酿酒工程设备课程设计是一项综合性强、实践性突出的设计任务,需要结合工艺原理、设备选型、工艺流程设计及经济性分析等多个方面。以下是一个系统的课程设计框架和关键点指南,供参考:
一、课程设计目标
1. 掌握酿酒生产工艺流程及核心设备的工作原理。
2. 学会根据生产规模进行设备选型与参数计算。
3. 培养工艺流程图绘制、设备布置设计及经济性分析能力。
二、设计步骤与内容
1. 确定设计基础条件
产品类型:明确酿制酒类(如啤酒、葡萄酒、白酒或黄酒),不同酒类设备差异较大。生产规模:例如年产5000吨啤酒或1000吨白酒。原料与工艺:根据原料(麦芽、葡萄、高粱等)选择预处理、糖化、发酵、蒸馏等工艺。2. 工艺流程设计
工艺流程图绘制:用AutoCAD或Edraw等软件绘制完整的工艺流程图,标注关键设备及参数。关键工序:原料处理:清洗、粉碎、蒸煮设备。糖化/发酵:糖化罐、发酵罐(需计算容积、温度控制方式)。蒸馏(白酒适用):蒸馏塔设计(如泡罩塔、填料塔)。过滤与杀菌:板框过滤机、膜过滤设备、巴氏杀菌机。灌装与包装:灌装机、贴标机、封口机。3. 设备选型与计算
核心设备参数设计:发酵罐:计算容积(如批次发酵量、发酵周期)、材质(不锈钢316L)、夹套冷却设计。蒸馏塔:理论塔板数计算、回流比确定、塔径与高度设计。糖化罐:加热方式(蒸汽盘管/夹套)、搅拌功率计算。辅助设备:泵(离心泵、螺杆泵)、换热器(板式/管式)、储罐、CIP清洗系统。4. 设备布置与车间设计
车间平面图:按工艺流程布置设备,考虑操作空间、管道走向、安全距离。三维建模(可选):使用SolidWorks或AutoCAD 3D展示设备布局。5. 经济性与环保分析
投资估算:设备采购成本、安装费用、厂房建设费用。运行成本:能耗(水、电、蒸汽)、人工、维护费用。环保措施:废水处理(如厌氧反应器)、废渣利用(酒糟作饲料)。三、设计文档结构
1. 摘要:简述设计目标、工艺路线及创新点。
2. 工艺设计说明书:详细说明流程、设备选型依据。
3. 计算书:关键设备的参数计算过程(如发酵罐容积公式:( V = frac{Q
imes t}{eta} ),Q为日产量,t为发酵周期,η为填充系数)。
4. 图纸:工艺流程图、设备装配图、车间布置图。
5. 经济分析报告:投资回报率(ROI)、成本估算表。
6. 参考文献:引用酿酒工程教材、行业标准(如GB 150-2011压力容器标准)。
四、设计注意事项
1. 安全规范:压力容器需符合国家标准,设备材质需耐腐蚀。
2. 自动化控制:建议加入PLC或DCS控制系统(如发酵温度自动调节)。
3. 可扩展性:预留设备扩容空间,适应未来产能提升。
4. 节能设计:采用余热回收系统(如蒸馏废热用于预热原料)。
五、案例参考(啤酒厂设计片段)
糖化车间:选用五器组合(糖化锅、糊化锅、过滤槽、煮沸锅、旋沉槽),日处理麦芽5吨。发酵罐:锥形发酵罐,单罐容积50m³,共10个罐,316L不锈钢材质,带冷却夹套。CIP系统:设计酸碱清洗管道,循环清洗发酵罐和管道。六、推荐学习资源
教材:《酿酒工艺与设备》(赵东新主编)、《发酵工程原理》行业标准:GB 8951《食品安全国家标准 蒸馏酒及其配制酒生产卫生规范》软件工具:AutoCAD(绘图)、Aspen Plus(工艺模拟)、Excel(经济分析)。通过以上步骤,学生可以系统完成从理论到实践的酿酒设备设计任务,建议结合工厂实地考察或虚拟仿真软件(如啤酒酿造VR系统)加深理解。设计过程中需注重细节,例如管道坡度、阀门选型等,以确保方案的可实施性。