水封的方式，需要在生产过程中及时补充密封水，在发酵完成后，需要先排除密封水槽中的水，才能开启盖板1，操作较为繁琐，本发明采用密封圈8的形式，结构简单可靠，通过盖板1的自身重力可使梯形橡胶密封垫与发酵罐2保持良好密封作用。

设置的单向排气阀7可由内向外单向排放气体，有利于在发酵前中期将罐内产生的过多二氧化碳气体自动排出，不影响盖板1与发酵罐2的密封性。

喷淋装置6只要具有能均匀的喷出水液的结构即可，例如，可以采用一圈或者多圈环形管道，每圈环形管道均匀间隔设置多个喷水孔；此外，也可以采用喷水盘的形式，包括一个圆盘形的盒体，盒体上均匀设置多个喷水孔。喷淋装置6可连接外部管，进行黄水循环淋窖或添加发酵液。

通过真空抽气管5与抽真空装置37，一方面可对内进行抽气降压，有利于在发酵开始时调控减少发酵罐2内的氧气含量，控制过快的好氧发酵，促进厌氧发酵，另一方面通过管阀输送到底部的气体喷出器39上，进行发酵罐2内上下部分的酒精香气循环，有利于发酵罐2内糟醅发酵质量均匀。

发酵罐2内腔的底部设置有横向设置的窖泥板17，窖泥板17包括带顶部凹槽的支撑板，支撑板顶部凹槽的顶端面通过支撑网33进行封闭，并在其顶部凹槽与支撑网33围合成的空间内填充有窖泥，支撑网33通过支撑筋34进行支撑固定；窖泥板17在窖泥填充区域的旁侧开设有滤网口16，滤网口16设置有滤网。实施时，酒糟堆积在窖泥板17上，透过支撑网33，有利于窖泥与上层糟醅接触，促进产香发酵。具体地，支撑筋34主要是用于保持支撑网33的平整性，不易受力变形，可选用各种形式的加强筋版，本发明实施例中采用的是间隔分布的条形支撑板。支撑网33一般可采用不锈钢细网，支撑板可采用不锈钢板。滤网口16的滤网可以和支撑网33设计成一体式结构。窖泥板17下方的发酵罐2内腔作为水液收集槽18；水液收集槽18可随时收集罐体中发酵糟醅产生的黄水。窖泥板17的上方设置有气体喷出器39；气体喷出器39的进气端与抽真空装置37的排气端通过管阀相连接。气体喷出器39可以采用一圈或者多圈环形管道，每圈环形管道均匀间隔设置多个喷气孔；此外，也可以采用圆盘形的盒体结构，盒体上均匀设置多个喷气孔。通过抽真空装置37可将发酵罐2上部抽取的酒精香气回转到发酵罐2底部，使得发酵罐2内上下部位的酒精香气保持相同浓度条件，使发酵环境均匀，促进糟醅质量的稳定性。

发酵罐2的罐体侧壁由内至外依次包括窖泥套体9、保水海绵质套体10和外壳体11，保水海绵质套体10设置在窖泥套体9和外壳体11之间的环形腔体内；窖泥套体9包括位于其外环侧的环形支撑板36和位于其内环侧的支撑网33，并在环形支撑板36与支撑网33围合成的空间内填充有窖泥，支撑网33通过支撑筋34进行支撑固定，环形支撑板36上开设有多个透水孔35；保水海绵质套体10的上端内部设置有一根或者多根输液盘管15，输液盘管15配设有补液管。其中，环形支撑板36一般选用不锈钢板，支撑网33可采用不锈钢细网，支撑筋34主要是用于保持支撑网33的平整性，不易受力变形，可选用各种形式的加强筋版，本发明实施例中采用的是间隔分布的条形支撑板。窖泥套体9的结构设置，有利于固定窖泥的同时，又使其能够与发酵糟醅的充分接触。环形支撑板36上能够将窖泥与保水海绵质套体10有效阻隔，同时利用设置的多个透水孔35，又可保持水分的传递作用，避免长时间发酵导致窖泥水分下沉而变干***和影响窖泥发酵质量，有利于使窖泥始终保持湿润状态。保水海绵质套体10可选用具有良好吸水保水性能的海绵质填充物，通过输液盘管15可将水液均匀输入到保水海绵质套体10内。优选地，外壳体11内设置有保温腔体，外壳体11的外侧壁设置有连通保温腔体的进水口12和出水口13，可接通不同温度水液实现对窖池发酵温度的调控作用，为窖泥中微生物提供适宜的生长条件，促进其生命代谢活动。

