專利名稱：一種醋醅發(fā)酵過程實時監(jiān)測裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及固態(tài)法制醋エ藝中醋醅發(fā)酵過程的監(jiān)測技術，特指ー種基于無線傳感器技術的醋醅發(fā)酵過程實時監(jiān)測裝置及方法。
背景技術：
醋醅發(fā)酵過程是固態(tài)法制醋エ藝中的重要環(huán)節(jié)，其特征是醋酸發(fā)酵過程中物料(醋醅)呈固態(tài)形式，發(fā)酵時醋醅中的醋酸菌等微生物將酒精氧化為醋酸和其他風味物質。醋酸菌的繁殖和發(fā)酵對生長環(huán)境中的溫度、酸度、含氧量等有很高的要求。因此醋酸菌往往在生長環(huán)境適宜的醋醅局部繁殖、發(fā)酵活動活躍，并引起醋醅溫度的升高。為了使醋醅整體發(fā)酵均勻，并將醋醅溫度保持在適宜范圍內，需要對醋醅進行翻醅處理。傳統(tǒng)食醋固態(tài)生產エ藝的醋酸發(fā)酵以醋缸為單位進行，翻醅(又稱“翻缸”)多以手 エ和經驗為主、勞動強度大、工作條件差。在上世紀90年代，食醋固態(tài)生產エ藝以醋池代替醋缸(“以池代缸”)進行醋醅發(fā)酵，并用翻醅機代替手工翻醅。相關的公開專利文獻有:專利號為ZL94226760. 5、名稱為“翻醅機”；專利號為ZL02216018. 3、名稱為“翻醅機”；專利號為ZL200520076229. X、名稱為“輕型翻醅機”;專利號為ZL200520076230. 2、名稱為“翻醅出料兩用機”;這些翻醅機的發(fā)明和運用大大降低了工人的勞動強度，提高了生產效率。雖然機械翻醅代替了手工翻醅，但翻醅的時機、頻率、翻醅深度等條件往往根據工人的主觀經驗來判斷，缺乏科學依據。少數生產企業(yè)在醋醅發(fā)酵過程中通過理化分析方法檢測醋醅的溫度、酸度等參數來決定翻醅操作，這種方法比人工主觀判斷更加合理，但需要耗費大量的人力、物力，而且檢測點非常有限，難以實現(xiàn)對醋醅發(fā)酵過程的實時監(jiān)測。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有醋醅發(fā)酵過程中溫度和酸度檢測方法的不足，提出一種基于無線傳感器技術的醋醅發(fā)酵過程實時監(jiān)測裝置及方法。通過無線傳感器陣列自動、實時監(jiān)測整個發(fā)酵過程中醋醅的溫度和酸度變化情況。本發(fā)明的醋醅發(fā)酵過程實時監(jiān)測裝置采用的技術方案是該監(jiān)測裝置由ー個中央控制模塊和兩個結構相同的無線傳感器模塊組成，兩個無線傳感器模塊相對于醋醅池的中間對稱布置在醋醅池的左右兩側，每個無線傳感器模塊均具有分別位于醋醅池的前后兩側的兩根第二支撐桿，兩根第二支撐桿的底部均垂直固定于地面、頂端均位于醋醅池上方且固定連接第二支撐板，第二支撐板固定連接第二支撐架，傳動齒輪通過第二支撐架固定于第二支撐板上，在第二支撐板上還固定設有電動機，電動機通過鏈輪副與傳動齒輪相連接；傳動齒輪與齒輪塊的上部分的一面相哨合，齒輪塊的下端向下且與無線傳感器陣列的一端固定相連；無線傳感器陣列由多個溫度無線傳感器陣列和多個酸度無線傳感器陣列組成，每個溫度無線傳感器陣列和每個酸度無線傳感器陣列相互間等距交互排列；每個溫度無線傳感器上都設有溫度傳感器通訊天線，每個酸度無線傳感器都設有酸度傳感器通訊天線；所述中央控制模塊由中央計算機和分別與中央計算機相連的可編程控制器、中央通訊天線組成，可編程控制器分別與兩個所述電動機相連。