葡萄酒厂工艺设计.ppt

第第16章章 葡萄酒厂工艺设计葡萄酒厂工艺设计n n本章内容：本章内容：n n11概述概述n n22葡萄酒厂工艺设计的基本内容葡萄酒厂工艺设计的基本内容葡萄酒厂工艺设计的基本内容葡萄酒厂工艺设计的基本内容n n 3 3产品方案的确定产品方案的确定n n 4 4工艺流程的制定工艺流程的制定n n 5 5物料衡算物料衡算n n 6 6生产车间工艺设备的选择生产车间工艺设备的选择 n n 7 7 生产车间的工艺布置生产车间的工艺布置n n 8 8生产过程用水和蒸汽量的估算生产过程用水和蒸汽量的估算n n 9 9向非工艺设计提供设计条件向非工艺设计提供设计条件 n n1010工艺设计文件的编制工艺设计文件的编制1概述概述n n按按照照设设计计任任务务的的职职责责范范围围，工工厂厂设设计计可可分分为为工工艺艺设计和非工艺设计。设计和非工艺设计。n n所所谓谓工工艺艺设设计计是是指指按按照照生生产产工工艺艺过过程程的的要要求求进进行行的的设设计计。工工艺艺设设计计的的所所有有工工作作都都应应当当由由从从事事葡葡萄萄酒工程的专业技术人员去承担和完成。酒工程的专业技术人员去承担和完成。n n所所谓谓非非工工艺艺设设计计是是指指除除工工艺艺设设计计以以外外的的其其他他公公用用设设施施、公公用用系系统统的的设设计计，如如建建筑筑设设施施、给给排排水水系系统统、供供热热通通风风系系统统、供供冷冷系系统统、供供电电及及电电讯讯系系统统等等设设计计。这这些些设设计计应应当当由由从从事事上上述述专专业业的的技技术术人人员去承担和完成。员去承担和完成。n n在在葡葡萄萄酒酒厂厂项项目目的的设设计计中中，需需要要工工艺艺设设计计与与非非工工艺艺设设计计之之间间的的密密切切配配合合和和协协作作，非非工工艺艺设设计计要要服服从从于于工艺设计。工艺设计。n n工工艺艺设设计计人人员员除除完完成成本本身身的的设设计计工工作作之之外外，还还要要对对非非工工艺艺设设计计提提供供起起码码的的设设计计参参数数和和设设计计要要求求。对对生生产产车车间间的的建建筑筑结结构构、建建筑筑面面积积、厂厂房房的的长长、宽宽、高高及及跨跨度度、开开间间大大小小、柱柱距距、出出入入口口位位置置及及大大小小等等都都要要提提出出具具体体要要求求和和准准确确的的数数据据；对对生生产产车车间间的的给给排排水水、供供冷冷、供供汽汽、供供电电等等也也要要提提出出具具体体要要求求和和相相应应数据；对于车间的安全、卫生等也要提出要求。数据；对于车间的安全、卫生等也要提出要求。n n非工艺设计的各类专业人员应当以工艺计计提出的要求和数据为基本设计依据进行设计。同样，非工艺设计的各个专业工种之间也需要互相配合和协作，例如，给排水、供热、供冷等专业会同土建专业提出涉及建筑结构及建筑布置上的要求，而土建专业设计则要满足这些要求等等。n n在葡萄酒厂设计中，工艺设计是关键性的设计内容，它直接关系到项目建成以后技术上的先进性、适用性和各项技术经济指标。2葡萄酒厂工艺设计基本内容葡萄酒厂工艺设计基本内容 工工艺艺设设计计的的主主要要依依据据是是生生产产规规模模和和产产品品方方案案。设设计计时时应应结结合合筹筹建建单单位位的的经经济济实实力力、技技术术水水平平等等条条件件进进行行。设计的基本内容如下：设计的基本内容如下：n n产品方案的确定；产品方案的确定；n n工艺流程的制定；工艺流程的制定；n n物料衡算；物料衡算；n n工艺设备的选择；工艺设备的选择；n n水、汽、冷、电消耗量的估算；水、汽、冷、电消耗量的估算；n n生产车间设备的工艺布置；生产车间设备的工艺布置；n n管路设计；管路设计；n n对非工艺设计提出的设计要求和提供的技术数据；对非工艺设计提出的设计要求和提供的技术数据；n n设计文件的编写。