啤酒發(fā)酵課程設(shè)計(jì)---啤酒發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　化工原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　二0一二年五月</b></p><p>　　啤酒發(fā)酵罐設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p><b>　　班級(jí)：10生工二班</b></p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b>

2、</p><p>　　課題名稱：啤酒發(fā)酵罐設(shè)計(jì)</p><p><b>　　指定參數(shù)：</b></p><p><b>　　全容：60</b></p><p><b>　　容積系數(shù)：0.85</b></p><p><b>　　徑高比：1:2&

3、lt;/b></p><p><b>　　錐角：90度</b></p><p><b>　　工作介質(zhì)：啤酒</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容：</b></p><p>　　完成啤酒發(fā)酵罐設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份</p><p><b>

4、　　封面</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　完成發(fā)酵罐設(shè)計(jì)熱工計(jì)算</p><p>　　完成發(fā)酵罐總裝圖一份（CAD繪圖）</p><p><b>　　實(shí)際主要參考書(shū)：</b></p><p><b>　　化學(xué)工

5、藝設(shè)計(jì)手冊(cè)</b></p><p><b>　　機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)</b></p><p>　　化工制圖 CAD制圖</p><p><b>　　化工原理教材</b></p><p><b>　　接受組承諾：</b></p><p>　　本組接受任

6、務(wù)，定在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成任務(wù)。</p><p><b>　　2012年5月</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、總論</b></p><p><b>　　1.1概論</b></p><p&g

7、t;<b>　　1.2設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想</b></p><p><b>　　1.4設(shè)計(jì)范圍</b></p><p><b>　　二、生產(chǎn)工藝</b></p><p>　　2.1生產(chǎn)方法的選擇</p>

8、;<p>　　2.2 啤酒發(fā)酵流程CAD圖紙（附）</p><p><b>　　三、設(shè)備選擇</b></p><p>　　3.1主要工藝設(shè)備選型計(jì)算</p><p>　　3.2 啤酒罐CAD圖紙（附）</p><p>　　四、設(shè)計(jì)結(jié)果的自我總結(jié)與評(píng)價(jià)</p><p><b>

9、;　　五、參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　啤酒發(fā)酵罐課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　一 總論</b></p><p><b>　　1.1概論 </b></p><p>　　圓筒體錐底立式發(fā)酵罐</p><p>

10、　　圓筒體錐底立式發(fā)酵罐（簡(jiǎn)稱錐形罐 ），已廣泛用于發(fā)酵啤酒后生產(chǎn)。錐形罐,可單獨(dú)用于前發(fā)酵或后發(fā)酵，還可以將前，后發(fā)酵合并在該罐 進(jìn)行（一罐法）。這種設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于能縮短發(fā)酵時(shí)間,而且具有生產(chǎn)上的靈活性，幫能適合于生產(chǎn)各種類型啤酒的要求。目前，國(guó)內(nèi)外啤酒工廠使用較多的是錐形發(fā)酵罐這種設(shè)備一般置于室外。冷媒多采用乙二醇或酒精溶液。也可使用氨作冷媒，優(yōu)點(diǎn)心能耗低。采用的管徑小，生產(chǎn)費(fèi)用可以降低。最終沉積在錐底的酵母，可打開(kāi)錐底閥門，把酵母

11、排出罐外，部分酵母留作下次待用，安全閥和玻璃視鏡。影響發(fā)酵設(shè)備造價(jià)的因素 主要包括發(fā)酵 設(shè)備大小，形式，操作壓力及所需的新華通訊社卻工作負(fù)荷，容光煥發(fā)器的形式主要指其單位容光煥發(fā)積所需的表面積，這是影響造價(jià)的主要因素。罐的高度與直徑的比例為1.5-6:1.常用3:1或4:1.罐內(nèi)真空主要是系列的發(fā)酵罐在密閉條件下轉(zhuǎn)罐 可進(jìn)行內(nèi)部清洗時(shí)造成成的,由于型發(fā)酵罐在工作完畢后放料的速度很快.有可能造成成一定期負(fù)壓,另外即便函罐內(nèi)留學(xué)生