本發(fā)明的醋醅發(fā)酵過程實時監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法采用的技術方案是由中央計算機通過可編程控制器向兩個電動機發(fā)出運行指令，電動機經鏈輪副帶動傳動齒輪轉動，使齒輪塊上下運動，當齒輪塊向下運動時，無線傳感器陣列插入醋醅池中，溫度無線傳感器陣列和酸度無線傳感器陣列通過相應的溫度傳感器通訊天線和酸度傳感器通訊天線向中央控制模塊反饋監(jiān)測到的醋醅溫度值和酸度值，中央控制模塊通過中央通訊天線接收反饋的信息，并將信息記錄在中央計算機中。本發(fā)明的有益效果是通過溫度無線傳感器陣列和酸度無線傳感器陣列自動、實時監(jiān)測整個醋醅發(fā)酵過程不同深度、不同位置醋醅的溫度和酸度變化，并以無線的方式將監(jiān)測數據實時反饋給中央控制模塊，實現(xiàn)醋醅發(fā)酵過程的實時監(jiān)控。與傳統(tǒng)的醋醅發(fā)酵過程檢測方法相比較，本發(fā)明提出的方法能夠全面位、自動、實時監(jiān)測醋醅的發(fā)酵過程，使得醋醅發(fā)酵エ藝向自動化、信息化邁進。
圖I是本發(fā)明的醋醅發(fā)酵過程實時監(jiān)測裝置的結構示意 圖2是圖I中無線傳感器模塊A或B中I局部放大 圖3是圖2的放大俯視 圖4是圖I無線傳感器陣列14的結構示意 圖5是圖4中溫度無線傳感器陣列29的結構放大 圖6是圖4中酸度無線傳感器陣列30的結構放大 圖中A、B.無線傳感器模塊；C.中央控制模塊；
I.地面；2.第一支撐桿；3.第一支撐板；4第一支撐架；5.支撐輪；6.定位夾；7.傳動齒輪；8.鏈輪副；9.電動機；10.第二支撐架；11.第二支撐桿；12.齒輪塊；13.第二支撐板；14.無線傳感器陣列；
27.醋醅池；28.醋醅池底；29.溫度無線傳感器陣列；30.酸度無線傳感器陣列；31.淺層溫度無線傳感器；32.中層溫度無線傳感器；33.深層溫度無線傳感器；34.溫度傳感器通訊天線；35.淺層酸度無線傳感器；36.中層酸度無線傳感器；37.深層酸度無線傳感器；38.酸度傳感器通訊天線；39.保護臂；40.中央計算機；41.可編程控制器；42.中央通訊天線。
具體實施例方式參見圖1，本發(fā)明醋醅發(fā)酵過程實時監(jiān)測裝置由ー個中央控制模塊C和兩個無線傳感器模塊A、B組成。兩個無線傳感器模塊A、B的結構完全相同，分布在醋醅池27的左右兩側，并且相對于醋醅池27的中間左右對稱布置。再參見圖2和圖3，每個無線傳感器模塊均具有兩根第一支撐桿2和兩根第二支撐桿11，兩根第一支撐桿2分別位于醋醅池27的前后兩側且底部垂直固定于地面1，兩根第ニ支撐桿11也分別位于醋醅池27的前后兩側且底部垂直固定于地面I ;相對于醋醅池27，兩根第二支撐桿11位于兩根第一支撐桿2的內側。兩根第一支撐桿2的頂端位于醋醅池27上方，兩根第一支撐桿2的頂端固定連接第一支撐板3，將第一支撐板3水平放置，第一支撐板3上固定連接第一支撐架4，支撐輪5通過第一支撐架4固定于第一支撐板3上，支撐輪5的軸向為前后水平方向。兩根第二支撐桿11的頂端位于醋醅池27上方，兩根第一支撐桿2的頂端固定連接第二支撐板13，將第二支撐板13水平放置，第二支撐板13上固定連接第二支撐架10，傳動齒輪7通過第二支撐架10固定于第二支撐板13上。在第二支撐板13上還固定安裝電動機9，電動機9通過鏈輪副8與傳動齒輪7相連接。在第一支撐架4和第二支撐架10之間設置定位夾6，可將定位夾6與兩個支撐架4、10固定或者與兩個支撐板3、13固定。齒輪塊12上部分與定位夾6活動套接，傳動齒輪7與齒輪塊12的上部分的一面相嚙合，齒輪塊12的上部分的另一面壓觸于支撐輪5的輪邊上。齒輪塊12的下端向下且與無線傳感器陣列14的一端固定相連，無線傳感器陣列14位于醋醅池27正上方。這樣，通過兩個無線傳感器模塊A、B中的兩個齒輪塊12就將無線傳感器陣列14活動懸掛在醋醅池27正上方。 