设计文件的编写。3产品方案的确定产品方案的确定n n产产品品方方案案是是指指葡葡萄萄酒酒产产品品品品种种及及产产量量，是是葡葡萄萄酒酒厂厂设设计的主要依据之一。计的主要依据之一。n n产产品品方方案案的的确确定定工工作作是是可可行行性性研研究究的的一一个个重重要要组组成成部部分，直接影响到整个建设的投资及经效益。分，直接影响到整个建设的投资及经效益。n n产品方案确定的主要依据是：产品方案确定的主要依据是：n n原原料料状状况况。即即葡葡萄萄原原料料的的品品种种、数数量量、质质量量及及供供应应状况；状况；市场需求；市场需求；n n产产品品方方案案确确定定的的主主要要原原则则是是：根根据据现现有有投投资资的的可可能能性，尽可能提高葡萄加工的转化能力，提高经济效益；性，尽可能提高葡萄加工的转化能力，提高经济效益；n n根根据据国国内内外外市市场场预预测测和和产产品品销销价价，选选择择产产销销对对路路、经济效益高的产品方案。经济效益高的产品方案。4工艺流程的制定工艺流程的制定n n工艺流程是指产品生产过程中所采用的方法、步骤、途径及各个环节所必须的技术参数，它是指导产品按预定质量指标进行生产的关键。工艺流程设计的目的就是要确定各生产环节的具体内容、顺序和组合方式，并以工艺流程图的形式表示出整个生产过程的全貌。1.工艺路线的选择工艺路线的选择n n选选择择工工艺艺路路线线就就是是选选择择生生产产方方法法。对对于于同同一一产产品品往往往往可可用用不不同同的的生生产产方方法法去去生生产产，这这就就要要求求对对列列出出的的几几种种工工艺艺流流程程方方案案进进行行全全面面分分析析和和对对比比，从从中选取最佳方案，作为设计采取的工艺路线。中选取最佳方案，作为设计采取的工艺路线。n n在在葡葡萄萄酒酒生生产产中中，工工艺艺路路线线选选择择的的主主要要依依据据是是原原料料状状况况。例例如如，葡葡萄萄原原料料成成熟熟度度好好时时可可采采用用传传统统的的理理想想工工艺艺，若若成成熟熟度度差差或或有有腐腐烂烂变变质质，则则应应采采取取改改良良工工艺艺；对对于于红红葡葡萄萄酒酒来来讲讲，还还可可采采用用热热浸浸酿造工艺及二氧化碳浸渍酿造工艺。酿造工艺及二氧化碳浸渍酿造工艺。2.工艺工艺流程制定依据流程制定依据工艺流程制定的主要依据是：n n产品的品种及其产量；n n原料的品种及其质量；n n主要设备的投资状况。3.制定原则制定原则n n工艺流程制定的主要原则是：n n尽量采取理想工艺，将优良原料的优良特点最大限度地体现在葡萄酒产品中；n n尽量采用复合式生产线，以提高设备利用率，节约设备投资；并使生产作业线最径直 和捷短，减少运输，节约能源；缩小占地面积，节约厂房投资。n n对产品的更新和发展要求应具有较强的适应性。n n所谓理想工艺是指葡萄原料状况良好的情况下，所采取的工艺流程。n n所谓复合生产线是指不同类型的葡萄酒采用同一生产线。不同类型葡萄酒的工艺流程虽有差异，但酿造工艺中仍有许多共同环节。如原料的机械处理(破碎、除梗、压榨)、SO2处理、酵母的添加以及酒精发酵的管理和控制等。白葡萄酒和红葡萄酒的生产工艺主要是酒精发酵过程有所差别，白葡萄酒是用澄清葡萄汁发酵的，红葡萄酒是用皮渣与葡萄汁相混合发酵(即所谓浸渍发酵)。其余工艺环节基本一样，采用的设备完全一致，因此可采用同一生产线进行生产。4.工艺流程图工艺流程图 工艺流程有两种表示法，一种是用框图的形式表示，一种是用生产工艺设备流程图的形式表示。干白与干红葡萄酒按理想工艺进行生产的工艺流程框图,采用了复合生产线。5 物料衡算物料衡算n n物物料料衡衡算算是是指指生生产产过过程程中中物物料料的的平平衡衡计计算算，包包括括原原料料、辅辅料料、生生产产过过程程的的中中间间产产品品、副副产产品品、成成品品及及包包装装材材料料的的用用量量或或数数量量组组成成关关系系的的计计算算。