劉 杰，任 博，王家法，王彥軍，韋先科，諸松杰，韋紹英

（寧波長榮釀造設(shè)備有限公司，浙江慈溪 315300）

作為中國傳統(tǒng)釀造代表性產(chǎn)品的白酒行業(yè)依然存在著機械化水平低、勞動強度大、生產(chǎn)效率低、能源消耗高、經(jīng)驗依賴性強、質(zhì)量不穩(wěn)定等突出問題[1]。隨著國家對食品安全的要求越來越高、勞動力成本的不斷上漲，以及土地資源的日益緊張，再加上能源與生態(tài)環(huán)境的壓力，白酒行業(yè)必須要改變其生產(chǎn)操作模式，在保證其生產(chǎn)質(zhì)量的前提下、以傳統(tǒng)釀造工藝為基礎(chǔ)，不斷引入新技術(shù)、新裝備來改進生產(chǎn)方式，解決傳統(tǒng)釀造過程中的不確定因素，不斷依靠科技進步來提升其競爭力。

近年來，在中國酒業(yè)協(xié)會的推動下，白酒行業(yè)實行了“中國白酒158 計劃”，以推進我國白酒行業(yè)的自動化進程。各大白酒企業(yè)不斷加大科技投入，實施智能釀造項目，行業(yè)內(nèi)不斷出現(xiàn)各種先進技術(shù)、設(shè)備和設(shè)計理念，而麩曲設(shè)備和原料堆積自動化生產(chǎn)線在白酒行業(yè)中的應(yīng)用正是白酒智能釀造的典型代表。目前，自動化生產(chǎn)線的主體圓盤制曲機已在白酒行業(yè)制曲和堆積工序取得了廣泛的應(yīng)用。本文介紹圓盤制曲機的結(jié)構(gòu)、自動化控制以及在白酒行業(yè)中的應(yīng)用案例，為推動白酒產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)白酒釀造生產(chǎn)的機械化、自動化、智能化、信息化提供參考。

1 圓盤制曲機的結(jié)構(gòu)

1.1 圓盤結(jié)構(gòu)

圓盤制曲機是集進料、調(diào)溫、調(diào)濕、新風(fēng)、回風(fēng)、強制排風(fēng)、培養(yǎng)、翻曲、烘干、出料、圓盤清洗、圓盤殺菌和干燥為一體的全封閉式裝置，由人工營造出最適合的培養(yǎng)條件。圓盤制曲機由外驅(qū)動的回轉(zhuǎn)圓盤、翻曲系統(tǒng)、進出料系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、隔溫外殼等組成（見圖1）。

1.2 結(jié)構(gòu)特點

圓盤制曲機盤體制作精度高，盤體篩板拼縫全焊，平整度高，漏料少，出料后盤體基本無殘料。翻曲機采用特殊結(jié)構(gòu)的葉片，翻曲均勻徹底。絞龍葉片鏡面拋光，基本無粘料現(xiàn)象。室頂和側(cè)室設(shè)置蒸汽盤管保溫，有效地防止結(jié)露現(xiàn)象。室體內(nèi)壁及室頂封不銹鋼板，全位置焊接達到無縫接口。

物料、風(fēng)接觸部分全部采用SUS304 不銹鋼材質(zhì)，衛(wèi)生耐用。中心立柱為開放式設(shè)計，清洗徹底，維護方便、沒有死角。圓盤制曲機自帶烘干功能，利用預(yù)熱后的熱風(fēng)對培養(yǎng)結(jié)束的物料進行烘干。圓盤制曲機可以根據(jù)用戶需要增加自動清洗裝置，清洗水加壓后經(jīng)過一定形狀的噴頭瞬間擠出，以較高的沖擊力剝離、沖走污垢，用水量少，除污力強，圓盤制曲機技術(shù)參數(shù)見表1。

圓盤制曲機封閉程度高，人工在曲室外操作極大地改善了作業(yè)環(huán)境，在制曲初期能有效地防止外界雜菌進入圓盤造成污染，出料時減少了粉塵飛揚，車間整潔干凈，達到了清潔生產(chǎn)要求。圓盤制成品曲酶活力高，有效地提高了原料利用率和產(chǎn)品質(zhì)量。