12、存一部分二氧化碳.在進(jìn)行清洗時(shí),二氧化碳有被子除去的可能所以也可能造成真空。由于清洗液中含有堿性物質(zhì)能與二氧化碳起反應(yīng)而除去</p><p>　　1.2.1合肥學(xué)院生物工程課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)。</p><p>　　1.2.2合肥學(xué)院生物工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。</p><p>　　1.2.3《化工原理教材》、化學(xué)工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)及生物工程專業(yè)基理論課本等參考資料。

13、</p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想</b></p><p>　　1.3.1盡量采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備，認(rèn)真吸取和借鑒國(guó)內(nèi)外各種產(chǎn)品生產(chǎn)的成熟新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備。</p><p>　　1.3.2合理利用資源，節(jié)約能量，消耗指標(biāo)。</p><p><b>　　1.4設(shè)計(jì)范圍</b>&

14、lt;/p><p>　　1.4.1確定工藝流程及生產(chǎn)操作條件</p><p>　　1.4.2工藝及主要設(shè)備計(jì)算（物料衡算、設(shè)備計(jì)算）</p><p>　　1.4.3繪制生產(chǎn)工藝流程圖</p><p>　　1.4.4編制課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p><b>　　生產(chǎn)工藝</b></p>

15、<p>　　2.1生產(chǎn)方法的選擇</p><p>　　啤酒發(fā)酵工藝流程簡(jiǎn)圖：</p><p>　　酵母→培養(yǎng)→擴(kuò)大培養(yǎng)→錐形罐發(fā)酵←充氧←麥汗冷卻</p><p>　　2.2 啤酒發(fā)酵流程CAD圖紙（附）</p><p><b>　　三、設(shè)備選擇</b></p><p>　　3.1主要工

16、藝設(shè)備選型計(jì)算</p><p>　?。?）發(fā)酵罐容積計(jì)算</p><p>　　根據(jù)啤酒生產(chǎn)工藝，二次煮出糖化法為間歇生產(chǎn)，因錐形罐容量較大，糖化冷麥汁需分批在24小時(shí)內(nèi)滿罐。年生產(chǎn)天數(shù)300天，旺季每天糖化6次，而淡季每天糖化4次，考慮到生產(chǎn)的靈活性，選取每天4批次糖化冷麥汁量為發(fā)酵罐的有效容積：</p><p>　　V有效=1.057×41000/300

17、=144.5m3</p><p>　　發(fā)酵罐的填充系數(shù)為Ф=0.85，則全容積為：</p><p>　　V全=V有效/Ф=170 m3</p><p>　　發(fā)酵罐采用橢圓封頭、圓形筒體和圓錐形底，則</p><p>　　V全=（π/6）D2ha+（π/4)D2hb+（π/4)D2H+(1/3）（π/4)D2h1</p><

18、p>　　取筒體H=2D，封頭高h(yuǎn)a=（1/4)D，封頭折邊高h(yuǎn)b=50mm，圓錐形底角60°，圓錐形底高h(yuǎn)1　　　　（D/2)/tan30°=0.866D，代入上式得</p><p>　　V全=1.929D3+0.0393D2=170</p><p>　　為方便計(jì)算，封頭折邊可忽略不計(jì)，則有</p><p>　　V全=1.929D3=170

19、</p><p>　　解得D=4.45m,取D=4.5m,筒體H=2D=9m，封頭高h(yuǎn)a=（1/4)D=1m，</p><p><b>　　驗(yàn)算全容積：</b></p><p>　　V'全=0.524×4.52×1+0.785×4.52×0.05+0.785×4.52×9+0.

20、262×4.53×0.866</p><p>　　=110.61+0.795+143.06+14.52</p><p>　　=174.28m3 <170 m3 </p><p>　　H取9m 可用。 </p><p>　　(2)發(fā)酵罐個(gè)數(shù)確定</p><p>　　設(shè)發(fā)酵周

21、期為25天，每天加料1罐（糖化4次），發(fā)酵罐個(gè)數(shù)為：</p><p>　　N=1×25+1=26個(gè)（其中1個(gè)備用），年產(chǎn)量為41000t。</p><p>　　若每天加料1.5罐（糖化6次），發(fā)酵罐個(gè)數(shù)為：</p><p>　　N=1.5×25+1=38.5個(gè)（其中1個(gè)備用）</p><p>　　取整數(shù)N=39個(gè)，故本設(shè)計(jì)

