四联体转盘活甑桶及其配套装置的设计与应用研究

巩 晓，程 伟，李 娜，潘天全，张 杰，张志勇

（安徽金种子酒业股份有限公司，安徽阜阳 236023）

蒸馏是白酒酿造过程中至关重要的一环，操作工艺及设备选择等直接影响着蒸馏酒质的优劣。甑桶蒸馏技术不仅操作简单,还能保证酒味纯正,因而在白酒生产中广泛应用[1]。传统操作工艺中常使用单甑或双甑，单甑即只利用一个甑桶进行蒸粮、糊化、摘酒等操作，一道工序完成后才能进入另一道工序，单甑的使用耗费大量的劳动时间及人力，生产效率较低[2]。单甑经过改进出现独立双甑桶设备，双甑桶的使用较单甑节约了蒸馏时间，提高了白酒产量，但起盖、打闷浆水等操作仍需人工完成。双甑完成的工作量有限，依然存在劳动强度大、工作时间长等缺点。随着技术人员对甑桶结构的不断研究与改进，三联甑、四联甑等活动甑锅随之出现。针对生产实际情况，本文分析与探讨了一种四联体转盘活甑桶及其配套装置，该四联体转盘活甑桶的安装与应用，并配套使用甑盖起盖机构、打闷浆水装置等，有利于完善蒸馏操作工艺，提高固态发酵酒醅蒸馏、粮食蒸煮等的效率，并能充分利用行车进行快速出甑，利用上甑机器人进行上甑，降低了酿酒蒸馏及蒸料的劳动强度，提高了设备操作安全性。

1 四联体转盘活甑桶的设计分析

1.1 要解决的技术问题及其有益效果

现有酿酒设备多采用独立双甑桶蒸酒，其人工上甑时间为35～40 min、蒸酒时间为20～30 min、蒸粮及排酸时间为30～40 min，出甑时间为15 min。若按8 甑活的工作量计算，整个生产用时在10 h 左右，工人劳动时间较长，易造成工人操作急燥，上甑操作不精细，糊化、排酸时间不够，出甑劳动量较大，影响馏酒质量。不利于粮醅入池酸度、醅料黏度等的参数调整，并进一步影响入池发酵质量。若采用三联体翻转甑，则存在设备安装高度较高、冷却器配置多、底锅水排放不方便、翻转轴处易漏气、班次作业时间长等缺点。如果三联体转盘活甑桶与企业的投料量不相适应，还会造成班次时间过长。四联体转盘活甑桶的设计目的是提供酿酒蒸馏甑桶，以有利于对上甑质量、蒸煮糊化效率、大汽排酸等工序进行有效控制，并能充分利用行车进行快速出料，避免了其他出料方式导致的酒醅过黏、过碎等问题，有利于确保酿酒发酵质量与原酒品质，降低劳动强度等。

1.2 工作原理及其主要特点

四联体转盘活甑桶，包括在地面开设的沉槽，沉槽槽口处开有台阶面，台阶面上设有圆形的支撑地轨，沉槽中心处设有回转支撑台，回转支撑台上转动安装有转盘体，转盘体上安装有甑筒，回转支撑台侧面安装有驱动装置，驱动机构与转盘体通过齿轮传动连接，甑筒内安装有底锅，甑筒上安装有甑盖，甑盖上连接有过汽管，甑筒外侧设有启盖机，启盖机包括机架、拉杆，机架上方设有导向轴，导向轴上滑动安装有滑块，机架下方设有起盖驱动机构，滑块内螺旋传动配合有丝杆，丝杆下端与启盖驱动装置传动连接，拉杆两端将甑盖顶端、滑块固定连接。该四联体转盘活甑桶的安装与应用，并配套使用甑盖启盖装置、打闷浆水装置等，有利于提高固态发酵酒醅蒸馏、粮食蒸煮等的效率，并能充分利用行车进行快速出甑，降低了酿酒蒸馏及蒸料的劳动强度，提高了设备操作安全性。

1.3 四联体转盘活动甑桶的实现与分析（图1）

四联体转盘活动甑桶参见图1[3]，包括在地面开设的沉槽1，沉槽1 槽口处开有台阶面，台阶面上设有圆形的支撑地轨3，沉槽1 中心处设有回转支撑台2，回转支撑台2 上转动安装有转盘体4，转盘体4 上安装有甑筒5，回转支撑台2 侧面安装有驱动装置6，驱动装置6 与转盘体4 通过齿轮传动连接，甑筒5 内安装有底锅7，甑筒5 上安装有甑盖8，甑盖8 上连接有过汽管9，甑筒5 外侧设有启盖机10，启盖机10 包括机架11、拉杆12，机架11 上方设有导向轴13，导向轴13 上滑动安装有滑块14，机架下方设有起盖驱动装置，滑块内螺旋传动配合有丝杆，丝杆下端与启盖驱动装置传动连接，拉杆两端将甑盖顶端、滑块固定连接，转盘体上安装有两个中心对称设置的甑筒，甑盖顶端与滑块之间固定连接有斜拉杆。

