淺析我國白酒釀造智能化

黎冉　陳大龍　薛鋼

摘 要：越來越多的白酒企業(yè)開始向白酒生產(chǎn)智能化轉(zhuǎn)型，一些企業(yè)已形成適用于企業(yè)自身的智能化白酒釀造生產(chǎn)模式。本文簡述了現(xiàn)階段我國白酒行業(yè)在智能化釀造方面的主要應(yīng)用、優(yōu)勢以及難點，對白酒釀造智能化進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：智能化；白酒；釀造；工藝；傳統(tǒng)

Analysis on Intellectualization of Baijiu Brewing in China

LI Ran， CHEN Dalong， XUE Gang

（China Light Industry Chengdu Design & Engineering Co.， Ltd.， Chengdu 610000， China）

Abstract： More and more Baijiu enterprises begin to transform to intelligent Baijiu production， and some enterprises have formed intelligent Baijiu brewing production models suitable for their own enterprises. In this paper， the main applications， advantages and difficulties of Baijiu industry in intelligent brewing at present in China were briefly described， and the intelligent Baijiu brewing was prospected.

Keywords： Intelligent; Baijiu; brewing; technology; tradition

智能制造是我國制造強(qiáng)國建設(shè)的主要方向，其發(fā)展水平關(guān)系到我國在制造業(yè)未來的全球地位，對于構(gòu)建新發(fā)展格局，建設(shè)數(shù)字中國具有重要作用[1]。為貫徹落實《“十四五”制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃》，加快推動智能制造發(fā)展，2021年12月28日，工業(yè)和信息化部等八部門聯(lián)合提出了我國智能制造需要分“兩步走”的基本戰(zhàn)略目標(biāo)，并要求到2035年規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)全面數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，重點行業(yè)企業(yè)基本實現(xiàn)智能化[1-2]。在智能制造快速發(fā)展的背景下，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為制造業(yè)的“必修課”，事關(guān)生存和長遠(yuǎn)發(fā)展[3]。面對新一輪信息科技變革，傳統(tǒng)企業(yè)在積極應(yīng)用人工智能等新技術(shù)驅(qū)動智能化轉(zhuǎn)型，掀起產(chǎn)業(yè)智能化浪潮。

在我國，大部分釀酒企業(yè)都是傳統(tǒng)手工生產(chǎn)，以依靠人工為主。科研能力薄弱、生產(chǎn)線機(jī)械化智能化不足、行業(yè)內(nèi)信息交流少及資源優(yōu)化配置能力較弱等是制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題[4]?，F(xiàn)如今，面對智能化轉(zhuǎn)型，如何在相關(guān)政策的指引下，促進(jìn)白酒行業(yè)信息化、數(shù)字化、智能化發(fā)展，發(fā)掘并創(chuàng)造更多社會效益、經(jīng)濟(jì)價值，是值得白酒行業(yè)相關(guān)人士進(jìn)行研究的問題。

1 我國傳統(tǒng)釀酒工藝

我國白酒釀制歷史悠久，一般有3種生產(chǎn)方法：液態(tài)法、固態(tài)法、固液法，其中固態(tài)法發(fā)酵較為常見[5]。在傳統(tǒng)工藝中，拌料、上甑、出甑、加曲、入池、出窖和蒸餾等工序全都需要人工完成[6]。傳統(tǒng)白酒釀造需依靠大量的人工作業(yè)，白酒企業(yè)的工人往往因為勞動強(qiáng)度較大，生產(chǎn)效率低下。一些白酒企業(yè)還存在環(huán)境衛(wèi)生不達(dá)標(biāo)、工人生產(chǎn)環(huán)境欠佳、衛(wèi)生清潔困難等問題。

現(xiàn)如今，隨著人力成本的不斷上漲，基層制造崗位越來越難招人，尤其是像酒企這種勞動強(qiáng)度大的企業(yè)，用工難已成為酒企面臨的重要問題，人力問題也嚴(yán)重限制了我國白酒行業(yè)的發(fā)展[7]。機(jī)械化、智能化的生產(chǎn)有助于傳統(tǒng)白酒生產(chǎn)企業(yè)規(guī)范生產(chǎn)、改善生產(chǎn)衛(wèi)生環(huán)境，大大提高工作效率[8]。

2 現(xiàn)階段的智能化釀造

相較我國的傳統(tǒng)釀酒工藝需要相適宜的氣候條件受天氣和時間的影響較大、勞動強(qiáng)度大、產(chǎn)生污染物多、生產(chǎn)效率不高以及產(chǎn)品質(zhì)量難以穩(wěn)定等問題，智能化釀造能很好地控溫糖化、機(jī)器人上陣、穩(wěn)定蒸餾等。實現(xiàn)機(jī)械和信息化的融合還可以降低勞動強(qiáng)度，減少客觀因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

