啤酒发酵罐设计设计.docx

生物反应器课程设计
-----啤酒露天发酵罐设计

姓名：周浩
班级：生工112
学号：3110402231

目录
一、啤酒发酵罐结构与动力学特征
1、啤酒的概述
2、啤酒发酵容器的演变
3、啤酒发酵罐的特点
4、露天圆锥发酵罐的结构

二、啤酒露天发酵罐设计
1、发酵罐的化工设计计算
2、发酵罐热工设计计算
3、发酵罐附件的设计及选型

发酵罐的技术特性和规范
1、技术特性
2、发酵罐规范表

四、发酵罐设计图

一、啤酒发酵罐结构与动力学特征
1、啤酒的概述
啤酒是以大麦和水为主要原料，大米、酒花和其它谷物为辅料经制麦、糖化、发酵酿制而成的一种含有二氧化碳、酒精和多种营养成分的饮料酒。我国是世界上用谷物原料酿酒历史最悠久的国家之一，但我国的啤酒工业迄今只有100余年的历史。改革开放以来，我国啤酒工业得到了很大的发展，生产大幅度增长，发展到现在居世界第二位。由于啤酒工业飞速发展，陈旧的技术，设备将受到严重的挑战。为了扩大生产，减少投资保证质量，满足消费等各方面的需要，国际上啤酒发酵技术在原有传统方法的基础上有很大进展。尤其是采用设计多种形式的大容量发酵和储酒容器。这些大容器，不依靠室温调节温度，而是通过自身冷却来控制温度，具有较完善的自控设施，可以做到产品的均一性，从而降低劳动强度，提高劳动生产率。
啤酒发酵容器的演变
a发酵容器材料的变化
随着产量的增加，容器的材料由陶器向木材，水泥，金属材料演变。啤酒是微酸性饮料，对钢材和水泥有腐蚀性，因此除了不锈钢和优质铝板之外，容器内壁必须图上一层耐腐蚀衬里涂料，以免因材料的影响，引起浑浊与色香味的变化，并便于洗涤，杀菌和啤酒发酵时防止纯粹培养酵母的微生物污染。现在的啤酒生产，主要多采用A3钢和不锈钢。
b开放式发酵容器向密闭式转变
因容器加大后，发酵时产生大量CO2影响工人的健康，甚至发生危险，加盖密闭以后，既解除了这方面的危险，又有利于CO2的回收利用，并能防止空气中的微生物落入发酵罐，提高了发酵的清洁度。从开放式转向密闭发酵的最大问题是发酵时被气泡带到表面的泡盖的处理。
c密闭容器的演变
立式锥形底发酵被认为是最理想的啤酒发酵罐。
啤酒发酵罐的特点
1、单位占地面积的啤酒产量大；而且可以节约土建费用；
2、可以方便地排放酵母及其他沉淀物（相对朝日罐、通用罐、贮酒罐而言）；
3、发酵温度控制方便、有效，麦汁发酵时对流好，发酵速度快，可以缩短发酵周期（相对卧式罐、发酵槽而言）；
4、可以回收利用二氧化碳，并可有利于啤酒的口味稳定性与非生物稳定性（相对开口容器而言）；
5、可以一罐多用，生产工艺比较灵活；简化生产过程与操作，而且酒损也现对减少；
6、制作相应要比其他发酵罐简单；
7、便于自动控制，如自动清洗和自动灭菌，节省人力与洗涤费用，卫生条件好。
4、露天圆锥发酵罐的结构
（1）罐体部分
露天圆锥发酵罐的罐体由灌顶、圆柱体与锥底3部分组成，其中：
灌顶：为圆拱形，中央开孔用于可拆卸大直径法兰，以安装CO2与CIP管道及其连接件，罐顶还装有真空阀，安全阀与压力传感器。
圆柱体：为发酵罐主体，发酵罐的高度主要决定于圆柱体的直径与径高比，由于大直径的罐耐压低，考虑到使用钢板的厚度，一般直径＜6.0m。圆柱体外壁主要安装冷却层及保温层，同事安装测温，测压等传感元件。
圆锥底：它的夹角多为60—90°，也有90—120°，但这多用于大直径的罐及大容量的罐；如夹角过小会使锥体部分很高。露天圆锥发酵罐圆锥底的高度与夹角有关，大致占总高的1/4—1/3。圆锥底的外壁一般安装冷却夹套、锥底部分需安装进出管道，阀门与视镜、取样管阀、测温、测压的传感原器件或温度计，CO2洗涤装置等。
（2）温度控制部分
发酵罐的温度控制部分主要由冷却层、保温层、测温元器件、温度记录及温度控制装置等组成，其中：
a冷却层是调节发酵罐内液体温度的主要部分，按其结构可分为盘式和夹套式两种；
b发酵罐的保温层一般使用聚氨酯泡沫塑料或脲醛泡沫塑料，也有使用聚苯乙烯泡沫塑料，在发泡保温时，为了未来的维修剥离及复原的方便，罐身与发泡塑料之间最好能用塑料薄膜隔离；
c发酵罐的测温原器件有直接感应与遥控两种；
d发酵罐的温控装置实际起供、断冷却水的作用。
（3）操作附件部分
发酵罐的操作附件比较多，主要包括：
进、出管道、阀门和视镜；CO2回收和CO2洗涤装置；真空/过压保护装置；取样阀；原位清洗装置（CIP）；换间板。
（4）仪器与仪表部分
发酵罐对一次仪表、二次仪表、记录装置、报警装置以及微机程序控制、自动控制的应用很广泛，这些仪器、仪表主要对发酵罐的物料数量（以容积或液位表示）、压力、温度三个参数进行显示、自动记录、自动控制及报警，还有测定浸出物含量与CO2含量的一次仪表，这样就可以进行真正的