白酒生產(chǎn)企業(yè)勾調(diào)車間布局設(shè)計的應(yīng)用分析

宋 潔，馮錫龍

(華商國際工程有限公司，北京 100069)

白酒，是以糧谷為主要原料，以大曲、小曲、麩曲、酶制劑及酒母等為糖化發(fā)酵劑，經(jīng)蒸煮、糖化、發(fā)酵、蒸餾、陳釀、勾調(diào)而成的蒸餾酒。白酒的主要成分是乙醇和水，溶于其中的酸、酯、醇、醛等種類眾多的微量有機化合物，雖然只占總量的1%～2%，卻是白酒的呈香呈味物質(zhì)，決定著白酒的風(fēng)格和質(zhì)量。釀酒原料和工藝決定了這些風(fēng)味物質(zhì)的合成，勾調(diào)使各種微量香味成分的分子間重新排列和締合，達(dá)到酒體設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)酒樣的香味和風(fēng)格特點。因此，勾調(diào)是白酒釀造的一項重要且必不可少的工藝。本文在酒廠勾調(diào)車間設(shè)計及安全整改方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場學(xué)習(xí)經(jīng)歷，對勾調(diào)車間的工藝和防火安全措施進(jìn)行闡述。

1 白酒勾調(diào)工段簡述

1.1 勾調(diào)工藝

勾調(diào)以合格的酒為基礎(chǔ)，按不同的比例進(jìn)行調(diào)配，保持白酒特定風(fēng)格。過去的勾調(diào)是由勾調(diào)師憑借個人感官技能和豐富的勾調(diào)經(jīng)驗進(jìn)行調(diào)酒。隨著白酒企業(yè)發(fā)展及規(guī)模擴大，手工調(diào)酒已不能滿足生產(chǎn)需求，調(diào)酒技術(shù)逐漸開始走向機械化、自動化。20 世紀(jì)80 年代初，五糧液集團(tuán)率先開發(fā)了計算機勾調(diào)技術(shù)，發(fā)展至今，越來越多的大型酒廠與設(shè)備生產(chǎn)廠家合作，研發(fā)并應(yīng)用白酒自動勾調(diào)控制系統(tǒng)，從操作員開始，以從下到上的層次結(jié)構(gòu)為管理系統(tǒng)提供信息，實現(xiàn)設(shè)備控制、過程控制、生產(chǎn)控制之間的“管控一體化”。

不銹鋼罐勾調(diào)是目前各酒廠使用的主要勾調(diào)方法。勾調(diào)步驟大致如下：

①選酒。勾調(diào)前，必須先選酒，以每罐酒的詳細(xì)記錄為依據(jù)，若貯存時間長的酒質(zhì)有變，需多次品評，記錄酒質(zhì)。

②小樣勾調(diào)。以大宗酒為基礎(chǔ)，邊調(diào)邊嘗，勾調(diào)好的小樣，加漿調(diào)到要求的酒度，再進(jìn)行品嘗，合格后進(jìn)行理化檢驗。

③正式大罐勾調(diào)。按照小樣勾兌確定的比例，用酒泵打入勾調(diào)罐內(nèi)，攪拌均勻后取樣嘗評，若變化不大，加漿至所需酒度，攪勻。

④酒過濾。降度勾調(diào)后的酒，需經(jīng)多級過濾設(shè)備去除其中的雜質(zhì)和絮凝物。

圖1所示是某酒廠的勾調(diào)工段工藝流程。

圖1 勾調(diào)生產(chǎn)工藝流程

生產(chǎn)過程全部通過中央自動控制室對白酒進(jìn)行全自動化勾兌，系統(tǒng)準(zhǔn)確安全的將各類白酒及水按要求的配比進(jìn)行勾兌、調(diào)味，調(diào)好的半成品經(jīng)化驗合格后，通過盤式硅藻土過濾機、精濾機過濾出質(zhì)量合格的成品酒，再將該成品酒泵送至各成品酒罐內(nèi)。

1.2 勾調(diào)工段計算

1.2.1 體積分?jǐn)?shù)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的換算

白酒酒精含量是以體積分?jǐn)?shù)表示的，即100 mL白酒中的酒精含量（mL）。

體積分?jǐn)?shù)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)的換算式：

式中：φ——體積分?jǐn)?shù)（%）；

ω——質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）；

0.78934——純酒精在20 ℃時的相對密度。

酒精相對密度與百分含量對照表（20 ℃）是依據(jù)體積分?jǐn)?shù)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)的換算關(guān)系制定。實際應(yīng)用中，已知體積分?jǐn)?shù)（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）可直接通過查該表轉(zhuǎn)換質(zhì)量分?jǐn)?shù)（體積分?jǐn)?shù)）。

