普瑞特白酒生產(chǎn)裝備系統(tǒng)工程研發(fā)及思考
摘 要：普瑞特公司作為“中國白酒158計(jì)劃”的參與者，近年來積極進(jìn)行以白酒機(jī)械自動(dòng)化為主的白酒生產(chǎn)裝備系統(tǒng)工程研發(fā)。本文介紹了研發(fā)的原則和研發(fā)內(nèi)容及成果，重點(diǎn)介紹了公司在貯酒容器、機(jī)械自動(dòng)化釀造裝備、酒庫生產(chǎn)管理信息化系統(tǒng)、節(jié)能裝備及白酒生產(chǎn)副產(chǎn)物回收利用裝備方面的最新研發(fā)成果，并對(duì)白酒生產(chǎn)裝備系統(tǒng)工程的下一步發(fā)展進(jìn)行展望。
關(guān)鍵詞：白酒； 機(jī)械化；自動(dòng)化；裝備；研發(fā)
范偉國 段言峰 張艷梅 喬新建 李新約 牛家棒 龐相國
在遵循傳統(tǒng)工藝、深刻理解和研究白酒生產(chǎn)工藝機(jī)理的基礎(chǔ)上，用現(xiàn)代化的技術(shù)裝備去提升白酒生產(chǎn)的機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化水平，促進(jìn)白酒生產(chǎn)與現(xiàn)代食品加工工業(yè)接軌是中國白酒發(fā)展的必然趨勢(shì)，普瑞特機(jī)械制造股份有限公司為此進(jìn)行了大量的研發(fā)和探索，本文對(duì)我公司的研發(fā)情況予以介紹，供同行及白酒生產(chǎn)企業(yè)討論和參考。
1、白酒生產(chǎn)裝備系統(tǒng)工程研發(fā)的原則
普瑞特的白酒生產(chǎn)裝備系統(tǒng)工程研發(fā)始終秉承一個(gè)方針、一個(gè)原則、一套做法和一個(gè)目標(biāo)。
一個(gè)方針：遵循白酒生產(chǎn)傳統(tǒng)工藝，理解和研究白酒生產(chǎn)傳統(tǒng)工藝深刻內(nèi)涵，用現(xiàn)代化的技術(shù)裝備去提升和促進(jìn)白酒生產(chǎn)向現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝方向發(fā)展。
一個(gè)原則：設(shè)備要服從和服務(wù)于工藝，并保障工藝的合理運(yùn)行。
一套做法：按照僵化、強(qiáng)化、優(yōu)化、固化的四個(gè)步驟提升機(jī)械化、智能化裝備研發(fā)的速度、提高設(shè)備可靠性、降低成本，提高產(chǎn)能。
一個(gè)目標(biāo)：了解白酒生產(chǎn)企業(yè)的需求，服務(wù)和滿足生產(chǎn)企業(yè)的需求，用技術(shù)裝備促進(jìn)和提升生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)工藝水平。
2、白酒生產(chǎn)裝備系統(tǒng)工程的研發(fā)制造
2.1 貯酒容器的安全、節(jié)能和功能提升
經(jīng)過20多年的發(fā)展，不銹鋼薄壁容器的優(yōu)勢(shì)已被食品行業(yè)公認(rèn)，并被廣泛使用。其研發(fā)也已進(jìn)入工藝優(yōu)化和固化階段，目前重點(diǎn)是按照最新實(shí)施的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，解決兩個(gè)安全性問題。一是容器本身的制造安全，保證設(shè)備制造和使用安全。二是容器中介質(zhì)的安全，保證食品安全。
在解決好常規(guī)不銹鋼薄壁容器安全問題的基礎(chǔ)上，普瑞特進(jìn)行了大量的貯酒容器節(jié)能和功能提升方面的研發(fā)工作，開發(fā)了激光冷卻夾套、太陽能覆膜、內(nèi)置陶管、底部加熱、六環(huán)石催熟等技術(shù)，并已取得7項(xiàng)專利，在節(jié)約水資源、促進(jìn)酒體老熟方面成效顯著。