圓盤制曲機用于高粱、大米等白酒原料堆積工序時，部分功能性組件可以按照用戶需求進行選擇性配置，既能滿足生產(chǎn)需要，又降低了投入成本。

2 圓盤制曲機的自動化控制

2.1 自動化控制

圓盤制曲機采用人機對話、智能化控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)工藝參數(shù)及設(shè)備集中監(jiān)測和生產(chǎn)過程的自動控制。根據(jù)不同的物料輸入不同的控制參數(shù)，包括自動化的溫度、濕度、風(fēng)量的調(diào)控。

圓盤制曲機個性化程度極高，制曲或堆積參數(shù)可根據(jù)廠家工藝需求進行修改并保存（多達10 套程序）。根據(jù)不同的用途、發(fā)酵管理等差異，有不同的管理方法，能夠按照各種料的特性、在適合的環(huán)境條件下進行培養(yǎng)。整個過程實現(xiàn)了無人化管理，無論是小批量還是大批量處理物料，從入料、培養(yǎng)、翻曲、出料均實現(xiàn)了機械化和自動化控制，物料在整個培養(yǎng)過程中始終處于全封閉的環(huán)境，只需通過視窗進行觀察，為培養(yǎng)過程提供了更穩(wěn)定的環(huán)境。風(fēng)量、風(fēng)壓、溫度、濕度等要素均由程序自動控制并記錄，以達到產(chǎn)品的質(zhì)量要求與能源的最有效利用。

表1 CM型圓盤制曲機技術(shù)參數(shù)

圓盤制曲機采用皮帶機自動均勻布料，避免了絞龍進料方式對熟料的擠壓，使所有熟料進圓盤更加蓬松，料面更加平整，有利于制曲或堆積過程。制曲風(fēng)機、圓盤轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機均采用變頻器控制，節(jié)能并自動化運行，清洗參數(shù)設(shè)置好以后直接進行自動高壓清洗。

2.2 控制特點

2.2.1 設(shè)計模塊化

程序設(shè)計時將設(shè)備功能分成若干可以獨立的單元（模塊），包括自動干燥、自動布料、自動翻曲、自動出料、自動清洗、工藝控制、設(shè)備的自我診斷、管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程中控數(shù)據(jù)交換、設(shè)備安全等，并可根據(jù)需求進行相應(yīng)的組合，從而降低設(shè)計風(fēng)險，提高產(chǎn)品可靠性和設(shè)計質(zhì)量，并可實現(xiàn)并行設(shè)計、開發(fā)、后續(xù)進行并行驗證。不同模塊的組合可以滿足不同用戶多樣化的需求，并可實現(xiàn)定制化。

實驗預(yù)習(xí)是進行好有機化學(xué)的非常重要的環(huán)節(jié)，對保證實驗的安全順利起到至關(guān)重要的作用。因此，必須要求學(xué)生認(rèn)真做好課前預(yù)習(xí)工作。但普遍存在的問題是，學(xué)生們?yōu)閼?yīng)付老師的檢查，只是機械地照著課本謄寫一邊，雖浪費了時間，但沒有收到預(yù)期的效果。學(xué)生之所以會這樣草草應(yīng)付，其中一個原因就是面對大堆枯燥無味的文字，不能很好理解其中的含義。

2.2.2 生產(chǎn)流程狀態(tài)化

設(shè)備狀態(tài)即設(shè)備在某一時間內(nèi)所呈現(xiàn)的功能或現(xiàn)象的描述。每個狀態(tài)之間有著嚴(yán)格的邏輯關(guān)系，相互轉(zhuǎn)換關(guān)系有嚴(yán)格而明確的定義。圓盤目前的功能狀態(tài)有基本步驟、布料機連接、自動布料、布料機解除、無人化制曲或堆積、自動出料、自動清洗和烘干。生產(chǎn)流程狀態(tài)化的目的就是將設(shè)備復(fù)雜流程進行簡單化的描述。

