啤酒发酵罐设计.pdf

啤酒发酵罐设计：一罐法发酵，即包括主、后发酵和贮酒成熟全部生产过程
在一个罐内完成。
1）发酵罐容积的确定：
根据设计，每个锥形发酵罐装四锅麦汁，
则每个发酵罐装麦汁总量V＝59.35×4＝237.4m3
锥形发酵罐的留空容积至少应为锥形罐中麦汁量的25%，
则发酵罐体积至少应为237.4(1＋25%)＝296.75m3,
取发酵罐体积V为300m3。
全
2）发酵罐个数和结构尺寸的确定：
发酵罐个数N＝nt/Z＝8×17/4＝34个
式中n—每日糖化次数
t—一次发酵周期所需时间
Z—在一个发酵罐内容纳一次糖化麦汁量的整数倍
锥形发酵罐为锥底圆柱形器身，顶上为椭圆形封头。
设H﹕D＝2.5﹕1，取锥角为70°，则锥高h＝0.714D

V＝лD2H/4＋лD2h/12＋лD3/24
全
得D＝5.1mH＝2.5D＝12.8mh＝3.6m
查表知封头高h＝h＋h＝1275＋50＝1325mm
封ab
罐体总高H=h＋H＋h＝1325＋12800＋3600＝17725mm
总封
3）冷却面积和冷却装置主要结构尺寸确定：
因双乙酰还原后的降温耗冷量最大，故冷却面积应按其计算。
已知Q＝862913kJ/h
发酵液温度14℃3℃
冷却介质（稀酒精）-3℃2℃
△
t1＝t1－t2′＝14－2＝12℃
△
t2＝t2－t1′＝3－（-3）＝6℃
平均温差△＝(△－△)/㏑(△/△)
tmt1t2t1t2
＝(12－6)/㏑(12/6)
＝8.66℃
其传热系数K取经验值为4.18×200kJ/(m2﹒h﹒℃)

则冷却面积＝△
FQ1/Ktm
＝862913/（4.18×200×8.66）
＝119.2m2
工艺要求冷却面积为0.45～0.72m2/m3发酵液
实际设计为119.2/237.4＝0.50m2/m3发酵液
故符合工艺要求。
选取Ф109×4.5半圆形无缝钢管作为冷却管，d＝100mm,d＝105mm
内平均
-32
每米管长冷却面积F0＝105×10×1＝0.105m

则冷却管总长度L＝F/F0＝119.2/0.105＝1135m
筒体冷却夹套设置二段，且均匀分布。

每段冷却带管长L0＝L/n＝1135/2＝567.5m
取蛇管圈之间的间距＝，蛇管圈直径＝5.1＋0.018+0.105/2
hp0.12mDp
＝5.17m

每圈蛇管长度＝﹝()2＋2﹞1/2
lлDphp
＝﹝(3.14×5.17)2＋0.122﹞1/2
＝16.4m

每段冷却带圈数＝＝567.5/16.4＝35圈
NpL0/l

则每段冷却带蛇管高度h0＝(35－1)×0.12＝4.08m
冷却夹套的位置：柱体上段夹套的顶部一般设置在酒液液面以下15cm，下
段夹套的顶部则设在50%酒液总容以下15cm，锥角夹套尽量靠近锥底，向上排
列。
发酵罐内液体浸没筒体高度:
（V－V）/S
H1＝醪锥罐
＝﹝237.4－(1/12)×3.14×5.12×3.6﹞/﹝(1/4)×3.14×5.12﹞
＝10.43m

则柱体上段夹套在筒体的顶部高度H2＝10.43－0.15＝10.28m
下段夹套在筒体的顶部高度：
＝（50%V－V）/S－0.15
H3醪锥罐
＝4.61－0.15
＝4.46m

两冷却夹套间距H′＝H2－h0－H3＝10.28－4.08－4.46＝1.74m
设两个温度传感器，其位置底部一个设在柱体的底部，与下段夹套底部距离
为30cm；上面一个则设在上部冷却夹套的下面，与上段夹套底部距离也为30cm。
设两个可关闭的人孔，其直径为50cm，下部人孔在锥体最下端流出口处；
上部人孔在酒液液面以上，其在筒体的高度为10.60m。
4）发酵罐壁厚计算：
S＝PD/（2[σ]φ－P）+C（cm）
式中P—设计压力,现取P＝0.2MPa
D—发酵罐内径，D＝510cm
[σ]—不锈耐酸钢（1Cr18Ni9Ti）的许用应力，[σ]＝137MPa
Φ—焊缝系数，其范围在0.5～1之间，现取φ＝0.7
C—壁厚附加量（cm）

C＝C1＋C2＋C3

C1—钢板负偏差，C1＝0.5mm

C2—为腐蚀裕量，C2＝0mm

C3—加工减薄量，对冷加工C3＝0，热加工封头C3＝10%S0；现取

C3＝0
则C＝0.5＋0＋0＝0.5mm＝0.05cm
S＝0.2×510/（2×137×0.7－0.2）＋0.05
＝0.58cm
查钢材手册圆整为S＝6mm
封头壁厚计算：
标准椭圆封头的厚度计算公式如下：
S＝PD/（2[σ]φ－P）+C（cm）
式中P＝0.2MPa
D＝510cm
[σ]＝137MPa
φ＝0.7
C＝0.05＋0＋0.1＝0.15cm
则S＝0.2×510/（2×137×0.7－0.2）＋0.15
＝0.68cm
查钢材手册圆