一种清香型白酒固态发酵池及其封窖装置的设计与应用

文章编号:1002-8110（2019）04-0063-05

酿

LIQUOR酒MAKINGVol.46.№.4July，2019

一种清香型白酒固态发酵池及其封窖装置的设计与应用*

张

杰，程

伟**，李娜，潘天全，彭

兵

（安徽金种子酒业股份有限公司，安徽阜阳236023）

摘要:固态小曲清香型白酒酿酒生产过程中的机械化程度相对较高，其使用的发酵箱大多需要较大的操作空

间和占地面积，多应用叉车、高架行车等设备。分析与探讨了一种清香型白酒固态发酵窖池及其封窖装置,该装置主要由发酵窖池、封窖装置等两部分组成；其中，发酵窖池包括窖底集水槽、盖网板、窖顶卡槽、排水孔等部分，封窖装置包括封窖平顶、平顶卡环、起吊钩锁杆、起吊钩锁圆盘等部分。窖底集水槽设置在发酵窖池底部平面的一侧，盖网板置于窖底集水槽上部，窖顶卡槽设置在发酵窖池顶部四周，并与封窖平顶四周的尺寸规格等配套设置。该装置尤其适用于配套有行车等设备的酿酒机械化车间生产使用。该装置满足了固态小曲清香型白酒的酿符合设备安全操作的需要，结构简单，使用方便，减轻了劳动强度等。酒生产工艺要求，

关键词：清香型白酒；固态发酵；窖池；设计中图分类号：TS262.32；TS261.3

文献标识码：B

大量可发酵糖所造成的浪费，同时防止对白酒酿造有害的杂菌侵入窖池，保证发酵正常进行。现有白酒固态发酵容器（发

白酒酿造需要密封环境的目的是使酒醅与外界环境隔以保证粮醅的厌氧发酵，防止酵母菌在有氧条件下消耗绝，

*基金项目：2018年度安徽省柔和型白酒酿造及质量安全工程技术研究中心资助项；2017年度阜阳市科技重大专项计划项目“功能性酿酒微生物的筛选及其在绿色酿造生产中的应用”；2017年度安徽省重点科技计划项目“基于云技术的固态发酵智能车间建设及示范，项目编号：1704a0902046”。收稿日期：2019-01-10

作者简介：张杰（1990-），男，安徽阜阳人，农学硕士，工程师，二级品酒师；研究方向酿酒生产技术及机械化。

**通讯作者：程伟（1984-），男，安徽阜阳人，工学硕士，高级工程师，高级酿酒师，高级品酒师；研究方向为食品微生物技术及发酵工程，白酒酿造生产及机械化，Email:5853735@qq.com。

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★图2）。天地通柔爽健康高端白酒生产技术目前未见相同报道。发明专利《一种红曲真菌酒的生产方法》和《新菌株紫色

坛装窖藏曲酒罗汉果、葛根、枸杞、百合等

原料★

香菇、莲子等

浸提13~90℃

抽提过滤硅藻土机

渣发酵

处理

红曲

水

酒

调味

松茸、美味牛肝菌、猴头菇、茯苓、洋葱、红枣等

蜂蜜

陈酿

合格

酒

多微陈酿

抽提液

5.1

红曲菌、红曲菌及其应用》（紫色红曲菌可代谢出不饱和脂肪

处理

酸、甾醇、异黄酮及其甙、皂甙及洛伐他汀等），相似功能菌在健康白酒生产上应用尚属首次（如日本远藤章首次发现红色红曲霉含莫奈可林K用于制药，北大维信生物科技有限公成都地奥等亦用于制药，他们且均无专利功能菌）。司，5.2

食药同源物质在生产健康高端白酒中的应用，可充分发挥药与酒的最大相乘作用，使酒香雅柔爽、酒体润滑醇厚。它

检验

过滤

品尝

不合格

调配★

不但有传统固态白酒的一切元素，还有食药同源物质，并具有二者有机缔合后优秀品质。5.3

天地通酒独特工艺决定了它的五大特点的独特性与酒体风格的独特性。天地通健康酒之所以在富集大量活性功能物质基础上既能保持传统名白酒的固有风味特征，关键在以高端纯粮固态白酒为基础酒，采用多微陈酿工艺。