2.1 發(fā)酵智能化應(yīng)用

目前，酒企實現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)有兩種途徑：①設(shè)計新的發(fā)酵容器，從而實現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵機(jī)械化生產(chǎn)；②在遵循傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵工藝的前提下繼續(xù)采用傳統(tǒng)的發(fā)酵容器，重新設(shè)計機(jī)械裝置以取代手動操作，減少人工投入，實現(xiàn)傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵機(jī)械化生產(chǎn)[8]。目前采用多為第二種方式。

2010年，勁酒楓林酒廠利用發(fā)酵槽車完成了清香型白酒的發(fā)酵作業(yè)，這在國內(nèi)尚屬首例，即充分發(fā)揮自動罐加料裝置的作用，在槽車中置入酒醅，借助罐車將其轉(zhuǎn)移至發(fā)酵倉庫[9]。發(fā)酵操作完成后，罐車在叉車的幫助下被運送至蒸餾過程，以實施酒醅上甄操作，這種發(fā)酵過程基本達(dá)到了完全機(jī)械化的水平[10]。

2.2 上甑智能化應(yīng)用

“上甑”是白酒制作工藝中一個重要環(huán)節(jié)，“上甑”質(zhì)量的好壞會直接決定該甑的出酒率和酒品質(zhì)[11]。中國科學(xué)院自動化研究所（洛陽）在2017年研發(fā)了酒醅上甑機(jī)器人，可實時獲取醅桶中的熱量分布，并通過計算機(jī)控制機(jī)械臂，實現(xiàn)酒醅的“輕撒勻鋪”和“探氣上甑”[9]。田萬春等[12]針對白酒“探汽上甑”的探汽準(zhǔn)確率低的問題，提出了一種向量機(jī)的探汽方法，該方法的探汽準(zhǔn)確率高達(dá)96%。

2.3 輸送智能化應(yīng)用

白酒釀造過程不僅涉及成品白酒的運輸，還涉及釀酒原材料的運輸，這些原材料的質(zhì)量和體積往往較大。在傳統(tǒng)的釀造過程中，這些都是大量的人工運輸完成的，這是導(dǎo)致白酒企業(yè)人員勞動強(qiáng)度過大的重要原因。目前，部分白酒企業(yè)開始使用行車、斗式提升機(jī)、輸送皮帶等進(jìn)行轉(zhuǎn)運，能有效降低員工的勞動強(qiáng)度，防止物料在車間四處飛散，從而保證釀造車間的衛(wèi)生條件。在成品白酒的輸送過程中，余航等[13]鑒于處理輸酒管道中殘留液體困難的問題，對庫區(qū)的罐區(qū)布局和工藝管道進(jìn)行了特殊設(shè)計，解決了輸送白酒過程中管道內(nèi)殘留液處理不當(dāng)而造成的“交叉污染”，實現(xiàn)了白酒的無損運輸。

2.4 泡糧蒸糧智能化應(yīng)用

在白酒的釀造過程中會涉及泡糧、初蒸以及燜水等環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的釀造操作中，往往手動完成，既耗時又低效。目前，勁酒楓林酒廠已研發(fā)出泡糧蒸糧一體機(jī)，該設(shè)備的應(yīng)用可有效節(jié)省時間，提高釀造效率[9]。瀘州老窖集團(tuán)研發(fā)的糧食連續(xù)蒸煮設(shè)備解決了原始釀酒蒸糧設(shè)備問題，提高了蒸煮效率，有效縮短了泡糧蒸糧工藝周期。該設(shè)備利用糧食蒸煮過程的余熱，充分利用了能源，減少了能耗；單班生產(chǎn)過程中燜糧水無需排放，污水排放量降低了70%以上，適合于規(guī)模大的生產(chǎn)。然而，目前的蒸煮泡糧設(shè)備出現(xiàn)的時間較短，其應(yīng)用效果需在生產(chǎn)過程中進(jìn)行進(jìn)一步的驗證，針對生產(chǎn)中存在的問題對其進(jìn)行不斷的優(yōu)化與改良。

2.5 摘酒智能化應(yīng)用

摘酒就是按照企業(yè)的分級標(biāo)準(zhǔn)對蒸餾酒進(jìn)行分級的工藝過程[14]。摘酒的好壞直接關(guān)系到白酒的質(zhì)量。在傳統(tǒng)的釀酒操作中，大多酒廠以人工摘酒方式進(jìn)行摘酒，該方式依賴人工經(jīng)驗，易出現(xiàn)基酒質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，無法充分保障白酒的質(zhì)量。陳林等[15]以音叉密度計監(jiān)測基酒密度，通過模型轉(zhuǎn)換為酒精度后，設(shè)計了一種分段摘酒裝置，該裝置無顯著波動性差異，穩(wěn)定性良好。楊靜嫻等[16]提出一種基于酒花視覺圖像的多特征智能分類識別方法，實現(xiàn)了酒花的智能化分類。雖然智能化摘酒系統(tǒng)可根據(jù)溫度、壓力、酒精度甚至風(fēng)味物質(zhì)含量等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對判斷，但由于白酒風(fēng)格各異，其風(fēng)味物質(zhì)成分及感官指標(biāo)并沒有嚴(yán)格的、統(tǒng)一的對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)[17]。

