啤酒发酵课程设计.

目录

一、总论

1.1概论

1.2设计依据

1.3设计指导思想

1.4设计范围

二、生产工艺

2.1生产方法的选择

2.2啤酒发酵流程CAD图纸（附）

三、设备选择

3.1主要工艺设备选型计算

3.2 啤酒罐CAD图纸（附）

四、设计结果的自我总结与评价

五、参考文献

合肥学院生物工程专业化工课程设计说明书

啤酒发酵罐课程设计

一总论

1.1概论

圆筒体锥底立式发酵罐

圆筒体锥底立式发酵罐（简称锥形罐），已广泛用于发酵啤酒后生产。锥形罐,可单独用于前发酵或后发酵，还可以将前，后发酵合并在该罐进行（一罐法）。这种设备的优点在于能缩短发酵时间,而且具有生产上的灵活性，帮能适合于生产各种类型啤酒的要求。目前，国内外啤酒工厂使用较多的是锥形发酵罐这种设备一般置于室外。冷媒多采用乙二醇或酒精溶液。也可使用氨作冷媒，优点心能耗低。采用的管径小，生产费用可以降低。最终沉积在锥底的酵母，可打开锥底阀门，把酵母排出罐外，部分酵母留作下次待用，安全阀和玻璃视镜。

影响发酵设备造价的因素

主要包括发酵设备大小，形式，操作压力及所需的新华通讯社却工作负荷，容光焕发器的形式主要指其单位容光焕发积所需的表面积，这是影响造价的主要因素。罐的高度与直径的比例为1.5-6:1.常用3:1或4:1.罐内真空主要是系列的发酵罐在密闭条件下转罐可进行内部清洗时造成成的,由于型发酵罐在工作完毕后放料的速度很快.有可能造成成一定期负压,另外即便函罐内留学生存一部分二氧化碳.在进行清洗时,二氧化碳有被子除去的可能所以也可能造成真空。由于清洗液中含有碱性物质能与二氧化碳起反应而除去罐内气体。

结构及特点

啤酒发酵罐是啤酒厂的主要设备之一，其发酵温度控制是依靠调节冷却系统的冷却流量来实现。目前国内外较多采用罐体外壁的夹套通入低温酒精水冷却罐内发酵液，而酒精水的降温是通过液氨蒸发来冷却的，其缺点是需要酒精水的中间换热循环。而本设计对目前现有的啤酒发酵罐，作了进一步发展和改进，其主要特点如下：

⑴把大罐的夹层当作蒸发器，液氨直接在夹套内蒸发，利用其气化潜热冷却罐内的啤酒液，从而省却了酒精水的中间换热循环，节省能耗12%以上。

⑵把夹套当作蒸发器，由于夹套内的压力比酒精水系统的要高，为此，设置

了安全可靠、合理、结构新颖的蜂窝结构夹套，夹套与筒体组成的蜂窝状结构，其强度和刚度相互得到了提高。夹套焊缝可减少30%。

⑶夹套做成分片式，与筒体的焊接完全避开筒体的纵、环向焊缝，避免了氨通过焊缝往罐内啤酒液泄漏的可能性。克服了其它夹套的缺点。

⑷可选用碳钢或不锈钢材料，便于现场制造，降低制造成本，节省投资费用。

1.2设计依据

1.2.1合肥学院生物工程课程设计指导书。

1.2.2合肥学院生物工程课程设计任务书。

1. 1.

2.3《化工原理教材》、化学工艺设计手册、机械设计手册及生物工程专业基

理论课本等参考资料。

1.3设计指导思想

1.3.1尽量采用先进的生产技术与设备，认真吸取和借鉴国内外各种产品生产的成熟新工艺、新技术、新设备。

1.3.2合理利用资源，节约能量，消耗指标。

1.4设计范围

1.4.1确定工艺流程及生产操作条件

1.4.2工艺及主要设备计算（物料衡算、设备计算）

1.4.3绘制生产工艺流程图

1.4.4编制课程设计说明书

二、生产工艺

2.1生产方法的选择

啤酒发酵工艺流程简图：

酵母→培养→扩大培养→锥形罐发酵←充氧←麦汗冷却

2.2 啤酒发酵流程CAD图纸（附）

三、设备选择

3.1主要工艺设备选型计算

（1）发酵罐容积计算

根据啤酒生产工艺，二次煮出糖化法为间歇生产，因锥形罐容量较大，糖化冷麦汁需分批在24小时内满罐。年生产天数300天，旺季每天糖化6次，而淡季每天糖化4次，考虑到生产的灵活性，选取每天4批次糖化冷麦汁量为发酵罐的有效容积：

V

=1.057×41000/300=144.5m3

有效

发酵罐的填充系数为Ф=0.85，则全容积为：

V

全=V

有效

/Ф=170 m3

发酵罐采用椭圆封头、圆形筒体和圆锥形底，则

V

全

=（π/6）D2h a+（π/4)D2h b+（π/4)D2H+(1/3）（π/4)D2h1取筒体H=2D，封头高h a=（1/4)D，封头折边高h b=50mm，圆锥形底角60°，圆锥形底高h1（D/2)/tan30°=0.866D，代入上式得

V

全

=1.929D3+0.0393D2=170

为方便计算，封头折边可忽略不计，则有

V

全

=1.929D3=170

解得D=4.45m,取D=4.5m,筒体H=2D=9m，封头高h a=（1/4)D=1m，

验算全容积：

V'

全

=0.524×4.52×1+0.785×4.52×0.05+0.785×4.52×9+0.262×4.53×0.866

=110.61+0.795+143.06+14.52

=174.28m3 <170 m3

H取9m 可用。

(2)发酵罐个数确定

设发酵周期为25天，每天加料1罐（糖化4次），发酵罐个数为：N=1×25+1=26个（其中1个备用），年产量为41000t。

若每天加料1.5罐（糖化6次），发酵罐个数为：

N=1.5×25+1=38.5个（其中1个备用）

取整数N=39个，故本设计年最大产量可达61500t。

（3）发酵罐冷却夹套换热面积计算

F=Q

总

/K∆t m

Q

总=Q

生

－Q

蒸发

－Q

罐壁

根据啤酒产品一罐法工艺特性，发酵罐宜采用罐外壁盘绕半圆管冷带换热，传热系数K=120~163W/m2·K。发酵罐冷麦汁量144.5m3，12°麦汁的比重为1.0484，麦汁浓度由12%→5%，放热量最大，麦芽糖发酵放热613.6kJ/kg。主酵时间为3－5天，计算取3天，取发酵不平衡系数为1.5，则

Q

生

=144.5×1000×1.0484（12%－5%）×613.6×1.5/（3×24）=139538kJ/h

Q

蒸发=5%Q

生

=6976kJ/h；罐壁外有保温层，Q

罐壁

可忽略不计。

Q

总

=139538-6976=132562kJ/h

根据工艺要求，1天内啤酒从双乙酰还原温度12降至5，降温时间选取12

小时，啤酒比热C

啤

=4.0kJ/kg·K，此阶段传热系数K=140W/m2·K，则