一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的環(huán)保米酒——太陽能米酒

區(qū)國良

一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的環(huán)保米酒——太陽能米酒

區(qū)國良

（廣東省九江酒廠有限公司，廣東 佛山 528205）

以太陽能為主要能源，對(duì)米酒發(fā)酵醪液進(jìn)行加熱蒸餾，從而得到米酒產(chǎn)品，在白酒生產(chǎn)過程中利用太陽能減少污染物排放，達(dá)到節(jié)能環(huán)保、清潔生產(chǎn)的目的，同時(shí)提升產(chǎn)品質(zhì)量，使米酒味道更純正，口味更清爽，產(chǎn)品更安全，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品升級(jí)換代。以太陽能為主要能源對(duì)米酒進(jìn)行蒸餾的裝置已獲得國家實(shí)用新型專利權(quán)，專利號(hào)為201521141237.8。

米酒；節(jié)能減排；太陽能；蒸餾

能源問題與人們的日常生活、生存環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和未來密切相關(guān)，隨著世界人口的增長，人們對(duì)自然資源的需求不斷增加。但人們對(duì)礦物燃料過度開采，使不可再生資源日趨枯竭，全球環(huán)境日益惡化，因此，大力開發(fā)可再生資源的利用，日益受到世界各國的關(guān)注和重視，其中最突出的是太陽能的研究與應(yīng)用。礦物能源的危機(jī)直接影響到國家的發(fā)展戰(zhàn)略及國家安全，解決能源危機(jī)，開發(fā)利用可再生能源刻不容緩。中國是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國，而燃燒煤炭時(shí)產(chǎn)生的SO2、NO、CO2等污染物總量也相當(dāng)驚人，造成嚴(yán)重的大氣污染，危害環(huán)境。鑒于此，國家相應(yīng)地推出限煤政策，逐步降低煤炭的消費(fèi)比例，提升新能源的使用比例，由此，大力開發(fā)利用太陽能是大勢(shì)所趨。將太陽能應(yīng)用技術(shù)與傳統(tǒng)釀酒技術(shù)相結(jié)合，符合國家環(huán)保政策要求，同時(shí)還能提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升產(chǎn)品競爭力。

在目前的白酒生產(chǎn)過程中，蒸餾工藝主要采用直接蒸汽進(jìn)行蒸餾的方式，在整個(gè)生產(chǎn)過程中消耗了大量的能源，以米酒生產(chǎn)為例，蒸餾過程的能耗占整個(gè)生產(chǎn)總能耗的70%以上，而蒸餾過程主要靠燃燒原煤產(chǎn)生蒸汽提供熱能的方式對(duì)白酒進(jìn)行蒸餾，煤是不可再生能源，在消耗大量有限資源的同時(shí)，燃燒煤時(shí)產(chǎn)生大量的廢氣、廢水加劇了環(huán)境污染，危害人類生存環(huán)境。同時(shí)，以直接蒸汽進(jìn)行白酒蒸餾的生產(chǎn)方式給發(fā)酵醪液帶來了大量的蒸汽冷凝水，大大降低了醪液的有機(jī)物濃度，不利于白酒風(fēng)味物質(zhì)的蒸餾及提純，大量蒸汽冷凝水給酒糟的綜合利用造成更大的困難。如何降低白酒生產(chǎn)的能源消耗，提升產(chǎn)品質(zhì)量，提高蒸餾效率已經(jīng)成為釀酒行業(yè)的一大課題。改進(jìn)蒸餾技術(shù)，應(yīng)用清潔能源進(jìn)行蒸餾，節(jié)能減排，是降低白酒生產(chǎn)能耗的有效途徑。

