劲酒枫林酒厂全新生产工艺及其对白酒传统产业自动化发.doc

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1、劲牌枫林酒厂全新酿造工艺及其对传统白酒产业自动化发展的意义 沈永祥劲牌有限公司，湖北 大冶吴方星、傅军军浙江中控系统工程有限公司,浙江，杭州 310053王俊峰浙江中控技术股份有限公司,浙江，杭州 310053摘要：融合现代机械化大规模生产技术和先进的自动化控制技术，自主创新了白酒酿造工艺。通过新工艺流程自动控制的优化设计，实现了生产效率成倍提高、产品质量提升、能源消耗明显减少，提高了企业管理水平和企业综合实力。为进一步扩大劲酒的产能提供了有力的保证。关键词：劲酒；酿造新工艺；自动控制；设计The new brewing process of the Maple forest brewery

2、and its significance to the automation development of traditional liquor industryShen yong xiangJing Brand Co.,Ltd. DayeWuFangXingZhejiang SUPCON Co.,Ltd. Hangzhou,ZhejiangAbstract：Integration of modern mechanized production technology and advanced automation and control technology, we had innovated

3、 a new liquor-making process. Through Automatic control optimization design, the new process to achieve a doubling of production efficiency, improve product quality, energy consumption decreased significantly.To further expand the production capacity of Jing liquor provides a strong guarantee and im

4、prove the enterprise management level and enterprise comprehensive strength.Key words：Jin Liquor;New brewing technology;Automatic control;Design 前言我国是制曲酿酒的发源地，利用霉菌酿酒是世界上独创的酿酒技术。生活在公元前7000多年的新石器时代的中国人老祖先已经开始发酵酿酒了。而中国白酒的出现应不晚于东汉，即迄今有1600年以上的悠久历史。传统白酒酿造工艺存在着生产效率低、受天气影响大，产能有限、能源消耗高、卫生条件差、产品质量不稳定等问题。作为我国

5、的传统产业白酒生产企业，对以计算机为核心的自动控制技术有着强烈的需求，迫切需要采用高级智能控制算法提高控制水平、生产过程减少人工参与，提高劳动生产率和设备利用率；实现无污染生产、减少质量风险、稳定产品质量；运用自动控制技术降低生产成本，降低原材物料消耗、通过测管控一体化满足信息化提高企业管理水平，进而促进企业经济效益和社会效益的全面提高。劲牌有限公司作为全国最知名的保健酒生产企业，具有勇于实践、敢于创新的“劲牌精神，为使我国传统白酒生产工艺早日走上全机械化和自动化，让我们的国家具有古老传统白酒的行业早日赶上世界现代酿造工业发展的步伐，劲牌有限公司总投资10亿元分批建设枫林酒厂机械化酿造工业园区

6、，实现了从泡粮、蒸煮、糖化、发酵和蒸馏的自动控制。项目最终原酒产能达到7.5万吨/年的规模。劲牌有限公司枫林酒厂酿造工艺是一个全国首创的白酒机械化生产工艺，工艺过程具有其独特性和复杂性，该项目的生产自动化由浙江中控系统工程有限公司承接。生产自动化项目包括自动控制系统、检测仪表和电气安装等。 浙江中控系统工程有限公司有关技术人员经与劲牌有限公司工艺技术人员进行全面深入的交流，运用中控具有自主知识产权的WebField GCS控制系统，量身制定控制方案，实现了白酒酿造自动化控制，劲牌有限公司能源消耗下降、产品质量得到控制，口感更加稳定，为进一步扩大劲牌有限公司的保健酒的产能提供了有力的保证。 1

7、目前白酒生产的现状与枫林酒厂全新生产工艺设计的创新点 目前我国白酒企业在整个白酒生产过程中，许多工艺流程一直沿袭传统方法，已经不适应现代化大生产的要求。首先存在着劳动强度大，劳动生产率低下的问题，在糖化、发酵和蒸馏工段，是以大量的员工用铲子铲、车子推的方法。其次是卫生条件差，发酵原料在地上搅拌，污染有不必要的微生物。发酵池上覆盖稻草等物进行保温，稻草垫下有蟋蟀等昆虫滋生。第三酿造的温度、微生物控制与管理方面比较粗放。由于酵池容积较大，各部位的温度有很大的差异，再加上卫生条件差，造成各种微生物在发酵过程中代谢产物较为复杂，影响出酒的效率和产品质量的一致性。第四生产能力受限。白酒企业生产能力没有达

