生物反应器课程设计
-----啤酒露天发酵罐设计
姓名：周若飞
班级：生工091
学号：3090402130
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
5、发酵罐发酵的动力学特征
二、露天发酵罐设计
1、啤酒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
三、发酵罐的计算特性和规范
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
啤酒是以大麦喝水为主要原料，大米、酒花和其他谷物为辅料经制麦、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，发展到现在距世界第二位。由于啤酒工业的飞速发展，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子啊原有传统技术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。
2、发酵罐的发展史
第一阶段：1900年以前，是现代发酵罐的雏形，它带有简单的温度和热交换仪器。
第二阶段：1900-1940年，出现了200m3的钢制发酵罐，在面包酵母发酵罐中开始使用空气分布器，机械搅拌开始用在小型的发酵罐中。
第三阶段：1940-1960年，机械搅拌，通风，无菌操作和纯种培养等一系列技术开始完善，发酵工艺过程的参数检测和控制方面已出现，耐蒸汽灭菌的在线连续测定的pH电极和溶氧电极，计算机开始进行发酵过程的控制。发酵产品的分离和纯化设备逐步实现商品化。
第四阶段：1960-1979年，机械搅拌通风发酵罐的容积增大到80-150m3。由于大规模生产单细胞蛋白的需要，又出现了压力循环和压力喷射型的发酵罐，它可以克服—些气体交换和热交换问题。计算机开始在发酵工业上得到广泛应用。
第五阶段：1979年至今。生物工程和技术的迅猛发展，给发酵工业提出了新的课题。于是，大规模细胞培养发酵罐应运而生，胰岛素，干扰素等基因工程的产品走上商品化。
3、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、贮就罐而言）；
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、可以一关多用，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有灌顶、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，灌顶还装有真空阀，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，由于大直径的光耐压低，考虑到使用钢板的厚度，一般直径＜6.0m。
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；如夹角过小会使椎体部分很高。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、阀门与视镜、取样管阀、测温、测压的传感元件或温度计，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：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；
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；发酵罐的测温元件有直接感应与遥控两种；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CO 2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CO 2含量的一次仪表，这样就可以进行真正的自动控制。 5、发酵罐发酵的动力学特征
发酵罐发酵的主要特点是采用较高的发酵温度和高凝性酵母、进一步提高发酵液浓度，保持茁盛的酵母层和缩短发酵时间进行可控发酵，其主要动力学特征有：
①由于采用凝聚性酵母，S 3＞S 1，使发酵速度 3区＞1区；导致B 3＜B 1浓度差，促进发酵液的对流；
H
D
②由于3区发酵速度快，产生CO2多，加上液压，使P3＞P1而形成压力差推动发酵液对流；
③由于发酵时控制t3＞t1，形成温度差对流。
这三种推动力随罐高H增大而增大，由于传统发酵槽仅2m，而露天的圆柱锥形罐一般大于8m，所以此推动力将加速发酵，尤其在双儿酰还原阶段B、P趋于一致，但t3～t1可控，又因罐高，酵母沉降慢，发酵液仍保持强对流而促进代谢发酵。
二、露天发酵罐设计
1、啤酒发酵罐的化工设计计算
㈠、发酵罐的容积确定
设计需要选用V有效=22.5m3的发酵罐
则V全=V有效/φ=22.5m3/75%=30m3
㈡、基础参数选择
1．D∶H：选用D∶H=1∶4
2．锥角：取锥角为70°
3．封头：选用标准椭圆形封头
4．冷却方式：选取槽钢盘绕罐体的三段间接冷却
5．罐体所承受的最大内压：2.5㎏/cm3外压：0.3㎏/cm3
6．锥形罐材质：A3钢材外加涂料，接管均用不锈钢
7．保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度200㎜
8．内壁涂料，环氧树脂
㈢、D 、H 确定
由D ∶H=1∶4，则锥体高度H 1=D/2tan35°=0.714D 封头高度 H 2=D/4=0.25D
圆柱部分高度 H 3=（4－0.714－0.25）D=3.036D 又因为V 全=V 封＋V 锥＋V 柱
=323124
2443H D D H D ??∏
+?∏+??∏
=0.187D 3＋0.131D 3＋2.386D 3=30m 3 得D=2.23m
查JB1154-74《椭圆形封头和尺寸》取发酵罐直径D=2400mm 再由V 全=30m 3 D=2.4m 得径高比 D ∶H=1:3.72 由D=2400mm 查表得 椭圆形封头几何尺寸为：
h 1=600mm h 0=40mm F=6.52m 2 V=2.00m 3 筒体几何尺寸为：
H=6614mm F=49.84㎡ V=29.9m 3 锥体封头几何尺寸为：
h 0=40mm r=280mm H=1714mm F=πd 2/4[(0.7+0.3cos α)2/sin α+0.64]=10.64㎡ V=πd 3/24[(0.7+0.3cos α)2/tan α+0.72]=3.60m 3 则锥形罐体总高：H=600＋40＋6614＋40＋1714=9008mm
总体积：V 全=2.00＋29.9＋3.60=35.5m 3 实际充满系数ψ=22.5/35.5=63.3% 罐内液柱高：
H ′=[22.5-3.75/(3.14×1.22)/4] ×102+(1714+40)=3413㎜ ㈣、发酵罐的强度计算 ⑴罐体为内压容器的壁厚计算
①．标准椭圆封头
设计压力为1.1×2.5=2.75㎏／㎝2 S=
[]C P
PDg t
+-?σ2
式中：P=2.75㎏／㎝2
[σ]：A 3钢工作温度下的许用力取1520. ㎏／㎝2
ψ：焊接系数，本设计采用双面对接焊作为局部无探伤0.9 壁厚附加量：C=C 1＋C 2＋C 3
查表得：C 1：钢板厚度的负偏差取0.8负偏差 C 2：腐蚀裕量取1.5mm C 3：制造减薄量取0.6
则：S=(2.75×2400/2×1520×0.9-2.75)＋3.4=5.814mm 取S 0=8mm 直边高h 0=40mm 校核 σ=
???
?
