一种白酒酿酒用固态发酵起窖装置的设计与应用

文/程 伟 李 娜 潘天全 张 杰（安徽金种子酒业股份有限公司）

由于中国白酒传统酿造工艺的神秘性、多因素性和不确定性等因素，白酒酿造生产的机械化水平相对较低，劳动强度大、操作环境差、招收工人难等问题较为突出[1]，白酒酿造的机械化、自动化、数据化是中国白酒发展的方向。目前的情况是，相比于储存、灌装等工序，制曲、酿造等关键环节的连续型机械化生产程度更低。本文结合生产应用，从设计目的及实施等方面，分析与探讨了一种白酒酿酒用固态发酵起窖装置。该装置在窖池上方运动，可实现从窖池中分层提取出酒醅，完成酒醅的起窖出池操作，结构简单并可有效解决人工起窖劳动强度大等问题。

一、起窖装置的设计

1.所要解决的技术问题及达到的效果

设计这种白酒酿酒用固态发酵起窖装置，是为便于与传统手工操作的手推车相结合使用，适用于传统的老式酿酒车间厂房空间及布局，避免使用吊装机器，减轻人工起窖的劳动强度等。该装置能达到以下效果：（1）工作效率高。酿酒车间每班次每窖池大约3t 左右酒醅的出窖操作，需3 名工人配合1.5h 左右，应用该酒醅起窖装置只需2人约0.5h 左右，效率大约提高了3倍左右。（2）环保卫生。酒醅直接由进料口入由出料口倾出未接触铁锹，缩短了工人进入窖池内部操作的时间，同时挖料刮板槽对酒醅起到搅拌、疏松等作用，有利于后期的蒸馏。（3）结构简单，易于操作和维护。起窖装置整体结构简单，操作方便，酒醅起窖过程只需要2 名工人配合操作。

2.工作原理及其主要特点

起窖装置通过减速电机经链轮传动驱动实现横向导轨在纵向导轨上前后移动、主机架在横向导轨上左右移动，出醅装置通过液压装置或齿轮齿条装置实现在主机架上的升降移动，挖醅进料装置的挖料刮板槽接触酒醅并转动，实现窖池不同部位固态发酵酒醅的挖取、转移及出窖操作。横向导轨上设置有手推车放置槽位，位于出醅装置出料口的一侧，置于出料口下方的手推车可以接取挖料刮板槽挖取的酒醅。出料装置的转向装置设置有转向轮，并在输送装置的链板结构两端的后侧设置有转向轮轨道，实现酒醅输送装置的纵向输送与水平输送的转换。

起窖装置的各部件均采用不锈钢材料制备，具有如下特点：通过减速电机、控制程序等的综合控制，可以实现出醅装置的空间位移，以满足窖池不同部位固态发酵酒醅的挖取、转移及出窖操作；出醅装置的输送装置为动力驱动的链板结构，避免采用以蛟龙为主要构件的提料机构，避免了堵塞及清理困难等问题；出料装置设置有转向轮、转向轮轨道等，实现酒醅输送装置的纵向输送与水平输送的转换；次机架导轨的间距可以根据窖池尺寸设置，以满足移动滚轮在窖池池梗路上的运动，以适应不同尺寸规格窖池的出醅操作要求。

3.起窖装置的结构分析及运行模式

图1、图2 是固态发酵起窖装置的结构示意图和侧、俯视图。由图1、图2 可知，该起窖装置主要由横向导轨1、纵向导轨2、主机架3、次机架4、出醅装置5、手推车6等部分构成。横向导轨1 包括手推车放置槽位1-1、横向联动装置1-2；纵向导轨2 包括纵向联动装置2-1；主机架3 包括液压装置3-1、电机二3-2；次机架4 包括滚轮及紧固装置4-1、电机一4-2；出醅装置5 包括挖醅进料装置5-1、输送装置5-2、电机三5-3、转向装置5-4、出料装置5-5、转向轮轨道5-6、挖料刮板槽5-7[2]。该起窖装置中出醅装置的挖料刮板槽、机架、输送装置等构件均采用不锈钢材料制造，所使用的电机均为防爆电机，并设置有防护防尘装置。

