白酒釀造用稻殼倉儲及預(yù)處理系統(tǒng)開發(fā)

張煜行，魯選民，王永芳，張文宇，祝剛強，白艷春，陳志軍，楊影會（.河北衡水老白干酒業(yè)股份公司，河北衡水05000；.河南工業(yè)大學(xué)，河南鄭州450000；.鄭州鑫元糧機有限公司，河南鄭州45004）

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白酒釀造用稻殼倉儲及預(yù)處理系統(tǒng)開發(fā)

張煜行1，魯選民2，王永芳1，張文宇3，祝剛強1，白艷春1，陳志軍1，楊影會1
（1.河北衡水老白干酒業(yè)股份公司，河北衡水053000；2.河南工業(yè)大學(xué)，河南鄭州450000；3.鄭州鑫元糧機有限公司，河南鄭州450042）

摘要：稻殼作為普遍使用的釀酒輔料，其質(zhì)量的好壞直接影響白酒質(zhì)量。就研究開發(fā)的從來料接收、預(yù)處理、儲存到輸送、清蒸、機械化配送的超大能力一體化系統(tǒng)做了簡要介紹，闡述了實現(xiàn)稻殼精細(xì)化預(yù)處理、大容量儲存、長距離高濃度比輸送、清蒸等技術(shù)要點，并介紹了為該系統(tǒng)專門設(shè)計、開發(fā)的主要設(shè)備。

關(guān)鍵詞：稻殼；預(yù)處理；風(fēng)送；利浦倉儲存；加速器；破拱；白酒

優(yōu)先數(shù)字出版時間：2016-05-17；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20160517.1024.002.html。

傳統(tǒng)白酒釀造過程中使用的輔料有稻殼、谷糠、玉米芯等，目前大多使用稻殼，主要是利用其物性特點，在發(fā)酵及蒸餾過程中起疏松和填充作用，可以起到調(diào)整酒醅的淀粉濃度，降低酸度，吸收酒精，保持漿水的作用，使酒醅有一定的疏松度和含氧量，使蒸煮、糖化發(fā)酵和蒸餾能順利進行。

在白酒釀造過程中，稻殼用量很大，一般為投糧的20%以上，稻殼比重為110～120 kg/m3，因此加入酒醅中的體積很大。稻殼的質(zhì)量好壞直接影響到酒的質(zhì)量，如果稻殼的質(zhì)量差、帶異味，會直接使發(fā)酵好的優(yōu)質(zhì)酒變成劣質(zhì)酒。

白酒行業(yè)經(jīng)歷黃金十年的發(fā)展，產(chǎn)能迅速擴大，過去不被重視的稻殼質(zhì)量、儲存管理以及惡劣的工作環(huán)境和大量的庫房占用問題迫使企業(yè)必須去改進。本項目的研究團隊打破傳統(tǒng)觀念束縛，整合國內(nèi)外最新技術(shù)成果，大膽創(chuàng)新實踐，衡水老白干釀酒集團對稻殼從接收、清理、儲存、清蒸及輸送工序，成功開發(fā)出一套自稻殼入廠到制酒車間使用的機械化超大能力工藝系統(tǒng)。

1工藝流程設(shè)計

1.1現(xiàn)狀分析

1.1.1稻殼的質(zhì)量要求

釀酒用稻殼，一般選用2～4瓣的粗殼，要求新鮮、干燥、有骨性、不霉、不爛，顏色呈金黃色為好，雜質(zhì)少，無污染，具有一定的疏松度及吸水能力，少含多縮戊糖、果膠質(zhì)等成分。實際上，稻殼中的雜質(zhì)較多，如麻繩頭、稻草、砂土等。

1.1.2稻殼的輸送、倉儲

稻殼經(jīng)汽車運輸至廠區(qū)，目前多采用人工卸車搬倒至倉庫堆放儲存。使用時，再由工人按釀酒工藝配比需求，用小拉車運至生產(chǎn)班組的操作現(xiàn)場。此過程存在以下主要問題：

①稻殼出、入庫時，工人勞動強度大，生產(chǎn)效率低；

②運送過程中，塵土飛揚，操作環(huán)境惡劣，污染環(huán)境；

③入庫時，未進行除雜清理，雜質(zhì)會直接摻入酒醅中；

④開放式儲存造成物料被二次污染的幾率大，質(zhì)量難以保證；

⑤稻殼堆放場地（庫房）占地面積大，利用率低。

1.1.3稻殼清蒸

稻殼在使用前應(yīng)進行預(yù)處理，除了應(yīng)除塵、除雜外，還需要清蒸和攤晾，去除稻殼中的雜味、生糠味等以及降低多縮戊糖及果膠質(zhì)的含量。傳統(tǒng)做法有以下幾個問題：

