專利名稱：一種促進酒類陳化的管道式超聲處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及酒類的陳釀設(shè)備及陳釀方法領(lǐng)域，具體來講是一種促進酒類陳化的管 道式超聲處理裝置和方法。
背景技術(shù)：
一般而言，新釀制的酒都帶有輕微邪雜味，口感粗糙，香味不足，較刺激，欠柔和， 此時酒中各成分分子不穩(wěn)定，分子之間排列混亂，因此需經(jīng)過一段時間的陳化，使酒中的 醇、醛、酸、酯等物質(zhì)發(fā)生一系列氧化，酯化反應(yīng)以及分子之間的相互締合，使酒液香味馥 郁、口味甘順、酒味柔和，酒中多種成分之間趨于協(xié)調(diào)，風(fēng)味質(zhì)量得以提高。酒的傳統(tǒng)自然陳化過程緩慢，需要占用大量的貯存容器和占地面積。目前國內(nèi) 一些已公開的關(guān)于加速酒類陳化的技術(shù)，如專利CN85103017、CN87101743、CN2116697、 CN2379480、C擬637352等，其包括了紅外線催陳、磁方法催陳、電催陳、高壓電磁場催陳以及 納米催陳等方法。超聲波是頻率為2X IO4 10 的一系列疏密相間的機械振動波，超聲作用于化 學(xué)反應(yīng)主要是來源于超聲的空化現(xiàn)象。空化是液體中特有的超聲物理現(xiàn)象，是液體中由于 渦流或超聲的物理作用，在某一區(qū)域形成局部暫時的負(fù)壓區(qū)，產(chǎn)生空穴或氣泡，當(dāng)它們突然 崩潰時會產(chǎn)生激波，在局部微小區(qū)域產(chǎn)生很大的壓力，把聚集起來的聲場能量在極小的空 間內(nèi)迅速釋放出來，形成異乎尋常的高溫(可達(dá)5000K以上)、高壓(可達(dá)5X107Pa)以及 強沖擊波和射流等極端的物理條件。超聲化學(xué)技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于化學(xué)、化工、醫(yī)療、醫(yī) 藥，農(nóng)藥等諸多領(lǐng)域，其在食品工業(yè)中的應(yīng)用也越來越受到人們的重視。超聲波在傳播過程中，當(dāng)入射波介質(zhì)的聲阻抗遠(yuǎn)大于透射波介質(zhì)聲阻抗時，聲壓 反射率趨于-1，透射率趨于0，即聲壓幾乎全反射，無透射，只是反射波聲壓與入射波聲壓 有180°相位變化。因此入射波同反射波疊加類似駐波，合成聲壓振幅增大，其中聲壓值最 大的位置為一定頻率下超聲波在此種介質(zhì)中傳播半波長的整數(shù)倍，因此在這些位置時超聲 作用最為強烈。近些年來，隨著人們對超聲作用研究的深入，超聲波也由于具有穿透力強，能量 大，設(shè)備簡便無污染等特點，被廣泛的運用到各個行業(yè)，這其中也包括酒類的人工加速陳 化。目前已公開了一些關(guān)于超聲波處理酒的專利技術(shù)，專利CN12M010公開了一種人工快 速精制酒的方法及裝置，其用超聲波處理器對盛放在容器內(nèi)的酒液進行超聲波振動處理， 經(jīng)超聲波處理后的酒液流入過濾器過濾，過濾后的酒液流入強磁化處理器進行磁化處理； 專利CN101502780公開了一種圓筒管式聲液綜合功能協(xié)同處理器，圓筒管容器的外側(cè)壁布 陣設(shè)置若干超聲波換能器，超聲波換能器的超聲輻照方向垂直于圓筒管式超容器外側(cè)壁表 面，可進行酒類陳化的處理。以上所述專利均可在一定程度上縮短酒類陳化時間，但都無法 實現(xiàn)超聲波與溫度的協(xié)同作用。溫度對于酒類的陳化十分重要，其對陳化過程中酒類感官 品質(zhì)的變化有很大的影響，且不同酒類陳化所適宜的溫度范圍也存在較大差異，因此忽略 對溫度的控制而均在室溫下處理會使超聲波對酒的處理效果無法達(dá)到最優(yōu)水平。同時，上
