一种基于磁感应电场的催陈处理设备及黄酒催陈装置

摘要

本发明公开了一种基于磁感应电场的催陈处理设备及黄酒催陈装置，属于轻工领域。该设备包括：磁芯、励磁线圈、磁耦合管、储料室和处理室；励磁线圈缠绕于磁芯的上侧；磁耦合管缠绕于磁芯的左右两侧；储料室包括进料储料室和出料储料室；进料储料室和出料储料室之间通过处理室联通，处理室横穿磁芯中央空隙处，处理室两端还分别通过一个三通连接头与缠绕于磁芯左右两侧的磁耦合管连通，磁耦合管内充满氯化钠浓度范围为5％‑30％的食品级琼脂溶液充当盐桥，琼脂浓度范围为0.5％‑3％；黄酒通过该催陈处理设备，可以在感应电场的热效应与非热效应的共同作用下，加快陈化过程；且避免了黄酒与电极的直接接触，具有绿色、高效的特点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于磁感应电场的催陈处理设备及黄酒催陈装置，属于轻工领域。

背景技术

黄酒是以粮食为主要原料，以酵母和曲类为糖化发酵剂，经过蒸煮、加曲、糖化发酵、压榨、过滤、澄清、杀菌、贮存、调配、过滤和装瓶等一系列工序制作而成的酿造酒。黄酒与啤酒、红酒并称为世界上最古老的三种发酵酒。同时，黄酒因有较低的酒精度，又富含多种维生素、蛋白质、氨基酸以及对人体有益的矿物质营养元素，冠有“液态蛋糕”的称号。

然而，新酿造的黄酒不能够直接作为成品酒，这是因为新酿造的黄酒各成分的分子非常不稳定、不协调、且分子间排列杂乱，不仅口感辛辣粗糙而且香味不足。因此，黄酒的陈化是一个必不可少的重要步骤，在此期间酒体发生一系列缓慢的氧化、酯化反应，使酒中的各成分不断获得其新的平衡，各风味物质逐渐趋于协调，使得酒醇香浓郁、酒味柔和。黄酒陈酿过程目前还是沿用传统粗放的陶坛贮存陈酿方式，耗时长、劳动强度大、缺乏科学的过程控制，这不仅增大了人力财力物力的消耗，延长了酒厂的生产周期，制约了企业的发展，而且也是目前黄酒生产过程中科学程度最低的工艺环节。

在已有的黄酒催陈技术中，常用的黄酒催陈技术主要包括超声波、高压、辐射、微波和电磁场等。这些技术通过为黄酒陈化过程中的物化反应提供所需要的能量，来加速黄酒的陈化过程，从而缩短陈化时间。但是现有电磁场技术中必须使用电极板，且电极板与物料直接接触，在加热过程中，靠近电极板的地方容易引起电化学反应，导致电极板腐蚀，进而降低处理的效率和黄酒质量。而微波、超声波、高压、辐射等催陈技术都是从物理催陈角度来提供黄酒陈酿所需要的能量，催陈条件比较单一，而且目前也都没有实现工业化的应用。

发明内容

为了解决现有黄酒催陈技术中催陈时间长、流程繁琐以及催陈成本高的问题，本发明提供了一种基于磁感应电场的催陈处理设备及黄酒催陈装置。

一种基于磁感应电场的催陈处理设备，所述催陈处理设备包括：磁芯、励磁线圈、磁耦合管、储料室和处理室；

所述励磁线圈缠绕于磁芯的上侧，并与高压电源连接；磁耦合管缠绕于磁芯的左右两侧；

所述储料室包括进料储料室和出料储料室，分别设置于磁芯的前后位置；进料储料室和出料储料室之间通过处理室联通，处理室位于磁芯的中央部位，并横穿磁芯中央空隙处，处理室两端还分别通过一个三通连接头与缠绕于磁芯的左右两侧的磁耦合管连通，磁耦合管内充满氯化钠浓度范围为5％-30％的食品级琼脂溶液来充当盐桥，琼脂溶液中琼脂浓度范围为0.5％-3％；

