轉筒攤涼系統的研發及在白酒釀造生產中的應用

范偉國 方義芬 陳彬

中國白酒歷史悠久，釀造工藝經過了千百年的探索和傳承，在其傳統面紗的背后，隱藏著深刻的科學道理。因此，中國白酒的機械化改造需要結合對傳統釀酒工藝原理的研究，在保證白酒產品品質的基礎上，逐步實現機械化釀造[1-4]。

近年，勞動力成本逐年快速增加，年輕人不愿從事釀酒行業，招工越來越困難[5-6]。因此，白酒釀造工藝過程的機械化是必然趨勢。目前，機械化生產技術在國內各行各業已得到廣泛應用，這對中國傳統白酒釀造技術帶來了新的挑戰，各大知名企業紛紛投入自動化釀酒技術領域，設計和開發了系列釀酒設備[7-11]。

中國白酒的生產工藝先進而獨特，以高粱等糧谷為主要原料，以大曲、小曲或麩曲及酒母等為糖化發酵劑，經潤糧、蒸煮、攤涼、拌曲、糖化、發酵、蒸餾、陳釀、勾兌而制成[12-16]，其中攤涼工藝，在糧食蒸煮、酒醅蒸煮取酒后需要進行拌曲、入窖等操作，同時需要將酒醅溫度降至拌曲、入窖的適宜溫度[17-19]。目前主要采用自然攤涼或者鏈板式攤涼機等方式。

鏈式攤涼機主要原理為：在高溫酒醅通過鏈板傳送帶時，由其通道下方風機鼓風，透過鏈板篩孔，進而對酒醅達到降溫目的，之后拌曲便可入窖發酵。此方式能耗大、造價高，其結構存在漏風較大，風量利用率低，鏈板的篩孔易堵料、漏料，且掛料、堵料、清洗困難，易生霉染菌。

本研究針對傳統攤涼方式及目前市售鏈式攤涼機的局限性，設計研發出一種轉筒攤涼系統，并應用在白酒攤涼、拌曲工藝中，對白酒的生產具有重要的意義。

1.轉筒攤涼系統的研發目的及其分析

1.1 研發所要解決的技術問題及其有益效果

目前白酒釀造行業中，鏈板輸送攤涼機鏈板為篩孔型，鏈板上輸送剛蒸煮過的釀酒原料或酒醅，下部通過鼓風機通入冷風進行攤涼。弊端有，1. 傳統攤涼機需4 臺以上風機，具有能耗大、造價高的缺點；2. 由于其鏈板結構原因存在漏風較大，風量利用率低；3.輸送鏈板的篩孔易出現堵料及漏料的現象；4.鏈板輸送過程出容易出現結團、粘結等現象；5. 由于酒醅糊化黏連鏈板，難于清洗。

為了更好節省攤涼時間、解放勞動力，同時結合當前傳統鏈板攤涼機出現的問題；在符合白酒釀造攤涼工藝機理的前提下，本研究針對上述問題進行了分析，設計發明轉筒攤涼系統，同時此設備系統配套相應的操作工藝，可以有效的解決以上問題。

該轉筒攤涼系統具有如下特點：

a. 能耗低。設置鼓風、引風兩套風機，比傳統攤涼機4臺以上風機能耗大大降低；b. 降溫效果好。攤涼時，轉筒內部的葉片使糧糟呈瀑布式散落，增大了冷風接觸面積，降溫效果好，物料松散；糧糟多次翻落，更易吸收空氣中的微生物；c. 設備緊湊，兩套風機與轉筒底座一體，占地面積??；d. 清理方便。轉筒內設有清洗裝置，解決了傳統鏈板攤涼機清洗困難的問題；e. 高度智能化。增加溫度、濕度探頭，分別檢測環境和物料的溫度及濕度，實現溫度及濕度的精準控制；f. 系統擁有雙輥打散裝置使酒醅與曲粉充分混勻，更好地完成酒醅拌曲工藝需求。g. 該機械系統整體結構簡單，易于操作和維護；因此本系統在符合釀造工藝的前提下，可以有效提高原料及酒醅的攤涼效果。

1.2 轉筒攤涼系統結構特點及其工作原理

轉筒攤涼系統主要由①喂料機、②輸送機、③風罩、④引風管、⑤引風機、⑥轉筒、⑦鼓風機、⑧送風管、⑨加曲平臺、⑩加曲機、?混合裝置、?攤平裝置、?輸送機、?接料斗等組成，見圖1。具體處理量及功率見表1。

表1 轉筒攤涼系統設備功率

圖1. 轉筒攤涼系統結構示意圖

轉筒攤涼系統著重點在轉筒及其內部構造，其主要有間斷螺旋葉片，攤涼時轉筒內部的葉片使酒醅呈瀑布式散落，增大了與冷風接觸面積，并且可實現酒醅表皮與芯部溫度均降，同時增強了打散效果，避免出現結團、粘連現象。葉片型式如圖2 所示：

