關于圓盤制曲機設計的探討

呂增明

（山東龍興化工機械集團有限公司，山東 萊州 261432）

1 前言

制曲行業(yè)作為我國傳統(tǒng)釀造中的代表，其當前還存在勞動強度大、生產(chǎn)效率低等的問題。在當前我國安全標準和要求不斷提高的背景下，制曲行業(yè)應當轉(zhuǎn)變其生產(chǎn)模式，在能夠確保質(zhì)量的前提下可以以傳統(tǒng)釀造工藝為主要基礎，引入先進技術和設備改變生產(chǎn)模式。該機比傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)平床更先進、更優(yōu)越，其條件更適合微生物的生長、發(fā)育。該機可廣泛應用于醬油制曲、釀酒制曲、制藥、釀醋、酶制劑、飼料酵母、生物發(fā)酵等行業(yè)。

2 圓盤制曲機的結(jié)構(gòu)

圓盤制曲發(fā)酵集入曲、翻曲、出曲、調(diào)溫、調(diào)濕、滅菌、攪拌培養(yǎng)為一體的全封閉式自動發(fā)酵制曲裝置，它能營造最合適的培養(yǎng)條件，包括底座及設在底座上圓筒形的殼體，與殼體上端連接的上蓋，圓盤、殼體和上蓋圍護成制曲室，制曲室中心設置與上蓋和底座連接的支撐軸，支撐軸上設盛放培養(yǎng)物料圓環(huán)狀的圓盤，上蓋上開設進料口，殼體上開設出料口。其特征在于：所述殼體的內(nèi)壁、外壁為不銹鋼板，夾層為聚氨酯泡沫板保溫層，所述上蓋的內(nèi)壁為雙層不銹鋼板，外壁為不銹鋼板，夾層為聚氨酯泡沫板保溫層，內(nèi)壁內(nèi)設加熱導線；殼體的內(nèi)壁對應于圓盤的下方帶動圓盤轉(zhuǎn)動的主傳動機構(gòu)；殼體的外壁對應于圓盤的上方分別設第一升降電機和第二升降電機；第一升降電機的電機軸在位于殼體外和靠近支撐軸分別設第一外蝸輪和第一內(nèi)蝸輪，第一外蝸輪和第一內(nèi)蝸輪分別嚙合設置第一外蝸桿和第一內(nèi)蝸桿，第一外蝸桿設進出料電機，進出料電機的電機軸穿過殼體設螺旋出料的出料軸，出料軸靠近支撐軸的一端與第一內(nèi)蝸桿的下端連接；第二升降電機的電機軸在位于殼體外和靠近支撐軸分別設第二外蝸輪和第二內(nèi)蝸輪，第二外蝸輪和第二內(nèi)蝸輪分別嚙合設置第二外蝸桿和第二內(nèi)蝸桿，第二外蝸桿設翻曲電機，翻曲電機的電機軸穿過殼體固設翻料攪拌器，翻料攪拌器靠近支撐軸的一端與第二內(nèi)蝸桿的下端連接。

進一步還包括調(diào)溫調(diào)濕機構(gòu)，所述的調(diào)溫調(diào)濕機構(gòu)包括風機、與開設在殼體上的進風口相連的進風管路、補濕水箱、回風加熱裝置、與開設在殼體上的出風口相連的回風管路。出料系統(tǒng)設置浮動式擋板，出料干凈、剩料少。在曲種培養(yǎng)過程中調(diào)節(jié)物料平整。翻曲機使用特殊的結(jié)構(gòu)刀片，箱頂與側(cè)箱連接，有效防止冷凝。腔室內(nèi)壁與房間各部位焊接，實現(xiàn)無縫接口。所有空氣接觸件均采用SUS304 不銹鋼，衛(wèi)生耐用。中心柱為開口式，清潔，易于維護，無死角，利用預熱熱風對物料進行干燥。圓盤制曲機可按照用戶需要加裝自動清洗裝置，用戶加壓用水沖洗，圓盤起動器耗水量少，凈化力強，可室外手動操作，增強了密閉工作環(huán)境，有效防止了外部細菌在啟動初期進入盤內(nèi)，又減少排放時粉塵飛揚，造成污染。既保持了車間整潔，滿足了清潔生產(chǎn)要求，又有效提高了原材料利用率和產(chǎn)品質(zhì)量。