在水液收集槽18的底部设置有出水管阀19，出水管阀19的另一端连接至水泵20的进水端，水泵20的出水端分别连接至出液管阀21和循环管阀22，分别作自动排出和自动控制循环使用。循环管阀22的出水端连接有第一支路管阀38和第二支路管阀25，第一支路管阀38的出水端连接至输液盘管15的补液管，第二支路管阀25的出水端连接至喷淋装置6。第一支路管阀38可向保水海绵质套体10内输送糟醅黄水液，为发酵罐2的窖泥补充水分。第二支路管阀25可向发酵罐2内输送糟醅黄水液，为发酵罐2内的发酵糟补充发酵底物。

此外，第二支路管阀25的进水端还设置有进液管23和第三管阀24，可可用于发酵过程中补充发酵营养液，满足不同的发酵调控需要或工艺措施。在发酵罐2的侧壁上设置有温度探测器14，可适时检测发酵温度。

发酵罐2的底端可采用整体式结构，也可用带开口的分体式结构，为便于装配，同时便于后期将发酵好的酒糟倒出，优选为：发酵罐2的底端为开口结构，并通过底盖槽3进行密合封闭，底盖槽3通过连接装置4进行启闭；窖泥板17设置在底盖槽3的槽体内。连接装置4可采用手动操作的连接方式(例如法兰盘配合螺栓)，也可采用自动操作的连接方式(例如三爪卡钳)，为提高操作效率，一般选用自动操作的方式。为便于实施，本发明在底盖槽3的上侧边缘设计有凹形槽，与发酵罐2进行密合封闭，并通过自动控制的连接装置4进行自动启闭。

盖板1配设有一般提升装置26，提升装置26安装在水平位移机构上。提升装置26可选用带钢丝绳的起升机构，也可选用带升降杆27的起升机构。在实施时，提升装置26可用于提升盖板1以打开发酵罐2和下降放置盖板1以闭合发酵罐2。水平位移机构则用于将提升装置26及盖板1整体移动至发酵罐2上方或者移动至发酵罐2一旁的闲置工位。

发酵罐2的侧壁优选为圆柱形，提升装置26优选采用带升降杆27的起升机构，升降杆27的末端设置有连接板，连接板通过螺栓连接有拨挤装置29，拨挤装置29包括固定基座，固定基座上设置有转动设置的旋转杆，旋转杆与发酵罐2同轴线设置，旋转杆的上端配设有驱动其转动的驱动机构，旋转杆的下端连接有一组弧形导压板30，弧形导压板30设置在旋转杆的两侧，弧形导压板30的中心线相对于旋转杆的轴线倾斜布置。弧形导压板30，是指在垂直于弧形导压板30中心线的断面上，弧形导压板30的外轮廓线包括内环弧形线和外环弧形线，其整体为一个弧形板结构。弧形导压板30可在发酵罐2不同高度位置进行转动，将填入的糟醅及时拨平并向下挤压，使其保持一定的紧密度。拨挤装置29避免了传统人工入窖后的踩窖工作，提高生产自动化水平。

此外，在发酵罐2的侧壁优选为圆柱形，提升装置26优选采用带升降杆27的起升机构，升降杆27的末端设置有连接板的实施方案中，在拆卸下拨挤装置29后，在连接板上可通过螺栓连接有清扫装置31，清扫装置31包括固定基座，固定基座上设置有转动设置的旋转杆，旋转杆与发酵罐2同轴线设置，旋转杆的上端配设有驱动其转动的驱动机构，旋转杆的下端连接有固定杆，固定杆的两端连接有清扫刷32，固定杆的轴线相对于旋转杆的轴线倾斜布置。在发酵罐2内的糟醅倒空后，可从上至下对发酵罐2的内壁侧进行清扫，去除掉粘粘在壁上的残渣，相对于人工出窖清扫工作，能够提高生产自动化水平。