??h D s PD 24中中
=[2.75×(2400+8)/4×8] ×(2400＋8)/2×900 =369.12≦[δ]t ②．筒体
P 设=1.1×(P 工作＋P 静)
=1.1×（2.5+0.61）=3.42㎏／㎝2 S=
[]C P
PD
+-?σ2（取C 1=0.6，C 2=2，C 3=0.6）
=3.42×2400/(2×1520×0.9－3.42)＋3.2=6.2mm 取S=7mm 校核 σ2=
s
PD 2中=588.0≦ψ[σ]t
③．锥形封头 1）过渡区壁厚 S=
[]C P
Dg KP t
+-5.02?σ设
P 设=1.1×（2.5＋0.9）=3.74㎏／㎝2（0.9为静压） K=0.716 S=
[]C P
Dg KP t
+-5.02?σ设
=0.716×3.74×2400/(2×1520×0.9－0.5×3.74) ＋C =2.35＋C
=2.35＋0.6＋2＋0.59 =5.54mm
2)锥体 S=
[]C P
PDg
f t
+-?5.0?σ
S 0=
[]P
PDg
f t
5.0-??σ =0.60×3.74×2400/(1520×0.9－0.5×3.74) （f 查表为0.60） =3.94mm
S= S 0＋C=3.94＋0.6＋2＋0.59=7.13mm 取S=8mm h 0=40mm 校核锥体所受最大应力处： σ=
45
cos 2s PD 中
=3.74×（2400+8）/(2×10×cos35°) =687.14≦[σ]t ⑵锥体为外压容器的壁厚计算
①．标准椭圆封头 设S 0=5mm R 内=0.9Dg=2160mm
R 内／100S 0=2160／100*5=4.32 查图表4-1得B=275
[P ]=B ×S 0／R 内=275×5／2160=0.64㎏／㎝2＞0.3㎏／㎝2 满足要求
取C 1=0.5mm ，C 2=2mm ，C 3=0.5mm
则S=S0＋C=8mm
②．筒体
设S0=5mm
L/D=0.69
D=2400/6=400
查图表4-1得 B=210
[P ]=210×6／2400=0.53㎏／㎝2＞0.3㎏／㎝2
S0=6mm
故可取C1=0.6mm，C2=2mm，C3=0.6mm
则S= S0＋C=9.2mm 取S=10mm
③．锥形封头
因为α=35°
所以22.50°＜α＜60°
按第四章发酵罐设计的中封头设计可知，加强圈间中锥体截面积最大直径为： 2×2215／2×tan35°=1551mm
取加强圈中心线间锥体长度为1157.5mm
设S0=5mm
L／D=1157.5／2400=0.482
D／S0=2400／5=480
查表4-1得B=275
[P ]=B×S0/D=275×6/2400=0.69㎏／㎝2＞0.3㎏／㎝2
故取S0=6mm
C 1=0.6mm ，C 2=2mm ，C 3=0.6mm 所以S= S 0＋C=9.2mm 取S=10㎜
综合前两步设计，取两者中较大的。由生产经验确定 标准椭圆型封头厚度为8mm h 0=40mm 圆筒壁厚 10mm 标准型封头壁厚 10mm h 0=40mm ⑶锥形罐的强度校核
①、内压校核 液压试验 P 试=1.25P 设
由于液体的存在，锥体部分为罐体受压最中之处即最危险 设计压力 P=3.74㎏／㎝2 液压试验 P 设=1.25P=4.68㎏／㎝2 查得A3钢σ=2400㎏／㎝2 ()[]()
C S C S Dg P --+=
2试试σ
=4.68×[2400＋(10-3.2)]/2×(10-3.2) =828.2㎏／㎝2
0.9ψσ=0.9×0.9×2400=1944㎏／㎝2＞σ试 可见符合强度要求，试压安全 ②．外压试验 以内压代替外压
P=1.5×（S＋C）=1.5×（1.0＋0.3）=1.3㎏／㎝2
P试=1.25P=1.63㎏／㎝2＜P内试
故可知试压安全
③．刚度校核
本设计中允许S=2×2400／1000=4.8mm
而设计时取厚度为S=10mm，故符合刚度要求
2、发酵罐热工设计计算
㈠计算依据
计采用A3钢作为发酵罐材料，用8号槽钢做冷却夹套，分三段冷却，筒体二段，锥部一段，夹套工作压力为 2.5㎞／㎝2冷媒为20%（V/V）酒精溶液，T进=-4℃，T出=-2℃，麦汁发酵温度维持12℃（主发酵5—6天，封头及筒体部分保温层厚度为200mm，锥底部分为98mm）
㈡总发酵热计算
Q=q×v=119×22.5=2677.5㎏／hr
q每立方米发酵麦汁在主发酵期间每小时放热量；
v为发酵麦汁量
㈢冷却夹套型号选择
选取8号槽钢起截流面积为A=hb-截面积
=8×4.3－10.24=24.16㎝2冷却剂流量为（三段冷却）
3×24.16×10-4×1=7.284×10-3m3/s
查得20%（V/V）酒精溶液Δt平=-3℃下的
ρ=976㎏／m3
Cρ=1.04kcal／㎏·℃
冷却剂的冷却能力为：
Q=7.248×103×976×1.041×2×2400
=35347.6 kcal／hr＞8330kcal／hr
故可选取8号槽钢为冷却夹套。
㈣发酵罐冷却面积的计算
考虑生产过程中，随着技术的改进，工艺曲线可能更改，按目前我国生产工艺曲线看，日降温量较大的为13℃→5℃，为了将来工艺更改留下裕量，设计取13-5=8℃为设计的日降温量，取0.6℃/hr为设计的小时降糖量，则由Q0=KAΔtm求得冷却面积。
①传热系数K的确定
1）醪液α1的计算
t1+t2 2 4 6 8 10
C 25 150 170 185 204
α1=0.64×C×42
t-
1t
=0.64×185×45
13-
=198.9kcal/㎡hoC
2）冷却夹套的α2的计算
润湿周边=80＋（80＋4×8.0）＋2×（43－1）=276㎜
de=
湿润周边
流体流动截面面积
?4
=204mm=20.4㎝ de=
4
.2016
.244?=4.74㎝=0.0474m 20%（V/V ）酒精在定性温度t=（﹣4－2）／2=﹣3℃下
μ=5.05CP=5.05×103Pa ·s λ=0.402kcal/hrm ℃=0.468W/㎏℃ C p =1.041kcal/㎏℃=4.358×103J/㎏℃ ρ=976㎏／㎡ υ=1m/s
Re=du ρ/υ=9160=104
故可视为强制湍流流动 得n=0.4
α2=0.023λ/d(Re)0.8(C p μ/λ)0.4=1348.4kcal/hr ·m ·℃ 因为计算时冷却盘管为直管，先修正： α=α（1＋1.77d/R ）
=1348.4×(1＋1.77×0.0474/1.829) =1410.3kcal/hr ·m ·℃ 3)筒体部分传热系数K
3
32211122
1111A Rs A A b A Rs A KA ++++=αλα 代入数据可得：
A1-筒体内层传热面面积12.3062㎡ A2-筒体平均传热面积12.3562㎡
A3-筒体外壁平均传热面积12.304㎡ Rs1-啤酒液污垢系数0.000675㎡h ℃/kcal Rs2-冷却剂污垢系数0.000307㎡h ℃/kcal 1-发酵液传热系数192.5kcal/ ㎡h ℃ 2-夹套冷却剂的传热系数206.4kcal/ ㎡h ℃ Λ-筒体材料导热系数4.562kcal/㎡h ℃ b-筒体壁厚0.01m
h
h h h h h h h K 3562.1200815.03062.123562.12000307.04501.0304.123562.12000675.0304.125.1933562.121+?++?+?=
=7.058×10﹣3
