年产1000吨红葡萄酒车间工艺设计.doc

中北大学2013届毕业设计说明书

1 绪论
1. 1 葡萄酒的营养价值及医疗、保健作用
干红葡萄酒的含糖量低于4g／L，其营养价值很高、构成非常复杂，约有二百五十多种成份，其数据和比例根据葡萄品种和栽培地区、降雨量及光照等不同而各异，这些成分构成了葡萄酒的芳香。
早在1857年巴斯德通过对葡萄酒酿造的研究就认为：葡萄酒是最健康、最卫生的饮料，主要理由如下：
(1)干红葡萄酒有利于蛋白质的同化：这是由于葡萄酒中的酸易于电解溶于水及渗透压低的原因；同时，出于葡萄酒中的酸味可促进胃酸的分泌，在食前饮用能增进食欲具有开胃作用。葡萄酒中含有山梨醇，还利于胆汁和胰腺的分泌，可助消化。
(2)干红葡萄酒因富含营养和维生素B12，对贫血治疗有特效。
(3)干红葡萄酒具有降低冠心病病人发病率及死亡的功效。美国哈佛医学院的研究证明有节制地饮用葡萄酒可减少冠心病人的死亡危险性。
(4)干红葡萄酒可以杀菌
干红葡萄酒的消毒性能早就被人们所公认，人们常用葡萄酒刺可能引起霍乱的不洁水进行杀菌，还用葡萄酒来检验93类、蔬菜和水果是否有污染，也用葡萄酒对食物进行预防和杀菌。其杀菌能力不仅是由于酒中含有酒精的原因，而凡是困酒中还有多种酸类、多酚类物质和其他碳水化合物的作用。美国一份报告中提到：每天喝一杯葡萄酒对疲劳、失眠和老年体弱是一种补药。《福利加拿大》的斯皮尔斯等人已证明葡萄酒是一种有效的抗病毒剂。·
(5)干红葡萄酒对流行性感冒也有预防作用。
(6)干红葡萄酒中一些成分的医疗效果：
碘能防止动脉老化，控制血压；硫能提高肝脏机能；能软化脑血管及防老化、水肿和利尿等功能；能使血液保持低碱性；能加速血液中胆固醇的净化，降低胆固醇的含量可保持脑细胞活跃，防止老化；对肝硬化有预防和治疗作用。
1.2产品市场需求状况
目前，我国葡萄酒工业已进入健康发展的良好局面。不论是从产品总量与质量，还是原料基地建设以及酿酒工艺与技术装备等方面都得到了巨大的发展，葡萄酒工业总体趋势良好，生产和销售稳定增长，经济效益继续提高，市场培育与开发工作得到加强，葡萄酒消费热情高涨，市场容量保持稳中有升，市场交易呈现繁荣景象。
我国是世界上葡萄酒消费增长最快的市场。10年来，世界葡萄酒传统消费国的消费量基本维持原有水平，唯独中国市场异军突起，葡萄酒销量不断攀升。这让全球葡萄酒厂商趋之若鹜。曾有法国报刊用“令人瞠目结舌”来形容中国葡萄酒市场近年来的需求增长速度。
我国目前的葡萄酒产业仍处在培育期。目前人均消费0.38L，城镇人均消费葡萄酒0.7L。与世界人均6L多的消费量差距很大。我国葡萄酒行业发展趋势是发展高端葡萄酒,打造葡萄酒消费文化。
1.3太谷县的优势
①太谷县自然环境优越
太谷地区属温带大属暖温带大陆性气候，年平均日照2500—2600小时，年降雨量462.9毫米，无霜期176.2天。年平均气温9.8℃，10℃以上积温3675℃，昼夜温差大于15℃，葡萄白天光合作用强，夜间呼吸作用弱，有利于糖分积累。非常适宜葡萄植株的生长和浆果的成熟，所产的葡萄含糖量高，酸度适中，色泽鲜艳，香气浓郁，综合品质好。是全国八个最适宜种植优质酿酒葡萄的区域之一。
②技术优势
太谷县具有完善的技术服务体系，在多年的生产实践中积累了丰富的栽培技术和管理经验，培育了大批的专业技术人员和农民技术员，是我县发展酿酒葡萄基地的基石。我县境内驻有山西农业大学和山西省农科院果树研究所，农业科技人才优势明显。特别是山西省果树研究所，是我县发展葡萄与葡萄酒产业的技术支撑。同时太谷葡萄栽培历史悠久，果农具有丰富的栽培管理经验，生产的果品品质优良，在现有的酿酒葡萄种植基地中，无盲目追求产量的现象，果农多能做到合理肥水、合理布局、合理负荷、适时采收。5年生以上酿酒葡萄产量控制在700-800kg/亩,葡萄浆果含糖量19%以上，含酸量0.65-0.7%。种植业户能生产出优质葡萄，为企业生产高质量的葡萄酒奠定了基础。
③组织优势
适应市场需求，在政府的引导下，依托我县独特的环境优势，本着因地适种，实现葡萄品种与气候、土壤的协调统一原则，有计划、有步骤地做好葡萄品种的引种、示范、推广工作，着力将葡萄产业做大做强，将成为我县新的支柱产业和经济增长点。因此在太谷发展酿酒葡萄产业，无论是自然条件、品质、技术力量还是组织措施都具有明显优势，必将给投资方和农户带来高效益，并进一步促进太谷县农业产业化发展。
