一種白酒釀酒用固態發酵起窖裝置的設計與應用

文/程 偉 李 娜 潘天全 張 杰（安徽金種子酒業股份有限公司）

由于中國白酒傳統釀造工藝的神秘性、多因素性和不確定性等因素，白酒釀造生產的機械化水平相對較低，勞動強度大、操作環境差、招收工人難等問題較為突出[1]，白酒釀造的機械化、自動化、數據化是中國白酒發展的方向。目前的情況是，相比于儲存、灌裝等工序，制曲、釀造等關鍵環節的連續型機械化生產程度更低。本文結合生產應用，從設計目的及實施等方面，分析與探討了一種白酒釀酒用固態發酵起窖裝置。該裝置在窖池上方運動，可實現從窖池中分層提取出酒醅，完成酒醅的起窖出池操作，結構簡單并可有效解決人工起窖勞動強度大等問題。

一、起窖裝置的設計

1.所要解決的技術問題及達到的效果

設計這種白酒釀酒用固態發酵起窖裝置，是為便于與傳統手工操作的手推車相結合使用，適用于傳統的老式釀酒車間廠房空間及布局，避免使用吊裝機器，減輕人工起窖的勞動強度等。該裝置能達到以下效果：（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）環保衛生。酒醅直接由進料口入由出料口傾出未接觸鐵鍬，縮短了工人進入窖池內部操作的時間，同時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）結構簡單，易于操作和維護。起窖裝置整體結構簡單，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

起窖裝置通過減速電機經鏈輪傳動驅動實現橫向導軌在縱向導軌上前后移動、主機架在橫向導軌上左右移動，出醅裝置通過液壓裝置或齒輪齒條裝置實現在主機架上的升降移動，挖醅進料裝置的挖料刮板槽接觸酒醅并轉動，實現窖池不同部位固態發酵酒醅的挖取、轉移及出窖操作。橫向導軌上設置有手推車放置槽位，位于出醅裝置出料口的一側，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。出料裝置的轉向裝置設置有轉向輪，并在輸送裝置的鏈板結構兩端的后側設置有轉向輪軌道，實現酒醅輸送裝置的縱向輸送與水平輸送的轉換。

起窖裝置的各部件均采用不銹鋼材料制備，具有如下特點：通過減速電機、控制程序等的綜合控制，可以實現出醅裝置的空間位移，以滿足窖池不同部位固態發酵酒醅的挖取、轉移及出窖操作；出醅裝置的輸送裝置為動力驅動的鏈板結構，避免采用以蛟龍為主要構件的提料機構，避免了堵塞及清理困難等問題；出料裝置設置有轉向輪、轉向輪軌道等，實現酒醅輸送裝置的縱向輸送與水平輸送的轉換；次機架導軌的間距可以根據窖池尺寸設置，以滿足移動滾輪在窖池池梗路上的運動，以適應不同尺寸規格窖池的出醅操作要求。

3.起窖裝置的結構分析及運行模式

圖1、圖2 是固態發酵起窖裝置的結構示意圖和側、俯視圖。由圖1、圖2 可知，該起窖裝置主要由橫向導軌1、縱向導軌2、主機架3、次機架4、出醅裝置5、手推車6等部分構成。橫向導軌1 包括手推車放置槽位1-1、橫向聯動裝置1-2；縱向導軌2 包括縱向聯動裝置2-1；主機架3 包括液壓裝置3-1、電機二3-2；次機架4 包括滾輪及緊固裝置4-1、電機一4-2；出醅裝置5 包括挖醅進料裝置5-1、輸送裝置5-2、電機三5-3、轉向裝置5-4、出料裝置5-5、轉向輪軌道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、機架、輸送裝置等構件均采用不銹鋼材料制造，所使用的電機均為防爆電機，并設置有防護防塵裝置。