所以：K=141.7kcal/㎡·℃ 注：h 为假设夹套高度（m ） ②锥形罐筒体需冷却的热量 1）醪液放热 Q 醪=Q 1＋Q 2
Q 1=34765×0.055×146.6=2803.1kcal/hr Q 2=34765×0.9519×0.6=19855.68kcal/hr 所以 Q 醪=Q 1＋Q 2=22658.78kcal/hr 2）外界与罐体的传热量
a.封头部分Q 1=KF （t 外平＋t 0附－t 内）
代入数据得 KF=2.02×（10%＋1）×（32＋8.5－5） =78.88kcal/hr b.筒体部分：
代入数据：
5
43332221111
11A A A A A KF αλδλδλδα+
+++= 得：KF=15.67kcal/K ·℃ Q 2=KF （t 外平＋t 0附－t 内） =1.1×15.67×(32+8.5－5) =611.91kcal/hr
③筒体冷却面积A 初定
3.119
14ln 9
1421ln 21=-=???-??t t t t t m ℃
Q=KA Δt m
A=22958.78/（141.7×11.3）=14.34㎡ 则醪液的冷却负荷为：
14.34/34765=0.413㎡/T ＞0.3m 3/T 故冷却面积能够满足要求。 ④发酵罐冷却面积的确定 1）筒体部分
由前面叙述可知，筒体部分相同的冷却段，选用8#槽钢筒体冷却段面积为14.34㎡ 则槽钢长=14.34/0.08=179m 取相邻两槽钢间距为80mm 一圈槽钢长：
l 0=[(3.14×2.4)2＋0.122]?=7.54m
179长的槽钢课绕圈数179/7.54≈24圈
则二段各绕12圈
冷却高度为
12×（80＋40）－40=1400mm
筒体实际冷却面积为
24×11.567×0.08=22.2㎡/T
2）锥底部分
锥体部分醪液量为10.213×1.0484=10.70kg
锥体部分冷却面积为
10.70×0.439=4.70㎡/T
则槽钢长为4.70/0.08=58.76m
绕制高度为1000mm
3、发酵罐附件的设计及选型
①入孔
1)、选用入孔BIIPg6Dg450×8H1=220JB-64-28材料A3钢
2)、补强圈尺寸确定如下
D内=484mm
D外=760mm
补强圈的厚度S补
按下式计算，考虑罐体与入孔节均有一定的壁厚裕量，故
补强圈取8mm
S补=(d×S0)/(D2-D1)=(45×0.52)/(76-484)=0.85cm
②视镜
1）选用带劲视镜Pg6Dg150JB595-64-4
2）补强圈尺寸确定如下：
内径D1=163mm 外径=300mm
补强圈的厚度S补按
S被=d*S0/D2-D1=150*8/300-163=8.8mm
考虑罐体与视镜筒节约有一定的壁厚余量，故补强圈取8mm
③接管
1)CO2回收接管
YB804-70 Dg40无缝钢管重3.6kg/m
法兰 Pg6Dg40HG5010—58 重1.219kg
2)温度计取样接管
见发酵罐总装图
3)冷却剂进口接管
YB804-70 Dg50无缝钢管重4.65kg/m
法兰 Pg6Dg50HG5010—58 重1.348kg
4)滤酒管
YB804-70 Dg50不锈钢管重7.15kg/m
法兰 Pg6Dg50HG5010—58 重2.38kg
去滤酒馆于管内高度为1.2m即1200mm
5)麦汁进料及Y排放接管
Dg125球阀控制酒量 Dg50玻璃视镜观测Y排放情况 Dg50接管
仅供参考[整理] 安全管理文书 发酵罐安全检修及维护操作规程 日期：__________________ 单位：__________________ 第1 页共8 页
发酵罐安全检修及维护操作规程 1．目的通过建立发酵罐安全检修及维护操作规程并严格执行，确保发酵罐安全检修及维护操作。2．适用范围本规程用于机械搅拌（皮带轮减速装置）和无机械搅拌钢制发酵罐的维护、检修操作。3．职责3．1生产部负责本规程的组织制定。3．2操作人员负责本规程的实施。4．内容4．1检修类别及间隔期4．1．1检修类别发酵罐的检修类别分小修、中修和大修。4．1．2检修间隔期A．小修：每2个月进行一次。B．中修：每10个月进行一次。C．大修：每30个月进行一次。D．发酵罐在定期检修间隔期内，还应根据其实际运转情况，确定检修类别、内容和期限。4．2检修内容4．2．1小修A．检查紧固各部件连接螺栓。B．检查、调整机械密封端面的压力。C．检查、消除人孔、视镜、接管口、阀门等处的泄漏点，更换老化的密封垫。D．检查、检修转动部件的磨损件。E．检查、调整传动皮带的松紧度。F．检查附属的仪器仪表和电控装置。G．检查润滑部位，并按规定加注或更换润滑油。H．检查并局部修补保温层，对油漆脱落处涂漆。4．2．2中修A．包括小修内容；B．检查、清洗、修理机封装置，必要时更换磨损部件；C．检查、调整传动皮带轮的运转情况，必要时更换传动皮带、轴承等易损件；D．检查、修理、调整搅拌系统，更换损坏的联轴器、轴瓦、搅拌器轴承；E．按劳动部《在用压力容器检验规程》检测罐壁厚、裂纹、变形和焊缝质量，必要时进行局部修补，更换或修理损坏的人孔、视镜、接管、档板等附件；F．对降温盘管及空气管件进行试漏检查，并修补泄漏点；G．检查、修理各仪表及控制装置；H．整体修补保温层及涂漆。4．2．3大修（包括中修内容）A．检查、修理减速装置，更换轴承；B．检查、修理或更换搅拌系统的主轴、联轴器轴瓦、拉杆、搅拌器、轴承等附件；C．调 第 2 页共 8 页
安徽工程大学课程设计任务书 课题名称：生物反应器设计（啤酒露天发酵罐设计） 姓名：吕超绍 指定参数： 1．全容：40m3 2．容积系数：75% 3．径高比：1：3 4．锥角：700 5．工作介质：啤酒 设计内容： 1．完成生物反应器设计说明书一份（要求用A4纸打印） 1)封面 2)设计任务书 3)生物反应器设计化工计算 4)完成生物反应器设计热工计算 5)完成生物反应器设计数据一览表 2．完成生物反应器总装图一份（用CAD绘图A4纸打印）设计主要参考书： 1．生物反应器课程设计指导书
2．化学工艺设计手册 3．机械设计手册 4．化工设备 5. 化工制图 露天发酵罐设计计算步骤 第一节发酵罐的化工设计计算 一、发酵罐的容积确定 在选用时V全=40m3的发酵罐 则V有效=Ｖ全×?=40×75%= 30m3（?为容积系数） 二、基础参数选择 1．D:H: 选用D:H=1:3 2．锥角：取锥角为700 3．封头：选用标准椭圆形封头 4．冷却方式：选取槽钢盘绕罐体的三段间接冷却（罐体两段，锥体一段，槽钢材料为A3钢，冷却介质采用20%、-4℃的酒精溶液 5．罐体所承受最大内压：2.5㎏/㎝3 外压：0.3㎏/㎝3 6．锥形罐材质：A3钢外加涂料，接管均用不锈钢 7．保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度200㎜ 8．内壁涂料：环氧树脂 三、D、H的确定 由D:H=1：3，则锥体高度H1=D/2tan350=0.714D(350为锥角
的一半) 封头高度H 2=D/4=0.25D 圆柱部分高度H 3=（3.0-0.714-0.25）D=2.04D 又因为V 全=V 锥+V 封+V 柱 =3π×D 2 /4×H 1+24 π×D 3 + 4 π×D 2 ×H 3 =0.187D 3+0.13D 3 +1.60D 3 =40 得D=2.75m 查JB-T4746-2002《椭圆形封头和尺寸》取发酵直径D=2800mm 再由V 全=40m 3 ，D=2.8m 得径高比为： D: H=1:2.9 由D=2800mm 查表得 椭圆封头几何尺寸为： h 1=700mm h 0=40mm F=8.85m 2 V=3.12m 3 筒体几何尺寸为： H=5712mm F=50.24m 2 V=35.17m 3 锥体的几何尺寸为： h 0=40mm r=420mm H=2169mm F=()220.70.3cos 0.644 sin d a a ππ ?? -++? ??? =0.619m 2
