一種白酒循環(huán)熟化儲存罐的設(shè)計與應(yīng)用分析*

水新寶，程 偉，潘天全，李 娜，張 杰

(安徽金種子酒業(yè)股份有限公司，安徽 阜陽 236023)

0 引 言

新蒸餾出來的白酒具有辛辣、暴沖、苦澀等特點，新酒需貯存后再用于勾調(diào)成品酒。白酒在貯存過程中，會發(fā)生一系列的氧化還原反應(yīng)，酒體中的酸酯等呈香呈味物質(zhì)有所增加，雜味消失，酒體逐漸趨于柔和、醇和綿軟，口味更加協(xié)調(diào)，稱為白酒的老熟或陳釀[1,2]。白酒的老熟分為人工老熟和自然老熟；其中，人工老熟多采用外加能量、光照等方式以加速酒體的物理、化學(xué)等變化，利于酒體的加速老熟，但可能存在能耗、邪雜味、安全性等問題[3]；白酒的自然老熟通常采用陶壇儲存，對白酒的陳化與感官質(zhì)量提升等非常有益，但存在投資較大，酒損較嚴重，占地面積較大等缺點[4]。針對白酒老熟或陳釀過程中存在的上述問題，筆者設(shè)計分析了一種白酒循環(huán)熟化儲存罐，該裝置在白酒不銹鋼儲存罐的基礎(chǔ)上，結(jié)合白酒人工老熟與自然老熟的原理或技術(shù)，通過添置酒體循環(huán)、陶瓷棒、永磁體等裝置對酒體進行綜合處理，以加速白酒的老熟過程，并取得了一定的應(yīng)用效果。

1 結(jié)構(gòu)分析及其主要特點

1.1 結(jié)構(gòu)分析

如圖1所示的白酒循環(huán)熟化儲存罐[5]，該裝置主要包括罐體1、罐蓋2和輸酒裝置組3 等部分；其中，罐體1的內(nèi)壁環(huán)繞有盤管101 ，盤管101的熱水進水口103位于罐體1的下部，盤管101熱水出水口104位于罐體1的上部，罐蓋2的內(nèi)部設(shè)置有冷水通路201 ，冷水通路201的兩側(cè)分別設(shè)置有冷水進水口205和冷水出水口206。輸酒裝置組3包括酒泵302 ，酒泵302的進液口和出液口分別通過輸酒管道301和輸酒管道接口106與罐體1的左右兩側(cè)連通，輸酒管道301上設(shè)置有永磁體裝置303。罐體1的內(nèi)部設(shè)置有保溫層102 ，罐體1的左側(cè)開設(shè)有入孔105。罐蓋2的頂部開設(shè)有陶瓷棒更換孔203 ，陶瓷棒更換孔203的內(nèi)部設(shè)置有陶瓷棒202，罐蓋2的頂部開設(shè)有排氣孔204。

圖1 白酒循環(huán)熟化儲存罐的結(jié)構(gòu)示意圖1.罐體 101.盤管 102.保溫層 103.熱水進水口 104.熱水出水口 105.入孔 106.輸酒管道接口 2.罐蓋 201.冷水通路 202.陶瓷棒 203.陶瓷棒更換孔 204.排氣孔 205.冷水進水口 206.冷水出水口 3.輸酒裝置組 301.輸酒管道 302.酒泵 303.永磁體裝置

罐體1中的白酒在盤管101內(nèi)熱水加熱的狀態(tài)下，酒體分子的平均動能增加，分子的有效碰撞幾率增大，有利于存進酯化與縮合反應(yīng)的速度。罐體1內(nèi)的陶瓷棒本身所具備的多微孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和極大的表面積及其含有Ni2+、Ti4+、Cu2+、Fe2+等離子，使陶瓷對白酒貯存具有氧化、吸附和催化作用。輸酒裝置組3使罐體1中的白酒始終處于循環(huán)流動狀態(tài)，在流動的過程中經(jīng)過磁場處理，磁場導(dǎo)致舊的締合體系的破壞，促進新締合體系的形成。白酒經(jīng)過磁處理后乙醇分子與水分子結(jié)合成氫鍵的機會增多，有利于加快白酒的陳化老熟的速度。

圖2 為圖1中A處的局部放大圖2.罐蓋 202.陶瓷棒 203.陶瓷棒更換孔 204.排氣孔

如圖2所示的罐體頂部側(cè)面的局部放大圖，罐蓋設(shè)置有通氣孔204，可平衡罐體1內(nèi)外壓強。酒液在加熱過程中會產(chǎn)生揮發(fā)，揮發(fā)的酒蒸汽遇到通入冷水的罐蓋2發(fā)生液化。陶瓷棒202可以通過排氣孔203，實現(xiàn)更換或者清理等，以有利于保證罐體內(nèi)部陶瓷棒對酒體的熟化效果。

1.2 主要特點

該白酒循環(huán)熟化儲存罐具有顯著的結(jié)構(gòu)特點，并明顯區(qū)別于傳統(tǒng)的白酒儲存容器，又不同于白酒行業(yè)現(xiàn)有的人工老熟設(shè)備。該白酒循環(huán)熟化儲存罐的內(nèi)壁設(shè)置有盤管用于通熱水，利用盤管內(nèi)的熱水加熱酒罐內(nèi)的白酒使其始終保持在30 ℃左右，恒溫狀態(tài)有利于酒體中的分子締合加速白酒熟化，酒罐保溫層可以阻止熱量的散失。罐蓋冷水的通入能夠使酒罐內(nèi)揮發(fā)的酒蒸汽冷凝，減少了白酒儲存過程中因揮發(fā)而造成的損失以及降低了酒蒸汽逸散在酒庫當(dāng)中而造成安全隱患的可能。陶瓷棒的使用對白酒貯存具有氧化、吸附和催化作用。輸酒裝置連接著酒罐的底端與頂端，形成閉合循環(huán)模式，輸酒管道上安裝有酒泵與永磁體裝置，酒泵為酒液的運輸提供了動力。磁場能夠促進白酒中化學(xué)反應(yīng)的進行，減少白酒中的邪雜味，酒體中的老熟成分得到增加，在磁場作用下酒體變的綿軟、柔和、協(xié)調(diào)。