3述專利中酒液接受超聲處理的時間短，設(shè)備清洗不方便，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法實現(xiàn)連續(xù)式處理， 加入到工廠中需要對工廠原有生產(chǎn)工序進行較大改動；此外，由于上述專利中酒液與超聲 換能器直接接觸，因此出于安全考慮需加入防爆裝置，增加了設(shè)備的成本，不適于大規(guī)模工 業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述技術(shù)所存在的問題，提供一種促進酒類陳化的管 道式超聲處理裝置，該裝置結(jié)合了超聲與溫度的協(xié)同作用以及超聲波自身的傳播特性，在 控制溫度的同時，根據(jù)超聲波傳播參數(shù)設(shè)計管道的尺寸及安放位置，超聲處理強度大，效率 高，效果好。本發(fā)明的目的實現(xiàn)所采用的技術(shù)方案如下一種促進酒類陳化的管道式超聲處理裝置，其特征在于，包括處理腔體、超聲換能 器和多層流通管道；所述處理腔體設(shè)有進出水口 ；流通管道位于腔體內(nèi)，處理腔體的側(cè)面 和底面安裝有超聲換能器，形成超聲波發(fā)射面，對流通管道中的酒液進行超聲處理。優(yōu)選地，所述管道的外徑、相鄰兩層管道之間的距離以及管道與超聲波發(fā)射面的 距離均與頻率為20 25HZ下超聲波在酒中傳播半波長的整數(shù)倍相同或相近(30 38mm)。 本發(fā)明所涉及到的管道的距離均是從管道外壁計算。所述多層流通管道采用盤管式排列，其中盤管式排列是由不同直徑的盤管按直徑 的大小依次套裝而成，并由支架固定，且相鄰兩層盤管之間通過彎管連通。對于盤管式排列，優(yōu)選地，所述處理腔體為圓筒型。所述多層流通管道采用列管式排列，列管式排列是將多根上下平行排列的等長的 列管通過彎管連通，并由支架固定。對于列管式排列，優(yōu)選地，所述處理腔體為方型。優(yōu)選地，上述排列方式的每層流通管道之間盡量實現(xiàn)交錯排列，避免近端管道對 遠(yuǎn)端管道的超聲波阻擋。優(yōu)選地，所述腔體內(nèi)部的進水口處還裝有控溫裝置，同時通過外接循環(huán)水，也及時 排出了由于長時間超聲波處理所產(chǎn)生的熱量，控制水溫保持在25 40°C，實現(xiàn)了溫度與超 聲波的協(xié)同作用。優(yōu)選地，所述酒液為黃酒、白酒或米酒，所述水溫控制在40°C。本發(fā)明流通管道的進樣及出樣口安裝有控制酒液流量的控制閥門。本發(fā)明涉及的酒類陳化機理主要有三方面(1)超聲波可促進分子之間的締合作用，增強了水、醇、醛、酸、酯等極性分子間的 親和力，加速其形成大的分子締合體，降低酒的刺激性，使酒液更加柔和，綿軟。(2)超聲波協(xié)同溫度作用能夠提供反應(yīng)所需要的能量，增強各類分子的活化能，提 高分子間的有效碰撞率，加速酒液中酯化、氧化反應(yīng)的進行，促進酯類物質(zhì)的增加，雜醇油 等刺激性成分的減少。(3)超聲波具有加速低沸點成分揮發(fā)的作用，由于分子動能的增加，使可能存在的 硫化氫、乙醛等成分加速從酒液中逸出。本發(fā)明的優(yōu)點在于