圖2 轉筒機內部結構示意圖

轉筒攤涼系統，是一種將蒸煮后的原料或酒醅，經過風冷降溫到指定溫度，并均勻加曲充分混勻后，輸送到下一工序的機械系統。本系統可將攤涼、加曲混合等工序一次性完成，與傳統攤涼機相比，該系統自動化程度更高，攤涼效果更好，清潔化生產更好，節能環保，提高工作效率，實現智能化連續生產。

轉筒攤涼系統的主要原理為：蒸煮后的釀酒原料或酒醅，由行車吊起的甑鍋直接卸料至喂料機內，通過喂料機變頻傳動鏈板將物料可調速度的輸送至進料輸送機上，由輸送機輸送至轉筒內，經過轉筒內部的間斷螺旋葉片將糧糟向前推送，在推送過程中，出料端由鼓風機送入冷風，將酒醅進行攤涼，進料端由引風機通過風管、風罩將熱蒸汽進行抽送，經過攤涼后的酒醅進入尾部輸送機，進行攤平、拌曲、混勻，然后進入接料斗，以上流程即完成了該系統的攤涼降溫和拌曲曲混勻等工藝要求，物料可以進入下一級釀造工藝流程。

與此同時，根據不同白酒香型釀造工藝對攤涼時間、酒醅溫度、酒醅水分、拌曲量等諸多條件不一致，本攤涼系統中的輸送速度、加曲速度等工藝環節均配有變頻電機，可根據工藝需要實現對各參數的調節，來滿足不同的攤涼、拌曲要求。另外，轉筒及鏈板輸送機均配帶有清洗裝置，可對粘在筒壁及鏈板上的物料進行清理，使系統能連續穩定運行。

因此本系統通過上述轉筒攤涼模式不僅高效保證攤涼、拌曲工藝質量，還可降低攤涼能耗，解決傳統鏈板攤涼機篩孔易堵料、漏料及難于清洗等問題。本系統具有高度智能化，通過增加三個溫度、一個濕度探頭，分別檢測環境和物料的溫度及濕度，實現溫度及濕度的精準控制，通過制定合理的數據，自動調整開機和運行時的喂料機及轉筒的轉速，使物料在均勻降溫的情況下，降低能耗。由于是轉筒模式，其只有一個水平進氣口、水平出風口，不僅解決了攤涼機易堵料、漏料問題，還降低了酒醅攤涼過程中水分的散失，減少了打量水的使用量。系統配備引風機、間斷螺旋葉片等，使得轉筒內部通風效果顯著，酒醅與冷風接觸面積更廣，進而使設備降溫效果更加高效，最終實現設備占地面積更小、耗材更低。因此本轉筒攤涼系統，在保障攤涼、拌曲質量的前提下，可解決傳統攤涼機問題，優化釀酒工藝。

2.轉筒攤涼系統的生產應用分析與探討

2.1 轉筒攤涼系統的生產應用

2.1.1 材料與設備

轉筒攤涼系統：普瑞特機械制造股份有限公司；實驗酒醅、大曲：山東某濃香酒廠；蒸餾甑桶: 普瑞特機械制造股份有限公司。

2.1.2 工藝流程及操作要點

本次研究著重采用傳統鏈板輸送攤涼機與轉筒攤涼系統進行復合對比試驗，以此驗證轉筒攤涼系統的實際生產效果；對照組除攤涼采用傳統鏈板攤涼方式外，其他均與實驗組保持一致，實驗組具體實驗流程如下：

對照組采用傳統鏈板輸送攤涼機，而實驗組采用轉筒攤涼系統，具體實驗操作如下：

前期準備：從濃香窖池取2m3的酒醅，并按照酒醅:潤糧=4:1 的比例加入潤糧原料拌勻，同時再拌入20%蒸煮后的稻殼，以此約3m3的待蒸餾酒醅備用。

蒸餾取酒：采用傳統混蒸混燒模式，上甑要嚴格做到“輕、松、薄、勻、緩”，保證酒醅在甑內疏松均勻，不壓氣、不跑汽；待蒸餾結束后，打開甑桶鍋蓋，此蒸餾后的酒醅作為本次實驗所需攤涼、拌曲的樣本。

上料模式：將大約3m3的酒醅使用行車轉移至喂料機內，調節喂料機轉速為2rpm，出料高度為100mm，同時打開打散裝置，將糧醅中可能存在的黏連體進行打散，打散功率為0.75KW、轉速為60rpm。打散后的酒醅，由喂料機輸送至進料輸送機內，輸送機轉速25rpm，勻速向轉筒入口進料，整個上料過程要保證物料均勻有效，無漏料現象，要求8 分鐘內將物料輸送完成。