參見圖4-6，無線傳感器陣列14由多個溫度無線傳感器陣列29和多個酸度無線傳感器陣列30組成，每個溫度無線傳感器陣列29和每個酸度無線傳感器陣列30相互之間等距交互排列。每個溫度無線傳感器陣列29由淺層溫度無線傳感器31、中層溫度無線傳感器32、深層溫度無線傳感器33共三個型號相同的溫度無線傳感器組成；每個酸度無線傳感器陣列30由淺層酸度無線傳感器35、中層酸度無線傳感器36、深層酸度無線傳感器37共三個型號相同的酸度無線傳感器組成。在每個溫度無線傳感器上都安裝有溫度傳感器通訊天線34，在每個酸度無線傳感器都安裝有酸度傳感器通訊天線38。在無線傳感器陣列14的兩端固定有4根保護臂39，防止溫度無線傳感器陣列29和酸度無線傳感器陣列30觸碰到醋醅池底28而被碰傷；
中央控制模塊C由中央計算機40、可編程控制器41和中央通訊天線42組成，可編程控制器41和中央通訊天線42分別與中央計算機40相連，其中可編程控制器41還分別與兩個無線傳感器模塊A、B中的兩個電動機9相連。本發(fā)明的醋醅發(fā)酵過程實時監(jiān)測裝置在監(jiān)測時，由中央計算機40通過可編程控制器41向兩個電動機9發(fā)出運行指令，電動機9經鏈輪副8帶動傳動齒輪7轉動，由傳動齒輪7帶動齒輪塊12上下運動，其位置由定位夾6固定。當齒輪塊12向下運動時，將固定于齒輪塊12底端的無線傳感器陣列14插入醋醅池27中，其中淺層溫度無線傳感器31和淺層酸度無線傳感器35插入醋醅池27中的淺層，中層溫度無線傳感器32和中層酸度無線傳感器36插入醋醅池27中的中層，深層溫度無線傳感器33和深層酸度無線傳感器37插入醋醅池27中的深層。無線傳感器陣列14中的溫度無線傳感器陣列29和酸度無線傳感器陣列30通過溫度傳感器通訊天線34和酸度傳感器通訊天線38向中央控制模塊反饋監(jiān)測到的醋醅溫度值和酸度值；具體是每個溫度無線傳感器都通過相應的溫度傳感器通訊天線34向中央控制模塊C反饋監(jiān)測到的醋醅溫度值，每個酸度無線傳感器都通過相應的酸度傳感器通訊天線38向中央控制模塊C反饋監(jiān)測到的酸度值；中央控制模塊C則通過中央通訊天線42接收無線傳感器陣列14反饋的信息，并將信息記錄在中央計算機40中，從而實現(xiàn)醋醅發(fā)酵過程的實時監(jiān)測。
權利要求
1.ー種醋醅發(fā)酵過程實時監(jiān)測裝置，其特征是該監(jiān)測裝置由ー個中央控制模塊和兩個結構相同的無線傳感器模塊組成，兩個無線傳感器模塊相對于醋醅池(27)的中間對稱布置在醋醅池(27)的左右兩側，每個無線傳感器模塊均具有分別位于醋醅池(27)的前后兩側的兩根第二支撐桿(11)，兩根第二支撐桿(11)的底部均垂直固定于地面(I)、頂端均位于醋醅池(27)上方且固定連接第二支撐板(13)，第二支撐板(13)固定連接第二支撐架(10)，傳動齒輪(7)通過第二支撐架(10)固定于第二支撐板(13)上，在第二支撐板(13)上還固定設有電動機(9 )，電動機(9 )通過鏈輪副(8 )與傳動齒輪(7 )相連接；傳動齒輪(7 )與齒輪塊(12)的上部分的一面相嚙合，齒輪塊(12)的下端向下且與無線傳感器陣列(14)的一端固定相連；無線傳感器陣列(14)由多個溫度無線傳感器陣列(29)和多個酸度無線傳感器陣列(30)組成，每個溫度無線傳感器陣列(29)和每個酸度無線傳感器陣列(30)相互間等距交互排列；每個溫度無線傳感器上都設有溫度傳感器通訊天線(34)，每個酸度無線傳感器都設有酸度傳感器通訊天線(38);所述中央控制模塊由中央計算機(40)和分別與中央計算機(40)相連的可編程控制器(41)、中央通訊天線(42)組成，可編程控制器(41)分別與兩個所述電動機(9)相連。
