(完整word版)啤酒发酵罐课程设计要点

发酵罐设备图 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并描述发酵罐的基本结构及其工作原理；2. 学生能够掌握发酵罐设备图中各个部分的名称及功能；3. 学生能够了解发酵过程中涉及的生物化学知识。

技能目标：1. 学生能够通过观察和分析发酵罐设备图，提高空间想象和识图能力；2. 学生能够运用所学知识，解释发酵罐在实际生产中的应用；3. 学生能够运用发酵罐设备图，进行简单的发酵过程设计与优化。

情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对生物工程及发酵技术的兴趣，提高科学探究精神；2. 学生能够认识到发酵技术在生产和生活中的重要性，增强环保意识；3. 学生能够通过团队合作，培养沟通与协作能力，形成良好的团队精神。

课程性质：本课程为生物工程领域的一节实践性课程，旨在让学生通过观察和分析发酵罐设备图，掌握发酵罐的结构、原理和应用。

学生特点：学生处于高中阶段，具有一定的生物知识和空间想象力，对实际应用有较高的兴趣。

教学要求：教师需引导学生通过观察、分析、讨论等方式，将理论知识与实际应用相结合，提高学生的实践能力和创新能力。

在教学过程中，注重培养学生的团队合作精神和科学探究精神。

通过本课程的学习，使学生能够更好地理解和应用发酵技术。

二、教学内容1. 发酵罐的基本结构- 罐体、罐盖、搅拌装置、冷却装置、空气分布系统等部分的结构特点；- 发酵罐的材料选择及对发酵过程的影响。

2. 发酵罐的工作原理- 发酵罐内微生物的生长与代谢过程；- 搅拌、冷却、通气等对发酵过程的影响；- 发酵过程中涉及的生物化学原理。

3. 发酵罐设备图解读- 设备图中各部分的名称、位置及连接方式；- 通过设备图分析发酵罐的工作流程；- 设备图在实际工程中的应用。

4. 发酵罐在生物工程中的应用- 发酵罐在不同行业中的应用案例；- 发酵罐的选型与优化；- 发酵罐操作注意事项及安全防护。

教材章节：本教学内容基于教材中关于发酵工程技术、发酵设备及其应用的相关章节。

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＝0.714DV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 mm3）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内＝100mm,d平均＝105mm每米管长冷却面积F0＝105×10-3×1＝0.105 m2则冷却管总长度L＝F/ F0＝119.2/0.105＝1135 m筒体冷却夹套设置二段，且均匀分布。

第一章啤酒露天发酵罐的化工设计计算一、发酵罐的容积确定实际需要选用V全=4om的发酵罐贝y V 有效=V 全X =40 x 80%=32 mh二、基础参数选择1.D:H 选用D:H=1:32.锥角：取锥角为70°3.封头：选用标准椭圆封头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钢，冷却介质采用20% -4C的酒精溶液)5.罐体所承受最大内压：kg/cm夕卜压：kg/ cm A6.锥形罐材质：As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伽8.内壁涂料：环氧树脂三、D、H的确定由D:H=1:2，贝锥体高度Hi=D/2tg35°=封头高度H2=D/4=圆柱部分高度f = () D=,,f 兀D2 n 31又因为V全二V锥+V封+V^： XXH1+XD+- 3 4 24 =++=40得》查JB1154-73《椭圆形封头和尺寸》取发酵直径再由V ±=40cm3，D=设H: D=xD3+ D3+() D3=40X=得径高比为D:H=1:由D=3400mr查表得椭圆形封头几何尺寸为：hi=850mmho=5OmmF=V=筒体几何尺寸为：H=2946mm2锥体封头几何尺寸为：H=50mm r=510mXDXHa4D=3400mmH=2428mm20.7 0.3COSa 2 2F=n d/4-[ +1= mSina3 2 3V=n d / 24[ (+) /tga+]= m则：锥形罐总高：H=575+40+5791+40+1714=8160mm 总容积：V=++二实际充满系数：32/=75%罐内液柱高：32-10.27H =—3A 103+( 2428+50)=4873mm4四、发酵罐的强度计算罐体为内压容器的壁厚计算1.标准椭圆封头设计压力为:*= kg/ cmPDqs=2 t P式中：P=k/ cmt: A钢工作温度下的许用力取1520 kk/帛:焊接系数，本例采用双面对接焊作为局部无探伤壁厚附加量: C=C+G+G查表得：C:钢板厚度的负偏差取负偏差C 2：腐蚀裕量取2mmC 3：制造减薄量取2 1520 0.9-2.75 取 S o=7mm直边高：h-50mm校核PD 中D 中4s 2h=2.75 3400 747 2 •筒体3 42 34002 1520 0.9-3.42 取 S=8mm校核2=PD/2S =<3 •锥形封头（1）过渡区壁则: 2.75 3400 3.4 6.8mm 一* （+）二您/cmPD P i^=X （P 工作+P 静）S= 2 PC （取 G 二,C2=2,C3=）厚3400 73.2 7.5mmKP 设Dg0.5 PP （ + ）二您/cm （为静压）s=K P 设Dg0.5 P0.75 3.74 34002 1520 0.9-0.5 3.74=+C=++2+⑵锥体f * PDgs= t 0.5P +cS=— ' * PDq—= 0.60 3.74 3400t 0.5P 1520 0.9-0.5 3.74 S=S+C=++2+= 5.6（ f查表为）取S=10mm ho=4Omm校核锥体所受最大应力处:PD中2sCos35=3.74 34102 10 cos35锥体为外压容器的壁厚计算1 •标准椭圆封头设So=5mmR 内==3060mmR 内/100S=3060/ (100 X 5)= 查图表牛1及B=275[P]=B*S o/R 内=275*5/3240=cm2>cm2满足要求取Ci= 5 C2=2mm，C3=则S=So+C=8mm2.筒体设So=6mmL/D=S 0/ D=2400/6=400查图表4-1及B=2102[P]=210X6/3400=cm2>S o=6mm故可取G=，C2= 2mm，C3 =则S=S+C 我10mm3.锥形封头因为：a =35所以v a <60按第四章发酵罐设计的中封头可知，加强圈间中锥体截面积最大直径为：(2 X 2428/2 ) X tg35 =1700mm取加强圈中心线间锥体长度为1214mm设S0=6mmL/D=857/3400=D/So=34OO/6=查图表4」及B=320[P]=BS o/D=32O*6/34OO=>cm2故取So=6mmC 1=， C2=2mm， C3=所以S=So+C=6+=取S=10mm综合前两步设计、取两者中较大的有生产经验确定标准椭圆型封头厚度为10mm h o=5Omm圆筒壁厚10mm标准形封头壁厚12mm h o=5Omm五、锥形罐的强度校核內压校核液压试验P«=125P设由于液体的存在，锥体部分为罐体受压最重之处即最危险设计压力P=cm2液压实验P试=6777查得A钢° =2400kg/cm3(T 试二P 试[Dg+ (S-C) ]/2(S-C)=*[3400+]/2*=cm2=**2400=1944kg/cm > c 试可见符合强度要求，试压安全外压实验以内压代替外压p=*+=cm 2P试==cmvp内试故可知试压安全刚度校核本例中允许S=2*3400/1000=而设计时取壁厚为S=10mm故符合刚度要求（公式：S最小=2D内/1000）第二章发酵罐热工设计计算一、计算依据计采用A刚作发酵罐材料，用8号槽钢做冷却夹套，分三段冷却，筒体二段，椎部一段，夹套工作压力为cn^冷媒为20% （V/V）酒精溶液，T进=-4C, T出为-2C，麦汁发酵温度维持12C （主要发酵5-6天，封头及筒体部分保温层厚度为200mm椎底部分为98mm二、总发酵热计算Q 二q*v=119*32=3808kg/hrq为每立方米发酵麦汁在主发酵期间每小时的放热量；v为发酵麦汁量1、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*冷却剂流量为(三段冷却)3**10作仁*®6八查得20%(V/V )酒精溶液At平=-3C下的p =976kg/m3Cp =kg ・C冷却剂的冷却能力为：3Q=*10 *976**2*3400=60082kcal/hr故可选取8号钢槽为冷却夹套。

