嫌气发酵设备
? 酒精发酵设备
? 啤酒发酵设备
? 连续发酵设备
酒精发酵设备
?酒精发酵罐
动画演示
?洗涤装置
酒精发酵设备
酒精发酵设备
? 酒精发酵罐的计算
?发酵罐结构尺寸的确定
?带有锥形底、盖的圆柱形发酵罐全容积为,
式中 V— 发酵罐的代表容积（ m3）； V0— 进入发酵罐的发酵液量（ m3）
— 装液系数,一般取 =0.85~0.90?
?0VV ?
?????? ??? 334π 212 hhHDV
?发酵罐全容积按下列计算,
酒精发酵设备
? 酒精发酵罐的计算
?罐体高度、底、盖高度和罐径的尺寸关系：
Dh
Dh
DH
1.005.0
14.01.0
5.11.1
2
1
～
～
～
?
?
?
↑
↓
→←
D
↑
↓
酒精发酵设备
? 酒精发酵罐的计算
?发酵罐罐数的确定
?对于间歇发酵，发酵罐罐数可按下式计算：
1
24
?? ntN
式中 N－发酵罐个数； n －每 24小时内进行加料单发酵罐数目；
t －一次发酵周期所需时间,h
? 发酵罐冷却面积的计算可按传热基本方程式来确定，即：
酒精发酵设备
? 酒精发酵罐的计算
? 发酵罐冷却面积计算
mTK
QA
??
式中 A— 冷却面积（ m2） ;Q— 总的发酵热（ J/h） ；
K— 传热总系数（ J/m2,h) ；△ Tm— 对数平均温度差
酒精发酵设备
? 总的发酵热 Q
? ?321 QQQQ ???
? 对数平均温度差△ Tm
2
1
21
ln
)()(
TT
TT
TTTTT
F
F
FF
m
?
?
?????
? 传热总系数 K
? 冷却水耗量的计算
)( 12 TTC
QW
p
B??
? ? ?
?
??
?
? ??
R
D
DAK 77.11186.4 7.0
8.0
2
??
酒精发酵设备
例题
某酒精工厂，每发酵罐的进料量为 24t/h，每 4h装满一罐，发酵
周期为 72h，冷却水的初、终温分别为 20℃ 和 25℃,若罐内采用蛇
管冷却，试确定发酵罐的罐数、结构尺寸、冷却水耗量、冷却面
积和冷却装置的主要结构尺寸。（糖化醪密度为 1076kg/m3)
解：
(1) 确定发酵罐个数
19124 726124 ??????? ntN
6424 ??n?
酒精发酵设备
(2) 确定发酵罐体积及结构尺寸
)m(1000, 91076 1000424VV 20 ?????? ?? 发酵罐体积
? 发酵罐几何尺寸
选取结构尺寸比例,H = 1.2D,h1＝ h2＝ 0.1D
↑
↓
→←
D
↑
↓
)
3
2.02.1(785.0100
)
3
1
3
1(
4
πV
2
21
2
DDD
hhHD
???
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则
??
??
?
???
??
?
mDhh
mDH
mD
47.01.0
6.52.1
7.4
21
? 发酵罐表面积 (圆柱体表面积 A1和罐底、罐顶表面积 A2,A3）
2222
1
2
32
2
1
1847.035.235.214.3
826.57.414.3
mhRπRAA
mπ D HA
????????
?????
酒精发酵设备
(3) 冷却面积和冷却装置主要结构尺寸
mTK
QA
??
① 总的发酵热 Q ? ?
321 QQQQ ???
）（ BWC TTAKQ
QQ
m s qQ
??
????
????????
3
4
12
5
1
102%5
1046.4 1 8%11 0 0 0424
)/(1068.3
102.1)3235(5.331 1 8
5.33
1 0 01 0 0
7.1
5
4
3
44
4
hkJQ
Q
TT
TT
c
TTkkK
BW
BW
BWC
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?
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?
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?
?
???? ＝
辐对
?
② 冷却水耗量
? ? ? ?? ?
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? ? ? ?? ? ℃）(2.725302030ln
25302030
ln
)()(
21
21 ?
??
????
??
?????
TTTT
TTTTT
FF
FF
m
③ 对数平均温度差△ Tm
? ? ）（ h/kg1 7 6 0 02025186.4
1068.3
)(
5
12
??? ???? TTC QW
p
B
酒精发酵设备
④ 传热总系数 K值
)m /s(12.11 0 0 0)0 5 3.0(7 8 5.03 6 0 02 1 7 6 0 0 2 ??????w
? ? 4
7.0
8.0
2 1045.177.111 8 6.4 ????
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?
? ???
R
D
DAK
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1 9 3 2
1 6 7 5 0
1
1 8 8
0 0 3 5.0
2 7 0 0
1
1 4 5 0 0
1
1 ?
???
?? K
⑤ 冷却面积
)m(5.262.71 9 3 2 1068.3 2
5
??????
mTK
QA
酒精发酵设备
⑥ 冷却装置主要结构尺寸
列管总长度 L
)m(1492/)06.0053.0(14.3 5.26 ?????