3 圓盤制曲機的自動化控制

發(fā)酵的積累是生產(chǎn)過程中的一個非常重要的環(huán)節(jié)，對制曲風格的形成具有重要意義。高溫堆積工序是白酒生產(chǎn)過程中不可忽略的重要環(huán)節(jié)，目前，生產(chǎn)企業(yè)普遍采用傳統(tǒng)的堆積方式，一般是將酒醅運至堆積場地收成圓錐形堆，經(jīng)3 天左右的堆積后入窖池發(fā)酵，但是，在實際生產(chǎn)過程中，由于第四、五、六、七輪次處于全年氣溫最低的季節(jié)，堆積的酒醅降溫快，還會出現(xiàn)堆積酒醅不升溫或者升溫非常緩慢的情況，繼而影響入窖后的發(fā)酵狀態(tài)，導致出酒率低，甚至不出酒等極端情況出現(xiàn)。此外，白酒生產(chǎn)的傳統(tǒng)工藝流程逐步采用了機械化技術，而傳統(tǒng)的高溫堆積工序不能夠利用機械裝備銜接攤涼與發(fā)酵工序，切斷了整個機械化生產(chǎn)流程的完整性。

3.1 自動化控制

圓盤制曲機采用了人工智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了集中監(jiān)控工藝參數(shù)和設備以及生產(chǎn)過程的自動控制。按照不同的材料輸入不同的控制參數(shù)，包括自動控制溫度、濕度和空氣量。轉(zhuǎn)盤起動器具有高度個性化，并且可以按照制造商的過程參數(shù)來修改起動器的生產(chǎn)或堆疊。按照不同的用途和發(fā)酵管理，用不同的管理方法，可以按照不同的原料在合適的環(huán)境條件下培養(yǎng)，不需要單獨管理。無論是小批量還是大批量的加工材料，從入曲、培養(yǎng)、出料，始終處于一個封閉的環(huán)境中。它只需要透過窗戶觀察就可以提供一個相對穩(wěn)定的環(huán)境。如果風量、風壓、溫度和濕度不受影響，程序會自動控制和記錄風壓、溫度和濕度，才可以滿足最有效的電力需求和質(zhì)量要求。盤式制動器是自動均勻地分布，皮帶輸送機是自動均勻地輸送，避免擠壓熟料，使所有臨床排放入盤更蓬松，材料表面更加光滑，有利于批量加工，提高效率，圓盤旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機全部采用頻率轉(zhuǎn)換控制，自動化節(jié)能。

3.2 控制特點

編程時，把設備功能劃分為幾個獨立單元（模塊），包括自動烘干、自動卸料、清洗、過程控制、管理系統(tǒng)、遠程中央控制數(shù)據(jù)交換、設備安全等，并可按照需求進行相應的組合，降低設計風險，提高產(chǎn)品可靠性，不同的模塊可滿足不同用戶的多樣化需求，并可定制設備狀態(tài)，即設備在特定時間內(nèi)的功能或現(xiàn)象，每個狀態(tài)之間都有嚴格的邏輯關系，并且相互之間的轉(zhuǎn)換關系有嚴格而清晰的關系定義。目前，碟片的功能狀態(tài)有一個基本步驟，進料、卸料，清洗，生產(chǎn)過程狀態(tài)化是一個簡單的設備流程。PLC 控制系統(tǒng)用于自動收集、傳輸和分析光盤起動器。中央控制系統(tǒng)的采用，科學、合理、先進、簡單、有效，符合當前工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。通過網(wǎng)絡和中央控制室自動連接控制。中央控制室具有過程參數(shù)和生產(chǎn)過程的可視性和可控性，出現(xiàn)異常過程，工藝參數(shù)報警。面板控制系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)與車間中央控制系統(tǒng)或MES 系統(tǒng)連接，可以實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)交換。優(yōu)化的數(shù)據(jù)將上傳到服務器以進行分類和存儲，并生成報告。在中央控制系統(tǒng)和人工智能算法的幫助下，它指導了后續(xù)生產(chǎn)過程的優(yōu)化，并挖掘了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的更深值。光盤控制系統(tǒng)是智能信息提供商在車間智能網(wǎng)絡、自診斷系統(tǒng)和專家系統(tǒng)中賦予設備的能力，以及從單個PID 控制到智能過程控制的狀態(tài)。結(jié)果表明，智能AI 數(shù)據(jù)采樣分析和PID 控制的組合逐漸提高了光盤過程控制的準確性和自適應學習能力。