安徽工程大学课程设计任务书 班级：课题名称：生物反应器设计（啤酒露天发酵罐设计） 学生姓名： 指定参数： 1．全容：50m3 2．容积系数：75% 3．径高比：1：2 4．锥角：900 5．工作介质：啤酒 设计内容： 纸打印） 1．完成生物反应器设计说明书一份（要求用A 4 1)封面 2)设计任务书 3)生物反应器设计化工计算 4)完成生物反应器设计热工计算 5)完成生物反应器设计数据一览表 纸打印） 2．完成生物反应器总装图一份（用CAD绘图A 4 设计主要参考书： 1．生物反应器课程设计指导书 2．化学工艺设计手册 3．机械设计手册 4．化工设备 5．化工制图 接受学生承诺： 本人承诺接受任务后，在规定的时间内，独立完成任务书中规定任务 接受学生签字：生物工程教研室 2010-11-15
啤酒露天发酵罐设计 第一节 发酵罐的化工设计计算 一、发酵罐的容积确定 在选用时V 全=50m 3的发酵罐 则V 有效=Ｖ全×?=50×75%= 37.5m 3（?为容积系数） 二、基础参数选择 1．D:H: 选用D:H=1:2 2．锥角： 取锥角为900 3．封头：选用标准椭圆形封头 4．冷却方式：选取槽钢盘绕罐体的三段间接冷却（罐体两段，锥体一段，槽钢材料为A 3钢，冷却介质采用20%、-4℃的酒精溶液 5．罐体所承受最大内压：2.5㎏/㎝3 外压：0.3㎏/㎝3 6．锥形罐材质：A3钢外加涂料，接管均用不锈钢 7．保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度200㎜ 8．内壁涂料：环氧树脂 三、D 、H 的确定 由D:H=1：2，则锥体高度H 1=D/2tan450=D/2(450为锥角的一半) 封头高度H 2=D/4=0.25D 圆柱部分高度H 3=（2-0.5-0.25）D=1.25D 又因为V 全=V 锥+V 封+V 柱 =3π×D 2/4×H 1+24π×D 3+ 4 π ×D 2×H 3 =50 m 3 得D=3.43m 查JB-T4746-2002《椭圆形封头和尺寸》取发酵直径D=3400mm 再由V 全=50m 3，D=3.4m
河南天冠30万吨燃料乙醇有限公司 后发酵罐和酒精发酵罐施工方案 编制： 审核： 批准： 中国化学工程第十一建设公司南阳项目部 2004年3月8日
审批栏 河南天冠30万吨燃料乙醇有限公司后发酵罐和酒精发酵罐施工方案
1编制说明 本方案仅适用于河南天冠30万吨燃料乙醇有限公司后发酵罐和酒精发酵罐及其附属内件的制作、安装、检验施工，不包括罐体防腐、保温的施工安排。 2编制依据 2.1 施工图纸 2.2 JB/T4735-1997《钢制焊接常压容器》 2.3 HG20584-1998《钢制化工容器制造技术要求》 3工程概况 本次现场制作安装的发酵罐共8台，其中后发酵罐2台，酒精发酵罐6台。全容积为2800m3。设计温度为100℃，设计压力为 Mpa，容器类别为常压。罐内介质为酒精。 发酵罐的主要组成有：罐底、罐壁、罐顶、加强圈、内件。 结构形式全为拱顶罐，罐体为Φ14.6m*16.5m,罐顶为球冠结构形式。罐体连接形式为对接，罐顶及罐底板连接形式为搭接。 工程量及技术参数 4 施方Array法与施 工程序 4.1.1这 次8台发 酵罐需 现场建 造，发酵罐的预制、安装工作集中在现场进行，内容包括壁板及型钢圈的号料、切割、卷圈、组装、焊接、无损检测、试验。 4.1.2现场安装 a．壁板的施工办法采用机械配合倒装法进行。 b．固定顶的施工采用在临时胎具上组装罐顶板。
4.1.3发酵罐的焊接采用手工电弧焊，壁板背面清根采用磨光机打磨。 4.1.4储罐安装之前除地下工程须完工外，其他土建工作诸如道路、管架等工作待罐安装完毕后再进行，保证车辆道路畅通。 4.2 施工程序 （以后发酵罐为例） 施工准备—→材料出库检验—→号料切割—→卷圈—→罐底敷设焊接—→罐底真空实验—→罐体最上层壁板组装焊立缝—→安装顶部连接固定顶加强角钢圈—→设置罐顶组装临时胎具—→安装罐顶板—→罐顶板之间搭接焊缝焊接—→罐顶接管及人孔安装—→上层壁板与包边角钢环向角缝焊接—→临时支架拆除—→吊装用临时抱杆设置—→组装焊接壁板直至最下层壁板—→最下层壁板与罐底角缝先内后外焊接—→内件安装—→罐壁上接管安装—→盘梯及顶部平台安装—→煤油试漏—→检查验收5 施工质量要求及保证措施 本工程的质量重点是焊接及焊接变形的控制，发酵罐内壁表面平齐。 5.1 材料验收 5.1.1建造储罐所用的材料和附件，应有制造厂出具的质量合格证明书。当无质量合格证明书或对材料有疑问是，应对材料和附件进行复检，合格后方可使用。 5.1.2建造发酵罐所用的钢板应逐张进行外观检查，表面质量不得有裂纹、拉裂、折叠、夹杂、结疤和压入氧化皮及分层等缺陷。 5.1.3钢板表面锈蚀减薄量、划痕深度与钢板实际负偏差之和应小于或等于-0.8mm。 5.1.4该储罐所用的焊接材料应具有质量合格书。 5.2 预制 5.2.1发酵罐在施工及检验过程中所使用的样板应符合下列要求： a. 弧形样板的长度为 2m b. 直线样板的长度为1m c. 测量焊缝角变形的弧形样板弦长为1m 5.2.2钢板切割及坡口加工应符合下列规定： 钢板的切割和焊接接头的坡口，宜采用半自动火焰切割加工，罐顶和罐底的弧形边缘加工用手工火焰切割加工。
啤酒发酵过程的研究 专业班级： 作者： 学号： 指导老师：
啤酒是人类最古老的酒精饮料，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的饮 料。啤酒于二十世纪初传入中国，属外来酒种。啤酒以大麦芽﹑酒花﹑水为主 要原料﹐经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。 啤酒一般典型特征表现在多方面。在色泽方面﹐大致分为淡色﹑浓色和 黑色3种﹐不管色泽深浅﹐均应清亮﹑透明无浑浊现象﹔注入杯中时形成泡 显﹐且酒体爽而不淡﹐柔和适口﹐而浓色啤酒苦味较轻﹐具有浓郁的麦芽香 味﹐酒体较醇厚﹔含有饱和溶解的CO2﹐有利于啤酒的起泡性﹐饮用後有一 种舒适的刺激感觉﹔应长时间保持其光洁的透明度﹐在规定的保存期内﹐不 应有明显的悬浮物。 啤酒发酵过程是指啤酒酵母在一定条件下，利用麦汁中的可发酵性物质而 进行的正常生命活动，而啤酒就是啤酒酵母在生命活动之中所产生的产物。由 于酵母菌类型的不同，发酵的条件和产品要求、风味等的不同，造成发酵方式 也不相同。 1、啤酒发酵的过程方法和注意事项 1．1 酵母扩大培养的目的 啤酒酵母扩大培养是指从斜面种子到生产所用的种子的培养过程。酵母扩培 的目的是及时向生产中提供足够量的优良、强壮的酵母菌种，以保证正常生产 的进行和获得良好的啤酒质量。一般把酵母扩大培养过程分为二个阶段：实验 室扩大培养阶段（由斜面试管逐步扩大到卡氏罐菌种）和生产现场扩大培养阶 段（由卡氏罐逐步扩大到酵母繁殖罐中的零代酵母）。扩培过程中要求严格无 菌操作，避免污染杂菌，接种量要适当。 1.2 啤酒酵母扩大培养的方法 1.2.1实验室扩大培养阶段 斜面原菌种 --→斜面活化 --→ 10ml液体试管 --→ 100ml培养 瓶 --→ 1L培养瓶 25℃，3～4天25℃，24～36h 25℃， 24h 20℃,24～36h --→ 5L培养瓶 --→ 25L卡氏罐 16～18℃,24～36h 14～16℃，36～48h ⑵生产现场扩大培养阶段 25L卡氏罐→ 250L汉生罐→ 1500L培养罐→ 100hL培养 罐→ 20m3繁殖罐 12～14℃，2～3天 10～12℃，3天 9～11℃，3 天 8～9℃，7～8天 --→0代酵母 1.2.2酵母扩培要求： 酵母扩培是基础，只有培养出来高质量的酵母，才能生产出好的啤酒。扩培必须保