5.4健康酒的发展重在安全健康上。其关键是在选材、配伍、配比、发酵工艺的优化方面下功夫。只有匠心独运，心系消费者，才能酿出精致而时尚的健康美酒。

63不合格

包装成品

图2

4.65【略】）。

天地通健康酒生产工艺简图

检验检测方法与设备（常规为自检，特殊指标为送检天地通酒与目前国内外同类产品研究、同类产品技术的

综合比较

第四期酿酵窖池，发酵箱、发酵槽车等立式发酵设备）的封窖方法多以人工密封为主，采用池头泥、窖池布、沙袋等密封发酵容器，其后期保养管理工作量大、操作较为繁琐；密封过程需要耗费大量的时间及劳动力，而且池头泥风干后会出现干裂现

象，造成窖池“漏气”[1]、杂菌侵入窖池内部影响酒醅正常发酵

等；采用窖池布、沙袋等方式密封，也较难保证发酵容器上部边缘的密闭效果。固态小曲清香型白酒酿酒生产过程中的机械化程度相对较高，其使用的发酵箱或发酵槽车需要较大的操作空间和占地面积，应用叉车、高架行车等设备，入窖与出窖（或发酵箱、发酵槽车等）采用行车抓斗、翻箱机等，提高了劳动效率，降低了劳动强度，同时避免酒糟运输过程中的物料洒落浪费等。本文分析与探讨了一种清香型白酒固态发酵窖池及其封窖装置，该装置通过发酵窖池、封窖装置等实现清香型白酒粮醅的密封发酵；发酵期结束后，移除封窖装置，通过行车抓斗、出糟机、人工出窖等方式将发酵酒醅转移至操作场地，进行蒸馏操作。1设计目的及具体实施例分析

1.1

所要解决的技术问题及其达到的有益效果

一种清香型白酒固态发酵窖池及其封窖装置，可根据生产需要适当调整发酵窖池的容积及其配套的封窖装置尺寸等。在发酵窖池上部空间还可以放置发酵箱等设备，以节约土地资源。水封方式的采用有效解决了发酵过程中发酵容器的密封问题。发酵窖池及其封窖装置均采用不锈钢材料制备，以满足清香型白酒固态发酵密封的工艺要求，便于清理，避免杂菌对发酵的不利影响，清洁卫生，有利于保证清香型白酒的酒体纯净、避免邪杂味等。1.2

工作原理及其主要特点

本文所述的清香型白酒固态发酵窖池及其封窖装置，该装置通过发酵窖池、

封窖装置等实现清香型白酒粮醅的密封发酵；发酵期结束后，移除封窖装置，通过行车抓斗、出糟机、人工出窖等方式将发酵酒醅转移至操作场地，进行蒸馏操作。该配套装置的使用操作步骤主要包括：（1）保持发酵窖池、封窖装置等的清洁卫生，将盖网板放置在窖底集水槽的上方，

再向发酵窖池内投入清香型粮醅，踩窖后覆盖面糟，并控制面糟高出窖池平面的高度；（2）依次将四具起吊钩锁杆与起吊钩锁圆盘上的起吊钩环孔、平顶卡环等连接，并设置好钩锁防脱落装置；（3）将行车等吊装设备的吊钩挂在起吊钩锁圆盘上并设置好防脱落装置再起吊，调整好封窖装置相对与发酵窖池的位置，并使封窖平顶的四周边缘嵌入到窖顶卡槽内；（4）向窖顶卡槽内注入适量的清水，以确保密封环境利于粮醅的厌氧发酵，发酵期间注意检查水封效果并及时补充清水；（5）发酵期结束后，重复操作步骤（3）起吊，移除封窖装置后，进行酒醅的出窖操作。1.3

具体实施例分析

所述的清香型白酒固态发酵窖池及其封窖装置,其主要酒2019

由发酵窖池、封窖装置等两部分组成；其中，发酵窖池包括窖底集水槽、盖网板、窖顶卡槽、排水孔等部分，封窖装置包括封窖平顶、平顶卡环、起吊钩锁杆、起吊钩锁圆盘等部分[2]。窖底集水槽设置在发酵窖池底部平面的一侧，盖网板置于窖底集水槽的上部，窖顶卡槽设置在发酵窖池顶部四周，并与封窖平顶四周的尺寸规格等相配套设置，在窖顶卡槽底部适当位置设置有排水孔。封窖平顶的四角设置有平顶卡环，并与起吊钩锁杆配套使用；起吊钩锁圆盘的对称位置设置有四个起吊钩环，并与起吊钩锁杆配套使用。发酵窖池及其封窖装置等均采用不锈钢材料制备，以满足清香型白酒固态发酵的工艺要求，便于清理；可根据生产需要适当调整发酵窖池的容积及其配套的封窖装置尺寸等。