待处理料液从进料储料室流入处理室，在处理室经过磁感应电场处理后流入出料储料室。

可选的，所述磁芯采用铁硅磁粉心铁芯，其中铁硅磁粉心包含94wt％铁和6wt％硅。

可选的，所述处理室与磁耦合管截面积之比范围为1:60-1:1，处理室长度为5-15cm；处理室内磁感应电流密度0.5-1A/cm2、磁感应电场强度100-250V/cm。

可选的，磁芯上方的励磁线圈匝数为2-6匝，磁芯两侧的磁耦合管匝数之和为20-40匝。

可选的，所述磁芯的有效磁路长度l为20-100cm，横截面积A为8-25cm

可选的，所述处理室和磁耦合管具有电绝缘性，采用聚四氟乙烯、特氟龙、石英、水晶、玻璃或搪瓷材料制备。

本发明还提供一种基于磁感应电场的黄酒催陈处理装置，所述黄酒催陈处理装置包括进样瓶、接样瓶、蠕动泵和上述催陈处理设备；

其中进样瓶和接样瓶分别与进料储料室和出料储料室相连，蠕动泵用于驱动黄酒以恒定速率从进样瓶经进料储料室、处理室、出料储料室后流入接样瓶。

可选的，所述黄酒催陈处理装置在对黄酒进行催陈处理时，励磁电压U为600-1200V，波形为：双峰脉冲，频率f为20-80kHz。

可选的，所述黄酒催陈处理装置在对黄酒进行催陈处理时，恒定速率不超过0.5L/min。

可选的，所述黄酒催陈处理装置用于对处理室中单位阻抗值范围100-500Ω/cm的黄酒进行催陈处理。

本发明有益效果是：

通过提供一种催陈处理设备，该设备通过对励磁线圈施加电压而使励磁线圈在磁芯中产生交变的感应磁场，磁芯中的交变磁场进一步在充满氯化钠浓度范围为5％-30％的食品级琼脂溶液的磁耦合管以及充满料液的处理室中产生交变的感应电场；本申请考虑黄酒液体介质的抗磁特性以及在20-80kHz的磁导率范围(黄酒液体的相对磁导率为1.0022-1.0023)选用铁硅磁粉心铁芯，其中铁硅磁粉心包含94wt％铁和6wt％硅，使得在励磁电压600-1200V，双峰脉冲波形和频率20-80kHz时能对黄酒进行有效催陈处理；另外考虑处理室中的黄酒具有一定的电导率(0.1-10S/m)，因此可以在交变磁场产生的感应电场中获取能量，因而在感应电场的热效应与非热效应作用下，使得黄酒的陈化过程得到加快；该催陈处理设备中既可以通过非热效应来提供黄酒陈酿过程所需要的能量，改变介质的物理结构和组成；而且可以通过产生的热效应来提高酒体温度，促进某些化学反应的移动，两者的协同作用可以加速各种反应过程。因此，该设备缩短了黄酒陈酿过程所需要的时间，改善了新酿黄酒的风味品质。与传统粗放的陶坛贮存陈酿方式相比，该设备不仅减少了黄酒陈酿过程中所耗费的财力和物力，而且解决了黄酒陈化的时间问题，同时由于避免了黄酒与电极的直接接触，该技术还具有绿色、高效的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是本发明一个实施例提供的基于磁感应电场的黄酒催陈系统中催陈处理设备的正视图；

图2是本发明一个实施例提供的一种基于磁感应电场的黄酒催陈系统整体构成示意图；

图3是本发明一个实施例提供的基于磁感应电场的黄酒催陈系统中催陈处理设备的侧视图；

图4是本发明一个实施例提供的基于磁感应电场的黄酒催陈系统中催陈处理设备的俯视图；

图5是本发明一个实施例提供的基于磁感应电场的黄酒催陈系统中催陈处理设备的磁芯尺寸示意图。

图6是本发明一个实施例提供的基于磁感应电场的黄酒催陈系统中催陈处理设备的实物图；

其中，进样瓶101，蠕动泵102，高压电源103，接样瓶104；催陈处理设备包括：O型磁芯201，励磁线圈202，磁耦合管203，储料室204，处理室205，出液管206，三通连接头207，底座208；催陈处理设备包括两个储料室204，其中一个储料室204与液体流入口209相连接，另一个储料室204与液体流出口210相连接；