橫向導軌1 可以在縱向導軌2 上移動，主機架3 設置在橫向導軌1 上，出醅裝置設置在主機架3 上，主機架3 可以在橫向導軌1 上移動。挖醅進料裝置5-1 為動力驅動的挖料刮板槽，次機架4 底部設有移動滾輪及緊固裝置4-1，可實現起窖裝置的移動與次機架的穩定。出醅裝置的傳動裝置由減速電機三帶動并設置在出醅裝置5的頂部，出醅裝置5 設置有液壓裝置3-1 的升降機構，可以實現出醅裝置5 的上下位移。出醅裝置5 中的輸送裝置5-2 為動力驅動的鏈板結構，挖料刮板槽均勻設置在輸送裝置的鏈板結構上。橫向導軌1 在縱向導軌2 上的移動由減速電機一4-2 經鏈輪傳動驅動，主機架在橫向導軌上的移動由減速電機二3-2 經鏈輪傳動驅動，出醅裝置通過液壓裝置3-1 或齒輪齒條裝置實現在主機架3上的升降。

圖1 固態發酵起窖裝置的結構示意圖

主機架3 上端設置有減速電機三5-3 驅動的上端鏈輪，下端懸空設置有下端鏈輪，減速電機三5-3 通過上端鏈輪帶動下端鏈輪旋轉輸送裝置5-2，在上端鏈輪處設置有出料裝置5-5。挖料刮板槽伴隨酒醅輸送裝置5-2旋轉提升至出料口處傾倒出酒醅，進入主機架3 上放置的手推車6 內。酒醅輸送裝置5-2 為動力驅動的鏈板結構，挖料刮板槽均勻設置在輸送裝置的鏈板結構上，挖料刮板槽兩端鏈板后側設置有轉向輪軌道5-6，在挖料刮板槽挖料的一側邊沿均勻設置有鋸齒狀結構。出料裝置5-5 的轉向裝置5-4 設置有轉向輪，并在輸送裝置5-2鏈板結構兩端的后側設置有轉向輪軌道5-6，實現酒醅輸送裝置5-2 的縱向輸送與水平輸送的轉換。

二、起窖裝置的生產應用

1.固態發酵白酒機械化釀酒車間基本起窖模式

目前，固態發酵白酒的發酵容器主要采用窖池、地缸、發酵槽車等多種形式。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；發酵槽車等立式發酵設備多應用于清香型白酒的發酵，可以根據生產需要設計不同的規格。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]，人工操作存在勞動強度較大等弊端。

圖2 固態發酵起窖裝置的側視圖（左）與俯視圖（右）

2.固態發酵白酒機械化釀酒車間的行車操作

行車是釀酒車間機械化進程中的關鍵設備，行車的出現代替人工完成出窖、入池整個流程。目前，機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力，節省了大量時間，提高了工作效益，但同時需要嚴格注意操作安全問題，如行車與軌道各連接點必須時常檢查、起吊過程中不能超負荷、地面工作人員嚴禁站在抓斗下方等。

3.固態發酵白酒機械化釀酒車間的起窖裝置操作

本文設計制造并應用的起窖裝置，其出醅裝置以挖料刮板槽為主要構件的提料機構可以完成酒醅的出池起窖操作，避免使用鐵鍬。由于發酵酒醅具有粘性大、酸度大等特性，可能造成提料機構的堵塞、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出料裝置進入手推車中。出醅裝置的傳動裝置由減速電機三帶動并設置在出醅裝置的頂部，出醅裝置設置有升降機構，可以實現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

中國白酒的釀酒機械化在保持傳統工藝優點的基礎上，不斷汲取現代技術方法，利用機械設備完善工藝操作，機械化釀造車間降低了勞動強度，提高了生產效率。本文設計制造并生產應用的起窖裝置與傳統手工操作的手推車相結合使用，采用液壓裝置與滾輪裝置驅動挖料刮板槽等，達到自動從窖池中分層提取出酒醅的目的，尤其適用于傳統的老式釀酒車間廠房空間及布局，避免使用吊裝機器，減輕人工起窖勞動強度等。對機械化操作工藝的不斷完善、優化、升級等是白酒企業的發展之重，因此需要進一步加強對機械化起窖裝置的研究。[本研究受基金項目：2017年度阜陽市科技重大專項計劃項目“功能性釀酒微生物的篩選及其在綠色釀造生產中的應用”、2017年度安徽省重點科技計劃項目 “基于云技術的固態發酵智能車間建設及示范”（項目編號：1704a0902046）等的資助。]