一种白酒发酵过程监测系统和白酒发酵过程的监测方法
阅读说明：本技术 一种白酒发酵过程监测系统和白酒发酵过程的监测方法 (White spirit fermentation process monitoring system and monitoring method thereof ) 是由 曹丽 刘登科 彭黎辉 李群庆 宋攀 许德富 张宿义 于 2021-01-12 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种白酒发酵过程监测系统和白酒发酵过程的监测方法,包括窖池、若干采样杯、上位机和服务器；窖池设有若干发酵层；窖池的各发酵层通过不同的导流管与各采样杯连通；上位机的各采样端口分别用来测量不同发酵层对应的黄水的物性；服务器与上位机通信连接。本发明提供的白酒发酵过程监测系统,在酿酒品质与生产条件之间,增加一道发酵过程的动态监测数据,有利于正确控制发酵速度和起窖时间；通过导流管将窖池中的若干发酵层与对应采样杯连通,利用上位机的采样端口分别测量不同发酵层对应的黄水的物性,使得服务器可根据黄水的物性以及服务器上建立的窖池内发酵状态的黄水数据库,实现窖池内发酵状态的监测,确定开窖时间。(The invention provides a white spirit fermentation process monitoring system and a white spirit fermentation process monitoring method, wherein the white spirit fermentation process monitoring system comprises a cellar, a plurality of sampling cups, an upper computer and a server; the pit is provided with a plurality of fermentation layers; each fermentation layer of the pit is communicated with each sampling cup through different flow guide pipes; each sampling port of the upper computer is used for measuring the physical properties of the yellow water corresponding to different fermentation layers; the server is in communication connection with the upper computer. According to the white spirit fermentation process monitoring system provided by the invention, dynamic monitoring data of a fermentation process is added between the brewing quality and the production condition, so that the correct control of the fermentation speed and the cellar-opening time is facilitated; a plurality of fermentation layers in the cellar pool are communicated with corresponding sampling cups through the guide pipe, physical properties of yellow water corresponding to different fermentation layers are measured respectively by using sampling ports of the upper computer, so that the server can monitor the fermentation state in the cellar pool according to the physical properties of the yellow water and a yellow water database of the fermentation state in the cellar pool established on the server, and the cellar opening time is determined.)
