发酵罐设计说明书
啤酒发酵罐课程设计
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。
上海百仑发酵罐操作说明
搅拌设定：
PID控制调节
设定搅拌上 下限定
用于搅拌和DO关联时 使用
PID 解释
（1）比例控制（P） 比例控制是一种最简单的控制方式。其控 制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统 输出存在稳态误差。 （2）积分控制（I） 在积分控制中，控制器的输出与输入误差 信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态 后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差 系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积 分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加。积分项会增大。 这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大。它推 动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此， 比例+积分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
第四节 灭菌控制
本产品为自动灭菌发酵罐，在灭菌时首先 点击程序中的灭菌操作。如图，点击启动 自 动。
Βιβλιοθήκη 灭菌开始，注意总进气阀（蒸汽）是否打开 检查所有阀门动作是否正确，所有阀门动作 见第二节。 若阀门动作不对，本产品还准备了旁通阀门 用来紧急使用。 本产品虽为全自动灭菌产品，但在灭菌时， 必须确保有一人在本产品旁观察，注意压力。
DO观察 在此 项只能观察 DO的当前值
在有压力自控的产品时， 通过它可以直接设定需 要的压力点击自动即可
通过输入设定值， 点击自动来控制 通气，单位 xL/h
点击开始发酵， 设备会自动进行 发酵周期运算，
在上图发酵批号是可更改的，单击左侧数字会 弹出一个对话框。如图：
在此处可以对批号进行任意更改，但是其批号 和其他软件不想通
第七节 参数校正
发酵工程与设备第九章、第一讲-发酵放大与设计
气体吸入量与液体循环量之比较低，对于耗氧 量较大的微生物发酵不适宜。
机械搅拌通风发酵罐
（二） 罐体的尺寸比例
H----柱体高 (m) HL---液位高度（m） D----罐内径 (m) d----搅拌器直径 s----两搅拌器的间距 B----最下一组搅拌器距罐 底的距离 W----挡板宽度
H / D = 1.7 ～ 4 d / D = 1/2 ～ 1/3 W / D = 1/8 ～ 1/12 B / d = 0.8 ～1.0 (s/d)2 = 1.5 ～2.5 (s/d)3 = 1 ～2
用水量大
6、轴封、联轴器和轴承
上
下
传
传
动
动
1）轴封
作用： 使罐顶（或底）与搅拌轴间的缝隙密封； 防止泄漏和染菌
类型： 填料函 端面轴封
1 转轴 3 压紧螺栓 5 铜环
2 填料压盖 4 填料箱体 6 填料（石棉等）
填料函
构成 优点：结构简单、价格低
缺点： 易渗漏，寿命短 对轴磨损较重 摩擦功率消耗大
雷诺（Reynolds），英国，流型判别的依据 雷诺实验（1883年）表明，流动的几何尺寸（管内径d）、 流动的平均流速u及流体性质（密度ρ和粘度μ）对流型的变化 有很大影响。可以将这些影响因素综合成一个无因次的数群 作为流型的判据。
Re=d·u·ρ/μ
d—管内径； u—流动的平均流速 ρ—流体密度； μ—流体粘度
VL —— 发酵罐内发酵液量(m3) Qc —— 发酵液循环量(m3/s) d —— 环流管二内径(m)
—— 发酵液在环流管内流速(m/s)
2）压比、压差、环流量间的关系
发酵液的环流量与通风量之比称为气液比。
A = Qc / Q
食品发酵工程课程设计任务书
1.22 谷氨酸发酵车间的物料衡算 首先计算生产1000kg纯度为100%的味精需耗用的原辅材料及其他物料 量。 （1）发酵液量V1 V1 = 1000 ÷ (150×48%×80%×99%×120%) = 15.66 m3 式中 150——发酵培养基初糖浓度（kg/m3） 48%——糖酸转化率 80%——谷氨酸提取率 99%——除去倒灌率1%后的发酵成功率 112%——味精对谷氨酸的精制产率 （2）发酵液配制需水解糖量G1 以纯糖算，
N——轴转速，N=80r/min D——搅拌器直径（cm） ，D3=1.73×106=4.9×106 Q——通风量（ml/min） ，设通风比VVm=0.11~0.18，取低限， 如通风量变大，Pg会小，为安全。现取0.11； 则Q=155×0.11×106=1.7×107（ml/min）
Q 0.08 = 1.7 × 10 7
2
目录
1.设 计 方 案 简 介 1.1味 精 生 产 工 艺 概 述 1.2 味 精 工 厂 发 酵 车 间 的 物 料 衡 算 1.21 工艺技术指标及基础数据 1.22 谷氨酸发酵车间的物料衡算 2． 工 艺 及 主 要 设 备 、 辅 助 设 备 的 设 计 计 算 2.1发 酵 罐 2.11发酵罐的选型 2.12生产能力、数量和容积的确定 2.13 主要尺寸的计算： 2.14冷却面积的计算 2.2搅 拌 器 计 算 2.21搅拌轴功率的计算 2.3设 备 结 构 的 工 艺 计 算 2.4设 备 材 料 的 选 择 2.5发 酵 罐 壁 厚 的 计 算 2.6接 管 设 计 2.7支 座 选 择 3.设 计 结 果 汇 总 表 4.设 计 评 述 5.参 考 文 献
V糖 t V总φ24
=
616.79×36 68×0.7×24
发酵工程课程设计
发酵工程课程设计设计说明书45M 3机械搅拌通风发酵罐的设计起止日期： 2013 年 12 月 30 日 至 2014 年 1 月 5 日包装与材料工程学院2013年12 月31 日目 录第一章 前言 ...........第二章设计方案 .......第三章 谷氨酸的发酵工艺 ................. 错误!未指定书签。
3.1谷氨酸的发酵工艺流程图： .................... 错误!未指定书签。
3.2谷氨酸的生产原料及处理【7】 ................... 错误!未指定书签。
3.3谷氨酸发酵工艺技术参数 ...................... 错误!未指定书签。
