四聯體轉盤活甑桶及其配套裝置的設計與應用研究

鞏 曉，程 偉，李 娜，潘天全，張 杰，張志勇

（安徽金種子酒業股份有限公司，安徽阜陽 236023）

蒸餾是白酒釀造過程中至關重要的一環，操作工藝及設備選擇等直接影響著蒸餾酒質的優劣。甑桶蒸餾技術不僅操作簡單,還能保證酒味純正,因而在白酒生產中廣泛應用[1]。傳統操作工藝中常使用單甑或雙甑，單甑即只利用一個甑桶進行蒸糧、糊化、摘酒等操作，一道工序完成后才能進入另一道工序，單甑的使用耗費大量的勞動時間及人力，生產效率較低[2]。單甑經過改進出現獨立雙甑桶設備，雙甑桶的使用較單甑節約了蒸餾時間，提高了白酒產量，但起蓋、打悶漿水等操作仍需人工完成。雙甑完成的工作量有限，依然存在勞動強度大、工作時間長等缺點。隨著技術人員對甑桶結構的不斷研究與改進，三聯甑、四聯甑等活動甑鍋隨之出現。針對生產實際情況，本文分析與探討了一種四聯體轉盤活甑桶及其配套裝置，該四聯體轉盤活甑桶的安裝與應用，并配套使用甑蓋起蓋機構、打悶漿水裝置等，有利于完善蒸餾操作工藝，提高固態發酵酒醅蒸餾、糧食蒸煮等的效率，并能充分利用行車進行快速出甑，利用上甑機器人進行上甑，降低了釀酒蒸餾及蒸料的勞動強度，提高了設備操作安全性。

1 四聯體轉盤活甑桶的設計分析

1.1 要解決的技術問題及其有益效果

現有釀酒設備多采用獨立雙甑桶蒸酒，其人工上甑時間為35～40 min、蒸酒時間為20～30 min、蒸糧及排酸時間為30～40 min，出甑時間為15 min。若按8 甑活的工作量計算，整個生產用時在10 h 左右，工人勞動時間較長，易造成工人操作急燥，上甑操作不精細，糊化、排酸時間不夠，出甑勞動量較大，影響餾酒質量。不利于糧醅入池酸度、醅料黏度等的參數調整，并進一步影響入池發酵質量。若采用三聯體翻轉甑，則存在設備安裝高度較高、冷卻器配置多、底鍋水排放不方便、翻轉軸處易漏氣、班次作業時間長等缺點。如果三聯體轉盤活甑桶與企業的投料量不相適應，還會造成班次時間過長。四聯體轉盤活甑桶的設計目的是提供釀酒蒸餾甑桶，以有利于對上甑質量、蒸煮糊化效率、大汽排酸等工序進行有效控制，并能充分利用行車進行快速出料，避免了其他出料方式導致的酒醅過黏、過碎等問題，有利于確保釀酒發酵質量與原酒品質，降低勞動強度等。

1.2 工作原理及其主要特點

四聯體轉盤活甑桶，包括在地面開設的沉槽，沉槽槽口處開有臺階面，臺階面上設有圓形的支撐地軌，沉槽中心處設有回轉支撐臺，回轉支撐臺上轉動安裝有轉盤體，轉盤體上安裝有甑筒，回轉支撐臺側面安裝有驅動裝置，驅動機構與轉盤體通過齒輪傳動連接，甑筒內安裝有底鍋，甑筒上安裝有甑蓋，甑蓋上連接有過汽管，甑筒外側設有啟蓋機，啟蓋機包括機架、拉桿，機架上方設有導向軸，導向軸上滑動安裝有滑塊，機架下方設有起蓋驅動機構，滑塊內螺旋傳動配合有絲桿，絲桿下端與啟蓋驅動裝置傳動連接，拉桿兩端將甑蓋頂端、滑塊固定連接。該四聯體轉盤活甑桶的安裝與應用，并配套使用甑蓋啟蓋裝置、打悶漿水裝置等，有利于提高固態發酵酒醅蒸餾、糧食蒸煮等的效率，并能充分利用行車進行快速出甑，降低了釀酒蒸餾及蒸料的勞動強度，提高了設備操作安全性。

1.3 四聯體轉盤活動甑桶的實現與分析（圖1）

四聯體轉盤活動甑桶參見圖1[3]，包括在地面開設的沉槽1，沉槽1 槽口處開有臺階面，臺階面上設有圓形的支撐地軌3，沉槽1 中心處設有回轉支撐臺2，回轉支撐臺2 上轉動安裝有轉盤體4，轉盤體4 上安裝有甑筒5，回轉支撐臺2 側面安裝有驅動裝置6，驅動裝置6 與轉盤體4 通過齒輪傳動連接，甑筒5 內安裝有底鍋7，甑筒5 上安裝有甑蓋8，甑蓋8 上連接有過汽管9，甑筒5 外側設有啟蓋機10，啟蓋機10 包括機架11、拉桿12，機架11 上方設有導向軸13，導向軸13 上滑動安裝有滑塊14，機架下方設有起蓋驅動裝置，滑塊內螺旋傳動配合有絲桿，絲桿下端與啟蓋驅動裝置傳動連接，拉桿兩端將甑蓋頂端、滑塊固定連接，轉盤體上安裝有兩個中心對稱設置的甑筒，甑蓋頂端與滑塊之間固定連接有斜拉桿。