CPD
AL
?
每圈蛇管长度 l
? ? ? ? )m(915.0314.3 2222 ?????? PP hDl ?
蛇管总圈数
)m(179149 ??? lLN P
蛇管总高度
)m(4.2)1( ??? PP hNH
酒精发酵设备
啤
酒
发
酵
设
备
啤
酒
酿
造
工
艺
啤酒发酵设备
? 啤酒发酵容器的发展
1.发酵容器材料的变化
2.开放式向密闭式转换
3.密闭容器的发展
? 大型的啤酒发酵罐
奈坦罐、联合罐、朝日罐
? 前发酵设备
啤酒发酵设备
→
A
前发酵槽
? 啤酒前、后发酵设备及计算
→
→
↓
↑ ↑
←←
↓
→
→
←←
↓
←
↓ ↓
啤酒发酵设备
? 前发酵设备
前发酵室
? 啤酒前、后发酵设备及计算
啤酒发酵设备
? 前发酵槽的计算
? 啤酒前、后发酵设备及计算
(1) 发酵槽数目的确定
ntN ? t
Z
nN ?
(2) 前发酵槽体积的确定
?
0ZVV ?
(3) 前发酵槽冷却面积计算
mTK
QA
??
啤酒发酵设备
卧式后发酵槽
立式后发酵槽
? 后发酵设备
? 啤酒前、后发酵设备及计算
啤酒发酵设备
? 后 发酵槽的计算
? 啤酒前、后发酵设备及计算
SV
VN ?
(1) 后发酵槽数目的确定
(2) 后发酵槽全体积的确定
?
SVV ?
0
啤酒发酵设备
? 新型啤酒发酵设备
? 圆筒体锥底发酵槽
圆筒体锥底立式发酵罐
（简称锥形罐 ）。这种设备
的优点在于能缩短发酵时间,
而且具有生产上的灵活性，
适合于生产各种类型啤酒的
要求。目前，锥形发酵罐成
为国内外啤酒工厂使用较多
的设备。
啤酒发酵设备
↑
↓
↑
↓
→←
D
60°
H/D = 1.5～ 6:1
? 锥形罐的几何尺寸
H0/D = 0.866
? 新型啤酒发酵设备
啤酒发酵设备
? 新型啤酒发酵设备
? 锥形罐的冷却装置
? 新型啤酒发酵设备
啤酒发酵设备
? 锥形罐
? 新型啤酒发酵设备
啤酒发酵设备
? 联合罐
? 新型啤酒发酵设备
啤酒发酵设备
? 朝日罐
优点：可加速啤酒的成
熟。发酵时罐的装量达
96％，提高设备利用率，
减少了排除酵母时发酵
液的损失。
缺点：动力消耗大。
? 新型啤酒发酵设备
啤酒发酵设备
? CIP清洗系统 预冲洗 碱预洗
中间清洗
固定喷头喷洗
清水冲洗酸冲洗
碱喷洗
啤酒发酵设备
啤酒工厂典型设备
实习基地（澜沧江啤酒厂和
KK啤酒厂）典型设备
连续发酵
? 间歇发酵,操作简单，发酵周期长，发酵罐数多，设
备利用率低。
? 连续发酵,培养液浓度和代谢产物含量相对稳定，发
酵周期短，设备利用率和生产效率高，易于自动化生产。
? 连续发酵存在的问题：
（ 1）微生物的突变
（ 2）污菌
（ 3）混合均匀度
（ 4）丝状菌的输送
↑
↓
↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↑
→
→↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
连续发酵
? 连续发酵时间的确定
↓
→
?
?
?
0ln1?t
↑
↓
→
N O 1
V 1
X 1
V 2
X 2
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FS 1 X 1 FS 2 X 2 ?
?
?
?
???
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2
12
21
11
X
XX
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连续发酵
? 连续发酵理论罐数的确定
A
a
b
c
X
dX / dt
X 1 X 2 X 3
斜率＝ D
物料平衡方程式,)(
d
d
1??? nnn XXDt
X
↑
↓
↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↑
↑
→
→
CO 2
成熟发酵醪
↓糖
蜜
酒
母
1 2 3 4 5 6 7 8 9
↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑连续发酵
? 酒精连续发酵流程
淀粉质原料制酒精连续发酵流程
连续发酵
? 酒精连续发酵流程
连续发酵
? 啤酒连续发酵流程
? 塔式连续发酵流程
连续发酵
? 啤酒连续发酵流程
? 塔式发酵
连续发酵
? 啤酒连续发酵流程
? 多罐式连续发酵
小 结
? 酒精发酵设备
? 酒精发酵罐结构
? 酒精发酵罐的计算
? 啤酒发酵设备
? 新型啤酒发酵罐
? CIP清洗系统
?连续发酵设备
? 酒精连续发酵
? 啤酒连续发酵
? 酒精发酵设备
? 啤酒发酵设备
? 连续发酵设备
酒精发酵设备
?酒精发酵罐
动画演示
?洗涤装置
酒精发酵设备
酒精发酵设备
? 酒精发酵罐的计算
?发酵罐结构尺寸的确定
?带有锥形底、盖的圆柱形发酵罐全容积为,
式中 V— 发酵罐的代表容积（ m3）； V0— 进入发酵罐的发酵液量（ m3）
— 装液系数,一般取 =0.85~0.90?