在上述的固态发酵装置基础上，本发明同时提供一种固态发酵方法，包括如下步骤：

步骤一，若发酵罐2的底端为开口结构时，发酵前，首先通过连接装置4将底盖槽3与发酵罐2进行闭合。

步骤二，将上一轮酿造黄水通过第一支路管阀38输送到发酵罐2的保水海绵质套体10中，保持其为吸水状态。

步骤三，将待发酵的固态粮糟填入发酵罐2的内部，采用分次填入的方式进行，每次填入设定量的粮糟后压实，之后再填入粮糟，如此循环操作，直到待发酵的粮糟完全装填满；若设置有拨挤装置29，采用拨挤装置29压实时，粮糟每次填充量为发酵罐2体积容量的1/10～1/5；若每次填充量小于1/10，糟醅量过少，则弧形导压板30向下压实糟醅的作用力不明显，只能起到推平的作用；而每次填充量大于1/5，糟醅层过厚，则弧形导压板30向下压实糟醅的效果不佳，容易出现糟醅中间疏松情况。

步骤四，将盖板1安装至发酵罐2的上部，并形成密闭结构；开启真空抽气管5，启动抽真空装置37对内进行抽气降压，根据罐体外部环境气温的高低不同，使罐内达到5％～20％真空度，其中罐体外部环境气温低则真空度低，罐体外部环境气温高则真空度高；此一方面有利于通过负压提高密封圈8的密封效果，同时调节去除罐内氧气含量，避免升温升酸过快，保持良好厌氧发酵条件；若密封时罐内真空度小于5％，则密封圈8与发酵罐2的顶部密合力不明显，发酵罐2内及其顶部空隙间的氧气量较大，容易使发酵升温过快而滋生杂菌产酸；而密封时罐内真空度大于20％，则发酵罐2内负压度较大，影响微生物生长，同时不利于发酵前期部分兼氧菌的生长繁殖。

步骤五，随着发酵的进行，在发酵中期及后期，每隔5～10天打开出水管阀19，启动水泵20将水液收集槽18的酿造黄水输送到盖板1的喷淋装置6上，喷洒到发酵罐2顶部的糟醅上；每隔10～20天打开第一支路管阀38，将一部分酿造黄水输送到保水海绵质套体10中，为窖泥套体9补充水分；若第二支路管阀25的进水端还设置有进液管23和第三管阀24，在发酵中期及后期，根据发酵底物需要，每隔5～10天打开第三管阀24，通过喷淋装置6向发酵罐2内输送酸类或乙醇类物质，促进酯化生香反应；其中，当发酵罐2内的糟醅温度从初始温度上升至温度A时，表示进入发酵中期；在发酵中期的末段，当糟醅温度回落至温度B时，表示进入发酵后期；温度A的取值为28℃～30℃，温度B的取值为28℃～30℃；为避免酒糟变坏，应注意发酵中期的发酵温度不高于36℃。若间隔5天以下将底部收集黄水送到盖板1的喷淋装置6，则循环黄水量不够，操作频繁增加能耗；若间隔10天以上，则发酵罐2内上下部水分差异较大，导致糟醅微生物发酵不一致，影响糟醅发酵质量的一致性。

若间隔10天以下将底部收集黄水输送到保水海绵质套体10中，则操作过于频繁，增加能耗；若间隔20天以上，则保水海绵质套体10内上部水分损失较大，影响上部窖泥的补水保湿效果，进而影响上部窖泥的发酵产香质量。

步骤六，在发酵过程中，每隔5～10天，启动抽真空装置37，将发酵罐2上部的酒精香气通过管阀输送到窖泥板17上方的气体喷出器39，有利于调节发酵罐2上下部位糟醅内的酒精香气浓度，使其保持一致。若发酵过程中每隔5天以下启动酒精香气在罐内循环，操作频繁，能耗较高；若每隔10天以上，则不利于罐内上下部香气的及时均匀，导致发酵罐2内上下部微生物环境差异而使得发酵产香质量不一。

步骤七，在发酵结束前的3～8天，打开出液管阀21，启动水泵20将水液收集槽18中的黄水排出，使发酵罐2内糟醅沥干。

步骤八，发酵结束后，取出酒糟；若发酵罐2的底端为开口结构时，提开盖板1，同时打开底盖槽3，将发酵好的酒糟从发酵罐2倒下来；若设置有清扫装置31，在提升装置26的升降杆27上加装上清扫装置31，自上而下旋转清扫掉窖泥套体9内壁上残留的糟醅，完成整个糟醅发酵过程。

