一種清香型白酒固態發酵箱及其翻箱裝置的設計與應用

程 偉，岳騰飛，孫露露，張 杰，潘天全，呂 鵬，丁鵬飛，王明才，王新生，謝國排，彭 兵

（安徽金種子酒業股份有限公司，安徽阜陽236023）

一種清香型白酒固態發酵箱及其翻箱裝置的設計與應用

程 偉，岳騰飛，孫露露，張 杰，潘天全，呂 鵬，丁鵬飛，王明才，王新生，謝國排，彭 兵

（安徽金種子酒業股份有限公司，安徽阜陽236023）

固態小曲清香型白酒釀酒生產過程中的機械化程度相對較高，其使用的發酵箱大多需要較大的操作空間和占地面積，多應用叉車、高架行車等設備。探討了一種清香型白酒固態發酵箱及其翻箱裝置的設計與應用，該裝置通過發酵箱、箱蓋等實現清香型白酒糧醅的固態密封發酵，發酵期結束后，移除箱蓋，通過叉車將發酵箱轉移至翻箱裝置的發酵箱支架，并通過擋桿實現固定；再通過行程控制開關、斜齒輪減速機、軸及其軸承座等的相互聯動，實現發酵箱一定角度的傾斜與翻轉，酒醅傾卸至下料面板，再轉移到操作場地，進行配醅、蒸餾等操作。該配套裝置滿足了固態小曲清香型白酒的釀酒生產工藝要求，節省占地面積并避免使用行車等吊裝設備，符合設備安全操作的需要，結構簡單，使用方便，減輕了勞動強度。應用該固態發酵箱作為發酵容器釀造生產的小曲清香型白酒風格典型、出酒率穩定。

清香型白酒； 釀酒； 固態發酵箱； 翻箱裝置； 設計

我國有飲用小曲酒的悠久歷史，根據小曲酒的發酵類型不同可分為固態發酵和半固態發酵兩種，四川、湖北、云南、貴州等省大部分采用固態發酵，在箱內糖化后配醅發酵，采用甑桶蒸餾取酒，與大曲酒的蒸餾方式相同。小曲酒按照香型可分為米香、清香、藥香、豉香等4類[1]；其中，以小曲為糖化發酵劑生產的固態小曲清香型白酒在我國南方各地擁有眾多廠家，由于釀造方法、原料、工藝等不同，雖然都是用小曲作為糖化發酵劑，以乙酸乙酯和乳酸乙酯為主體香成分，但所含比例和其他微量成分不同，又各具特點。固態小曲清香型白酒釀酒生產過程中的機械化程度相對較高，其使用的發酵箱大多需要較大的操作空間和占地面積，應用叉車、高架行車等設備，入窖、出窖（或發酵箱）采用行車抓斗等，提高了勞動效率，降低了勞動強度，同時避免酒糟運輸過程中的物料灑落浪費等。經過多年的發展，傳統固態小曲清香型白酒在產品結構、生產工藝、技術裝備等方面都取得了長足進步，并呈現規模化生產，極大地提高了原酒的品質，為產品提高檔次、開發中高檔產品打下了堅實的基礎，也為企業創造了巨大的經濟效益[2]。

本文探討了一種清香型白酒固態發酵箱及其翻箱裝置的設計與應用，該裝置主要包括發酵箱、翻箱機及其配套裝置等，尤其適用于固態小曲清香型白酒的釀酒生產。該配套裝置滿足了固態小曲清香型白酒的釀酒生產工藝要求，節省占地面積并避免使用行車等吊裝設備，符合設備安全操作的要求，結構簡單，使用方便，減輕了勞動強度。應用該固態發酵箱作為發酵容器釀造生產的小曲清香型白酒風格典型、出酒率穩定。

1 設計目的及其具體實施案例分析

1.1 所要解決的技術問題及其達到的有益效果

固態小曲清香型白酒在我國白酒市場的消費需求較大，生產成本低，以其“清、甜、爽、凈”的酒體特征而備受消費者的歡迎。目前，固態小曲清香型白酒釀酒生產過程中的機械化程度相對較高，其使用的發酵箱大多需要較大的操作空間和占地面積，多使用高架行車等吊裝設備。近兩年新出現的發酵槽車，利用螺旋輸送機入料，叉車和專用翻轉架出料，實現了機械化出入物料，由于采用了食品級的不銹鋼材料制成，清潔衛生，也能保證清香型白酒的酒體純凈。目前，發酵槽車采用配套的發酵室并安裝中央空調控溫，能耗高，槽車入料后需人工密封，密封過程與地缸的封缸相似，先蓋上塑料布，再壓上沙袋或石塊，繁瑣費力。槽車容積一般為1～2 m3，規模化生產時需要大量槽車，生產成本較高；另外，槽車多為臥式結構，發酵車間空間利用率不高[3]。