2.6 制曲智能化應(yīng)用

目前，自動化生產(chǎn)線的主體圓盤制曲機(jī)已在白酒行業(yè)制曲和堆積工序取得了廣泛的應(yīng)用[18]。景芝酒業(yè)利用圓盤制曲機(jī)進(jìn)行芝麻香曲制備。與傳統(tǒng)制曲方式相比，酵母數(shù)量增加了1倍，制曲效率提高了5倍，白曲酶活力提高20%以上[19]。勁酒公司利用圓盤制曲機(jī)制備根霉曲，成品曲糖化力為33.2 g/100 g，比原始的淺盤培養(yǎng)根霉曲糖化力高1.4 g/100 g[20]。當(dāng)前，白酒釀造領(lǐng)域機(jī)械化、智能化程度相對較高的是固態(tài)小曲清香型白酒，在濃香、醬香等其他香型白酒的生產(chǎn)過程中智能化程度相對較低，人工勞動強(qiáng)度依然較大[4]。

3 智能化釀造的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)釀造方式相比，智能化釀造可以更精準(zhǔn)地控制好釀造的各個環(huán)節(jié)，避免因人為、天氣等原因帶來的原料浪費和損耗，提高生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)的白酒釀造需要的人工較多，目前一線工人的平均年齡偏大，年輕一代不愿參與繁重體力勞動，酒企用人成本激增，人工成本上漲也迫使企業(yè)走機(jī)械化自動化的道路。

謝永文等[21]通過對稻花香濃香型白酒釀造工藝智能化升級后的研究，釀酒車間技術(shù)改造后，對過去一年每車間的白酒產(chǎn)量和質(zhì)量進(jìn)行跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)釀造車間所需的工人總數(shù)小于原數(shù)量的1/3，年產(chǎn)量1 000 t白酒釀造車間勞動工資等費用可節(jié)省近65萬元；在改造升級后的10個窖池均未發(fā)生“倒窖”質(zhì)量事故，工作效率顯著提高。很多環(huán)節(jié)升級為自動化運行，特別是高風(fēng)險環(huán)節(jié)被機(jī)械化設(shè)備取代，避免工業(yè)事故，為白酒的安全生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)條件，為提升白酒產(chǎn)品的品質(zhì)提供了強(qiáng)有力的安全保障。

位于仁懷市的貴州國臺酒業(yè)股份有限公司智能車間安裝了中央控制室系統(tǒng)、自動潤糧系統(tǒng)、自動起入窖系統(tǒng)、機(jī)器人自動上甑系統(tǒng)等八大系統(tǒng)，所有生產(chǎn)作業(yè)都可通過按鈕或中控室完成操作，極大降低了人工操作量和勞動強(qiáng)度，提高了白酒生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

雖然目前行業(yè)內(nèi)對智能釀造的看法還未實現(xiàn)統(tǒng)一，但整個行業(yè)的智能化水平正在逐年提升。通過國臺酒業(yè)、勁酒、五糧液和古井貢酒等酒業(yè)龍頭企業(yè)紛紛加大在智能化方面的投入，可以看出智能化轉(zhuǎn)型在白酒行業(yè)的趨勢不可逆轉(zhuǎn)。

4 完全智能化的難點

雖然各個酒企都在進(jìn)行智能化改造，現(xiàn)代釀酒工藝在設(shè)備的使用方面有了重大改進(jìn)，但目前仍沒有一家白酒企業(yè)能實現(xiàn)“從原料到成品”全智能化，這主要在于一些難題無法攻克[22]。例如，在勾調(diào)環(huán)節(jié)，白酒含有上千種成分，計算機(jī)技術(shù)與優(yōu)秀的勾調(diào)師的水平相差較遠(yuǎn)，窖池中微生物的變化情況和微生物的多樣性也很難通過數(shù)據(jù)量化呈現(xiàn)。這也正是酒企中“頂尖勾調(diào)人才”以及酒企老窖池的價值所在。因此，完美再現(xiàn)傳統(tǒng)釀造工藝技術(shù)中的價值點正是白酒智能釀造中最大的難點。

5 智能化釀造的意義及展望

白酒行業(yè)是典型的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，經(jīng)過多年的快速發(fā)展，在機(jī)械化、自動化和信息化方面取得了長足的進(jìn)步和突破，但總體而言，生產(chǎn)技術(shù)仍相對落后，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)還有很長的路要走[23]。中國傳統(tǒng)白酒的智能升級并不是一個簡單、高度自動化的生產(chǎn)過程，而是要實現(xiàn)現(xiàn)代生物技術(shù)和風(fēng)味化學(xué)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行工藝技術(shù)創(chuàng)新和智能升級，從而生產(chǎn)出安全、健康、優(yōu)質(zhì)的白酒產(chǎn)品[24]。

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