由圖2 可知，四聯體轉盤體安裝結構[4]，包括在地面開設的沉槽1，沉槽1 槽口處開有臺階面2，臺階面2 上設有圓形的支撐地軌3，沉槽1 中心處設有回轉支撐臺4，回轉支撐臺4 上轉動安裝有轉盤體5，轉盤體5 上安裝有甑筒，回轉支撐臺4 側面安裝有驅動裝置6，驅動裝置6 與轉盤體5 通過齒輪傳動連接，轉盤體下端面安裝有與支撐地軌3 配合的周圈支撐輪9，驅動裝置6 包括電動機7、齒輪傳動組件8。

2 四聯體轉盤活甑桶配套裝置的設計分析

2.1 與四聯體轉盤活甑桶配套使用的甑蓋啟蓋裝置

白酒固態發酵的蒸料或蒸餾酒操作等均使用甑鍋，其蓋盤為雙層不銹鋼材料制成，中間夾層填充保溫材料，再加上蒸汽導管等的重量，使甑鍋蓋盤十分笨重，影響起盤及蓋盤操作的靈活性。甑鍋啟盤時，如果操作人員配合不當，容易出現刮傷或燙傷等安全事故。裝料過程中，如果醅料高出甑口，起盤操作容易導致甑鍋蓋盤底部邊沿刮掉或壓擠醅料等，造成醅料浪費等。在使用過程中，手壓式或旋臂式起盤裝置的連接件易磨損，產生的阻力很大，起盤操作需要多人合力完成，費力費時問題突出，易影響工藝操作，存在安全隱患[5]。

與四聯體轉盤活甑桶配套使用的甑蓋啟蓋裝置，可以實現蓋盤的上下及左右等方向的運動，蓋盤的運動相對穩定、擺動幅度不大，達到了省時、省力、方便等目的，提高設備的操作安全性，解決了手壓式或旋臂式啟盤裝置在操作時存在的笨重、不安全等問題。由圖3 可知，四聯體轉盤活甑桶的甑蓋啟蓋裝置，包括豎向的機架1、拉桿2，機架1上方設有兩個平行的導向軸3，導向軸3 上滑動安裝有起升支架4，機架1 下方設有驅動電機5，起升支架4內螺旋傳動配合絲桿6，絲桿6 下端與驅動電機5傳動連接，甑蓋7 與起升支架4 之間通過拉桿2 固定連接，甑蓋7 與起升支架4 頂端之間固定連接有斜拉桿8。四聯體轉盤活甑桶的甑蓋啟蓋裝置，通過驅動電機帶動絲桿轉動，同時帶動起升支架上下移動，從而通過拉桿實現甑蓋的啟蓋與關蓋操作，開啟甑蓋時方便快捷。

2.2 與四聯體轉盤活甑桶配套使用的打悶漿水裝置

白酒釀造過程中，糧醅的入池含水量是重要工藝控制參數，一般在蒸煮、配料時適當補充糧醅的水分含量。蒸料過程中，傳統工藝多采用人工潑打悶漿水，工人將加熱到80 ℃以上的悶漿水用鐵桶潑灑到蒸煮原料的甑鍋上口的糧食表面，以完成悶糧加水操作，從而增加蒸煮糧食原料的含水量。傳統的打悶漿水方法不但無法做到準確把握用水量，而且人工潑灑不均勻，加大了釀酒操作中的勞動強度。

由圖4 可知，與四聯體轉盤活甑桶配套使用的打悶漿水裝置[6]，其主要包括打悶漿水裝置、加熱裝置及數控裝置等。其中打悶漿水裝置為圓盤狀不銹鋼水管，懸掛于甑鍋上方，略小于甑鍋上口面積；加熱裝置為1 m3圓柱形不銹鋼桶，配有蒸汽加熱裝置；數控裝置可控制水溫、流水量、流水速度等。本套裝置完成了釀酒打悶漿水操作的自動化，打悶漿水更均勻，最大程度減少勞動力，避免高溫蒸汽給工作人員帶來的安全問題。在數控裝置（3）上設定需要悶漿水的水量、水溫及水流速度，設定完成后啟動開始開關，進水管開始向加熱桶中進涼水，待水位達到悶漿水所需用量便停止加水，同時蒸汽管道自動打開進行加熱，待水溫達到要求后蒸汽管道自動關閉。根據蒸料工序要求，打開甑蓋起蓋裝置，實現蓋盤的相對運動，再將打悶漿水裝置的旋轉轉盤擺動到甑鍋上方。待所需悶漿水達到要求后，抽水電機自動開啟，悶漿水由管道均勻輸送至打悶漿水裝置，通過分流導管灑落在蒸煮的原料上，在打悶漿水過程中不斷旋轉轉盤從而使原料各部位水分相同。悶漿水打完后，關閉控制中心開關即完成打悶漿水操作。