2018-05-18，習(xí)近平總書記在全國生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會(huì)上發(fā)表重要講話，要深刻認(rèn)識(shí)生態(tài)環(huán)境保護(hù)面臨的形勢(shì)，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，推動(dòng)綠色發(fā)展模式，提高全民環(huán)保意識(shí)，逐步規(guī)范環(huán)保管理，以保護(hù)人體健康和生態(tài)環(huán)境為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)天更藍(lán)、地更綠、水更清，貫徹“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)環(huán)保理念，倡導(dǎo)大力發(fā)展清潔能源。在太陽能利用方面，國家和各省出臺(tái)了一系列的鼓勵(lì)政策，在稅收方面給予太陽能環(huán)保技術(shù)項(xiàng)目優(yōu)惠，或直接在資金上給予扶持，助力發(fā)展以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的綠色環(huán)保經(jīng)濟(jì)模式，鼓勵(lì)企業(yè)在能源技術(shù)和減排技術(shù)方面不斷創(chuàng)新。太陽能是采之不盡、用之不竭的可再生能源，屬于清潔能源，中國土地遼闊，有著豐富的太陽能資源，全國各地的年太陽能總輻射量為928～2 333 kW·h/m2。以廣東省南部為例，年太陽能總輻射量處于全國的平均水平，參考值為1 626 kW·h/m2，以利用1 000 m2（太陽能蒸餾陣列）太陽能輻射面積計(jì)，年供能源1 626 MW·h，折標(biāo)煤約200 t，可蒸酒1 000 t，減少CO2排放498 t，實(shí)現(xiàn)降低成本、節(jié)能減排的目標(biāo)，取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

1 主要試驗(yàn)材料與設(shè)備儀器

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料包括大米、米酒曲種。

1.2 主要試驗(yàn)設(shè)備及檢測(cè)儀器

試驗(yàn)設(shè)備為太陽能蒸餾裝置。根據(jù)專利號(hào)為201521141237.8的太陽能蒸餾裝置專利文件，委托山東省章丘聚寶盤新能源設(shè)備廠生產(chǎn)一套口徑為220 cm的碟式太陽能蒸餾裝置，接收太陽能的有效面積為3.5 m2，在正常日照陽光下提供3.5 kW的太陽能功效，太陽能蒸餾裝置的太陽自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)采用“雙軸GPS+天文計(jì)算+光控”方式。

主要產(chǎn)品檢測(cè)儀器有島津GC-17A、島津GC2010Plus。

2 試驗(yàn)方法

2.1 米酒發(fā)酵

以常規(guī)米酒生產(chǎn)工藝方式進(jìn)行米酒發(fā)酵，主要工藝流程如圖1所示。

2.2 米酒蒸餾

2.2.1 太陽能蒸餾裝置結(jié)構(gòu)

太陽能蒸酒裝置由斜底釜、拋物面太陽能集熱器、太陽跟蹤控制器、冷凝器等部件組成。蒸餾裝置原理和斜底蒸餾釜結(jié)構(gòu)如圖2所示。

（a）蒸餾裝置原理圖 （b）斜底蒸餾釜結(jié)構(gòu)圖

1—拋物面太陽能集熱器；2—螺桿螺母組件；3—支柱；4—排料閥；5—排料管；6—支架；7—斜底釜；8—蒸汽管；9—進(jìn)料閥；10—進(jìn)料管；11—冷凝器；12—軸承；13—懸掛桿；14—仰角電機(jī)；15—萬向節(jié)；16—方位角電機(jī)；17—齒輪組件；18—支座；19—排料口；20—玻璃棉保溫層；21—安全閥；22—蒸汽口；23—真空閥；24—進(jìn)料口；25—防風(fēng)擋板；26—經(jīng)黑化處理的不銹鋼橢圓形吸熱面；27—階梯式垂直擋板。

圖2 蒸餾裝置原理圖和斜底蒸餾釜結(jié)構(gòu)圖

2.2.2 蒸餾方法

拋物面太陽能集熱器1將太陽能聚焦到斜底釜7的橢圓形吸熱面26上，將釜內(nèi)的酒醪加熱至沸騰，得到酒精氣體，酒精氣體通過蒸汽管8至冷凝器11，在冷凝器通過熱交換冷凝得到白酒液體，酒精氣體在冷凝器的熱交換過程中將酒醪進(jìn)行預(yù)加熱，提高太陽能利用率。