4 在白酒行業(yè)中的應用

傳統(tǒng)的成型過程在通風制曲栽培，依靠手動旋轉(zhuǎn)、接種，手動溫度測量和加濕。它具有勞動強度高、效率低、生產(chǎn)能力低，控制能力差、不易出酒的特點。傳統(tǒng)的白葡萄酒原料堆疊方法還具有高勞動強度、高能耗、低效率和食品衛(wèi)生差的特點。而整個喂養(yǎng)和栽培過程全部機械化和自動化的圓盤制曲機，克服了傳統(tǒng)配方和堆疊的缺陷，使其更加穩(wěn)定，具有更高的生產(chǎn)效率，并滿足食品安全的要求。京智酒業(yè)采用圓盤制曲機制備芝麻味白酒，它的麩皮車間是目前中國最大的自動麩皮生產(chǎn)車間，生產(chǎn)線由固體和液體品種。在生產(chǎn)上與傳統(tǒng)方式相比，出曲效率增加了5 次，酵母量變?yōu)榘咨富钚蕴岣吡耍a(chǎn)率增加了20%以上，實現(xiàn)了更清潔的生產(chǎn)，勞動強度降低，并且操作環(huán)境得到改善。勁酒公司利用圓盤制曲機，制成品為33.2g/100g，原來為1.4g/100g，且曲率質(zhì)量穩(wěn)定。洋河酒廠采用雙圓盤制曲機，將高粱、大米、糯米和玉米粉混合在一起，原料堆放材料的水分、酸度、淀粉含量、含糖量等符合室內(nèi)試驗要求控制。控制材料的質(zhì)量好，滿足軟流體的要求生產(chǎn)。比較采用傳統(tǒng)方法，能耗和勞動量大大降低減少。與傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法相比，耗水量減少了48.21%，汽耗降低61.06%，出液率提高3.89%，優(yōu)質(zhì)堿質(zhì)量比提高8.06%。同時生產(chǎn)占地面積小，操作更加簡潔，生產(chǎn)白葡萄酒行業(yè)使用圓盤制曲機來積累，與常規(guī)積累相比，發(fā)酵液的水分含量、酸度和淀粉含量都有所提高。結(jié)果表明，發(fā)酵糟中酵母的添加量優(yōu)于對照酵母菌在常規(guī)條件下的積累，與細菌的變化趨勢是一致的，與傳統(tǒng)堆積的年產(chǎn)液量分別為37.2%和36.4%，液體質(zhì)量相近。

5 結(jié)語

由上可知，圓盤制曲機有著封閉操作方面、節(jié)能、環(huán)保。減少勞動力，提高勞動生產(chǎn)效率，降低工人勞動強度，改善了工人工作環(huán)境、生產(chǎn)效率高等的優(yōu)勢，主要是以制曲傳統(tǒng)手藝為基礎然后開發(fā)出的自動化設備，其應用是傳統(tǒng)釀造產(chǎn)業(yè)的提升自動化水平、信息化水平的環(huán)節(jié)，同時，能夠加速傳統(tǒng)釀造行業(yè)的轉(zhuǎn)型。