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摘要：介紹一種基于電熱絲的蠟封紅酒開啟裝置。裝置主要由鎳鉻電熱絲及按壓式旋轉(zhuǎn)刀片組成，利用電熱絲實(shí)現(xiàn)蠟封快速軟化，通過旋轉(zhuǎn)刀片切斷瓶口蠟質(zhì)，以海馬刀拔出軟木塞和瓶口蠟質(zhì)。裝置可在短時(shí)間內(nèi)軟化頂層蠟封，便于將海馬刀螺旋刺刺入軟木塞，并可在取出軟木塞的同時(shí)移除瓶口蠟封，以避免蠟渣落入酒液，也使酒液倒出時(shí)不會(huì)觸碰蠟質(zhì)。裝置與海馬刀配合使用，實(shí)現(xiàn)了蠟封紅酒快速、安全開啟。

關(guān)鍵詞：紅酒；鎳鉻電熱絲；蠟封；按壓式旋轉(zhuǎn)刀片

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展以及人們生活水平的提高，中國(guó)紅酒的消費(fèi)量日益增長(zhǎng)[1]。紅酒目前多采用軟木塞進(jìn)行密封貯藏，但在軟木塞封瓶的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采取蠟封處理能更有效阻止空氣與葡萄酒液的接觸，降低葡萄酒氧化的速度，對(duì)于紅酒貯藏更有優(yōu)勢(shì)，因此，不少優(yōu)質(zhì)紅酒會(huì)對(duì)瓶口采用蠟封處理[2]。目前，海馬刀是開啟紅酒的主要工具，但由于蠟封紅酒的軟木塞在蠟封內(nèi)，單純用海馬刀開啟，拔出木塞十分費(fèi)力；同時(shí)，外部蠟封的頂部通常為外凸的球型，刺入海馬刀螺旋刺時(shí)也很容易劃傷手指。現(xiàn)有的另一種蠟封紅酒開啟方法是先用打火機(jī)對(duì)蠟封頂部加熱軟化，再用海馬刀取出軟木塞，這種方法雖然較前者省力，但較為費(fèi)時(shí)，并且加熱時(shí)間和火焰大小都較難控制，需有一定經(jīng)驗(yàn)，過程也較為復(fù)雜，更為重要的是，該方法采用明火軟化蠟封，存在一定安全隱患。此外，上述兩種手段都可能導(dǎo)致蠟渣落入酒液，并且在酒液倒出過程中，也不可避免會(huì)觸碰瓶口的蠟封。為克服上述缺陷，本研究創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)一種基于電熱絲的蠟封紅酒開啟裝置[3]。該裝置采用紐扣電池供電，應(yīng)用鎳鉻電熱絲纏繞的圓餅狀加熱裝置加熱瓶口蠟封，使頂層蠟質(zhì)迅速軟化，便于螺旋刺輕松刺入下層軟木塞；通過按壓式旋轉(zhuǎn)刀片沿鋁合金外殼預(yù)留軌跡切斷瓶口處受熱軟化的蠟層，使軟木塞與瓶口蠟質(zhì)被同步拔除，從而實(shí)現(xiàn)蠟封紅酒快速、安全開啟。

1結(jié)構(gòu)及工作流程

1.1裝置結(jié)構(gòu)

蠟封紅酒開啟裝置由紐扣電池、隔熱層、鎳鉻電熱絲線圈、鋁合金外殼、按壓式旋轉(zhuǎn)刀片、開關(guān)、握把組成。鋁合金外殼為一空心圓柱體，電熱絲線圈固裝于鋁合金外殼上部，以加熱軟化瓶口蠟封；電熱絲線圈上方有固裝于金屬外殼上部的隔熱層和紐扣電池，用于隔斷電熱絲線圈發(fā)出的熱量[4]，電池為電熱絲線圈提供能源；導(dǎo)線穿過隔熱層將電熱絲線圈與紐扣電池以及開關(guān)串聯(lián)，開關(guān)固裝于鋁合金外殼表面，用于開關(guān)電路；旋轉(zhuǎn)刀片安裝在鋁合金外殼的預(yù)留鏤空軌跡處，可以繞預(yù)留軌跡在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到切斷瓶口蠟封的目的；握把固裝于鋁合金外殼頂部，用于手握扣下和拉起裝置。裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2工作流程