-- - 发酵系统操作规程 一、发酵前准备工作 （1）检查电源是否正常，空压机、蒸汽发生器和循环水系统是否正常工作。 （2）检查系统上的阀门、接头及紧固螺钉是否拧紧。 （3）开动空压机，用0.15Mpa压力，检查发酵罐、过滤器、管路、阀门等密封性是否良好，有无泄漏。罐体夹套与罐内是否密封（换季时应重 点检测），确保所有阀门处于关闭状态。 （4）检查冷却水压、电压、气（汽）压能否正常供应。进水压维持在0.12Mpa，允许在0.15-0.2MpaX围变动，不能超过0.2Mpa，温度应低于发酵温 度10℃以上；电源AC220V±10%，零地分开，频率50Hz，罐体可靠接 地；输入蒸汽压力应维持在0.4Mpa，进入系统后通过阀门控制压力为 0.12-0.13MPa；空压机压力值0.7Mpa，空气进入压力应控制在 0.25-0.30MP（空气初级过滤器的压力值）。 （5）检查电机能否正常运转。电磁阀能否正常吸合。 二、灭菌 1.发酵系统安装好后的初次清洗 罐内的清洗：种子罐可将罐体上方的法兰卸开，由操作工采用洁净布手动清洗，结束后排尽罐内的污水，在多冲洗几遍即可。发酵罐的清洗可采用自来水管通过手孔向罐体内壁冲洗，当水位上升到搅拌轴的第二片叶轮时停止冲洗，开动电机搅拌清洗。各管路的清洗，可以先采用清水冲洗，再根据
相应功能采用相应的清洗介质（清洗管路时应以保护管路中的各种元件为前提），具体步骤可参考“空气管路的灭菌”。如果发酵系统长时间不用或培养的菌体与上一批次的不相同时，可采用2%NaOH清洗，清洗结束后应对发酵系统灭菌。 2.发酵罐空消 （1）空气精过滤器的空消：将所有阀门均关闭，然后微开J3、J4、J5、打开Q9，通过调节J3、J4、J5阀门的开启度保持空气精过滤器上端压 力表读数为0.12-0.125Mpa，维持30分钟，空气经过滤器消毒完成。 （2）发酵罐空消：打开G2、J2、G3、J1、J9、Q6、Q7及Q9，通过调节G2和J1阀门的开启度调节发酵罐压力控制在0.12-0.125Mpa，温度121 度-125度。维持30分钟，发酵罐空消结束。 （3）当空消时间达到30分钟后，关闭J2、J3、J5，然后迅速打开Q2、Q3，通空气吹扫空气精过滤器，待J4阀门出口空气干燥后关闭J2、J3、J4、 J5，保持空气精过滤器压力表读数为0.1Mpa。 3.发酵罐实消 实消是当罐内加入培养基后，用蒸汽对培养基进行灭菌的过程。 (1)空消结束后，将校正好的PH电极装好，尽快将配好的培养基从加料口加入罐内。 (2)培养基在进罐之前，应先糊化，一般培养基的配方量应根据工艺要求确定，发酵液的最终容积为罐体全容积的70％左右计算(泡沫多的培养基为60％左右，泡沫少的培养基可达75～80％)，考虑到冷凝水和接种量因素，以及是否流加，
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＝237.4 m3 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%)＝296.75 m3, 为300 m3。 取发酵罐体积V 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全＝лD2H/4＋лD2h/12＋лD3/24 得D＝5.1 m H＝2.5D＝12.8 m h＝3.6 m 查表知封头高h封＝h a＋h b＝1275＋50＝1325 mm 罐体总高H总= h封＋H＋h＝1325＋12800＋3600＝17725 mm 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＝862913 kJ/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△t m＝(△t1－△t2)/㏑(△t1/△t2) ＝(12－6)/ ㏑(12/6) ＝8.66℃ 其传热系数K取经验值为4.18×200 kJ/(m2﹒h﹒℃) 则冷却面积F＝Q1/K△t m ＝862913/（4.18×200×8.66） ＝119.2 m2 工艺要求冷却面积为0.45～0.72 m2/ m3发酵液 实际设计为119.2/237.4＝0.50 m2/ m3发酵液
前言 本设计为顺应近几年来啤酒工业飞速发展的需求，在啤酒工艺成熟的基础上，同时体现了啤酒酿造的新工艺，为企业的开源节流提供了新的依据。 设计题目为年产10万吨11度淡色啤酒厂发酵罐设计，此啤酒的酿造方法采用70%的麦芽，30%的大米，经过糊化，糖化，煮沸，过滤，冷却，发酵而成。发酵设备采用圆筒体锥底发酵罐，发酵周期是17天。本设计内容主要包括物料衡算，热量衡算，冷耗衡算和设备选型的计算及重点设备选型及计算。糖化方法采用双醪浸出糖化法，发酵方法采用下面发酵法。本设计的图纸主要为发酵罐装配图。本文对啤酒生产线工艺设计中的关键部分—原料的糊化、糖化、煮沸、麦汁过滤、啤酒过滤及其设备选型进行了粗略研究。对发酵过程及其设备选型进行了较为详细的探讨。 关键词：啤酒工艺；设备选型；技术经济；发酵；糖化；发酵罐.
目录 第一章绪论 (6) 1.1 设计选题的目的 (6) 1.2 设计工作的意义 (6) 1.3 课题研究内容及方法 (6) 1.3.1 设计依据 (6) 1.3.2 设计范围 (6) 1.3.3 指导思想 (6) 1.4 工艺选择 (6) 1.5 设备的选择 (7) 第二章啤酒工艺选择与论证 (7) 2.1 啤酒原料 (7) 2.1.1 酿造用水 (7) 2.1.2 麦芽 (7) 2.1.3 酒花 (7) 2.1.4 辅料 (7) 2.1.5 酵母 (8) 2.2 麦汁制备 (8) 2.2.1 麦芽及辅料的粉碎理论 (8) 2.2.2 麦芽的粉碎 (8) 2.2.3 辅料的粉碎 (8) 2.2.4 糖化工艺的选择与论证 (8)
2.3 麦汁过滤 (9) 2.3.1 麦汁过滤的基本要求及技术指标 (9) 2.3.2 麦汁过滤方法及影响因素 (9) 2.4 麦汁煮沸 (9) 2.4.1 麦汁煮沸设备选择及优缺点 (9) 2.4.2 麦汁煮沸工艺 (10) 2.5 麦汁后处理 (10) 2.5.1 热凝固物及冷凝固物的分离 (10) 2.5.2 麦汁的冷却 (10) 2.5.3 麦汁的充氧 (10) 2.6 啤酒发酵的工艺论证 (10) 2.6.1 啤酒酵母 (10) 2.6.2 啤酒发酵工艺技术控制 (11) 2.6.3啤酒发酵工艺 (12) 2.6.4 啤酒发酵方法的选择 (15) 2.7 酵母的添加与回收 (17) 2.8 发酵设备的降温控制 (17) 2.9 啤酒过滤 (17) 2.9.1 啤酒过滤理论 (17) 2.9.2 啤酒过滤方式的选择与论证 (17) 2.10 啤酒的包装 (18) 第三章物料衡算 (18)
