葡萄酒厂工艺设计方案

第16章葡萄酒厂工艺设计本章内容：§1概述§2葡萄酒厂工艺设计基本内容§3产品方案确实定§4工艺流程制订§5物料衡算§6生产车间工艺设备选择§7生产车间工艺布置§8生产过程用水和蒸汽量估算§9向非工艺设计提供设计条件§10工艺设计文件编制葡萄酒厂工艺设计方案第1页§1概述按照设计任务职责范围，工厂设计可分为工艺设计和非工艺设计。所谓工艺设计是指按照生产工艺过程要求进行设计。工艺设计全部工作都应该由从事葡萄酒工程专业技术人员去负担和完成。所谓非工艺设计是指除工艺设计以外其它公用设施、公用系统设计，如建筑设施、给排水系统、供热通风系统、供冷系统、供电及电讯系统等设计。这些设计应该由从事上述专业技术人员去负担和完成。葡萄酒厂工艺设计方案第2页在葡萄酒厂项目标设计中，需要工艺设计与非工艺设计之间亲密配合和协作，非工艺设计要服从于工艺设计。工艺设计人员除完成本身设计工作之外，还要对非工艺设计提供起码设计参数和设计要求。对生产车间建筑结构、建筑面积、厂房长、宽、高及跨度、开间大小、柱距、出入口位置及大小等都要提出详细要求和准确数据；对生产车间给排水、供冷、供汽、供电等也要提出详细要求和对应数据；对于车间安全、卫生等也要提出要求。葡萄酒厂工艺设计方案第3页非工艺设计各类专业人员应该以工艺计计提出要求和数据为基本设计依据进行设计。一样，非工艺设计各个专业工种之间也需要相互配合和协作，比如，给排水、供热、供冷等专业会同土建专业提出包括建筑结构及建筑布置上要求，而土建专业设计则要满足这些要求等等。在葡萄酒厂设计中，工艺设计是关键性设计内容，它直接关系到项目建成以后技术上先进性、适用性和各项技术经济指标。葡萄酒厂工艺设计方案第4页§2葡萄酒厂工艺设计基本内容工艺设计主要依据是生产规模和产品方案。设计时应结合筹建单位经济实力、技术水平等条件进行。设计基本内容以下：①产品方案确实定；②工艺流程制订；③物料衡算；④工艺设备选择；⑤水、汽、冷、电消耗量估算；⑥生产车间设备工艺布置；⑦管路设计；⑧对非工艺设计提出设计要求和提供技术数据；⑨设计文件编写。葡萄酒厂工艺设计方案第5页§3产品方案确定产品方案是指葡萄酒产品品种及产量，是葡萄酒厂设计主要依据之一。产品方案确实定工作是可行性研究一个主要组成部分，直接影响到整个建设投资及经效益。产品方案确定主要依据是：①原料情况。即葡萄原料品种、数量、质量及供给情况；②市场需求；产品方案确定主要标准是：①依据现有投资可能性，尽可能提升葡萄加工转化能力，提升经济效益；②依据国内外市场预测和产品销价，选择产销对路、经济效益高产品方案。葡萄酒厂工艺设计方案第6页§4工艺流程制订工艺流程是指产品生产过程中所采取方法、步骤、路径及各个步骤所必须技术参数，它是指导产品按预定质量指标进行生产关键。工艺流程设计目标就是要确定各生产步骤详细内容、次序和组合方式，并以工艺流程图形式表示出整个生产过程全貌。葡萄酒厂工艺设计方案第7页1.工艺路线选择选择工艺路线就是选择生产方法。对于同一产品往往可用不一样生产方法去生产，这就要求对列出几个工艺流程方案进行全方面分析和对比，从中选取最正确方案，作为设计采取工艺路线。在葡萄酒生产中，工艺路线选择主要依据是原料情况。比如，葡萄原料成熟度好时可采取传统理想工艺，若成熟度差或有腐烂变质，则应采取改良工艺；对于红葡萄酒来讲，还可采取热浸酿造工艺及二氧化碳浸渍酿造工艺。葡萄酒厂工艺设计方案第8页2.工艺流程制订依据工艺流程制订主要依据是：①产品品种及其产量；②原料品种及其质量；③主要设备投资情况。葡萄酒厂工艺设计方案第9页3.制订标准工艺流程制订主要标准是：①尽可能采取理想工艺，将优良原料优良特点最大程度地表达在葡萄酒产品中；②尽可能采取复合式生产线，以提升设备利用率，节约设备投资；并使生产作业线最径直和捷短，降低运输，节约能源；缩小占地面积，节约厂房投资。③对产品更新和发展要求应含有较强适应性。葡萄酒厂工艺设计方案第10页所谓理想工艺是指葡萄原料情况良好情况下，所采取工艺流程。所谓复合生产线是指不一样类型葡萄酒采取同一生产线。不一样类型葡萄酒工艺流程虽有差异，但酿造工艺中仍有许多共同步骤。如原料机械处理(破碎、除梗、压榨)、SO2处理、酵母添加以及酒精发酵管理和控制等。白葡萄酒和红葡萄酒生产工艺主要是酒精发酵过程有所差异，白葡萄酒是用澄清葡萄汁发酵，红葡萄酒是用皮渣与葡萄汁相混合发酵(即所谓浸渍发酵)。其余工艺步骤基本一样，采取设备完全一致，所以可采取同一生产线进行生产。葡萄酒厂工艺设计方案第11页4.工艺流程图工艺流程有两种表示法，一个是用框图形式表示，一个是用生产工艺设备流程图形式表示。干白与干红葡萄酒按理想工艺进行生产工艺流程框图,采取了复合生产线。葡萄酒厂工艺设计方案第12页§5物料衡算物料衡算是指生产过程中物料平衡计算，包含原料、辅料、生产过程中间产品、副产品、成品及包装材料用量或数量组成关系计算。物料衡算理论依据是物质不灭定律，其计算准则：①凡进入某一工序进行生产物料重量，应该等于经过该工序后所得到产品重量与物料损失之和，即ΣG入=ΣG产品+G损失②对于产品生产全过程来讲，投入原料重量，应该等于所得到产品重量与物料损失之