1.4本设计的要求、目的和意义
要求：确定葡萄酒产品方案及其生产工艺路线。在物料计算基础上，进行设备选型,并进行生产车间合理布置。熟练使用计算机绘制年产1000吨葡萄酒厂的工艺平面布置图一套；主要设备的安装图及工艺管道流程图。最后进行环保评估及经济核算。
目的：设计出切实可行的、有经济效益的、相对完善生产工艺。提高太谷葡萄酒品牌，扩大国内外市场销售量，增加经济效益。
意义：本课题研究的题目是年产1000 t 干红葡萄酒的工艺设计，是在结合中国葡萄酒业实际情况的基础上，同时借鉴国外葡萄酒行业的成熟经验，制订出的一套更科学、更合理的有利于太谷丘陵山区生态环境建设和景观建设，有利于太谷经济的发展的工艺体系。
该项目的实施，通过培育葡萄生产基地，达到无公害认证标准，控制葡萄产量，提升葡萄品质，从而达到产业增效、葡农增收的目的,带动农村经济的发展与繁荣，加快葡萄产业化进程；通过葡萄酒庄的建设，既可为公司带来丰厚的利润，又能为附近的居民带来上1000多个就业岗位，符合国家经济发展的要求。
1.5 设计依据及原则
1.5.1 设计依据
《药品生产质量管理规范》及《附录》（2008年修订，国家药品监督局颁发）
《药品生产质量管理规范指南》（2006年版，中国化学制药协会）
《医药工业洁净厂房设计规范》（2006年版，国家医药管理局颁布）
《厂房设计规范》GBJ 50073-2001
1.5.2 设计原则
严格按照国家药品监督管理局颁布的《药品生产质量管理规范》的要求设计，车间内工艺[10]布局合理，洁净区和一般生产区严格分开，避免人流、物流有交叉与返流现象。
选用低能耗、高效率的先进设备，减少操作人员，降低劳动强度，提高产品质量和生产效率。
遵循国家经济建设方针，必须符合国家的有关政策，执行现行的有关标准、规范，符合实用、安全、经济的要求，合理利用厂区的水、电、汽等公用设施，节约能源和保护环境。
贯彻现行有关消防、环境与劳动保护法规，采取各种切实可靠、行之有效的事故防范措施。
2工艺路线的确定
2.1工艺路线选择的依据及原则
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同的生产方法去生产，这就要求对列出的几种工艺流程方案进行全面分析和对比，从中选取最佳方案，作为设计采取的工艺路线。在葡萄酒生产中，工艺路线选择的主要依据是原料状况。
（1）工艺流程制定的主要依据是：
①产品的品种及其产量；
②原料的品种及其质量；
③主要设备的投资状况。
（2）工艺流程制定的主要原则是：
①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；
②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。
③对产品的更新和发展要求应具有较强的适应性。
2. 2 干红葡萄酒的工艺流程
干红葡萄酒的生产工艺总的来说可分为三个过程：原酒的发酵工段、储藏管理工段、灌装生产工段。
（1）原酒的发酵工段
红葡萄发酵的主要特点是浸渍发酵。即在红葡萄酒的发酵过程中，酒精发酵作用和固体物质的浸渍作用同时存在，前者将糖转化为酒精，后者将固体物质中的丹宁、色素等酚类物质溶解在葡萄酒中。
①选取优质赤霞珠除梗破碎：葡萄－振动筛选台除掉杂质和小青粒－移动提升架－除梗破碎机除去果梗并破碎－集汁槽及果浆泵将破碎后果浆搜集输送到发酵罐。果梗集中处理并且加H2SO3调节流量之后准备入罐。
②装罐：在葡萄破碎除梗后泵入发酵罐时立即进行，并且边装罐加SO2，装罐完后进行一次倒灌，使SO2与发酵基质均匀混合。添加量视葡萄的卫生状况而定，一般50-80mg/L。
③添加酵母：将干酵母按1:10～20的比例投放于36～38℃的温水中复水15～20分钟，或在2～4%的糖水复水活化30～90分钟制成酵母乳液，即可添加到醅料中进行发酵。酵母添加后要进行一次打循环，以使酵母和发酵罐混合均匀。
④发酵过程：对发酵温度进行监控，控制发酵温度在25-30℃，每隔4-6h测定比重，连同温度记入葡萄酒原酒发酵记录表。进行倒灌及喷淋。倒灌的次数决定于很多因素，如葡萄酒的种类、原料质量以及浸渍时间等，一般每天倒灌1-2次，每次约1/3。这一过程一般持续约1周左右的时间。