优选地，固态发酵装置的外壳体11内设置有保温腔体，外壳体11的外侧壁设置有连通保温腔体的进水口12和出水口13；在发酵的前期、中期和后期，对外壳体11的保温腔体分别注入不同温度的水液，使发酵罐2的外壁分别保持温度为22℃～26℃、26℃～32℃、20℃～26℃，为窖泥保持与罐内糟醅适宜的发酵温度，促进窖泥中微生物生长代谢。

若发酵前期，保温腔体保温过低或无保温措施，则窖泥层温度过低，影响窖泥微生物的生长与繁殖；而高于26℃以上则发酵过快，容易导致乳酸菌等非主要功能菌种的过快生长，影响酒糟发酵质量和酒体风格。

若发酵中期，保温腔体保温低于26℃，将导致发酵罐2内糟醅发酵温度散失过快，影响糟醅发酵质量；而高于32℃，将导致窖泥层产酸菌过多生长和代谢，增加酸味，影响酒体风格。

若发酵后期，保温腔体保温高于26℃，不利于发酵后期微生物的产香代谢活动；而低于20℃，不利于窖泥层的保温效果，影响微生物的生命代谢活性。

实施例

本发明中的固态发酵装置，包括盖板1、发酵罐2、底盖槽3、连接装置4、提升装置26、水泵20、抽真空装置37、拨挤装置29和清扫装置31。

其中，盖板1为一个直径1.5米的圆拱形保温不锈钢盖板，其下边缘内设置有梯形橡胶密封垫，其圆拱形盖上设置有一个单向排气阀7，其圆拱形盖上设置有一个环形喷淋管作为喷淋装置6，并与外部管道连接，其圆拱形盖上设置有一个真空抽气管5，并与抽真空装置37连接。

其中，发酵罐2为一个直径1.5米、高约2.5米的圆柱形不锈钢罐体，其最内侧为窖泥套体9、中间为保水海绵质套体10、外侧为带保温腔体的外壳体11，三层结构厚度均约为10cm。在窖泥套体9的内环面为宽约5cm的条形支撑板与宽约10cm的不锈钢细网带相互间隔组成，外环面为不锈钢板，其上分布着直径为0.7cm的透水孔35，可与保水海绵质套体10接触并传递水分。保水海绵质套体10为均匀填充的具有良好吸水保水性能的致密的海绵质物料，其上端内部设置有补液管及位于套体不同位置的2根输液盘管15。外壳体11的外侧壁设置有连通保温腔体的进水口12和出水口13。

其中，底盖槽3为一个直径1.5米的圆弧形底盖槽，其上部为窖泥板17，窖泥板17的底部支撑板为圆形不锈钢，并在圆形不锈钢顶部开测设有用于填充窖泥的凹槽，填充满窖泥后，顶面采用宽约5cm的条形支撑板与宽约10cm的不锈钢细网带33相互间隔组成支撑结构。在在圆形不锈钢上设置有一个直径为30cm的滤网口16，滤网口16位于窖泥填充区域的旁侧，并安装有滤网。在窖泥板17的正下方为一个300L容量的水液收集槽18。在窖泥板17的正上方设置有一个直径为1米的盘气管作为气体喷出器39，并通过管阀与抽真空装置37相连接。底盖槽3与发酵罐2可进行密合封闭，并通过自动控制的连接装置4可进行自动启闭。

其中，在底盖槽3的底部设置有出水管阀19，并连接至水泵20，再连接至出液管阀21和循环管阀22，分别作排出和循环使用。循环管阀22向上连接有第一支路管阀38和第二支路管阀25，分别可向保水海绵质套体10和发酵罐2内输送糟醅黄水液。

另外，还设置有进液管23和第三管阀24，连接至第二支路管阀25，再连接至喷淋装置6。

其中，提升装置26为固定提升移动装置，其设置有升降杆27和自动控制器28，可吊起和移动盖板1，升降杆27的下端也可以加装拨挤装置29或清扫装置31。

其中，拨挤装置29配设有一对顺时针旋转的弧形导压板30，其弧形导压板30转动时可将填入的糟醅及时拨平并向下挤压。清扫装置31配设有一对清扫刷32，清扫刷32安装在旋转杆上。

