白酒釀酒用帶壓蒸料及蒸汽回收循環利用設備系統的設計與應用研究

潘大金，程 偉，潘天全，張 杰，李 娜，鞏 曉，彭 兵

（安徽金種子酒業股份有限公司，安徽阜陽 236023）

白酒是中國特有的傳統酒種，作為世界六大蒸餾酒之一，被國人譽為“瓊漿玉液”。中國白酒具有獨特的芳香，不但給人們帶來了精神和物質享受，而且創造了巨大的社會價值和經濟價值[1]。我國大多數白酒廠采取的是固態發酵法白酒蒸餾的操作，采用傳統的間歇式甑桶蒸餾，其主要存在蒸餾裝置數量多而分散、勞動強度大、設備使用效率低等弊端，還存在操作環境差、原酒的質量控制難度大、易造成酒蒸汽及酒的風味物質損失等問題[2]；同時，在固態發酵白酒敞開式蒸料過程中，由于對熱能及蒸汽的回收利用研究不夠深入，不能充分有效地合理利用熱能及蒸汽，造成利用率不高等問題[3]。近年來，隨著科技進步，安全環保意識的不斷增強，傳統釀造工藝逐漸難以滿足白酒產業發展要求[4]；因此，實現蒸料操作時蒸汽的集中回收與再循環利用，減少資源浪費已成為各白酒廠的主要研究課題，同時也是白酒蒸餾、節能環保等發展的趨勢。針對生產實際，本文分析與探討了一種白酒釀酒用帶壓蒸料及蒸汽回收循環裝置，為白酒固態發酵的蒸料操作提供一種帶壓蒸料及蒸汽回收循環利用的設備系統，該裝置主要包括蓋盤接口系統、蒸汽管道系統、蒸汽壓縮系統、蒸汽再生系統、電路控制系統等部分，能夠解決釀酒蒸料過程中的蒸汽外散浪費問題，并帶壓蒸料以提高蒸料效率，實現蒸汽的回收再循環利用。該設備操作安全，又能保證蒸料及餾酒的操作需要，改善釀酒車間的蒸料及餾酒操作的勞動條件，減輕勞動強度，提高釀酒蒸餾設備的操作安全性。

1 設備設計目的及其主要結構分析

1.1 所需解決的技術問題及其達到的有益效果

白酒釀造中的蒸料過程，多采用敞開式蒸煮，會造成大量的蒸汽浪費現象，釀酒蒸汽的二次利用能達到節約環保等目的。該帶壓蒸料及蒸汽回收循環利用的設備系統能夠解決釀酒蒸料過程中的蒸汽外散浪費問題，并帶壓蒸料以提高蒸料效率，實現蒸汽的回收再循環利用，操作安全，又能保證餾酒的操作需要；改善釀酒車間的蒸料及餾酒操作的勞動條件，減輕勞動強度，提高釀酒蒸餾設備的操作安全性等。該裝置具有如下有益效果：（1）工作效率高，帶壓蒸料要比傳統蒸糧縮短蒸煮時間5～10 min，且蒸煮比較徹底利于后期微生物的生產繁殖；（2）節能環保，在蒸料時可以對蒸汽進行回收，通過生產數據可知每天每個班組可節約1.5 m3蒸汽；（3）減輕勞動力，智能化程度高，只需要一個人操控操作面板即可切換至蒸料與餾酒；（4）操作安全，在蒸料餾酒時，操作人員只需遠程控制即可完成，消除蒸汽燙傷等安全隱患。

1.2 工作原理及其主要特點

裝置系統操作過程中，如圖2 所示的蓋盤接口系統，將墊片放置在彈簧膨脹節頂部的凹槽中，將行車等吊裝設備的吊鉤對稱連接在蓋體的鉤環上，并設置防脫落裝置，再通過行車等吊裝設備將蓋體吊起并與甑鍋鍋體閉合。根據實際距離及設備安裝布局，在電路控制系統設置液壓裝置、上部轉軸、中部轉軸及底部轉軸等的運動行程模式，開啟對應行程使擺臂裝置水平擺動到彈簧膨脹節的對應位置。開啟液壓裝置行程使彈簧膨脹節伸展并與彈簧膨脹節緊密閉合。觀察傳感器的指數變化，以便及時調整蒸汽流量，滿足蒸料或餾酒的工藝要求。

