酒醅上甑機器人在醬香型白酒釀造生產中的應用研究

◎李 琳，李 毅，詹必勝，劉祥喜，程 剛

（1.貴州省白酒制造業創新中心，貴州 遵義 563000；2.武漢奮進智能機器有限公司，湖北 武漢 430200）

醬香型白酒釀造工序十分復雜，不同工序要求各不相同，過去主要是根據釀酒師傅的能力以及長期的工作經驗進行釀造，雖然這樣可以保證白酒釀造的產量和質量，但是對釀酒師傅的能力要求較高，上甑釀造勞動強度較大，工作環境不是很好，極易受各類因素的影響和限制，導致生產效率、生產質量受到影響，如今，醬香型白酒被越來越多的人追捧，但是此類釀造模式仍存在一定的缺陷，因此，需要不斷對其進行改進和優化，并結合醬香型白酒特征以及實際釀造工藝，科學合理引入酒醅上甑機器人，通過該機器人有機整合各類現代化智能技術，包括紅外探熱技術、自動監測技術等，使醬香型白酒釀造的安全性以及規范性不斷得到提升。

1 酒醅上甑機器人概述

1.1 結構特征

白酒上甑機器整體按照食品行業標準設計，結構簡潔，便于黏連物料的清理。其一般由大臂部、小臂部、底座、加高底座部、布料板鏈部以及紅外探熱系統、監測系統等共同組成，其中底座部、大臂部、小臂部和布料板鏈部是主要的組成部分。底座部與大臂部及地基連接，作為上甑機器人的支撐，同時機器人的控制系統也與底座部結合為一體；大臂部主要由大臂皮帶機、電動滾珠推桿機構、旋轉機構等共同構成，大臂皮帶機進料端中有專屬的進料斗，小臂主軸則與落料斗相結合，實現進料出料一體化，電動滾珠推桿的伸縮帶動大臂皮帶機俯仰，旋轉機構通過電機與RV減速機，實現大臂部整體左右旋轉；小臂部則包含小臂旋轉機構、落料斗、小臂擺動機構等幾個部分[1]。其中小臂連接座可以依托旋轉機構連接小臂，包含皮帶輪組、旋轉電機減速機組，小臂主軸是空心軸，下端利用小臂擺動機與落料斗連接；布料板鏈部與小臂落料斗連接，將酒醅均勻地鋪撒在酒甑內。上甑機器人整體結構及布料機結構如圖1、圖2 所示。

圖1 上甑機器人整體結構圖

圖2 布料機結構圖

1.2 工作原理

酒醅機器人上甑過程中，①可依托大臂部的俯仰調節布料高度，使機器人與蒸餾甑作業需求相符合，小臂部中存在的激光測距系統、熱源感知系統可動態化監測甑內溫度狀態，結合預先界定的數值迅速、精準地對溫度較高的區域進行界定[2]。②大臂存在的旋轉機可以驅動大臂有效旋轉，讓大臂與落料區結合，同時小臂中的自動化旋轉機則有效地驅動小臂旋轉，進一步調整和改進落料方向，之后小臂擺動機帶動落料斗快速擺動，使布料均勻，如此循環工作[3]。③皮帶輸送機可科學合理地把酒醅向甑口輸送，進一步模仿人工運送酒醅，并利用抖動設施以及布料頭在酒甑內部均勻鋪撒酒醅，此時探測工作面智能化系統結合熱感應系統、智能監測系統，收集酒醅鋪撒厚度、均勻程度以及蒸汽分布情況，指導、支持布料頭在即將穿汽的區域準確鋪撒酒醅，監測系統全面替代傳統的人工操作模式，實現了“見氣壓醅”的目標。

上甄機器人內部設置的熱成像是被探測系統，如果發現料面溫差較大，可有效實施布料并改善，將傳統“探氣上甑”升級為“探溫上甑”，避免酒精在空氣中大量散失，增強出酒效果。同時，上甑機器人內部還配置控制機械、軟件、識別監測、探索系統、布料自動識別系統等，安裝了紅外傳感器、激光測距傳感器械，可以向中央控制器實時發送數據，由控制器針對傳感器采集的數據展開實時計算，明確掌握熱源存在的坐標，適當屏蔽罐體內壁余溫，由此實現對酒醅上甑內部溫度進行動態監測[4]。

2 酒醅上甑機器人在醬香型白酒釀造生產中的應用

在現代科技影響下，上甑機器人越來越成熟，選擇標準關節式機器人，將其與末端布料機深入整合，增強了布料鋪撒的均勻性和合理性，不足之處在于每次布料過程中需要對酒醅料斗預先接滿，再運動到甑內鋪撒，該方式不可避免地導致酒醅外撒，造成酒醅污染或浪費，同時標準關節機器人工作范圍大，存在一定的人身安全隱患。而專用的酒醅上甑機器人，占地面積小，運行安全可靠，通過改善操作模式、軟件配置可以更加符合上甑傳統工藝，降低用工成本，使釀酒具備自動化、機械化優勢，持續增強出酒效率與安全程度。