图1-图4，箭头为物料流向。

图7是本发明实施例二中新酿绍兴黄酒经催陈处理后的感官评价指标得分，分别与新酿绍兴黄酒和一年陈绍兴黄酒感官评价指标得分的对比图。

图8是本发明实施例三中新酿即墨老酒经催陈处理后的感官评价指标得分，分别与新酿即墨老酒和一年陈即墨老酒感官评价指标得分的对比图。

图9是本发明实施例四中新酿无锡惠泉黄酒经催陈处理后的感官评价指标得分，分别与新酿无锡惠泉黄酒和一年陈无锡惠泉黄酒感官评价指标得分的对比图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一：

本实施例提供一种基于磁感应电场的催陈处理设备，请参考图1，所述催陈处理设备包括：磁芯201、励磁线圈202、磁耦合管203、储料室204和处理室205；

所述励磁线圈202缠绕于磁芯201的上侧，并与高压电源连接；磁耦合管203缠绕于磁芯201的左右两侧；

所述储料室204包括进料储料室和出料储料室，分别设置于磁芯201的前后位置；进料储料室和出料储料室之间通过处理室205联通，处理室位于磁芯的中央部位，并横穿磁芯中央空隙处，处理室205两端还分别通过一个三通连接头207与缠绕于磁芯201的左右两侧的磁耦合管203连通，磁耦合管内充满氯化钠浓度范围为5％-30％的食品级琼脂溶液来充当盐桥，琼脂溶液中琼脂浓度范围为0.5％-3％；

待处理料液从进料储料室204流入处理室205，在处理室205经过磁感应电场处理后流入出料储料室204。

本申请根据变压器原理，即不同磁芯由于其初始磁导率、饱和磁感应强度和损耗不同，致使励磁时在由电导性液体组成的次级电路中所诱导出的涡流效应具有差异性。通过前期大量实验研究发现，基于黄酒液体介质的抗磁特性以及在20-80kHz的磁导率范围(相对磁导率1.0022-1.0023)，选用铁硅磁粉心铁芯，其中铁硅磁粉心包含94wt％铁和6wt％硅，使得其在励磁电压600-1200V，双峰脉冲波形和频率20-80kHz时能完成对黄酒的有效催陈处理，磁芯的特性参数如下表1所示：

表1：本申请选用磁芯的特性参数

实施例二：

本实施例提供一种基于磁感应电场的黄酒催陈处理装置，参见图2，所述装置包括：进样瓶101，蠕动泵102，高压电源103，接样瓶104和实施例一所述的催陈处理设备200。

本实施例中，催陈处理设备200中的磁芯201选择O型磁芯。

基于黄酒液体介质的抗磁特性以及在20-80kHz的磁导率范围(相对磁导率1.0022-1.0023)，选用铁硅磁粉心铁芯，其中铁硅磁粉心包含94wt％铁和6wt％硅，使得其在励磁电压600-1200V，双峰脉冲波形和频率20-80kHz时能完成对黄酒的有效催陈处理。

如图2-图4所示，所述催陈处理设备200包括：O型磁芯201，励磁线圈202，磁耦合管203，储料室204，处理室205，出液管206，三通连接头207，底座208。

