[0001] 本申请涉及发酵装置。

[0002] 发酵装置在多种领域中广泛应用，例如，发酵装置可以用于酿醋、酿酒等。

[0003] 以酿醋工艺为例来说，食醋的发酵是由众多的微生物作用于碳水化合物、蛋白质、脂肪等物质，产生具有酸、香、鲜、甜等味的酸性调味料。食醋发酵过程主要是醋酸菌等微生物将醋醅中的酒精、糖类物质等转化成乙酸等物质的过程，由于醋酸菌是需氧型细菌，故醋酸发酵过程需要氧气的参与，且不同发酵阶段，醋酸菌所需氧气量亦有所不同。并且，食醋发酵过程中还伴随着其他多种复杂的反应，如乳酸菌发酵产生乳酸，乳酸是组成食醋中不挥发酸的重要成分，乳酸菌发酵是厌氧发酵。可见，在食醋发酵过程的不同阶段需要不同的氧气量。因此，精确控制氧气含量对食醋发酵的顺利进行具有重要意义。传统工艺中一般采用开放式发酵缸(池)，发酵过程中对氧气的控制大多依赖经验，难以实现精确调控。

[0004] 当前常规的制醋工艺分固态法及液态法两类。固态发酵法酿醋，由于是利用自然界野生的微生物，所以发酵周期长，醋酸发酵中又需要翻醅，劳动强度大。液态发酵法制醋目前多采用深层发酵工艺，淀粉质原料经液化、糖化及酒精发酵后，酒醪送入发酵罐内。发酵罐类型较多，较为广泛使用的是弗林斯醋酸发酵罐。然而，弗林斯醋酸发酵罐由于其本身的种种限制，对于某些新的制醋工艺并不适用。

[0024] 为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

[0025] 应注意，在本申请中，第一、第二等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一位置也可被称作第二位置，第二位置也可被称作第一位置。

[0026] 在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了某些部件的角度、尺寸或形状等。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

[0027] 还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

[0028] 除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

[0029] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

[0030] 以下对本申请的特征、原理和其他方面进行详细描述。

[0031] 根据本申请示例性实施方式的发酵装置可用于酿造，例如但不限于，酿醋、酿酒、酿酱油等。在以下示例性实施方式中，以酿醋为例但不限于此。

[0032] 参见图1，根据本申请示例性实施方式的发酵装置可包括：容器20，用于容纳原料；阶段测定设备30，其配置以测定容器20内的原料所处的发酵阶段；供氧设备40，其配置以向原料提供氧气；调温设备50，其配置以调节容器20内的原料的温度；以及计算控制设备10，根据阶段测定设备30测定的发酵阶段计算所需要的供氧率，并控制供氧设备40以便以所计算的供氧率提供氧气，并且计算控制设备10根据阶段测定设备30测定的发酵阶段控制调温设备50来调节容器20内的原料的温度。在本申请的示例性实施方式中，原料包括固液混合体原料，例如，土豆和水。

[0033] 在某些示例性实施方式中，容器20可具有进料口和出料口(未示出)。在某些示例性实施方式中，容器20可以为圆柱形容器或者罐等。

[0034] 在某些示例性实施方式中，可通过取样然后进行测定来代替完成阶段测定设备30的操作。而在本申请的某些示例性实施方式中，阶段测定设备30可以包括：酸度传感器和/或酒精度传感器。需要说明的是，随着发酵的进行，例如用于酿醋的原料中酒精度逐渐降低而酸度逐渐增加，因而通过对原料中酸度和/或酒精度的测定可以确定原料所处的发酵阶段。并且，通过酸度传感器和/或酒精度传感器而非人为的取样测定，可以实现发酵装置的全自动化操作。

[0035] 在某些示例性实施方式中，供氧设备40可以是制氧器、吹风机等，在某些示例性实施方式中，供氧设备40是大功率制氧器、大功率吹风机等，以提供在通过固液混合体原料进行发酵的过程中可能需要的较高的供氧率，从而进行快速有效的发酵。需要指出的是，现有的弗林斯醋酸发酵罐难以满足通过固液混合体原料进行发酵的过程中对氧气的需求。

[0036] 在某些示例性实施方式中，调温设备50包括设置在容器20内的排管，可设置在容器20的壁上。例如，在某些示例性实施方式中，排管螺旋的设置于容器20的壁上，并可从设置于容器20的进口和出口连接于外部的温控设备。