技术领域
本发明涉及检测技术与自动化装置领域，尤其涉及一种白酒发酵过程监测系统和白酒发酵过程的监测方法。
背景技术
白酒是中国的国酒，历史底蕴丰富，但目前我国的白酒制造行业还属于劳动密集型行业，机械化程度低。近年来，改变传统的生产方式、提高中国白酒酿造行业的工业化生产水平已势在必行。
在白酒领域中，公认的好酒无论酱香型还是浓香型都是固态发酵酒。白酒酿造工艺中，从粮食到最终的成品酒，大致需要以下几个环节：“入窖”-把之前已经混合过的酿酒原料放入窖池中进行发酵；“封窖”-将已经放入新一批酿酒原料的窖池进行密封，等待发酵，在窖中的发酵时间根据所酿造的酒的不同类型决定，一般而言，酱香型白酒在酒窖中的酿造时间最长，浓香型白酒次之，然后是其他类型的白酒；“起窖”-发酵期已满的窖池去掉封泥，将窖池内的酒糟分层挖取出来进行后续处理；“配料拌粮”-在起窖之后，根据取出的发酵酒糟的含水、糖分及酸度等理化指标决定拌粮拌糠的用量，进行配料；“上甑”-将发酵和拌料之后的产物放入甑中，准备进行蒸馏；“蒸馏”-将放入甑中的原料进行蒸馏，把发酵得到的酒精以及香气物质等在一起从酒糟中蒸馏出来并进行浓缩；“摊晾”-将经过蒸馏的酒糟以及粮食与新粮食和酒曲进行混合，形成入窖酒糟并重新放入窖池，开始新一轮发酵并进入循环生成过程。
在上述工艺过程中，在“封窖”之后“起窖”之前的发酵过程非常重要，决定了出酒率和酒品风味，然而窖池内的发酵状态只有依靠入料的组分和发酵的环境参数以及时间来估计，虽然“起窖”取出的酒糟的含水量、糖分及酸度等指标直接影响后续加糠拌粮工艺过程并影响酿酒最终产量和质量，然而，“起窖”之前无法预知窖内状况。目前唯一的办法是采样发酵过程中窖池渗出的黄水，根据黄水的色泽和粘度、依靠经验来初步判断发酵状态，或者将黄水样品带回实验室进行各种“离线”成分含量的分析，进而获得其含酸、醇、酯量、以及残余淀粉和残糖量等成分参数，即根据黄水的状态指导“起窖”操作并预测出酒量和酒品的品味。各种色谱或质谱成分分析数据虽然可以用于发酵条件和品质的细致对比研究，但操作复杂、耗时较多，而对于“在线”生产管理更需要的是能够指导“起窖”时间的、对窖池内发酵状态的一种判断。
发明内容
本发明实施例提供白酒发酵过程监测系统和白酒发酵过程的监测方法，用于解决白酒“起窖”之前的发酵过程难以准确判断的问题，以归纳和表达出白酒发酵窖内的发酵进展过程。
本发明实施例提供的白酒发酵过程监测系统，包括：
窖池，所述窖池设有若干发酵层，用于白酒发酵；
若干采样杯，所述窖池的各所述发酵层通过不同的导流管与各所述采样杯连通，用于采集黄水；
上位机，所述上位机设有对应全部所述采样杯的多个采样端口，各所述采样端口分别用来测量不同所述发酵层对应的所述黄水的物性；
服务器，所述服务器与所述上位机通信连接，用于根据不同所述发酵层对应的所述黄水的物性以及所述服务器上建立的所述窖池内发酵状态的黄水数据库，实现所述窖池内发酵状态的监测，确定开窖时间。
根据本发明提供的白酒发酵过程监测系统，所述白酒发酵过程监测系统还包括：
若干pH计，每个所述采样杯均安装有对应的所述pH计，所述pH计与所述上位机的一所述采样端口电性连接。
根据本发明提供的白酒发酵过程监测系统，所述白酒发酵过程监测系统还包括：
若干光强计，每个所述采样杯均安装有对应的所述光强计，所述光强计与所述上位机的一所述采样端口电性连接，光强计为透射式光强计，用于测量所述黄水的透明度。
根据本发明提供的白酒发酵过程监测系统，所述白酒发酵过程监测系统还包括：
若干彩色传感器，每个所述采样杯均安装有对应的所述彩色传感器，所述彩色传感器与所述上位机的一所述采样端口电性连接，用于测量所述黄水的颜色。
根据本发明提供的白酒发酵过程监测系统，所述白酒发酵过程监测系统还包括：
若干密度或粘度计，每个所述采样杯均安装有对应的所述密度或粘度计，所述密度或粘度计与所述上位机的一所述采样端口电性连接。
根据本发明提供的白酒发酵过程监测系统，所述白酒发酵过程监测系统还包括：
若干采样阀门，每个所述采样阀门均安装在对应的所述导流管上，所述采样阀门与所述上位机电性连接，所述服务器通过所述上位机对所述采样阀门进行控制，以实现定期自动采样。
根据本发明提供的白酒发酵过程监测系统，所述白酒发酵过程监测系统还包括：
若干回收阀门，每个所述采样杯均安装有对应的所述回收阀门，所述回收阀门与所述上位机的一所述采样端口电性连接，所述服务器通过所述上位机对所述回收阀门进行控制，以配合所述采样阀门完成定期自动采样。
根据本发明提供的白酒发酵过程监测系统，所述窖池和所述上位机的数量为多个，每个所述窖池均设有与其一一对应的一所述上位机；
所述服务器同时与各所述上位机通信连接，用于根据不同所述窖池的所述发酵层对应的所述黄水的物性以及所述服务器上建立的所述窖池内发酵状态的黄水数据库，实现不同所述窖池内发酵状态的监测，确定不同所述窖池的开窖时间。