如图2所示，催陈处理设备200中，励磁线圈202缠绕于O型磁芯201的上侧，磁耦合管203缠绕于O型磁芯201的左右两侧。励磁线圈202与电源103连接。

由图3所示的侧视图和图4所示俯视图可以看出，催陈处理设备200包括有两个储料室204，分别设置在O型磁芯201的前后位置，两个储料室204通过处理室205连通；其中一个储料室204(为描述方便，称该储料室204为进料储料室)与液体流入口209相连接，另一个储料室204(为描述方便，称该储料室204为出料储料室)与液体流出口210相连接。其中液体流入口209即为处理室205的流入口，而液体流出口210即为处理室205的流出口。如图3所示，液体流入口209与液体流出口210之间的处理室205与充满琼脂的磁耦合管203相连接。

两个储料室204通过处理室205连通，O型磁芯201前侧的储料室204的下方设有进样口301，待处理料液从进样口进入到进料储料室204，进而通过处理室205上的液体流入口209流入处理室205，在处理室205经过磁感应电场处理后，再通过处理室205上的液体流出口210进入到出料储料室204中，待两个储料室204均充满待处理料液后，处理完成的料液从出料储料室204中流出，然后从出样口302流入接样瓶104。

由图可知，磁耦合管203、储料室204和处理室205通过三通转接头207相连接，磁耦合管中产生的感应电场相当于一个二次电源，对处理室205中的物料进行催陈处理。

处理过程中，进样口301处和出样口302的具有相同的电势，磁感应电流的回路存在于处理室205之间。

本实施例提供的基于磁感应电场的黄酒催陈装置可以对黄酒进行连续化处理，图2中进样瓶101和接样瓶104分别用于存放处理前和处理后的料液。

处理过程中，高压电源103对励磁线圈202施加电压从而让励磁线圈202缠绕的磁芯201产生交变的感应磁场，该交变的感应磁场会在充满琼脂的磁耦合管203中产生交变的感应电场，由于待处理的料液本身具有一定的电导率(0.1-10S/m)，所以可以在交变磁场的磁感应热效应(涡流)和非热效应(感应电场)的协同作用下对料液进行催陈处理。

催陈处理设备200中，O型磁芯201上方的励磁线圈匝数之和为2-6匝，磁芯201两侧的磁耦合管匝数之和为20-40匝。处理室205与磁耦合管203截面积之比范围为1:60-1:1。一个处理室205长度为5-15cm，处理室内磁感应电流密度0.5-1A/cm

催陈处理设备200中，O型磁芯201采用铁硅磁粉心铁芯，其中铁硅磁粉心包含94wt％铁和6wt％硅，磁芯201的有效磁路长度l为20-100cm，磁芯201的横截面积A为8-25cm

采用上述黄酒催陈处理设备200进行催陈处理时，处理速度不超过0.5L/min，励磁电压U为600-1200V，频率f为20-80kHz，波形为双峰脉冲。

处理过程中，为维持催陈温度在特定范围内，在处理室205外层设有恒温夹套。

处理室205和磁耦合管203具有电绝缘性，可采用聚四氟乙烯、特氟龙、石英、水晶、玻璃或搪瓷材料。

本申请提供的基于磁感应电场的黄酒催陈处理装置可一次性通过处理室205完成连续式处理。可广泛应用于各种新酿酒类的绿色、低温和快速陈酿，即能对处理室单位阻抗值范围100-500Ω/cm的液态样品进行催陈处理。

为验证本申请提供的基于磁感应电场的黄酒催陈处理装置的催陈效果，催陈对黄酒中各理化指标变化的影响以及催陈对风味物质的影响等，以绍兴黄酒、即墨老酒以及无锡惠泉黄酒进行实验得到下述实施例二、实施例三和实施例四。

对于黄酒催陈效果的衡量，实施例二、实施例三和实施例四中选择感官评价的方法进行确定，黄酒的感官品评，即通过人的视觉、味觉、嗅觉对黄酒进行感官性质优劣的一种评价方法。黄酒品评采用记分品评法，满分为100分，其中色泽10分、香气25分、口味50分、风味15分。由20名黄酒生产技术人员和专业评酒师从黄酒的色泽、香气、口味和风味四个方面对催陈后的酒样进行感官品评。黄酒感官评定标准如下表2所示。