在蒸餾過程中，當(dāng)蒸餾液的酒精度低于3%（/）時(shí)，停止蒸餾，將排料閥門4開啟，通過排料管5排出酒糟，完成排料后關(guān)閉排料閥門4，開啟進(jìn)料閥門9，通過進(jìn)料管10往斜底釜內(nèi)加入經(jīng)過預(yù)熱的酒醪，進(jìn)料后關(guān)閉進(jìn)料閥門9進(jìn)入新一輪的蒸餾操作。

太陽跟蹤控制器采用GPS衛(wèi)星定位、天文計(jì)算及光控跟蹤器模式自動(dòng)跟蹤太陽，通過控制仰角電機(jī)14運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)萬向節(jié)15轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)螺桿螺母總成2運(yùn)轉(zhuǎn)，推動(dòng)拋物面太陽能集熱器1跟蹤太陽的仰角。在左右兩條懸掛桿13的牽引下，推動(dòng)拋物面太陽能集熱器以拋物面的焦點(diǎn)為圓點(diǎn)，而圓點(diǎn)就是在左右兩個(gè)軸承12的軸線上，以拋物面的焦距為半徑作圓弧上下運(yùn)動(dòng)，跟蹤太陽的仰角，使拋物面太陽能集熱器1將太陽能聚焦到斜底釜的橢圓形吸熱面26上，同時(shí)通過太陽跟蹤控制器控制方位角電機(jī)16運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)齒輪總成17運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)支柱3、支架6、斜底釜7及拋物面太陽能集熱器1同步轉(zhuǎn)動(dòng)并跟蹤太陽的方位角。

斜底釜固定安裝在支柱3的支架6上，而進(jìn)料管10、蒸汽管8、排料管5均采用不銹鋼波紋管與斜底釜7實(shí)現(xiàn)柔性連接。

拋物面太陽能集熱器1通過左右兩邊的懸掛桿13及軸承12與支架6實(shí)現(xiàn)活動(dòng)連接，使拋物面太陽能集熱器的焦點(diǎn)落在斜底釜的橢圓形吸熱面26上。在斜底釜的斜底上設(shè)置不銹鋼階梯式垂直擋板，在排料操作時(shí)，讓蒸餾釜內(nèi)保留適當(dāng)?shù)囊后w，防止排料操作時(shí)出現(xiàn)釜底燒焦現(xiàn)象。

在斜底釜的頂部設(shè)置一個(gè)壓力安全閥21，其工作壓力為1.0 kg/cm2，防止在蒸餾過程斜底釜出現(xiàn)超壓現(xiàn)象而發(fā)生安全事故。在斜底釜的頂部設(shè)置一個(gè)真空閥23，防止在進(jìn)料過程中由于釜內(nèi)溫度瞬時(shí)降低而出現(xiàn)負(fù)壓現(xiàn)象而損毀斜底釜。在斜底釜的側(cè)面及頂面設(shè)置玻璃棉保溫層20，減少熱損失，提升蒸餾熱效率。在斜底釜的橢圓形釜底采用經(jīng)過黑化處理的不銹鋼橢圓形吸熱面26，提升熱效率。在斜底釜的橢圓形釜底設(shè)置橢圓形防風(fēng)擋板25，減少熱損失，提升熱效率。

3 結(jié)果與分析

太陽能蒸餾裝置吸收太陽能的有效面積為3.5 m2，在白天晴朗、無云摭擋的情況下，提供平均3.5 kW的太陽功率，為太陽能米酒蒸餾過程提供能量。

對(duì)發(fā)酵成熟的米酒發(fā)酵醪液分別采用了傳統(tǒng)蒸餾工藝（以直接蒸汽加熱蒸餾）及太陽能蒸餾工藝進(jìn)行蒸餾，并對(duì)蒸餾得到的白酒產(chǎn)品進(jìn)行同條件下6個(gè)月時(shí)間的陳釀老熟，組織品酒師對(duì)經(jīng)過陳釀老熟后的白酒樣板進(jìn)行感官品評(píng)、評(píng)分，并對(duì)樣板灑分別進(jìn)行了理化指標(biāo)檢測(cè)。