⑤皮渣分离及压榨：测定葡萄酒的比重降至1000及以下时，开始皮渣分离。在分离后，为了保证酒精发酵的进行，应将自流酒的温度控制在18-20℃，满罐。
⑥苹果酸—乳酸发酵：苹果酸—乳酸发酵是提高干红葡萄酒质量的必须工序。只有在苹果酸乳酸发酵结束后并进行恰当的SO2处理后，干红葡萄酒才具有生物稳定性。而且是葡萄酒变的更加的柔和圆润。这一发酵过程必须保证满罐、密封。结束后添加SO2至50mg/L。
（2）储藏管理工段
转罐以及澄清处理：将澄清的葡萄酒倒入2年树龄所制橡木桶中储藏， 此过程对红葡萄酒的酿制很重要，几乎所有高品质的葡萄酒都经橡木桶的储藏，因为橡木桶不仅补充了酒的香味，同时提供适度的氧气使酒圆润和谐。储藏时间的长短依据酒的结构、橡木桶的大小新旧而定，通常不会超过2年。红葡萄酒储藏的过程主要是为了提高稳定性，使酒成熟，口味重，要达到这个要求，和谐乳酸发酵、换桶、短暂透气等都是不可少的程序，葡萄酒的澄清可分为自然澄清和人工澄清；葡萄酒在储藏和陈酿过程中，一些物质可逐渐沉淀于容器的基部。可用转罐的方式，将沉淀物除去，为了防止氧化和变质，还应经常添罐。
⑨橡木桶陈酿：葡萄酒在橡木桶中会发生适度的氧化作用并汲取橡木桶的香味。此过程对葡萄酒的酿制极为重要。
（3）灌装生产工段
⑧过滤：红葡萄酒是否清澈跟酒的品质没有太大的关系，除非是因为细菌感染使酒浑浊。但为了美观，或使酒结构更稳定，通常还是会进行澄清的程序。酿酒师可依需要选择适当的过滤法。
⑩勾兑：上述过程后进行勾兑即可装瓶，为了保证葡萄酒瓶内稳定性，除应保证酒瓶具有良好的闭封性外，还必须进行稳定性试验，直至试验证明葡萄酒稳定后，才能装瓶。
葡萄酒的装瓶与包装，是葡萄酒生产的最后一道工序。红葡萄酒装瓶前，首先检验装瓶酒的质量。经过理化分析，微生物检验和感官品尝，各项指标都合格，才能进入装瓶过程。为了延长瓶装红葡萄酒的稳定期，防止棕色破败病，红葡萄酒装瓶以前，要加入30mg～50mg/L的Vc。对于装瓶后立即投入市场，短时间里就能消费的红葡萄酒，可采用防盗盖封口，这样成本低。国内外大多数红葡萄酒，都是采用软木塞封口，软木塞封口比较严密，可以延长瓶装红葡萄酒的保存期限。
所谓葡萄酒的包装，就是对装瓶压塞的葡萄酒，进行包装装璜，使其成为对顾客有吸引力的商品。葡萄酒的包装装璜，主要是加热缩帽，贴大标，贴背标，装盒，装箱等。

3 物料衡算
本设计的产品为干红葡萄酒，要求年产量达到1000吨。年生产天数为280天，日工作小时24小时，生产班次要求3个班次，每班工作时间为8小时，生产为连续生产。
按工艺要求， 葡萄酒的原料为100 %新鲜的优质葡萄，葡萄酒产量为1000 吨。其糖度为196 g/L，按正常工艺操作，酿成的酒的酒精度为11.0 %voL～12.0 %voL，符合国家的标准要求。
前酵期5～7 d， 后酵期为20～30 d， 储酒期0.5～2年，年生产能力1000 t。
物料衡算是指生产过程中物料的平衡计算，包括原料、辅料、生产过程的中间产品、副产品、成品及包装材料的用量或数量组成关系的计算。物料衡算的理论根据是物质不灭定律，其计算准则：凡进入某一工序进行生产的物料重量，应该等于通过该工序后所得到的产品重量与物料损失之和，即ΣG入=ΣG产品+G损失。对于产品的生产全过程来讲，投入的原料重量，应该等于所得到的产品重量与物料损失之 和，即ΣG原料=ΣG产品+G损失。
3.1 原料用量的计算
物料衡算目的是（1）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；（2）为确定生产过程中所需设备的生产能力及台数提供依据；为劳动力定员及包装材料等的需求量提供计算依据。
以1000kg葡萄为基础进行物料衡算。葡萄经除梗破碎后，得到含有皮、籽的葡萄浆，经测定，葡萄的果梗重约占整个果穗重的5％，则葡萄汁的重量为：1000×1.5％=950kg，体积为：950÷1.082=878(升)。葡萄汁前发酵结束后，经分离皮渣后得前发酵酒，前发酵酒经后发酵后得到葡萄原酒。实际生产中测得皮渣的量约占整个发酵总量的15％，在压榨过程中取管道及压榨损失为1％，则前发酵酒的重量为798kg，此时，酒液的相对密度为l.01，则前酵酒的体积为：798/1.01=790.1(升)。发酵结束后，其总重量大体未变，但此时相对密度降到0.996，则葡萄酒的体积为：798/0.996=801.2(升)。发酵后得到的葡萄原酒，经过贮存陈酿，在此过程中经过多次倒罐操作，分离酒脚，然后经过下胶澄清、冷冻处理以及过滤、包装等工艺过程，最终得到干红葡萄酒的成品量。各生产阶段，酒的损失情况如下：