蒸料操作時，通過電路控制系統打開（關閉）電動止回閥，實現蒸料汽管道的暢通，酒蒸汽管道的關閉，開啟蒸汽壓縮系統與蒸汽再生系統，并先向其中注入一定量的生產用水，開啟羅茨風機以壓縮蒸料汽；當產生再生蒸汽時，開啟排汽管與底鍋閥門連通；當回收的蒸汽不足以產生循環蒸汽時，加熱裝置輔助加熱生產用水而產生二次蒸汽。餾酒操作時，通過電路控制系統打開（關閉）電動止回閥，實現酒蒸汽管道的暢通，蒸料汽管道的關閉，并開啟酒蒸汽冷卻裝置進行餾酒操作。對稱設置的擺臂裝置可以同時進行蒸料或餾酒操作，解決釀酒蒸料過程中的蒸汽外散浪費現象，并帶壓蒸料以提高蒸料效率，實現蒸汽的回收再循環利用，操作安全，又能保證餾酒的操作需要。該設備的應用可以有效改善釀酒車間的蒸料及餾酒操作的勞動條件，減輕勞動強度，提高釀酒蒸餾設備的操作安全性。

1.3 設備的主要結構分析

圖1 為帶壓蒸料及蒸汽回收循環利用設備系統的流程圖，該白酒釀酒用帶壓蒸料及蒸汽回收循環裝置主要由蓋盤接口系統1、蒸汽管道系統2、蒸汽壓縮系統3、蒸汽再生系統4、電路控制系統5 等部分組成[5]。

蓋盤接口系統的結構圖見圖2，蓋盤接口系統1 包括耐壓彈簧101、墊片102、彈簧膨脹節一103、凹槽104、彈簧膨脹節二105、液壓裝置106。如圖3所示，蒸汽管道系統2 包括擺臂裝置201、回收蒸汽管道202、餾酒管道203、上轉軸2011、中轉軸2012、下轉2013、動力電機2014、電動止回閥2015、傳感器2016。蒸汽壓縮系統3 包括羅茨風機301、羅茨風機罩體302。蒸汽再生系統4 包括加熱裝置401、水汽儲存裝置402、進水排水裝置403、排汽管404。

帶壓蒸料及蒸汽回收循環利用設備系統的結構示意圖見圖3，蓋盤接口系統1 包括蓋盤接口，蓋盤接口的兩側均固定連接有耐壓彈簧101，蓋盤接口的上方設置有墊片102，蓋盤接口的兩側均開設有凹槽104，蓋盤接口位于墊片102 的上方固定連接有彈簧膨脹節105，彈簧膨脹節105 的兩側均固定連接有液壓裝置106，液壓裝置106 的上方設置有傳感器2016。蓋盤接口系統1 的上方固定連接有蒸汽管道系統2，蒸汽管道系統2 包括擺臂裝置201，擺臂裝置201 包括上轉軸2011，上轉軸2011 的下表面固定連接有中轉軸2012，中轉軸2012的下表面固定連接有下轉軸2013。下轉軸2013 的下表面固定連接有動力電機2014，動力電機2014 遠離下轉軸2013 一端的上方設置有動力電機2014，動力電機2014 的上方設置有電動止回閥2015。擺臂裝置201 的上表面固定連接有回收汽管道202，回收汽管道202 遠離擺臂裝置201 的一端與蒸餾酒管道203 固定連接，餾酒管道203 的表面固定連接有冷卻裝置。

如圖3 所示的回收汽管道，其中回收汽管道202 遠離蓋盤接口系統1 的一端與蒸汽壓縮系統3固定連接，蒸汽管道系統2 通過回收汽管道202 與蒸汽壓縮系統3 固定連接。蒸汽壓縮系統3 包括羅茨風機301，羅茨風機301 的外表面套裝有羅茨風機罩體302，蒸汽壓縮系統3通過管道與蒸汽再生系統4固定連接。蒸汽再生系統4包括加熱裝置401，加熱裝置401 的底部固定連接有水汽儲存裝置402，加熱裝置401 的側面固定連接有進水排水裝置403。加熱裝置401 的上表面固定連接有排汽管404，蒸汽再生系統4 的側面固定連接有電路控制系統5。

1.4 裝置的使用方法

傳統的間歇式甑桶蒸餾，其主要存在蒸餾裝置數量多而分散、勞動強度大、設備使用效率低等弊端，還存在操作環境差、原酒的質量控制難度大、易造成酒蒸汽及酒的風味物質損失等問題。本文所述一種釀酒用帶壓蒸料及蒸汽回收循環裝置，能夠解決釀酒蒸料過程中的蒸汽外散浪費現象，并帶壓蒸料以提高蒸料效率，實現蒸汽的回收再循環利用，操作安全又能保證蒸餾酒的操作需要；改善釀酒車間的蒸料及餾酒操作的勞動條件，減輕勞動強度。

