【導(dǎo)讀】礎(chǔ)上，同時(shí)體現(xiàn)了啤酒釀造的新工藝，為企業(yè)的開(kāi)源節(jié)流提供了新的依據(jù)。發(fā)酵設(shè)備采用圓筒體錐底發(fā)酵罐，發(fā)酵周期是17天。糖化方法采用雙醪浸出糖化法，發(fā)酵方法采用下面發(fā)酵法。圖紙主要為發(fā)酵罐裝配圖。本文對(duì)啤酒生產(chǎn)線工藝設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部分—原料。對(duì)發(fā)酵過(guò)程及其設(shè)備選型進(jìn)行了較為詳細(xì)的探討。飲食消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不斷改變，啤酒已進(jìn)入了千家萬(wàn)戶。另外，此次選題是教研室下達(dá)的任務(wù)?；顒?dòng)，而煙酸則能擴(kuò)張血管，故它們對(duì)心血管系統(tǒng)有益，可加速新陳代謝。本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)10萬(wàn)噸11度的啤酒廠，重點(diǎn)設(shè)備發(fā)酵罐，發(fā)酵工段為重點(diǎn)工段。適用的廠房結(jié)構(gòu)，確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行，配備必要的勞動(dòng)人員，滿足正常生產(chǎn)需要。間；水中Ca至少為40~50mg/L。另外，Ca和Mg比例要大于3:1。芽和麥芽輔料中溶解出來(lái)的物質(zhì)稱為浸出物。麥汁中浸出物與投料量比值的百分?jǐn)?shù)稱為浸

　　

【正文】 不銹鋼許用應(yīng)力【б 】 =137，出自《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 P319 Φ — 焊縫系數(shù)Φ =1，雙面對(duì)接頭 100% C— 壁厚附加量 C1— 鋼板負(fù)偏差， C1= C2— 腐蝕裕量，不銹鋼，腐蝕裕微量，一般單面腐蝕 C2=1,雙面 C2=2 C3— 加工 減薄量 C3=0(冷加工 C3=0，熱加工 C3=1mm) Sd=S+C2= mm 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 P97表 49 得 C1= 所以： Sn=+= 圓整后取 Sn=8mm 罐的筒體厚度為 8mm的 0Cr18Ni9 鋼板制作。 在《發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)概論》和工藝手冊(cè)中查得 Dg=4000mm,一米高的筒節(jié)鋼板重 790kg,則 16 米的筒體重： 790 16=12640kg (2) 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭壁厚計(jì)算 一般中低壓容積采用橢圓形封頭，為了便于設(shè)計(jì)加工，本設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)橢 圓形 封頭，也是用不銹鋼 0Cr18Ni9 制作起許用應(yīng)力【б】 t137 S=PcDi/(2【б】 tΦ )+C = 4000/(2 )+ = mm 圓整后取 Sd=8mm 由《發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)概論》表 15 和《材料與零部件》（上）得： 26 表 51 橢圓封頭系數(shù) 公稱直徑 曲面高度 直邊高度 內(nèi)表面積 容積 V б Dg(mm) H1 h F(㎡ ) m179。 mm 4000 1000 50 8 (3)罐底錐形封頭的設(shè)計(jì)選型 選用不銹鋼【б】 t=137 的 0Cr18Ni9 制作，錐殼半頂角 30176。，可選用無(wú)折邊不需加強(qiáng)錐形封頭，便于收集和卸除這些設(shè)備。 Sd=PcDi/(2【б】 tΦ Pc)cosα +C = 4000/（ 2 ） 1/cos30176。 + = 無(wú)折邊錐形封頭錐體大端與圓筒連接時(shí)，應(yīng)按下述方法確定連接處錐殼大端厚度，以Pc/【б】 tΦ與半頂角值查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》圖 415： Pc/【б】 t=247。 137= Q 值為 在增加厚度區(qū)域需增加厚度，由下式計(jì)算得： Sr=QPcDi/(2【б】 tΦ Pc) = 4000/（ 2 137 ） = 圓整后取厚度為 10mm，在任何情況下，加強(qiáng)段的厚度不得小于相連接的錐殼厚度，錐殼加強(qiáng)段的長(zhǎng)度 L 不得小于 2 30co s/ Di Sr = 圓筒加強(qiáng)長(zhǎng)度 L 應(yīng)不小于 2 = 圓錐體小端連接處的厚度無(wú)需加強(qiáng)，仍取 10mm。 (4)進(jìn)料管及排酒管的直徑與選型 本設(shè)計(jì)選用直型接管及進(jìn)料管為同一管道，與派酵母也為同一管道。 對(duì)于進(jìn)料管與排酒管流量相差不大，可選用同一管徑的管子。 該發(fā)酵罐實(shí)裝醪液 179。 由工廠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)知，一般裝滿一發(fā)酵罐麥汁需要 6h，則進(jìn)醪速度： Vs=V/τ =（ 6 4000） = m179。/s 查《化工原理》（上）表 11，高粘度流體的速度在 — 1m/s，取發(fā)酵醪流速 u=。 則管徑 D= uVsπ/4 = ）（ ?? = 則管徑取 125mm 在《材料與零部件》（上） P154查得Φ 133 4 的無(wú)縫鋼管內(nèi)徑為： di=125 校核： u=4Vs/π di178。 =4 ( 178。) =, （在 — 1m/s 范圍內(nèi)，所以可采用此管。 ） 27 表 52 管法蘭連接尺寸 （ mm） 公稱直徑DN D K L Th n 125 240 200 18 M16 8 (5)冷媒進(jìn)出管 由前面的冷量衡算可知，發(fā)酵過(guò)程冷媒流量為 ,設(shè)酒精密度 為 804kg/m179。為三段冷卻，三個(gè)冷媒進(jìn)口管。 所以管內(nèi)流量為： Vs=(804 4000) = m179。/s 查《化工原理》酒精屬于低黏度流體，流 速范圍在 — 。 取冷媒流速 u= m/s。則冷媒進(jìn)出口管徑： D= uVsπ/4 = ）（ ?? = 取 D=50 mm 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表 57 的無(wú)縫鋼管，其內(nèi)徑 di= 校核 u=4Vs/π di178。 =4 （ 178。） = m/s （在 — 范圍內(nèi)，符合要求。） 表 53 管法蘭連接尺寸 （ mm） 公稱直徑DN D K L Th n 50 140 110 14 M12 4 (6)發(fā)酵罐夾套的選取 a．冷卻面積的計(jì)算 F=Q/Kt 由于發(fā)酵時(shí)產(chǎn)熱高峰為 （ ），則每罐放熱高峰： Q= V 有 = = 采用夾套安裝罐外壁，用間接冷卻法冷卻，冷卻介質(zhì)為酒精，分三段冷卻，冷卻介質(zhì)進(jìn)出口溫度為 8℃和 0℃。 發(fā)酵前期 平均溫度： 6℃→ 6℃ 8℃→ 0℃ 14℃→ 6℃ 28 △ tm=（△ t1 △ t2） /In（△ t1/ △ t2） =（ 146） /In（ 14/6） =℃ 取夾套傳熱系數(shù)為 K= 220kJ/(m178。.h. ℃ ) ∴ 冷卻面積 F=Q/K△ tm =（ 220 ） =178。 發(fā)酵后期 平均溫差： 6℃→ 1℃ 8℃→ 0℃ △ t1=t1t2=6℃ △ t2=t2t1=7℃ △ tm=（△ t1△ t2） /In（△ t1/△ t2） =（ 67） /In（ 6/7） =℃ ∴冷卻面積 F=Q/(K△ tm) =( 220 ) =178。 由于發(fā)酵后期散熱較大，故以后期面積 178。為準(zhǔn)，對(duì)于單釀 發(fā)酵，一次冷媒直接蒸發(fā)冷卻。 ： 一般為三段夾套冷卻，大概比例為上段 30%、中段 55%、下段 15%，故： S 上 = 30%= ㎡ S 中 = 55%= ㎡ S 下 = 15%= ㎡ 上段距發(fā)酵液面 15cm排列，中段在 筒體的下部距支座底 15cm向上排列，錐底盡可能接近排酵母口排列。 各段高度： S 上 = ㎡ =π Dh 上 h 上 = m S 中 = ㎡ =π Dh 中 h 中 = m S 下 = ㎡ = Dh 下 h 下 h 下 = m (7) CO2排出管及 CIP清洗管 CO2排出管與 CIP 清洗管都安放在封頭上，又設(shè) CO2管與清潔管徑一致，洗滌發(fā)酵罐經(jīng)過(guò)三次，第一次進(jìn)堿，第二次進(jìn)清水，第三次進(jìn)消毒水。又設(shè)洗滌時(shí)間為 。消耗的CO2 的體積為 m179。 則洗滌體積流量 Vs=Q/t=179。/s 查《化工原理》（上） P20 表 11，自來(lái)水流速范圍 ，取洗滌水流速為 ，則管徑為 29 D= uVsπ/4 =(4 ) = 取 40mm 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 P56 表 26，選用Φ 45* 的無(wú)縫鋼管，其內(nèi)徑為 di= 校核： u=4Vs/π di178。 =4 178。 =，（在范圍內(nèi)，滿足要求。） 表 54 管法蘭連接尺寸 （ mm） 公稱直徑DN D K L Th n 40 130 100 14 M12 4 (8)其他選型 ： 查表得到溫度計(jì)的接管應(yīng)選用Φ 14 3的無(wú)縫鋼管 和試鏡 的選擇 由《材料與零部件》，設(shè)備內(nèi)徑大于 2500mm 的應(yīng)該有兩個(gè)入孔標(biāo)準(zhǔn)，橢圓封頭上的入孔選用 Dg450 的圓形入孔 ，普通碳鋼制造?？