啤酒发酵罐设计

1、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。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=59.35x4=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。全发酵罐个数和结构尺寸的确定：发酵罐个数N=nt/Z=8x17/4=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=

2、nD2H/4+nD2h/12+nD3/24全得D=5.1mH=2.5D=12.8mh=3.6m查表知封头高h=h+hb=1275+50=1325mm罐体总高H=h+H+h=1325+12800+3600=17725mm总封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14C3C冷却介质(稀酒精)-3C2Ct1=t1-t2，=14-2=12Ct2=t2耳=3(-3)=6C平均温差厶tm=(A-t2)/ln(A-/t2)=(126)/In(12/6)=8.66C其传热系数K取经验值为4.18x200kJ/(m2.hC

3、)则冷却面积F=Q/KAtm=862913/(4.18x200 x8.66)=119.2m2工艺要求冷却面积为0.450.72m2/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109x4.5半圆形无缝钢管作为冷却管，d=100mm,d=105mm内平均每米管长冷却面积F=105x10-3x1=0.105m2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hp=0.12m,蛇管圈直径Dp=5.1+0.018+0.105/2=5.17m

4、每圈蛇管长度1=(6Dp)2+hp2)1/2=1(3.14x5.17)2+0.122)1/2=16.4m每段冷却带圈数Np=L0/1=567.5/16.4=35圈则每段冷却带蛇管高度h0=(35-1)x0.12=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醪-V锥)/S罐=(237.4(1/12)x3.14x5.12x3.6)/(1/4)x3.14x5.12)=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

5、体的顶部高度：H=(50%V-V)/S-0.153醪锥罐=4.61-0.15=4.46m两冷却夹套间距H=H2h0H3=10.284.084.46=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。发酵罐壁厚计算：S=PD/(2刚一P)+C(cm)式中P设计压力，现取P=0.2MPaD发酵罐内径，D=510cmo不锈耐酸钢(1Cr18Ni9Ti)的许用应力，o=137MP

6、a一焊缝系数，其范围在0.51之间，现取申=0.7C一壁厚附加量(cm)C=C1C2C3q钢板负偏差，C1=0.5mmC?为腐蚀裕量，C?=0mmC3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=0.05cmS=0.2x510/(2x137x0.7-0.2)+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刚一P)+C(cm)式中P=0.2MPaD=510cmo=137MPa9=0.7C=0.05+0+0.1=0.15cm则S=0.2x510/(2x137x0.7-0.2)+0.15=0.68cm查钢材手册圆整为S=8mm因锥形发酵罐置于露天(锥部置于室内)，为了进行良好的保温，以降低生产中的耗冷量，故在罐外壁加20cm厚的聚酰氨树脂作为保温层，在保温层外用瓦楞型板材设一外防护层。排料管直径的确定：每罐发酵液量为58.40 x4=233.6m3,设4h之内排空，则物料体积流量Q=233.6/3600 x4=0.0162m3/s取发酵液流速为v=1m/s则排料管截面积F=Q/v=0.0162/1=0.0162m2管径d=(F/(h/4)1/2=10.0162/5/4)1/2=0.144m选取无缝管1