[0037] 需要说明的是，在通过固液混合体原料进行发酵的过程中会释放出大量的热量，而现有的弗林斯醋酸发酵罐无法令人满意的对罐内进行降温处理，从而无法进行制醋。而通过本申请的调温设备60，则能够快速有效地对罐内的温度进行合理的控制，从而可执行通过固液混合体原料进行发酵的工艺。

[0038] 在某些示例性实施方式中，计算控制设备10可以通过有线或无线的方式与阶段测定设备30、供氧设备40、调温设备50通信。

[0039] 总体说来，现有的发酵设备诸如弗林斯醋酸发酵罐由于其本身的种种限制，例如，其氧气提供率、温度调节的限制，无法令人满意的完成通过固液混合体原料进行发酵以例如制醋的工艺。并且，传统工艺多依赖经验来控制氧气供给，因而难以实现精确调控。在酿酒过程中也存在类似的问题。

[0040] 而通过本申请的上述发酵装置，则能够完成通过固液混合体原料进行发酵以例如制醋、酿酒的工艺，并且，通过对发酵阶段进行实时的监测并实时地提供合适的氧气量、适当的调节温度，从而能够确保发酵品诸如醋的品质。

[0041] 在某些示例性实施方式中，阶段测定设备30、供氧设备40是可移动的。例如，阶段测定设备30、供氧设备40可包括机械臂以便能够移动至容器20内的任何位置，从而在此位置进行操作。

[0042] 例如，在某些示例性实施方式中，发酵装置可包括位于多个位置(第一位置、第二位置、第三位置…)的多个阶段测定设备30和多个供氧设备40，例如，在容器20内位于不同的高度处。

[0043] 需要说明的是，通常发酵装置较大，不同位置的原料所处的发酵阶段可能存在一定的差异。而通过示例性实施方式的发酵装置，可根据不同位置所处的发酵阶段精确的提供合适的供氧率，从而能够确保发酵品诸如醋的品质。

[0044] 在示例性实施方式中，发酵装置还可包括温度传感器60，其配置以测定容器20中的原料的温度，其中，计算控制设备10根据阶段测定设备30确定的发酵阶段以及温度传感器60测定的温度计算阶段-温度供氧率，并控制供氧设备40以所计算的阶段-温度供氧率提供氧气，并且计算控制设备10根据阶段测定设备30测定的发酵阶段和温度传感器60测定的温度来控制调温设备来调节容器内的原料的温度。总体上说，在发酵阶段的基础上进一步结合温度能够更精确的设置阶段-温度供氧率，能够进一步确保醋的品质。

[0045] 需要说明的是，醋酸菌的增殖最适温度、发酵最适温度、乳酸菌和芽孢杆菌最适生长、发酵温度都各不相同。因此发酵过程中温度的控制必须考虑到这几种菌的生态以保证这几类菌的正常生长、发育与发酵。申请人根据多年的经验来综合考虑阶段、温度、供氧率等多方面的因素，使得本申请示例性实施方式的发酵装置能够获得营养均衡、口感极佳的醋。

[0046] 在某些示例性实施方式中，发酵装置可包括位于多个位置(第一位置、第二位置、第三位置…)的多个阶段测定设备30、多个供氧设备40和多个温度传感器60，例如，在容器20内位于不同的高度处。

[0047] 需要说明的是，在现有技术中普遍的观点认为发酵装置内的各个高度处的发酵阶段、温度是基本没有太大区别的，因而在发酵过程中无需区别对待。然而，申请人通过多年研究发现，通过本申请的示例性实施方式中的在多个不同高度处分别设置多个阶段测定设备、多个供氧设备和多个温度传感器，可以明显保证醋的口感纯正、稳定。

[0048] 在某些示例性实施方式中，例如，供氧设备40可具有调温部件从而能够提供温度不同的氧气，进而，计算控制设备10可基于温度传感器60测定的温度控制供氧设备40提供温度不同的氧气，从而来调节容器20内的原料的温度。通过该示例性实施方式的发酵装置，能够进一步调节容器20内的原料的温度。

[0049] 在某些示例性实施方式中，容器20还可以具有气动搅拌器，例如，气动搅拌器可以设置在圆柱形容器20的底部。在示例性实施方式中，容器20可具有机械搅拌器，例如，机械搅拌器可以设置在圆柱形容器20中的中心竖直轴线上。