偢?H=233mm,另外封頭的試鏡取 Dg125mm 的。筒體的下部也安裝一個(gè)同樣的圓形入孔，也由普通碳鋼制造。 取樣塞主要作用是在發(fā)酵后期儲(chǔ)酒過(guò)程中，不同時(shí)間取發(fā)酵醪來(lái)檢測(cè)，看是否符合標(biāo)準(zhǔn)，情況是否正常，還能通過(guò)此口來(lái)檢測(cè)罐內(nèi) CO2的濃度，由于此流量不大，內(nèi)徑取 10mm就夠了。 發(fā)酵工廠設(shè)備常用支座分為臥式支座和立式支座，其中臥式支座又分為支腿，圖型支座和鞍型支座三種，立式支座也分為三種：懸掛支座，支撐式和裙式支座。對(duì)于公稱容積為 75立 方米以上的發(fā)酵罐，由于設(shè)備的總重量較大，應(yīng)選用裙式支座。本設(shè)計(jì)的罐體容積為 230 立方米，故選用裙式支座。 在鍋爐，管道和各種壓力容器中，為了控制壓力不超過(guò)允許的數(shù)值，需要安裝安全閥。安全閥能根據(jù)介質(zhì)工作壓力自動(dòng)啟閉。 30 總 結(jié) 本次發(fā)酵罐設(shè)計(jì)，我們查閱了大量的相關(guān)資料和進(jìn)行了很多相關(guān)文獻(xiàn)的檢索，自己也精心設(shè)計(jì)整理數(shù)據(jù)，同時(shí)在老師和同學(xué)的幫助下順利完成。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我們對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)得到了全面的鞏固，使理論和實(shí)踐達(dá)到更好的結(jié)合，進(jìn)一步鍛煉獨(dú)立思考、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能 力。基本掌握了啤酒生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算、設(shè)備選型等技能，并對(duì)啤酒生產(chǎn)過(guò)程的設(shè)計(jì)有一個(gè)整體的把握，具備基本的設(shè)計(jì)技能。 感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中其他本專業(yè)老師的指導(dǎo)以及本專業(yè)同學(xué)的幫助和支持，多虧和他們的討論研究，讓我發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，及時(shí)改正，才能順利完成我的課程設(shè)計(jì)。在這里還要特別感謝與我并肩努力的寢室同學(xué)，有他們對(duì)于一些重點(diǎn)疑難問(wèn)題的討論，使我的設(shè)計(jì)得到了進(jìn)一步的完善，也使我對(duì)本設(shè)計(jì)有了更深刻的理解。 31 參考文獻(xiàn) [1]. 管敦儀 .啤酒工業(yè)手冊(cè) .上、中、下 .[M]北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社， 1998 [2]. 吳 思方主編 .發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論 .[M]北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社， [3]. 刁玉偉主編 .化工機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ) .[M]大連：大連理工大學(xué)出版社， ：51347 [4]. 丁 浩 .化工工藝設(shè)計(jì) .[M]上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1989. [5]. 梁世中主編 .生物工程設(shè)備 .[M]北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社 . [6]. 石光源編寫(xiě) .機(jī)械制圖 .[M]北京：高等教育出版社 . [7]. 顧國(guó)賢編寫(xiě) .釀造酒工藝學(xué) .[M]北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社 . [8]. 趙國(guó)方編寫(xiě) .化工工藝設(shè)計(jì)概論 .[M]上海：原子能出版社 .1990. [9]. 化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組 .材料與零部件 .上、中、下、 [M]上海：上海人民出版社 . [10]. 上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院 .化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) .上、下冊(cè) .[M]上海：化學(xué)工業(yè)出版社 .1986