握住裝置握把，將裝置正扣于紅酒瓶口蠟封上部，按下開關(guān)接通電路，紐扣電池為電熱絲線圈提供電能，電熱絲線圈在電流作用下溫度逐漸升高，為紅酒蠟封進(jìn)行加熱，加熱15s左右，瓶口蠟質(zhì)被軟化，而吸收熱量不足以使蠟封完全融化，此時(shí)關(guān)閉開關(guān)。按壓裝置下部的旋轉(zhuǎn)刀片，刀片原本不與蠟封接觸，受力按壓后，旋轉(zhuǎn)刀片可向內(nèi)側(cè)位移一定距離，由于蠟質(zhì)受熱軟化，刀片可輕易切入瓶口蠟封，按壓并使之旋轉(zhuǎn)一周，切斷瓶口處蠟質(zhì)。握住握把，取下裝置，立刻向瓶口軟化蠟封刺入螺旋刺，并用海馬刀拔出木塞，由于瓶口蠟質(zhì)被切斷，拔出木塞的同時(shí)會(huì)移除瓶口蠟質(zhì)，避免蠟渣落入酒液。

2關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.1鋁合金外殼尺寸設(shè)計(jì)

鋁合金外殼要求高度、直徑均與蠟封紅酒瓶口尺寸相適應(yīng)，并能容納電熱絲、隔熱層、捏扣電池、旋轉(zhuǎn)刀片等各元件。為滿足以上要求，參考蠟封紅酒瓶口尺寸，瓶口外徑29mm，蠟封后為34mm左右，瓶頸100mm，因此設(shè)計(jì)鋁合金外殼為空心圓柱體，壁厚1mm，高50mm，直徑40mm，上部20mm垂直空間用于容納紐扣電池，隔熱層及電熱絲線圈；依據(jù)瓶口蠟封尺寸，距底部8mm處設(shè)置圓周角330°，寬5mm鏤空預(yù)留旋轉(zhuǎn)軌跡，以安裝旋轉(zhuǎn)刀片，切斷此處蠟封。鋁合金外殼結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2電阻絲加熱裝置設(shè)計(jì)

電阻絲加熱裝置需在較短時(shí)間內(nèi)加熱軟化蠟封，同時(shí)不會(huì)使之完全融化；電熱絲功率與紐扣電池相適應(yīng)，需滿足能多次應(yīng)用的條件；電熱絲形狀大小符合紅酒瓶口尺寸要求；隔熱層能有效隔絕電阻絲熱量，避免電熱絲熱量流失造成加熱速度下降和安全問題。為滿足以上要求，設(shè)計(jì)電阻絲選用鎳鉻電熱絲，石蠟屬非晶體物質(zhì)，在40℃以上會(huì)逐漸軟化[5]，一段時(shí)間后完全熔化，鎳鉻電阻絲加熱溫度在950～1400℃之間，溫度遠(yuǎn)超一般打火裝置，同時(shí)鎳鉻電阻絲加熱速度快，可在短時(shí)間內(nèi)上升至較高溫度，能迅速軟化瓶口蠟質(zhì)，石蠟熔化熱為200～220J•g-1，瓶口需軟化蠟質(zhì)約為3g，因此電阻絲選取線徑0.3mm，緊密纏繞為單層直徑30mm圓餅狀，與紅酒瓶口蠟封尺寸相適應(yīng)。電阻絲總長(zhǎng)約2.4m，每米電阻15.4Ω，選取電壓為3V的紐扣電池并將7節(jié)串聯(lián)，由歐姆定律得，圓餅狀電熱絲發(fā)熱功率約為11.9W，考慮熱量散失，70s左右即可將石蠟完全融化，為調(diào)節(jié)至適宜加熱時(shí)間，使石蠟適度軟化，選取石蠟進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定加熱10s以上即可有效軟化蠟質(zhì)，加熱17s左右即出現(xiàn)蠟質(zhì)大量黏附于電熱絲的現(xiàn)象，因此加熱時(shí)間以15s為宜。紐扣電池容量3.15W，有效使用次數(shù)100次以上。隔熱層選取5mm纖維層夾層有機(jī)硅脂樹脂，其隔熱效果良好，能承受1000℃以上的高溫，導(dǎo)熱系數(shù)小于0.03W/（m•K），傳熱量小于0.15W，能有效隔絕電熱絲熱量。

2.3按壓式旋轉(zhuǎn)刀片裝置設(shè)計(jì)