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CO2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物等物质组成的泡盖，厚度2～5cm。

此阶段2天，每天降糖0.5％～0.8％。

当12度酒糖度降至3.8～4°Bx时，即可下酒进入后发酵。

（2）后发酵后发酵又称贮酒，其目的是完成残糖的最后发酵，增加啤酒的稳定性，饱充CO2，充分沉淀蛋白质，澄清酒液；清除双乙酰、醛类及H2S等嫩酒味，促进成熟；尽可能使酒液处于还原状态，降低氧含量。

啤酒发酵罐课程设计1. 课程目标本课程旨在介绍啤酒发酵罐的结构、工作原理及相关操作。

通过课程学习，学生将掌握啤酒发酵罐的基本知识和操作技能，为将来从事酒类工业提供基础知识和技能支持。

2. 课程内容2.1 啤酒发酵罐的结构和工作原理本节主要介绍啤酒发酵罐的结构组成及工作原理，包括：•发酵罐的分类•发酵罐的结构组成•发酵罐的工作原理2.2 发酵罐的操作本节主要介绍发酵罐的操作技能，包括：•发酵罐的清洁和消毒方法•发酵罐的灌装和排空操作•发酵罐的温度控制方法2.3 啤酒发酵过程控制本节主要介绍在啤酒发酵过程中的控制方法，包括：•pH值的控制方法•气体的控制方法•酵母的控制方法3. 教学方法本课程采用理论教学与实践操作相结合的教学方法，以带领学生参观啤酒生产线和实验室为主要实践方式，让学生亲身体验啤酒生产的全过程，并配合讲解，让学生了解啤酒发酵罐的具体操作及注意事项。

4. 考核方式本课程采用理论考核和实践考核相结合的方式进行，理论考核主要考察学生对啤酒发酵罐的结构及工作原理的掌握程度，实践考核主要考察学生在啤酒发酵罐的操作和控制方面的技能水平。

5. 教材及参考资料5.1 基础教材•《啤酒工艺学》（高等院校生物科学教材）•《食品工艺学》（高等职业院校酒类生产本科专业系列教材）5.2 参考资料•《啤酒发酵罐操作规程》•《啤酒生产工艺流程图解》•《酒类生产实务》6. 实践教学对于本课程的实践教学，建议分为以下几个步骤进行：6.1 参观啤酒生产线参观啤酒生产线是理论教学的重要补充，在参观的过程中要注意以下几点：•了解啤酒生产线的工艺流程•认识啤酒发酵罐的结构和工作原理•观察啤酒发酵罐的清洗和消毒过程6.2 实验在实验室中，通过模拟啤酒发酵过程，让学生亲自操作啤酒发酵罐，掌握相关操作和控制技能。