1.2.2 酒精含量換算

將質(zhì)量為m、酒精含量為φ的白酒換算為酒精含量φ，換算后酒的質(zhì)量為m。在折算中，可以確定純酒精質(zhì)量不變，根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行換算。通過公式2 或查表可以得到φ，φ所對應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω，ω，則有：

根據(jù)公式3 可以得到折算后的白酒質(zhì)量。酒廠通常將不同度數(shù)的白酒折算成某一酒精含量的白酒，以便于原酒入庫驗收時統(tǒng)一計量和管理。

1.2.3 白酒加漿量的計算

設(shè)：原酒酒精含量為φ，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ω，原酒質(zhì)量為m，加漿降度后的酒精含量為φ，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ω。加漿降度中，純酒精的質(zhì)量不變，即：

得：

1.2.4 白酒的勾調(diào)計算

酒廠生產(chǎn)中經(jīng)常遇到兩種以上不同酒度的白酒進(jìn)行勾調(diào)組合，酒精含量的計算最為重要。勾兌組合后酒的質(zhì)量計算：

式中：ω，ω——原酒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）；

ω——勾調(diào)組合后酒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）；

m，m——原酒的質(zhì)量（kg）；

m——勾調(diào)組合后酒的質(zhì)量（kg）。

白酒多以體積分?jǐn)?shù)表示酒精度，可先根據(jù)公式2將體積分?jǐn)?shù)換算為質(zhì)量分?jǐn)?shù)后進(jìn)行計算。

2 勾調(diào)車間安全設(shè)施和措施

2.1 勾調(diào)車間涉及的危險因素

2.1.1 白酒

①根據(jù)《危險化學(xué)品目錄》第2828 項，乙醇溶液(按體積含乙醇大于24%)屬于危險化學(xué)品，目前多數(shù)白酒項目的安全評價認(rèn)為，白酒濃度高于24%，列為危險化學(xué)品監(jiān)管范疇。

②根據(jù)《化學(xué)品分類和危險性公示通則》（GB 13690—2009）、《危險化學(xué)品目錄》：白酒屬于第3.2類中閃點易燃液體。

③根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016—2014）2018年版，白酒的火災(zāi)危險性類別為甲類。

④根據(jù)《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》（GBZ 230—2010），白酒屬Ⅳ級(輕度危害)。

⑤根據(jù)《危險化學(xué)品重大危險源辨識》（GB 18218—2018），白酒屬于應(yīng)進(jìn)行重大危險源辨識的危險化學(xué)品。

2.1.2 電氣火災(zāi)

引發(fā)電氣火災(zāi)的原因是多種多樣的，歸納起來主要有以下幾種：①短路、電弧和火花；②過負(fù)荷；③接觸不良；④防雷和防靜電接地系統(tǒng)故障；⑤人為破壞，吸煙、故意破壞電器、電纜等。

據(jù)不完全統(tǒng)計，在酒廠火災(zāi)中，因電氣引起的火災(zāi)占72.5 %。此外，勾調(diào)車間還存在著電氣傷害、機械傷害、物體打擊、高處墜落、觸電、噪聲、振動、起重等危險、有害因素。綜上所述，勾調(diào)車間最主要的危險問題是火災(zāi)、爆炸危險。

2.2 安全設(shè)施和措施

勾調(diào)車間的火災(zāi)危險性分類為甲類，設(shè)計應(yīng)充分考慮防火安全問題。具體的安全設(shè)計內(nèi)容如下：

2.2.1 土建設(shè)計

《酒廠設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50694—2011）中關(guān)于勾調(diào)車間的規(guī)定條文較少，僅對勾調(diào)與酒庫設(shè)置在同一建筑物內(nèi)、勾調(diào)與洗瓶車間和包裝車間設(shè)置在同一建筑物內(nèi)的情況做出了防火分隔要求。其他類型工廠，也無類似工段設(shè)計可供參考。因此，目前勾調(diào)車間的設(shè)計還缺乏相關(guān)規(guī)范依據(jù)。

根據(jù)以往酒廠設(shè)計項目經(jīng)驗，勾調(diào)車間的設(shè)計思路通常分兩種情況：第一種，由于勾調(diào)車間大部分空間用于放置勾調(diào)罐，基本與酒庫布置相同，因此參考酒庫布置進(jìn)行設(shè)計，建筑物性質(zhì)為甲類庫房；第二種，按勾調(diào)車間進(jìn)行設(shè)計，建筑物性質(zhì)為甲類車間。