旋轉(zhuǎn)刀片軌跡要求能夠環(huán)繞紅酒蠟封接近一圈，并在裝置扣置于蠟封時(shí)與蠟封不干涉，通過按壓可以切入蠟封中，將瓶口處蠟封切斷。為滿足以上要求，依據(jù)鋁合金外殼預(yù)留軌道寬度，設(shè)計(jì)刀片頂端為四角錐形，易于刺入蠟封，刀片寬度10mm，厚4mm；刀片具有凹槽，用于限制刀片于外殼預(yù)留軌道上移動(dòng)，并具有一定間隙以留下刀片按壓空間，依據(jù)蠟封尺寸及鋁合金外殼尺寸，設(shè)計(jì)凹槽寬度7mm，最大可推動(dòng)刀片向內(nèi)側(cè)產(chǎn)生6mm位移；為方便按壓，刀片后部設(shè)置高度10mm按壓凸臺(tái)；鋁合金外殼下部具有鏤空預(yù)留旋轉(zhuǎn)軌道，軌道圓周角330°，留下一段鋁合金材料連接上下部分。旋轉(zhuǎn)刀片結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3討論

隨著社會(huì)的進(jìn)步，人民生活水平日益提高，一些蠟封高檔紅酒也逐漸從奢侈品走進(jìn)了千家萬戶。但目前蠟封紅酒的開啟方式還較為傳統(tǒng)，存在過程費(fèi)力、安全性不足等問題，同時(shí)，蠟渣處理等關(guān)鍵事項(xiàng)有待解決。如何開發(fā)一款快速、安全的蠟封紅酒開啟裝置，對(duì)于促進(jìn)蠟封紅酒為廣大消費(fèi)者接受至關(guān)重要。本文對(duì)基于電熱絲的蠟封紅酒開啟裝置進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)出與預(yù)期目標(biāo)相適應(yīng)的裝置結(jié)構(gòu)，本裝置主要的創(chuàng)新點(diǎn)有以下兩個(gè)方面：①電阻絲加熱裝置設(shè)計(jì)。通過分析軟化紅酒蠟封的溫度與熱量要求，選取鎳鉻電熱絲并分析計(jì)算其發(fā)熱功率，確定電熱絲長(zhǎng)度、型號(hào)及纏繞形式，并確定適宜加熱時(shí)間，裝置不僅提高了拉封軟化速度，還避免了應(yīng)用點(diǎn)火裝置開啟紅酒的安全性問題。②旋轉(zhuǎn)刀片裝置的設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)拔除木塞時(shí)瓶口蠟封與軟木塞的共同分離，依據(jù)瓶口蠟封尺寸及鋁合金外殼尺寸，設(shè)計(jì)按壓式旋轉(zhuǎn)刀片用以切斷瓶口蠟封，其避免傳統(tǒng)方法開啟蠟封紅酒時(shí)蠟渣落入酒液的現(xiàn)象，同時(shí)使紅酒傾倒時(shí)不會(huì)觸碰瓶口蠟質(zhì)。在使用本裝置的過程中，還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問題：①不同紅酒蠟封蠟質(zhì)有所不同，某些紅酒蠟封蠟質(zhì)較硬，短時(shí)間內(nèi)難以迅速軟化，加熱后螺旋刺難以刺入，需適當(dāng)增加加熱時(shí)間；而某些紅酒蠟封蠟質(zhì)較軟，加熱時(shí)間過長(zhǎng)易產(chǎn)生石蠟熔化現(xiàn)象，導(dǎo)致軟木塞與瓶口蠟封分離及蠟封破裂，此時(shí)則需減少加熱時(shí)間。因此使用本裝置時(shí)，應(yīng)視蠟質(zhì)不同采用適當(dāng)?shù)募訜釙r(shí)間，同時(shí)配合手指觸感探查蠟封軟化狀態(tài)，以達(dá)到裝置預(yù)期效果。②由于利用海馬刀開啟蠟封紅酒時(shí)會(huì)對(duì)紅酒頂層蠟封起到一定按壓效果，因此，在拔除軟木塞時(shí)應(yīng)均勻用力且速度不宜過快，以防止扯裂紅酒蠟封。③某些紅酒頂部蠟封呈凸起狀，易造成電熱絲加熱不均勻，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)刀片切割困難、瓶口蠟封截?cái)啵写龑?duì)該裝置進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)以解決此類問題。

4結(jié)語

綜上所述，本研究設(shè)計(jì)的基于電熱絲的蠟封紅酒開啟裝置對(duì)用傳統(tǒng)方法開啟蠟封紅酒時(shí)存在的問題和弊端進(jìn)行了較好解決，裝置實(shí)用性強(qiáng)、易于操作、安全可靠，能較好實(shí)現(xiàn)蠟封紅酒的快速開啟。該裝置不僅為人們飲用蠟封紅酒提供了便利工具，同時(shí)也為蠟封紅酒的推廣起到促進(jìn)作用，具有一定實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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作者：袁佳煒 石復(fù)習(xí) 單位：西北農(nóng)林科技大學(xué)