一種白酒釀酒用固態(tài)發(fā)酵起窖裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

文/程 偉 李 娜 潘天全 張 杰（安徽金種子酒業(yè)股份有限公司）

由于中國白酒傳統(tǒng)釀造工藝的神秘性、多因素性和不確定性等因素，白酒釀造生產(chǎn)的機(jī)械化水平相對較低，勞動(dòng)強(qiáng)度大、操作環(huán)境差、招收工人難等問題較為突出[1]，白酒釀造的機(jī)械化、自動(dòng)化、數(shù)據(jù)化是中國白酒發(fā)展的方向。目前的情況是，相比于儲存、灌裝等工序，制曲、釀造等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的連續(xù)型機(jī)械化生產(chǎn)程度更低。本文結(jié)合生產(chǎn)應(yīng)用，從設(shè)計(jì)目的及實(shí)施等方面，分析與探討了一種白酒釀酒用固態(tài)發(fā)酵起窖裝置。該裝置在窖池上方運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)從窖池中分層提取出酒醅，完成酒醅的起窖出池操作，結(jié)構(gòu)簡單并可有效解決人工起窖勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題。

一、起窖裝置的設(shè)計(jì)

1.所要解決的技術(shù)問題及達(dá)到的效果

設(shè)計(jì)這種白酒釀酒用固態(tài)發(fā)酵起窖裝置，是為便于與傳統(tǒng)手工操作的手推車相結(jié)合使用，適用于傳統(tǒng)的老式釀酒車間廠房空間及布局，避免使用吊裝機(jī)器，減輕人工起窖的勞動(dòng)強(qiáng)度等。該裝置能達(dá)到以下效果：（1）工作效率高。釀酒車間每班次每窖池大約3t 左右酒醅的出窖操作，需3 名工人配合1.5h 左右，應(yīng)用該酒醅起窖裝置只需2人約0.5h 左右，效率大約提高了3倍左右。（2）環(huán)保衛(wèi)生。酒醅直接由進(jìn)料口入由出料口傾出未接觸鐵鍬，縮短了工人進(jìn)入窖池內(nèi)部操作的時(shí)間，同時(shí)挖料刮板槽對酒醅起到攪拌、疏松等作用，有利于后期的蒸餾。（3）結(jié)構(gòu)簡單，易于操作和維護(hù)。起窖裝置整體結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，酒醅起窖過程只需要2 名工人配合操作。

2.工作原理及其主要特點(diǎn)

起窖裝置通過減速電機(jī)經(jīng)鏈輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)橫向?qū)к壴诳v向?qū)к壣锨昂笠苿?dòng)、主機(jī)架在橫向?qū)к壣献笥乙苿?dòng)，出醅裝置通過液壓裝置或齒輪齒條裝置實(shí)現(xiàn)在主機(jī)架上的升降移動(dòng)，挖醅進(jìn)料裝置的挖料刮板槽接觸酒醅并轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)窖池不同部位固態(tài)發(fā)酵酒醅的挖取、轉(zhuǎn)移及出窖操作。橫向?qū)к壣显O(shè)置有手推車放置槽位，位于出醅裝置出料口的一側(cè)，置于出料口下方的手推車可以接取挖料刮板槽挖取的酒醅。出料裝置的轉(zhuǎn)向裝置設(shè)置有轉(zhuǎn)向輪，并在輸送裝置的鏈板結(jié)構(gòu)兩端的后側(cè)設(shè)置有轉(zhuǎn)向輪軌道，實(shí)現(xiàn)酒醅輸送裝置的縱向輸送與水平輸送的轉(zhuǎn)換。

起窖裝置的各部件均采用不銹鋼材料制備，具有如下特點(diǎn)：通過減速電機(jī)、控制程序等的綜合控制，可以實(shí)現(xiàn)出醅裝置的空間位移，以滿足窖池不同部位固態(tài)發(fā)酵酒醅的挖取、轉(zhuǎn)移及出窖操作；出醅裝置的輸送裝置為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的鏈板結(jié)構(gòu)，避免采用以蛟龍為主要構(gòu)件的提料機(jī)構(gòu)，避免了堵塞及清理困難等問題；出料裝置設(shè)置有轉(zhuǎn)向輪、轉(zhuǎn)向輪軌道等，實(shí)現(xiàn)酒醅輸送裝置的縱向輸送與水平輸送的轉(zhuǎn)換；次機(jī)架導(dǎo)軌的間距可以根據(jù)窖池尺寸設(shè)置，以滿足移動(dòng)滾輪在窖池池梗路上的運(yùn)動(dòng)，以適應(yīng)不同尺寸規(guī)格窖池的出醅操作要求。