2.2.3 設(shè)備數(shù)據(jù)信息化，與智能化中控或MES 系統(tǒng)結(jié)合

圓盤制曲機通過PLC 控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)自動采集、傳輸和分析，中控系統(tǒng)采用科學(xué)、合理、先進、簡潔有效的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，符合當(dāng)前工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，現(xiàn)場和中控室自動聯(lián)動控制，中控室具備工藝參數(shù)和生產(chǎn)過程的可視與可控、工藝參數(shù)異常報警、設(shè)備運行故障預(yù)警等功能，使生產(chǎn)工藝執(zhí)行更加精準(zhǔn)化與標(biāo)準(zhǔn)化（圖2）。

圓盤控制系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)與車間中控系統(tǒng)或MES 系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時交換。優(yōu)化后數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器進行分類保存、生成報表。借助中控系統(tǒng)和AI 算法進行大數(shù)據(jù)分析，指導(dǎo)后續(xù)生產(chǎn)流程和工藝的優(yōu)化，挖掘生產(chǎn)數(shù)據(jù)更深層次的價值（見圖3）。

2.2.4 設(shè)備智能化

圓盤控制系統(tǒng)是智能釀造環(huán)節(jié)中的信息提供方，也是生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實施者，更是車間智能化網(wǎng)絡(luò)中重要的生產(chǎn)決策環(huán)節(jié)。設(shè)備的自我診斷系統(tǒng)和專家系統(tǒng)賦予設(shè)備對自身狀態(tài)思考的能力，比如目前狀態(tài)是否正常、故障在哪里、故障如何解決等。在工藝流程控制的智能化方面，從單PID 控制到目前的智能AI 數(shù)據(jù)采樣分析的結(jié)果進行組合式PID控制，逐步提高圓盤工藝流程控制的準(zhǔn)確度和自我適應(yīng)學(xué)習(xí)能力。

3 圓盤制曲機在白酒行業(yè)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的制曲過程是在通風(fēng)曲池內(nèi)培養(yǎng)，依靠人工進行轉(zhuǎn)料、接種、翻曲、出曲，人工測溫和加濕，存在勞動強度大、效率低、產(chǎn)能低、對制曲生產(chǎn)過程中控制能力差、容易感染雜菌等眾多問題。與傳統(tǒng)制曲方式類似，傳統(tǒng)的白酒原料堆積方式也存在著勞動強度大、能耗高、效率低、食品衛(wèi)生等問題。而圓盤制曲機從進料、培養(yǎng)到出料，整個過程做到了全程機械化和自動化，克服了傳統(tǒng)制曲和堆積方式的缺陷，制曲和堆積質(zhì)量更穩(wěn)定，生產(chǎn)效率更高，也符合食品安全的要求（見表2）。

表2 圓盤制曲和堆積的工藝流程

景芝酒業(yè)利用圓盤制曲機進行芝麻香曲（白曲、酵母曲、細(xì)菌曲）的制備，其麩曲車間是目前國內(nèi)規(guī)模最大的麩曲自動化生產(chǎn)車間。生產(chǎn)線由固態(tài)種曲、液態(tài)種曲、蒸煮滅菌、圓盤培養(yǎng)、物料風(fēng)送、成曲儲存與配比等部分組成。與傳統(tǒng)制曲方式相比，制曲效率提高了5 倍，酵母數(shù)量翻了一番，白曲酶活力提高20%以上，實現(xiàn)了制曲清潔化生產(chǎn)，降低了勞動強度，改善了作業(yè)環(huán)境[2]。

勁酒公司利用圓盤制曲機制備根霉曲，成品曲糖化力為33.2 g/100 g，比淺盤培養(yǎng)根霉曲糖化力高1.4 g/100 g。相比傳統(tǒng)的淺盤制曲，圓盤制曲機生產(chǎn)的根霉曲在雜菌污染方面可控制性好，勞動強度低，直接在中控進行控溫、翻曲，降低了人為染菌的幾率[3]。