表2：黄酒感官评定标准

实施例三

本实施例提供一种采用实施例二所给出的基于磁感应电场的黄酒催陈处理装置的技术方法，料液以新酿绍兴黄酒为例。

具体的，如图1所示，所采用的基于磁感应电场的黄酒催陈处理装置包括：进样瓶101，蠕动泵102，高压电源103，接样瓶104和催陈处理设备200。催陈处理设备200包括：O型磁芯201，励磁线圈202，磁耦合管203，储料室204，处理室205，出液管206，三通连接头207和底座208。

O型磁芯201选用包含94wt％铁和6wt％硅的铁硅磁粉心铁芯，该O型磁芯的特性参数如上表1所示。

本实施例中，励磁线圈202缠绕于O型磁芯201上方，励磁线圈202的匝数为4匝，通过高压电源103对励磁线圈202施加1000V的激励电压，O型磁芯201中的磁通量为0.00096Wb。

O型磁芯201的初始磁导率为1300(H/m)，工作时的磁通密度为0.8T，O型磁芯201的有效导磁面积为12cm

通过电导率仪测得电导率为4600us/cm的料液(25℃，新酿绍兴黄酒)流通处理室205时，通过通用电表仪在处理室205两端测得其受到的有效电势差为1872V，两边处理室205的长度为12cm，电场强度为156V/cm。当料液充满处理室205时，通过阻抗分析仪测得其阻抗为3800Ω/10cm，因此处理室205中的感应电流为0.041A，感应电流密度为0.58A/cm

根据表2对采用本申请提供的基于磁感应电场的黄酒催陈处理装置处理15s后的新酿绍兴黄酒进行感官评价，得出的感官评价结果如下图7所示，本申请提供的装置处理后的感官指标总分明显高于新酿绍兴黄酒：

色泽方面：新酿绍兴黄酒的得分明显要低于该申请的方法，本申请和一年陈绍兴黄酒的色泽更接近；

香气方面：本申请和一年陈绍兴黄酒都具有特有的醇香，甚至该申请的香气更浓郁；

口味和风味方面：新酿绍兴黄酒具有苦涩味，酒体组分不具有稳定性和协调性，本申请和一年陈绍兴黄酒的口味和风味非常接近，口感更加柔和，酒体更加协调。

总而言之，本申请方法处理后的新酿绍兴黄酒与一年陈的绍兴黄酒各方面更加接近，实现了绍兴黄酒的快速陈化。

实施例四

本实施例提供一种采用实施例二所给出的基于磁感应电场的黄酒催陈处理装置的技术方法，料液以新酿即墨老酒为例。

具体的，如图1所示，所采用的基于磁感应电场的黄酒催陈装置包括：进样瓶101，蠕动泵102，高压电源103，接样瓶104和催陈处理设备200。催陈处理设备200包括：O型磁芯201，励磁线圈202，磁耦合管203，储料室204，处理室205，出液管206，三通连接头207和底座208。

O型磁芯201选用包含94wt％铁和6wt％硅的铁硅磁粉心铁芯，该O型磁芯的特性参数如上表1所示。

本实施例中，励磁线圈202缠绕于磁芯201上方，励磁线圈202的匝数为4匝，通过高压电源103对励磁线圈202施加1000V的激励电压，磁芯201中的磁通量为0.00096Wb。

磁芯201的初始磁导率为1400(H/m)，工作时的磁通密度为0.9T，磁芯201的有效导磁面积为12cm

通过电导率仪测得电导率为4450us/cm的料液(25℃，新酿即墨老酒)流通处理室205时，其受到的有效电势差为1874V，两边处理室205的长度为12cm，电场强度为156V/cm，当料液充满处理室205时，通过阻抗分析仪测得其阻抗为2750Ω/10cm，因此处理室205中的感应电流为0.056A，感应电流密度为0.79A/cm

根据表2对采用本申请提供的基于磁感应电场的黄酒催陈处理装置处理15s后的新酿绍兴黄酒进行感官评价，得出的感官评价结果如下图8所示，本申请提供的装置处理后的感官指标总分明显高于新酿即墨老酒：