由图2 可知，四联体转盘体安装结构[4]，包括在地面开设的沉槽1，沉槽1 槽口处开有台阶面2，台阶面2 上设有圆形的支撑地轨3，沉槽1 中心处设有回转支撑台4，回转支撑台4 上转动安装有转盘体5，转盘体5 上安装有甑筒，回转支撑台4 侧面安装有驱动装置6，驱动装置6 与转盘体5 通过齿轮传动连接，转盘体下端面安装有与支撑地轨3 配合的周圈支撑轮9，驱动装置6 包括电动机7、齿轮传动组件8。

2 四联体转盘活甑桶配套装置的设计分析

2.1 与四联体转盘活甑桶配套使用的甑盖启盖装置

白酒固态发酵的蒸料或蒸馏酒操作等均使用甑锅，其盖盘为双层不锈钢材料制成，中间夹层填充保温材料，再加上蒸汽导管等的重量，使甑锅盖盘十分笨重，影响起盘及盖盘操作的灵活性。甑锅启盘时，如果操作人员配合不当，容易出现刮伤或烫伤等安全事故。装料过程中，如果醅料高出甑口，起盘操作容易导致甑锅盖盘底部边沿刮掉或压挤醅料等，造成醅料浪费等。在使用过程中，手压式或旋臂式起盘装置的连接件易磨损，产生的阻力很大，起盘操作需要多人合力完成，费力费时问题突出，易影响工艺操作，存在安全隐患[5]。

与四联体转盘活甑桶配套使用的甑盖启盖装置，可以实现盖盘的上下及左右等方向的运动，盖盘的运动相对稳定、摆动幅度不大，达到了省时、省力、方便等目的，提高设备的操作安全性，解决了手压式或旋臂式启盘装置在操作时存在的笨重、不安全等问题。由图3 可知，四联体转盘活甑桶的甑盖启盖装置，包括竖向的机架1、拉杆2，机架1上方设有两个平行的导向轴3，导向轴3 上滑动安装有起升支架4，机架1 下方设有驱动电机5，起升支架4内螺旋传动配合丝杆6，丝杆6 下端与驱动电机5传动连接，甑盖7 与起升支架4 之间通过拉杆2 固定连接，甑盖7 与起升支架4 顶端之间固定连接有斜拉杆8。四联体转盘活甑桶的甑盖启盖装置，通过驱动电机带动丝杆转动，同时带动起升支架上下移动，从而通过拉杆实现甑盖的启盖与关盖操作，开启甑盖时方便快捷。

2.2 与四联体转盘活甑桶配套使用的打闷浆水装置

白酒酿造过程中，粮醅的入池含水量是重要工艺控制参数，一般在蒸煮、配料时适当补充粮醅的水分含量。蒸料过程中，传统工艺多采用人工泼打闷浆水，工人将加热到80 ℃以上的闷浆水用铁桶泼洒到蒸煮原料的甑锅上口的粮食表面，以完成闷粮加水操作，从而增加蒸煮粮食原料的含水量。传统的打闷浆水方法不但无法做到准确把握用水量，而且人工泼洒不均匀，加大了酿酒操作中的劳动强度。

由图4 可知，与四联体转盘活甑桶配套使用的打闷浆水装置[6]，其主要包括打闷浆水装置、加热装置及数控装置等。其中打闷浆水装置为圆盘状不锈钢水管，悬挂于甑锅上方，略小于甑锅上口面积；加热装置为1 m3圆柱形不锈钢桶，配有蒸汽加热装置；数控装置可控制水温、流水量、流水速度等。本套装置完成了酿酒打闷浆水操作的自动化，打闷浆水更均匀，最大程度减少劳动力，避免高温蒸汽给工作人员带来的安全问题。在数控装置（3）上设定需要闷浆水的水量、水温及水流速度，设定完成后启动开始开关，进水管开始向加热桶中进凉水，待水位达到闷浆水所需用量便停止加水，同时蒸汽管道自动打开进行加热，待水温达到要求后蒸汽管道自动关闭。根据蒸料工序要求，打开甑盖起盖装置，实现盖盘的相对运动，再将打闷浆水装置的旋转转盘摆动到甑锅上方。待所需闷浆水达到要求后，抽水电机自动开启，闷浆水由管道均匀输送至打闷浆水装置，通过分流导管洒落在蒸煮的原料上，在打闷浆水过程中不断旋转转盘从而使原料各部位水分相同。闷浆水打完后，关闭控制中心开关即完成打闷浆水操作。