3.4谷氨酸发酵环境控制 .......................... 错误!未指定书签。
第四章 发酵罐设计及谷氨酸发酵基本参数 ... 错误!未指定书签。
4.1发酵罐的型式 ................................ 错误!未指定书签。
4.2发酵罐的用途 ................................ 错误!未指定书签。
第五章 发酵罐造型及工艺计算 ............. 错误!未指定书签。
5.1 发酵罐容积的确定 ........................... 错误!未指定书签。
5.2发酵罐主要尺寸的计算 ........................ 错误!未指定书签。
5.3罐体 ........................................ 错误!未指定书签。
5.3.1罐体的厚度 ............................ 错误!未指定书签。
5.3.2封头壁厚的计算 ........................ 错误!未指定书签。
5.3.3人孔和视镜的设计 ...................... 错误!未指定书签。
年产3000t金霉素--发酵车间
课程设计说明书学院：专业班级：课程名称：发酵工程课程设计题目：生产3000吨饲料级金霉素——发酵罐学生姓名：学号：指导老师：2016年6月-9月课程设计任务书课程设计任务书目录摘要 (1)1 概述 (2)1.1 产品简介 (2)1.2 生产方法 (2)1.3 产品生产金霉素工艺流程 (2)1.4 发酵车间工艺参数控制点 (3)2 工艺计算 (4)2.1 发酵罐计算 (4)2.1.1 基础数据 (4)2.1.2 根据年产量计算每日发酵液量 (4)2.1.3 发酵罐台数 (4)2.1.4 发酵物料计算 (4)2.1.5 发酵罐物料消耗计算 (5)2.1.6 补料罐物料消耗计算 (6)2.2 二级种子罐 (6)2.2.1 二级种子罐物料衡算 (7)2.2.2 二级种子罐个数计算 (7)2.2.3 二级种子罐物料消耗计算 (8)2.3 一级种子罐 (8)2.3.1 一级种子罐物料衡算 (8)2.3.2 一级种子罐个数计算 (9)2.3.3 一级种子罐物料消耗计算 (9)2.4 热量计算 (9)2.4.1发酵罐热量计算 (10)2.4.2二级种子罐热量计算 (10)2.4.3一级种子罐热量计算 (11)2.5 用电量计算 (11)2.5.1发酵罐用电量 (11)2.5.2二级种子罐用电量 (11)2.5.3一级种子罐用电量 (11)2.5.4补料罐用电量 (12)2.5.5泵的用电量 (12)2.5.6鼓风机用电 (12)2.5.7照明、监控及其它用电 (12)2.5.8年总用电量 (12)3 典型设备计算 (13)3.1 发酵罐 (13)3.1.1 发酵罐尺寸的计算 (13)3.1.2 发酵罐搅拌装置选择和轴功率计算 (13)3.1.3 发酵罐的换热设备 (14)4 非标准设备 (17)4.1 补料罐 (17)4.2 氨水罐 (17)4.3 泡敌罐 (17)4.4 植物油（豆油）罐 (17)4.5 车间设备一览表 (17)致谢 (19)参考文献 (20)摘要本次课程设计的任务是年产3000吨饲料级金霉素发酵罐发酵工段工艺设计。
发酵罐基本知识
切向流（无挡板的容器内，流体绕轴作旋转运动，流 速高时液体表面会形成旋涡，此时流体从浆叶周围周 向卷吸至桨叶区的流量很小，混合效果很差。）
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径向式搅拌器
涡轮式搅拌器分为：平叶式、弯叶式、箭叶式三种
涡轮搅拌器要安一个圆盘
为了避免气泡在阻力较小的搅拌器中心部分沿轴上升
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相同半径、转速时，功率消耗：
5吨以下罐，用夹套加热和冷却 5吨以上罐，用罐内的蛇管加热和冷却
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发酵罐：是 薄壁压力容器
操作不当，会造成失稳，原因较多， 下面举例说明
21
内筒不锈钢，外夹套普通碳素钢
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一
某厂曾因蒸汽实罐灭菌后，罐体长时间处于密 封状态, 蒸汽冷凝后罐内成真空, 最后导致罐体 成外压失稳。
23
二
45
机械轴封的密封原理：见flash mechanical_seal.swf
依靠三个密封点达到完全 密封： 1 动环与静环： 在相对运动的动环和静环 之间的的接触面 （端面）
两端面必须高度光洁平直， 这是相对旋转密封。 端面间有层极薄的液体，起 密封作用
46
机械轴封的密封原理
2 静环与压盖之间的密封：
第二节 其它类型的通风发酵罐 第三节 厌氧发酵设备
5
发酵罐的 大小的大致概念
室验室用发酵罐
1 L--50L
中试用发酵罐
50L--5000L
6
生产用发酵罐的大小
抗生素发酵罐的容积以80～200 米3 为主
氨基酸、柠檬酸的发酵罐较普遍使用150～300 米3
第四章 通风发酵设备1机械搅拌通风发酵罐
4.1 机械搅拌通风发酵罐
1－弹簧； 2－动环； 3－堆焊硬质合金； 4－静环； 5－“O”形圈
图4-4 端面机械轴封
4.1 机械搅拌通风发酵罐
端面机械轴封的优点是：（1）清洁；（2）密封可靠， 在一个较长的使用周期中，不会泄漏或很少泄漏；（3）无死 角，可以防止杂菌感染；（4）使用寿命长，质量好的可用 2～5年不需要维修；（5）摩擦功率耗损小；（6）轴或轴套 不受磨损；（7）对轴的精度和光洁度要求不很严格，对轴的 震动敏感性小。缺点是：结构比较复杂，装拆不便，对动环 和静环的表面光洁度及平直度要求高。
图4-1 机械搅拌通风发酵罐结构
4.1 机械搅拌通风发酵罐
下面对此类型发酵罐的主要部件加以说明。 1．罐体 罐体由罐身、罐顶、罐底组成，罐身为圆柱体，中大型 发酵罐罐顶、罐底和小型发酵罐罐底多采用椭圆形或碟形封 头通过焊接和罐身连接，而小型发酵罐罐顶却多采用平板盖 和罐身用法兰连接。罐顶装设视镜及灯镜、进料管、补料管、 排气管、接种管、压力表接管和快开手孔或快开人孔。罐身 上设有冷却水进出管、进空气管、温度计和检测仪表接口管。 取样管可装在罐侧或罐顶，视操作方便而定。
4.1 机械搅拌通风发酵罐
（a）旋风离心式； （b）叶轮离心式
图4-6 离心式消泡器