2.根據權利要求I所述的ー種醋醅發(fā)酵過程實時監(jiān)測裝置，其特征是每個無線傳感器模塊還均具有分別位于醋醅池(27)的前后兩側且底部垂直固定于地面(I)的兩根第一支撐桿(2)，兩根第一支撐桿(2)的頂端均位于醋醅池(27)上方且固定連接第一支撐板(3)，第一支撐板(3)固定連接第一支撐架(4)，支撐輪(5)通過第一支撐架(4)固定于第一支撐板(3)上；所述齒輪塊(12)的上部分的另一面觸壓于支撐輪(5)的輪邊上。
3.根據權利要求I所述的ー種醋醅發(fā)酵過程實時監(jiān)測裝置，其特征是齒輪塊(12)上部分活動套接定位夾(6)。
4.根據權利要求I所述的ー種醋醅發(fā)酵過程實時監(jiān)測裝置，其特征是每個溫度無線傳感器陣列(29)由淺層溫度無線傳感器(31)、中層溫度無線傳感器(32)、深層溫度無線傳感器(33)三個型號相同的溫度無線傳感器組成；每個酸度無線傳感器陣列(30)由淺層酸度無線傳感器(35)、中層酸度無線傳感器(36)、深層酸度無線傳感器(37)三個型號相同的酸度無線傳感器組成。
5.根據權利要求I所述的ー種醋醅發(fā)酵過程實時監(jiān)測裝置，其特征是在無線傳感器陣列(14)的兩端均固定設有防止溫度無線傳感器陣列(29)和酸度無線傳感器陣列(30)觸碰到醋醅池底(28)的保護臂(39)。
6.一種如權利要求I所述醋醅發(fā)酵過程實時監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，其特征是由中央計算機(40)通過可編程控制器(41)向兩個電動機(9)發(fā)出運行指令，電動機(9 )經鏈輪副(8)帶動傳動齒輪(7)轉動，使齒輪塊(12)上下運動，當齒輪塊(12)向下運動時，無線傳感器陣列(14)插入醋醅池(27)中，溫度無線傳感器陣列(29)和酸度無線傳感器陣列(30)通過相應的溫度傳感器通訊天線(34)和酸度傳感器通訊天線(38)向中央控制模塊反饋監(jiān)測到的醋醅溫度值和酸度值，中央控制模塊通過中央通訊天線(42)接收反饋的信息，并將信息記錄在中央計算機(40)中。
7.根據權利要求6所述的監(jiān)測方法，其特征是淺層溫度無線傳感器(31)和淺層酸度無線傳感器(35 )插入醋醅池(27 )中的淺層，中層溫度無線傳感器(32 )和中層酸度無線傳感器(36)插入醋醅池(27)中的中層，深層溫度無線傳感器(33)和深層酸度無線傳感器(37 )插入醋醅池(27 )中的深層。
全文摘要
本發(fā)明公開一種制醋工藝中醋醅發(fā)酵過程實時監(jiān)測裝置及方法，監(jiān)測裝置由一個中央控制模塊和兩個結構相同的無線傳感器模塊組成，兩個無線傳感器模塊相對于醋醅池的中間對稱布置在醋醅池的左右兩側，由中央計算機通過可編程控制器向兩個電動機發(fā)出運行指令，帶動齒輪塊上下運動，當齒輪塊向下運動時，無線傳感器陣列插入醋醅池中，溫度、酸度無線傳感器陣列通過相應的溫度、酸度傳感器通訊天線向中央控制模塊反饋監(jiān)測到的醋醅溫度值和酸度值，中央控制模塊通過中央通訊天線接收反饋的信息；能自動、實時監(jiān)測整個醋醅發(fā)酵過程不同深度、不同位置醋醅的溫度和酸度變化，并以無線方式實時反饋給中央控制模塊，實現(xiàn)醋醅發(fā)酵過程的實時監(jiān)控。
文檔編號G01N33/00GK102853939SQ20121031890
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月3日 優(yōu)先權日2012年9月3日
發(fā)明者鄒小波, 石吉勇, 趙杰文, 孫宗保, 夏蓉, 孫樂六, 黃曉瑋, 黃星奕, 蔡建榮, 陳全勝, 林顥 申請人:江蘇大學