自动化固态发酵方法，主要步骤有：

1)发酵前，首先通过自动控制的连接装置4，将底盖槽3与发酵罐2进行闭合。

2)将上一轮酿造黄水通过第一支路管阀38输送到发酵罐2的保水海绵质套体10中，保持海绵质充满吸水状态，以起到向内侧窖泥套体9补水的作用，保持窖泥湿润状态。

3)在提升装置26的升降杆27上加装拨挤装置29。

4)将待发酵的固态粮糟填入发酵罐2的内部，每次填充量为发酵罐2容量的1/8，然后启动提升装置26，使拨挤装置29在填入的粮糟上顺时针转动，并通过弧形导压板30将填入粮糟推平和沿着弧形导压板30方向向下压实。完成后，自动提升拨挤装置29至适当高度，再填入粮糟，如此循环操作，直到待发酵的粮糟完全装填满。

5)移开拨挤装置29，然后将盖板1安装至发酵罐2的上部，通过盖板1自身的重力使梯形橡胶密封垫与发酵罐2的顶部密合。开启真空抽气管5，启动抽真空装置37对内进行抽气降压，根据季节气温高低不同，使罐内达到10％真空度。

6)随着发酵的进行，在发酵中期及后期，设计3组试验发酵(编号A、B、C，见表1)，分别每隔5天、10天、15天打开底盖槽3底部的出水管阀19，启动水泵20将水液收集槽18的酿造黄水输送到盖板1的环形喷淋管上，喷洒到发酵罐2顶部的糟醅上，为发酵糟醅补充水分及发酵底物，促进发酵生香；或者根据发酵底物需要，打开第三管阀24，连接至第二支路管阀25，通过环形喷淋管向发酵罐内输送酸类或乙醇类物质，促进酯化生香反映；每隔15天打开第一支路管阀38，将一部分酿造黄水输送到保水海绵质套体10中，为窖泥套体9补充水分，避免窖泥干硬。

7)在发酵的前期、中期、后期，实验A组的保温腔体根据发酵阶段不同分别分别注入不同温度的水液，使发酵罐外壁分别保持温度为25℃、30℃、24℃，试验B组同试验C组不注入保温水液。

8)在发酵过程中试验A组每隔5天、试验B组每隔10天、试验C组每隔18天，启动抽真空装置37，将发酵罐2上部的酒精香气通过管阀输送到底盖槽3的盘气管上，调节发酵罐上下部位糟醅内的酒精香气浓度，使其保持一致。

9)在发酵后期，打开出液管阀21，提前5天启动水泵20将水液收集槽18中的黄水排出，使发酵罐内糟醅沥干。

10)发酵90天结束后，提开盖板1，打开底盖槽3，将发酵好的酒糟从发酵罐2倒下来。然后，在提升装置26的升降杆27上加装上清扫装置31，自上而下旋转清扫掉窖泥套体9内壁上残留的糟醅，完成整个糟醅发酵过程。将试验A、B、C组的糟醅进行蒸馏，计算产酒率及其酒体香味成分含量。

表1不同发酵调控措施的固态发酵试验设计

采用本发明方法，对不同黄水循环间隔天数、发酵罐保温措施、酒精香气循环间隔天数进行对比试验研究(见表1)。经发酵完成后，对三组试验的产酒率、酒体理化指标进行了分析，结果如下。

1、发酵产酒率

表2不同工艺方法糟醅的产酒量及质量等级情况

试验组	产酒率(％)
		试验A组	43.8
试验B组	42.5
		试验C组	41.6

备注：产酒率为每100kg投入高粱所产酒量(折算60°)的比例

从上述3组试验结果中，可以看出试验A组产酒率比较高，为43.8％，其次为试验B组，试验C组最低。在发酵过程中，通过对窖池温度的分阶段保温控制，有利于促进不同阶段的窖池发酵过程中，从而促进酵母菌生长代谢过程。同时，通过黄水循环和酒精香气循环，有利于保持窖池内上下部糟醅发酵底物保持一致，促进发酵均匀，提升整体发酵效率。

2、酒体理化指标

表3不同工艺方法糟醅发酵产酒的理化数据(总酸、总酯)

	试验A组(g/L)	试验B组(g/L)	试验C组(g/L)
				总酸	1.53	1.34	1.26
总酯	4.83	4.27	3.98

从表3中可以看出，在发酵过程中试验A组总酸数据最高，为1.53g/L，主要原因为在发酵过程中窖泥层进行了不同阶段的保温，适宜的温度不仅有利于酵母菌的生长，同样也有利于产酸菌的生长，促进了酸的代谢，同时由于较为多次的黄水循环，使得糟醅酸含量增加。由于增加了较多酸性底物，所以促进了酸与乙醇的酯化反应，增加酒体的香味成分，故而试验A组的总酯含量也比较高，为4.83g/L，提升了酒体风味质量。

