关于圆盘制曲机设计的探讨

吕增明

（山东龙兴化工机械集团有限公司，山东 莱州 261432）

1 前言

制曲行业作为我国传统酿造中的代表，其当前还存在劳动强度大、生产效率低等的问题。在当前我国安全标准和要求不断提高的背景下，制曲行业应当转变其生产模式，在能够确保质量的前提下可以以传统酿造工艺为主要基础，引入先进技术和设备改变生产模式。该机比传统微生物培养平床更先进、更优越，其条件更适合微生物的生长、发育。该机可广泛应用于酱油制曲、酿酒制曲、制药、酿醋、酶制剂、饲料酵母、生物发酵等行业。

2 圆盘制曲机的结构

圆盘制曲发酵集入曲、翻曲、出曲、调温、调湿、灭菌、搅拌培养为一体的全封闭式自动发酵制曲装置，它能营造最合适的培养条件，包括底座及设在底座上圆筒形的壳体，与壳体上端连接的上盖，圆盘、壳体和上盖围护成制曲室，制曲室中心设置与上盖和底座连接的支撑轴，支撑轴上设盛放培养物料圆环状的圆盘，上盖上开设进料口，壳体上开设出料口。其特征在于：所述壳体的内壁、外壁为不锈钢板，夹层为聚氨酯泡沫板保温层，所述上盖的内壁为双层不锈钢板，外壁为不锈钢板，夹层为聚氨酯泡沫板保温层，内壁内设加热导线；壳体的内壁对应于圆盘的下方带动圆盘转动的主传动机构；壳体的外壁对应于圆盘的上方分别设第一升降电机和第二升降电机；第一升降电机的电机轴在位于壳体外和靠近支撑轴分别设第一外蜗轮和第一内蜗轮，第一外蜗轮和第一内蜗轮分别啮合设置第一外蜗杆和第一内蜗杆，第一外蜗杆设进出料电机，进出料电机的电机轴穿过壳体设螺旋出料的出料轴，出料轴靠近支撑轴的一端与第一内蜗杆的下端连接；第二升降电机的电机轴在位于壳体外和靠近支撑轴分别设第二外蜗轮和第二内蜗轮，第二外蜗轮和第二内蜗轮分别啮合设置第二外蜗杆和第二内蜗杆，第二外蜗杆设翻曲电机，翻曲电机的电机轴穿过壳体固设翻料搅拌器，翻料搅拌器靠近支撑轴的一端与第二内蜗杆的下端连接。

进一步还包括调温调湿机构，所述的调温调湿机构包括风机、与开设在壳体上的进风口相连的进风管路、补湿水箱、回风加热装置、与开设在壳体上的出风口相连的回风管路。出料系统设置浮动式挡板，出料干净、剩料少。在曲种培养过程中调节物料平整。翻曲机使用特殊的结构刀片，箱顶与侧箱连接，有效防止冷凝。腔室内壁与房间各部位焊接，实现无缝接口。所有空气接触件均采用SUS304 不锈钢，卫生耐用。中心柱为开口式，清洁，易于维护，无死角，利用预热热风对物料进行干燥。圆盘制曲机可按照用户需要加装自动清洗装置，用户加压用水冲洗，圆盘起动器耗水量少，净化力强，可室外手动操作，增强了密闭工作环境，有效防止了外部细菌在启动初期进入盘内，又减少排放时粉尘飞扬，造成污染。既保持了车间整洁，满足了清洁生产要求，又有效提高了原材料利用率和产品质量。

3 圆盘制曲机的自动化控制

发酵的积累是生产过程中的一个非常重要的环节，对制曲风格的形成具有重要意义。高温堆积工序是白酒生产过程中不可忽略的重要环节，目前，生产企业普遍采用传统的堆积方式，一般是将酒醅运至堆积场地收成圆锥形堆，经3 天左右的堆积后入窖池发酵，但是，在实际生产过程中，由于第四、五、六、七轮次处于全年气温最低的季节，堆积的酒醅降温快，还会出现堆积酒醅不升温或者升温非常缓慢的情况，继而影响入窖后的发酵状态，导致出酒率低，甚至不出酒等极端情况出现。此外，白酒生产的传统工艺流程逐步采用了机械化技术，而传统的高温堆积工序不能够利用机械装备衔接摊凉与发酵工序，切断了整个机械化生产流程的完整性。

