《白酒酿造工程设备》课程教学内容设计

《白酒酿造工程设备》课程教学内容设计

冯华仲

（茅台学院，贵州仁怀 564507）

摘要：新本科专业《白酒酿造工程》开设酿酒设备课程，茅台学院是国内率先开出该专业的高校，针对专业人才培养方案，设计开发《白酒酿造工程设备》课程教学内容，并成功应用于教学实践。

关键词：酿酒工程设备，课程内容，设计

Teaching content design of  brewing engineering equipment

Feng  Huazhong

（Moutai  Institute，Renhuai  564500，China）

Abstract: The Baijiu university is a new undergraduate course in liquor brewing engineering. The Moutai Institute is the first university to open up brewing Engineering Specialty in China. Combined with the characteristics of school personnel training, the teaching content of brewing engineering equipment is designed and applied to teaching practice.

Key words: brewing engineering equipment, course content, design

0前言

茅台学院是中国贵州茅台酒厂（集团）有限责任公司举办的应用型本科高校，2017年开始招生，酿酒工程专业（白酒方向）是学校首招专业之一。2020年申请开设白酒酿造工程专业，并成功获批教育部本科专业目录外专业（代码:082712T）[1]，茅台学院成为国内首个开设白酒酿造工程专业的高校。《白酒酿造工程设备》课程是白酒酿造工程专业一门非常重要的专业主干课程，该课程与机械制图、设备基础、化工原理等工科基础课程密切相关，同时还与微生物学、生物化学和白酒工艺学等专业课程关系密切，是一门综合性较强的工科课程。目前，我国没有《酿酒工程设备》或《酿酒机械与设备》之类针对酿酒设备的教材，开设酿酒工程专业的高校大多使用《生物工程设备》教材，也有采用《食品加工机械与设备》教材的，它们并不适合白酒酿造行业。因此，白酒酿造工程专业没有适用的设备类教材，有必要自行设计开发《白酒酿造工程设备》课程。

根据茅台学院白酒酿造工程专业人才培养方案，《白酒酿造工程设备》课程以固态发酵工艺酿造酱香型白酒为主线设计课程教学内容。《白酒酿造工程设备》课程是理实一体化课程，由32学时理论课教学和16学时实践课教学组成，本文主要阐述理论课教学内容设计。