激光冷卻夾套技術(shù)是在貯酒容器頂部安裝激光冷卻夾套，夏季高溫時(shí)，夾套內(nèi)通入冷卻水使容器冷卻，減少酒精揮發(fā)，保證酒罐安全，冷卻水通過出水管流走后可再次利用。太陽能覆膜技術(shù)是在貯酒容器的上封頭上部和罐體側(cè)板上部分布一定數(shù)量的太陽能高聚物集熱器，利用集熱器吸收容器上的大量輻射熱，避免容器上部產(chǎn)生大量酒氣，保證酒罐安全；吸收的熱量用于加熱冷水，并在加熱后輸送到容器底部的加熱盤管或內(nèi)置陶管中進(jìn)行循環(huán)，從而將容器中的酒液加熱，促進(jìn)酒體老熟。激光冷卻夾套和太陽能覆膜技術(shù)節(jié)約了水資源，并可有效避免噴淋降溫造成的罐體表面顏色改變及罐體腐蝕。
內(nèi)置陶管技術(shù)是仿傳統(tǒng)陶壇老熟工藝，在文章來源華夏酒報(bào)貯酒容器內(nèi)安裝集束式陶管或數(shù)根環(huán)形排列陶管，陶管兩端經(jīng)由通氣管道與外界大氣相連，每根陶管相當(dāng)于一個(gè)小型陶壇，內(nèi)部充滿空氣（根據(jù)需要也可通入熱水），外部與酒液接觸，與普通陶壇內(nèi)盛酒、外部接觸空氣正好相反，陶管與空氣和酒液充分接觸，試驗(yàn)證明，白酒的老熟效果可與陶壇媲美。
六環(huán)石催熟技術(shù)是在貯酒容器內(nèi)以某種方式放置加工好的納米級(jí)六環(huán)石珠料，使六環(huán)石與酒液充分接觸，放置量為每立方米罐容500粒，珠料直徑為2mm，利用六環(huán)石的催陳作用促進(jìn)酒液老熟。老熟試驗(yàn)表明，六環(huán)石珠料對(duì)新酒雜味有良好的吸附效果，促進(jìn)酒的酯化反應(yīng)，抑制酯類水解，大大縮短白酒老熟時(shí)間，酒的老熟風(fēng)味優(yōu)于陶壇，且不產(chǎn)生“返生”現(xiàn)象。六環(huán)石珠料成本低，使用方法簡(jiǎn)單，不需要額外的設(shè)備投資，是簡(jiǎn)單實(shí)用、方便高效的催陳技術(shù)。
2.2 白酒機(jī)械化、自動(dòng)化釀造裝備
白酒企業(yè)在進(jìn)行新車間建設(shè)時(shí)，為了保證設(shè)備的先進(jìn)性、穩(wěn)定性和連貫性，會(huì)優(yōu)先考慮機(jī)械化釀造成套設(shè)備。目前白酒機(jī)械化釀造成套設(shè)備應(yīng)用較多的白酒香型主要是濃香、大曲清香、小曲清香、芝麻香和復(fù)合香等幾種，香型不同，釀造生產(chǎn)線包含的主要設(shè)備也不同。機(jī)械化釀造成套設(shè)備自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)物料全程不落地的清潔化生產(chǎn)。
機(jī)械化釀造成套設(shè)備一次性投資大，成本高，由于成本和老釀造車間環(huán)境限制，部分白酒生產(chǎn)企業(yè)往往只能在部分工段進(jìn)行機(jī)械化，這就需要對(duì)生產(chǎn)線的主要工段進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，提供模塊設(shè)備。雖然不同香型白酒的生產(chǎn)工藝差別較大，但其生產(chǎn)工藝均由蒸糧模塊、糖化模塊、拌合模塊、蒸酒模塊、堆積模塊和攤涼模塊中的部分或全部模塊組成。在上述模塊中，傳統(tǒng)工藝勞動(dòng)強(qiáng)度最大，白酒企業(yè)最迫切進(jìn)行機(jī)械化改造的是攤涼模塊和拌合模塊，為了提高設(shè)備利用率，減少企業(yè)設(shè)備投資，普瑞特研制了拌合攤涼一體機(jī)。該設(shè)備由攤涼機(jī)、酒醅加料機(jī)、粉糧加料機(jī)、稻殼（麩皮）加料機(jī)、加曲機(jī)、接料斗等組成，用于配料拌合時(shí)，使用前三個(gè)加料機(jī)；用于攤涼時(shí)，使用攤涼機(jī)、酒醅加料機(jī)和加曲機(jī)，一機(jī)兩用，節(jié)約成本。
白酒機(jī)械化釀造自動(dòng)控制包括設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制和中控室自動(dòng)控制，可實(shí)現(xiàn)靈活有效的控制和報(bào)警，并提供完整的生產(chǎn)信息流程記錄查詢和報(bào)表查詢。自控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下幾項(xiàng)控制：