(1)本發(fā)明的裝置采用水循環(huán)的處理方式，避免了酒液與超聲換能器直接接觸，無 需加入防爆裝置，降低了設(shè)備的成本，適于大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。(2)本發(fā)明裝置的流通管道包括盤管式排列和列管式排列。其中盤管式排列的優(yōu) 點在于其排列十分的緊密，每層盤管之間的距離可以保持盡量小，節(jié)約了空間，這樣在相同 的裝置容積下，盤管式排列方式的酒處理量大；列管式排列的優(yōu)點在于其排列形式多樣，可 以根據(jù)自身占地面積及處理量的需要來決定安裝列管的層數(shù)，從而決定裝置的高度，節(jié)約 裝置的占地面積。(3)超聲處理效率高。根據(jù)超聲波的傳播特性，管道的外徑、管道間的距離以及管 道與超聲波換能器間的距離均與特定頻率下超聲波在酒中傳播半波長的整數(shù)倍相同或者 相近，使管道所處的位置超聲波合振動聲壓值最大，作用最強烈，提高了設(shè)備的處理效率。(4)與溫度協(xié)同作用。酒液在管道中流動傳熱性好，通過循環(huán)水和控溫系統(tǒng)使超聲 過程中酒液保持在特定溫度，充分發(fā)揮溫度對于酒類陳化的作用。(5)方便CIP清洗，無死角。許多釀造酒中含有較多營養(yǎng)物質(zhì)，如得不到及時清 洗即會染菌造成污染，本設(shè)備以不銹鋼管道作為流通容器可方便的實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中常用的 CIP清洗，無死角，安全衛(wèi)生。(6)設(shè)備成本低，處理過程無危險性。將酒液通入管道中，以水作為超聲波的傳遞 介質(zhì)，超聲波換能器不直接接觸酒液，在避免了污染的同時也避免了由于直接接觸酒液產(chǎn) 生爆炸的危險性，省去了防爆裝置的安裝，減少了設(shè)備的成本以及處理過程的危險性。(7)方法流程簡單。將新生產(chǎn)基酒直接通入流通裝置，通過控制流量調(diào)節(jié)酒樣接受 超聲處理的時間，處理后的酒樣直接從流通裝置的出樣口流出，即可進入下一道工序或者 灌裝出廠。 (8)連續(xù)式處理，適合工業(yè)化應(yīng)用。通過在管道上安裝控制閥門即可與工廠原有管 道相連接，方便的加入到酒廠原有工序當(dāng)中，可實現(xiàn)工業(yè)化的連續(xù)式生產(chǎn)，既可放置于殺菌 之前，也可放于殺菌之后，無需改變酒液的原有加工工序，使用靈活，適合工業(yè)化應(yīng)用。


圖1是盤管式流通管道的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的流通管道的仰視圖；圖3是圖1的流通管道的俯視圖；圖4是列管式流通管道的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4的右視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實施方式不限 于此。實施例1一種促進酒類陳化的管道式超聲處理裝置，包括圓筒型處理腔體1、超聲換能器 2和四層流通管道；所述流通管道位于腔體1內(nèi)，流通管道采用盤管式排列，其排布方式如 圖1、2及3所示，所述四層流通管道是分別由直徑為736mm、612mm、488mm及364mm的盤管4依次套裝而成的，并由支架5固定，且相鄰兩盤管4之間通過彎管6連通；盤管尺寸為 Φ 32 X 2mm,相鄰盤管4之間的距離為30mm，處理腔體1的側(cè)面及與底面均裝有超聲換能器 2，形成圓形的超聲波發(fā)射面，這樣超聲波作用場更加的均勻，盤管4與超聲波發(fā)射面的距 離均為31mm，該裝置處理腔體1設(shè)有進水口 7和出水口 8，外接循環(huán)水，腔體內(nèi)部進水口 7 處設(shè)有控溫裝置3，通過該裝置控制處理腔體1中的溫度保持在40°C，酒液由最外層盤管4 頂部的進樣口 9流入，在最外層盤管中循環(huán)流動至底部，通過底部的連接彎管6進入次外層 盤管4，并循環(huán)進入次外層盤管4的頂部，通過頂部的連接彎管6進入再下一層盤管4的頂 部，循環(huán)進入該層盤管4的底部后，再通過連接彎管6進入最內(nèi)層盤管4，在最內(nèi)層盤管4中 循環(huán)進入頂部，最后通過彎管6由流通管道的出樣口 10流出；流通管道的進樣及出樣口均 安裝有控制酒液流量的控制閥門。