图1所述固态发酵窖池及其封窖装置的主视局部剖面结构

示意图

参见图1为所述固态发酵窖池及其封窖装置的主视局部剖面结构示意图，图中：1固定环、2窖盖、3环形块、4控制阀、5出水管、6窖体、7盖网板、8窖底集水槽、9保险挂钩、10起吊钩绳、11承重环、12连接绳、13扣环。该封窖装置采用窖盖、窖体四周顶部的“U”型水槽等实现窖池的密封发酵，水封提高了封窖的密闭性，减少了因池头泥干裂造成的原酒损失、杂菌侵害等。环形块3上表面的内侧开设有卡接槽，窖体6内部的底面开设有窖底集水槽8，窖底集水槽8上端固定有盖网板7，

工人向环形块3上的卡接槽内注入适量的清水，以确保窖体6内为密封环境利于粮醅的厌氧发酵，环形块3上表面卡接槽的底面开设有出水孔，出水孔和控制阀4的进水端连通，工人使得控制阀4导通，环形块3中的清水流出减轻工人的工作量。根据水比热容大的特点，保证窖池顶层温度不会因环境温度剧烈变化而受到影响；控制阀、出水管等可实现定期换水，保证封窖的水量及水质等；当窖池内产生大量气体时压力高于外界压力，

气体通过“U”型水槽排出，保证窖池内压力与外界相同，发酵过程中不会产生负压因而

第四期张杰，等：一种清香型白酒固态发酵池及其封窖装置的设计与应用*2019

封窖水不会进入窖池内部；同时，此封窖装置的后期保养简单方便，只需要定期检查“U”型水槽的水位即可，减少了劳动力及管理成本。22.1

固态发酵窖池及其封窖装置的生产应用分析与探讨固态小曲清香型白酒的发酵容器及其机械化酿造实践表明[3]，陶缸是清香型大曲较为理想的发酵设备，可以保证产品清香纯正的风格。陶缸发酵存在明显的缺陷，陶缸容积小难以适应现代企业生产需要的大面积发酵车间，且埋在地下的陶缸在检修和更换等方面不方便，陶缸无温控设备，气温对发酵影响较大；封缸繁琐以及无法机械化出缸，必劳动强度大。小曲清香型和麸曲清香须依靠人工出入物料，原料

加压蒸煮（蒸料釜）

型白酒发酵所用的水泥池和砖池，难以避免在内壁上附着有害酿酒的微生物，产酒的风格及质量会有所影响。窖池占地窖池的密封工序繁琐且池头的管理繁琐，窖池常面积较大，

因发酵温度不适而影响产酒的数量和质量。发酵槽车的应用，利用螺旋输送机入料，叉车和专用翻转架等机械化出入物料，采用食品级的不锈钢材料制造，清洁卫生，能保证酒体纯净，槽车发酵也存在无法控温的缺陷。目前，不锈钢槽车发酵一般采取在发酵室内安装空调等实现控温，槽车入料后需人工密封，密封过程与地缸封缸相似，繁琐费力。槽车的容积小，规模化生产时需要大量槽车，生产成本较高。