（一）粉糧、酒醅、加曲料斗稱重。料斗設(shè)高精度稱重裝置，下料速度可手動(dòng)或根據(jù)流加比自動(dòng)調(diào)整；加裝高精度稱重傳感器及稱重顯示儀表，顯示料斗內(nèi)剩余料凈重和流加速度；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)物料重量，稱重信號(hào)上傳至上位機(jī)，在上位機(jī)設(shè)置定量加料，實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)配比。
（二）潤糧水、加漿水水溫及流量。設(shè)定水溫范圍，低于下限時(shí)自動(dòng)打開蒸汽電磁閥加熱，高于上限時(shí)自動(dòng)停止加熱，保證水溫恒定；出水管路加裝高精度流量計(jì)量裝置，顯示及上傳瞬時(shí)加水流量及累計(jì)流量；設(shè)定加水量，出水管路的電磁閥自動(dòng)控制開閉，定量加水；水罐利用液位控制裝置自動(dòng)補(bǔ)水，保證罐內(nèi)液位恒定。
（三）攤涼溫度。設(shè)定糟醅溫度范圍，采用溫度傳感器檢測(cè)糟醅溫度，利用PLC程序按照不同季節(jié)和氣溫自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)開啟數(shù)量和風(fēng)量，保持糟醅入池溫度符合生產(chǎn)工藝的要求。
2.3酒庫生產(chǎn)管理信息化系統(tǒng)
為解決白酒企業(yè)傳統(tǒng)的勾兌方式在生產(chǎn)規(guī)模、節(jié)能降耗、安全穩(wěn)定等方面的不足，我公司推出了白酒勾貯計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由WEB服務(wù)器、監(jiān)控操作總站、勾儲(chǔ)操作分站、過濾輸送操作分站、包裝操作分站以及現(xiàn)場(chǎng)采集子站等組成，各操作分站內(nèi)設(shè)置PLC控制器，通過控制相應(yīng)電動(dòng)球閥、泵，采集流量計(jì)信號(hào)、壓力變送器信號(hào)來完成勾兌、過濾及輸送過程。系統(tǒng)勾兌精度高，一次性勾兌成功率達(dá)到99%以上，酒液流量計(jì)量實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確，各貯罐、閥門、管線、液位信息實(shí)時(shí)顯示，提供完整的管理功能和數(shù)據(jù)報(bào)表，提供靈活有效的狀態(tài)報(bào)警功能。系統(tǒng)的成功應(yīng)用，大大提高了企業(yè)的勾兌效率、基酒利用率和勾調(diào)批次間的穩(wěn)定性，提升了企業(yè)對(duì)白酒后序生產(chǎn)的管理能力。
白酒酒庫管理智能化系統(tǒng)包括實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化交酒、貯酒的硬件方案和對(duì)交酒、貯酒過程進(jìn)行管理的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)在交酒房與酒庫罐群之間安裝輸酒工藝管道和流量計(jì)，在輸酒過程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)量酒量，并可采用先進(jìn)的導(dǎo)播雷達(dá)和無線通信技術(shù)，對(duì)收酒、儲(chǔ)酒過程實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性、高可靠性的液位、重量測(cè)量控制。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控貯罐狀態(tài)，并將酒體品種、體積量、質(zhì)量、酒度、液位高度、進(jìn)罐時(shí)間、存罐時(shí)間、液位變化曲線等信息顯示在控制室。系統(tǒng)可大大減少白酒企業(yè)傳統(tǒng)交酒、貯酒的人工工作量，減少基酒損失，實(shí)現(xiàn)酒罐酒量的精確計(jì)量和精確控制，提高酒庫管理效率。
普瑞特信息科技有限公司基于白酒企業(yè)的防偽溯源需求，研發(fā)了白酒二維碼防偽溯源系統(tǒng)和白酒RFID生產(chǎn)流通安全防偽溯源系統(tǒng)。