通過總酯、總?cè)?、總酸、雜醇油及氨基酸態(tài)氮5個指標(biāo)來反映沉缸黃酒陳化的程 度，并進行感官評價。感官評價的檢查方法按照《GB/T 13662-2008黃酒》；總酯的檢測按 《GB/T 10345-2007白酒分析方法》的電位滴定法；雜醇油的檢測按《GB/T 5009. 48-2003蒸 餾酒及配制酒衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》中與對二甲胺基苯甲醛反應(yīng)顯色測定的方法；總?cè)┑?檢測按《GB/T 11857-2008威士忌》所提供的碘量滴定法測定；總酸及氨基酸態(tài)氮的檢測按 《GB/T 13662-2008黃酒》所提供的氫氧化鈉滴定的方法測定。實驗樣品①酒廠生產(chǎn)未經(jīng)陳化基酒；②基酒經(jīng)本發(fā)明裝置處理后所得酒樣；處 理條件為頻率25kHz，功率密度40W/L，處理時間0. 5h ；③將基酒灌裝后在同樣超聲條件下 處理所得酒樣。對①②③酒樣分別進行理化檢測和感官評價，并對結(jié)果進行對比，發(fā)現(xiàn)經(jīng)超 聲處理后，黃酒的成分和口感都有顯著的改變。在成分變化上，超聲處理后的酒中的雜醇 油含量降低，其中②較①的含量降低了 30. 5%，因此酒的刺激性也就相應(yīng)顯著降低，沖勁減 少；總酯含量大幅度提高，最大提高為四.6%，酯類的增加可使酒的香氣更加濃郁，醇厚， 感官品質(zhì)得到顯著提升。上述變化說明超聲波協(xié)同溫度作用能夠顯著加速酒中酯化反應(yīng)的 進行，使酒的感官品質(zhì)大幅度提高；同時，總?cè)┖涂偹岬暮恳灿幸欢ㄉ仙?，其中②較①分 別有16. 和6. 3%的增幅，說明超聲協(xié)同溫度處理加快了醇、醛的氧化反應(yīng)，推動酒中各 成分向陳化方向加快進行。從氨基酸態(tài)氮的檢測結(jié)果也可看出，處理后酒中氨基酸態(tài)氮含 量不但沒有減少，反而有所上升，說明超聲處理對酒中的氨基酸總量沒有產(chǎn)生顯著影響。對比②和③可以發(fā)現(xiàn)采用本發(fā)明處理后的酒樣雜醇油較瓶裝處理的酒樣降低了 11.5%，總酯含量增加了 12.6%，總?cè)┖涂偹岱謩e有6. 6%和4. 2%的降低，上述變化表明 經(jīng)本發(fā)明處理后的酒樣其中的氧化反應(yīng)及酯化反應(yīng)都進行的更加充分，超聲波處理對酒的 處理效果更佳。兩種方法處理所得黃酒中的氨基酸態(tài)氮的含量沒有發(fā)生顯著性差異。表1.不同超聲波處理方式對黃酒成分的影響
6序號雜醇油(g/L)總酯(g/L)總?cè)?g/L)總酸(g/L)氨基酸態(tài)氮(g/I^)①0.387±0.005a0.933±0.032a0.825±0.002a3.930±0.010a0.830士0.005a②0.269±0.005b1.219±0.032b0.895士 0.01 Ib4.100±0.020b0.849±0.003b③0.304±0.006c1.083±0.035c0.958±0.002c4.280±0.010c0.846±0.004b 注1.數(shù)據(jù)結(jié)果為均值士S.D(n = 3) ；2.同一列中具有不同上標(biāo)者差異顯著(ρ < 0. 05)。從對黃酒的感官評價方面也可以看出，經(jīng)本發(fā)明處理后的黃酒酒樣在外觀上與對 照酒樣沒有差異，但在香氣、口味以及風(fēng)格方面均顯著優(yōu)于對照酒樣，總分為4.0分，高于 對照樣的3. 6分。對比②和③也可發(fā)現(xiàn)，在香氣、口味以及風(fēng)格方面，本發(fā)明處理后酒樣也 均優(yōu)于③號酒樣，總分也高于③號的3. 8分，與上述的理化檢驗相一致。表2.不同方式超聲波處理所得黃酒的感官評價結(jié)果
