白酒生产企业勾调车间布局设计的应用分析

宋 洁，冯锡龙

(华商国际工程有限公司，北京 100069)

白酒，是以粮谷为主要原料，以大曲、小曲、麸曲、酶制剂及酒母等为糖化发酵剂，经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、陈酿、勾调而成的蒸馏酒。白酒的主要成分是乙醇和水，溶于其中的酸、酯、醇、醛等种类众多的微量有机化合物，虽然只占总量的1%～2%，却是白酒的呈香呈味物质，决定着白酒的风格和质量。酿酒原料和工艺决定了这些风味物质的合成，勾调使各种微量香味成分的分子间重新排列和缔合，达到酒体设计标准酒样的香味和风格特点。因此，勾调是白酒酿造的一项重要且必不可少的工艺。本文在酒厂勾调车间设计及安全整改方案的基础上，结合现场学习经历，对勾调车间的工艺和防火安全措施进行阐述。

1 白酒勾调工段简述

1.1 勾调工艺

勾调以合格的酒为基础，按不同的比例进行调配，保持白酒特定风格。过去的勾调是由勾调师凭借个人感官技能和丰富的勾调经验进行调酒。随着白酒企业发展及规模扩大，手工调酒已不能满足生产需求，调酒技术逐渐开始走向机械化、自动化。20 世纪80 年代初，五粮液集团率先开发了计算机勾调技术，发展至今，越来越多的大型酒厂与设备生产厂家合作，研发并应用白酒自动勾调控制系统，从操作员开始，以从下到上的层次结构为管理系统提供信息，实现设备控制、过程控制、生产控制之间的“管控一体化”。

不锈钢罐勾调是目前各酒厂使用的主要勾调方法。勾调步骤大致如下：

①选酒。勾调前，必须先选酒，以每罐酒的详细记录为依据，若贮存时间长的酒质有变，需多次品评，记录酒质。

②小样勾调。以大宗酒为基础，边调边尝，勾调好的小样，加浆调到要求的酒度，再进行品尝，合格后进行理化检验。

③正式大罐勾调。按照小样勾兑确定的比例，用酒泵打入勾调罐内，搅拌均匀后取样尝评，若变化不大，加浆至所需酒度，搅匀。

④酒过滤。降度勾调后的酒，需经多级过滤设备去除其中的杂质和絮凝物。

图1所示是某酒厂的勾调工段工艺流程。

图1 勾调生产工艺流程

生产过程全部通过中央自动控制室对白酒进行全自动化勾兑，系统准确安全的将各类白酒及水按要求的配比进行勾兑、调味，调好的半成品经化验合格后，通过盘式硅藻土过滤机、精滤机过滤出质量合格的成品酒，再将该成品酒泵送至各成品酒罐内。

1.2 勾调工段计算

1.2.1 体积分数和质量分数的换算

白酒酒精含量是以体积分数表示的，即100 mL白酒中的酒精含量（mL）。

体积分数与质量分数的换算式：

式中：φ——体积分数（%）；

ω——质量分数（%）；

0.78934——纯酒精在20 ℃时的相对密度。

酒精相对密度与百分含量对照表（20 ℃）是依据体积分数与质量分数的换算关系制定。实际应用中，已知体积分数（质量分数）可直接通过查该表转换质量分数（体积分数）。

1.2.2 酒精含量换算

将质量为m、酒精含量为φ的白酒换算为酒精含量φ，换算后酒的质量为m。在折算中，可以确定纯酒精质量不变，根据质量分数进行换算。通过公式2 或查表可以得到φ，φ所对应的质量分数ω，ω，则有：

根据公式3 可以得到折算后的白酒质量。酒厂通常将不同度数的白酒折算成某一酒精含量的白酒，以便于原酒入库验收时统一计量和管理。

1.2.3 白酒加浆量的计算

设：原酒酒精含量为φ，质量分数为ω，原酒质量为m，加浆降度后的酒精含量为φ，质量分数为ω。加浆降度中，纯酒精的质量不变，即：

得：

1.2.4 白酒的勾调计算

酒厂生产中经常遇到两种以上不同酒度的白酒进行勾调组合，酒精含量的计算最为重要。勾兑组合后酒的质量计算：

式中：ω，ω——原酒的质量分数（%）；

ω——勾调组合后酒的质量分数（%）；

m，m——原酒的质量（kg）；

m——勾调组合后酒的质量（kg）。

白酒多以体积分数表示酒精度，可先根据公式2将体积分数换算为质量分数后进行计算。

2 勾调车间安全设施和措施

2.1 勾调车间涉及的危险因素

2.1.1 白酒

①根据《危险化学品目录》第2828 项，乙醇溶液(按体积含乙醇大于24%)属于危险化学品，目前多数白酒项目的安全评价认为，白酒浓度高于24%，列为危险化学品监管范畴。