轉筒攤涼模式：物料勻速向轉筒入口進料，同時開啟轉筒前后的鼓風機和引風機，開始攤涼；此時要求調整轉筒速度n=12rpm，要求轉筒內部的葉片使糧糟呈瀑布式散落，增大冷風接觸面積，記錄物料在轉筒出料口測溫點的溫度，要求鼓風機功率為1.5KW，引風機功率為3KW；同時要求酒醅攤涼溫度在15-25℃之間，冬季稍低點，而夏季稍高些。取1kg 待拌曲酒醅作為小樣，在酒醅拌曲前進行感官指標和理化指標檢測，主要檢測酒醅黏連度、溫度、水分、酸度等指標。注意：轉筒旋轉，啟動時應緩慢啟動，再至設定轉速。

圖3 轉筒攤涼系統

拌曲模式：物料由轉筒輸出后進入出料輸送機內，經攤平、高速打散后進行加曲，由加曲觸碰裝置聯動加曲機啟動，物料加曲后經雙輥混合裝置混合均勻，落入接料斗，同時測溫點記錄加曲前物料的溫度；拌曲溫度的高低影響曲酒的發酵，加曲溫度過低，發酵緩慢；過高，發酵升溫過快，醅子容易生酸。尤其在氣溫較高的夏天，料溫不易下降，翻拌揚涼時間又長，次數過多，使雜菌有機可乘，在發酵時易于產酸，影響發酵正常進行。要求出料機主功率為1.1 KW-37rpm，分料絞龍功率為0.55 KW-70rpm，高速打散功率為0.75 KW×2-140rpm，雙輥打散功率為0.75 KW-56rpm，拌曲機功率為0.55 KW-20rpm/變頻；通過調整各設備的轉速及料層高度，最終達到20min 輸送3m3酒醅物料的要求，取1kg 拌曲酒醅作為小樣，在酒醅入池前進行感官指標和理化指標檢測，主要檢測酒醅黏連度、混合均一性、溫度、水分、酸度等指標。

酒醅入池：將拌好大曲的酒醅進行入池發酵，主要控制入池溫度、水分和酸度，而淀粉濃度和還原糖等都是相對比較穩定的。因為所選濃香酒業企標要求其入池溫度在18-25℃之間，入池水分在55-57%之間，入池酸度在0.7-1.0 之間；故需保證其酒醅符合如上條件，輕薄、均一的進行入池發酵。

清潔工藝：本系統待攤涼拌曲完畢后，對轉筒進行清洗，啟動器出水系統，調整轉筒速度n=12rpm，保障集水槽內水流通暢，排污水引至排污口處。

2.1.3 實驗結果與討論

本研究通過采用傳統鏈板攤涼機與轉筒攤涼系統進行對比，其中酒醅溫度、水分指標檢測參照王鵬等人[20]的檢測方法，酒醅酸度指標檢測參照孟晴等人[21]的檢測方法，酒醅感官檢測參照郭永紅等人[22]的檢測方法，具體實驗結果如下：

表2 不同工藝條件下的實驗結果

清潔程度 清理方便，轉筒內設有清洗裝置無清潔裝置，并經常出現鏈板孔徑堵塞情況，難于清潔智能化控制系統高度智能化，實現溫度及濕度的精準控制；無控制系統

通過與傳統鏈板攤涼機對照，研究發現：轉筒攤涼系統對酒醅的攤涼效果完全符合企業入池酒醅的要求，其比傳統酒醅攤涼溫度低2.4℃。轉筒模式只有一個水平進氣口、水平出風口，不僅解決了攤涼機易堵料、漏料問題，其酒醅含水量相對較高，可有效降低攤涼打水量的使用量；同時其在酒醅拌曲均一性、結團程度、降低能耗、提高清潔程度方面具有巨大優勢；由于其配備有智能化控制系統，可增加溫度、濕度探頭，分別檢測環境和物料的溫度及濕度，實現溫度及濕度的精準控制。因此整體上：轉筒攤涼系統在酒醅攤涼方面具有獨特的優勢。

轉筒攤涼系統還具有如下優勢：

1、設備占地面交小，造價較低；運行成本低，耗用功率小；2、加曲與攤涼不再同一設備內，避免了攤涼時曲粉的飛揚和下落問題，保證了環境衛生；3、系統配備引風機、間斷螺旋葉片等，酒醅與冷風接觸面積更廣，使降溫效果更明顯；4、過程全自動化，可接入MES 系統及ERP 系統。

3 結論

長期以來，傳統白酒釀造生產基本靠人工，屬于勞動密集型產業。而中國白酒的智能化釀造是歷史必然，釀酒智能化在符合傳統釀造工藝的基礎上，通過不斷汲取現代技術方法，進行自動化、智能化、機械化發展[23,24]。

本研究針對傳統攤涼方式及目前市售鏈式攤涼機器的局限性，設計研發出一種轉筒攤涼系統。該系統有攤涼和拌曲兩大作用，通過實驗研究發現：其具有有效降低能耗，降低酒醅攤涼溫度，去除攤涼拌曲中的黏連、結團現象，解決傳統攤涼機易堵料、漏料問題等優勢，對白酒的生產具有重要的意義。