物物料衡算的理论根据是物质不灭定律，其计算准则：料衡算的理论根据是物质不灭定律，其计算准则：n n凡凡进进入入某某一一工工序序进进行行生生产产的的物物料料重重量量，应应该该等等于于通通过过该该工工序序后后所所得得到到的的产产品品重重量量与与物物料料损损失失之之和，即和，即GG入入=G=G产品产品+G+G损失损失 n n对对于于产产品品的的生生产产全全过过程程来来讲讲，投投入入的的原原料料重重量量，应应该该等等于于所所得得到到的的产产品品重重量量与与物物料料损损失失之之 和和，即即 GG原料原料=GG产品产品+G+G损失损失 1.物料衡算目的物料衡算目的确定各种物料在加工过程中的数量变化以及原料、半成品的库存量；n n为确定生产过程中所需设备的生产能力及台数提供依据；n n为劳动力定员及包装材料等的需求量提供计算依据。n n物料计算采用物料利用率法，如葡萄的出汁率约为75%(其余25%为皮渣)；葡萄汁的利用率约为90%(其余10%为沉淀物)；葡萄酒的利用率约为99%(其余1%为灌装损耗)；酒瓶、木塞的利用率约为95%(其余5%为损耗)。2.物料衡算物料衡算n n例：设葡萄的出汁率为75%，葡萄汁的利用率为90%，成品酒灌装时的损耗为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。n n解：(1)物料衡量计算：n n成品葡萄酒：1000吨；n n葡萄原酒：1000吨99/100=1010吨；n n葡萄汁：1010吨9500=1063吨n n葡萄：1063吨70/100=1519吨；即生产1000吨葡萄酒需葡萄原料1519吨。(2)物料平衡图物料平衡图n n例题计算6生产车间工艺设备的选择生产车间工艺设备的选择n n对生产的顺利进行及设备的投资等都有着重要的影响。工艺设备选择包括设备型号、生产能力及台数的选择。1.设备选择的主要依据n n产品的品种及其产量；n n生产工艺流程；n n设备的投资状况。2.设备选择主要原则设备选择主要原则n n在满足产品品种、产量和生产工艺流程要求的前提下，尽量减少设备用量，以节约设备投资；n n除某些关键设备(如气囊压榨机等)可考虑进口外，其余设备尽量采用国产；n n根据投资的可能性，适当考虑产品的更新或变化对设备的要求。3.主要设备的选择主要设备的选择n n(1)原料接收设备的选择原料接收设备的选择n n(2)压榨设备的选择压榨设备的选择n n(3)发酵设备的选择发酵设备的选择n n(4)贮藏设备的选择贮藏设备的选择n n(5)稳定处理设备的选择稳定处理设备的选择n n(6)封装设备的选择封装设备的选择n n(7)其他主要设备的选择其他主要设备的选择(1)原料接收设备的选择原料接收设备的选择 原料接收主要包括葡萄的分选、给料、除梗、破碎及输送，其主要设备是除梗破碎机。n n除梗破碎机的用量要根据设备的生产能力及使用季节葡萄原料的进料能力而定。国产设备的生产能力一般15-20th，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。(2)压榨设备的选择压榨设备的选择n n压压榨榨设设备备宜宜采采用用气气囊囊压压榨榨机机或或卧卧式式双双压压板板压压榨榨机机，这这些设备目前国内还尚无生产，有赖于进口。些设备目前国内还尚无生产，有赖于进口。n n压压榨榨机机的的数数量量要要根根据据其其生生产产能能力力和和原原料料的的进进料料能能力力而而定，可按下式计算：定，可按下式计算：n=eW n=eW n n式中：式中：n n压榨机的台数；压榨机的台数；n n e e进料能力，进料能力，t th h；n n WW压榨机的生产能力，压榨机的生产能力，t th h。