本發(fā)明涉及白酒釀造木桶發(fā)酵，具體提出了一種提高發(fā)酵木桶穩(wěn)定性的木條分割組合工藝。
背景技術：
1、在白酒釀造領域，為了賦予酒體特殊香氣并提取木材中的有益功能成分（如杜仲木中的京尼平苷、銀杏木中的黃酮），越來越多的企業(yè)采用橡木、杜仲木、銀杏木、松木等特種木材制作發(fā)酵木桶。然而，與成熟的不銹鋼發(fā)酵罐相比，木桶技術仍處于早期階段，存在以下突出問題：
2、原木直徑受限：具有功能活性的特種木材往往為小徑級原木，直徑通?！?30mm；而傳統(tǒng)木桶為保證強度，需厚度≥50mm、長度≥800mm的壁板，導致可用原木比例極低，材料浪費嚴重。
3、應力變形與滲漏：現(xiàn)有“徑切-弦切-直榫”工藝在濕度30%–90%rh的釀造環(huán)境中，木條翹曲量可達2–3mm，桶體橢圓度>5%，極易在接縫處形成貫穿性滲漏通道。
4、結疤處理成本高：傳統(tǒng)徑切/弦切將結疤直接暴露于壁板表面，必須手工修補或整段剔除，單只木桶的結疤修補工時約占全部人工的20%–25%。
5、木材利用率低：以直徑120mm、長度900mm的杜仲原木為例，傳統(tǒng)工藝出材率僅約42%；此外，人工開榫、刨削、修補等工序占總成本35%以上。
6、綜上所述，業(yè)界亟需一種能夠利用小徑原木、抑制濕度變形、保留結疤完整性、同時提高木材利用率、降低人工成本的木桶制造工藝。
技術實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明針對上述痛點提出解決方案，提出了一種提高發(fā)酵木桶穩(wěn)定性的木條分割組合工藝。
2、本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：本發(fā)明提供了一種木條分割組合工藝，包括如下步驟：
3、1.分割與弦切步驟
4、將原木沿其直徑方向對稱分割成兩半圓柱后，再沿與所述直徑面平行的方向對每一半圓柱的外圓弧面進行弦切。此步驟使每塊木條形成內外兩個相互平行的平面，且左右兩側仍保留部分圓弧面，所述圓弧面用于開設弓形榫卯。通過這種方式，分割后的兩半木條的年輪圓弧方向互為反向且鏡像對稱，為后續(xù)應力自抵消奠定基礎。
5、2.弓形榫卯設計
6、在所述兩半木條的弧面?zhèn)妊仄溟L度方向開設弓形榫卯。所述弓形榫卯的凸榫端面的橫截面輪廓為圓弧形或直線形，卯槽形狀與凸榫匹配，卯槽深度不超過木條厚度的三分之一。弓形榫卯的弧面曲率與木條弧面相匹配，確保榫卯之間的緊密配合。榫與卯沿木條長度方向連續(xù)貫通，榫的截面輪廓與卯的截面輪廓互補，二者相互嵌合后形成沿木條長度方向的滑動配合。所述滑動公差（0.1mm-0.3mm）用于吸收木材因濕度變化引起的膨脹或收縮應力。
7、3.組裝與應力抵消
8、將開好弓形榫卯的兩半木條以平行方式排列，使相鄰木條的年輪圓弧方向相悖，并通過所述弓形榫卯相互插接組裝成桶壁。相鄰木條的弓形榫卯之間預留0.1mm-0.3mm的滑動公差，以在木桶使用過程中吸收木材因濕度變化引起的膨脹或收縮應力。通過所述滑動公差及年輪反向排列的協(xié)同作用，使組裝后的木桶的幾何角度變化量不超過5%。
9、弓形榫卯的結構
10、弓形榫卯是一種特殊的榫卯結構，其設計靈感來源于木材的自然弧面。具體來說：
11、以直徑斷面朝下，沿軸向視角，其中一側圓弧面自上而下依次包括第一榫凸、第一卯槽、過渡面、第二榫凸和第二卯槽，其中第一卯槽、過渡面和第二卯槽為切削加工得到。
12、榫（凸件）：在木條的弧面?zhèn)燃庸こ鲆粭l沿木條長度方向貫通的凸起部分，該凸起的端部的橫截面可以是圓弧形或直線。對于圓弧形榫，其端面的橫截面是一個圓弧，這個圓弧的曲率半徑與木條的弧面曲率一致（自然保留得到），確保榫與木條的自然弧面完美貼合。對于梯形榫，其端面的橫截面是一個梯形，具有上窄下寬的結構，便于加工和裝配。
13、卯（凹件）：在相鄰木條的對應弧面?zhèn)燃庸こ鲆粭l與榫互補的凹槽，其形狀和尺寸與榫完全匹配，確保榫能夠緊密嵌入卯中。卯的槽底面可以是平面或弧面，具體取決于榫的形狀。如果榫是圓弧形，卯的槽底面也是弧面；如果榫是梯形，卯的槽底面則是平面。
14、為了應對木材在濕度變化下的膨脹和收縮，弓形榫卯之間預留了0.1mm-0.3mm的滑動公差。具體來說：