4.1 机械搅拌通风发酵罐
7．换热装置 （1）夹套式换热装置 这种装置多用于容积较小的发 酵罐或种子罐，夹套高度比静止液面稍高。优点为结构简单， 加工容易，罐内无冷却设备，死角少，容易清洗灭菌。 （2）竖式蛇管换热装置 这种装置的蛇管分组安装于发酵 罐内，有四组、六组或八组不等。该装置的优点是：冷却水 在管内的流速大，传热系数高，约为1200～1800 kJ／ （m2·h·℃），若管壁较薄，冷却水流速较大时，传热系 数可达4200 kJ／（m2·h·℃）。这种冷却装置适用于冷却 用水温度较低的地区，水的用量较少。
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目录 前言 .................................................................................................................................................................. 1 第一章、概述 .................................................................................................................................................. 2 1.1、柠檬酸 ............................................................................................................................................ 2 1.2、柠檬酸的生产工艺 ....................................................................................................................... 2 1.3、机械搅拌通风发酵罐 ................................................................................................................... 3 1.3.1、通用型发酵罐的几何尺寸比例 ...................................................................................... 3 1.3.2、 罐体 .................................................................................................................................. 4 1.3.3、搅拌器和挡板 .................................................................................................................... 4 1.3.4、消泡器 ................................................................................................................................ 4 1.3.5、联轴器及轴承 .................................................................................................................... 5 1.2.6、变速装置 ............................................................................................................................ 5 1.3.7、通气装置 ............................................................................................................................ 5 1.3.8、轴封 .................................................................................................................................... 6 1.3.9、附属设备 ............................................................................................................................ 6 第二章、设备的设计计算与选型 ................................................................................................................ 6 2.1、发酵罐的主要尺寸计算 ............................................................................................................... 6 2.1.1、圆筒体的径、高度与封头的高度 .................................................................................. 6 2.1.2、圆筒体的壁厚 .................................................................................................................... 8 2.1.3、封头的壁厚 ........................................................................................................................ 9 2.2、搅拌装置设计 ............................................................................................................................... 9 2.2.1、搅拌器 ................................................................................................................................ 9 2.2.2、搅拌轴设计 ...................................................................................................................... 10 2.2.3、电机功率 .......................................................................................................................... 12 2.3、冷却装置设计 ............................................................................................................................. 12 2.3.1、冷却方式 .......................................................................................................................... 12 2.3.2、冷却水耗量 ...................................................................................................................... 12 2.3.3、冷却管组数和管径 ......................................................................................................... 14 2.4零部件 ............................................................................................................................................. 15 2.4.1 人孔和视镜 ........................................................................................................................ 15 2.4.2 接管口 ................................................................................................................................ 16 2.4.3、梯子 .................................................................................................................................. 18 2.5发酵罐体重 ..................................................................................................................................... 18 2.6支座的选型 ..................................................................................................................................... 19 第三章、计算结果的总结 ........................................................................................................................... 20 设计总结 ........................................................................................................................................................ 21 附录 ................................................................................................................................................................ 23 符号的总结 ............................................................................................................................................ 23 参考文献 ........................................................................................................................................................ 25