6.3 讨论与分享在实践教学结束后，要对学生所进行的操作进行讨论和分享，让学生彼此分享各自的操作心得及经验。

7. 课程总结通过本课程，学生将掌握啤酒发酵罐的基本知识和操作技能，为将来从事酒类工业提供基础知识和技能支持。

XX学校教案
2。

2.5 啤酒的分类
啤酒酒标上的度数与白酒酒标上的度数不同，它并非指酒精精度,它的含义为原麦汁浓度，即啤酒发酵进罐时麦汁的浓度。

2.2.6 啤酒的分类
1)根据原麦汁浓度分类
2)根据啤酒色泽分类
（1）淡色啤酒：色度一般在5-14EBC单位,色泽较浅,是啤酒中产量最大的一种。

口味淡爽，酒花香味突出。

（2）浓色啤酒：色泽呈红棕色或红褐色，产量较低.麦芽香味突出，口味醇厚，酒花苦味较轻。

（3）黑色啤酒：色泽呈深红褐色乃至黑褐色，产量较低.
3)根据杀菌方法分类
（1）鲜啤酒：又称生啤酒。

在生产中未经杀菌,味鲜美，营养价值高，稳定性差,多为夏季桶装啤酒。

（2）熟啤酒:装瓶后经过巴氏杀菌，防止酵母发酵和微生物引起的质量变化，稳定性好,不易发生混浊，易保管。

4）根据包装容器分类
（1）瓶装啤酒
(2）易拉罐装啤酒
（3)桶装啤酒
5）根据啤酒酵母性质分类
（1）上面发酵啤酒：采用上面酵母。

发酵过程中，酵母随CO2浮到发酵罐上面,发酵温度15-20°C。

啤酒的香味突出.
(2）下面发酵啤酒：采用下面酵母。

发酵完毕，酵母凝聚沉淀到发酵容器底部，发酵温度5-10°C，啤酒的香味柔
教师：教研组长：教研室主任：。

发酵罐70t设计庆大霉素生产工艺流程图①装料系数：一级种子罐65% 二级种子罐70% 发酵罐75%②发酵液物性参数：密度1050kg/m3 粘度50（CP）比热4.18kJ/kg.℃③Q p:发酵热 3500kcal/m3h=14700kJ/m3h冷却装置：种子罐用夹套式冷却，发酵罐用列管冷却。

④连续灭菌系统培养基灭菌处理量：20m3/h 连消灭菌温度：1350C⑤接种量 一级种子罐至二级种子罐按15%计算 二级种子罐至发酵罐按15%计算已知工艺条件（1）年产量 ：G=70t(庆大霉素) （2）年工作日 M=300天 （3）发酵周期=6t 天 （4）发酵平均单位u1=1500单位/ 毫升 （5）成品效价u2=580单位/毫克（6）提炼总效率=85% (7)装料系数=75% 工艺计算 V d =%85*1500*300580*70*1000=106.14m 3/dV 0=0.75*1106.14=141.53m 3/d0 3二级种子罐 (取损失比为15% ) 取周期为4天，则需发酵罐4台V1=7.0)15.01(*15.0*14.106+=26.16m3一级种子罐 (取损失比为15% )V2=65.0)15..01(*15.0*15.0*14.106+=4.23m 3取周期为4天，则需发酵罐4台发酵罐（1）高径比H/D=2.0~3.5（2）搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器,Di:di:L:B=20:15:5:4 （3）搅拌器间距：S=（0.95-1.05）D （4）搅拌器直径：Di=D/3（5）最下一组搅拌器与罐底的距离：C=（0.8-1.0）D （6）罐内0.4MPa ；夹套0.25 MPa（7）挡板宽度：B=0.1D ，当采用列管式冷却时，可用列管冷却代替设备框图搅拌器此发酵过程中有中间补料操作，对混合物要求较高，选用六弯叶涡轮搅拌器 N P=4.7，湍流 该搅拌器的各部尺寸与罐径D 有一定比例关系，六弯叶涡轮搅拌器,Di:di:L:B=20:15:5:4搅拌器叶径Di 为：)m (67.1353D D i=== 取1.7m 。

目录第一章啤酒发酵罐结构与动力学特征一、啤酒的概述二、啤酒发酵容器的演变三、啤酒发酵罐的特点四、露天圆锥发酵罐的结构五、发酵罐发酵的动力学特征第二章露天发酵罐设计一、啤酒发酵罐的化工设计计算二、发酵罐热工设计计算三、发酵罐附件的设计及选型第三章发酵罐的计算特性和规范一、技术特性二、发酵罐规范表第四章发酵罐设计图第一章啤酒发酵罐结构与动力学特征一、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。