3.1 自动化控制

圆盘制曲机采用了人工智能控制系统，实现了集中监控工艺参数和设备以及生产过程的自动控制。按照不同的材料输入不同的控制参数，包括自动控制温度、湿度和空气量。转盘起动器具有高度个性化，并且可以按照制造商的过程参数来修改起动器的生产或堆叠。按照不同的用途和发酵管理，用不同的管理方法，可以按照不同的原料在合适的环境条件下培养，不需要单独管理。无论是小批量还是大批量的加工材料，从入曲、培养、出料，始终处于一个封闭的环境中。它只需要透过窗户观察就可以提供一个相对稳定的环境。如果风量、风压、温度和湿度不受影响，程序会自动控制和记录风压、温度和湿度，才可以满足最有效的电力需求和质量要求。盘式制动器是自动均匀地分布，皮带输送机是自动均匀地输送，避免挤压熟料，使所有临床排放入盘更蓬松，材料表面更加光滑，有利于批量加工，提高效率，圆盘旋转驱动电机全部采用频率转换控制，自动化节能。

3.2 控制特点

编程时，把设备功能划分为几个独立单元（模块），包括自动烘干、自动卸料、清洗、过程控制、管理系统、远程中央控制数据交换、设备安全等，并可按照需求进行相应的组合，降低设计风险，提高产品可靠性，不同的模块可满足不同用户的多样化需求，并可定制设备状态，即设备在特定时间内的功能或现象，每个状态之间都有严格的逻辑关系，并且相互之间的转换关系有严格而清晰的关系定义。目前，碟片的功能状态有一个基本步骤，进料、卸料，清洗，生产过程状态化是一个简单的设备流程。PLC 控制系统用于自动收集、传输和分析光盘起动器。中央控制系统的采用，科学、合理、先进、简单、有效，符合当前工业自动化控制系统的发展趋势。通过网络和中央控制室自动连接控制。中央控制室具有过程参数和生产过程的可视性和可控性，出现异常过程，工艺参数报警。面板控制系统通过工业以太网与车间中央控制系统或MES 系统连接，可以实现实时数据交换。优化的数据将上传到服务器以进行分类和存储，并生成报告。在中央控制系统和人工智能算法的帮助下，它指导了后续生产过程的优化，并挖掘了生产数据的更深值。光盘控制系统是智能信息提供商在车间智能网络、自诊断系统和专家系统中赋予设备的能力，以及从单个PID 控制到智能过程控制的状态。结果表明，智能AI 数据采样分析和PID 控制的组合逐渐提高了光盘过程控制的准确性和自适应学习能力。

4 在白酒行业中的应用

传统的成型过程在通风制曲栽培，依靠手动旋转、接种，手动温度测量和加湿。它具有劳动强度高、效率低、生产能力低，控制能力差、不易出酒的特点。传统的白葡萄酒原料堆叠方法还具有高劳动强度、高能耗、低效率和食品卫生差的特点。而整个喂养和栽培过程全部机械化和自动化的圆盘制曲机，克服了传统配方和堆叠的缺陷，使其更加稳定，具有更高的生产效率，并满足食品安全的要求。京智酒业采用圆盘制曲机制备芝麻味白酒，它的麸皮车间是目前中国最大的自动麸皮生产车间，生产线由固体和液体品种。在生产上与传统方式相比，出曲效率增加了5 次，酵母量变为白色，酶活性提高了，生产率增加了20%以上，实现了更清洁的生产，劳动强度降低，并且操作环境得到改善。劲酒公司利用圆盘制曲机，制成品为33.2g/100g，原来为1.4g/100g，且曲率质量稳定。洋河酒厂采用双圆盘制曲机，将高粱、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、含糖量等符合室内试验要求控制。控制材料的质量好，满足软流体的要求生产。比较采用传统方法，能耗和劳动量大大降低减少。与传统的生产方法相比，耗水量减少了48.21%，汽耗降低61.06%，出液率提高3.89%，优质碱质量比提高8.06%。同时生产占地面积小，操作更加简洁，生产白葡萄酒行业使用圆盘制曲机来积累，与常规积累相比，发酵液的水分含量、酸度和淀粉含量都有所提高。结果表明，发酵糟中酵母的添加量优于对照酵母菌在常规条件下的积累，与细菌的变化趋势是一致的，与传统堆积的年产液量分别为37.2%和36.4%，液体质量相近。

5 结语

由上可知，圆盘制曲机有着封闭操作方面、节能、环保。减少劳动力，提高劳动生产效率，降低工人劳动强度，改善了工人工作环境、生产效率高等的优势，主要是以制曲传统手艺为基础然后开发出的自动化设备，其应用是传统酿造产业的提升自动化水平、信息化水平的环节，同时，能够加速传统酿造行业的转型。