本設計屬于機械設計及其應用領域，具體涉及一種清香型白酒固態發酵箱及其翻箱裝置，尤其適用于固態小曲清香型白酒的釀酒生產，用于糧醅的固態密封發酵及發酵箱中酒醅的出料等操作。本設計的優點在于它提出了一種釀酒用固態發酵箱及其翻箱裝置，可根據生產需要適當調整發酵箱箱體容積及其配套的翻箱裝置的尺寸等，發酵箱可實現多層疊加，節省占地面積并避免使用行車等吊裝設備。發酵箱采用食品級的不銹鋼材料制成，并配套有不銹鋼的箱蓋，以滿足密封發酵的工藝要求，便于清理，避免雜菌對發酵的不利影響，清潔衛生，有利于保證清香型白酒的酒體純凈、避免邪雜味等。通過與翻箱機配套使用的行程開關、斜齒輪減速機、軸及其軸承座等的相互聯動，可以實現發酵箱一定角度的傾斜與翻轉，完成酒醅的出箱操作，并有效確保操作安全及發酵箱傾斜與翻轉過程中的平穩性。

1.2 具體實施案例分析[4]

一種清香型白酒固態發酵箱及其翻箱裝置的結構圖見圖1。由圖1可知，本文所設計的一種釀酒用固態發酵箱及其翻箱裝置，其主要包括發酵箱(1)、翻箱機及其配套裝置等。發酵箱(1)的底部成型有可以放置叉車叉腿的槽形鋼(1-4)，上部配套有箱蓋（1-2）并可以通過絞鏈（1-3）實現拆卸或移動。翻箱機及其配套裝置包括發酵箱支架（2）、機座（3）、軸及軸承座（4）、斜齒輪減速機（5）、行程開關(6)、擋桿(7)、料口（8）、加強板（9）、下料面板（10）等。發酵箱支架（2）和擋桿（7）置于翻箱機機座（3）的上部；其中，擋桿（7）在發酵箱上、下翻箱機的過程中可以固定或拆卸。

翻箱裝置配套使用的有斜齒輪減速機（5）、行程開關（6）、加強板（9）等設備，集中安裝置于翻箱機機座（3）的一側，并離地面有一定高度，以利于安全并符合操作要求。行程開關（6）、斜齒輪減速機（5）、軸及其軸承座(4)等的相互聯動，可以實現發酵箱一定角度的傾斜與翻轉，確保操作安全及發酵箱傾斜與翻轉過程中的平穩性。發酵箱支架(2)兩側的側面居中位置成型有軸及其軸承座(4)。

圖1 一種清香型白酒固態發酵箱及其翻箱裝置的結構圖

圖2 固態發酵箱的結構圖

固態發酵箱的結構圖見圖2。由見圖2可知，發酵箱(1)的底部成型有可以放置叉車叉腿的槽形鋼(1-4)，以利于叉車對發酵箱的搬運及其移動操作。發酵箱(1)的上部配套有箱蓋（1-1），可以通過絞鏈（1-3）實現拆卸或移動；堆積糖化后的糧醅經過配糟調整，裝入發酵箱內，并進行糧醅的踩壓操作，再蓋上面糟，關閉箱蓋并緊固卡環，可滿足白酒釀酒生產工藝要求的固態密封發酵等要求。

1.3 工作原理及其主要特點

本文介紹了一種清香型白酒固態發酵箱及其翻箱裝置，該裝置主要包括發酵箱、翻箱機及其配套裝置等，尤其適用于固態小曲清香型白酒的釀酒生產。通過發酵箱、箱蓋等實現清香型白酒糧醅的固態密封發酵；發酵期結束后，移除箱蓋，通過叉車將發酵箱轉移至翻箱機的發酵箱支架，并通過擋桿實現固定；通過行程開關、斜齒輪減速機、軸及其軸承座等的相互聯動，實現發酵箱一定角度的傾斜與翻轉，酒醅傾卸至下料面板再轉移到操作場地，進行配醅、蒸餾等操作。

該配套裝置滿足了固態小曲清香型白酒的釀酒生產工藝要求，發酵箱可以實現多層疊加，節省占地面積并避免使用行車等吊裝設備，符合設備安全操作的要求，結構簡單，使用方便。以往在地缸或窖池中發酵好的糟醅，依靠人工進行出糟，勞動強度大，效率低。本文設計的發酵箱可以在叉車和專用翻箱機的輔助下，完成機械化出糟，降低了勞動強度。生產實踐表明，應用該固態發酵箱作為發酵容器釀造生產的固態小曲清香型白酒風格典型、出酒率穩定。