3 四联体转盘活甑桶及其配套装置的应用分析与探讨

3.1 四联体转盘活甑桶的应用

传统酿造车间多采用独立双甑桶，其为两个单独的甑桶坐落在地面上与地面直接接触，甑盖装置设置在两甑桶之间可进行左右移动以便双甑桶交替使用；甑桶与地面直接接触，蒸汽通过甑底向地面传热，热量大量散失[7]。四联体活甑蒸酒技术设计4 个工位，依次为上甑、蒸酒、蒸料排酸、蒸料出料，由于每个工位同时进行操作，8 甑活的工作量用时较少。结合自动控制及定时控制，保证了各工序的操作的准时性。上甑工位空间位置固定，利于实现自动化或半自动化人工辅助上甑以及前道工序的机械化操作，并能充分利用行车进行快速出料，避免了其他出料方式导致的酒醅过黏、过碎等，确保发酵正常和原酒质量，劳动强度低，投资性价比高。

固态法白酒酿造的生产工艺为：原料→润料→蒸料→摊晾→加曲→入池发酵→出池→加谷糠→上甑→馏酒→倒糟→摊晾→加曲→入池发酵→出池→加谷糠→上甑→馏酒→丢糟。由图5 可知，酿酒机械化操作使用行车、给料机、物料混合机、加曲机、上甑机器人等进行操作，自动摊晾机则利用鼓风、抽风、机械打茬等方式实现粮糟的混合、加曲、摊晾等，行车、抓斗的配合使用则取代人力推车进行粮醅的入池、出池等操作，行车的大容量运输加快了工作进程。四联甑为活甑，甑底篦板可打开，配合行车使用无需多次挖糟，因为粮糟在甑桶内放置时间越长，底部粮糟发黏，上下部分粮糟的差异会影响倒糟后的入池发酵，因而活甑桶起糟方式有利于稳定操作、节约时间[8]。上甑机器人通过视觉传感器、深度传感器等设备，探测蒸汽的分布并提前探知出汽点位置，再通过计算机控制机械臂实现酒醅的“轻撒匀铺”和“探气上甑”，有效提高了上甑效率。将机械化运用到白酒酿造工艺中减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率[9]。

3.2 四联体转盘活甑桶配套装置的应用

白酒酿造“蒸料”工艺中需要添加热水来增加原料含水量，加水的过程中要用到打闷浆水装置。打开数控装置将所需的用水量、流速、温度设置好，开启开关，自动注水；加热过程完成后自动停止，启动启盖装置，待盖盘移开后再将打闷浆水装置移动到甑桶上方，启动装置，水流通过分流管自动泼洒在物料表面，在泼洒的同时转动转盘以达到均匀泼洒的效果。在使用打闷浆水装置过程中要确保每个分流管都不堵塞，以避免泼洒不均匀等情况发生。上甑操作完成后，启动盖盘开关，电机带动起升支架往下移动，进而拉杆将甑盖平放在甑桶上方并与甑桶沟槽相嵌合进行闭合。酒蒸汽通过甑盖顶部导气管遇到外加冷凝器冷凝为酒液流出。传统的甑盖在使用过程中会有部分酒蒸汽冷凝回落到糟面，少量流至甑桶凹槽内，造成香味物质损失，在甑盖内加入保温材料能够减少回流现象的发生。

4 讨论与总结

四联体转盘活甑桶利用转盘设计出“四工位”转盘甑操作模式，并联合启盖机及打闷浆水装置配套使用。在投料量大的情况下，四联体转盘活甑桶的使用能够充分利用人力及时间，提高劳动效率。相较于传统的单甑桶或双甑桶蒸馏，四联体转盘活甑蒸馏存在如机械设备的清理较为繁琐、输送链板残留糟醅、底锅连接漏汽等问题，其中机械设备的按时清理是防止酿造过程中二次污染的关键[10]。酿酒机械化带来便利的同时也增加了设备的维修难度，对工人的文化程度与技术水平要求较高。随着智能时代的到来，机器人技术、自动化技术和互联网的快速发展，白酒酿造行业的智能化、机械化是大势所趋[11]。中国白酒行业在努力实现全机械化生产，但是要真正实现白酒酿造的智能化需不断的实践与探索。四联体转盘活甑桶及其配套装置的设计、制造与生产应用等，是白酒酿造过程中蒸馏设备改造升级的机械化探索，以期为行业发展提供积极的借鉴。