色泽方面：新酿即墨老酒光泽略差，本申请和一年陈即墨老酒的色泽都呈现橙黄色；

香气方面：本申请和一年陈即墨老酒的香气更浓，而新酿即墨老酒的香气相对较淡一些；

口味和风味方面：本申请与一年陈即墨老酒的口味和风味更接近，口感更加柔和，酒体更加协调，而新酿即墨老酒具有苦涩味，且酒体组分协调性不佳。

总而言之，本申请方法处理后的新酿即墨老酒与一年陈的即墨老酒各方面更加接近，实现了即墨老酒的快速陈化。

实施例五

本实施例提供一种采用实施例一所给出的基于磁感应电场的黄酒催陈处理装置的技术方法，料液以无锡惠泉黄酒为例。

具体的，如图1所示，所采用的基于磁感应电场的黄酒装置包括：进样瓶101，蠕动泵102，高压电源103，接样瓶104和催陈处理设备200。催陈处理设备200包括：O型磁芯201，励磁线圈202，磁耦合管203，储料室204，处理室205，出液管206，三通连接头207和底座208。

本实施例中，励磁线圈202缠绕于磁芯201的上方，励磁线圈202的匝数为4匝，通过电源对励磁线圈202施加900V电压，磁芯201中的磁通量为0.00096Wb。

磁芯201的初始磁导率为1450(H/m)，工作时的磁通密度为1.2T，磁芯201的有效导磁面积为12cm

通过电导率仪测得电导率为4800ms/cm的料液(25℃，新酿无锡惠泉黄酒)流通处理室205时，其受到的有效电势差为2016V，两边处理室205的长度为12cm，电场强度为168V/cm，当料液充满处理室205时，通过阻抗分析仪测得其阻抗为3400Ω/10cm，因此处理室205中的感应电流为0.049A，感应电流密度为0.69A/cm

根据表2对采用本申请提供的基于磁感应电场的黄酒催陈处理装置处理15s后的新酿绍兴黄酒进行感官评价，得出的感官评价结果如下图9所示，本申请提供的装置处理后的感官指标总分明显高于新酿无锡惠泉黄酒：

色泽方面：新酿无锡惠泉黄酒色泽发暗，本申请和一年陈无锡惠泉黄酒的色泽清亮透明；

香气方面：与新酿无锡惠泉黄酒相比，本申请与一年陈无锡惠泉黄酒的香气更佳，且后两者基本无差别；

口味和风味方面：本申请与一年陈无锡惠泉黄酒的口味和风味更接近，口感更加柔和，酒体更加协调，而无锡惠泉黄酒具有苦涩味，且酒体组分协调性不佳。

总而言之，本申请方法处理后的新酿无锡惠泉黄酒与一年陈的无锡惠泉黄酒各方面更加接近，实现了无锡惠泉黄酒的快速陈化。

对比例

本对照例同样以一年陈的绍兴黄酒、即墨老酒以及无锡惠泉黄酒为例。为进一步验证该技术对于本申请催陈效果的影响，特进行对照实验：

对照实验与实施例不同之处在于实施例采用新酿黄酒进行催陈处理，然后进行感官品质的评定；对照实验直接用一年陈的黄酒进行感官品质的评定；通过实施例数据与对照实验数相对比，来衡量该技术的催陈效果。

对于一年陈三种不同种类黄酒陈化指标的衡量，本对比例中选择感官评价的方法进行确定，黄酒感官评定标准如上表2所示。

得出的感官评价结果如下图7、8、9所示，本对比例的主要作用是衡量本申请的催陈效果，结果发现，本申请处理后的新酿绍兴黄酒、新酿即墨老酒以及新酿无锡惠泉黄酒的感官指标，与一年陈的三种黄酒感官指标大体一致，这也说明该申请实现了黄酒的快速陈酿且效果显著，催陈后的黄酒指标与一年陈黄酒的指标相似，大大缩短了黄酒陈酿的时间。

本发明实施例中的部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。