2.1 操作模式改善

過去釀造醬香型白酒時，在重要的釀造環節，如發酵、蒸餾等環節，對釀造人員的經驗和水準要求較高，需要憑借過往的經驗，做到“勻、準、散、輕、松、薄”等，以增強產酒效率和質量，但是，往往難以真正保證上甑效果。而使用酒醅上甑機器人后，生產應用時特征十分顯著，可以有效改善操作模式，主要表現在6 個方面：①可做到有效旋轉，機器人中的旋轉機可以支持大臂向不同方向旋轉和切換。②大臂部靈活程度比較高，能夠結合酒醅布料的上升而提升，做出仰俯動作。③自動化鋪料，在設計機器人小臂時，充分借鑒釀酒師傅經驗，小臂可以展開±720°旋轉，并能在-20°～35°擺動，而布料口出口區域則安裝相應的布料板鏈機，通過此類模仿人工操作的模式實現酒醅水平鋪撒。④可以實現自動上甑，機器人具備優異的管理能力，不需要借助人工，就可對多個復雜酒甑進行管理，布料頭能夠大幅度擺動旋轉，并且與出料口深入貼服，防止發生布料過程中出現起團或堆積等問題。⑤利用專業的輸送系統可以滿足連續供料需求，依據酒醅釀造要求實時調節管理上甑時間，一般可在20～40 min 的速度范圍內進行調節。⑥選擇熱源監測系統實時監測蒸汽分布狀態，通過系統下達指令，引導布料頭在需要穿汽區域合理布撒酒醅，可以實現酒甑、蒸汽、甑鍋大小的自動化管理，展開手動管理控制，讓蒸汽控制可以聯合機器人布料動作展開運行[5]。

2.2 軟件配置優化

在酒醅上甑機器人應用過程中，醬香型白酒不同釀造環節涉及的軟件設備各不相同，結合生產運轉需求，科學合理選取不同的軟件設備，可以使酒醅上甑效率和質量持續提升，使釀酒過程具備連續化和系統化優勢。

（1）物料輸送軟件設備，主要涉及斗式提升機、管道泵輸送機、輸送機等集中設施，以螺旋、皮帶、鏈式或者埋刮板等輸送形式為主，結合醬香型白酒不同釀造環節或者物料生產性質進行精準界定，可以使白酒釀造合理性不斷提升。同時，在白酒開始逐步發酵過程中，一般會采取槽車實施發酵操作，使用叉車進行輸送較為方便有效。而若是要在窖池內進行白酒發酵操作，涉及的設施較多，包括抓斗、行車、吊斗等，需要不同設施互相配合，讓瓦窯、入池環節可以實現現代化以及機械化目標[6]。

（2）蒸糧工序，一般涉及初蒸、泡糧、復蒸、燜水等工序，存在勞動強度大、工作時間長以及工作能力要求高等特征。在新時期，可以選擇蒸糧泡釀機械完成該項工藝，其將泡糧桶與帶壓蒸煮有機結合，整個過程對于人工操作要求不高，可以適當縮短蒸煮時間[7]。同時，也可適當改善釀酒空間環境，獲取優良效果，對原酒出酒率提升有著促進功能。

（3）糧醅攤晾操作，糧醅攤晾是白酒釀造時最核心的工序，傳統、常規攤晾模式主要是依托自然通風、人工翻版以及機械通風等不同模式，保證糧醅可以迅速降低，現階段大多使用食品級、經過專業認證的晾攤機械，機械主體一般由翻拌設施、疏松設施以及降溫設施等多個部分共同組成，可以系統化、自主化地實施低溫晾攤、加水、加曲、混合酵母等各種操作步驟，還可利用溫度傳感機械自動化調節管控風量，滿足醬香型白酒釀造工藝自動化攤晾操作要求。

2.3 衛生安全管理

一方面，機械設施在布料時期，能夠在規定的酒甑直徑范圍內展開運動，但卻難以有效超出甑體范圍，各類設備活動范圍有專門的警示標志，配套有電氣安全防護、機械安全防護等，所有與原料直接接觸的機械都是經過專業認證的食品級材料，有顯著的防腐、防潮以及防酸等各種優勢，運行十分安全、衛生。另一方面，設備清洗簡潔，有自動化、系統化清潔功能，可以完成設備80%的清潔操作，省時、省力。此外，酒醅上甑機器人組織展開上甑過程中，小臂中存在的動態監測系統以及熱源感知系統可以迅速監測甑內溫度，明確掌握溫度坐標位置，進一步調整和改進落料方向，驅動落料斗有效擺動，進而實現高效、均勻的布料操作。因為安裝專屬的紅外成像設施，在酒甑內部溫度出現明顯改變，酒醅下雖然有蒸汽，但是在沒有全面冒出的情況下，布料機將會勻速并且高效地鋪料，循環往復展開相應工作。因為全程都是機器人操作，人工介入操作不多，可以最大限度提升酒醅上甑處理的衛生質量和安全性，持續提高出酒效率和質量。

3 結論

綜上所述，近年來，由于酒醅上甑機器人技術先進化、現代化程度不斷提升，以及在白酒釀造領域的科學合理應用，使釀酒行業招工難度較高、工作環境較差等狀況得到改善，并持續增強了釀造效率，改善了釀酒行業生產工藝。但是精細化輔料、精準系統化探氣控制難度較高，特別是在某些物料黏性比較大的香型白酒釀造過程中較難控制。因此，今后還要對上甑機器人進行改良，實現精細化輔料、探氣，適當解決與處理漏氣等各類問題，這也是提升上甑質量的重要手段，有助于推動醬香型白酒釀造行業系統化、精細化以及機械化發展，為產業飛速發展提供良好動力。