①酒脚量经测定一般在l0％左右。
②贮存期损失：按贮存期年平均温度为12.4摄氏度，年平均损失为0.9％，取贮存损失为2％（两年）。
③下胶澄清过滤的损失为1％左右。
④冷冻处理及后期过滤的损失为l％左右。
⑤包装过程的损失为2％左右。
则红葡萄酒的最终商品量为：
798×(1一10％一2％一1％一1％一2％)=670.3kg，
其体积为：670.3÷0.996=673(升)。
由此物料衡算得知：1000kg葡萄产酒670.3kg,则其出酒率为：670.3÷1000×l00％=67.0％。
由此可知，生产1000吨红葡萄酒所需的原料量为：1000×(1+67％)=1493吨，
由物料衡算可知，1493吨葡萄可满足年产1000干吨红葡萄酒工厂的需求。其中酵母用量：6.72kg、SO2用量：5.24kg、果胶酶用量：2kg
4 设备设计及选型
4.1 发酵罐的设计
发酵罐示意图：

4.1.1 发酵罐数量的确定
每年葡萄酒的发酵都集中在葡萄收获期间进行，每年需葡萄l500吨，除梗后得到的浆量为1425吨，其体积为：1425÷1.082=1317m3
根据实践经验发酵罐体积以25立方米为宜，取容器的装填系数为83％，则每罐实际发酵体积为：25×83％=20.75m3，为既提高设备利用率，又尽量缩短总发酵时间，每年的发酵轮次取为4次，则需要的发酵罐个数为：1317÷20.75÷4=15.9(个)， 取为16个罐。
4.1.2 发酵罐尺寸的确定
发酵罐设计为园柱剁底园锥盖罐，材质选用不锈钢板，型号为304，厚度为3mm，每吨不锈钢板重775吨，取罐的径高比为l：2.3，即H=2.3D，取h1=0．1D。
由V=π／4·D2·H(本设计中上盖容积不计入体积)，
则：25=π／4·D2·(2．3D)，D3=25÷l8055=13．85，
得：D=2.4m 、H=5.52m、 h1=0.24m 、r=1.2m
取罐底斜度为5°，则罐底斜高为h2=2.4×t=0.21m。
冷却面积的设计
(1) 热负荷Q：以主发酵放热量最多时计算，主发酵每小时糖度降低1度所生成的热量Ql减去辐射损失热Q2和CO2气带走及蒸发损失的热Q3，即为热负荷Q。
a．Q1的计算：
每一分子葡萄糖发酵放出的热为：25／180×1000=139(千卡)，则Q1=G·S×139
G：每罐发酵醪量(kg) G=2075×1.082×1000=22452kQ
s：糖度降低百分值(％) S=0.01即1％
Q：每kg糖发酵放出的热量(千卡)
Q1=22452×0.01×139=312083(千卡／小时)。
b．辐射损失热Q2
Q2=acF(t表-t空)
式中： ac：对流辐射联合系数(千卡／m2·hr·℃)；
t表：发酵罐表面温度，表温可达30℃：
t空：取发酵期间平均气温为20℃。
当壁温为30℃时，空气作自然对流，ac可用近似公式ac=8+0.05 t表，
取t表=30℃，则ac=8+0.05×30=9.5(千卡／m2·hr·℃)。
因发酵罐采用罐外夹套冷却方式，冷却带长暂取为1 2米，罐底为平放在混凝土斜面上，故罐底散热取为零，则发酵罐的散热面积为：F= 37．17（m2）
则：Q2=9．5×37．17×(30--20)=3531(千卡／小时)。
c．C02气带走及蒸发损失的热Q3
根据经验Q3为发酵生成热的5％，则Q3=Ql×5％=312083×0.05=15604千卡/小时
热负荷Q=Q1-Q2-Q3=31208.3-3531-1560.4=26117（千卡／小时)。
(2)对数平均温度差△t。的计算
主发酵期控制发酵温度tF为30℃，控制冷剂进出温度为t1=l0℃，tF=20℃，
30℃→30℃
10℃→20℃
20 l0
tF—tl=10 △tm=(20—10)÷In2=14．43℃
(3)传热系数k值的确定
因采用夹套冷却，故传热系数k据经验取200千卡／m.hr. ℃
(4)冷却面积和主要尺寸的确定
冷却面积：F=Q÷K△tm=261 17÷(200×14.43)=9.04m2