1课程教学目标

通过本课程学习，学生应掌握以下知识和具备以下能力：

（1）掌握白酒酿酒设备的基本工作原理、基本结构、性能特点；

（2）能开展酿酒机械设备的主要性能参数计算，能根据参数选型设备；

（3）能发现现有酿酒设备问题，并具有解决一般问题的能力；

（4）初步具备探索、设计新的酿酒设备的能力。

2酿酒工艺与设备

《白酒酿造工程设备》课程以酱香型白酒酿造工艺为基础展开设备教学内容设计。目前酱香型白酒酿造坚持传统工艺，许多厂家在尝试机械化自动化酿造。

酱香型白酒传统酿造基本工艺流程（见图1），基本酿造步骤有：

（1）先制酒曲；

（2）原料高粱粉碎，蒸熟，加曲药；

（3）酒醅堆积糖化；

（4）酒醅入窖池并封闭，发酵，起窖；

（5）酒醅撒入酒甑，蒸馏取酒；

（6）摘酒，获得新酿原酒；

（7）新酿原酒装入陶坛，在基酒库里贮存，老熟；

（8）勾调，不同批次原酒组合和调味；

（9）灌装成瓶。

针对上述酿酒工艺，对应的酿酒设备有：

（1）原料处理及粉粹设备：原料筛选机，原料粉碎机；

（2）原料输送设备：原料输送机；

（3）蒸煮设备：酒甑；

（4）糖化设备：自然堆积糖化；

（4）发酵设备：发酵池；

（5）蒸馏设备：酒甑；

（6）灌装设备：自动灌装生产线设备。

图1  酱香型白酒基本酿造工艺流程图

3课程教学内容设计

3.1 设计基础

考虑到学生没有学习设备前序基础知识，首先安排“设计基础”教学内容。

（1）金属材料基础知识

①金属材料的物理性能，包括密度、熔点、线膨胀系数、导热系数、比热容；

②金属材料的化学性能指标，包括耐腐蚀性、抗氧化；

③金属材料的分类及牌号，酿酒设备使用环境要求，常用材料（304、316不锈钢）。

（2）流体基础知识

①流体的概念，层流、湍流流态及其特性；

②流体质量衡算方程及其应用，管内阻力计算通式及其应用；

③雷诺数（Re），层流、湍流的流态判断方法。

（3）传热基础知识

①热量及热传递的概念，热传递关系式；

②热量计算，包括燃料燃烧放热计算、生化反应放热计算和发酵热量计算；

③换热装置的类型、结构，及换热计算。

（4）容器设计基础知识

①容器的概念，容器的结构、分类；

②容器的设计要求。

3.2 原料处理及粉粹设备

酿酒原料高粱和大麦中的杂物需筛选。酱香型白酒属坤沙酿造工艺，酿酒原料需粉粹。

（1）原料筛选机。原料的初选机、精选机和分级设备的工作原理、结构特点。

（2）原料粉碎机。原料粉粹的目的，粉粹机类型，锤式粉碎机的工作原理、结构，生产能力计算。

3.3 物料输送设备

酿酒生产线离不开物料输送设备，如酒醅、酒瓶、水、成品等物料的输送。

（1）固体物料输送设备。带式输送机和螺旋式输送机的工作原理、结构及其输送能力计算。

（2）液体物料输送设备。离心泵的工作原理和结构，主要性能参数，特性曲线。

3.4 蒸煮糖化设备

高粱坤沙经过润粮、蒸煮糊化，然后堆积糖化。

（1）蒸煮设备。与蒸馏设备同为酒甑，酒甑的工作参数不一样，见表1。

表1  酒甑在蒸煮和蒸馏状态下的工作参数

（2）堆积糖化。自然堆积方法，“高温堆积”糖化反应，淀粉变成葡萄糖的变化关系，堆积温度变化关系，微生物生长关系，酒醅中各类香气物质生成情况。

3.5 发酵设备

“美酒在于香，生香靠发酵”，发酵窖池作用重要。

（1）白酒固态发酵机理。

（2）白酒固态发酵窖池建造。窖池场地要求，窖池结构形式，规格尺寸，窖壁建造，窖底建造，筑窖材料。

（3）发酵窖池使用管理。烧窖、下窖、踩窖、封窖、跟窖和开窖的要求。

（4）发酵过程生化反应。淀粉随时间的变化关系，糖随时间的变化关系，酸度随时间的变化关系，酒精随时间的变化关系，芳香物质生成变化关系，发酵温度变化关系。

3.6 蒸馏设备

“生香靠发酵，提香靠蒸馏”，蒸馏设备极其重要。

（1）白酒蒸馏原理，蒸馏取酒三个过程。

（2）白酒蒸馏设备。设备构成：酒甑+冷却器，布局见图2。水蒸汽、酒蒸汽、冷

却水、甑底水和洗地水的介质流向。酒甑蒸馏的特点，甑边效应，拖带蒸馏，蒸馏参数（见表2）。

图2 白酒蒸馏设备构成

表2 酒甑蒸馏参数（中甑）

（3）酒甑设计

①酒甑构成，总体结构（甑底，甑桶，甑盖），设计要求。

②甑底设计：设计要求，部件结构，零件结构；

③甑桶设计：设计要求，规格尺寸，部件结构，零件结构；

④甑盖设计：设计要求，部件结构，零件结构。

⑤材料选择。

（4）冷却器设计

①冷介质和热介质的流向，平均温度计算，传热系数计算，换热面积计算；

②酒蒸汽放热量计算方法，冷却水量计算方法，换热面积计算方法；

③冷却器总体结构；

④换热单元件结构设计；

⑤材料选择。

（5）节水节能技术措施

①酱香型白酒酿造耗能耗水现状，国家对酿酒行业的节水要求。

②“冷却器+降温池”方法，冷却水循环利用技术；

③“冷却器+冷水塔”方法，冷却水循环利用技术与设备，冷水塔工作原理与结构；

④酒蒸汽两级降温技术，不排放水，节能节水。

⑤上述几种方法的节水节能效果对比。

3.7 灌装生产线设备

（1）白酒灌装工艺流程。

（2）灌装生产线设备构成，自动洗瓶机，风力除水干瓶机，智能灌装机，机器视觉检测机，压盖机，自动贴标机，喷码机，胶带封箱机，带式输送流水线。

（3）控制系统组成，控制节拍及要求。

3.8 酿酒机械化与自动化

酿酒机械化与自动化是白酒酿造行业发展趋势。

（1）酿酒机械化

①摊凉加曲入池流水线；

②糟醅转运流水线；

③机器人上甑蒸酒流水线；

④接糟润粮配槽流水线；

⑤智能酒库设备；

⑥白酒灌装生产线。

（2）白酒酿造工艺参数控制

白酒酿造工艺关键控制点及其参数，见表3。

表3 白酒酿造工艺关键控制点及参数

（3）酿酒参数测量

直接参数和间接参数的概念，温度、压力、pH、溶氧度等参数对酿酒的影响关系，参数测量方法与传感器。

3结束语

《白酒酿造工程设备》课程已用于教学实践，其教学内容设计与酱香型白酒酿造行业实际使用的设备契合度高，便于学生理论与实践相结合，利于培养应用型本科人才，实际教学效果很好。

参考文献

[1] 《普通高等学校本科专业目录》（2020版）

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