(一)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。

啤酒发酵罐设计设计首先，在设计啤酒发酵罐时，需要考虑罐体的材质。

传统的啤酒发酵罐多采用不锈钢材质，因为不锈钢有良好的耐腐蚀性和塑性，可以确保发酵罐在长期使用过程中不会受到化学物质的侵蚀。

此外，不锈钢材质还具有良好的导热性和保温性能，可以保持啤酒发酵过程中的适宜温度。

其次，在设计啤酒发酵罐时，需要考虑罐体的形状和尺寸。

一般来说，发酵罐的形状为圆筒形，这种形状有利于啤酒在发酵过程中的混合和对流，能够更好地促进发酵过程的进行。

同时，发酵罐的尺寸应根据生产规模和啤酒发酵的要求来确定，包括发酵罐的容积和高度。

一般来说，发酵罐的容积越大，啤酒的发酵效果越好，但同时也要考虑到生产成本和操作难度等因素。

此外，在设计啤酒发酵罐时，还需考虑罐体内的控制和监测系统。

发酵过程中需要对温度、压力、pH值等参数进行实时监测和控制，以确保发酵过程的稳定和质量的控制。

因此，发酵罐应配备相应的传感器和控制器，能够实现对发酵过程的自动化控制。

此外，还可以考虑加装通风装置和发酵度检测装置等，方便对发酵过程进行调控和监测。

最后，在设计啤酒发酵罐时，还需要考虑清洗和维护的便利性。

发酵过程中会产生一定的泥沉淀物和悬浮物，需要进行定期清理和维护。

因此，发酵罐应设计有方便清洗的结构，比如可以设计有可拆卸和可打开的罐盖和底部排污口等，方便进行清洗和维护操作。

同时，还需要考虑发酵罐的密封性能和材质选择，确保不会出现泄漏和污染等问题。

综上所述，啤酒发酵罐设计的关键是材质选择、形状和尺寸设计、控制和监测系统设计，以及清洗和维护便利性的考虑。

只有在这些方面充分考虑并进行合理设计的前提下，才能够保证啤酒发酵过程的稳定性和质量的控制。

课程设计任务书题目：年产10万千升12°淡色啤酒生产露天锥底发酵罐的设计一、主要内容：1、物料的恒算，发酵罐总容积计算；2、求发酵罐个数；3、发酵罐设计（罐体尺寸、壁厚、冷却面积计算与设计、发酵罐附件的设计及选型）二、基本要求1、编写计算设计说明书（有前言、设计参数、物料恒算、发酵罐工艺设计计算，设计体会）2、用CAD绘出啤酒露天锥底发酵罐装配图。

三、设计参数1．D∶H：选用D∶H=1∶42．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㎏/cm³6．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9．年生产旺季天数170天计算10.工艺确定原辅料比例为75：25。

每天糖化投料次数为7。

11.根据物料恒算每次糖化可得热麦汁66 m3.每个锥形发酵罐装四锅麦汁。

四、主要参考资料〔1〕顾国贤《酿造酒工艺学》中国轻工业出版社2012.06〔2〕梁世中《生物工程设备》轻工业出版社2002.2〔3〕朱有庭《化工设备设计手册》化学工业出版社2005.06〔4〕吴思方《发酵工厂工艺设计概论》中国轻工业出版社2007 〔5〕李多民《化工过程设备设计基础》中国石化出版社2007。

04 〔6〕邹宜侯《机械制图》清华大学出版社2012.08完成期限：2014年11月19日至2014年11月30日指导教师：王兰芝、王君高教研室主任：目录1前言 (3)1.1设计目的 (3)1.2技术背景 (4)2基本工艺条件 (6)2.1生产规模 (6)2.2基本参数 (6)3发酵罐的设计计算和说明 (7)3．1发酵罐个数和结构尺寸的设计 (7)3.1.1发酵罐个数的确定 (7)3.1.2发酵罐尺寸的确定 (7)3.2冷却面积和冷却装置结构尺寸确定 (8)3.3发酵罐壁厚计算 (10)3.4发酵罐排入料管直径 (11)3.5发酵罐附件的设计选型 (11)4发酵罐的技术特性和规范 (12)4.1技术特性 (12)4.2发酵罐规范表（见发酵罐参数） (13)4.3发酵罐总装图（见附图） (13)5主要参考资料 (13)1前言1.1设计目的目前，世界上啤酒市场的竞争日益激烈，广大消费者对啤酒品种结构和产品质量的要求也越来越高，相应的新品种也层出不穷，因此，很有必要将这方面的技术加以科学的总结和分析，以推动啤酒产品多样化在广度和深度的健康发展，随着人们生活水平的提高，饮食消费结构的不断改变，啤酒已进入了千家万户。