②根据《化学品分类和危险性公示通则》（GB 13690—2009）、《危险化学品目录》：白酒属于第3.2类中闪点易燃液体。

③根据《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014）2018年版，白酒的火灾危险性类别为甲类。

④根据《职业性接触毒物危害程度分级》（GBZ 230—2010），白酒属Ⅳ级(轻度危害)。

⑤根据《危险化学品重大危险源辨识》（GB 18218—2018），白酒属于应进行重大危险源辨识的危险化学品。

2.1.2 电气火灾

引发电气火灾的原因是多种多样的，归纳起来主要有以下几种：①短路、电弧和火花；②过负荷；③接触不良；④防雷和防静电接地系统故障；⑤人为破坏，吸烟、故意破坏电器、电缆等。

据不完全统计，在酒厂火灾中，因电气引起的火灾占72.5 %。此外，勾调车间还存在着电气伤害、机械伤害、物体打击、高处坠落、触电、噪声、振动、起重等危险、有害因素。综上所述，勾调车间最主要的危险问题是火灾、爆炸危险。

2.2 安全设施和措施

勾调车间的火灾危险性分类为甲类，设计应充分考虑防火安全问题。具体的安全设计内容如下：

2.2.1 土建设计

《酒厂设计防火规范》（GB 50694—2011）中关于勾调车间的规定条文较少，仅对勾调与酒库设置在同一建筑物内、勾调与洗瓶车间和包装车间设置在同一建筑物内的情况做出了防火分隔要求。其他类型工厂，也无类似工段设计可供参考。因此，目前勾调车间的设计还缺乏相关规范依据。

根据以往酒厂设计项目经验，勾调车间的设计思路通常分两种情况：第一种，由于勾调车间大部分空间用于放置勾调罐，基本与酒库布置相同，因此参考酒库布置进行设计，建筑物性质为甲类库房；第二种，按勾调车间进行设计，建筑物性质为甲类车间。

①按酒库设计

白酒库的耐火等级、层数和面积应符合《酒厂设计防火规范》（GB 50694—2011）中表6.1.1 的规定，见表1。

表1 白酒库、食用酒精库的耐火等级、层数和面积

此外，《酒厂设计防火规范》（GB 50694—2011）中关于酒库的其他规范要求，见表2。

表2 关于酒库土建设计的规范要求

某白酒厂勾调车间技改，就是参考半敞开式酒库进行技改设计。勾调车间占地面积约5800 m，在厂房内设置有自动灭火系统和火灾自动报警系统的前提下，用防火墙分割为8 个防火分区，分割后每个分区面积不大于750 m。除满足上表所列要求外，关于防火墙的具体要求还包括：防火隔墙耐火极限不应小于4 h，墙高至屋面板底；紧靠防火墙两侧的门、窗、洞口之间最近边缘的水平距离不应小于2 m，确小于2 m 时需采用乙级防火窗；每个防火分区设两个疏散门直通室外，且防火分区内任一点至最近安全出口的直线距离＜30m；穿防火墙处需用防火封堵材料紧密填实。

②按勾调车间设计

勾调车间耐火等级、层数和面积应符合《建筑设计防火规范》中表3.3.1 的规定，详见表3。其他要求建议参考酒库进行设计。

表3 甲类厂房的层数和每个防火分区的最大允许建筑面积

综上所述，两种建筑设计思路最大的区别在于防火分区面积不同，假设同为单层、二级耐火建筑，在设置有自动灭火系统时，按酒库（半敞开式）设计防火分区最大面积为750 m，按勾调车间设计防火分区最大面积为6000 m。由此看来，按勾调车间设计时建筑成本和使用性会更好，但在实际项目经验中，此类设计经常会遇到安全问题，特别是建筑面积和罐容较大时，保障车间人员安全、有效控制火情是比较困难的。因此，建议对于规模较大的白酒厂，勾调罐有效容积大于100 m³或兼做匀化暂存功能时，采用酒库设计是较为合理的；对于规模较小的白酒厂，勾调罐有效容积小于或等于100 m³时，可采用勾调车间的设计思路。

2.2.2 工艺管路和设备布置

勾调车间的工艺管路主要包含酒管、压缩空气管、降度水管、自来水管等。其中酒管公称直径大于等于DN50 时，是GC2 级压力管道。《酒厂设计防火规范》中对于酒管的规定详见规范5.0.9、5.0.15、5.0.16 等，此处不再赘述。图2 是勾调罐的主要管道连接示意。