本发明实施例还提供一种白酒发酵过程的监测方法，所述方法包括如下步骤：
服务器通过上位机控制窖池，将对应发酵层中的黄水通过导流管导入采样杯；
记录发酵层对应的层次编号，通过上位机的采样端口采集黄水的物性，通过上位机将黄水的物性发送至服务器；
服务器根据不同发酵层对应的黄水的物性以及服务器上建立的窖池内发酵状态的黄水数据库，实现窖池内发酵状态的监测，确定开窖时间。
本发明提供的白酒发酵过程监测系统和白酒发酵过程的监测方法，在酿酒品质与生产条件之间，增加一道发酵过程的动态监测数据，有利于正确控制发酵速度和起窖时间，通过导流管将窖池中的若干发酵层与对应采样杯连通，利用上位机的采样端口分别测量不同发酵层对应的黄水的物性，使得服务器可根据黄水的物性以及服务器上建立的窖池内发酵状态的黄水数据库，实现窖池内发酵状态的监测，确定开窖时间。实现生产精细化管理，同时正确控制发酵期和出酒率，方便将发酵过程中的风味品质相关联。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的白酒发酵过程监测系统的结构示意图；
图2是本发明提供的白酒发酵过程的监测方法的流程示意图；
图中，1、窖池；11、发酵层；2、采样杯；3、上位机；4、服务器；5、导流管；6、pH计；7、光强计和彩色传感器；8、密度或粘度计；9、采样阀门；10、回收阀门。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1描述本发明提供的白酒发酵过程监测系统，该白酒发酵过程监测系统包括：
窖池1，窖池1设有若干发酵层11，用于白酒发酵。
若干采样杯2，窖池1的各发酵层11通过不同的导流管5与各采样杯2连通，采样杯2采用透明的树脂材料，用于采集黄水。
上位机3，上位机3设有对应全部采样杯的多个采样端口，各采样端口分别用来测量不同发酵层对应的黄水的物性。
服务器4，服务器4与上位机3通信连接，用于根据不同发酵层对应的黄水的物性以及服务器4上建立的窖池内发酵状态的黄水数据库，实现窖池1内发酵状态的监测，确定开窖时间。
其中，黄水数据库为对窖池1群每口窖池内每一批次“封窖”之后“起窖”之前的发酵过程的黄水物性建立动态档案。
本实施例提供的白酒发酵过程监测系统在工作过程中，先初始化黄水档案，服务器4通过上位机3控制窖池1，将对应发酵层11中的黄水通过导流管5导入采样杯2。记录发酵层11对应的层次编号，通过上位机3的采样端口采集黄水的物性，对每个发酵层11的黄水定期采集并测量其物性，通过上位机3将黄水的物性发送至服务器4。服务器4根据不同发酵层11对应的黄水的物性以及服务器4上建立的窖池内发酵状态的黄水数据库，实现窖池1内发酵状态的监测，依据这些物性的空间层次和时间上的推移关系判断发酵状态，进而确定开窖时间。
一般黄水是一种棕黄色、黏稠的浑浊液体。黄水伴随着窖内酒糟的发酵而产生，黄水多在发酵前期形成，发酵越快，黄水量越多。黄水下沉过程中会洗脱酒醅和中间产物。在发酵中后期，窖池内上层还属于固态发酵，而中下层则为黄水浸泡发酵。黄水中残余淀粉含量和残余糖含量随发酵时间延长而急降，后趋于平缓，发酵成熟时底层黄水也变清澈。淀粉含量大时黄水密度粘度也大。黄水酸度值随着发酵日的增加先逐渐升高后趋于稳定，最后酸度达到最高值。基于这些基本经验，参考入料种类和入料量、环境温度条件和入窖时间等，可以综合出一个“起窖”时间函数。一般当最底层的黄水酸度值已经稳定不变、并且其透明度开始达到最高值时，即为开窖时间。同时也可以通过控制发酵温度、发酵速度及有关的工艺参数来调整窖内的黄水量和黄水物性变化曲线，进而间接调控白酒品质。
本发明提供的白酒发酵过程监测系统，在酿酒品质与生产条件之间，增加一道发酵过程的动态监测数据，有利于正确控制发酵速度和起窖时间，通过导流管将窖池中的若干发酵层与对应采样杯连通，利用上位机的采样端口分别测量不同发酵层对应的黄水的物性，使得服务器可根据黄水的物性以及服务器上建立的窖池内发酵状态的黄水数据库，实现窖池内发酵状态的监测，确定开窖时间。实现生产精细化管理，同时正确控制发酵期和出酒率，方便将发酵过程中的风味品质相关联。
黄水的物性主要包括黄水pH酸度、光电式黄水颜色和透明度(浑浊度)以及黄水粘度密度。为此，如图1所示，白酒发酵过程监测系统包括：若干pH计6。pH计6可采用带工业标准通信接口的工业pH计。每个采样杯2均安装有对应的pH计6，pH计6与上位机3的一采样端口电性连接，通过pH计6可对黄水进行pH酸度测量，测量结果通过上位机3发送至服务器4。
其中，白酒发酵过程监测系统包括：若干光强计和彩色传感器7，每个采样杯2均安装有对应的光强计和彩色传感器7，光强计和彩色传感器7与上位机3的一采样端口电性连接。光强计测量黄水的透明度，彩色传感器输出光的RGB三组分，测量黄水的颜色。