发酵罐课程设计模版发酵罐课程设计模版课程设计——发酵罐成绩食品发酵工程课程设计说明书题目：机械搅拌通风发酵罐的设计设计人：××学院：××××××班级：××××指导教师：××设计时间：××年×月×日~ ×月×日目录设计任务书1 第一章味精生产工艺 2 1.1 味精生产工艺概述. 3 1.2 味精发酵法生产的总工艺流程 4 第二章发酵罐设备设计与选型 6 2.1 发酵罐的选型. 6 2.2 发酵罐生产能力、数量和容积的确定 6 2.2.1 发酵罐容积的确定 6 2.2.2 生产能力的计算 6 2.2.3 发酵罐个数的确定7 2.3 发酵罐主要尺寸的计算. 7 2.4 发酵罐冷却面积的计算. 8 2.5 发酵罐搅拌器设计. 8 2.6 发酵罐搅拌轴功率的计算. 9 2.6.1 计算Rem . 9 2.6.2 计算不通气时的搅拌轴功率P0 9 2.6.3 计算通风时的轴功率Pg 10 2.6.4 求电机功率P电10 2.7 发酵罐设备结构的工艺计算.10 2.7.1 空气分布器10 2.7.2 密封方式11 2.7.3 冷却管布置11 2.8 发酵罐设备材料的选择. 13 2.9 发酵罐壁厚的计算. 13 2.9.1 计算法确定发酵罐的壁厚S 13 2.9.2 封头壁厚计算13 2.10 发酵罐接管设计. 14 2.10.1 接管的长度h设计. 14 2.10.2 接管直径的确定14 2.11 发酵罐支座. 15 2.12 发酵罐过滤器. 15 2.12.1 过滤器滤层直径计算15 2.12.2 过滤器直径15 2.12.3 过滤器的壁厚15 2.12.4 进出气管15 2.12.5 数量15 2.12.6 滤层厚度15 2.12.7 过滤器高度15 第三章发酵罐参数设计汇总17 主要符号说明.18 参考文献. 19 致谢19 食品发酵工程课程设计任务书学生姓名班级指导教师题目机械搅拌通风发酵罐的设计设计基本参数发酵罐体积：50m³生产能力：年产1万吨味精（99%）原料：淀粉含量86%的工业淀粉生产日：全年320天操作条件：发酵时间：34～36h，发酵温度：32℃发酵冷却水：入口温度：20℃，出口温度：26℃设计要求及内容1、设计方案简介对选定的工艺流程、主要设备的形式进行简要论述2、发酵罐的主要尺寸计算3、搅拌功率及搅拌转速的计算4、冷却面积及冷却水用量计算5、发酵罐壁厚的计算6、局部尺寸及雇主设备的计算7、编写设计说明书将设计所选定的工艺流程方案、主要步骤及计算结果集合成设计说明书。

工程大学课程设计任务书班级：姓名：课题名称：生物反应器设计（啤酒露天发酵罐设计）指定参数：1.全容：m32.容积系数：3.径高比：4.锥角：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）⑴封面⑵完成生物反应器设计化工计算⑶完成生物反应器设计热工计算⑷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1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的任务。

接受学生签字：生物工程教研室2010-11-15发酵罐设计第一节 发酵罐的化工设计计算一、 发酵罐的容积确定由指定参数：V 全= 30m 3∅=85% 则：V 有效=V 全*∅= 25.5 m 3二、 基础参数选择1、D ：H ：由指定参数选用D ：H=1：42、锥角：由指定参数取锥角为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，槽钢材质为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：2.5KG/CM 3外压：0.3KG/CM 36、锥形罐材质：A3钢外加涂料，接管均用不绣钢7、保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度200mm8、内壁涂料：环氧树脂三、D 、H 的确定由D ：H=1：4，则锥体高度H 1=D/2tg450=0.5D封头高度H 2=D/4=0.25D圆柱部分高度H 3=（4.0-0.5-0.25）D=3.25D又因为V 全=V 锥+V 封+V 柱 =3π×D 2/4×H 1+24π×D 3+ 4π×D 2×H 3=0.131D 2+0.131D 2+2.551D 2=30得D=2.20m查JB1154-74《椭圆形封头和尺寸》取发酵直径D=2400mm 再由V 全=30cm 2，D=2.4m得径高比为：D:H=1：2.8由D=2400mm 查表得椭圆封头几何尺寸为：h 1=600mm （曲面高度）h 0=25mm （直边高度）F=6.41m 2 （内表面积）V=1.93m 3（容积） 筒体几何尺寸为：H=6624mmF=36.90m 2V=22.14m 3锥体的几何尺寸为：h 0=25mmr=360mmH=1200mm F=()220.70.3cos 0.644sin d a a ππ⎡⎤-++⎢⎥⎣⎦=3.705m 2V=()230.70.3cos 0.7224d a tga ππ⎡⎤++⎢⎥⎣⎦=2.80m 2 则：锥形罐总高：H=600+25+4896+25+1200=6746mm 总容积：V=1.93+22.14+2.80=26.87m 3实际充满系数ψ：25.5/26.87=94.9%罐内液柱高：H 丿= （25.5-2.80）*4*102/2.42+（1200+25）=6260mm 三、 发酵罐的强度计算（一） 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=2.75KG/cm 2S= []2t PDgC P +σϕ-式中：P=2.75 KG/cm 2[]t σ：A3钢工作温度下的许用力取1520 KG/cm 2 ϕ ：焊接系数，本例采用双面对接焊作为局部无 探伤0.9壁厚附加量：C=C1+C2+C3 查表得：C1;钢板厚度的负偏差取0.8mm 负偏差 C 2:腐蚀裕量取2mmC 3;制造减薄量取0.6则；S=[2.75*2400/(2*1520*0.9-2.75)]+3.4=5.8取S 0=6mm直角边h0=25mm校核∂=(PD中/4S)*(D中/2h)=[2.75*(2400+6)/（4*6）]*[(2400+6)/（2*600）]=552.75<=[∂]t2.筒体P设=1.1*（p工作+p静）=1.1*（2.5+0.61）=3.42kg/cm2 S=[PD/([∂]℘-P)]+C（C2=0.6,C2=2,C3=0.6）=[(3.42*2400)/(2*1520*0.9-3.42)]+3.4=6.4mm 取S=8mm校核∂=PD中/2S=588<=[∂]t℘3.锥形封头1）过渡区壁厚S=[（K P设Dg）/(2[∂]t-0.5P)]+CP设=1.1*(2.5+0.9)=3.74kg/cm2（其中0.9为静压）K=0.75S=[（K P设Dg）/(2[∂]t-0.5P)]+C=(0.75*3.74*2400)/(2*1520*0.9-0.5*3.74)+C=2.46+C=2.46+0.6+0.246=5.31mm2）锥体S=[（f* P设Dg）/( [∂]t-0.5P)]+CS0=[（f* P设Dg）/( [∂]t-0.5P)]=(0.60*3.74*2400)/(1520*0.9-0.5*3.74)(f查表为0.60) 依据《化工设备机械基础》=3.94S=S0+C=3.94+0.6+2+0.394=6.937取S=8mm h0=25mm校核锥体所受的最大压力处∂=PD中/2Scos450=3.74*（2400+8）/2*10* cos450=636.81<=[∂]t(二)、锥体为外压容器的壁厚计算1、标准椭圆封头设S0=5mmR内=0.9Dg=2160mmR内/100S0=2160/100*5=4.32查表4-1及B=260（依据化工容器设备设计手册）[P]=B*S0/ R内=260*5/2160=0.6kg/cm2>0.3 kg/cm2满足要求取C1=0.5mm，C2=2mm，C3=0.5mm则S=S0+C=8mm2.筒体设S0=6mm L/D=0.69 D=2400/6=400查表4-1及B=200【P】=200*6/2400=0.5 kg/㎠S0=6mm故可取C1=0.6mm,C2=2mm,C3=0.6mm则S=S0+C=9.2mm，取S=10mm3.锥形封头因为：α=45°所以22.50°﹤α﹤60°按第四章发酵罐设计中的封头设计可知，加强圈间中椎体截面积最大直径为：2*2740/2*tan45°=1918.6mm取加强圈中心线间椎体长度为1370mm设S0=6mm L/D=1370/2400=0.57D/ S0=2400/6=400查图表4-1可知及B=250【P】=BS0/D=250*6/2400=0. 625﹥0.3 kg/㎠故取S0=6mm C1=0.6mm，C2=2mm，C3=0.6mm所以S=S0+C=9.2mm综合前两步设计，取两者中较大的有生产经验确定标准椭圆型封头厚度为10mm h0=25mm圆筒壁厚10mm标准形封头壁厚12mm h0=25mm五、锥形罐的强度校核1、内压校核液压试验P试=125P设由于液体的存在，锥体部分为罐体受压最重之处即最危险设计压力P=3.74KG/cm2液压实验P试=1.25P=4.68KG/cm2查得A3钢σ=2400kg/cm2σ试=[]()2()Dg S CS C⎛⎫+-⎪-⎝⎭=4.68 ⨯（2400+12-3.2）/2*(12-3.2) =563.6kg/cm20.9ϕσ=0.9*0.9*2400=1944kg/cm2>σ试可见符合强度要求，试压安全2、外压实验以内压代替外压P=1.5*（0.3+1.2）=2.25kg/cm2P试=1.25P=2.8kg/cm2<P内试故可知试压安全3、刚度校核本例中允许S=2*2400/1000=4.8mm而设计时取壁厚为S=10mm，故符合刚度要求（公式：S最小=21000D内）第二节发酵罐热工设计计算一、计算依据计采用A3钢作发酵罐材料，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2.5kg ／cm2冷媒为20%（v／v）酒精溶液，T进=-4℃，T出为-2℃，麦汁发酵温度维持12o（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）二、总发酵热计算Q=q*v=119*24=8330kg/hrq每立方米发酵麦汁在主发酵期间每小时的放热量；v为发酵麦汁量三、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=24.16cm2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△t平=-3℃下的=976kg/m3C=1.04kcal/kg·o C冷却剂的冷却能力为：Q=7.248×103×976×1.041×2×3600=53021.4kcal/hr﹥8330kcal/hr故可选取8号槽钢为冷却夹套四、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余量，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Q6=KA △t m求得冷却面积。