①釀酒班組各自清蒸，操作點分散，蒸汽消耗大；

②清蒸過程缺乏標(biāo)準(zhǔn)化管理，清蒸效果一致性差，質(zhì)量不穩(wěn)定；

③敞口清蒸，大量蒸汽被直接排放，造成能源浪費；

④沒有除塵、除雜處理工序。

1.2系統(tǒng)設(shè)計

1.2.1設(shè)計思路

稻殼入庫以前充分除雜、除鐵；從稻殼進廠、入倉、出倉、蒸煮到釀酒車間的全過程實現(xiàn)機械化，減輕工人勞動強度；選擇新式生產(chǎn)方式，徹底改善工人的工作環(huán)境；利用自動化控制技術(shù)盡可能節(jié)省人力；采用高效、低耗的輸送方式；全過程盡可能密閉，避免外界因素對稻殼的二次污染；全系統(tǒng)除塵，保護環(huán)境；充分利用空間，節(jié)約土地。

本設(shè)計最大的困難是由于稻殼的密度很小且表面粗糙、多毛刺，出入庫輸送困難，儲存過程易形成搭橋的現(xiàn)象。

為此，在充分分析研究了現(xiàn)有成熟技術(shù)及設(shè)計參數(shù)的基礎(chǔ)上，確定了主要使用氣力輸送、振篩除雜、鋼板倉儲存、雙路閥切換落料給料點、密閉容器蒸煮等整套技術(shù)方案；重點就儲存過程易形成的搭橋破拱和清理、輸送能力、微壓清蒸問題進行論證，確保在實施中得到突破。

1.2.2生產(chǎn)流程

該系統(tǒng)由卸料、除雜除鐵、風(fēng)送入出倉、儲存?zhèn)}、除塵、清蒸、廢氣排放等幾個主要單元組成（見圖1）。該系統(tǒng)的整體布置見圖2。

圖1工藝流程圖

1.2.3主要生產(chǎn)單元

圖2整體布置圖

1.2.3.1除雜

稻殼的入倉系統(tǒng)設(shè)計了自衡振動篩、除鐵器、除塵器，具有最大篩分能力和除雜、除塵、除石、除鐵更精細(xì)的功能，保證了入倉稻殼的干凈度。

由于稻殼比重小、滑動性差，極不易處理干凈。目前，普通振篩最大的處理能力為6 t/h，如果采用普通振篩進行處理，在增加多臺振篩處理的同時，也需增大占地面積，且物料輸送、分料、處理后集合物料的系統(tǒng)會很大，相應(yīng)的投資和動力都增加。因而，我們采用獨特的雙通道新型自衡振動篩，成倍提高了設(shè)備的篩分能力，提升到≥15 t/h，并且實現(xiàn)了更精細(xì)的原料清理與分級，去雜率≥94%。

1.2.3.2筒倉儲存

為解決傳統(tǒng)庫房儲存的多項弊端，選用密封好、占地小、造價低、損耗少的利浦筒倉儲藏稻殼。它不僅有利于實現(xiàn)機械化出、入倉，降低勞動強度，減少用工數(shù)量，改善操作與廠區(qū)環(huán)境，而且由于利浦筒倉密閉性好，可以有效防止稻殼儲存過程中的二次污染，保證儲存質(zhì)量，降低稻殼損失。同時還具有占地少、儲存量超大、利用率高的特點，便于物料管理。

依據(jù)新廠區(qū)基酒的生產(chǎn)規(guī)模，結(jié)合場地及周邊設(shè)施，考慮整體布局，最終確定儲倉直徑20m、倉直體高20m、基礎(chǔ)高6m，4座筒倉連排布置，總?cè)莘e可達(dá)26000m3，是目前國內(nèi)單體容積最大的稻殼儲倉。而大容積的儲倉，怎樣增加筒倉的容積利用率和防止結(jié)拱現(xiàn)象是技術(shù)難點。為此，經(jīng)過多次計算與實驗形成如下方案。

①增加容積利用率

通常入倉時多為每個倉頂設(shè)置一個入倉口，入料結(jié)束時，倉頂上面都會留有一部分空間，大約占倉容積的18%，由于稻殼流動性差、密度小，筒倉的容積利用率會比較低。為此，經(jīng)過多次計算與實驗，設(shè)計了一套一孔多通道的布料形式，通過測試，此形式比傳統(tǒng)的單孔入倉，容積率提高8%以上，明顯提高了倉儲能力。

②破拱方法

使用筒倉儲存稻殼的另一個難題是防止搭橋、出料順暢。稻殼經(jīng)過儲存，在倉內(nèi)容易形成物料結(jié)拱現(xiàn)象，更何況采用大直徑的筒倉，如果出料口設(shè)計不合理，不僅易結(jié)拱而且還會降低倉容積的利用率。為此，設(shè)計了多口放料的倉底結(jié)構(gòu)形式，經(jīng)過多種形式的擺布與應(yīng)力計算，最終選用了十孔出料形式［1-2］，不僅解決結(jié)拱現(xiàn)象，而且完全避免填坡，提高了約10%的容積利用率。