[0050] 根据本申请示例性实施方式的机械搅拌器可包括竖直设置在容器中的转轴、第一扇片1、第二扇片2。

[0051] 参见图3，第一扇片1可包括：一对第一上对角叶片11、12，水平地且相对地连接于转轴；一对第一下对角叶片13、14，水平地且相对地连接于转轴，其中，第一下对角叶片13、14与第一上对角叶片11、12的竖直投影重合(即，第一下对角叶片13与第一上对角叶片11的竖直投影重合，第一下对角叶片14与第一上对角叶片12的竖直投影重合)；和，一对第一竖直叶片15、16，分别连接于第一下对角叶片13、14与第一上对角叶片11、12之间(即，第一竖直叶片15连接于第一下对角叶片13与第一上对角叶片11之间，第一竖直叶片16连接于第一下对角叶片14与第一上对角叶片11、12之间)。

[0052] 第二扇片2位于第一扇片1之下并与第一扇片1交叉(即，第二扇片2和第一扇片1所在的平面不是平行的)。第二扇片2可包括：一对第二上对角叶片21、22，水平地且相对地连接于转轴；一对第二下对角叶片23、24，水平地且相对地连接于转轴，其中，第二下对角叶片23、24与第二上对角叶片21、22的竖直投影重合(即，第二下对角叶片23与第二上对角叶片
21的竖直投影重合，第二下对角叶片24与第二上对角叶片22的竖直投影重合)；和，一对第二竖直叶片25、26，分别连接于第二下对角叶片23、24与第二上对角叶片21、22之间(即，第二竖直叶片25连接于第二下对角叶片23与第二上对角叶片21之间，第二竖直叶片26连接于第二下对角叶片24与第二上对角叶片22之间)。

[0053] 搅拌器还可包括四个上部边叶片31、32、33、34，水平延伸并分别连接于第二上对角叶片21、22和第一竖直叶片15、16之间。如图所示，上部边叶片31连接于第二上对角叶片21和第一竖直叶片15之间，上部边叶片32接于第二上对角叶片22和第一竖直叶片15之间，上部边叶片33连接于第二上对角叶片22和第一竖直叶片16之间，上部边叶片34连接于第二上对角叶片21和第一竖直叶片16之间。

[0054] 搅拌器还可包括四个下部边叶片41、42、43、44，水平延伸并分别连接于第一下对角叶片13、14和第二竖直叶片25、26之间。如图所示，下部边叶片41连接于第一下对角叶片13和第二竖直叶片25之间，下部边叶片42连接于第一下对角叶片13和第二竖直叶片26之间，下部边叶片43连接于第一下对角叶片14和第二竖直叶片26之间，下部边叶片44连接于第一下对角叶片14和第二竖直叶片25之间。

[0055] 需要说明的是，常用的搅拌器例如包括旋桨式搅拌器，其由螺旋桨叶构成；涡轮式搅拌器，由在水平圆盘上安装2-4片平直的或弯曲的叶片所构成。旋桨式搅拌器会造成轴向液流，涡轮式搅拌器造成高度湍动的径向液流。而在例如利用固体和液体混合物酿醋、酿酒的某些工艺中，利用常规的搅拌器造成轴向液流或径向液流会对产品的质量造成不利影响。而通过本申请上述示例性实施方式的搅拌器，既能够实现对固体和液体混合物的搅拌，又不会因轴向液流或径向液流而对产品的质量造成不利影响。举例来说，在某些工艺、尤其是在酿醋工艺中，已经经过实验表明，通过本申请上述示例性实施方式的搅拌器，既能够实现对固体和液体混合物的搅拌以用于发酵，并且不会因轴向液流或径向液流而影响发酵，对提高醋的品质诸如口感有帮助。

[0056] 在示例性实施方式中，搅拌器还可包括动力设备(未示出)，与转轴连接并驱动转轴转动。在某些示例性实施方式中，动力设备可包括电机等。

[0057] 在示例性实施方式中，第一扇片1还可包括设置在一对第一竖直叶片之间的更多第一竖直叶片，例如，设置在一对第一竖直叶片15、16之间的另一对第一竖直叶片17、18，分别连接于第一下对角叶片13、14与第一上对角叶片11、12之间。本领域技术人员可以理解，根据实际需要，第一扇片1还可包括任意数量的彼此隔开的第一竖直叶片。

[0058] 在示例性实施方式中，第二扇片2还可包括设置在一对第二竖直叶片25、26之间的更多第二竖直叶片，例如，设置在一对第二竖直叶片25、26之间的另一对第二竖直叶片27、28，分别连接于第二下对角叶片23、24与第二上对角叶片21、22之间。