冷卸央套高度为：F÷πD=9.04÷(3 14×2.4)=1.2m。
4、发酵罐运转重量的确定
(1)发酵罐体总重量
F = 50.77 m2，罐体用钢板重量为：50.77×0.003× 7.75=l1804(吨)。
冷却夹套采用发酵罐相同材质，设置在罐的中上部，央套内做螺旋板，其宽度为5cm，商径为25m，夹套的外壁重量为：
3 14×25×12×0.003×7.75=0.219吨。
取附加系数为0.15，则罐体的总重为：(1.1804+0.219)×1.15=1.61(吨)。
(2)央套内冷剂重量：冷剂采用酒精，其密度为0.789，则央套内冷剂重量为：3.14×2.5×0.05×1.2×0.789=0.372（吨）。
发酵罐设备运转总重量为22.452+1.61+0.372+0.01=24.444吨。
5、发酵罐的附件
(1)下人孔选用椭圆孔450×330，重10kg，上孔选用圆形水封Φ500。
(2)压板的制作：选用筛孔为Φ8的不锈钢板作为皮盖压板，筛板底部做一不锈钢托架，筛板上部处，在罐的四周做卡口
6、发酵罐的安装与投资
发酵罐平放存与罐底相同斜度的混凝土基础上，地下基础1.0m，深度钢筋底座。
每罐用不锈钢1．61吨，每吨价1.8万元，加工费取材料费的50％，其他零件取O．15万元，则每个罐的投资为1.61 ×1.8×(1+0.5)+0.15=4.5万。
4.2 贮酒罐的设计
4.2.1贮酒容量的确定
贮存期的酒是相对稳定的，且考虑到贮酒的要求及实际生产情况，选择贮酒罐的容积不宜过小或过大，本设计选择贮罐的容积为40m3(不合罐上顶盖容积)。贮酒罐平放在混凝土地面上，罐底斜度取为50°。
干红葡萄酒生产工艺要求贮存期存2年以上，本设计按两年计，共需存酒2000吨，每年葡萄酒发酵完成后发酵罐可作贮酒罐，其共贮酒量为：25×16=400吨，则尚需贮酒罐为：(2000.400)÷40=40(个)。
贮罐的个数不考虑酒体积与重量的差别，为尽量减少投资，贮罐个数的确定按满负荷计。
2、贮酒罐尺寸的确定
贮酒罐设计为同柱剁底圆锥盖罐，材质选用不锈钢板，型号为304，厚度
为3mm，罐底厚度为4mm。
取直径罐高比为1:2.32， 即D：H=1：2.32，取园锥盖的高度h=0.1D
则40=0.25 D2×(2．32D)，D3=40÷1 812=21.96
得：D=2.8m 、H=6.5m、 r=l.4m、h1=0.28m
罐底斜度高：h2=2.4×t95=0.24m
3、贮酒罐重量的确定
罐体的面积为：
F=69.62 m2，罐体用钢板重为： (63.424×0.00316×0.004)×775=1.667(吨)。
取附加系数为0.15， 则罐体重为：1.667×1.15=1.917(吨)。
40m3的葡萄酒总重量为：40×0.996=3984(吨)，
则设备的运转总重为： 39.84+1.917+0.02=41.78(吨)。
4、贮酒罐的附件
(1)下L-fL选用椭圆形人孔450×330，上人孔选用圆形 Φ500，各重10kg。
(2)隋性气体接管及压力表。
5、贮酒罐的安装及投资
由于贮酒罐容量大，负重大，为便于酒脚排放，故采用斜底罐，放置在与罐底倾斜度一致的混凝土基础上，地下基础1.0m，深度钢筋底座。每个贮酒罐需用不锈钢板重为1.917吨，每吨价格为l 8万，加工费按材料造价的50％计，其他零件取为0.2万元，则每个贮酒罐的设备造价为：1.917×l.8× 15+0.2=5.38(万元)。
4.3冷冻罐的设计
1、罐尺寸的确定
选用圆柱圆锥底罐，考虑到冷却要迅速和包装车问的产量，取每次冷处理酒为6吨，取冷冻罐的容积为6.2立方米，考虑到冷却盘管及搅拌所占体积，故罐锥底体积不计，取H=l.356D，由V=0．25 πH D2，得6.2=0.25πD2×(1.356D)，D3=5．825，D=1.80m、r=0.9m、H=2.44m
为使结晶酒石便于清洗，取锥底角为120°，锥顶角为150°，
则下锥底高：hi =0.46m，取h01=110mm，锥底高为570mm。
上锥顶高：h2= 0.215m，取h02=55mm，上锥顶高为270mm。
2、冷却面积的计算
每次冷冻处理6吨葡萄酒，要求将酒从20℃降至-5℃，按每小时降5℃，则每小时酒放出的热量为：QA=CM△t。
