年产1000吨红葡萄酒车间工艺设计文档格式.docx

年产1000吨红葡萄酒车间工艺设计文档格式.docx

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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1000t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》GBJ50073-2001

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196g/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5～7d，后酵期为20～30d，储酒期0.5～2年，年生产能力1000t。

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：

l00％=67.0％。

由此可知，生产1000吨红葡萄酒所需的原料量为：

（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·

（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+0.05t表，

取t表=30℃，则ac=8+0.05×

30=9.5（千卡／m2·

℃）。

因发酵罐采用罐外夹套冷却方式，冷却带长暂取为12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）

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℃

20l0

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=26117÷

（200×

14.43）=9.04m2

冷卸央套高度为：

F÷

πD=9.04÷

（314×

2.4）=1.2m。

4、发酵罐运转重量的确定

（1）发酵罐体总重量

F=50.77m2，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：

314×

12×

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：

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=0.25D2×

（2．32D），D3=40÷

1812=21.96

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=69.62m2，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l8万，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 

πHD2，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=175×

1.02×

10=1.785×

104公斤秒／m2.

雷诺准数＆=（nd2p）÷

（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=（0.094X10）÷

0.9=1.04（千瓦）。

考虑减速机及电机的效率，取电机