[0059] 在示例性实施方式中，搅拌装置还可包括：挡流板，竖直设置在容器的内壁上。

[0060] 在示例性实施方式中，本申请中的叶片(例如，对角叶片、竖直叶片、边叶片)中的至少一个为“V”形板。在某些应用中，例如利用固体(诸如土豆块)和液体混合物、半流体等酿酒、尤其是酿醋的工艺中，利用“V”形的叶片还可以对原料诸如土豆块进行进一步切割，从而能够提高出醋率，或者能够增加风味物质。在某些示例性实施方式中，“V”形板的边缘可以具有刃。

[0061] 在某些示例性实施方式中，“V”形板的角度可以是例如30-90度、40-90度、50-90度、60-90度、70-90度、80-90度等。在某些示例性实施方式中，“V”形板的角度可以是90度。申请人发现，在用于例如通过土豆等原料酿醋的工艺中，将“V”形板的角度设置为90度可以获得尤其好的效果。在某些示例性实施方式中，“V”形板的角度可以是45度。申请人发现，在用于例如通过土豆等原料酿酒、尤其是酿醋的工艺中，将“V”形板的角度设置为45度可以获得尤其好的效果。

[0062] 图4示出了根据本申请示例性实施方式的发酵方法的流程图。

[0063] 参见图3，根据本申请示例性实施方式的发酵方法可包括：

[0064] S101在容器中放置用于发酵的原料，其中，原料包括固液混合体原料；

[0065] S102通过阶段测定设备来测定容器内的原料所处的发酵阶段；

[0066] S103通过供氧设备来向原料提供氧气；

[0067] S104通过调温设备来调节容器内的原料的温度；以及

[0068] S105通过计算控制设备，根据阶段测定设备测定的发酵阶段计算所需要的供氧率，并控制供氧设备以便以所计算的供氧率提供氧气，并且通过计算控制设备根据阶段测定设备测定的发酵阶段控制调温设备来调节容器内的原料的温度。

[0069] 需要说明的是，当前常规的制醋工艺分固态法及液态法两类。固态发酵法酿醋，由于是利用自然界野生的微生物，所以发酵周期很长。而液态发酵法制醋会将原料中大量的风味物质、微量元素、营养物质滤掉。与此相比，根据本申请实施方式的通过固液混合体原料进行发酵能够至少能够保留部分风味物质、微量元素、营养物质，并且能够提高出醋率。

[0070] 在某些示例性实施方式中，原料可包括例如，土豆和水。此外，根据本申请实施方式的发酵方法，能够提高原材料的种类，例如，原料可包括例如，西瓜和水。

[0071] 在某些示例性实施方式中，阶段测定设备可包括：酸度传感器和/或酒精度传感器。

[0072] 在某些示例性实施方式中，根据本申请实施方式的发酵方法还可包括：

[0073] 通过温度传感器来测定容器中的原料的温度，

[0074] 其中，通过计算控制设备根据发酵阶段以及温度传感器测定的温度计算阶段-温度供氧率，并控制供氧设备以所计算的阶段-温度供氧率提供氧气，并且，通过计算控制设备根据阶段测定设备测定的发酵阶段和温度传感器测定的温度来控制调温设备来调节容器内的原料的温度。

[0075] 在某些示例性实施方式中，根据本申请实施方式的发酵方法还可包括通过上文参照图3所描述的搅拌器对原料进行搅拌。

[0076] 如上所述，常用的搅拌器例如包括旋桨式搅拌器，其由螺旋桨叶构成；涡轮式搅拌器，由在水平圆盘上安装2-4片平直的或弯曲的叶片所构成。旋桨式搅拌器会造成轴向液流，涡轮式搅拌器造成高度湍动的径向液流。而在例如利用固体和液体混合物酿醋、酿酒的某些工艺中，利用常规的搅拌器造成轴向液流或径向液流会对产品的质量造成不利影响。而通过本申请上述示例性实施方式的搅拌器，既能够实现对固体和液体混合物的搅拌，又不会因轴向液流或径向液流而对产品的质量造成不利影响。举例来说，在某些工艺、尤其是在酿醋工艺中，已经经过实验表明，通过本申请上述示例性实施方式的搅拌器，既能够实现对固体和液体混合物的搅拌以用于发酵，并且不会因轴向液流或径向液流而影响发酵，对提高醋的品质诸如口感有帮助。

[0077] 需要说明的是，根据本申请示例性实施方式的发酵方法可以与上述的根据本申请示例性实施方式的发酵装置相对应，为了简要，此处不再赘述。

[0078] 以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。