8、到最大化的主要原因可能过于依赖传统的酿造方法，使得生产和产品的质量都受到季节和天气的影响。第五水耗和煤耗高，污水排放量大。在能源消耗等方面与国外啤酒等酿造企业相比，节能降耗工作还有较大的差距。针对我国白酒生产目前存在的问题，劲牌有限公司从继承传统、工艺创新、节能降耗为出发点，融合现代机械化大规模生产技术和先进的自动化控制技术，枫林酒厂酿造生产线实现机械化、数字化生产，人均生产效率成倍提高，减小了劳动强度，消除了人为因素对产品质量的影响；解决了传统白酒生产的卫生问题，目前设计的新型酿造工艺物料全过程不沾地，不与人接触，达到食品生产的卫生要求，实现了白酒生产的多菌种纯菌株糖化发酵。生产卫生的提高也

9、有利于白酒糖化发酵微生物菌剂的研发和新产品的开发。节能降耗效果明显，由于新工艺从设备到工艺做了全新设计，蒸汽用量比原工艺节约50%。 新技术也使生产能力和产品品质同步提高，将自然温度发酵更改为全年恒温发酵，全过程采用低温长时间发酵工艺，淀粉利用率更高，有利于各种有益酯类物质的生成，含量更高，种类更丰富，所产的白酒口感更加醇香。2 劲牌有限公司枫林酒厂酿造新工艺简介劲牌有限公司枫林酒厂酿造新工艺是从原料开始一直到酒的蒸馏为止的机械化自动化白酒酿造生产工艺。原料经斗提机提升至18.3米平面的刮板输送机输送到13.5米平面的浸粮桶，在浸粮桶浸泡后，带水的原料靠自重输送至6.0米平面的高压蒸粮锅中进行

10、蒸煮，然后通过自动摊凉机实现冷却、拌曲后，用皮带输送机送至0.0米平面箱床进行糖化，糖化结束后，粮食与酒糟拌合装桶，用叉车输送至0.0米平面恒温发酵间发酵，发酵结束，再用叉车送至蒸馏区， 蒸馏完毕后的酒糟一部分用于拌料，另一部分经输送带送至酒糟车间。劲牌有限公司枫林酒厂酿造工艺流程，见图1。图1 枫林酒厂酿造工艺流程3 劲牌有限公司枫林酒厂酿造工程的项目特点枫林酒厂酿造工艺的自动控制要求比较高，不但需要提供非常人性化的操作界面，强大的功能和简单直观的操作方式；提供完整的管理功能、数据报表以及网上查询接口功能；提供灵活有效的报警功能和报警方式，最重要的是提供完善的连锁保护功能，确保设备安全运行。

11、项目实施具有一定的挑战性，具体表现在：首先顺序控制过程复杂：主要包括浸粮过程的循序控制；粮甑顺序控制；摊凉机循序控制、糖化机控制、蒸酒控制、风冷机控制、发酵室控制等过程，还有对其物料的输送和设备控制流程的顺序控制；其次是联锁控制编程量大：实现对设备的顺序控制和联锁保护等功能。主要包括各类设备与其前后输送设备以及辅助生产设备的联锁。例如糖化床开盖保护，需要与糖化床输送控制电路相连锁；摊粮机顺序控制与相关风机控制相联锁；浸粮槽高料位检测保护控制等。第三、程序工作量较大。现场操作屏实现对现场的自动操作，操作屏图型编制工作量大；有些设备需要自控主系统控制第三方单机控制柜内已有的变频器等设备。第四、大量

12、的模拟量测控点：主要包括糖化床和发酵间的温度全程监控和自动绘制温度曲线、浸粮水检测检测与控制；浸粮槽进水温度检测，蒸汽压力的检测控制等。4 自控系统整体方案设计根据枫林酒厂新型酿造工艺自动控制的复杂性和特殊性，需要采用运行稳定、扩展能力强、管理集中、控制分散的高性能的控制系统。经过反复论证，最终选用浙江中控面向工厂自动化领域推出的WebField GCS系统。该公司是我国最著名的自动化公司，其中控具有自主知识产权的WebField GCS控制系统，集成了多种控制功能、可视化、网络和信息技术，为各种应用程序提供完全集成化解决方案。WebField GCS系统在处理布尔、数字指令和数组指令的性能水

13、平已经成为业内的领先产品，特别适用于大型装置的自动化控制和联锁。非常适合劲酒枫林酒厂酿造生产项目这样的现场分散、复杂控制多、连锁要求高的使用场合。枫林酒厂酿造自动控制项目本着先进性和可靠性相结合的原则；分散就地控制、集中调度管理的思路，计算机控制系统采用上、下位机结构形式，如图2所示。整个项目对每个区域分别设计了多台触摸屏进行就地控制，分散控制系统结构融合了最新的现场总线技术、分布式IO技术、嵌入式软件技术、先进控制技术，能够将分散的系统有效地集中管理，通过OPC技术可以实现整个项目的系统数据与上层管理网络的数据共享。图2 系统整体配置图 4.1 中央控制系统构成 中央控制系统包含了所有主控设