白酒生產(chǎn)企業(yè)通過白酒二維碼防偽溯源系統(tǒng)生成溯源防偽碼并進(jìn)行管理，溯源防偽碼由外包裝批次二維碼、單品防偽數(shù)字碼組成，外包裝批次二維碼用于流通過程發(fā)貨收貨、消費(fèi)者掃碼進(jìn)行防偽溯源驗(yàn)證，單品防偽數(shù)字碼粘貼到瓶口，開瓶即毀，用于產(chǎn)品防偽驗(yàn)證。出廠的每個(gè)酒瓶均標(biāo)有類似二維碼的圖標(biāo)，記錄著酒產(chǎn)品從原料到經(jīng)銷商的一系列信息，消費(fèi)者通過手機(jī)客戶端APP掃描識(shí)別二維碼信息，了解產(chǎn)品的生產(chǎn)和流通過程。
白酒RFID生產(chǎn)流通安全防偽溯源系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、 電子標(biāo)簽、終端查詢系統(tǒng)（手持終端、手機(jī)APP）等組成。系統(tǒng)的RFID電子標(biāo)簽包括防偽標(biāo)簽和物流標(biāo)簽，防偽標(biāo)簽附著在酒瓶瓶蓋或外包裝接縫處，記錄酒的生產(chǎn)等防偽信息；物流標(biāo)簽附著在物流箱體上，記錄酒的出入庫、物流過程等信息。防偽標(biāo)簽結(jié)合鐳射防偽及可變光油墨等多重視覺防偽效果，并結(jié)合二維碼技術(shù)；物流標(biāo)簽結(jié)合條形碼技術(shù)。系統(tǒng)集二維碼、條形碼、RFID技術(shù)三種防偽方式為一體，能很好地解決中低端、高端酒類的防偽需求，最大程度保留企業(yè)原有的防偽方式，且具有靈活性，可以應(yīng)對(duì)無縫接入將來可能出現(xiàn)的新型防偽技術(shù)。
2.4 白酒釀造節(jié)能裝備
白酒釀造過程中，蒸糧、蒸酒、排酸以及攤晾過程中都會(huì)產(chǎn)生大量乏汽，乏汽含有酸性物質(zhì)，直接排放不僅造成環(huán)境污染，且存在安全隱患，同時(shí)，乏汽含有大量熱量，造成熱能資源的巨大浪費(fèi)。為了解決上述問題，普瑞特研發(fā)了余熱回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)由翅片管換熱器、循環(huán)水泵、水箱、排潮風(fēng)機(jī)等組成，用于回收釀酒車間乏汽熱量，加熱常溫水，用于生產(chǎn)或生活用水。
白酒蒸餾是關(guān)系到白酒質(zhì)量和產(chǎn)量的關(guān)鍵工序，我公司正在與天津大學(xué)、中國食品發(fā)酵研究院、河北三井酒業(yè)股份有限公司聯(lián)合研發(fā)白酒變壓變溫蒸餾自動(dòng)化系統(tǒng)，擬通過對(duì)蒸餾設(shè)備采用計(jì)算機(jī)控制，使蒸餾過程中的蒸汽進(jìn)氣壓力、蒸餾過程壓力、冷卻溫度和出酒分級(jí)能夠按照預(yù)定的最佳蒸餾指令曲線自動(dòng)調(diào)節(jié)，并將實(shí)時(shí)的參數(shù)變化通過上位機(jī)顯示、監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變壓變溫蒸餾，達(dá)到高效、一致、節(jié)能地生產(chǎn)高品質(zhì)白酒，解決了固態(tài)白酒蒸餾效率低、能耗高、品質(zhì)波動(dòng)大、風(fēng)味物質(zhì)提取率低等問題。
白酒企業(yè)每天都要消耗大量蒸餾冷卻水，不僅浪費(fèi)水資源，增加企業(yè)的提水費(fèi)用，還會(huì)增加廢水處理的基建投資費(fèi)用。風(fēng)冷冷卻器的研制應(yīng)用很好地解決了這一問題，其采用自然風(fēng)作為冷卻介質(zhì)，不使用冷卻水，無水垢困擾，冷卻效果穩(wěn)定，壽命長，零污染。設(shè)備采用翅片式冷卻管結(jié)合錯(cuò)排布局結(jié)構(gòu)，增大換熱面積，提升冷卻效果，采用變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)，出酒口安裝溫度傳感器，根據(jù)不同的季節(jié)和設(shè)定的出酒溫度情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)酒溫的控制。