发酵罐的设计 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解发酵的基本原理，掌握发酵过程中关键因素的控制方法。

2. 学生能够了解发酵罐的结构、功能及其设计原理，掌握发酵罐操作的基本步骤。

3. 学生能够掌握发酵过程中常见问题的解决方法，提高对发酵工程的认识。

技能目标：1. 学生能够运用所学的发酵知识，设计并制作一个简单的发酵罐模型，提高动手实践能力。

2. 学生能够通过小组合作，完成发酵罐的设计、搭建和调试，培养团队协作能力和沟通技巧。

3. 学生能够运用所学知识，分析和解决发酵过程中出现的问题，提高问题解决能力。

情感态度价值观目标：1. 学生对发酵工程产生兴趣，认识到生物技术在生产生活中的重要作用，培养对生物工程的热爱。

2. 学生通过实践活动，增强对科学研究的信心，培养勇于探索、积极创新的科学精神。

3. 学生在小组合作中，学会尊重他人意见，培养合作精神，提高人际交往能力。

本课程针对高年级学生，结合发酵工程学科特点，注重理论联系实际，提高学生的实践操作能力。

课程设计以学生为主体，鼓励学生主动参与、积极思考，培养学生的创新意识和解决问题的能力。

通过本课程的学习，使学生能够在实际操作中巩固所学知识，提升技能，形成正确的价值观。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 发酵基本原理：- 发酵过程的定义、类型及特点- 发酵过程中微生物的生长规律- 发酵过程中关键因素（如温度、pH、溶氧等）的控制2. 发酵罐设计与操作：- 发酵罐的结构、功能及其设计原理- 发酵罐的选型与计算- 发酵罐的操作步骤及注意事项3. 发酵过程问题分析与解决：- 发酵过程中常见问题的原因分析- 发酵过程参数的检测与调整- 发酵过程中异常情况的处理方法教学大纲安排如下：第一周：发酵基本原理学习，了解发酵过程的关键因素；第二周：发酵罐的结构、功能及设计原理学习，进行发酵罐选型与计算；第三周：发酵罐操作步骤学习，实践操作发酵罐；第四周：发酵过程问题分析与解决，总结经验，提高发酵成功率。