1.2.3.3輸送系統(tǒng)

稻殼的入倉出倉系統(tǒng)，對其過程中易出現(xiàn)的環(huán)節(jié)問題進行逐項分析，認(rèn)為主要輸送采用氣力輸送是最理想的方式。氣力輸送方式不僅可以保證超大的輸送能力，而且輸送過程在全封閉管道中進行，輸送路線擺布靈活、占用空間小、組成設(shè)備數(shù)量少、便于維護。

考慮到來料卸車需要盡可能在短時間內(nèi)完成，按15 t/h進行設(shè)計，每車（按目前的最大車考慮）用時約2h。具體方案是，卸車稻殼用人工拆包后喂入皮帶機，再通過刮板提升供給振動篩，篩后稻殼經(jīng)除鐵器除去磁性雜質(zhì)后，用氣力輸送方式送入筒倉完成入倉輸送。

對氣力輸送而言，有正壓輸送和負(fù)壓輸送2種方式，正壓輸送具有輸送穩(wěn)定、輸送能力大、物料氣浮性好、能耗較低的優(yōu)點，故多優(yōu)先使用在點對點或單進多出的場合。本項目的入倉輸送為單進4出，正好適合采用正壓輸送。而本項目的出倉設(shè)計了40個落料點，屬于多進單出的情況，故采用負(fù)壓輸送。

根據(jù)制酒車間的生產(chǎn)量需要，出倉設(shè)計能力為5 t/h。

入倉輸送的倉間分流和出倉輸送的出口間匯流都采用專門開發(fā)的電動雙路閥進行切換，可方便地實現(xiàn)自動控制。

①配套研制專用正壓輸送關(guān)風(fēng)器和加速器

目前常用的微正壓氣力輸送系統(tǒng)濃度比較小，能耗高，并且由于采用正壓輸送致使輸送系統(tǒng)的壓力大于料倉的喂料壓力，導(dǎo)致喂料不順利。為此，在確保達(dá)到大流量輸送的前提下，設(shè)計選用稻殼專用微正壓輸送關(guān)風(fēng)器、配套加速器和生物質(zhì)微正壓氣力輸送系統(tǒng)技術(shù)，并進行了專門設(shè)計，顯著改善了微正壓輸送系統(tǒng)的喂料條件，使系統(tǒng)的喂料濃度比提高，從而節(jié)約空氣用量，降低風(fēng)機動力消耗，并且可減少輸送管道的尺寸［3］。喂料條件的改善使得物料更加易于進入輸送管道輸送，解決了微正壓輸送系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的喂料難問題，確保了入倉能力達(dá)到15 t/h，滿足稻殼采購高峰期快速卸車要求。

②特制的輸送管道

輸送管道采用厚度為6 mm的無縫鋼管制造，彎管部分也采用無縫管拉制成型，使用結(jié)果表明該管避免了一般使用鑲玻彎管玻璃易碎的問題，耐磨性顯著優(yōu)于多節(jié)直管焊接制成的彎管［3］。

③靈活的雙路閥切換設(shè)計

如前所述，本系統(tǒng)入倉為單進4出，出倉為40進1出，研發(fā)了專用的雙路閥，實現(xiàn)了分發(fā)輸送和匯集輸送的靈活切換，可隨意改變輸送路線以完成定向輸送；專用雙路閥具有一閥雙控的優(yōu)勢，不僅切換簡單可靠，也節(jié)約了投資成本。

1.2.3.4除塵

尾氣處理上，先通過下旋式剎克龍配合卸料關(guān)風(fēng)器卸料，卸料后尾氣再通過脈沖布袋除塵器過濾后排放。同時，還將分離器出風(fēng)口管徑適當(dāng)加大，有利于提高灰塵的分離效果。

由于稻殼在全密閉管道中輸送，無粉塵外溢問題；在篩選設(shè)備的進出料口，設(shè)有專門的除塵風(fēng)管，無灰塵飛揚問題；輸送廢氣于卸料后通過布袋除塵器排放，無環(huán)境污染問題，現(xiàn)場勞動環(huán)境和衛(wèi)生條件得到大大改善。