其中，白酒发酵过程监测系统还包括：若干密度或粘度计8，每个采样杯2均安装有对应的密度或粘度计8，密度或粘度计8与上位机3的一采样端口电性连接。本实施例中，密度或粘度计8选用音叉振动式，主要是根据音叉谐振频率决定密度，根据振动衰减决定粘度，密度或粘度测量都使用纯净水进行标定。
不同层次黄水的物性测量结果将通过无线传输发送至后台服务器4。服务器4上建立窖池内发酵状态的黄水数据库，实现对窖池群每口窖池内每一批次“封窖”之后“起窖”之前的发酵过程的黄水物性建立动态档案。
本发明实施例自动采集和测量黄水pH值、颜色和透明度、密度粘度值，通过分析比对窖池1不同发酵层11的这些物性值随时间的变化，可以实现窖池1内发酵状态的监测，以确定“开窖”时间。“开窖”时间会受到目标酒品种类和品味的条件约束，受到入料种类、入料量和环境控制参数的影响，在酿酒厂里可以在积累一定数据基础之上做出判断。在酿酒品质(感官分析)与生产条件之间，增加一道发酵过程的动态监测数据，有利于正确控制发酵速度和起窖时间，实现生产精细化管理，有望在控制出酒率和调控白酒品质方面发挥作用。
本实施例中，白酒发酵过程监测系统还包括：若干采样阀门9，每个采样阀门9均安装在对应的导流管5上，采样阀门9与上位机3电性连接，服务器4通过上位机3对采样阀门9进行控制，以实现定期自动采样。当需要采样时，服务器4通过上位机3控制采样阀门9打开，将发酵层11中的黄水通过导流管5导入采样杯2。
对应地，白酒发酵过程监测系统还包括：若干回收阀门10，每个采样杯2均安装有对应的回收阀门10，回收阀门10与上位机3的一采样端口电性连接，服务器4通过上位机3对回收阀门10进行控制，以配合采样阀门9完成定期自动采样。每次采样完毕后，服务器4通过上位机3控制回收阀门10打开，以对采样杯2中的黄水进行定期排放，以避免残留的黄水影响采样结果。
进一步地，在其它实施例中，还可在同一白酒发酵过程监测系统中设置多个窖池1，对应地，每个窖池1均设有与其一一对应的一所上位机3。服务器4同时与各上位机3通信连接，用于根据不同窖池1的发酵层11对应的黄水的物性以及服务器4上建立的窖池1内发酵状态的黄水数据库，实现不同窖池1内发酵状态的监测，确定不同窖池1的开窖时间。通过上述白酒发酵过程监测系统，即可利用服务器4同时实现对多个窖池1的白酒发酵过程监测。
本发明还提供一种白酒发酵过程的监测方法，该监测方法用于控制上述白酒发酵过程监测系统，该白酒发酵过程监测系统包括：窖池1，窖池1设有若干发酵层11，用于白酒发酵。若干采样杯2，窖池1的各发酵层11通过不同的导流管5与各采样杯2连通，采样杯2采用透明的树脂材料，用于采集黄水。上位机3，上位机3设有对应全部采样杯的多个采样端口，各采样端口分别用来测量不同发酵层对应的黄水的物性。服务器4，服务器4与上位机3通信连接，用于根据不同发酵层对应的黄水的物性以及服务器4上建立的窖池内发酵状态的黄水数据库，实现窖池1内发酵状态的监测，确定开窖时间。
如图2所示，白酒发酵过程的监测方法主要包括：
步骤S1：服务器通过上位机控制窖池，将对应发酵层中的黄水通过导流管导入采样杯。
步骤S2：记录发酵层对应的层次编号，通过上位机的采样端口采集黄水的物性，通过上位机将黄水的物性发送至服务器。
步骤S3：服务器根据不同发酵层对应的黄水的物性以及服务器上建立的窖池内发酵状态的黄水数据库，实现窖池内发酵状态的监测，确定开窖时间。
具体地，在工作过程中，先初始化黄水档案，服务器4通过上位机3控制窖池1，将对应发酵层11中的黄水通过导流管5导入采样杯2。记录发酵层11对应的层次编号，通过上位机3的采样端口采集黄水的物性，对每个发酵层11的黄水定期采集并测量其物性，通过上位机3将黄水的物性发送至服务器4。服务器4根据不同发酵层11对应的黄水的物性以及服务器4上建立的窖池内发酵状态的黄水数据库，实现窖池1内发酵状态的监测，依据这些物性的空间层次和时间上的推移关系判断发酵状态，进而确定开窖时间。
本发明提供的白酒发酵过程的监测方法，在酿酒品质与生产条件之间，增加一道发酵过程的动态监测数据，有利于正确控制发酵速度和起窖时间，通过导流管将窖池中的若干发酵层与对应采样杯连通，利用上位机的采样端口分别测量不同发酵层对应的黄水的物性，使得服务器可根据黄水的物性以及服务器上建立的窖池内发酵状态的黄水数据库，实现窖池内发酵状态的监测，确定开窖时间。实现生产精细化管理，同时正确控制发酵期和出酒率，方便将发酵过程中的风味品质相关联。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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