C为葡萄酒的比热，C=1(千卡／公斤·度)．△t=5℃
QA=6000×1×5=30000千卡/时。
根据热传递方程：QA=QB=KF△t，则冷耗量QB=30000千卡／小时，控制冷剂的进入温度为-9℃，出口温度为-6℃。
△ t=(26—4)÷In6．5=22÷ln6.5=11.75℃
根据经验取K为416千卡／m2．hr·℃。传热面积F=Q÷KAt=30000÷(416×11.75)=6．14m2
采用罐内安装冷却盘管方式进行热交换，冷却管选用中51×3mm，材质选用不锈钢，管长计算如F：L=F／ πD-6.14÷3.4÷0.051=38.4m。设置蛇管每圈间距为120mm，每圈的弯曲直径为1.0m，共需用12圈。
3、保温层的制作
采用聚胺酯现场发泡制作保温层，其厚度为5cm，保温层外壳采用不锈钢板，型号为304—2B，厚度为1mm。
4、搅拌功率的计算
搅拌器选用一档，选用螺旋浆搅拌器，叶数为3叶，螺距等于搅拌器直径，即d=D／5=1.8／5=0.36m，取其转速n=196转／分=3.27转／秒。酒的密度p=996／9.81=102，酒的粘度取u=1.75厘泊=1 75×1.02×10 =1.785×104公斤秒／m2.
雷诺准数＆=(nd2 p)÷(u)=(3.27×0.362×102)÷(1.785×10)=2.4×105
查《发酵工程与设备》6-40，功率准数Np=0.45，
搅拌功率Po=Npd5n3p=0.45×(0.36)5(3．27)3×996=94瓦=0.094(干瓦)。P理<1千瓦，取功率系数为10，电机效率为0.9，则：P电=(0.094X 10)÷0.9=1.04(千瓦)。考虑减速机及电机的效率，取电机功率为2.2千瓦。
5、搅拌轴的计算
由于轴只受扭转应力作用，不受弯曲作用，所以只考虑扭转，按扭转强度计算时，轴径为d≥A(N／n)。A一随许用扭转应力而变化的系数，与材料及载荷性质有关，查[47]表8-5得，A=13，n一轴的转速为196转／分。N～轴的输入功率为：2．2x 82．5％=1.82千瓦则：d≥2.73(cm)。按扭转刚度计算，则轴径为：d=3.1(cm)。
考虑到轴上设置键槽，将直径增加20％。则d=3.1×(1+20％)=3.72cm，取轴径为40mm。浆叶直径360mm，轴径40mm，材质选用不锈钢304。减速机选用型号为BLD3—3.1 7，轴转速为196转／分。配用电机：22千瓦，型号J02.32.6
6、冷冻罐运转重量的计算
(1) 罐体重量：罐体材料选用不锈钢304.2B，罐体与上封头厚度为2.5mm，
下封头厚为3mm，罐半径为0.9m，罐体总高为2605mm。
罐体与上封头重为：0.336吨，下封头重为0.0665吨。
罐体重为：0.336+0．0665=0.4025(吨)。
(2)保温层外壳重：其直径为19m，半径0.95m，高为2.75m
其表面积为： 22.19m2，则保温外壳重为：22.19×0.001×7.75=7.172(吨)
(3)查《新编实用五金手册》，Φ51 x 3ram管的理论重为3.55kg／m，则蛇管重为：38．4×3 55=136．32(kg)=O．136吨。取附加系数为0．15，则罐体总重为：(0.4025+0.172+0.136)×1．1 5=0.817吨。
（4)下入孔选用椭圆入孔450×330。人孔选用圆形Φ500，各重10kg。
(5)支座的选取：取冷冻罐的负加零件重约0.5吨，
则设备运转重为：6+0.817+0.5+0.02=7.35(吨)。
选用4个支座，每个支承载荷为：7.35÷4=1.84吨。
选用支承式支座JBI 166—73，B40，材质A3F。
7、冷冻罐的价格估算
不锈钢板价格为1.8万元/吨，不锈钢管价格为2.8万元/吨，加工费取材料费的50％，减速机系列价格为0.3万元，其他零件价格为0.2万元，保温材料费为0.2万元，则每个罐的设备价格为：(0.4025+0.172)×1.8×1.1 5×1.5+0.1 36×1.15×2．8×1．5+0．3+0 2+0.2=1.7838+0.6569+0.7=3.14万元。
4.4葡萄除梗破碎机的选型
l、葡萄除梗破碎生产能力的确定
