流酒自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)在景芝濃香型白酒釀造生產(chǎn)中的應(yīng)用

張東躍，趙德義，劉選成，來安貴，曹建全，郭學(xué)鳳

(山東景芝白酒有限公司，山東濰坊 262119)

中國(guó)濃香型白酒歷史悠久，底蘊(yùn)深厚，在中國(guó)白酒發(fā)展歷史長(zhǎng)河中因其獨(dú)特魅力，故而貫越古今，在中國(guó)白酒領(lǐng)域獨(dú)樹一幟，受到廣大消費(fèi)者的喜愛[1]。在傳統(tǒng)濃香型白酒釀造生產(chǎn)中，因其工藝傳統(tǒng)，生產(chǎn)過程粗放，勞動(dòng)強(qiáng)度大，環(huán)境條件差[2]，尤其是在勞動(dòng)力成本大幅增加以及重體力勞動(dòng)難招工的今天，給濃香型白酒生產(chǎn)廠家進(jìn)一步發(fā)展帶來一定影響，表現(xiàn)出越來越大的弊端[3]。因此，如何將傳統(tǒng)工藝與現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)完美融合，實(shí)現(xiàn)濃香型白酒釀造機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)[4]，甚至未來無人化生產(chǎn)，是濃香型白酒釀造行業(yè)未來發(fā)展趨勢(shì)，也是技術(shù)人員面臨的重大課題。

在現(xiàn)代濃香型白酒釀酒生產(chǎn)中，隨著對(duì)釀造生產(chǎn)工藝的不斷深入研究以及機(jī)械加工水平的提升和自動(dòng)化、智能化技術(shù)的應(yīng)用，多數(shù)名優(yōu)白酒廠家通過結(jié)合自身生產(chǎn)實(shí)際，與各大設(shè)備研發(fā)和制造廠、學(xué)院高校等進(jìn)行合作，相繼打造出獨(dú)具特色的機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化濃香型白酒釀造生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)工業(yè)向現(xiàn)代工業(yè)的成功轉(zhuǎn)型，對(duì)濃香型白酒未來進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生了較深遠(yuǎn)影響[5]。然而，在實(shí)際機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化現(xiàn)代濃香型白酒釀造生產(chǎn)中仍面臨著一些關(guān)鍵崗位、關(guān)鍵工序由于受到當(dāng)前技術(shù)、設(shè)備的限制，未能實(shí)現(xiàn)成功轉(zhuǎn)型，仍保留著傳統(tǒng)工藝，量質(zhì)摘酒工序就是其一。

濃香型白酒傳統(tǒng)摘酒工藝技術(shù)要求“掐頭去尾、看花接酒、分段流酒、邊嘗邊掐、量質(zhì)摘酒”[6]，為將這一要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化轉(zhuǎn)型升級(jí)，景芝白酒技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過與高校、自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)廠家合作，在進(jìn)行大量工藝、設(shè)備研究試驗(yàn)基礎(chǔ)上，自主創(chuàng)新和研發(fā)了一套全新濃香型白酒流酒自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)。系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)在線檢測(cè)流酒酒精度并根據(jù)設(shè)定的分級(jí)流酒參數(shù)值智能控制流酒管道閥門的開合來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分級(jí)操作。系統(tǒng)的應(yīng)用，在降低工人勞動(dòng)力提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，一定程度上消除了人工感官分級(jí)的依賴性和主觀性[7]，確保了分級(jí)質(zhì)量，提升了流酒分級(jí)精細(xì)化和標(biāo)準(zhǔn)化操作水平，初步實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)行業(yè)關(guān)鍵工序向現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化操作的成功轉(zhuǎn)變。

目前，流酒自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)已在景芝白酒芝麻香和濃香車間分別實(shí)施和應(yīng)用，應(yīng)用效果較好。本文以濃香車間為例，主要從系統(tǒng)設(shè)備及功能簡(jiǎn)介、自動(dòng)分級(jí)參數(shù)值建立和系統(tǒng)應(yīng)用對(duì)比分析三個(gè)方面分別對(duì)流酒自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)在景芝濃香型白酒釀造生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述，為濃香型白酒釀造生產(chǎn)向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型發(fā)展提供參考。

1 系統(tǒng)設(shè)備及功能簡(jiǎn)介

1.1 系統(tǒng)設(shè)備

流酒自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)主要由風(fēng)冷式冷卻器、智能在線酒濃度計(jì)、在線酒流量計(jì)、流酒管道、PLC 運(yùn)算控制器、觸摸控制屏、氣動(dòng)閥及其附屬構(gòu)件等組成。具體設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖詳見圖1。

1.2 功能簡(jiǎn)介

流酒自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線顯示和統(tǒng)計(jì)功能。系統(tǒng)通過智能在線酒濃度計(jì)、在線酒流量計(jì)和PLC 運(yùn)算控制器將各數(shù)據(jù)在現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏上實(shí)時(shí)顯示，具體包括：流酒酒精度、流酒密度、流酒溫度、流酒速度。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能是指通過在線酒流量計(jì)和PLC 運(yùn)算控制器將每次分級(jí)后各等級(jí)酒流酒數(shù)量以及總流酒數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和累計(jì)，并在現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏直觀顯示。

流酒自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)操作分自動(dòng)模式和手動(dòng)模式兩種。自動(dòng)模式下，系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)檢測(cè)流酒酒精度并根據(jù)選擇的分級(jí)參數(shù)設(shè)定種類（面糟、大米查、雙輪）自動(dòng)控制流酒管道上氣動(dòng)閥門的開合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分級(jí)操作，具體界面見圖2，手動(dòng)模式下，需手動(dòng)控制觸摸屏上氣動(dòng)閥的開合按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)分級(jí)流酒操作。