培曲（圆盘制曲机、种曲机、发酵罐）管道输送

加油

原料

斗式提升机、刮板输送机

入池（箱、罐）浸泡加压蒸煮（蒸料釜）摊晾输送（自动摊晾机）

粮糟混合（搅拌机）糖化输送（行车、链板机）

做箱培菌

（堆积糖化床）糖化摊晾

糟醅谁送（行车、叉车、链板机）

原酒分级入库

酒醅（行车、翻箱机、叉车）

丢糟（链板机）

密封发酵（窖池、槽车、发酵箱）

配糟（链板机）

图2

蒸馏（上甑机、反转旋转甑机、行车、链板机）

固态小曲清香型白酒的机械化酿造工艺流程图

我国白酒酿造领域的机械化生产水平仍较低，其中相比于储存、灌装等白酒生产的后续工序，制曲、酿造等关键环节的机械化程度不高，虽然部分操作应用了机械化设备，但是无法进行连续型机械化生产[4]。与液态发酵、半固态发酵等工艺相比，固态发酵工艺的白酒机械化生产的水平不高。固体小曲清香型白酒的机械化酿造生产的过程可分为分料浸泡、带压蒸料、摊晾加曲、控温糖化、混合粮糟、控温发酵、上甑蒸酒等环节。用斗式提升再经刮板输送代替传统的人工输送物料，按需分料泡粮，再经阀门管道输送到粮篓再由轨道进入蒸粮锅，进行密闭加压蒸粮，并定时定压控制，以确保在降低能耗、实现熟粮质量的一致性，提高了原料的利用率。应用热水循环蒸粮锅，对传统蒸粮工艺进行调整，将初蒸、闷水等工艺整合，初蒸后的粮食直接进行闷水操作。采用热水循环蒸粮锅，使蒸粮过程体在密封锅内封闭完成，通过电气系统控制各阀门管路，电子仪表实时显示温度、压力等参数，基本实上甑机器人完现了机械化及自动化操作。酒醅由板链运输，

成上甑操作，结合自动馏酒系统、翻转甑等设备的使用，完成酒醅的蒸馏与原酒的分级接取输送等工序，提高了酿酒蒸馏操作的效率。

地行车、砖窖、窖池房车间

叉车、不锈钢发酵槽车、配

套有发酵间

图3固态小曲清香型白酒的机械化酿造车间及发酵容器

白酒的机械化酿造工艺应遵循如下原则：根据传统酿造在保持白酒基本风味风格不变的前提下，以工艺要求及原则，

提高生产效率、减轻劳动强度、改善生产环境等为目标，以产酒质量、风格、出酒率等生产实践检验为推广应用的主要依如图2、3所示，清香型白酒的机械化酿造车间主要采用的据。

机械化设备有：斗式提升机、刮板输送机、卧式加压蒸粮锅、摊晾输送机、行车、叉车、直立醅糟混合搅拌机、上甑机器人等。2.2

两种不同发酵容器酒醅发酵过程中的温度变化在粮醅发酵过程中，发酵容器分别使用了不锈钢池与砖池，为了观察使用不同发酵窖池条件下的粮醅发酵温度变化

65第四期酿情况，利用了插入式窖池测温计对发酵过程中酒醅的温度变化进行测量，测量点为发酵容器的中心位置。由图4可知，粮醅从入窖发酵的第1天开始，

温度呈逐渐上升的趋势，第6~7天达到峰值，第9天之后发酵温度逐渐回落，砖池比不锈钢池的最高发酵温度平均高出2℃~3℃左右。如图4所示，不锈钢与砖窖发酵窖池温度变化曲线走向相似，原因可能是实际生产过程中采用的地下窖池与周围土地及环境形成一个整体，

发酵热被土壤吸收，再缓慢传递到环境中；因此，采用不锈钢发酵窖池与砖窖发酵窖池进行粮醅的密封发酵，发酵温度的变化均表现为“前缓，中挺，后缓落”的趋势。℃40/度不锈钢发酵窖池

温3530

252015

123456710111213141516

发酵时间/d

℃/40度砖窖发酵窖池

温3530252015

123456710111213141516

发酵时间/d

图4两种不同发酵容器酒醅发酵过程中的温度变化

温度是白酒发酵的关键影响因素之一。有研究表明[5-6]，25℃~30℃对酿酒酵母的繁殖比较有利，30℃~37℃对酿酒酵母代谢产生酒精比较有利，温度低于20℃或高于40℃时，酿酒酵母的生长明显受到抑制。在发酵容器的选择上，传统清香型白酒使用陶缸较多，陶缸一般由黏土制作而成，有天然的透气性，在发酵过程中土壤中的微量氧气可以穿透陶缸壁进入酒醅中，有助于一些兼性细菌快速繁殖，为后期的发酵做准备。但随着现代白酒需求量的增加，陶缸作为发酵容器存在着一些缺点，如陶坛埋于地下存在更换不方便、调温困难等。现在，很多清香型白酒酿造企业使用立式发酵设备，并配套安装有置于罐体表面的弥勒板，其与罐体接触面积大，传热效率高，夏季降温快，冬季保温好，发酵温度可自动控制；此外，还具有节约能源，操作方便等优点。采用地下不锈钢发酵窖池与砖窖发酵窖池进行粮醅的密封发酵，在严格控制温度、用曲66酒2019