河南天冠30 万吨燃料乙醇有限公司后发酵罐和酒精发酵罐施工方案编制： 审核： 批准： 中国化学工程第十一建设公司南阳项目部 2004 年3月8 日
审批栏
河南天冠30 万吨燃料乙醇有限公司 后发酵罐和酒精发酵罐施工方案 1 编制说明 本方案仅适用于河南天冠30万吨燃料乙醇有限公司后发酵罐和酒精发酵罐及其附属内件的制作、安装、检验施工，不包括罐体防腐、保温的施工安排。 2 编制依据 2.1施工图纸 2.2 JB/T4735-1997《钢制焊接常压容器》 2.3 HG20584-1998《钢制化工容器制造技术要求》 3 工程概况 本次现场制作安装的发酵罐共8台，其中后发酵罐2台，酒精发酵罐6台。全容3 积为2800m 。设计温度为100℃，设计压力为 Mpa，容器类别为常压。罐内介质为酒精。 发酵罐的主要组成有：罐底、罐壁、罐顶、加强圈、内件。 结构形式全为拱顶罐，罐体为Φ14.6m*16.5m,罐顶为球冠结构形式。罐体连接形式为对接，罐顶及罐底板连接形式为搭接。 工程量及技术参数 4 施方法与施工程序 4.1.1 这次8台发酵罐需现场建造，发酵罐的预制、安装工作集中在现场进行，内容包括壁板及型钢圈的号料、切割、卷圈、组装、焊接、无损检测、试验。 4.1.2 现场安装 a．壁板的施工办法采用机械配合倒装法进行。 b．固定顶的施工采用在临时胎具上组装罐顶板。 4.1.3 发酵罐的焊接采用手工电弧焊，壁板背面清根采用磨光机打磨。 4.1.4 储罐安装之前除地下工程须完工外，其他土建工作诸如道路、管架等工作待罐安装完毕后再进行，保证车辆道路畅通。 4.2 施工程序 （以后发酵罐为例）
发酵罐安全操作流程 Prepared on 24 November 2020
发酵罐安全操作流程 一、准备工作 1、检查蒸汽发生器，确保已开启； 2、检查空气源，保证供气压力在~之间，相对湿度应小于60%；再调节空 气减压阀，使其出口压力在~之间； 3、检查各管道、阀门是否有泄漏，进料口、补料口硅胶垫是否需要更换， 如有请及时修整； 4、检查各压力表是否归零，不能归零的予以更换； 5、检查罐内是否清洗干净； 6、查看控制系统、传动系统是否良好； 7、检查完毕进行打压试漏：压力保持30min，如果出现压力下降，请用肥 皂水查找泄漏点，并进行修复； 8、安装已标定的PH电极、溶氧电极等其他检测设备，确保已安装到位、螺母旋紧； 9、检查一切无问题，如实填写记录并签字； 二、空气过滤器消毒 1、首先关闭空气过滤器前的进蒸汽阀，缓慢卸掉空气过滤器内压力； 2、打开蒸汽过滤器下端的排污阀（排净冷凝水后微开），缓缓开启蒸汽 阀，排净管道内冷凝水后调整蒸汽阀大小，保证蒸汽压力以上； 3、打开空气过滤器下端的排污阀，慢慢打开过滤器前的蒸汽阀，待排尽冷 凝水后排污阀微开；
4、开启过滤器后的排气阀门，通过调整其与蒸汽阀的大小，维持压力~消毒 30min； 5、消毒结束调小排气阀与排污阀的开度，迅速关闭蒸汽阀同时打开进空气 阀（换气过程中保证压力不掉零），调整空气阀大小保持压力在~，以便吹干空气过滤器； 6、约20~30min过滤器吹干后（过滤器外壁温度降至常温，手试吹出的空气 干燥、细腻、滑润），关闭过滤器下端的排污阀及排气阀，保持正压； 三、罐空消 1、首先打开夹套下端的排水阀，排尽夹套中的水； 2、依次打开取样阀、蒸汽阀，排尽管道内冷凝水后将取样阀转为微开；稍 开罐排气阀，再缓慢开启罐底隔膜阀使蒸汽徐徐进入发酵罐； 3、在灭菌过程中时刻注意并控制罐压在~内，罐压的控制通过蒸汽阀和排气 阀来实现； 4、空消30~50min后，关闭蒸汽阀和罐底隔膜阀，关闭后压力会迅速下降， 为防止罐内产生负压，需将进空气阀打开，维持罐压~或者压力下降至零时将排气阀打开自然冷却；待温度降至80℃以下时排尽罐内冷凝水； 四、实消 1、将标定好的PH电极、溶氧电极等检测设备安装，检查确保安装到位，旋紧螺母； 2、关闭罐底隔膜阀，微通风、开低转速，按工艺要求将配制好的培养基加 入罐内，检查无漏加原料后将加料口螺母适度拧紧；
长春工业大学化学与生命科学学院生物工程专业 《发酵工程》课程设计说明书 一、总论 1.1概论 传统啤酒发酵工艺 （1）主发酵又称前发酵，是发酵的主要阶段，也是酵母活性期，麦汁中的可发酵性糖绝大部分在此期间发酵，酵母的一些主要代谢产物也是在此期内产生的。发酵方法分两类，即上面发酵法和下面发酵法。我国主要采用后种方法。下面重点介绍下面啤酒发酵法。 加酒花后的澄清汁冷却至6.5～8.0℃，接种酵母，主发酵正式开始。酵 ，这是发酵的主要生化反母对以麦芽糖为主的麦汁进行发酵，产生乙醇和CO 2 应。主要步骤如下： ①用直接添加法添加酵母在密闭酵母添加器内将回收的酵母按需要量与麦汁混匀（约1:1），用压缩空气或泵送入添加槽内，适当通风数分钟。 ②酵母添加量添加量常按泥状酵母对麦汁体积百分率计算，一般为 0.5％～0.65％，通常接种后细胞浓度为800万～1200万个/ml。接种量应根据酵母新鲜度，稀稠度，酵母使用代数、发酵温度、麦汁浓度以及添加方法等适当调节。若麦汁浓度高，酵母使用代数多，接种温度及酵母浓度低，则接种量应稍大，反之则少。 ③发酵第一阶段又称低泡期。接种后15～20小时，池的四周出现白沫，并向中间扩展，直至全液面，这是发酵的开始。而后泡沫逐渐培厚，此阶段维持2.5～3天，每天温度上升0.9～1℃，糖度平均每24小时降1°Bx。 ④发酵第二阶段又称高泡期。为发酵的最旺盛期，泡沫特别丰厚，可高达25～30cm。由于麦汁中酒花树脂等被氧化，泡沫逐渐变为棕黄色。此阶段2～3天，每天降糖1～1.5％。 ⑤发酵第三阶段又称落泡期。高泡期过后，酵母增殖停止、温度开始下降，降糖速度变慢，泡沫颜色加深并逐步形成由泡沫、蛋白质及多酚类氧化
辽宁工业大学PLC技术及应用课程设计（论文）题目：啤酒发酵过程中温度的PLC控制 院（系）：电气工程学院 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师：（签字） 起止时间：2013.12.9-2013.12.18
辽宁工业大学课程设计说明书（论文） 课程设计（论文）报告的内容及其文本格式 1、课程设计（论文）报告要求用A4纸排版，单面打印，并装订成册，内容包括： ①封面（包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、、起止时间等） ②设计(论文)任务及评语 ③中文摘要（黑体小二，居中，不少于200字） ④目录 ⑤正文（设计计算说明书、研究报告、研究论文等） ⑥参考文献 2、课程设计（论文）正文参考字数：2000字周数。 3、封面格式 4、设计（论文）任务及评语格式 5、目录格式 ①标题“目录”（小二号、黑体、居中） ②章标题（四号字、黑体、居左） ③节标题（小四号字、宋体） ④页码（小四号字、宋体、居右） 6、正文格式 ①页边距：上2.5cm，下2.5cm，左3cm，右2.5cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm，左侧装订； ②字体：一级标题，小二号字、黑体、居中；二级标题，黑体小三、居左；三级标题，黑体四号；正文文字，小四号字、宋体； ③行距：20磅行距； ④页码：底部居中，五号、黑体； 7、参考文献格式 ①标题：“参考文献”，小二，黑体，居中。 ②示例：（五号宋体） 期刊类：[序号]作者1,作者2,……作者n.文章名.期刊名（版本）.出版年,卷次（期次）:页次. 图书类：[序号]作者1,作者2,……作者n.书名.版本.出版地:出版社，出版年:页次.