n n气气囊囊压压榨榨机机和和卧卧式式双双压压板板压压榨榨机机可可用用于于经经过过或或不不经经过过除除梗梗破破碎碎后后的的葡葡萄萄压压榨榨和和发发酵酵皮皮渣渣的的压压榨榨，但但对对不不同同的原料状况，生产能力不同，选择时应予以考虑。的原料状况，生产能力不同，选择时应予以考虑。(3)发酵设备的选择发酵设备的选择n n发酵设备的容积较大，结构简单，国内可以制造。发酵设备的容积较大，结构简单，国内可以制造。n n发发酵酵设设备备的的总总容容量量要要根根据据年年总总发发酵酵量量及及发发酵酵周周期期数数确确定，可按下式计算：定，可按下式计算：Q=G/N Q=G/N n n式中：式中：QQ发酵设备的总容量，发酵设备的总容量，t t；n nGG年总发酵量年总发酵量(约为年产量的约为年产量的1.11.1倍倍)，t t；n nNN发酵周期数发酵周期数(N=(N=发酵期总天数发酵期总天数/发酵周期天数发酵周期天数n n例例如如，年年产产量量为为60006000吨吨的的葡葡萄萄酒酒厂厂，按按4 4个个发发酵酵周周期期进进行发酵，则发酵设备的总容量为行发酵，则发酵设备的总容量为Q=G/N=6000Q=G/N=6000 1.1/4=1650(t)1.1/4=1650(t)(4)贮藏设备的选择贮藏设备的选择n n葡葡萄萄酒酒在在发发酵酵结结束束后后要要经经过过一一个个较较长长时时间间的的贮贮藏藏陈陈酿酿成成熟熟过过程程，并并考考虑虑到到销销售售因因素素，贮贮藏藏设设备备的的总总容容量量应应为年产量的两倍左右。为年产量的两倍左右。n nWW灌装线的生产能力，瓶灌装线的生产能力，瓶/h/h；n nT1T1灌装线每天平均灌装时间，灌装线每天平均灌装时间，h/h/天天;n nT2T2稳定处理周期，天；稳定处理周期，天；n n1333.31333.3每吨酒能装每吨酒能装1333.31333.3瓶瓶(750(750毫升毫升/瓶瓶)。n n例例如如生生产产能能力力W=6000W=6000瓶瓶/h/h的的灌灌装装线线，平平均均每每天天工工作作时时间间为为T1=6h,T1=6h,稳稳定定处处理理周周期期为为T2=12T2=12天天，则则绝绝热热罐罐的的总容量为：总容量为：n nQ=W*1333.3*T1Q=W*1333.3*T1 T2=6000*1333.3612=324(t)T2=6000*1333.3612=324(t)(5)稳定处理设备的选择稳定处理设备的选择n n稳定处理设备主要包括绝热罐和换热器，均可采用国产设备。绝热罐的总容量要和灌装线的生产能力相匹配，可按下式计算Q=W*1333.3/T1T2n n式中：Q绝热罐的总容量，t;(6)封装设备的选择封装设备的选择n n封装设备包括洗瓶机、灌装机、打塞机、套帽机、贴标机等。这些设备互相匹配，并用输送带连接构成了灌装线。n n灌装线的生产能力应与葡萄酒厂年产量相匹配，最低限度应保证将全年生产的酒灌装完。灌装线的生产能力也就是灌装机的灌装能力。(7)其他主要设备的选择其他主要设备的选择n n其他主要设备，如过滤设备、化验分析设备等，国内基本可以满足。对于某些大型企业或投资力量较强的企业，可以根据需要，进口部分先进设备，以保证产品质量，并提高生产率。7 生产车间工艺布置生产车间工艺布置1.设备布置设备布置2.车间辅助室及生活室的布车间辅助室及生活室的布置3.管道布置管道布置4.排水沟的布置排水沟的布置5.生产车间工艺布置的方法步骤生产车间工艺布置的方法步骤6.生产车间工艺布置图的内容生产车间工艺布置图的内容1.设备布置设备布置n n生产车间设备布置得合理与否，对保证生产的顺利进行和提高厂房及设备的利用率、节约建设投资、减少车间运输、节约能源等都有着重大的影响。