量、水份、酸度、用糠量等入池参数指标的前提下，可以忽略密封发酵过程中的温度调节较为被动的不足，依然可以达到粮醅的缓慢发酵、保证出酒率与产酒质量等目标。2.3

两种不同发酵容器的产酒对比

通过对成品酒的感官与检验分析得出，当入池温度在18℃~22℃区间，产酒的总酸、总酯含量丰富，高级醇含量适中；当入池温度为21℃时，产酒的外观清亮，尝闻表现为酒体柔软醇和、绵甜爽净，具有独特的香气。表1表明，应用两种不同发酵容器的发酵工艺，粮醅及出池酒醅的理化分析结果均表明粮醅的密封发酵正常，残余淀粉及还原糖含量在正常发酵范围之内。表1

采用两种不同发酵容器粮醅发酵前后理化指标变化的

检测结果入池（粮醅糖化

出池（下层项目

后，配糟入池）酒醅）不锈钢发砖窖发不锈钢发砖窖发酵窖池

酵窖池酵窖池酵窖池温度/℃18~2218~2220~2520~25水分/%

59.860.465.563.8淀粉/%

20.519.87.28.3酸度/nmol·(10g)-11.81.54.85.2还原糖/%

3.5

3.7

1.3

1.6

表1为采用两种不同发酵容器粮醅发酵前后理化指标变化的检测结果，由以上数据可以看出，发酵过程中粮醅水分随着发酵时间的延长不断增加，

出池时不锈钢发酵池中水分含量高于砖窖池，

可能有两点原因：一、砖窖较不锈钢散热能力差，升温过快，酵母早衰或死亡率较高；二、砖窖与不锈钢相比，表面粗糙，水分渗透能力比较强。淀粉作为营养物质在发酵过程中被分解为小分子，砖窖的出池淀粉含量比不锈钢高，这可能与微生物生产代谢受到抑制有关，导致出池淀粉含量偏高。糟醅中的细菌、芽孢杆菌等产酸菌繁殖，导致酸度升高，酸度的变化还与发酵温度相关，升温越高，升酸幅度也就越高，不锈钢窖池发酵的酒醅酸度略低于砖窖窖池发酵的酒醅。还原糖与淀粉类似，作为微生物的营养物质来源之一，其变化趋势具有相似性。总体来说，采用不锈钢发酵窖池更优于砖窖窖池，但从表中数据来看，两者相差较小，差异性不大。

表2为采用不锈钢发酵窖池与采用砖窖发酵窖池的产酒对比，

由以上数据可以看出，在15d~20d的常规发酵周期下，应用两种不同发酵容器发酵所产原酒的总酸、总酯、乙酸乙酯含量等理化指标略有差异；发酵时间相同的情况下，不锈钢发酵窖池产酒与砖窖发酵窖池产酒相比，其总酸、总酯、乙酸乙酯等的含量略高，这与粮醅发酵过程中发酵窖池的温度变化等因素密切相关。产酒中的甲醇、杂醇油等的含量不锈钢窖池低于砖窖池，综合对比，两种不同发酵容器中不锈钢窖池优于传统砖窖池，不锈钢发酵窖池的使用降低了产酒中有害物质的含量，

增加了增香提味等物质的含量，提高了第四期

出酒率与产酒质量。

张杰，等：一种清香型白酒固态发酵池及其封窖装置的设计与应用*2019

表2

类别不锈钢发酵窖池砖窖发酵窖池变化幅度

10.511.3-0.8

采用两种不同发酵容器在产酒质量、出酒率等方面的指标对比

56127-71

79.444.8+34.6

0.420.31+0.11

0.820.59+0.23

55.552.8+2.7

-1-1-1

甲醇/mg·（100mL）杂醇油/mg·（100mL）乙酸乙酯/mg·（100mL）总酸/g·L-1总酯/g·L-1出酒率/%

通过采用加压蒸煮、低温发酵、延长发酵周期等发酵新工艺技术，采用不锈钢发酵窖池，提高了原酒的产量及质量，杂醇油含量降低20%~30%、乙酸乙酯出酒率提高2%~4%、