图2 勾调罐连接管道示意图

勾调工段的主要设备配置有：

①勾调罐，是勾调工段主体设备，不锈钢材质，常压运行。勾调罐通常根据工艺和产品品种需要确定尺寸和数量，勾调罐尺寸至少有两种规格，大体积勾调罐用于勾调和大配方，小体积罐用于调味和微调。因白酒具有易燃易爆的危险性，白酒勾调罐、储罐设计要充分考虑安全和消防问题，目前尚无具体规范对白酒储罐做出要求，个人认为其设计可参考《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T 3007—2014。具体配置包含：进酒口、出酒口、压缩空气口、低液位控制接口、取样口、入孔、罐顶加强钢、阻火呼吸阀、泡沫液进口、高液位控制接口、透光孔、液位计接口、旋梯、罐顶平台等。

②粗过滤机，用于过滤已勾调好的半成品酒，去除酒内较大杂质。过滤机配有缓冲罐和泵，操作时应注意过滤机的压力控制，保证过滤压力小于0.3 MPa。常用过滤设备为活性炭过滤机、硅藻土过滤机，这类过滤机具有过滤快、过滤量大的特点。

③精滤机，用于白酒精滤，正常过滤压力应小于0.3 MPa。过滤低度白酒时，还应使用冷冻过滤机，以去除因高级脂肪酸乙酯溶解度下降而析出的白色絮状沉淀。

④输酒泵，向勾调罐泵酒，酒泵应采用卫生泵，防爆。

⑤质量流量计，勾调需按照一定比例泵入原酒，使用质量流量计控制泵酒量。

勾调罐的布置目前尚无规范做出明确规定，建议参考酒库进行布置。根据《酒厂设计防火规范》（GB 50694—2011）6.1.6 条规定：白酒库、食用酒精库内的储罐，单罐容量不应大于1000 m，储罐之间的防火间距不应小于相邻较大立式储罐直径的50 %；单罐容量小于或等于100 m、一组罐容量小于或等于500 m时，储罐可成组布置，储罐之间的防火间距不应小于0.5 m，储罐组之间的防火间距不应小于2 m；当白酒库、食用酒精库内的储罐总容量大于5000 m时，应采用不开设门窗洞口的防火墙分隔。

2.2.3 排水和消防

勾调车间内应设置室内消火栓、水喷雾灭火系统或泡沫灭火系统。另外，有软件模拟研究表明，当罐体着火时，火焰附近的最高温度可达900 ℃，且会对周边罐体造成热辐射影响，因此白酒金属罐应设置消防冷却水系统。

在排水设计上，每个防火分区的排水应单独管道排放，排放出口设置水封装置。厂区内应设置事故池，勾调车间应设有导液管（沟），使溢漏酒液能自流入存液池内。事故存液池的有效容积不应小于最大勾调罐的容积。

2.2.4 通风措施

勾调车间的每个防火分区，应设置防爆事故排风设施，酒蒸汽密度比空气密度大，易聚集在地面，风机宜设置在侧墙低位，有软件模拟计算表明，侧墙设置风机可以提高换气效率。排风管道严禁穿越防火墙和有爆炸危险场所的隔墙。

2.2.5 电气

勾调车间内所有电气设备应满足防爆要求。有实验表明酒液流动产生的静电能量足以点燃乙醇蒸汽，因此罐体、电气设备、输酒管道等要做静电接地，管道与管道、管道与阀门之间应采用螺栓连接并进行静电跨接保护。勾调车间内还应设置乙醇蒸汽浓度检测报警装置、火焰探测器，当发出报警信号时，联动开启事故风机和喷淋系统。

3 结语

近几年，各地政府对于建设项目的消防防火设计要求越来越严格，防火设计直接关系到工厂和员工人身安全，因此应高度重视。白酒勾调车间作为甲类建筑，其防火安全是整个设计工作中的重中之重，但目前关于勾调车间的相关规范条文还比较缺乏，致使有些设计只能按较严格的规范来执行。另外，从工艺设计角度考虑，许多工艺要求与防火要求相悖，例如：勾调工段其实是白酒储存和包装的中间环节，如果能够与酒库或灌装设置在同一建筑物内，则能够节省管路和设备，提高生产效率，但此类方案常因无法满足消防要求而无法执行。因此，勾调工段的工厂设计仍存在一些类似问题亟待进一步研究和规范。