①按酒庫設(shè)計

白酒庫的耐火等級、層數(shù)和面積應(yīng)符合《酒廠設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50694—2011）中表6.1.1 的規(guī)定，見表1。

表1 白酒庫、食用酒精庫的耐火等級、層數(shù)和面積

此外，《酒廠設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50694—2011）中關(guān)于酒庫的其他規(guī)范要求，見表2。

表2 關(guān)于酒庫土建設(shè)計的規(guī)范要求

某白酒廠勾調(diào)車間技改，就是參考半敞開式酒庫進(jìn)行技改設(shè)計。勾調(diào)車間占地面積約5800 m，在廠房內(nèi)設(shè)置有自動滅火系統(tǒng)和火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的前提下，用防火墻分割為8 個防火分區(qū)，分割后每個分區(qū)面積不大于750 m。除滿足上表所列要求外，關(guān)于防火墻的具體要求還包括：防火隔墻耐火極限不應(yīng)小于4 h，墻高至屋面板底；緊靠防火墻兩側(cè)的門、窗、洞口之間最近邊緣的水平距離不應(yīng)小于2 m，確小于2 m 時需采用乙級防火窗；每個防火分區(qū)設(shè)兩個疏散門直通室外，且防火分區(qū)內(nèi)任一點至最近安全出口的直線距離＜30m；穿防火墻處需用防火封堵材料緊密填實。

②按勾調(diào)車間設(shè)計

勾調(diào)車間耐火等級、層數(shù)和面積應(yīng)符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中表3.3.1 的規(guī)定，詳見表3。其他要求建議參考酒庫進(jìn)行設(shè)計。

表3 甲類廠房的層數(shù)和每個防火分區(qū)的最大允許建筑面積

綜上所述，兩種建筑設(shè)計思路最大的區(qū)別在于防火分區(qū)面積不同，假設(shè)同為單層、二級耐火建筑，在設(shè)置有自動滅火系統(tǒng)時，按酒庫（半敞開式）設(shè)計防火分區(qū)最大面積為750 m，按勾調(diào)車間設(shè)計防火分區(qū)最大面積為6000 m。由此看來，按勾調(diào)車間設(shè)計時建筑成本和使用性會更好，但在實際項目經(jīng)驗中，此類設(shè)計經(jīng)常會遇到安全問題，特別是建筑面積和罐容較大時，保障車間人員安全、有效控制火情是比較困難的。因此，建議對于規(guī)模較大的白酒廠，勾調(diào)罐有效容積大于100 m3或兼做勻化暫存功能時，采用酒庫設(shè)計是較為合理的；對于規(guī)模較小的白酒廠，勾調(diào)罐有效容積小于或等于100 m3時，可采用勾調(diào)車間的設(shè)計思路。

2.2.2 工藝管路和設(shè)備布置

勾調(diào)車間的工藝管路主要包含酒管、壓縮空氣管、降度水管、自來水管等。其中酒管公稱直徑大于等于DN50 時，是GC2 級壓力管道?！毒茝S設(shè)計防火規(guī)范》中對于酒管的規(guī)定詳見規(guī)范5.0.9、5.0.15、5.0.16 等，此處不再贅述。圖2 是勾調(diào)罐的主要管道連接示意。

圖2 勾調(diào)罐連接管道示意圖

勾調(diào)工段的主要設(shè)備配置有：

①勾調(diào)罐，是勾調(diào)工段主體設(shè)備，不銹鋼材質(zhì)，常壓運行。勾調(diào)罐通常根據(jù)工藝和產(chǎn)品品種需要確定尺寸和數(shù)量，勾調(diào)罐尺寸至少有兩種規(guī)格，大體積勾調(diào)罐用于勾調(diào)和大配方，小體積罐用于調(diào)味和微調(diào)。因白酒具有易燃易爆的危險性，白酒勾調(diào)罐、儲罐設(shè)計要充分考慮安全和消防問題，目前尚無具體規(guī)范對白酒儲罐做出要求，個人認(rèn)為其設(shè)計可參考《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》SH/T 3007—2014。具體配置包含：進(jìn)酒口、出酒口、壓縮空氣口、低液位控制接口、取樣口、入孔、罐頂加強鋼、阻火呼吸閥、泡沫液進(jìn)口、高液位控制接口、透光孔、液位計接口、旋梯、罐頂平臺等。

②粗過濾機，用于過濾已勾調(diào)好的半成品酒，去除酒內(nèi)較大雜質(zhì)。過濾機配有緩沖罐和泵，操作時應(yīng)注意過濾機的壓力控制，保證過濾壓力小于0.3 MPa。常用過濾設(shè)備為活性炭過濾機、硅藻土過濾機，這類過濾機具有過濾快、過濾量大的特點。