浅谈精酿啤酒设备的选择发酵罐 三分手艺，七分工具！想要酿一款不错的啤酒，除了对酿酒师的水平、日积月累的经验！一套靠谱的精酿啤酒设备。那肯定是事半功倍。 另外糖化系统在加热的形式上也有不同 细心的人不难发现 在传统糖化两器设备（美式设备）组合形式中，煮沸旋沉一个锅、糖化过滤一个锅。这时就要牵扯到到底蒸汽夹套是安装在糖化过滤槽，还是安装在煮沸沉淀锅。（根据自己熟悉的工艺） 在过滤槽增加加热套底部是安装不上加热套的。这样不能在底部加热，加热面积会很小 啤酒发酵罐 我重点说下100L-5000L以内的这种小型密封式的锥形发酵罐。 发酵罐的一个主要作用是发酵——从麦汁到成熟的啤酒的一个过程。所以对于温度控制有相当严格的要求。一个好的发酵罐设计，首先需要考虑到温控系统。对于温控系统发酵罐的基本构造一般情况下分为四层，最里面是内胆，中间是通冷媒的夹套，夹套和内胆直接相连，胶套外面是发泡保温层，保温层外面就是我们看到的发酵罐外壁。冷媒通过向夹套内通进行循环来实现温度控制。故夹套的面积多少影响温控效果。不管是是盘管、米勒扳、夹套式等换热面积最重要。另
外保温层的厚度以及保温层里面打的发泡的均匀性很重要（夏天发酵罐发汗，就是保温层没有做好，引起来的）这样不但节能，并且温度比较容易控制。 （1）底部为锥形便于生产过程中随时排放酵母，要求采用凝聚性酵母。圆锥底的夹角一般为60o～80o，也有90o～110o，但这多用于大容量的发酵罐。发酵罐的圆锥底高度与夹角有关，夹角越小锥底部分越高。一般罐的锥底高度占总高度的1/4左右，不要超过1/3。圆锥底的外壁应设冷却层，以冷却锥底沉淀的酵母。锥底还应安装进排污口、出酒口、温度传感、制冷夹套等。罐的直径与高度比通常为1：2～1：4，不能太高，以免引起强烈对流，影响酵母和凝固物的沉降（2）罐体为圆柱体，是罐的主体部分。发酵罐的高度取决于圆柱体的直径与高度。由于罐直径大耐压低，一般锥形罐的直径不超过6m。罐体外部用于安装冷却装置和保温层，并留一定的位置安装测温、测压元件。罐体部分的冷却层有各种各样的形式，如盘管、米勒扳、夹套式，并分成2～3段，用管道引出与冷却介质进管相连，冷却层外覆以聚氨酯发泡塑料等保温材料， （3）罐顶为一圆拱形结构，中央开孔用于放置可拆卸的大直径法兰，以安装CO2和CIP管道及其连接件，罐顶还安装防真空阀、过压阀和压力传感器等，罐内侧装有洗涤装置， （4）发酵罐人孔：人孔的作用在于为了方便进入，检修以及加料等。 在面对选择“上部人孔”和“侧部人孔”上我们也会纠结具体选择哪种比较合适？这里，我想跟大家说的是选择适合自己的最好， 在选择人孔的时候要针对不同场地。对场地高度特别苛刻的，上不人孔没办法进入工作，选择侧部人孔就比价舒服。高度比较高。操作人员不方便操作，由于发酵罐顶部是一个堆积灰尘的最佳位置，“上部人孔”会是一个明显的隐患。
一、电控箱面板上按钮和指示灯说明 电控柜面板图 在电控箱面板上有以下按钮和指示灯：进料阀开、进料阀关、排料阀开，排料阀关，系统运行和系统停止以及急停。具体的使用说明如下： 1、进料阀开/关：当按下进料阀开按钮时，进料电动阀打开，当阀门全部打开后， 进料阀开的按钮上的绿色指示灯亮，同时进料泵自动启动，当按下进料阀关时，进料阀关闭，同时进料泵停，当进料阀完全关闭后，进料阀关的按钮上的红色指示灯亮。 2、排料阀开/关：当按下排料阀开按钮时，排料电动阀打开，当阀门全部打开后， 排料阀开的按钮上的绿色指示灯亮；当按下排料阀关时，排料阀关闭，当排料阀完全关闭后，排料阀关的按钮上的红色指示灯亮。
3、排料阀开/关：当按下系统运行按钮后，整个系统按照设定的参数自动运行， 同时系统运行指示灯亮；当按系统停止按钮后，系统停止运行，同时系统停止运行指示灯亮。 4、急停按钮：出现紧急情况时可以按下急停按钮，使整个系统停机。 二、触摸屏上相应的参数设定说明 主画面 1、系统上电后，触摸屏自动进入主画面，此画面中显示发酵罐内 当前的温度，压力以及搅拌的转速和热水罐的温度以及液位状态；进出料状态也在此画面中显示。按下参数设定键进入参数设定画面。
参数设定一 2、在此画面中设定热水罐和发酵罐的工作参数，说明如下：（参数 都在系统运行时生效） 1）热水罐加热器启动/停止温度：当热水管内温度低于启动温度时，并且热水罐内的水位超过了中液位时，电加热器自动启动，加热到设定的停止温度后，电加热器自动停止运行。注意：停 止温度应大于启动温度。 2）发酵罐加热泵启动/停止温度：当发酵罐内的温度低于启动温度时，并且热水罐内的水位超过了中液位时，加热泵启动循环， 给发酵罐加热，当温度到停止温度时，加热泵停止。注意：停 止温度应大于启动温度。 3）发酵罐排气阀开/关压力：当发酵罐内的压力大于开阀压力时，排气电磁阀自动打开，当发酵罐内压力降到关阀压力时，排气 电磁阀自动关闭。注意：开阀压力应大于关阀压力。 4）搅拌器转速设定：通过此参数来设定变频器的频率。从而设定发酵罐搅拌器的转速。 按下一页进入参数设定二画面，按返回，回到主画面。
内蒙古科技大学信息工程学院过程控制课程设计报告 题目：啤酒发酵罐的温度控制系统设计 学生姓名：赵晓红 学号：0967112235 专业：测控技术及仪器 班级：09测控2班 指导教师：左鸿飞
前言 啤酒生产是一个利用生物加工进行生产的过程，生产周期长，过程参数分散性大，传统操作方式难以保证产品的质量。近年来，国外的各大啤酒生产厂家纷纷进军中国市场，凭借技术优势与国内的啤酒生产厂家争夺市场份额。国内的啤酒行业迫切要求进行技术改造，提高生产率，保证产品质量，以确保在激烈的市场竞争中立于不败之地。 啤酒的发酵过程是一个微生物代谢过程。它通过多种酵母的多种酶解作用，将可发酵的糖类转化为酒精和CO2,以及其他一些影响质量和口味的代谢物。在发酵期间，工艺上主要控制的变量是温度、糖度和时间。 啤酒发酵对象的时变性、时滞性及其不确定性，决定了发酵罐控制必须采用特殊的控制算法。由于每个发酵罐都存在个体的差异，而且在不同的工艺条件下，不同的发酵菌种下，对象特性也不尽相同。因此很难找到或建立某一确切的数学模型来进行模拟和预测控制我国大部分啤酒生产厂家目前仍然采用常规仪表进行控制，人工监控各种参数，人为因素较多。这种人工控制方式很难保证生产工艺的正确执行，导致啤酒质量不稳定，波动性大且不利于扩大再生产规模。 在啤酒生产过程中，糖度的控制是由控制发酵的温度来完成的，而在一定麦芽汁浓度、酵母数量和活性的条件下时间的控制也取决于发酵的温度。因此控制好啤酒发酵过程的温度及其升降速率是解决啤酒质量和生产效率的关键。 在本次啤酒发酵温度控制系统设计过程中各种工艺参数的控制采用串级控制系统实现，主要控制锥形发酵罐的中部温度，采用常规自动化仪表及装置来实现温度及其他参数的检测与控制、显示。
