普瑞特白酒生产装备系统工程研发及思考

2015-2-3 9:13:00 《华夏酒报》 评论(0人参与)

摘 要:普瑞特公司作为“中国白酒158计划”的参与者,近年来积极进行以白酒机械自动化为主的白酒生产装备系统工程研发。本文介绍了研发的原则和研发内容及成果,重点介绍了公司在贮酒容器、机械自动化酿造装备、酒库生产管理信息化系统、节能装备及白酒生产副产物回收利用装备方面的最新研发成果,并对白酒生产装备系统工程的下一步发展进行展望。
关键词:白酒; 机械化;自动化;装备;研发

范伟国 段言峰 张艳梅 乔新建 李新约 牛家棒 庞相国

  在遵循传统工艺、深刻理解和研究白酒生产工艺机理的基础上,用现代化的技术装备去提升白酒生产的机械化、自动化和智能化水平,促进白酒生产与现代食品加工工业接轨是中国白酒发展的必然趋势,普瑞特机械制造股份有限公司为此进行了大量的研发和探索,本文对我公司的研发情况予以介绍,供同行及白酒生产企业讨论和参考。
1、白酒生产装备系统工程研发的原则
  普瑞特的白酒生产装备系统工程研发始终秉承一个方针、一个原则、一套做法和一个目标。
  一个方针:遵循白酒生产传统工艺,理解和研究白酒生产传统工艺深刻内涵,用现代化的技术装备去提升和促进白酒生产向现代化生产工艺方向发展。
  一个原则:设备要服从和服务于工艺,并保障工艺的合理运行。
  一套做法:按照僵化、强化、优化、固化的四个步骤提升机械化、智能化装备研发的速度、提高设备可靠性、降低成本,提高产能。
  一个目标:了解白酒生产企业的需求,服务和满足生产企业的需求,用技术装备促进和提升生产企业的生产工艺水平。
2、白酒生产装备系统工程的研发制造
2.1 贮酒容器的安全、节能和功能提升
  经过20多年的发展,不锈钢薄壁容器的优势已被食品行业公认,并被广泛使用。其研发也已进入工艺优化和固化阶段,目前重点是按照最新实施的行业标准规定,解决两个安全性问题。一是容器本身的制造安全,保证设备制造和使用安全。二是容器中介质的安全,保证食品安全。
  在解决好常规不锈钢薄壁容器安全问题的基础上,普瑞特进行了大量的贮酒容器节能和功能提升方面的研发工作,开发了激光冷却夹套、太阳能覆膜、内置陶管、底部加热、六环石催熟等技术,并已取得7项专利,在节约水资源、促进酒体老熟方面成效显著。
  激光冷却夹套技术是在贮酒容器顶部安装激光冷却夹套,夏季高温时,夹套内通入冷却水使容器冷却,减少酒精挥发,保证酒罐安全,冷却水通过出水管流走后可再次利用。太阳能覆膜技术是在贮酒容器的上封头上部和罐体侧板上部分布一定数量的太阳能高聚物集热器,利用集热器吸收容器上的大量辐射热,避免容器上部产生大量酒气,保证酒罐安全;吸收的热量用于加热冷水,并在加热后输送到容器底部的加热盘管或内置陶管中进行循环,从而将容器中的酒液加热,促进酒体老熟。激光冷却夹套和太阳能覆膜技术节约了水资源,并可有效避免喷淋降温造成的罐体表面颜色改变及罐体腐蚀。
  内置陶管技术是仿传统陶坛老熟工艺,在贮酒容器内安装集束式陶管或数根环形排列陶管,陶管两端经由通气管道与外界大气相连,每根陶管相当于一个小型陶坛,内部充满空气(根据需要也可通入热水),外部与酒液接触,与普通陶坛内盛酒、外部接触空气正好相反,陶管与空气和酒液充分接触,试验证明,白酒的老熟效果可与陶坛媲美。
  六环石催熟技术是在贮酒容器内以某种方式放置加工好的纳米级六环石珠料,使六环石与酒液充分接触,放置量为每立方米罐容500粒,珠料直径为2mm,利用六环石的催陈作用促进酒液老熟。老熟试验表明,六环石珠料对新酒杂味有良好的吸附效果,促进酒的酯化反应,抑制酯类水解,大大缩短白酒老熟时间,酒的老熟风味优于陶坛,且不产生“返生”现象。六环石珠料成本低,使用方法简单,不需要额外的设备投资,是简单实用、方便高效的催陈技术。
2.2 白酒机械化、自动化酿造装备
2.2.1 白酒机械化酿造成套设备
  白酒企业在进行新车间建设时,为了保证设备的先进性、稳定性和连贯性,会优先考虑机械化酿造成套设备。目前白酒机械化酿造成套设备应用较多的白酒香型主要是浓香、大曲清香、小曲清香、芝麻香和复合香等几种,香型不同,酿造生产线包含的主要设备也不同。机械化酿造成套设备自动化程度高,可实现物料全程不落地的清洁化生产。
2.2.2 白酒机械化酿造模块设备