和，即ΣG原料=ΣG产品+G损失

葡萄酒厂工艺设计方案第13页1.物料衡算目①确定各种物料在加工过程中数量改变以及原料、半成品库存量；②为确定生产过程中所需设备生产能力及台数提供依据；③为劳动力定员及包装材料等需求量提供计算依据。物料计算采取物料利用率法，如葡萄出汁率约为75%(其余25%为皮渣)；葡萄汁利用率约为90%(其余10%为沉淀物)；葡萄酒利用率约为99%(其余1%为灌装损耗)；酒瓶、木塞利用率约为95%(其余5%为损耗)。葡萄酒厂工艺设计方案第14页2.物料衡算例：设葡萄出汁率为75%，葡萄汁利用率为90%，成品酒灌装时损耗为1%，试计算生产1000吨葡萄酒需要多少吨葡萄原料，并画出其物料平衡图。解：(1)物料衡量计算：成品葡萄酒：1000吨；葡萄原酒：1000吨÷99/100=1010吨；葡萄汁：1010吨÷9500=1063吨葡萄：1063吨÷70/100=1519吨；即生产1000吨葡萄酒需葡萄原料1519吨。葡萄酒厂工艺设计方案第15页(2)物料平衡图

例题计算葡萄酒厂工艺设计方案第16页§6生产车间工艺设备选择对生产顺利进行及设备投资等都有着主要影响。工艺设备选择包含设备型号、生产能力及台数选择。1.设备选择主要依据①产品品种及其产量；②生产工艺流程；③设备投资情况。葡萄酒厂工艺设计方案第17页2.设备选择主要标准①在满足产品品种、产量和生产工艺流程要求前提下，尽可能降低设备用量，以节约设备投资；②除一些关键设备(如气囊压榨机等)可考虑进口外，其余设备尽可能采取国产；③依据投资可能性，适当考虑产品更新或改变对设备要求。葡萄酒厂工艺设计方案第18页3.主要设备选择(1)原料接收设备选择(2)压榨设备选择(3)发酵设备选择(4)贮藏设备选择(5)稳定处理设备选择(6)封装设备选择(7)其它主要设备选择葡萄酒厂工艺设计方案第19页(1)原料接收设备选择原料接收主要包含葡萄分选、给料、除梗、破碎及输送，其主要设备是除梗破碎机。除梗破碎机用量要依据设备生产能力及使用季节葡萄原料进料能力而定。国产设备生产能力普通15-20t／h，小型企业选择一台即可；对于大型企业企业，可设置两台或多台。葡萄酒厂工艺设计方案第20页(2)压榨设备选择压榨设备宜采取气囊压榨机或卧式双压板压榨机，这些设备当前国内还尚无生产，有赖于进口。压榨机数量要依据其生产能力和原料进料能力而定，可按下式计算：n=eW式中：n——压榨机台数；e——进料能力，t／h；W压榨机生产能力，t／h。气囊压榨机和卧式双压板压榨机可用于经过或不经过除梗破碎后葡萄压榨和发酵皮渣压榨，但对不一样原料情况，生产能力不一样，选择时应给予考虑。葡萄酒厂工艺设计方案第21页(3)发酵设备选择发酵设备容积较大，结构简单，国内能够制造。发酵设备总容量要依据年总发酵量及发酵周期数确定，可按下式计算：Q=G/N式中：Q发酵设备总容量，t；G年总发酵量(约为年产量1.1倍)，t；N发酵周期数(N=发酵期总天数/发酵周期天数比如，年产量为6000吨葡萄酒厂，按4个发酵周期进行发酵，则发酵设备总容量为Q=G/N=6000×1.1/4=1650(t)葡萄酒厂工艺设计方案第22页(4)贮藏设备选择葡萄酒在发酵结束后要经过一个较长时间贮藏陈酿成熟过程，并考虑到销售原因，贮藏设备总容量应为年产量两倍左右。