经专业白酒品酒师感官品评发现，试验A组、B组、C组酒均能达到传统固态发酵质量水平，并且酒体中无杂味、异味，酒体更为干净，稳定性较好，其中以试验A组香气感官较优。由此说明，采用本发明方法保持适宜的黄水循环间隔天数、发酵罐保温阶段措施、酒精香气循环间隔天数，有利于提升糟醅发酵质量及其酒体香味风格，并提升发酵质量的稳定性和均匀性。

Claims (10)

1.固态发酵装置，包括盖板(1)和发酵罐(2)，盖板(1)通过可启闭的方式安装在发酵罐(2)的顶端，盖板(1)与发酵罐(2)的顶端之间设置有密封连接结构，其特征在于：盖板(1)上设置有单向排气阀(7)、喷淋装置(6)和真空抽气管(5)，真空抽气管(5)与抽真空装置(37)连接；

发酵罐(2)内腔的底部设置有横向设置的窖泥板(17)，窖泥板(17)包括带顶部凹槽的支撑板，支撑板顶部凹槽的顶端面通过支撑网(33)进行封闭，并在其顶部凹槽与支撑网(33)围合成的空间内填充有窖泥，支撑网(33)通过支撑筋(34)进行支撑固定；窖泥板(17)在窖泥填充区域的旁侧开设有滤网口(16)，滤网口(16)设置有滤网，窖泥板(17)下方的发酵罐(2)内腔作为水液收集槽(18)；窖泥板(17)的上方设置有气体喷出器(39)；气体喷出器(39)的进气端与抽真空装置(37)的排气端通过管阀相连接；

发酵罐(2)的罐体侧壁由内至外依次包括窖泥套体(9)、保水海绵质套体(10)和外壳体(11)，保水海绵质套体(10)设置在窖泥套体(9)和外壳体(11)之间的环形腔体内；窖泥套体(9)包括位于其外环侧的环形支撑板(36)和位于其内环侧的支撑网(33)，并在环形支撑板(36)与支撑网(33)围合成的空间内填充有窖泥，支撑网(33)通过支撑筋(34)进行支撑固定，环形支撑板(36)上开设有多个透水孔(35)；保水海绵质套体(10)的上端内部设置有一根或者多根输液盘管(15)，输液盘管(15)配设有补液管；

在水液收集槽(18)的底部设置有出水管阀(19)，出水管阀(19)的另一端连接至水泵(20)的进水端，水泵(20)的出水端分别连接至出液管阀(21)和循环管阀(22)，循环管阀(22)的出水端连接有第一支路管阀(38)和第二支路管阀(25)，第一支路管阀(38)的出水端连接至输液盘管(15)的补液管，第二支路管阀(25)的出水端连接至喷淋装置(6)。

2.如权利要求1所述的固态发酵装置，其特征在于：第二支路管阀(25)的进水端还设置有进液管(23)和第三管阀(24)。

3.如权利要求1所述的固态发酵装置，其特征在于：盖板(1)与发酵罐(2)的顶端之间通过密封圈(8)形成密封连接结构；在发酵罐(2)的侧壁上设置有温度探测器(14)。

4.如权利要求1所述的固态发酵装置，其特征在于：发酵罐(2)的底端为开口结构，并通过底盖槽(3)进行密合封闭，底盖槽(3)通过连接装置(4)进行启闭；窖泥板(17)设置在底盖槽(3)的槽体内。

5.如权利要求1所述的固态发酵装置，其特征在于：盖板(1)配设有提升装置(26)，提升装置(26)安装在水平位移机构上。

6.如权利要求5所述的固态发酵装置，其特征在于：发酵罐(2)的侧壁为圆柱形，提升装置(26)包括升降杆(27)，升降杆(27)的末端设置有连接板，连接板通过螺栓连接有拨挤装置(29)，拨挤装置(29)包括固定基座，固定基座上设置有转动设置的旋转杆，旋转杆与发酵罐(2)同轴线设置，旋转杆的上端配设有驱动其转动的驱动机构，旋转杆的下端连接有一组弧形导压板(30)，弧形导压板(30)设置在旋转杆的两侧，弧形导压板(30)的中心线相对于旋转杆的轴线倾斜布置。