  机械化酿造成套设备一次性投资大,成本高,由于成本和老酿造车间环境限制,部分白酒生产企业往往只能在部分工段进行机械化,这就需要对生产线的主要工段进行模块化设计,提供模块设备。虽然不同香型白酒的生产工艺差别较大,但其生产工艺均由蒸粮模块、糖化模块、拌合模块、蒸酒模块、堆积模块和摊凉模块中的部分或全部模块组成。在上述模块中,传统工艺劳动强度最大,白酒企业最迫切进行机械化改造的是摊凉模块和拌合模块,为了提高设备利用率,减少企业设备投资,普瑞特研制了拌合摊凉一体机。该设备由摊凉机、酒醅加料机、粉粮加料机、稻壳(麸皮)加料机、加曲机、接料斗等组成,用于配料拌合时,使用前三个加料机;用于摊凉时,使用摊凉机、酒醅加料机和加曲机,一机两用,节约成本。
2.2.3 白酒机械化酿造自动控制
  白酒机械化酿造自动控制包括设备现场手动控制和中控室自动控制,可实现灵活有效的控制和报警,并提供完整的生产信息流程记录查询和报表查询。自控系统主要实现以下几项控制:
  (一)粉粮、酒醅、加曲料斗称重。料斗设高精度称重装置,下料速度可手动或根据流加比自动调整;加装高精度称重传感器及称重显示仪表,显示料斗内剩余料净重和流加速度;实时监测物料重量,称重信号上传至上位机,在上位机设置定量加料,实现物料自动配比。
  (二)润粮水、加浆水水温及流量。设定水温范围,低于下限时自动打开蒸汽电磁阀加热,高于上限时自动停止加热,保证水温恒定;出水管路加装高精度流量计量装置,显示及上传瞬时加水流量及累计流量;设定加水量,出水管路的电磁阀自动控制开闭,定量加水;水罐利用液位控制装置自动补水,保证罐内液位恒定。
  (三)摊凉温度。设定糟醅温度范围,采用温度传感器检测糟醅温度,利用PLC程序按照不同季节和气温自动控制风机开启数量和风量,保持糟醅入池温度符合生产工艺的要求。
2.3酒库生产管理信息化系统
2.3.1 白酒勾贮计算机自动控制系统
  为解决白酒企业传统的勾兑方式在生产规模、节能降耗、安全稳定等方面的不足,我公司推出了白酒勾贮计算机自动控制系统,该系统主要由WEB服务器、监控操作总站、勾储操作分站、过滤输送操作分站、包装操作分站以及现场采集子站等组成,各操作分站内设置PLC控制器,通过控制相应电动球阀、泵,采集流量计信号、压力变送器信号来完成勾兑、过滤及输送过程。系统勾兑精度高,一次性勾兑成功率达到99%以上,酒液流量计量实时、准确,各贮罐、阀门、管线、液位信息实时显示,提供完整的管理功能和数据报表,提供灵活有效的状态报警功能。系统的成功应用,大大提高了企业的勾兑效率、基酒利用率和勾调批次间的稳定性,提升了企业对白酒后序生产的管理能力。
2.3.2 白酒酒库管理智能化系统
  白酒酒库管理智能化系统包括实现自动化交酒、贮酒的硬件方案和对交酒、贮酒过程进行管理的计算机控制系统。系统在交酒房与酒库罐群之间安装输酒工艺管道和流量计,在输酒过程中实现自动计量酒量,并可采用先进的导播雷达和无线通信技术,对收酒、储酒过程实现高稳定性、高可靠性的液位、重量测量控制。计算机控制系统实时监控贮罐状态,并将酒体品种、体积量、质量、酒度、液位高度、进罐时间、存罐时间、液位变化曲线等信息显示在控制室。系统可大大减少白酒企业传统交酒、贮酒的人工工作量,减少基酒损失,实现酒罐酒量的精确计量和精确控制,提高酒库管理效率。
2.3.3 白酒生产流通安全防伪溯源系统
  普瑞特信息科技有限公司基于白酒企业的防伪溯源需求,研发了白酒二维码防伪溯源系统和白酒RFID生产流通安全防伪溯源系统。
  白酒生产企业通过白酒二维码防伪溯源系统生成溯源防伪码并进行管理,溯源防伪码由外包装批次二维码、单品防伪数字码组成,外包装批次二维码用于流通过程发货收货、消费者扫码进行防伪溯源验证,单品防伪数字码粘贴到瓶口,开瓶即毁,用于产品防伪验证。出厂的每个酒瓶均标有类似二维码的图标,记录着酒产品从原料到经销商的一系列信息,消费者通过手机客户端APP扫描识别二维码信息,了解产品的生产和流通过程。