2 應(yīng)用分析與探討

2.1 白酒循環(huán)熟化儲存罐的應(yīng)用分析

目前，我國大多數(shù)酒廠還是把陶壇作為優(yōu)質(zhì)白酒的主要貯存容器，陶壇的材質(zhì)及生產(chǎn)工藝不同，其貯存白酒老熟的效果也有所不同。一般情況下，陶壇上布滿了細微的氣孔，有助于外界空氣進入陶壇內(nèi)部，加速陶壇內(nèi)酒的氧化反應(yīng)，從而促進酒體的老熟。制作陶壇所使用的的材料含有多種金屬氧化物質(zhì)，白酒在貯存過程中，陶壇內(nèi)的金屬離子會擴散到酒體當(dāng)中，同樣對白酒的老熟有著促進作用。

圖3 白酒循環(huán)熟化儲存罐的實物圖

但是由于陶壇自身的材質(zhì)影響，再加上陶壇封口采用的材料不能起到絕對密封的效果，在貯存過程中會出現(xiàn)滲漏和揮發(fā)現(xiàn)象的發(fā)生，從而造成酒液的損失。通常老式陶壇的滲漏在3%～5%，新式陶壇的滲漏約在1%左右。許多酒廠為了減小儲存酒的損失，在使用新陶壇之前，通常會用水檢測是否有暗紋或其它原因的滲漏，陶壇使用過程中也會不斷檢查，但老式陶壇的滲漏仍無法避免，這主要是由于陶壇自身材質(zhì)和制作工藝所造成的。因此，文中探討的白酒循環(huán)熟化儲存罐應(yīng)用陶瓷棒作為白酒熟化的輔助材料，不銹鋼罐作為儲存容器，即有利于陶瓷材料加速酒體老熟，又減小了儲存酒的損失。

如圖3所示的白酒循環(huán)熟化儲存罐實物圖，其加速酒體老熟的作用原理主要有：

(1) 儲存罐中的白酒在盤管內(nèi)熱水加熱的狀態(tài)下，酒體分子的平均動能增加，分子的有效碰撞幾率增大，酯化、縮合反應(yīng)速度加快；

(2) 酒罐固定的陶瓷棒本身所具備的多微孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和極大的表面積及其含有 Ni2+、Ti4+、Cu2+、Fe2+等離子，使陶瓷對白酒貯存具有氧化、吸附和催化作用；

(3) 酒液在加熱過程中會產(chǎn)生揮發(fā)，揮發(fā)的酒蒸汽遇到通入冷水的罐蓋發(fā)生液化，罐蓋設(shè)置有通氣孔，可平衡酒罐內(nèi)外壓強；

(4) 輸酒裝置使酒罐中的白酒始終處于循環(huán)流動狀態(tài)，在流動的過程中經(jīng)過磁場處理，磁場導(dǎo)致酒體分子中舊締合體系被破壞，促進新締合體系的形成，白酒經(jīng)過磁處理后乙醇分子與水分子結(jié)合成氫鍵的機會增多，加快了白酒的陳化老熟速度。

表1 白酒儲存過程中主要理化指標的檢測結(jié)果(濃香型白酒，酒精度65%vol)

2.2 應(yīng)用循環(huán)熟化儲存罐儲存白酒的質(zhì)量變化

由表1可以看出，應(yīng)用循環(huán)熟化儲存罐儲存濃香型白酒的2年期間，其總酯含量降低，其下降幅度為0.41 g/L；總酸含量升高，其增加幅度為0.27 g/L，這與羅政等人的研究結(jié)論一致[6]；儲存期間，酒體中總酯總酸的整體變化趨勢符合白酒自然老熟“酸增酯降”的特點。儲存期間，酒體中“四大酯”的含量均有所減少，這可能是由于白酒循環(huán)熟化儲存罐中的陶瓷棒中金屬離子溶出到酒體，使酒體的介電常數(shù)增大，從而加快了酯類的水解速度[7]；酒體中的醇類物質(zhì)有所增加，但幅度較小，這可能是由于部分酯類物質(zhì)在冷熱循環(huán)過程發(fā)生了水解反應(yīng)。

3 討論與總結(jié)

白酒的老熟可分為自然老熟和人工催熟，白酒自然老熟耗費時間長，使大量資金積壓、儲存設(shè)備投資增加，加之每年的酒損等，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失，成為各酒廠迫在眉睫的攻關(guān)難題[8]；因此，傳統(tǒng)的自然老熟方法已不適應(yīng)當(dāng)今激烈的市場競爭。為此，白酒工作者積極探索各種人工催熟的方法以縮短白酒的貯存周期，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，但是白酒的人工催熟可能存在能耗、邪雜味、安全性等問題。文中白酒循環(huán)熟化儲存罐的設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，顯著縮短了白酒的熟化時間，并取得了一定的應(yīng)用效果，為提高工作效率起到了重要的促進作用。該白酒循環(huán)熟化儲存罐的自動化操作系統(tǒng)還需要進一步改進，以提高操作的自動化程度；儲存罐運行過程中的磁化量、磁化時間、循環(huán)水溫度控制等還需要進一步優(yōu)化，以選擇適宜的循環(huán)熟化工藝，提高白酒的熟化效率與儲存罐的利用率等。