横向导轨1 可以在纵向导轨2 上移动，主机架3 设置在横向导轨1 上，出醅装置设置在主机架3 上，主机架3 可以在横向导轨1 上移动。挖醅进料装置5-1 为动力驱动的挖料刮板槽，次机架4 底部设有移动滚轮及紧固装置4-1，可实现起窖装置的移动与次机架的稳定。出醅装置的传动装置由减速电机三带动并设置在出醅装置5的顶部，出醅装置5 设置有液压装置3-1 的升降机构，可以实现出醅装置5 的上下位移。出醅装置5 中的输送装置5-2 为动力驱动的链板结构，挖料刮板槽均匀设置在输送装置的链板结构上。横向导轨1 在纵向导轨2 上的移动由减速电机一4-2 经链轮传动驱动，主机架在横向导轨上的移动由减速电机二3-2 经链轮传动驱动，出醅装置通过液压装置3-1 或齿轮齿条装置实现在主机架3上的升降。

图1 固态发酵起窖装置的结构示意图

主机架3 上端设置有减速电机三5-3 驱动的上端链轮，下端悬空设置有下端链轮，减速电机三5-3 通过上端链轮带动下端链轮旋转输送装置5-2，在上端链轮处设置有出料装置5-5。挖料刮板槽伴随酒醅输送装置5-2旋转提升至出料口处倾倒出酒醅，进入主机架3 上放置的手推车6 内。酒醅输送装置5-2 为动力驱动的链板结构，挖料刮板槽均匀设置在输送装置的链板结构上，挖料刮板槽两端链板后侧设置有转向轮轨道5-6，在挖料刮板槽挖料的一侧边沿均匀设置有锯齿状结构。出料装置5-5 的转向装置5-4 设置有转向轮，并在输送装置5-2链板结构两端的后侧设置有转向轮轨道5-6，实现酒醅输送装置5-2 的纵向输送与水平输送的转换。

二、起窖装置的生产应用

1.固态发酵白酒机械化酿酒车间基本起窖模式

目前，固态发酵白酒的发酵容器主要采用窖池、地缸、发酵槽车等多种形式。窖池是通常采用黄泥、条石、砖、水泥、木材等材料建成的长方形或正方形发酵容器,一般深1.5m 左右；地缸是用陶土烧制或者金属材料制成，一般埋在地下，缸口露出地面；发酵槽车等立式发酵设备多应用于清香型白酒的发酵，可以根据生产需要设计不同的规格。对窖池的起窖（又称出醅）操作，普遍采用行车抓斗或是人工；其中，行车抓斗操作存在较难做到分层出窖、需人工配合操作、效率低等弊端[3]，人工操作存在劳动强度较大等弊端。

图2 固态发酵起窖装置的侧视图（左）与俯视图（右）

2.固态发酵白酒机械化酿酒车间的行车操作

行车是酿酒车间机械化进程中的关键设备，行车的出现代替人工完成出窖、入池整个流程。目前，机械化酿酒车间使用的行车分为天行车与地行车，其中天行车的车轨铺设于车间顶部，配有抓斗与操控室，主要用于酿酒车间出、入池等操作[4]。行车的使用解放了劳动力，节省了大量时间，提高了工作效益，但同时需要严格注意操作安全问题，如行车与轨道各连接点必须时常检查、起吊过程中不能超负荷、地面工作人员严禁站在抓斗下方等。

3.固态发酵白酒机械化酿酒车间的起窖装置操作

本文设计制造并应用的起窖装置，其出醅装置以挖料刮板槽为主要构件的提料机构可以完成酒醅的出池起窖操作，避免使用铁锹。由于发酵酒醅具有粘性大、酸度大等特性，可能造成提料机构的堵塞、腐蚀及清理困难等，因此出醅装置的挖料刮板槽等构件均采用不锈钢材料，挖料刮板槽通过输送装置将酒醅输送到上端经出料装置进入手推车中。出醅装置的传动装置由减速电机三带动并设置在出醅装置的顶部，出醅装置设置有升降机构，可以实现出醅装置的上下位移，以完成窖池不同深度酒醅的挖取操作。

三、讨论与总结

中国白酒的酿酒机械化在保持传统工艺优点的基础上，不断汲取现代技术方法，利用机械设备完善工艺操作，机械化酿造车间降低了劳动强度，提高了生产效率。本文设计制造并生产应用的起窖装置与传统手工操作的手推车相结合使用，采用液压装置与滚轮装置驱动挖料刮板槽等，达到自动从窖池中分层提取出酒醅的目的，尤其适用于传统的老式酿酒车间厂房空间及布局，避免使用吊装机器，减轻人工起窖劳动强度等。对机械化操作工艺的不断完善、优化、升级等是白酒企业的发展之重，因此需要进一步加强对机械化起窖装置的研究。[本研究受基金项目：2017年度阜阳市科技重大专项计划项目“功能性酿酒微生物的筛选及其在绿色酿造生产中的应用”、2017年度安徽省重点科技计划项目 “基于云技术的固态发酵智能车间建设及示范”（项目编号：1704a0902046）等的资助。]