各個(gè)評(píng)酒師對(duì)樣本酒的風(fēng)味指標(biāo)評(píng)分情況如表1所示，評(píng)酒師對(duì)兩種蒸餾方式的產(chǎn)品風(fēng)味品評(píng)的綜合評(píng)價(jià)意見為：以太陽能蒸餾的米酒與傳統(tǒng)方法蒸餾的米酒比較，太陽能蒸餾的米酒米香更濃郁、純正，口感更醇厚、綿甜、爽凈，酒體更豐滿，別具產(chǎn)品特色。

兩種蒸餾方式產(chǎn)品的主要理化指標(biāo)如表2所示。從表2中反映的產(chǎn)品主要理化指標(biāo)顯示，以太陽能蒸餾的米酒與傳統(tǒng)方法蒸餾的米酒比較，理化指標(biāo)呈穩(wěn)定向好的趨勢(shì)，其中，作為米酒產(chǎn)品的主要風(fēng)味特征成分?-苯乙醇含量有較大的升幅，升幅達(dá)29.5%，對(duì)提升產(chǎn)品風(fēng)味質(zhì)量起到重要的作用。對(duì)以太陽能蒸餾的米酒與傳統(tǒng)方法蒸餾的米酒產(chǎn)品的感官指標(biāo)及理化指標(biāo)進(jìn)行綜合比較，太陽能蒸餾的米酒產(chǎn)品質(zhì)量有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

表1 兩種蒸餾方式產(chǎn)品的風(fēng)味指標(biāo)對(duì)比

風(fēng)味指標(biāo) 編號(hào)方式外觀（滿20分）香氣（滿30分）口感（滿30分）型格（滿20分）總評(píng)分（滿100分）質(zhì)量排序 1傳統(tǒng)2025.725.517.388.52 2太陽能2027.328.118.493.71

表2 兩種蒸餾方式產(chǎn)品的主要理化指標(biāo)對(duì)比

理化指標(biāo) 編號(hào)方式20 ℃酒精度體積比/（%）總酸/（g/L）總酯/（g/L）雜醇油/（g/L）?-苯乙醇/（mg/L）質(zhì)量排序 1傳統(tǒng)36.70.770.961.5857.22 2太陽能36.60.800.981.6174.11

4 結(jié)論

通過試驗(yàn)，在米酒生產(chǎn)工藝過程中，以太陽能為能源對(duì)米酒發(fā)酵醪液進(jìn)行加熱蒸餾，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)釀酒產(chǎn)業(yè)與新能源、新技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，提升傳統(tǒng)釀酒行業(yè)的技術(shù)水平，降低產(chǎn)品能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，為打造綠色環(huán)保釀酒產(chǎn)業(yè)打下基礎(chǔ)，創(chuàng)造更好的社會(huì)效益。同時(shí)，以太陽能對(duì)米酒進(jìn)行蒸餾，有效降低了生產(chǎn)中雜質(zhì)污染的風(fēng)險(xiǎn)，解決了傳統(tǒng)蒸餾過程中產(chǎn)生大量蒸汽冷凝水的難題，提高了米酒發(fā)酵醪液中風(fēng)味成分的濃度，更有利于米酒風(fēng)味物質(zhì)的提取，使米酒的米香更濃郁、純正，口感更醇厚、綿甜、爽凈，酒體更豐滿，有效提升了米酒產(chǎn)品質(zhì)量，為產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益開拓了新的途徑。

TS262.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.16.066

2095－6835（2019）16－0149－02

區(qū)國良（1962—），男，本科，釀造工程師，主要從事釀酒及相關(guān)管理工作。

〔編輯：王霞〕