1、课程设计的内容(1)、通过查阅机械搅拌通风发酵罐或厌氧发酵罐的有关资料，熟悉基本工作原理和特点。

(2)、进行工艺计算(3)、主要设备工作部件尺寸的设计(4)、撰写课程设计说明书2、课程设计的要求与数据（ 1）酒精发酵罐设计年产 2 万吨 95%食用酒精发酵罐设计高径比为 2.5 ，地点为安徽省合肥市，蛇管冷却，初始水温18℃，出水温度26℃（ 2）其他数据生产方法：以薯干为原料，双酶糖化，连续蒸煮，间歇发酵。

三塔蒸馏。

副产品：次级酒精（成品酒精的3%）；杂醇油（成品酒精的0.6% ）原料：薯干（含淀粉68%，水分 12%）酶用量：高温淀粉酶（20,000U/ml ）： 10U/g 原料糖化酶（ 100,000U/ml ）： 150U/g 原料（糖化醪）； 3000U/g 原料（酵母醪）硫酸铵用量：7kg/吨酒精硫酸用量：5kg/吨酒精蒸煮醪粉料加水比：1：2.5发酵成熟醪酒精含量：11% （V ）使用活性干酵母，使用量为 1.5kg / 吨原料活料干酵母的复活用水：10 倍于活性干酵母质量的2%的葡萄糖水发酵罐洗罐用水：发酵成熟醪的2%生产过程淀粉总损失率9%全年生产天数：320 天具体要求：①按要求进行酒精工艺选取及说明② 作全厂物料衡算③ 发酵罐具体设计及计算④发酵罐装配图纸一张（ 2 号图纸）3机械式：本设计设备是？ m 全容积的机械搅拌生物反应器，此反应器内部结构简单，包括进气装置，搅拌装置和取样装置。

外部结构包括：夹套、支座、电动机、减速机以及种类管道的进出口等。

设计本着结构简单，制造方便、拆选方便、经济效益高的特点而设计的。

确定具体的各部分结构形式和尺寸（如封头，传热面等）；根据压力、温度、介质情况合理选材；研究电动机、减速器、联轴器等的选用；对重要的数据进行必要的稳定性的校核。

本设计查阅了多方面的资料，还运用了多方面的知识，采用了许多方法和技巧，使得整个设计合理。

三、生产工艺设计及说明四、全厂物料恒算4.4 原料消耗的计算(1)、淀粉原料生产酒精的总化学反应式为：糖化：（ C H O ）+ nH2O nC H O（1）6 10 5 n612616218180发酵：C H O2C HOH+2CO（2）612625218046×2 44×2(2)、生产 1000kg 无水酒精的理论淀粉消耗量由（ 1）、（2）式可求得理论上生产1000kg 无水酒精所耗的淀粉量为：1000×（ 162/92 ）=1760.9 （kg）(3)、生产 1000kg 国标食用酒精的理论淀粉消耗量国标燃料酒精的乙醇含量在99.5%（体积分数）以上，相当于92.41%（质量分数），故生产 1000kg 食用酒精成品理论上需淀粉量为：1760.9 ×92.41%=1627.2（kg）淀粉损失率为 9%。

第一章设计方案的分析、拟定我设计的是一台70M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产红霉素。

经查阅资料得知生产红霉素的菌种有红色链霉菌、红霉素链霉菌、红色糖多孢菌，综合最适发酵温度、PH、等因素选择红霉素链霉菌，该菌种最适发酵温度为31℃，pH为6.6~7.2，培养基为发酵培养基，主要成分为淀粉10%、黄豆饼粉5%、硫酸铵0.5%、磷酸二氢钾0.2%、碳酸钙2%。

发酵罐主要由罐体和冷却蛇管，以及搅拌装置，传动装置,轴封装置，人孔和其它的一些附件组成。

这次设计就是要对机械搅拌通风发酵罐的几何尺寸进行计算；考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料，确定罐体外形、罐体和封头的壁厚；根据发酵微生物产生的发酵热、发酵罐的装液量、冷却方式等进行冷却装置的设计、计算；根据上面的一系列计算选择适合的搅拌装置，传动装置，和人孔等一些附件的确定,完成整个装备图，完成这次设计。

这次设计包括一套图样，主要是装配图，还有一份说明书。

而绘制装配图是生物工程设备的机械设计核心内容，绘制装配图要有合理的选择基本視图，和各种表达方式，有合理的选择比例，大小，和合理的安排幅面。

说明书就是要写清楚设计的思路和步骤。

压力P——除注明外，压力均指表压力，单位用MPa表示。

工作压力——指在正常情况下，容器顶部可能达到的最高压力。

设计压力——指设定的容器顶部的最高压力。

它与设计温度一起作为设计载荷条件，其值不小于工作压力。

一般在装有安全阀时Pd=(1.05~1.1)Pw当无安全阀时，Pd=(1.0~1.05)*1、设计压力容器的设计压力是指相应的设计压温度下，用以确定壳体厚度的压力，其值不得小于最高工作压力。