3 四聯體轉盤活甑桶及其配套裝置的應用分析與探討

3.1 四聯體轉盤活甑桶的應用

傳統釀造車間多采用獨立雙甑桶，其為兩個單獨的甑桶坐落在地面上與地面直接接觸，甑蓋裝置設置在兩甑桶之間可進行左右移動以便雙甑桶交替使用；甑桶與地面直接接觸，蒸汽通過甑底向地面傳熱，熱量大量散失[7]。四聯體活甑蒸酒技術設計4 個工位，依次為上甑、蒸酒、蒸料排酸、蒸料出料，由于每個工位同時進行操作，8 甑活的工作量用時較少。結合自動控制及定時控制，保證了各工序的操作的準時性。上甑工位空間位置固定，利于實現自動化或半自動化人工輔助上甑以及前道工序的機械化操作，并能充分利用行車進行快速出料，避免了其他出料方式導致的酒醅過黏、過碎等，確保發酵正常和原酒質量，勞動強度低，投資性價比高。

固態法白酒釀造的生產工藝為：原料→潤料→蒸料→攤晾→加曲→入池發酵→出池→加谷糠→上甑→餾酒→倒糟→攤晾→加曲→入池發酵→出池→加谷糠→上甑→餾酒→丟糟。由圖5 可知，釀酒機械化操作使用行車、給料機、物料混合機、加曲機、上甑機器人等進行操作，自動攤晾機則利用鼓風、抽風、機械打茬等方式實現糧糟的混合、加曲、攤晾等，行車、抓斗的配合使用則取代人力推車進行糧醅的入池、出池等操作，行車的大容量運輸加快了工作進程。四聯甑為活甑，甑底篦板可打開，配合行車使用無需多次挖糟，因為糧糟在甑桶內放置時間越長，底部糧糟發黏，上下部分糧糟的差異會影響倒糟后的入池發酵，因而活甑桶起糟方式有利于穩定操作、節約時間[8]。上甑機器人通過視覺傳感器、深度傳感器等設備，探測蒸汽的分布并提前探知出汽點位置，再通過計算機控制機械臂實現酒醅的“輕撒勻鋪”和“探氣上甑”，有效提高了上甑效率。將機械化運用到白酒釀造工藝中減輕了工人的勞動強度，提高了工作效率[9]。

3.2 四聯體轉盤活甑桶配套裝置的應用

白酒釀造“蒸料”工藝中需要添加熱水來增加原料含水量，加水的過程中要用到打悶漿水裝置。打開數控裝置將所需的用水量、流速、溫度設置好，開啟開關，自動注水；加熱過程完成后自動停止，啟動啟蓋裝置，待蓋盤移開后再將打悶漿水裝置移動到甑桶上方，啟動裝置，水流通過分流管自動潑灑在物料表面，在潑灑的同時轉動轉盤以達到均勻潑灑的效果。在使用打悶漿水裝置過程中要確保每個分流管都不堵塞，以避免潑灑不均勻等情況發生。上甑操作完成后，啟動蓋盤開關，電機帶動起升支架往下移動，進而拉桿將甑蓋平放在甑桶上方并與甑桶溝槽相嵌合進行閉合。酒蒸汽通過甑蓋頂部導氣管遇到外加冷凝器冷凝為酒液流出。傳統的甑蓋在使用過程中會有部分酒蒸汽冷凝回落到糟面，少量流至甑桶凹槽內，造成香味物質損失，在甑蓋內加入保溫材料能夠減少回流現象的發生。

4 討論與總結

四聯體轉盤活甑桶利用轉盤設計出“四工位”轉盤甑操作模式，并聯合啟蓋機及打悶漿水裝置配套使用。在投料量大的情況下，四聯體轉盤活甑桶的使用能夠充分利用人力及時間，提高勞動效率。相較于傳統的單甑桶或雙甑桶蒸餾，四聯體轉盤活甑蒸餾存在如機械設備的清理較為繁瑣、輸送鏈板殘留糟醅、底鍋連接漏汽等問題，其中機械設備的按時清理是防止釀造過程中二次污染的關鍵[10]。釀酒機械化帶來便利的同時也增加了設備的維修難度，對工人的文化程度與技術水平要求較高。隨著智能時代的到來，機器人技術、自動化技術和互聯網的快速發展，白酒釀造行業的智能化、機械化是大勢所趨[11]。中國白酒行業在努力實現全機械化生產，但是要真正實現白酒釀造的智能化需不斷的實踐與探索。四聯體轉盤活甑桶及其配套裝置的設計、制造與生產應用等，是白酒釀造過程中蒸餾設備改造升級的機械化探索，以期為行業發展提供積極的借鑒。