14、备及数据交换设备：主要包括控制主站、工程师站、操作站等。工程师站主要用来调试控制系统、监控所有设备的运行情况，也可以替代所有现场操作站完成各种控制指令，控制摊凉机、糖化机、酒甑、风冷机、发酵室间及其他输送设备运行。工程师站和操作员站既可直接通过网络与GCS控制主站CPU通过通讯链接，也可以将第二、第三期项目的控制系统联接成为一个整体，工程师站留用通讯接口，可以非常方便的组成生产信息管理系统，综合全厂的数据，提供企业网各车间生产信息，形成生产数据的共享。4.2 控制系统实现的功能上位机的画面具备酿造过程工艺曲线的工艺参数设定、设备状态显示、GCS控制系统能采样所有工艺过程所需的液位、流量、设备运

15、行状态等信号并进行记录和保存，历史数据保存一年以上，可随时查看和打印。上位机操作界面图3所示。图3 上位机操作界面 控制系统采用上、下位机结构，保证I/O点数有15%以上的余量；如果今后有其他的成套子系统，主系统与其它成套系统子站之间采用总线建立通讯，将其它成套系统子站设备画面纳入监视状态，实现对其它成套系统设备运行的监测功能。5 白酒酿造主要控制过程枫林酒厂酿造自动控制过程包括了原料输送的控制、泡粮的控制、原料蒸煮的控制、摊凉控制、糖化控制、冷糟机控制、发酵控制、蒸馏控制。原料输送过程的自动控制主要是对原料带式输送机，斗式提升机的顺序控制和连锁控制；对输入泡粮槽粮食的定量控制。泡粮的过程根据

16、工艺设定的泡粮水温、泡粮水量、泡粮时间要求，自动控制泡粮流程。原料蒸煮过程主要是自动实现粮甑排水、升温、保压、卸压过程。摊凉过程主要是根据物料的实际温度以及设定的温度，自动控制风机开启台数或风机频率。温度过高将增加风机开启台数或提高风机频率，如果温度低于设定温度，将降低风机频率。物料经摊凉机降温后进入加曲搅拌机，搅拌机速率恒定，加曲机速率与物料厚度成比例手动调节。糖化过程主要控制糖化机进料，进料完成后自动控制系统进入保温控制过程，开始自动绘制本次生产温度曲线。在保温过程中，自动控制系统根据各段糖化箱内温度设定值，通过温控回路自动调节糖化箱内温度，通过实测温度和设定温度比较进行偏离报警。物料到达

17、冷糟机后系统进入冷糟过程。自动控制系统根据物料温度及出口设定温度，通过温控回路调节风机或冷风机频率。发酵阶段系统主要是检测醅缸内发酵物料的温度，绘制的温度曲线，发酵温度超出工艺要求自动报警，对室内CO2的检测、报警与控制，确保操作人员人生安全。蒸馏过程自动控制系统提示操作员现场是否具备升温条件。现场具备升温条件后系统智能调节蒸汽加热阀进行升温，通过蒸汽调节阀稳定蒸汽流量。6 自动化全新酿造工艺的意义劲牌有限公司在继承白酒传统工艺中优秀的操作流程的基础上，将机械化生产技术和先进的自动化控制技术融合到白酒酿造生产工艺之中，有效解决了传统工艺受到季节和天气的影响的问题，实现了全年恒低温长时间发酵工艺

18、，原料利用率提高，各种有益酯类物质丰富，所产的白酒口感更加醇香；解决了传统生产方式存在的劳动生产率低的问题，人均生产效率成倍提高；解决了传统白酒生产高能耗、高污染的问题、降低了生产成本；新工艺的运用白酒酿造卫生状况有了极大地改观；生产机械化和自动化水平显著提高，促进了生产管理水平的提升，产品质量得到控制、口感更加稳定，促进企业经济效益和社会效益的全面提高。劲牌有限公司枫林酒厂全新生产工艺为我国传统白酒产业实现自动化大规模生产提供了一个极佳的参考模板。参考文献1杨志永 自动控制系统在中国劲酒生产过程中的应用J 酿酒科技 Vol147 No9 20062高孔荣 发酵设备 中国中国轻工业出版社 3鮫岛吉廣 唐芋燒酎製法変遷意味J 94国际酒文化学术研讨会论文集4吴金鹏 食品微生物学 中国农业出版社 5大松佳也 原料処理及製曲装置最新最新進步J 94国际酒文化学术研讨会论文集作者简介：沈永祥,1975年出生，男，湖北来凤人，1999年毕业于湖北工业大学生物工程与技术专业，学士学位，工程师，从事白酒酿造及设备技术工作。通讯地址：湖北大冶市大冶大道169号 邮政编码：435100 联系电话： 13597737066电子邮箱：shenyongxiang