洋河酒廠利用圓盤制曲機制備根霉曲和芝麻香曲（白曲、酵母曲、細(xì)菌曲），制曲質(zhì)量穩(wěn)定、指標(biāo)良好，滿足了洋河調(diào)味酒的生產(chǎn)需要，制曲能耗和人工均有所下降，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境有了極大的改善。

洋河酒廠利用雙層圓盤制曲機進行高粱、大米、糯米和玉米粉的混合原料堆積，堆積料出盤水分、酸度、淀粉含量和糖分均達到了內(nèi)控要求，物料感官品質(zhì)良好，滿足了綿柔型酒生產(chǎn)的要求，能耗和人工較傳統(tǒng)方式也大大降低。由表3 可知，與傳統(tǒng)釀造分散式生產(chǎn)方式相比，圓盤集成生產(chǎn)方式實現(xiàn)了節(jié)能、降耗和高效生產(chǎn)，同等條件下圓盤集成方式生產(chǎn)比傳統(tǒng)方式生產(chǎn)耗水量降低了48.21 %，耗汽量降低了61.06%，而出酒率提高了3.89%，一級品率提高了0.68 %，優(yōu)級品率提高了8.82 %，優(yōu)質(zhì)基酒質(zhì)量比提高了8.06%。

利用圓盤制曲機在米香型酒廠進行大米原料的全自動堆積也取得了成功，指標(biāo)和感官均符合米香型白酒生產(chǎn)的要求，同等產(chǎn)量下占地面積更小，操作更加簡潔。

白云邊酒業(yè)利用圓盤制曲機進行高粱堆積，與傳統(tǒng)堆積相比酒醅的水分含量、酸度、淀粉含量變化趨勢一致，酒醅中酵母菌數(shù)量優(yōu)于傳統(tǒng)堆積，細(xì)菌數(shù)量變化趨勢一致，圓盤堆積和傳統(tǒng)堆積的全年出酒率分別為37.2%和36.4%，酒質(zhì)相似[4]。

表3 綿柔型釀造車間圓盤堆積和傳統(tǒng)堆積的比較

4 總結(jié)與展望

圓盤制曲機具有操作方便、生產(chǎn)效率高、節(jié)能環(huán)保、安全衛(wèi)生等優(yōu)點，是以白酒傳統(tǒng)工藝技術(shù)為基礎(chǔ)進行開發(fā)的自動化設(shè)備，圓盤制曲機的應(yīng)用是作為傳統(tǒng)釀造產(chǎn)業(yè)的白酒提升機械化水平、自動化水平、智能化水平和信息化水平的重要環(huán)節(jié)，也是傳統(tǒng)釀造產(chǎn)業(yè)加速轉(zhuǎn)型升級的有效工具。

智能釀造作為一種新型釀造模式，已經(jīng)是白酒行業(yè)發(fā)展的必然要求和趨勢。隨著中國白酒智能制造聯(lián)盟的成立，越來越多的白酒企業(yè)開始聚焦在智能制造領(lǐng)域。如何在保持中國白酒傳統(tǒng)生產(chǎn)特點的基礎(chǔ)上，在制曲、堆積、發(fā)酵、蒸餾、勾兌等工序進行全自動化、智能化生產(chǎn)將會是各大白酒企業(yè)和釀酒裝備企業(yè)需要集中研究和迫切解決的問題?！爸袊拙?58 計劃”實施以來，白酒生產(chǎn)機械化、自動化和智能化進程已經(jīng)取得了階段性的成果，在白酒生產(chǎn)工藝創(chuàng)新、品質(zhì)提升、節(jié)能減排、食品衛(wèi)生、產(chǎn)業(yè)升級等方面發(fā)揮了巨大的推動作用，相關(guān)應(yīng)用案例也值得其他白酒廠家借鑒?？梢灶A(yù)見，越來越多的新技術(shù)和新裝備將會應(yīng)用在白酒生產(chǎn)過程中，從而提高整個白酒行業(yè)的科技水平和競爭力。