3.起窖裝置的結(jié)構(gòu)分析及運(yùn)行模式

圖1、圖2 是固態(tài)發(fā)酵起窖裝置的結(jié)構(gòu)示意圖和側(cè)、俯視圖。由圖1、圖2 可知，該起窖裝置主要由橫向?qū)к?、縱向?qū)к?、主機(jī)架3、次機(jī)架4、出醅裝置5、手推車6等部分構(gòu)成。橫向?qū)к? 包括手推車放置槽位1-1、橫向聯(lián)動(dòng)裝置1-2；縱向?qū)к? 包括縱向聯(lián)動(dòng)裝置2-1；主機(jī)架3 包括液壓裝置3-1、電機(jī)二3-2；次機(jī)架4 包括滾輪及緊固裝置4-1、電機(jī)一4-2；出醅裝置5 包括挖醅進(jìn)料裝置5-1、輸送裝置5-2、電機(jī)三5-3、轉(zhuǎn)向裝置5-4、出料裝置5-5、轉(zhuǎn)向輪軌道5-6、挖料刮板槽5-7[2]。該起窖裝置中出醅裝置的挖料刮板槽、機(jī)架、輸送裝置等構(gòu)件均采用不銹鋼材料制造，所使用的電機(jī)均為防爆電機(jī)，并設(shè)置有防護(hù)防塵裝置。

橫向?qū)к? 可以在縱向?qū)к? 上移動(dòng)，主機(jī)架3 設(shè)置在橫向?qū)к? 上，出醅裝置設(shè)置在主機(jī)架3 上，主機(jī)架3 可以在橫向?qū)к? 上移動(dòng)。挖醅進(jìn)料裝置5-1 為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的挖料刮板槽，次機(jī)架4 底部設(shè)有移動(dòng)滾輪及緊固裝置4-1，可實(shí)現(xiàn)起窖裝置的移動(dòng)與次機(jī)架的穩(wěn)定。出醅裝置的傳動(dòng)裝置由減速電機(jī)三帶動(dòng)并設(shè)置在出醅裝置5的頂部，出醅裝置5 設(shè)置有液壓裝置3-1 的升降機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)出醅裝置5 的上下位移。出醅裝置5 中的輸送裝置5-2 為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的鏈板結(jié)構(gòu)，挖料刮板槽均勻設(shè)置在輸送裝置的鏈板結(jié)構(gòu)上。橫向?qū)к? 在縱向?qū)к? 上的移動(dòng)由減速電機(jī)一4-2 經(jīng)鏈輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)，主機(jī)架在橫向?qū)к壣系囊苿?dòng)由減速電機(jī)二3-2 經(jīng)鏈輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)，出醅裝置通過液壓裝置3-1 或齒輪齒條裝置實(shí)現(xiàn)在主機(jī)架3上的升降。

圖1 固態(tài)發(fā)酵起窖裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

主機(jī)架3 上端設(shè)置有減速電機(jī)三5-3 驅(qū)動(dòng)的上端鏈輪，下端懸空設(shè)置有下端鏈輪，減速電機(jī)三5-3 通過上端鏈輪帶動(dòng)下端鏈輪旋轉(zhuǎn)輸送裝置5-2，在上端鏈輪處設(shè)置有出料裝置5-5。挖料刮板槽伴隨酒醅輸送裝置5-2旋轉(zhuǎn)提升至出料口處傾倒出酒醅，進(jìn)入主機(jī)架3 上放置的手推車6 內(nèi)。酒醅輸送裝置5-2 為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的鏈板結(jié)構(gòu)，挖料刮板槽均勻設(shè)置在輸送裝置的鏈板結(jié)構(gòu)上，挖料刮板槽兩端鏈板后側(cè)設(shè)置有轉(zhuǎn)向輪軌道5-6，在挖料刮板槽挖料的一側(cè)邊沿均勻設(shè)置有鋸齒狀結(jié)構(gòu)。出料裝置5-5 的轉(zhuǎn)向裝置5-4 設(shè)置有轉(zhuǎn)向輪，并在輸送裝置5-2鏈板結(jié)構(gòu)兩端的后側(cè)設(shè)置有轉(zhuǎn)向輪軌道5-6，實(shí)現(xiàn)酒醅輸送裝置5-2 的縱向輸送與水平輸送的轉(zhuǎn)換。