容器的最高工作压力是指在正常操作情况下，容器顶部可能出现的最高表压力。

*2、设计温度设计温度是指容器在正常操作情况，在相应的设计压力下设定的受压元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。

当元件的金属温度大于等于0℃时设计温度不得低于元件金属可能达到的最高温度，当元件金属温度低于0℃时设计温度不得高于元件金属可能达到的最低温度。

生物反应器课程设计-----啤酒露天发酵罐设计姓名：张小燕班级：生工112学号：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=22.5m375%=30m3㈡、基础参数选择1．D∶H：选用D∶H=1∶42．锥角：取锥角为90°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㎏cm ³6．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=D2tan35°=0.714D 封头高度 H 2=D4=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=3231242443H D D H D ⨯⨯∏+⨯∏+⨯⨯∏=0.187D ³＋0.131D ³＋2.386D ³=30m ³ 得D=2.23m查JB 《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：=0.4α2=0.023λd(Re)0.8(C p μλ)0.4=1348.4kcal ·℃ 因为计算时冷却盘管为直管，先修正： α=α（1＋1.77dR ）=1348.4×(1＋1.77×0.04741.829) =1410.3kcal ·℃3)筒体部分传热系数K3322111221111A 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㎡hh 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：）②锥形罐筒体需冷却的热量 1）醪液放热 Q 醪=Q 1＋Q 2Q 1=34765×0.055×146.6=2803.1kcal A=22958.78（141.7×11.3）=14.34㎡ 则醪液的冷却负荷为： 14. =0.413㎡T ＞0.3m ³T 故冷却面积能够满足要求。

生物反应器课程设计-----啤酒露天发酵罐设计姓名：***班级：生工112学号：**********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三、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。

2、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。

生物反应器课程设计-----啤酒露天发酵罐设计姓名：张小燕班级：生工112学号：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=22.5m375%=30m3㈡、基础参数选择1．D∶H：选用D∶H=1∶42．锥角：取锥角为90°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㎏cm ³6．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=D2tan35°=0.714D 封头高度 H 2=D4=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=3231242443H D D H D ⨯⨯∏+⨯∏+⨯⨯∏=0.187D ³＋0.131D ³＋2.386D ³=30m ³ 得D=2.23m查JB 《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：=0.4α2=0.023λd(Re)0.8(C p μλ)0.4=1348.4kcal ·℃ 因为计算时冷却盘管为直管，先修正： α=α（1＋1.77dR ）=1348.4×(1＋1.77×0.04741.829) =1410.3kcal ·℃3)筒体部分传热系数K3322111221111A 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㎡hh 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：）②锥形罐筒体需冷却的热量 1）醪液放热 Q 醪=Q 1＋Q 2Q 1=34765×0.055×146.6=2803.1kcal A=22958.78（141.7×11.3）=14.34㎡ 则醪液的冷却负荷为： 14. =0.413㎡T ＞0.3m ³T 故冷却面积能够满足要求。

生物工程专业《化工原理课程设计》说明书题目名称专业班级学号学生姓名指导教师2011 年10 月31 日目录一设计方案的确定 (1)1.1设计条件 (1)1.2发酵工艺 (2)1.3发酵罐尺寸及整体设计 (3)1.3.1发酵罐尺寸确定 (3)1.3.2发酵罐整体设计 (3)1.3.2.1加热、冷却系统的设计 (3)1.3.2.2 pH调节系统的设计 (3)二计算 (4)2.1发酵罐尺寸计算 (4)2.1.1发酵罐直径和高度 (4)2.1.2发酵罐表面积 (4)2.1.3罐体壁厚 (4)2.2传热量的计算 (4)2.2.1发酵液量的确定 (4)2.2.2总的发酵热 (4)2.2.3冷却水耗量W的计算 (5)2.2.4对数平均温度差ΔT m的计算 (5)2.2.5传热总系数K的确定 (6)2.2.6冷却面积的主要尺寸的确定 (6)三设备选型 (7)3.1换热器的选择 (7)3.2人孔的选择 (7)3.3支座的选择 (7)3.4接口管的选择 (7)3.5仪表接口的选择 (7)四附录及图纸 (8)附录 1 (8)附录 2 (8)五总结 (9)六参考文献及资料 (10)一设计方案的确定酒精是一种无色透明﹑易挥发，易燃烧，不导电的液体。

有酒的气味和刺激的辛辣滋味，微甘。

学名是乙醇，分子式C2H6O。

现在的酒精主要还是通过发酵发开制备的。

酒精制备的原料主要有淀粉质和纤维质为主，通过各种酶的作用而产生酒精的，酒精生产也带来了很多副产品，比如说杂醇油、甲醇、二氧化碳等。

1.1设计条件本次课程设计条件是用10m3发酵罐，发酵生产酒精。

表1发酵条件的确定项目条件备注发酵罐类型嫌气发酵罐由参考文献[1]确定发酵菌种酵母菌由参考文献[3]确定发酵罐体积10m3由老师所给的条件确定温度30℃由参考文献[3]确定pH 4.0 由参考文献[3]确定压力42⨯Pa 由参考文献[3]确定10102⨯~5发酵液密度1076kg·m3-由参考文献[3]确定冷却方式沉浸式冷却蛇管由参考文献[1]确定1.2 发酵工艺[3]用甘蔗糖蜜经过硫酸处理让淀粉分子从原料细胞中游离出来以后，再通过稀释、调配、灭菌等操作，然后通过酒母发酵产生酒精。