应该在充分熟悉工艺流程的基础上，全面考虑、综合分析、仔细推敲，提出一个最佳方案。2.设备布置的原则设备布置的原则1）在保证工艺流程的前提下，物料和操作人员的运输距离尽可能短；2）便于操作、便于维修。设备布置具体要求：设备布置具体要求：n n(1)生产工艺及卫生的要求生产工艺及卫生的要求n n(2)设备安装的要求设备安装的要求n n(3)厂房建筑的要求厂房建筑的要求(1)生产工艺及卫生的要求生产工艺及卫生的要求n n设备布置一定要满足工艺流程顺序，保证各生产工序间的连续性；要尽量采用复合生产线，以适应多种产品工艺流程的需要；相同或同类设备尽可能布置在一起，这样便于管理，便于互用；设备与设备之间要留有适当的操作及维修间距，不要过紧或过松，并要排列整齐；车间要留有合适的运输通道，不要大窄或太宽，保证某些流动设备(如酒泵及周转容器等和操作人员能够顺利通行；n n根据生产的需要及可能，给将来要增设的设备留有一定余地。n n设备布置应便于清洗消毒，所有设备应尽量布置在地面以上，避免形成积水坑。(2)设备安装的要求设备安装的要求n n要保证设备能够顺利到达安装位置；n n要满足安装和维修所必须的空间大小。(3)厂房建筑的要求厂房建筑的要求n n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的设备，如空气压缩机、离心机、制冷机组等，应布置于底层，以减少楼面负荷和振动。如工艺要求或其他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相应的防震措施；n n有剧烈振动的设备，其基础不得与车间的墙及柱连在一起，以免影响建筑物的安全；n n需要吊装在梁或柱上的设备，其负荷及吊装方式应事先提交给土建设计人员；n n设备不应布置在建筑物的伸缩缝或沉降缝处；在车间大门附近布置设备时，不要妨碍关门及交通运输；操作平台应合理设置，防止平台支柱林立重复，影响美观、妨碍交通。2.车间辅助室及生活室的布置车间辅助室及生活室的布置n n配电室应靠近用电负荷中心；n n制冷间应靠近的发酵工段；n n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；n n更衣室、浴室、厕所应集中布置在一起，最好置于北面房间。3.管道布置管道布置n n生生产产车车间间的的主主要要管管道道有有供供水水管管道道、蒸蒸汽汽管管道道及及供供冷管道等。冷管道等。n n供供水水管管道道的的布布置置应应能能保保证证车车间间所所有有设设备备和和地地面面的的清清洗洗用用水水及及清清洗洗设设备备(如如洗洗瓶瓶机机等等)和和辅辅助助生生活活设设施用水。管道可沿墙柱敷设；施用水。管道可沿墙柱敷设；n n蒸蒸汽汽管管道道的的布布置置应应能能保保证证车车间间所所有有设设备备的的蒸蒸消消毒毒及及某某些些加加热热设设备备的的需需要要。管管道道可可沿沿墙墙柱柱敷敷设设，可可与与供供水水管管道道使使用用同同一一管管架架。管管上上要要有有保保温温层层，外涂红色或黄色外涂红色或黄色(表示热管道表示热管道)。n n制冷管道的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)。n n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的下方，两者间距不得小于0.6mm；n n工艺管道最好多用软管，这样使用方便灵活，便于拆卸清洗和消毒，而且造价低。对于某些大型企业或厂房采取单体式布置的企业，由于贮罐距发酵设备或灌装区距离较远，可采用不锈钢固定管道输送。4.排水沟的布置排水沟的布置n n根据葡萄酒卫生学提出的要求，所有酿造设备都需要经常清洗消毒，甚至有的设备还需要酸洗。