序號外觀(10%)香氣(25%)口味(50%)風(fēng)格(15%)總分(滿分5分)①4.33.33.83.03.6②4.33.74.13.64.0③4.33.63.93.43.8實施例2一種促進酒類陳化的管道式超聲處理裝置，包括圓筒型處理腔體1、超聲換能器 2和四層流通管道；所述流通管道位于腔體1內(nèi)，流通管道采用盤管式排列，其排布方式如 圖1、2及3所示，所述四層流通管道是分別由直徑為876mm、724mm、572mm及420mm的盤 管4依次套裝而成的，并由支架5固定，且相鄰兩盤管4之間通過彎管6連通；盤管尺寸為 Φ 38 X 3mm，相鄰盤管4之間的距離為36mm，腔體1側(cè)面與底面都裝有超聲換能器2，形成 圓形的超聲波發(fā)射面，這樣超聲波作用場更加的均勻，盤管4與超聲波發(fā)射面的距離均為 38mm，該裝置處理腔體1設(shè)有進水口 7和出水口 8，外接循環(huán)水，腔體內(nèi)部進水口 7處設(shè)有控 溫裝置3，通過該裝置控制處理腔體1中的溫度保持在40°C，酒液由最外層盤管4頂部的進 樣口 9流入，在最外層盤管中循環(huán)流動至底部，通過底部的連接彎管6進入次外層盤管4，并 循環(huán)進入次外層盤管4的頂部，通過頂部的連接彎管6進入再下一層盤管4的頂部，循環(huán)進 入該層盤管4的底部后，再通過連接彎管6進入最內(nèi)層盤管4，在最內(nèi)層盤管4中循環(huán)進入 頂部，最后通過彎管6由流通管道的出樣口 10流出；流通管道的進樣及出樣口均安裝有控 制酒液流量的控制閥門。通過總酯、總?cè)?、總?個指標(biāo)來反映濃香型白酒的陳化程度?？傰ゼ翱偹岬臋z測 按《GB/T 10345-2007白酒分析方法》的電位滴定法；雜醇油的檢測按《GB/T 5009. 48-2003 蒸餾酒及配制酒衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》中與對二甲胺基苯甲醛反應(yīng)顯色測定的方法。
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實驗樣品為①酒廠生產(chǎn)未經(jīng)陳化基酒；②基酒經(jīng)本發(fā)明方法處理后所得酒樣， 其中處理頻率為20kHz，功率密度40W/L，處理時間1. Oh ；；③將基酒灌裝后在同樣超聲條 件下處理所得酒樣。對①②③酒樣分別進行理化檢測，并對結(jié)果進行對比，發(fā)現(xiàn)經(jīng)超聲處理 后，白酒的成分有顯著的改變。其中，白酒中雜醇油的含量經(jīng)過超聲波處理后均有顯著的下 降，其中經(jīng)本發(fā)明處理酒樣雜醇油較對照樣減少了 12.7%，雜醇油含量的減少降低了白酒 的辛辣及苦澀感；總酯含量經(jīng)本發(fā)明處理后有顯著的增加，其較對照樣有13. 9%的增幅， 總酯含量的增加能夠增加濃香型白酒的酯香，使得酒變得更加濃郁醇厚；總酸含量有顯著 增加，本發(fā)明處理酒樣較對照樣在總酸含量上有9. 4%的增加。以上成分的變化說明本發(fā)明 方法能夠顯著的加快白酒中氧化反應(yīng)及酯化反應(yīng)的進行，使得總酯含量增加，雜醇油等刺 激性成分減少，感官品質(zhì)得以提高。對比②和③可以發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明處理后的酒樣雜醇油較瓶裝處理的酒樣降低了 4. 0%，總酯含量增加了 6. 4%，總酸含量有1. 3%的降低。上述變化表明經(jīng)本發(fā)明處理后的 酒樣其中的氧化反應(yīng)及酯化反應(yīng)都進行的更加充分，超聲波處理對酒的處理效果更佳。表3.不同超聲波處理方式對白酒成分的影響