每年葡萄的收获期较短，一般在10天以内。故葡萄的破碎工作也应在lO天内完成。种植葡萄的产量每年在1500吨左右，葡萄破碎时三班生产，按生产一周计。则每小时需破碎的葡萄量为：1500÷7+24=8.93吨，考虑设备利用率为90％，则需生产能力为：8.93÷90％=10吨/小时。
2、葡萄除梗破碎机的选型
根据需要的生产能力，选用新乡轻工机械厂生产的JGYl0型葡萄除梗破碎机台。其主要性能为生产能力：8～12吨小时：电机功率：9.5kw。外型尺寸：2600×820×1800mm。
4.5葡萄酒压榨机的选型
l、葡萄酒压榨机生产能力的确定
葡萄汁经发酵后，皮渣中含有部分发酵酒，需经压榨机进行皮酒分离，一般需压榨分离的发酵醪液占总发酵醪液的30％左右，即需要压榨的量为：1425×30％=427.5吨，压榨时每天只生产一个班，葡萄酒的主发酵时问为20天，则需要的压榨能力为：427.520÷8=27吨／小时。
2、压榨机的选型
根据需要的压榨生产能力选用新乡轻工机械厂生产的葡萄连续压榨机STm型，其主要的技术参数为：生产能力5吨/小时；电机功率10kw：外型尺寸3500×1000×1481mm；黎机甄量：2200kg。
4.6制冷机的选型
出耗冷量计算可知，最大耗冷量为274033千焦／小时，即65464千卡/小
时，冷冻机的安全运转系数为0.7，则冷冻机的操作能力为：65464/0.7=93520
千卡/小时
选用制冷能力为10万千卡／小时的螺杆制冷机，型号为KF212．5，主电机型号为Y200Ll一2，功率为65kw(1台)，油泵电机型号为Y112M.6，功率为2.2kw(1台)，外型尺寸：3294×1685×1630mm。
4.7葡萄酒过滤机的选型
1、硅藻土过滤机的选型
葡萄酒的下胶过滤和冷冻过滤选用板框式硅藻土过滤机，型号为GLL400—20，主要性能参数为：过滤面积20m2，板框数40个；流量10m3／小时，配用酒泵为自吸式饮料泵，型号为50BYZl2．5.32，流量为12.5m3／小时，配用电机为4kw，外型尺寸：1660×620×1640mm，2台。
2、纸板过滤机的选型
选用意大利产卧式纸板过滤机做为酒的精滤，其主要性能参数为：纸板类型为2—2型(k5型)，纸格规格为40×40cm，过滤面积：11.6 m2，生产能力：8吨／小时，外形尺寸1560×660×820mm，1台。
3、除菌过滤机选型
选用意大利产立式膜过滤机作为酒的除菌过滤，其丰要性能参数为：纸
板型号：甲-3型，过滤能力4吨/小时，外形尺寸Φ400×1080mm，l台。
4.18葡萄酒所用泵的选型
l、发酵醪泵的选型
选用不锈钢耐腐蚀，型号为50FB-7，其流量为20m3／小时，扬程为40m，出口压力为0.3Mpa，配用电机型号为YBl32S1—2，功率5.5kw，3台。
2、输酒泵选型
选用自吸式饮料泵，型号为60BYZ25一18，其流量为25m3／小时，扬程为25米。配用电机型号为YBl00L．2，功率3kw,4台。
3、输水泵的选型
选用离心式清水泵，型号为JL×20—36—G，其流量为20m3／小时，扬程为36m，配用电机型号为Y132Sl一2，功率5.5kw，4台。
4.9包装流水线的选型
本设计的包装流水线为意大利设备：包括葡萄酒灌装机、打塞机、胶帽
封口机、贴标机、封箱机、输瓶机、纸板过滤机、膜过滤机等，其生产能力
为1200瓶/小时，价值8.05万美元，合人民币66.5万元。
另配套设备为：喷码机一台， 型号为LZH×4200，价格2万元；冲瓶机两台，型号为CP一32，价格1.5万元。包装流水线的总价格为66.5+2+1.5=70力元。其电机总功率为20kw，灌装机外形尺寸为：中1800×2000mm。
附：设备一览表
流程图号
名称
台数
材质
规格
01
葡萄粉碎机
1
不锈钢
2600×820×1800
02
发酵罐
16
304
Φ2500×6170
03
发酵醪泵
1
不锈钢
50FB-7
04
压榨机
1
不锈钢
3500×1000×1481
05
发酵醪泵
1
不锈钢
50FB-7
06
贮酒罐
40
304
Φ2800×7120
07
输酒泵
1
不锈钢
60BYZ25-18
08
冷冻机
1
---------
3294×1685×1630
09
冷冻罐
5
304-2B
Φ1902×4201
10
硅藻土过滤机
2
不锈钢
1660×620×1640
11
成品酒贮罐
2
304