2 生產應用分析與探討

2.1 兩種不同發酵容器酒醅發酵過程中的溫度變化（圖3）

利用插入式窖池測溫計測量發酵過程中酒醅的溫度變化，選擇發酵容器中心位置作為測量點。從圖3可以看出，發酵箱在發酵過程中，升溫幅度較小，只是隨著室內溫度的變化有略微變化，其厭氧發酵速度較平穩且所產生的氣體也較少；其中，地上發酵箱放置在專門配置的發酵間內，并配備有通風及溫度調節系統。地下不銹鋼發酵窖池的發酵溫度變化明顯，糧醅入池3～7 d的溫度變化較為明顯，并且窖池四周及轉角處感覺有熱氣產生，第9天后，發酵溫度逐漸回落。相比較而言，由于實際生產過程中采用的地下窖池與周圍土地及環境形成一個整體，發酵熱被土壤吸收，再緩慢傳遞到環境中，因此，溫度變化表現為“前緩，中挺，后緩落”的趨勢[5]；地上發酵箱發酵溫度受發酵間及環境溫度影響較大，不銹鋼發酵箱的發酵散熱較好，其發酵溫度變化較為平緩。

圖3 不同發酵容器酒醅發酵過程中的溫度變化

溫度是影響白酒發酵的關鍵因素，酵母菌最適繁殖溫度為28～30℃，最適發酵溫度為31～35℃，37℃以上導致酵母易老化，活力下降，40℃以上酵母開始死亡[6]。有研究表明，利用陶缸地下發酵，夏季氣溫過高，往往需要停產洇缸，冬季則需要鋪上厚厚的保溫材料[7]；利用立式發酵設備發酵，配套安裝有彌勒板，夏季可降溫，冬季可保溫，發酵溫度可自動控制；彌勒板直接布置于罐體表面，與罐體接觸面積大，傳熱效率高，節約能源，操作方便[8]。

2.2 兩種不同發酵容器產酒對比

表1為地上不銹鋼發酵箱與地下不銹鋼發酵窖池產酒對比，由表1可以看出，在15～20 d的常規發酵周期下，應用兩種不同發酵容器發酵所產原酒的總酸、總酯、乙酸乙酯含量等理化指標略有差異；發酵時間相同的情況下，發酵箱產酒與發酵窖池產酒相比，其總酸、總酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯等的含量略高，這與糧醅發酵過程中發酵箱的溫度變化較為平緩等因素密切相關。研究表明，產酯酵母通常在19～30℃的溫度范圍內均能產酯,但最適產酯溫度為25～30℃，當培養溫度升至37℃以上時,產酯量則急劇下降,甚至不產酯[9]。生產實踐表明，由圖3可知，發酵箱的發酵溫度變化較為平緩，在22～27℃，有利于產酯酵母的生化代謝；發酵窖池的發酵“頂溫”在30℃以上，對產酯酵母的生化代謝產生不利影響；因此，應用發酵箱發酵所產原酒的總酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯等酯類成分的含量略高于發酵窖池發酵所產原酒。

表1 地上不銹鋼發酵箱與地下不銹鋼發酵窖池產酒對比

經白酒品酒員的口感品評對比認為，應用地上不銹鋼發酵箱發酵所產原酒的“香氣、口感、醇凈程度、風格”等感官指標整體略優于應用地下不銹鋼發酵窖池發酵所產原酒，發酵箱作為發酵容器產酒“較為醇凈、邪雜味少”。由于糧醅的密封方式不同，發酵箱采用箱蓋密封發酵，箱口與外界空氣接觸面積較小，有利于糧醅的厭氧發酵與避免雜菌污染等。窖池占地面積大，耗費土地資源多；窖池布、沙袋等密封發酵及后期保養管理工作量大、較為繁瑣；發酵窖池由于缺乏溫控設備，常因發酵溫度不適宜而可能影響產酒的數量和質量，進行機械化出窖操作的難度較大、勞動強度大等也是發酵窖池的明顯缺陷。

3 討論與總結

在傳統白酒固態發酵機械化的發展進程中，機械化釀造一直是行業內較難解決的核心問題；目前，發酵箱、發酵槽車等立式發酵設備多應用于清香型白酒的發酵，部分設備的成功運行還需要進行大量的試驗研究及其細節等方面的改進與完善[10]。本文介紹的一種清香型白酒固態發酵箱及其翻箱裝置，其固態發酵箱設備能滿足小曲清香型白酒的發酵工藝需要，便于清洗，密封性好，不容易感染雜菌，有利于發酵中所產熱量的散發，保持發酵溫度平穩。發酵箱可以在叉車和專用翻箱機的輔助下，完成機械化出糟，降低了勞動強度。應用該地上不銹鋼發酵箱發酵產酒風格典型，全年平均出酒率可達45%以上（以20℃，60%vol基酒計）。