權(quán)利要求
1.一種促進酒類陳化的管道式超聲處理裝置，其特征在于，包括處理腔體、超聲換能器 和多層流通管道；所述處理腔體設(shè)有進出水口 ；流通管道位于腔體內(nèi)，處理腔體的側(cè)面和 底面安裝有超聲換能器，形成超聲波發(fā)射面，對流通管道中的酒液進行超聲處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲處理裝置，其特征在于，所述管道的外徑、相鄰兩層管道 之間的距離以及管道與超聲波發(fā)射面的距離均與頻率為20 25Hz下超聲波在酒中傳播半 波長的整數(shù)倍相同或相近。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲處理裝置，其特征在于，所述多層流通管道采用盤管式 排列，其中盤管式排列是由不同直徑的盤管按直徑的大小依次套裝而成，并由支架固定，且 相鄰兩層盤管之間通過彎管連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲處理裝置，其特征在于，所述處理腔體為圓筒型。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲處理裝置，其特征在于，所述多層流通管道采用列管式 排列，列管式排列是將多根上下平行排列的等長的列管通過彎管連通，并由支架固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲處理裝置，其特征在于，所述處理腔體為方型。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項所述的超聲處理裝置，其特征在于，所述每層管道之間 交錯排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲處理裝置，其特征在于，所述腔體內(nèi)部的進水口處還裝 有控溫裝置，控制水溫保持在25 40°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲處理裝置，其特征在于，所述流通管道的進樣及出樣口 均安裝有控制酒液流量的控制閥門。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超聲處理裝置，其特征在于，所述酒液為黃酒、白酒或米酒， 所述水溫控制在40°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種促進酒類陳化的管道式超聲處理裝置，其特征在于，包括處理腔體、超聲換能器和多層流通管道；所述處理腔體設(shè)有進出水口；流通管道位于腔體內(nèi)，處理腔體的側(cè)面和底面安裝有超聲換能器，形成超聲波發(fā)射面，對流通管道中的酒液進行超聲處理。本發(fā)明結(jié)合了超聲波協(xié)同溫度作用和超聲波傳播特性，能顯著提高酒的口感及風(fēng)味，裝置結(jié)構(gòu)簡單，形式多樣，生產(chǎn)成本低，可實現(xiàn)連續(xù)式生產(chǎn)，方便CIP清洗，過程安全衛(wèi)生，可靈活的加入到原有工序中，方便工業(yè)化應(yīng)用。
文檔編號C12H1/16GK102093947SQ20101057103
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者李汴生, 蔡明迪, 阮征, 陳希 申請人:華南理工大學(xué)