15、縱向滑動公差：在榫的頂部與卯的底部之間預留0.1mm-0.3mm的間隙，允許榫在縱向（即木條長度方向）上有一定的滑動空間。
16、側向滑動公差：在榫的兩側與卯的側壁之間預留0.05mm-0.15mm的間隙，允許榫在側向（即木條厚度方向）上有一定的滑動空間。
17、雙向滑動機制：這種雙向滑動機制使得木條在濕度變化時能夠自由滑動，從而吸收膨脹或收縮應力，防止因應力集中導致的結構變形和滲漏。
18、由于木條在分割后年輪方向相反，相鄰木條在濕度變化時會產生相反方向的變形。弓形榫卯的滑動公差設計使得這些變形能夠相互抵消，從而顯著減少桶體的整體變形。具體分析如下：
19、徑向變形抵消：當濕度增加時，木條會向內膨脹，相鄰木條的徑向變形方向相反，通過弓形榫卯的滑動公差，這些變形能夠相互抵消，減少桶體的徑向變形。
20、環(huán)向變形抵消：同樣，環(huán)向變形也會因相鄰木條的相反變形而相互抵消，保持桶體的幾何穩(wěn)定性。
21、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有以下有益效果：
22、本發(fā)明通過獨特的木條分割、弦切及弓形榫卯組合工藝，顯著提升了發(fā)酵木桶的結構穩(wěn)定性與使用壽命，同時大幅降低了生產成本并提高了木材利用率。具體而言，在30%–90%rh、20–30℃的典型釀造環(huán)境下，木桶連續(xù)運行12個月，桶體直徑變化率被嚴格控制在0.5%以內，且無任何肉眼可見的結構性滲漏現(xiàn)象。這一成果得益于弓形榫卯的巧妙設計，其端面橫截面曲率與木條弧面曲率精準匹配，加之0.1–0.3mm的縱向滑動公差以及0.05–0.15mm的側向滑動公差，有效吸收了木材因濕度變化產生的膨脹或收縮應力，確保桶體幾何角度變化量不超過5%，可維持長期穩(wěn)定。此外，本工藝允許直接使用直徑80–130mm的小徑特種原木，如杜仲木、銀杏木、松木等，出材率由傳統(tǒng)工藝的42%提升至70%以上，木材成本降低28%以上，人工工時節(jié)省35%以上，單桶綜合成本下降20%以上。桶壁無金屬接觸，避免了鐵、銅離子析出對酒體風味的不良影響，確保酒體風味純正。同時，同一工藝可靈活制造直徑500–1200mm、高度800–1500mm的系列發(fā)酵桶，滿足大曲、小曲、果酒等不同規(guī)模的釀造需求，具備極高的行業(yè)推廣價值。
1.一種提高發(fā)酵木桶穩(wěn)定性的木條分割組合工藝，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的提高發(fā)酵木桶穩(wěn)定性的木條分割組合工藝，其特征在于，所述原木選自杜仲木、銀杏木、松木中的一種或多種，且原木直徑不超過130mm。
3.如權利要求1所述的提高發(fā)酵木桶穩(wěn)定性的木條分割組合工藝，其特征在于，所述對稱分割后的木條厚度為30mm-50mm，因對稱分割方式，原木芯部的結疤被完整包含在單塊木條截面內部，無切面暴露。
4.如權利要求1所述的提高發(fā)酵木桶穩(wěn)定性的木條分割組合工藝，其特征在于，所述弓形榫卯通過數控銑床或激光切割加工形成，其表面粗糙度ra≤6.3μm，且榫卯接合面的曲率半徑公差為±0.05mm。
5.如權利要求1所述的提高發(fā)酵木桶穩(wěn)定性的木條分割組合工藝，其特征在于，所述滑動公差的設置通過以下方式實現(xiàn)：
6.如權利要求1所述的提高發(fā)酵木桶穩(wěn)定性的木條分割組合工藝，其特征在于，組裝后的木桶在濕度變化范圍為30%-90%rh的條件下，桶體直徑變化率≤0.5%，且無結構性滲漏。
7.如權利要求1所述的提高發(fā)酵木桶穩(wěn)定性的木條分割組合工藝，其特征在于，相較于傳統(tǒng)直角榫卯制桶工藝，所述工藝使木材利用率提高28%以上，人工成本降低35%以上，且適用于直徑≥500mm的大型木桶制作。
8.一種由權利要求1-7中任一所述的提高發(fā)酵木桶穩(wěn)定性的木條分割組合工藝制成的發(fā)酵木桶，其特征在于，所述木桶的桶壁由多塊木條通過弓形榫卯相互插接組成，相鄰木條的年輪圓弧方向相反，且桶體在長期使用中可保持結構穩(wěn)定。