W灌装线生产能力，瓶/h；T1灌装线天天平均灌装时间，h/天;T2稳定处理周期，天；1333.3每吨酒能装1333.3瓶(750毫升/瓶)。比如生产能力W=6000瓶/h灌装线，平均天天工作时间为T1=6h,稳定处理周期为T2=12天，则绝热罐总容量为：Q=W*1333.3*T1·T2=6000*1333.3×6×12=324(t)葡萄酒厂工艺设计方案第23页(5)稳定处理设备选择稳定处理设备主要包含绝热罐和换热器，均可采取国产设备。绝热罐总容量要和灌装线生产能力相匹配，可按下式计算Q=W*1333.3/T1·T2式中：Q绝热罐总容量，t;葡萄酒厂工艺设计方案第24页(6)封装设备选择封装设备包含洗瓶机、灌装机、打塞机、套帽机、贴标机等。这些设备相互匹配，并用输送带连接组成了灌装线。灌装线生产能力应与葡萄酒厂年产量相匹配，最低程度应确保将整年生产酒灌装完。灌装线生产能力也就是灌装机灌装能力。葡萄酒厂工艺设计方案第25页(7)其它主要设备选择其它主要设备，如过滤设备、化验分析设备等，国内基本能够满足。对于一些大型企业或投资力量较强企业，能够依据需要，进口部分先进设备，以确保产品质量，并提升生产率。葡萄酒厂工艺设计方案第26页§7生产车间工艺布置1.设备布置2.车间辅助室及生活室布置3.管道布置4.排水沟布置5.生产车间工艺布置方法步骤6.生产车间工艺布置图内容葡萄酒厂工艺设计方案第27页1.设备布置生产车间设备布置得合理是否，对确保生产顺利进行和提升厂房及设备利用率、节约建设投资、降低车间运输、节约能源等都有着重大影响。应该在充分熟悉工艺流程基础上，全方面考虑、综合分析、仔细推敲，提出一个最正确方案。葡萄酒厂工艺设计方案第28页2.设备布置标准1）在确保工艺流程前提下，物料和操作人员运输距离尽可能短；2）便于操作、便于维修。设备布置详细要求：(1)生产工艺及卫生要求(2)设备安装要求(3)厂房建筑要求葡萄酒厂工艺设计方案第29页(1)生产工艺及卫生要求①设备布置一定要满足工艺流程次序，确保各生产工序间连续性；

②要尽可能采取复合生产线，以适应各种产品工艺流程需要；

③相同或同类设备尽可能布置在一起，这么便于管理，便于互用；

④设备与设备之间要留有适当操作及维修间距，不要过紧或过松，并要排列整齐；葡萄酒厂工艺设计方案第30页⑤车间要留有适当运输通道，不要大窄或太宽，确保一些流动设备(如酒泵及周转容器等和操作人员能够顺利通行；⑥依据生产需要及可能，给未来要增设设备留有一定余地。⑦设备布置应便于清洗消毒，全部设备应尽可能布置在地面以上，防止形成积水坑。葡萄酒厂工艺设计方案第31页(2)设备安装要求①要确保设备能够顺利抵达安装位置；②要满足安装和维修所必须空间大小。葡萄酒厂工艺设计方案第32页(3)厂房建筑要求①在双层厂房中，对于各种大型容器或运转时会产生很大振动设备，如空气压缩机、离心机、制冷机组等，应布置于底层，以降低楼面负荷和振动。如工艺要求或其它原因一定要布置在二层时(如压榨机等)，应由土建设计人员在结构上采取对应防震办法；②有猛烈振动设备，其基础不得与车间墙及柱连在一起，以免影响建筑物安全；葡萄酒厂工艺设计方案第33页③需要吊装在梁或柱上设备，其负荷及吊装方式应事先提交给土建设计人员；④设备不应布置在建筑物伸缩缝或沉降缝处；

