浅析家用全自动酿酒设备设计

浅析家用全自动酿酒设备设计

郑光祥 

温州麒邻物联技术有限公司 浙江省瑞安市 325204

摘要：随着经济发展，人们生活水平不断提高，健康饮酒逐渐成为消费者的饮酒理念，而自行酿酒也受到了一些饮酒者的青睐，家用酿酒设备成为了消费者的选择。本文将简要概述自动酿酒技术，从自动化酿酒的基本需求出发分析家用全自动酿酒设备的基本结构和相关程序，以期促进家用全自动酿酒设备的推广和应用。

关键词：家用酿酒设备；自动化；设计方案

引言：现阶段家用酿酒设备仍然停留在手动或部分工序自动阶段，受到人为操作影响，对酒液品质影响较大。而全自动酿酒设备不仅能够避免人为操作的影响，而且可以保证酒品质量，提升家用酿酒产业的发展潜力。

1自动酿酒技术

工厂化的自动化酿酒分为制曲、酿酒、勾兑和包装等环节，而家用自动酿酒则可以省略一些环节，减少自动化设备设计的难度。家用自动酿酒技术的关键在于制曲和酿酒阶段。制曲是酿酒的重要基础，不同类型的油品就是因为制曲方面有着较大差异，其生物酶、香味等物质存在不同。常见的自动化制曲以间歇式称重和冲压式压曲为主，间歇式称重技术具有数据采集、处理、控制等功能，可以有效管控配料时间的精确性。而冲压式压曲技术则是利用液压、气动等方式提升曲坯质量，两种技术相比，间歇式称重技术更适宜家用自动酿酒。酿酒环节涉及、蒸煮、冷却、发酵、蒸馏等技术内容，是自动酿酒的关键技术，其设计应用需要与设备本身相互结合，尽可能满足家用自动酿酒的需求。

2家用全自动酿酒设备设计

2.1设备构成要求

家用全自动酿酒设备本身较为复杂，需要在较小的设备空间中完成整个酿酒过程并且相关设备应当完全自动化运行。一般来说酿料以及制曲原料的添加都由人工进行完成，无需配套输送装置，得到的油品也无需包装。因此，可以得知高家用全自动酿酒设备应当包括酿料混合拌料设备、曲料粉碎设备、蒸煮设备、冷却设备、糖化设备、发酵设备、净化过滤设备、水处理设备、各类存储装置以及控制系统。

2.2研发设计方案

结合相关设备和酿酒工艺，家用全自动酿酒流程从酿料曲料搅拌粉碎开始，经过清洗浸泡后进行蒸煮处理，在冷却后加入酒曲进行糖化，等待发酵后蒸馏过滤净化出酒。家用全自动酿酒设备的研发设计也按照工序流程进行，酿料清洗浸泡可以与曲料搅拌粉碎一同进行，节约加工时间。酿料蒸煮是物料软化的必要过程，期间要对蒸煮温度、压力、液位等参数进行收集，便于系统进行管控。冷却方式的设计存有差异，风冷式冷却的优点在于节约用水，便于管控。而水冷式冷却速度快、效果好，在流程设计上都是为了使蒸煮后的酿料快速冷却，只是在设备选用上具有不同。发酵环节注重收集温度、压力参数与蒸煮环节类似，使相应设备维持在适宜的状态，促进发酵质量。最后的蒸馏出酒环节应可以根据用户需求设计不同的酒度数进行提取^[1]。

2.3机械系统设计

物料搅拌设备选用低转速破碎，搅拌杆可调节粗细度的方式，为节省空间设计上下分为酿料和曲料两层，运用同一搅拌杆的设计方式，搅拌杆支架采用角钢固定以提高稳定性，未考虑锤式粉碎方式是因为设备空间有限。搅拌粉碎后的曲料将进入储存槽中等待酿料继续加工。

酿料蒸煮机械系统选用机械密封旋转式酒甑，自动化系统可以通过控制电机来达到增减速的效果，在蒸煮系统下方为水处理设备和电加热系统，水蒸气从中心孔进入甑底后带出酒蒸汽，由隔板网孔进行收集。与行车吊甑相比，其结构更为紧密，而且节约了作业时间。

冷却是家用全自动酿酒设备设计的关键环节，决定了酿酒效率和出酒质量。风冷式或是水冷式系统都可以通过温度传感器自动控制冷却空气或冷却水的进出量，风冷式系统设计较为简单，也可以为设备电气系统提供降温效果，不过需要额外设计抽风机和进风口。水冷式系统能够将甑盖、过气筒和冷却系统连为一体，结构紧凑，难点在于系统设计更为复杂。两种冷却方式各有特点，根据需要选择适宜的制冷方式即可。

发酵系统是酿造的重要工艺，由于无法使用窖池，生物发酵反应器就成为了必要设备，当前生物发酵反应器的选用主要是根据酿酒工艺的不同而决定，其分离方式、生产过程控制仍需进一步研究。

净化过滤系统的主要作用是净化酒精，降低酒品中杂质的含量。酒厂采用的是净化塔，通过氧化产物吸附杂质的技术。而家用自动酿酒可以使用活性炭吸附方式，虽然在杂质净化效果上来看无法达到酒厂过滤的效果，但是仍能有效地改善酒品质量。

水处理系统是为了提高勾兑用水质量，水处理主要有离子交换、电渗析和膜反渗透三种方式，三者都能有效过滤水中杂质。针对家用自动酿酒的要求，装置占地较大的电渗析法难以运用，膜反渗透应当是最为可行的方法，不过在长期使用后需要更换反渗透膜来保证水处理的质量。

电气系统包括加热单元、供电单元和控制系统，加热单元和供电单元按照上述系统选用进行合理配置即可，控制系统采用PLC自动控制系统，可连接至设备内部传感器，进行数据采集和自动控制，也可实现人机交互，接受手动操作。

2.4控制程序设计

家用全自动酿酒设备的控制程序设计是实现全自动酿酒的基础，根据酿酒工序和系统构成进行设计。通常来说控制系统需要能够实时控制温度、压力、搅拌速率等内容，还需检测酒精度、物料细度、温度、压力等参数，通过对各类参数的分析处理，构建控制模型并拟合相关方案。控制程序应当根据传感器收集的参数信息，对温度等参数进行拟合。以酒精度为例，使用酒精计测量得到酒精度并反馈到PLC控制系统中，在多元参数的计算拟合后得到相关函数，进而通过调控蒸煮、发酵、加热单元等系统的运作，来使酒品达到用户要求。另外，控制程序也应包含故障预警功能，当某个系统或电气元件出现故障时，PLC也能进行监控，在人机交互界面发出报警信号，并在超过限制范围后自行停机，确保家用全自动酿酒设备在无人管控的情况下依旧稳定安全^[2]。

结论：在生活水平提高的背景下，家用酿酒设备也在酿酒产业中占据了一席之地，通过分析当前自动化酿酒技术，了解酒厂自动化生产模式，结合家用全自动酿酒设备的需求，从选用设备、机械系统和控制程序等方面详细设计了家用全自动酿酒设备，基本实现了对酿酒过程中各类参数的自动化控制，能够安全稳定的完成酿酒流程。

参考文献：

[1]林乃劲,钟文聪,郭力锋,等.浅谈家用全自动酿酒设备设计[J].中国设备工程,2019(24):196-199.

[2]何平,贾傲,王子懿.基于PLC的酿酒自动配料系统[J].哈尔滨商业大学学报(自然科学版),2019,35(04):443-446+472.