流酒自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)同時(shí)設(shè)有分級(jí)參數(shù)設(shè)定管理功能，可根據(jù)當(dāng)前及以后實(shí)際生產(chǎn)需要設(shè)置不同季節(jié)、不同酒醅的流酒自動(dòng)分級(jí)參數(shù)。具體界面見圖3。

圖3 流酒自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定界面

2 自動(dòng)分級(jí)參數(shù)值建立

2.1 流酒擬合曲線和回歸模型的建立

根據(jù)景芝濃香型白酒釀造生產(chǎn)實(shí)際，將發(fā)酵結(jié)束后的酒醅分面糟、大米查糟和雙輪糟3 種類型，每種類型分別裝甑蒸酒。面糟產(chǎn)酒酒質(zhì)較差，除酒頭單獨(dú)摘出外，其他部分一般直接作為二級(jí)酒處理。

大米查糟和雙輪糟流酒自動(dòng)分級(jí)參數(shù)建立方法為：流酒過程切換到手動(dòng)分級(jí)模式下采取人工感官品評(píng)分級(jí)方式對(duì)流出的原酒進(jìn)行分級(jí)，等級(jí)分為：酒頭、特級(jí)酒、優(yōu)級(jí)酒、二級(jí)酒和酒尾。同時(shí)，記錄人員從開始流酒至流酒結(jié)束每0.5 min 記錄一次瞬時(shí)酒精度，期間如有分級(jí)，同時(shí)記錄其瞬時(shí)流酒酒精度。

每種類型酒醅共進(jìn)行5 次試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行曲線擬合和回歸建模，同時(shí)對(duì)模型是否有意義進(jìn)行檢驗(yàn)。大米查糟和雙輪糟流酒擬合曲線見圖4 和圖5，回歸模型及模型檢驗(yàn)詳見表1。

表1 大米查糟、雙輪糟流酒曲線回歸模型

圖4 大米查糟流酒擬合曲線

圖5 雙輪糟流酒擬合曲線

從表1 可以看出，大米查糟和雙輪糟回歸模型R2值均在0.85 以上，說明模型可以解釋85 %以上的酒精度變化，模型效果較理想，準(zhǔn)確率較高；兩模型P值均為0.000，小于0.05，說明兩模型是有意義的。

2.2 流酒分級(jí)參數(shù)值的建立

參照流酒擬合曲線和回歸模型，結(jié)合人工感官品評(píng)分級(jí)結(jié)果，最終確立3 種類型酒醅各等級(jí)酒分級(jí)參數(shù)值，形成條件算法并依次錄入分級(jí)參數(shù)設(shè)定管理模塊。各類型酒醅分級(jí)參數(shù)值設(shè)定值見表2。

表2 分級(jí)參數(shù)值設(shè)定表

3 系統(tǒng)應(yīng)用對(duì)比分析

3.1 自動(dòng)與人工分級(jí)質(zhì)量比較

組織7 名具有品酒師或省、國(guó)家級(jí)白酒評(píng)酒委員資質(zhì)人員組成專業(yè)隊(duì)伍對(duì)兩種方式分級(jí)酒樣進(jìn)行感官品評(píng)打分，并對(duì)同一酒醅不同分級(jí)方式酒樣打分結(jié)果是否有差異進(jìn)行t 檢驗(yàn)。感官品評(píng)打分結(jié)果及差異性檢驗(yàn)見表3。

表3 自動(dòng)與人工分級(jí)酒樣感官品評(píng)打分結(jié)果及差異性檢驗(yàn)

從表3 可以看出，經(jīng)配對(duì)樣本差異性t 檢驗(yàn)得出，在各等級(jí)酒中自動(dòng)分級(jí)與人工分級(jí)P 值均大于0.05，說明兩者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，也就是說自動(dòng)分級(jí)與人工分級(jí)的分級(jí)質(zhì)量無顯著差異。

3.2 自動(dòng)與人工分級(jí)優(yōu)劣比較

流酒自動(dòng)分級(jí)與人工感官分級(jí)兩種方式的比較見表4。

表4 流酒自動(dòng)分級(jí)與人工感官分級(jí)方式比較

4 結(jié)論

4.1 流酒自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)按照設(shè)定參數(shù)值自動(dòng)實(shí)現(xiàn)流酒分級(jí)操作，在一定程度上消除了對(duì)人的依賴性和主觀性，一方面解決了操作人員因連續(xù)品評(píng)造成感官鈍化影響分級(jí)質(zhì)量和工作效率的問題；另一方面解決了對(duì)操作人員專業(yè)性、技術(shù)性和感官靈敏度的要求。

4.2 流酒自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)依據(jù)酒精度分級(jí)，雖分級(jí)質(zhì)量穩(wěn)定，準(zhǔn)確性較高，與人工分級(jí)無顯著性差異，但受當(dāng)前技術(shù)、設(shè)備的限制，其應(yīng)用也存在一定局限性，如遇操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐删企w出現(xiàn)異雜味如糠味、泥臭味等時(shí)，自動(dòng)分級(jí)無法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確分級(jí)。因此，自動(dòng)分級(jí)替代人工分級(jí)是有前提條件的。

4.3 流酒自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)的應(yīng)用，在降低工人勞動(dòng)力提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，提升了流酒分級(jí)精細(xì)化和標(biāo)準(zhǔn)化操作水平，初步實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)行業(yè)關(guān)鍵工序向現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化操作的轉(zhuǎn)型。