白酒釀造的蒸料或餾酒等操作過程中，該裝置的使用操作步驟主要包括：（1）將蓋體吊起并與甑鍋鍋體閉合，開啟液壓裝置使彈簧膨脹節伸展并與彈簧膨脹節緊密閉合；（2）蒸料操作時，通過電路控制系統打開（關閉）電動止回閥，實現蒸料汽管道的暢通，酒蒸汽管道的關閉；（3）開啟羅茨風機以壓縮蒸料汽，當產生再生蒸汽時開啟排二次蒸汽；（4）蒸酒操作時，通過電路控制系統打開（關閉）電動止回閥，實現酒蒸汽管道的暢通，蒸料汽管道的關閉，開啟酒蒸汽冷卻裝置進行餾酒操作，對稱設置的擺臂裝置可以同時進行蒸料或餾酒操作；（5）蒸料或餾酒操作完成后，關閉蒸汽壓縮系統與蒸汽再生系統或酒蒸汽冷卻裝置，依次完成彈簧膨脹節的壓縮并與彈簧膨脹節的分離，擺臂裝置的水平擺動并實現蒸汽導管與蓋體的分離。

2 生產應用分析與探討

2.1 帶壓蒸料及餾酒操作過程中蒸汽回收循環利用裝置的應用（見圖4、圖5）

前期準備工作，將墊片放入放置在彈簧膨脹節頂部的凹槽中，再利用行車將蓋體與甑體閉合，然后調控蒸汽回收循環利用裝置操作面板使得彈簧膨脹節伸展并與彈簧膨脹節緊密閉合。蒸料操作時，通過電路控制系統打開（關閉）電動止回閥，實現蒸料汽管道的暢通，酒蒸汽管道的關閉，開啟蒸汽壓縮系統與蒸汽再生系統，并先向其中注入一定量的生產用水，開啟羅茨風機以壓縮蒸料汽，當產生再生蒸汽時開啟排汽管與底鍋閥門連通；當回收的蒸汽不足以產生循環蒸汽時，加熱裝置輔助加熱生產用水而產生二次蒸汽。餾酒操作時，通過電路控制系統打開（關閉）電動止回閥，實現酒蒸汽管道的暢通，蒸料汽管道的關閉，并開啟酒蒸汽冷卻裝置進行餾酒操作，對稱設置的擺臂裝置可同時進行蒸料或餾酒操作。

2.2 生產中的經濟效益分析

2.2.1 環保需求

我國正處于能源結構調整和轉型發展的新時期，加快推進清潔生產，提高能源利用率將成為未來企業發展不可逃避的主題[6]。在固態白酒蒸料生產中，在所難免會出現“大汽沖酸”現象的發生，大汽沖酸會造成蒸汽資源的浪費，污染空氣，同時腐蝕廠房、腐蝕設備，影響廠房內能見度的問題[7]。本文所介紹的白酒釀酒用帶壓蒸料及蒸汽回收循環裝置能實現蒸汽的二次循環利用，從根本上解決了“大汽沖酸”所帶來的蒸汽浪費、腐蝕廠房設備等現象的發生，同時還能起到經濟環保的作用。

2.2.2 實際生產需求

據車間生產統計，每套設備運用到生產班組，每班次生產6～8 h，蒸料3～4 甑鍋，節約用汽量約為1.4 t，每噸蒸汽價格約為200 元，每個生產班次可節約資金280 元；每套設備每天供兩個班組輪流使用，每套設備每天節約蒸汽費用為500 元左右。該專利設備應用到公司白酒釀造車間，每年釀酒生產平均約為300 d，每年可節約蒸汽費用數千萬元，所節約蒸汽資金占傳統甑鍋所消耗蒸汽資金的20%左右。

3 討論與總結

白酒釀造釀造過程中高效利用低壓二次蒸汽，已成為行業節能環保領域的重點研究和攻關方向。釀酒工業二次蒸汽的汽化熱實現回收利用，釀酒行業的生產汽耗、耗標煤量等均能在原基礎上大幅度降低[8]。本文所述白酒釀酒用帶壓蒸料及蒸汽回收循環裝置，能夠解決釀酒蒸料過程中的蒸汽外散浪費現象，并帶壓蒸料以提高蒸料效率，實現蒸汽的回收再循環利用，操作安全，又能保證餾酒的操作需要；改善釀酒車間的蒸料及餾酒操作的勞動條件，減輕勞動強度，提高釀酒蒸餾設備的操作安全性等，提高經濟效益，具有較高的推廣應用價值。在蒸糧操作時，由于蒸汽量加大，大量蒸汽通過回收系統回收的同時，與外界會產生一定的壓強差，使得甑鍋內壓強增大，從而可以達到帶壓增料的目的。實際生產操作過程中該設備需要改進的地方主要是設備蒸汽流量根據生產工藝操作節點要適當及時調整，如果控制不好蒸汽的流量，甑鍋內壓強過大，可能會出現蒸汽從甑鍋水封處泄露，并造成安全隱患等問題。智能化帶來便利的同時也帶來了設備維修問題，電力驅動的設備一旦出現故障，維修人員不但要了解設備電器、自動化釀酒工藝的相關知識，還要精通可能出現故障原因及維修要點，對設備維修工人的文化程度與技能水平等均有較高的要求。