含量增加50%左右。经白酒品酒员的口感品评对比认为，应用不锈钢发酵窖池发酵所产原酒的“香气、口感、醇净程度、风格”等感官指标整体略优于应用传统工艺的水泥砖窖发酵窖池发酵所产原酒，不锈钢发酵窖池作为发酵容器产酒“较

[7]

邪杂味少”。由于粮醅的密封方式不同，不锈钢发酵为醇净、

效果较好，产酒品质及出酒率等均得到较好的保障。地下发酵窖池与地上发酵箱的结合使用，并合理布局，配备辅助机械设备，可以有效推进小曲酒酿造的酿酒机械化进程，并有效节约发酵车间的空间资源。中国白酒应该在保持传统酿造正确掌握和运用现代化科学，指导和不工艺特点的基础上，

使机械化设备更好地服务于工艺，有效发挥机断改进操作，

械化生产的效能，减轻劳动强度，提高生产效能。

[参考文献]

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[8]程伟,岳腾飞,孙露露,等.一种清香型白酒固态发酵箱及其翻箱装置的设计与应用[J].酿酒科技,2017(11):68-72.

窖池采用不锈钢箱盖密封发酵，窖池的池口采用“水封”，有利于粮醅的厌氧发酵与避免杂菌污染等。传统工艺的水泥砖窖发酵窖池占地面积大，耗费土地资源多；窖池布、沙袋等密封发酵及后期保养管理工作量大、较为繁琐，劳动强度大等也是明显的缺陷。3

讨论与总结

随着高新技术在白酒酿造业中的实践应用，传统手工酿但同时我国也面临着白酒酿造设备造模式被机械化所取代，

的机械化程度低的问题。目前，清香型白酒的发酵多使用发酵箱、发酵槽车等立式发酵设备，发酵设备的使用提高了清香型白酒的酿造效率，但部分设备的成功运行还需要进行大量的试验研究及其细节等方面的改进与完善。本文介绍的

[8]

一种清香型白酒固态发酵窖池及其封窖装置，其固态发酵箱设备能满足小曲清香型白酒的发酵工艺需要，便于清洗，密封性好，不容易感染杂菌等。封窖装置的设计合理，生产实践

DesignandApplicationofaSolidStateFermentationCaterpillarandIts

SealingDeviceforChineseQingXiang-liquor*

ZHANGJie,CHENGWei**,LINa,PANTianquan,PENGBing

(AnhuiGoldenSeedWineryCo.,Ltd.,FuYang236023,Anhui,China)

Abstract:Thedegreeofmechanizationisrelativelyhighintheproductionofliquor-makingliquor-makingliquor-makinginsolidstateXiaoquQingxiang-liquor.Mostofthefermentationtanksusedrequirelargeoperatingspaceandarea,andmoreequipmentsuchasforkliftsandelevatedvehiclesareused.Inthispaper,akindofsolidstatefermentationcellaranditssealingcellarediscussed.Amongthem,thefermentationcellarpoolincludesthecellarbottomcollectionsink,covermeshplate,cellartopcardslot,drainhole,andthesealingcellardeviceincludesthesealingcellarflattop,flattopcardring,liftinghooklockrod,liftinghooklockdiscandsoon.Thecellarbottomcollectionsinkissetonthesideofthebottomplaneofthefermentationcellar,thecovernetplateisplacedonthetopofthecellarbottomcollectiontank,andthecellartopcardslotissetaroundthetopofthefermentationcellarpool,andthesizeandspecificationsaroundtheflatroofofthesealingcellararesettogether.Thisdeviceisespeciallysuitablefortheproductionanduseofliquor-makingmachineryworkshopwithdrivingequipment.Thesupportingdevicemeetstherequirementsoftheliquor-makingprocessofthesolidstateXiaoquQingxiang-liquor,meetstherequirementsofthesafeoperationoftheequipment,hasasimplestructure,isconvenienttouse,andreduceslaborintensity.Keywords:QingXiang-liquor;solidstatefermentation;caterpillar;design

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