⑤在车间大门附近布置设备时，不要妨碍关门及交通运输；

⑥操作平台应合理设置，预防平台支柱林立重复，影响美观、妨碍交通。葡萄酒厂工艺设计方案第34页2.车间辅助室及生活室布置①配电室应靠近用电负荷中心；②制冷间应靠近发酵工段；③化验室、办公室、工人休息室应集中布置在一起，尽可能置于南面房间；④更衣室、浴室、厕所应集中布置在一起，最好置于北面房间。葡萄酒厂工艺设计方案第35页3.管道布置生产车间主要管道有供水管道、蒸汽管道及供冷管道等。①供水管道布置应能确保车间全部设备和地面清洗用水及清洗设备(如洗瓶机等)和辅助生活设施用水。管道可沿墙柱敷设；②蒸汽管道布置应能确保车间全部设备蒸消毒及一些加热设备需要。管道可沿墙柱敷设，可与供水管道使用同一管架。管上要有保温层，外涂红色或黄色(表示热管道)。葡萄酒厂工艺设计方案第36页③制冷管道布置要满足发酵及稳定处理用冷要求。管道可沿墙柱敷设，但不能同蒸汽管道使用同一管架。管外要设保温层，并涂兰色或绿色(表示冷管道)。④若制冷管道与蒸汽管道沿墙柱竖向布置时，制冷管道应布置于蒸汽管道下方，二者间距不得小于0.6mm；⑤工艺管道最好多用软管，这么使用方便灵活，便于拆卸清洗和消毒，而且造价低。对于一些大型企业或厂房采取单体式布置企业，因为贮罐距发酵设备或灌装区距离较远，可采取不锈钢固定管道输送。葡萄酒厂工艺设计方案第37页4.排水沟布置依据葡萄酒卫生学提出要求，全部酿造设备都需要经常清洗消毒，甚至有设备还需要酸洗。为了预防地面积水和不被酸腐蚀，全部地面要用防酸水泥涂抹，或铺设防酸瓷砖。地面除要有一定坡度外，还要布置许多条排水沟，将污水排出室外。排水沟不要太深、太宽，剖面为圆弧形或梯形。可沿设备基础边缘布置，不要妨碍交通。葡萄酒厂工艺设计方案第38页5.生产车间工艺布置方法步骤①工艺人员先要依据工艺流程、生产性质、各专业要求及车间在总平面图上位置，初步划分出生产、辅助和生活部门分隔位置，确定出厂房长度、宽度及柱距；②绘制出厂房建筑平、立面草图；葡萄酒厂工艺设计方案第39页③依据工艺流程，在平、立面草图中布置设备，并绘制成车间平、立面工艺布置草图；④车间平、立面布置草图完成后，要广泛征求各专业意见，并进行必要调整和修改后提交建筑设计人员进行建筑设计；⑤工艺人员在取得建筑设计图后，再依据布置草图绘制出车间工艺布置平、立面图。葡萄酒厂工艺设计方案第40页6.工艺布置图工艺布置图包含平面和立面布置图1）工艺平面布置工艺平面布置图包含内容：①厂房建筑平面图；②设备俯视图外形及尺寸；③操作平台示意图及主要尺寸；④排水沟位置、尺寸及标高；⑤辅助室、生活室位置、尺寸及室内设备、器具等示意图和尺寸。葡萄酒厂工艺设计方案第41页2）立面布置图①厂房建筑立面图(剖视)；②设备侧视图外形尺寸及编号；③设备高度及定位尺寸；④支撑形式及支撑高度；⑤操作平台示意图和主要尺寸；⑥排水沟位置及深度。葡萄酒厂工艺设计方案第42页§8生产过程用水和蒸汽量估算葡萄酒生产用水主要是设备和地面清洗用水，而且主要集中在发酵季节使用。据测定，每吨水可冲洗地面40平方米左右。蒸汽主要用于设备及输送管道高温消毒及一些生产过程加热(如巴氏灭菌等)。对