③精濾機，用于白酒精濾，正常過濾壓力應(yīng)小于0.3 MPa。過濾低度白酒時，還應(yīng)使用冷凍過濾機，以去除因高級脂肪酸乙酯溶解度下降而析出的白色絮狀沉淀。

④輸酒泵，向勾調(diào)罐泵酒，酒泵應(yīng)采用衛(wèi)生泵，防爆。

⑤質(zhì)量流量計，勾調(diào)需按照一定比例泵入原酒，使用質(zhì)量流量計控制泵酒量。

勾調(diào)罐的布置目前尚無規(guī)范做出明確規(guī)定，建議參考酒庫進(jìn)行布置。根據(jù)《酒廠設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50694—2011）6.1.6 條規(guī)定：白酒庫、食用酒精庫內(nèi)的儲罐，單罐容量不應(yīng)大于1000 m，儲罐之間的防火間距不應(yīng)小于相鄰較大立式儲罐直徑的50 %；單罐容量小于或等于100 m、一組罐容量小于或等于500 m時，儲罐可成組布置，儲罐之間的防火間距不應(yīng)小于0.5 m，儲罐組之間的防火間距不應(yīng)小于2 m；當(dāng)白酒庫、食用酒精庫內(nèi)的儲罐總?cè)萘看笥?000 m時，應(yīng)采用不開設(shè)門窗洞口的防火墻分隔。

2.2.3 排水和消防

勾調(diào)車間內(nèi)應(yīng)設(shè)置室內(nèi)消火栓、水噴霧滅火系統(tǒng)或泡沫滅火系統(tǒng)。另外，有軟件模擬研究表明，當(dāng)罐體著火時，火焰附近的最高溫度可達(dá)900 ℃，且會對周邊罐體造成熱輻射影響，因此白酒金屬罐應(yīng)設(shè)置消防冷卻水系統(tǒng)。

在排水設(shè)計上，每個防火分區(qū)的排水應(yīng)單獨管道排放，排放出口設(shè)置水封裝置。廠區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)置事故池，勾調(diào)車間應(yīng)設(shè)有導(dǎo)液管（溝），使溢漏酒液能自流入存液池內(nèi)。事故存液池的有效容積不應(yīng)小于最大勾調(diào)罐的容積。

2.2.4 通風(fēng)措施

勾調(diào)車間的每個防火分區(qū)，應(yīng)設(shè)置防爆事故排風(fēng)設(shè)施，酒蒸汽密度比空氣密度大，易聚集在地面，風(fēng)機宜設(shè)置在側(cè)墻低位，有軟件模擬計算表明，側(cè)墻設(shè)置風(fēng)機可以提高換氣效率。排風(fēng)管道嚴(yán)禁穿越防火墻和有爆炸危險場所的隔墻。

2.2.5 電氣

勾調(diào)車間內(nèi)所有電氣設(shè)備應(yīng)滿足防爆要求。有實驗表明酒液流動產(chǎn)生的靜電能量足以點燃乙醇蒸汽，因此罐體、電氣設(shè)備、輸酒管道等要做靜電接地，管道與管道、管道與閥門之間應(yīng)采用螺栓連接并進(jìn)行靜電跨接保護(hù)。勾調(diào)車間內(nèi)還應(yīng)設(shè)置乙醇蒸汽濃度檢測報警裝置、火焰探測器，當(dāng)發(fā)出報警信號時，聯(lián)動開啟事故風(fēng)機和噴淋系統(tǒng)。

3 結(jié)語

近幾年，各地政府對于建設(shè)項目的消防防火設(shè)計要求越來越嚴(yán)格，防火設(shè)計直接關(guān)系到工廠和員工人身安全，因此應(yīng)高度重視。白酒勾調(diào)車間作為甲類建筑，其防火安全是整個設(shè)計工作中的重中之重，但目前關(guān)于勾調(diào)車間的相關(guān)規(guī)范條文還比較缺乏，致使有些設(shè)計只能按較嚴(yán)格的規(guī)范來執(zhí)行。另外，從工藝設(shè)計角度考慮，許多工藝要求與防火要求相悖，例如：勾調(diào)工段其實是白酒儲存和包裝的中間環(huán)節(jié)，如果能夠與酒庫或灌裝設(shè)置在同一建筑物內(nèi)，則能夠節(jié)省管路和設(shè)備，提高生產(chǎn)效率，但此類方案常因無法滿足消防要求而無法執(zhí)行。因此，勾調(diào)工段的工廠設(shè)計仍存在一些類似問題亟待進(jìn)一步研究和規(guī)范。