  白酒RFID生产流通安全防伪溯源系统由数据采集系统、信息处理系统、 电子标签、终端查询系统(手持终端、手机APP)等组成。系统的RFID电子标签包括防伪标签和物流标签,防伪标签附着在酒瓶瓶盖或外包装接缝处,记录酒的生产等防伪信息;物流标签附着在物流箱体上,记录酒的出入库、物流过程等信息。防伪标签结合镭射防伪及可变光油墨等多重视觉防伪效果,并结合二维码技术;物流标签结合条形码技术。系统集二维码、条形码、RFID技术三种防伪方式为一体,能很好地解决中低端、高端酒类的防伪需求,最大程度保留企业原有的防伪方式,且具有灵活性,可以应对无缝接入将来可能出现的新型防伪技术。
2.4 白酒酿造节能装备
2.4.1余热回收系统
  白酒酿造过程中,蒸粮、蒸酒、排酸以及摊晾过程中都会产生大量乏汽,乏汽含有酸性物质,直接排放不仅造成环境污染,且存在安全隐患,同时,乏汽含有大量热量,造成热能资源的巨大浪费。为了解决上述问题,普瑞特研发了余热回收系统,该系统由翅片管换热器、循环水泵、水箱、排潮风机等组成,用于回收酿酒车间乏汽热量,加热常温水,用于生产或生活用水。
2.4.2变压变温蒸馏系统
  白酒蒸馏是关系到白酒质量和产量的关键工序,我公司正在与天津大学、中国食品发酵研究院、河北三井酒业股份有限公司联合研发白酒变压变温蒸馏自动化系统,拟通过对蒸馏设备采用计算机控制,使蒸馏过程中的蒸汽进气压力、蒸馏过程压力、冷却温度和出酒分级能够按照预定的最佳蒸馏指令曲线自动调节,并将实时的参数变化通过上位机显示、监控,实现自动变压变温蒸馏,达到高效、一致、节能地生产高品质白酒,解决了固态白酒蒸馏效率低、能耗高、品质波动大、风味物质提取率低等问题。
2.4.3风冷冷却器
  白酒企业每天都要消耗大量蒸馏冷却水,不仅浪费水资源,增加企业的提水费用,还会增加废水处理的基建投资费用。风冷冷却器的研制应文章来源华夏酒报用很好地解决了这一问题,其采用自然风作为冷却介质,不使用冷却水,无水垢困扰,冷却效果稳定,寿命长,零污染。设备采用翅片式冷却管结合错排布局结构,增大换热面积,提升冷却效果,采用变频调速风机,出酒口安装温度传感器,根据不同的季节和设定的出酒温度情况,实现对酒温的控制。
2.4.4风冷循环水系统
  水冷冷却器采用的是边进冷水边出热水的冷却方式,白酒生产企业每天消耗冷水量巨大,如何提高水资源利用率,减少水资源浪费成为企业头疼的问题。我公司研发的风冷循环水系统专门用于对冷却器排出的热水进行循环降温,以达到冷却水循环利用,节约水资源的目的。该系统由新型风冷式冷却器,循环冰桶,循环泵,温度检测仪,管路,控制系统等组成,顶部为轴流风机,内部采用激光函道式换热片组,风机变频调速防爆,自动控制流酒温度,温度精度≤ ±1℃。
2.5白酒生产副产物回收利用装备
  近年来,我公司加大了对白酒生产副产物回收利用的研究,现已成功研发利用黄水、尾酒生产调味酒和酒糟制粉的技术装备。前者除生产调味酒外,也可将二级酒升级为一级酒,是白酒厂提高酒质的有效方式之一。后者则可将酒糟加工成饲料,减轻污染,提高经济效益。
3、白酒生产装备系统工程的发展思考
  根据国家工信部的要求,白酒行业不仅要实现机械化,还要实现自动化、智能化和信息化的全面转型升级,重点要有理论支持。“158计划”开展以来,许多大中型白酒企业已积极进行机械化和自动化升级,但与白酒行业本身的发展速度相比,机械自动化的进程仍显缓慢,主要原因就在于白酒企业担心转型升级后会造成白酒品质降低。中国白酒具有上千年的历史,其独特的固态发酵蒸馏工艺在全世界酒类生产中独树一帜,酒企都十分在意传统工艺的精华,千方百计保留其历史韵味和经典味道,这也是上世纪七八十年代白酒机械化改革失败的关键所在。所以,白酒装备企业必须加强与白酒生产企业和相关科研院所的合作,在了解白酒工艺过程和工艺参数的基础上,深刻理解背后的工艺机理,使研发制造的生产装备真正服从和服务于生产工艺,在实现白酒生产操作现代化、生产过程清洁卫生化的同时,提高白酒产量、提升白酒品质。
  白酒企业节能降耗任务繁重,在进行机械化、自动化、智能化和信息化的转型升级过程中,必须更加注重节能和环保,白酒装备企业必须推出新一代节能环保设备。
  随着转型升级的深入,单纯的零散设备提供已不能满足白酒企业需求,装备系统化、成套化是必然发展趋势,提供包含方案设计、基础、设备、电气、控制系统在内的一站式打包服务,降低总体成本,完善售后服务,是白酒装备企业今后发展的方向。


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