水冷冷卻器采用的是邊進(jìn)冷水邊出熱水的冷卻方式，白酒生產(chǎn)企業(yè)每天消耗冷水量巨大，如何提高水資源利用率，減少水資源浪費(fèi)成為企業(yè)頭疼的問題。我公司研發(fā)的風(fēng)冷循環(huán)水系統(tǒng)專門用于對(duì)冷卻器排出的熱水進(jìn)行循環(huán)降溫，以達(dá)到冷卻水循環(huán)利用，節(jié)約水資源的目的。該系統(tǒng)由新型風(fēng)冷式冷卻器，循環(huán)冰桶，循環(huán)泵，溫度檢測(cè)儀，管路，控制系統(tǒng)等組成，頂部為軸流風(fēng)機(jī)，內(nèi)部采用激光函道式換熱片組，風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速防爆，自動(dòng)控制流酒溫度，溫度精度≤ ±1℃。
2.5白酒生產(chǎn)副產(chǎn)物回收利用裝備
近年來，我公司加大了對(duì)白酒生產(chǎn)副產(chǎn)物回收利用的研究，現(xiàn)已成功研發(fā)利用黃水、尾酒生產(chǎn)調(diào)味酒和酒糟制粉的技術(shù)裝備。前者除生產(chǎn)調(diào)味酒外，也可將二級(jí)酒升級(jí)為一級(jí)酒，是白酒廠提高酒質(zhì)的有效方式之一。后者則可將酒糟加工成飼料，減輕污染，提高經(jīng)濟(jì)效益。
3、白酒生產(chǎn)裝備系統(tǒng)工程的發(fā)展思考
根據(jù)國家工信部的要求，白酒行業(yè)不僅要實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，還要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化和信息化的全面轉(zhuǎn)型升級(jí)，重點(diǎn)要有理論支持。“158計(jì)劃”開展以來，許多大中型白酒企業(yè)已積極進(jìn)行機(jī)械化和自動(dòng)化升級(jí)，但與白酒行業(yè)本身的發(fā)展速度相比，機(jī)械自動(dòng)化的進(jìn)程仍顯緩慢，主要原因就在于白酒企業(yè)擔(dān)心轉(zhuǎn)型升級(jí)后會(huì)造成白酒品質(zhì)降低。中國白酒具有上千年的歷史，其獨(dú)特的固態(tài)發(fā)酵蒸餾工藝在全世界酒類生產(chǎn)中獨(dú)樹一幟，酒企都十分在意傳統(tǒng)工藝的精華，千方百計(jì)保留其歷史韻味和經(jīng)典味道，這也是上世紀(jì)七八十年代白酒機(jī)械化改革失敗的關(guān)鍵所在。所以，白酒裝備企業(yè)必須加強(qiáng)與白酒生產(chǎn)企業(yè)和相關(guān)科研院所的合作，在了解白酒工藝過程和工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，深刻理解背后的工藝機(jī)理，使研發(fā)制造的生產(chǎn)裝備真正服從和服務(wù)于生產(chǎn)工藝，在實(shí)現(xiàn)白酒生產(chǎn)操作現(xiàn)代化、生產(chǎn)過程清潔衛(wèi)生化的同時(shí)，提高白酒產(chǎn)量、提升白酒品質(zhì)。
白酒企業(yè)節(jié)能降耗任務(wù)繁重，在進(jìn)行機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化和信息化的轉(zhuǎn)型升級(jí)過程中，必須更加注重節(jié)能和環(huán)保，白酒裝備企業(yè)必須推出新一代節(jié)能環(huán)保設(shè)備。
隨著轉(zhuǎn)型升級(jí)的深入，單純的零散設(shè)備提供已不能滿足白酒企業(yè)需求，裝備系統(tǒng)化、成套化是必然發(fā)展趨勢(shì)，提供包含方案設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)、設(shè)備、電氣、控制系統(tǒng)在內(nèi)的一站式打包服務(wù)，降低總體成本，完善售后服務(wù)，是白酒裝備企業(yè)今后發(fā)展的方向。