7.如权利要求5所述的固态发酵装置，其特征在于：发酵罐(2)的侧壁为圆柱形，提升装置(26)包括升降杆(27)，升降杆(27)的末端设置有连接板，连接板通过螺栓连接有清扫装置(31)，清扫装置(31)包括固定基座，固定基座上设置有转动设置的旋转杆，旋转杆与发酵罐(2)同轴线设置，旋转杆的上端配设有驱动其转动的驱动机构，旋转杆的下端连接有固定杆，固定杆的两端连接有清扫刷(32)，固定杆的轴线相对于旋转杆的轴线倾斜布置。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的固态发酵装置，其特征在于：外壳体(11)内设置有保温腔体，外壳体(11)的外侧壁设置有连通保温腔体的进水口(12)和出水口(13)。

9.固态发酵方法，其特征在于，采用如权利要求1至7中任意一项所述的固态发酵装置，并包括如下步骤：

步骤一，若发酵罐(2)的底端为开口结构时，发酵前，首先通过连接装置(4)将底盖槽(3)与发酵罐(2)进行闭合；

步骤二，将上一轮酿造黄水通过第一支路管阀(38)输送到发酵罐(2)的保水海绵质套体(10)中，保持其为吸水状态；

步骤三，将待发酵的固态粮糟填入发酵罐(2)的内部，采用分次填入的方式进行，每次填入设定量的粮糟后压实，之后再填入粮糟，如此循环操作，直到待发酵的粮糟完全装填满；若设置有拨挤装置(29)，采用拨挤装置(29)压实时，粮糟每次填充量为发酵罐(2)体积容量的1/10～1/5；

步骤四，将盖板(1)安装至发酵罐(2)的上部，并形成密闭结构；开启真空抽气管(5)，启动抽真空装置(37)对内进行抽气降压，根据罐体外部环境气温的高低不同，使罐内达到5％～20％真空度，其中罐体外部环境气温低则真空度低，罐体外部环境气温高则真空度高；

步骤五，随着发酵的进行，在发酵中期及后期，每隔5～10天打开出水管阀(19)，启动水泵(20)将水液收集槽(18)的酿造黄水输送到盖板(1)的喷淋装置(6)上，喷洒到发酵罐(2)顶部的糟醅上；每隔10～20天打开第一支路管阀(38)，将一部分酿造黄水输送到保水海绵质套体(10)中，为窖泥套体(9)补充水分；若第二支路管阀(25)的进水端还设置有进液管(23)和第三管阀(24)，在发酵中期及后期，根据发酵底物需要，每隔5～10天打开第三管阀(24)，通过喷淋装置(6)向发酵罐(2)内输送酸类或乙醇类物质，促进酯化生香反应；其中，当发酵罐(2)内的糟醅温度从初始温度上升至温度A时，表示进入发酵中期；在发酵中期的末段，当糟醅温度回落至温度B时，表示进入发酵后期；温度A的取值为28℃～30℃，温度B的取值为28℃～30℃；

步骤六，在发酵过程中，每隔5～10天，启动抽真空装置(37)，将发酵罐(2)上部的酒精香气通过管阀输送到窖泥板(17)上方的气体喷出器(39)；

步骤七，在发酵结束前的3～8天，打开出液管阀(21)，启动水泵(20)将水液收集槽(18)中的黄水排出，使发酵罐(2)内糟醅沥干；

步骤八，发酵结束后，取出发酵好的酒糟；若发酵罐(2)的底端为开口结构时，提开盖板(1)，同时打开底盖槽(3)，将发酵好的酒糟从发酵罐(2)倒下来；若设置有清扫装置(31)，在提升装置(26)的升降杆(27)上加装上清扫装置(31)，自上而下旋转清扫掉窖泥套体(9)内壁上残留的糟醅，完成整个糟醅发酵过程。

10.如权利要求9所述的固态发酵方法，其特征在于，固态发酵装置的外壳体(11)内设置有保温腔体，外壳体(11)的外侧壁设置有连通保温腔体的进水口(12)和出水口(13)；

在发酵的前期、中期和后期，对外壳体(11)的保温腔体分别注入不同温度的水液，使发酵罐(2)的外壁分别保持温度为22℃～26℃、26℃～32℃、20℃～26℃。

Images