范偉國等[11]研制了一種清香型白酒立式發酵設備，該發酵設備采用“一條龍”式的結構設計，將發酵罐、溫控裝置、進出料系統等結合起來，組成一套系統設備。進料系統包括接料斗、斗式鏈板提升機、輸料系統、頂部壓實裝置；發酵罐包括不銹鋼罐體、進料口、自動噴淋清洗頭、窺視燈鏡、壓力傳感器、出料口、罐體支座等；溫控裝置包括彌勒板、溫度傳感器等；出料系統包括出料裝置、輸送絞龍（或輸送帶）等。因此，本文設計的一種清香型白酒固態發酵箱及其翻箱裝置還需要進一步完善自動化控制單元與系統，以提高該裝置的自動化控制水平。

[1] 陸壽鵬.關于小曲白酒按香型分類的建議[J].釀酒科技,1999(1)：100-101.

[2] 楊強.勁牌公司白酒生產機械化發展歷程與體會[J].釀酒,2011(9)：12-13.

[3] 王東,龔曉林,婁國平,等.技術進步與創新,助推江津小曲白酒的發展[J].釀酒,2011(3)：26-28.

[4] 程偉,彭兵,謝國排,等.一種帶有翻箱裝置的釀酒用固態發酵箱：ZL201621243239.2[P].2017-06-16.

[5] 張鑫.大曲清香白酒地上控溫發酵工藝探索[J].釀酒,2015(4)：48-53.

[6] 趙華,趙樹欣,張維,等.耐溫型產酯酵母的選育[J].釀酒,1997(3)：17-19.

[7] 任潤河,渠建平.地溫對汾酒發酵的影響[J].釀酒科技,2014(8)：53-55.

[8] 李偉,相里加雄.清香型白酒發酵缸機械化的設想[J].釀酒科技,2010(11)：68-69.

[9] 李銳利.高產乙酸乙酯酵母菌的選育及在清香型小曲酒中的應用研究[D].武漢：湖北工業大學,2011.

[10] 蔡鳳嬌.固態法小曲白酒機械化釀造工藝技術研究[D].武漢：湖北工業大學,2013.

[11] 范偉國,張艷梅,喬新建,等.清香型白酒立式發酵設備的研制[J].釀酒科技,2014(7)：78-80.

Design and Application of a Solid-State Fermentation Box and its Turning Device for Qingxiang Baijiu

CHENG Wei,YUE Tengfei,SUN Lulu,ZHANG Jie,PAN Tianquan,Lü Peng,DING Pengfei,WANG Mingcai,WANG Xinsheng,XIE Guopai and PENG Bing
(Jinzhongzi Distillery Co.Ltd.,Fuyang,Anhui 236023,China)

In the production process of Qingxiang Baijiu,the fermentation boxes used need large operating space and floor space,and forklift trucks and overhead traveling crane are equipped correspondingly.In this paper,a solid-state fermentation box and the box turning device had been designed and applied in practice.The fermentation box and box cover could achieve sealed fermentation.After the fermentation and the removal of the box cover,the fermentation box was transferred to the container device support by forklift truck,and then fixed by the lever,then through the operation of linkage control,shaft and helical gear reducer bearing seat,the turning of the fermentation box was achieved and fermented grains were dumped to the panel and then transferred to the operation field for subsequent mixing and distillation.The use of such box and turning device had the advantages including space saving,simple operation,simple structure,and reducing labor intensity.Besides,its use in practice also guaranteed the typical style of Qingxiang Baijiu and stable liquor yield.

Qingxiang Baijiu;liquor-making;solid-state fermentation box;turning device;design

TS262.3；TS261.4；TS261.3

A

1001-9286（2017）11-0068-05

10.13746/j.njkj.2017212

安徽省柔和型白酒釀造及質量安全工程技術研究中心資助項目。

2017-08-08

程偉（1984-），男，安徽阜陽人，工學碩士，工程師，高級品酒師，研究方向為食品微生物技術與發酵工程，E-mail：564853735@qq.com。

彭兵（1970-），男，安徽六安人，高級工程師，高級品酒師，省級白酒評委，研究方向為釀酒生產技術與現代企業管理。

優先數字出版時間：2017-09-20；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170920.1511.009.html。