1.2.3.5帶壓清蒸

采用集中處理、帶壓清蒸、通風(fēng)攤晾方式。

稻殼倉通過輸送管道與稻殼預(yù)處理車間相連接。布料機將稻殼均勻裝入蒸鍋中，裝滿蒸鍋后，密封，按設(shè)定好的程序保持微壓自動清蒸，在清蒸過程中定時排氣，排出邪雜味，氣體通過集氣罩收集，排放到室外。清蒸結(jié)束后，蒸鍋可180度翻轉(zhuǎn)將稻殼倒入鏈板輸送機，進入攤晾機。攤晾機采用密閉方式，蒸汽通過排氣筒排放到室外，鏈板上風(fēng)孔適宜，設(shè)有防止稻殼飛散的壓網(wǎng)，攤晾機通過吹風(fēng)，進一步除去稻殼中的邪雜味，同時降溫，防止產(chǎn)生霉味。攤晾結(jié)束的稻殼盛入稻殼周轉(zhuǎn)槽中，運送到釀酒班組使用。

2應(yīng)用效果分析

稻殼在倉內(nèi)較傳統(tǒng)庫房儲存，質(zhì)量穩(wěn)定、干凈。

入倉、出倉順暢，經(jīng)過實測，入、出倉能力達(dá)到設(shè)計的15 t/h、5 t/h，大雜、砂石、鐵的去除率可達(dá)100%，塵土去除率為94%。

自動控制稻殼清蒸，避免了對員工經(jīng)驗的依賴，提高了質(zhì)量的穩(wěn)定性，實現(xiàn)了精準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化。

經(jīng)過試驗與生產(chǎn)驗證，表明在0.12～0.14MPa壓力下，清蒸25min和傳統(tǒng)方式清蒸50min的稻殼效果相當(dāng)。由于采取密閉、低壓清蒸和集中處理的方式，大大降低了蒸汽的用量，經(jīng)過對比測試，節(jié)約蒸汽達(dá)65%。

該系統(tǒng)投入使用后，基本實現(xiàn)了物料全封閉，徹底改變了工人的工作環(huán)境。通過機械化、自動化的生產(chǎn)方式，大大降低了工人勞動強度，節(jié)省了人力。

該系統(tǒng)建成后，節(jié)約土地、節(jié)省投資顯著。4個筒倉占地僅1600m2，其儲能相當(dāng)于傳統(tǒng)的12000m2的庫房；該系統(tǒng)與建設(shè)同等儲存能力的庫房比較，節(jié)省投資1000萬元以上。

3　結(jié)語

截止目前，白酒輔料入廠（除雜）、輸送、儲存、清蒸、機械配送的一體化系統(tǒng)投入使用已達(dá)2年，各環(huán)節(jié)運行平穩(wěn)，達(dá)到了設(shè)計要求，表明該系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用是成功的。它保障了白酒輔料的清蒸質(zhì)量及其除雜效果和儲存質(zhì)量，從而保證了白酒質(zhì)量的穩(wěn)定。該系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，適應(yīng)了白酒行業(yè)規(guī)模化發(fā)展需求，為實施釀酒機械化提供了支撐。同時，該系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)也可以應(yīng)用于中小型白酒企業(yè)輔料的集中處理。

參考文獻(xiàn)：

［1］任寧，王永芳，祝剛強，等.稻殼儲存用鋼板倉錐底應(yīng)力分析［J］.糧食加工，2015（6）：56-58.

［2］魯選民，張煜行，王永芳，等.酒廠稻殼儲存用鋼板倉出料形式及倉底結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］.糧食與飼料工業(yè)，2015（10）：5-10.

［3］魯選民，魯艷秋.稻殼正壓輸送系統(tǒng)的設(shè)計和實踐［J］.糧食與飼料工業(yè)，2009（11）：3-10.

Development of Storage & Pretreatment System of Rice Husk for Baijiu-Making

ZHANG Yuhang1，LU Xuanmin2，WANG Yongfang1，ZHANG Wenyu3，ZHU Gangqiang1，BAI Yanchun1，CHEN Zhijun1and YANG Yinghui1
（1.Hengshui Laobaigan Co.Ltd.，Hengshui，Hebei 053000；2.He'nan University of Technology，Zhengzhou，He'nan 450000；3.Zhengzhou Xinyuan Grains Machinery Co.Ltd.，Zhengzhou，He'nan 450042，China）

Abstract:Rice husk is commonly used as the auxiliary materials for Baijiu-making.Its quality directly influences the quality of Baijiu.In this paper，the research on and the development of the integrated system including receiving，pretreatment，storage，transportation，steaming and mechanized distribution with ultra-large capacity were introduced briefly.And the technical points in fine pretreatment，mass storage，long-distance & high-concentration ratio transportation，and steaming etc.were elaborated.Besides，the main equipment for the design and the development of such system was introduced.

Key words:rice husk；pretreatment；wind transportation；Lipp steel silo storage；accelerator；arch-breakage；Baijiu

中圖分類號：TS262.3；TS261.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-9286（2016）06-0102-03

DOI：10.13746/j.njkj.2016137

收稿日期：2016-04-18