Φ2000×3900
12
输酒泵
1
不锈钢
60BYZ25-18
13
纸板过滤机
1
不锈钢
1560×660×820
14
膜过滤机
1
不锈钢
Φ400×1080
15
灌装机
1
不锈钢
Φ1800×2000

4.10封装设备的选择
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[11]。
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。
4.11其他主要设备的选择
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。
5 其他耗能计算
5.1 用水量计算
在干红葡萄酒的生产中，因所用原料为纯葡萄，故用水量全部为洗涤用水，根据实际生产情况，洗涤用水量如下。
1、葡萄破碎时的用水量
葡萄破碎时要求破碎机的生产能力为10吨/时左右，采用三班生产，共生产天数为：1 500÷10÷24=6.25(天)，生产班次为：6.25×3=1875(次)，考虑到生产效率等情况，葡萄破碎时间控制在10天以内，生产班次为30次。每班洗涤破碎机及冲洗地面用水量取为4吨，则葡萄破碎期问用水量为：30×4=120吨。
2、发酵阶段的用水量
(1)前发酵时的洗涤用水量
因原料总量为1500吨，破碎后的重量为：1500×(1.5％)=1425吨，发酵总体积为：1425÷1.082=1317(立方米)。
每个发酵罐体积取为25m3，取满罐系数为83％，则每发酵罐所盛葡萄汁体积为：25×83％=20.75 m3，共需发酵罐次为：1317÷20.75=64(次)。
取每发酵罐的洗涤用水为4吨，则发酵洗涤用水量为：64×4=256(吨)。
地面冲洗用水取为每班两吨，前发酵时问约为：4×5=20天，则地面冲洗用水量为：20×2×3=120吨。
(2)压榨用水量
取压榨机的工作能力为5吨／小时，每罐需压榨量为30％，所需总压榨时间为：1425×30％÷5=86小时。
因为压榨工作随主发酵进行，不是连续操作，故取与发酵时问相同，每天一班，共：20×1=20(班次)，每班冲洗压榨机及地面用水量为4吨，则共需洗涤水为：20×4=80吨。
(3)后发酵用水量
后发酵的用水量也是清洗罐用水和地面用水，取与前发酵用水量相同。整个发酵阶段的用水量为：256+120+80+256+120=832吨。
3、葡萄酒在贮存时的用水量
(1) 葡萄酒在贮存时，每次倒罐前要将贮存罐清洗干净，每罐洗涤用水量取为5吨，每批酒在贮存时倒酒5次，则洗涤用水量为：1000.40×5×5=625吨。
(2)在贮存阶段，定期冲洗地面，每周冲洗一次，每次用水按4吨计，总用水量为：4×52×2=416吨(贮存两年)。
(3)酒罐在夏季时的喷淋降温用水量：贮罐喷淋用水按每小时1吨计，每天6小时，夏季按两个月计，共需用水为：40×1×6×60=14400吨。贮存时总用水量为：625+416+14400=15441吨。
4、葡萄酒在澄清、冷冻及过滤时的用水量
(1)澄清过滤用水量
每次下胶的酒量为20吨，则共下胶次数为：1000÷20=50(次)，每次洗涤罐用水取为4吨，共用水量为：50×4=200吨。
(2)冷冻过滤用水量
每次冷冻处理酒量为6吨，共冷处理次数为1000÷6=167次，每次洗涤用水量为2吨，共用水量为：167×2=334吨。
(3)该阶段的地面冲洗用水量
酒的冷处理时问为6天，每罐每天平均1吨，共5个冷冻罐，每天5吨，共进行冷处理的天数为：1000÷5=200(天)。
每天冲洗地面用水为2.5吨，则用水量为：200×25=500吨。
此阶段共用水量为：200+334+500=1034吨。
5、包装用水量
(1)冲洗酒瓶的用水量
酒瓶采用750ml，则1000吨酒共装瓶数为：1004×1000÷0.75=1338666(瓶)，每瓶洗涤用水量取为3升，消毒用水量每瓶取为2升，则共需水量为：1338666×(3+2)=6693(吨)。
(2)卫生用水量
因冷冻处理为200天，每年包装生产取为250天，每天一班。每天清洗
地丽、设备等用水为4吨，则总洗涤用水量为：250×4=1000吨。包装阶段用水量为：1000+6666=7693吨。
6、吨酒耗水量
整个葡萄酒生产过程用水量为：120+8