22、年最大產(chǎn)量可達(dá)61500t。</p><p>　　發(fā)酵罐冷卻夾套換熱面積計(jì)算</p><p><b>　　F=Q總/K?tm</b></p><p>　　Q總=Q生－Q蒸發(fā)－Q罐壁</p><p>　　根據(jù)啤酒產(chǎn)品一罐法工藝特性，發(fā)酵罐宜采用罐外壁盤繞半圓管冷帶換熱，傳熱系數(shù)K=120~163W/m2·K。發(fā)酵

23、罐冷麥汁量144.5m3，12°麥汁的比重為1.0484，麥汁濃度由12%→5%，放熱量最大，麥芽糖發(fā)酵放熱613.6kJ/kg。主酵時(shí)間為3－5天，計(jì)算取3天，取發(fā)酵不平衡系數(shù)為1.5，則</p><p>　　Q生=144.5×1000×1.0484（12%－5%）×613.6×1.5/（3×24）=139538kJ/h</p><

24、p>　　Q蒸發(fā)=5%Q生=6976kJ/h；罐壁外有保溫層，Q罐壁可忽略不計(jì)。</p><p>　　Q總=139538-6976=132562kJ/h</p><p>　　根據(jù)工藝要求，1天內(nèi)啤酒從雙乙酰還原溫度12降至5，降溫時(shí)間選取12小時(shí)，啤酒比熱C啤=4.0kJ/kg·K，此階段傳熱系數(shù)K=140W/m2·K，則</p><p>　

25、　Q降=144.5×1000×1.0484×4.0（12－5）/12=353485kJ/h</p><p>　　Q降>Q總，所以應(yīng)用Q降計(jì)算換熱面積，則</p><p>　　平均溫度差?tm=（?t1－?t2）/ln(?t1－?t2)</p><p>　　12 → 5 啤酒發(fā)酵液</p><p>　　

26、-5 → -2 冷媒25%酒精</p><p>　　?t1=17 ?t2=7 代入?tm=（17+273.15－7－273.15）/ln（17/7）=11.3K</p><p>　　F=Q降/K?tm=353438/[(140×3600/1000)×11.3]=62.1m2</p><p>　　冷媒比熱C冷=4.186kJ/kg&

27、#183;K，發(fā)酵罐冷帶冷媒最大流量：</p><p>　　W=Q降/C冷(t2－t1)=353485/4.186[-2－(-5)]=28089kg/h=20.19t</p><p>　　3.2 啤酒罐CAD圖紙（附）</p><p>　　四、設(shè)計(jì)結(jié)果的自我總結(jié)與評(píng)價(jià)</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)讓自己透過(guò)自己的雙手獲得知識(shí)。設(shè)計(jì)需要大量

28、的化工原理計(jì)算，這是我們化工原理的一次實(shí)踐，不僅可以增加我們的知識(shí)，也使我們了解了它在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用的重要性。通過(guò)具體的啤酒發(fā)酵的設(shè)計(jì)，我了解了發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)、反應(yīng)過(guò)程、生產(chǎn)流程，還加深了畫(huà)圖技巧。這不是一個(gè)單一設(shè)備的設(shè)計(jì)，它讓我們重返考慮設(shè)計(jì)的布局，把握各個(gè)細(xì)節(jié)。在本次的課程設(shè)計(jì)中，我上網(wǎng)搜了很多資料，了解了許多課堂上學(xué)不到的東西，知道了化工設(shè)計(jì)的魅力。在本次課程設(shè)計(jì)中，我使用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。本次課程設(shè)計(jì)基本上是成功的，但其中還有一

29、些不足之處。還有設(shè)計(jì)過(guò)程中帶來(lái)了一些誤差，通過(guò)作圖法完成的。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)我收獲了一筆寶貴的財(cái)富。在將來(lái)的工作中定會(huì)有更多的收獲。最后，我要感謝我的指導(dǎo)老師胡科研老師，感謝他在本次課程設(shè)計(jì)中對(duì)我的指導(dǎo)和幫助。</p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]. 《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》（無(wú)機(jī)卷）.北京.化學(xué)工業(yè)出版社</p>

30、<p>　　[2]. （蘇）FO Ⅱ 迪新在奧爾斯科戈. 《化工基本過(guò)程與設(shè)備》. 北京.化學(xué)工業(yè)出版社，1988</p><p>　　[3]. 國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院. 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1986</p><p><b>　　1982</b></p><p>　　[4]. EE 路德維希. 化學(xué)工業(yè)部