为了防止地面积水和不被酸腐蚀，所有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。5.生产车间工艺布置的方法步骤生产车间工艺布置的方法步骤n n工艺人员先要根据工艺流程、生产性质、各专业的要求及车间在总平面图上的位置，初步划分出生产、辅助和生活部门的分隔位置，确定出厂房的长度、宽度及柱距；n n绘制出厂房建筑的平、立面草图；n n根据工艺流程，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；n n车间平、立面布置草图完成后，要广泛征求各专业的意见，并进行必要的调整和修改后提交建筑设计人员进行建筑设计；n n工艺人员在取得建筑设计图后，再根据布置草图绘制出车间工艺布置平、立面图。6.工艺布置图工艺布置图n n工艺布置图包括平面和立面布置图n n1）工艺平面布置n n工艺平面布置图包括内容：n n厂房建筑平面图；n n设备俯视图外形及尺寸；n n操作平台示意图及主要尺寸；n n排水沟位置、尺寸及标高；n n辅助室、生活室的位置、尺寸及室内设备、器具等的示意图和尺寸。2）立面布置图）立面布置图n n厂房建筑立面图(剖视)；n n设备侧视图外形尺寸及编号；n n设备高度及定位尺寸；n n支撑形式及支撑高度；n n操作平台示意图和主要尺寸；n n排水沟的位置及深度。8生产过程用水和蒸汽量的估算生产过程用水和蒸汽量的估算n n葡萄酒生产的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的高温消毒及某些生产过程的加热(如巴氏灭菌等)。对于设备的消毒，有的葡萄酒厂已不用高温蒸汽，而是采用熏硫、O3或蒸汽发生器等方法，无加热需要，可不用蒸汽。9向非工艺设计提供设计条件向非工艺设计提供设计条件n n在葡萄酒厂设计过程中，为使非工艺设计能顺利进行，并满足生产要要求，工艺设计人员应向非工艺设计提供以下设计条件：n n1)土建设计条件n n2)非标准设备设计条件n n3)电气设备条件(1)土建设计条件土建设计条件 工艺流程图；n n生产车间工艺布置及说明。包括厂房的长、宽、高、跨度、开间大小、地面材料、排水沟、坡度、门窗位置及要求等；n n设备一览表；n n人员组成；n n消防及卫生要求；n n设备的安装及车间的运输要求；(2)非标准设备设计条件非标准设备设计条件n n葡萄酒厂的非标准设备包括容器类及一些输送设备，如发酵容器、贮藏容器、葡萄及皮渣的输送设备等。根据工艺设计人员提出的要求，由机械专业的技术人员具体设计。(3)电气设备条件电气设备条件n n电力动力条件；车间工艺图上应标明电动设备的位置及进线方向，并要列出用电设备表，说明各用电设备的电机型号、功率、年工作时数、连续或间断工作等情况。n n照明条件；供水、供暖、通风条件。10 工艺设计文件的编制工艺设计文件的编制n n初初步步设设计计阶阶段段的的工工艺艺设设计计文文件件可可按按以以下下内内容容及及要要求求编写：编写：n n(1)(1)设计依据及范围；设计依据及范围；n n(2)(2)全厂车间的组成；全厂车间的组成；n n(3)(3)全厂工艺流程、生产操作综合说明；全厂工艺流程、生产操作综合说明；n n(4)(4)车车间间概概况况、组组织织定定员员、工工作作制制度度、成成品品或或半半成成品品的的主主要要技技术术指指标标及及质质量量指指标标、工工艺艺流流程程、主主要要设设备备选选择择。按按原原料料接接收收、压压榨榨取取汁汁、发发酵酵贮贮藏藏、稳稳定定处处理、封装等车间分别编写；理、封装等车间分别编写；n n(5)(5)图纸图纸n n工艺流程图；工艺流程图；n n生产车间工艺布置图。生产车间工艺布置图。