发酵罐安全操作规程 1．目的 通过建立发酵罐安全操作规程并严格执行，确保发酵罐安全运行。 2．适用范围 本规程用于机械搅拌（皮带轮减速装置）和无机械搅拌钢制发酵罐的维护、检修操作。 3．职责 3．1生产部负责本规程的组织制定。 3．2操作人员负责本规程的实施。 4．内容 4．1检修类别及间隔期 4．1．1 检修类别 发酵罐的检修类别分小修、中修和大修。 4．1．2 检修间隔期 A．小修：每2个月进行一次。 B．中修：每10个月进行一次。 C．大修：每30个月进行一次。 D．发酵罐在定期检修间隔期内，还应根据其实际运转情况，确定检修类别、内容和期限。 4．2检修内容 4．2．1小修 A．检查紧固各部件连接螺栓。 B．检查、调整机械密封端面的压力。 C．检查、消除人孔、视镜、接管口、阀门等处的泄漏点，更换老化的密封垫。 D．检查、检修转动部件的磨损件。 E．检查、调整传动皮带的松紧度。 F．检查附属的仪器仪表和电控装置。 G．检查润滑部位，并按规定加注或更换润滑油。
H．检查并局部修补保温层，对油漆脱落处涂漆。 4．2．2中修 A．包括小修内容； B．检查、清洗、修理机封装置，必要时更换磨损部件； C．检查、调整传动皮带轮的运转情况，必要时更换传动皮带、轴承等易损件； D．检查、修理、调整搅拌系统，更换损坏的联轴器、轴瓦、搅拌器轴承； E．按劳动部《在用压力容器检验规程》检测罐壁厚、裂纹、变形和焊缝质量，必要时进行局部修补，更换或修理损坏的人孔、视镜、接管、档板等附件； F．对降温盘管及空气管件进行试漏检查，并修补泄漏点； G．检查、修理各仪表及控制装置； H．整体修补保温层及涂漆。 4．2．3大修（包括中修内容） A．检查、修理减速装置，更换轴承； B．检查、修理或更换搅拌系统的主轴、联轴器轴瓦、拉杆、搅拌器、轴承等附件； C．调整罐体、减速装置、搅拌轴的位置偏差和间隔； D．换热系统和空气系统的管件试漏，更换腐蚀严重的管道、管件及阀门； E．检查、修理筒体、封头。 4．3检修前的准备 4．3．1技术准备 A．设备使用说明书，图纸、有关标准、检修记录； B．设备运行时间、缺陷、隐患、事故等状况记录。 4．3．2物资准备 A．检修用的材料、备件； B．检测仪器、拆装工具和起重设施； C．切断发酵罐电机总电源，并设有禁止启动的警示牌； D．清洗发酵罐，隔断与其它设备各连接管路，并悬挂标志牌； E．进罐前，应彻底将罐内气体排除，人员在罐内作业过程中，应不断换进新鲜空气，必要时检修人员应配带防毒呼吸器，罐外必须设人监护；
1.1 啤酒的起源 啤酒的渊源可以追溯到人类文明的摇篮，东方世界的两河流域底格里斯河与幼发拉底河、尼罗河下游和九曲黄河之滨。最原始的啤酒可能出自居住于两河流域的苏美尔人之手，距今至少已有 9000 多年的历史。早在公元前 3000 年左右的埃及古王国时代，已经有作为饮料的麦酒（啤酒）和葡萄酒了。法老、贵族、祭司等人饮葡萄酒，一般平民消费价格低廉的麦酒。考古发掘证实，在古王国时代的墓葬中，不论是国王、贵族或平民，都将酒作为随葬品。自此之后，世界酒业彼此影响，飞速发展，经历了封建时代和工业社会，形成三大酒系（酿造酒、蒸馏酒和配制酒）,精品众多，各国都有名闻世界的独特产品。 1.2 我国啤酒工业发展简况 综观仅有百年历史的中国啤酒工业，可以发现在改革开放以后涌现出了一大批具有品牌、技术、装备、管理等综合优势的优秀企业，如“青啤”、“燕京”、“华润”、“哈啤”、“珠江”、“重啤”、“惠泉”、“金星”等国际和国内的知名企业。由于啤酒的运输、保鲜等行业特点，加之地方保护主义作崇，使中国啤酒工业形成了诸侯割据、各自为政的"春秋战国"局面。纵然中国啤酒产量已突破2500万吨，位居世界第一；纵然已有四家中国啤酒集团的年产量超过100万吨，但与国际啤酒大国及啤酒发达国家相比，在集团化、规模化、质量、效益、品牌等方面我们均还比较落后。虽然“青啤”、“华润”、“燕京”等已开始踏上集团化、规模化道路，但在质量、效益等方面与国际品牌尚有一定差距。 未来几年里，我国啤酒行业的发展趋势为： 1.我国啤酒市场竞争会更加激烈；市场竞争趋于规范化，市场竞争由价格竞争转向品牌竞争和服务竞争。效益成为企业最终的追求目标。 2.整个行业逐步进入成熟期，行业内的整合速度进一步加快，整合过程规范化。企业向集团化、规模化发展，股份制优势更加明显。 3.啤酒企业的品牌意识增强，更加注重品牌战略的实施，市场对名牌产品的需求增加。企业的市场竞争能力增强，重视企业内部核心能力的培养。 4.在市场营销中，广告的投入量加大，包装形式多样化，营销方式多样化。 5.产品特点：首先，啤酒品种更加多样化、功能更加齐全。新品趋向特色型、风味型、轻快型、保健型、清爽型等。
发酵罐基本操作流程 一.启动电脑 1.连接电源插座，打开电脑电源开关。 2.进入电脑操作界面，密码1155。 3.小罐为编号1,最大容积10L,装入液体最少5L,最多8L。 4.大罐为编号2,最大容积50L,装入液体最少20L,最多40L。 二.灭菌 1.使用前准备:必须对蒸汽发生器及空气压缩机进行排污,发酵罐所有阀门关闭,但最下面排水阀门打开（黑色直形搬到和管道平行）。 2.升温阶段:打开蒸汽发生器,等达到0.4MPa,打开进夹套蒸汽开关（红色园形）至最大，搅拌打开，温度到80度以后关闭搅拌，排水阀关小一点，打开进罐蒸汽阀门（红色园形），在灭菌过程中进气压力要始终高于罐后压力。在接近121度时把尾气排气阀（黑色园形）和排水阀（黑色直形）稍微开点，以振动低温蒸汽和夹套中的冷凝水，有利于升温。 3．保温阶段：若T>121度，先关进小夹套蒸汽开关和进罐蒸汽阀门（微调），若继续升温，打开排水阀（微调），确保温度维持在119-123度之间。 5.吹干过滤器: 关闭蒸汽发生器，关闭进夹套蒸汽阀门和进罐蒸汽阀门（红色园形），关闭气体进罐球阀（黑色园形）。打开过滤器后面的排水阀门（一黑一蓝两个圆形阀门）；找开空压机，打开进气阀（黑色直形）和气体流量计开关（黑色园形），等待两个白色胶管变凉（不
烫手，约5min）后，关闭一黑一蓝两个排水阀。 6. 降温阶段：打开空气进罐开关至最大，打开尾气阀至适当开度，使空气进罐。在控制面板上将加热开关关闭。打开总进水阀门（黑色直形）、出水阀和加热器进水阀（兰色直形），进行降温，温度低于90度时可适当开搅拌加速降温。 7．接种：温度降至需要温度时进行接种。关闭空气，点上火圈，在火焰保护下接种，接种完毕后将接种口盖灼烧灭菌后盖上。打开空气，将气体流量和罐压调至合适的值后开始发酵。 注意事项： 整个过程中防止烫伤！ 发酵过程中罐压不能掉零！ 操作过程比较复杂，生手一定要在有经验的人指导下进行操作！ 设置参数不能随便改动！ 空压机定期排水、蒸汽发生器每用完一批排污！
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