二、起窖裝置的生產(chǎn)應(yīng)用

1.固態(tài)發(fā)酵白酒機(jī)械化釀酒車間基本起窖模式

目前，固態(tài)發(fā)酵白酒的發(fā)酵容器主要采用窖池、地缸、發(fā)酵槽車等多種形式。窖池是通常采用黃泥、條石、磚、水泥、木材等材料建成的長方形或正方形發(fā)酵容器,一般深1.5m 左右；地缸是用陶土燒制或者金屬材料制成，一般埋在地下，缸口露出地面；發(fā)酵槽車等立式發(fā)酵設(shè)備多應(yīng)用于清香型白酒的發(fā)酵，可以根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)計(jì)不同的規(guī)格。對窖池的起窖（又稱出醅）操作，普遍采用行車抓斗或是人工；其中，行車抓斗操作存在較難做到分層出窖、需人工配合操作、效率低等弊端[3]，人工操作存在勞動(dòng)強(qiáng)度較大等弊端。

圖2 固態(tài)發(fā)酵起窖裝置的側(cè)視圖（左）與俯視圖（右）

2.固態(tài)發(fā)酵白酒機(jī)械化釀酒車間的行車操作

行車是釀酒車間機(jī)械化進(jìn)程中的關(guān)鍵設(shè)備，行車的出現(xiàn)代替人工完成出窖、入池整個(gè)流程。目前，機(jī)械化釀酒車間使用的行車分為天行車與地行車，其中天行車的車軌鋪設(shè)于車間頂部，配有抓斗與操控室，主要用于釀酒車間出、入池等操作[4]。行車的使用解放了勞動(dòng)力，節(jié)省了大量時(shí)間，提高了工作效益，但同時(shí)需要嚴(yán)格注意操作安全問題，如行車與軌道各連接點(diǎn)必須時(shí)常檢查、起吊過程中不能超負(fù)荷、地面工作人員嚴(yán)禁站在抓斗下方等。

3.固態(tài)發(fā)酵白酒機(jī)械化釀酒車間的起窖裝置操作

本文設(shè)計(jì)制造并應(yīng)用的起窖裝置，其出醅裝置以挖料刮板槽為主要構(gòu)件的提料機(jī)構(gòu)可以完成酒醅的出池起窖操作，避免使用鐵鍬。由于發(fā)酵酒醅具有粘性大、酸度大等特性，可能造成提料機(jī)構(gòu)的堵塞、腐蝕及清理困難等，因此出醅裝置的挖料刮板槽等構(gòu)件均采用不銹鋼材料，挖料刮板槽通過輸送裝置將酒醅輸送到上端經(jīng)出料裝置進(jìn)入手推車中。出醅裝置的傳動(dòng)裝置由減速電機(jī)三帶動(dòng)并設(shè)置在出醅裝置的頂部，出醅裝置設(shè)置有升降機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)出醅裝置的上下位移，以完成窖池不同深度酒醅的挖取操作。

三、討論與總結(jié)

中國白酒的釀酒機(jī)械化在保持傳統(tǒng)工藝優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，不斷汲取現(xiàn)代技術(shù)方法，利用機(jī)械設(shè)備完善工藝操作，機(jī)械化釀造車間降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。本文設(shè)計(jì)制造并生產(chǎn)應(yīng)用的起窖裝置與傳統(tǒng)手工操作的手推車相結(jié)合使用，采用液壓裝置與滾輪裝置驅(qū)動(dòng)挖料刮板槽等，達(dá)到自動(dòng)從窖池中分層提取出酒醅的目的，尤其適用于傳統(tǒng)的老式釀酒車間廠房空間及布局，避免使用吊裝機(jī)器，減輕人工起窖勞動(dòng)強(qiáng)度等。對機(jī)械化操作工藝的不斷完善、優(yōu)化、升級等是白酒企業(yè)的發(fā)展之重，因此需要進(jìn)一步加強(qiáng)對機(jī)械化起窖裝置的研究。[本研究受基金項(xiàng)目：2017年度阜陽市科技重大專項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目“功能性釀酒微生物的篩選及其在綠色釀造生產(chǎn)中的應(yīng)用”、2017年度安徽省重點(diǎn)科技計(jì)劃項(xiàng)目 “基于云技術(shù)的固態(tài)發(fā)酵智能車間建設(shè)及示范”（項(xiàng)目編號：1704a0902046）等的資助。]