?0VV ?
?????? ??? 334π 212 hhHDV
?发酵罐全容积按下列计算,
酒精发酵设备
? 酒精发酵罐的计算
?罐体高度、底、盖高度和罐径的尺寸关系：
Dh
Dh
DH
1.005.0
14.01.0
5.11.1
2
1
～
～
～
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↑
↓
→←
D
↑
↓
酒精发酵设备
? 酒精发酵罐的计算
?发酵罐罐数的确定
?对于间歇发酵，发酵罐罐数可按下式计算：
1
24
?? ntN
式中 N－发酵罐个数； n －每 24小时内进行加料单发酵罐数目；
t －一次发酵周期所需时间,h
? 发酵罐冷却面积的计算可按传热基本方程式来确定，即：
酒精发酵设备
? 酒精发酵罐的计算
? 发酵罐冷却面积计算
mTK
QA
??
式中 A— 冷却面积（ m2） ;Q— 总的发酵热（ J/h） ；
K— 传热总系数（ J/m2,h) ；△ Tm— 对数平均温度差
酒精发酵设备
? 总的发酵热 Q
? ?321 QQQQ ???
? 对数平均温度差△ Tm
2
1
21
ln
)()(
TT
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? 传热总系数 K
? 冷却水耗量的计算
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D
DAK 77.11186.4 7.0
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酒精发酵设备
例题
某酒精工厂，每发酵罐的进料量为 24t/h，每 4h装满一罐，发酵
周期为 72h，冷却水的初、终温分别为 20℃ 和 25℃,若罐内采用蛇
管冷却，试确定发酵罐的罐数、结构尺寸、冷却水耗量、冷却面
积和冷却装置的主要结构尺寸。（糖化醪密度为 1076kg/m3)
解：
(1) 确定发酵罐个数
19124 726124 ??????? ntN
6424 ??n?
酒精发酵设备
(2) 确定发酵罐体积及结构尺寸
)m(1000, 91076 1000424VV 20 ?????? ?? 发酵罐体积
? 发酵罐几何尺寸
选取结构尺寸比例,H = 1.2D,h1＝ h2＝ 0.1D
↑
↓
→←
D
↑
↓
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3
2.02.1(785.0100
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3
1
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2
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47.01.0
6.52.1
7.4
21
? 发酵罐表面积 (圆柱体表面积 A1和罐底、罐顶表面积 A2,A3）
2222
1
2
32
2
1
1847.035.235.214.3
826.57.414.3
mhRπRAA
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酒精发酵设备
(3) 冷却面积和冷却装置主要结构尺寸
mTK
QA
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① 总的发酵热 Q ? ?
321 QQQQ ???
）（ BWC TTAKQ
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????
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3
4
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5
1
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1046.4 1 8%11 0 0 0424
)/(1068.3
102.1)3235(5.331 1 8
5.33
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7.1
5
4
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Q
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BW
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BWC
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② 冷却水耗量
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? ? ? ?? ? ℃）(2.725302030ln
25302030
ln
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21
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③ 对数平均温度差△ Tm
? ? ）（ h/kg1 7 6 0 02025186.4
1068.3
)(
5
12
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p
B
酒精发酵设备
④ 传热总系数 K值
)m /s(12.11 0 0 0)0 5 3.0(7 8 5.03 6 0 02 1 7 6 0 0 2 ??????w
? ? 4
7.0
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1 9 3 2
1 6 7 5 0
1
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2 7 0 0
1
1 4 5 0 0
1
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???
?? K
⑤ 冷却面积
)m(5.262.71 9 3 2 1068.3 2
5
??????
mTK
QA
酒精发酵设备
⑥ 冷却装置主要结构尺寸
列管总长度 L
)m(1492/)06.0053.0(14.3 5.26 ?????
CPD
AL
?
每圈蛇管长度 l
? ? ? ? )m(915.0314.3 2222 ?????? PP hDl ?
蛇管总圈数
)m(179149 ??? lLN P
蛇管总高度
)m(4.2)1( ??? PP hNH
酒精发酵设备
啤
酒
发
酵
设
备
啤
酒
酿
造
工
艺
啤酒发酵设备
? 啤酒发酵容器的发展
1.发酵容器材料的变化
2.开放式向密闭式转换
3.密闭容器的发展
? 大型的啤酒发酵罐
奈坦罐、联合罐、朝日罐
? 前发酵设备
啤酒发酵设备
→
A
前发酵槽
? 啤酒前、后发酵设备及计算
→
→
↓
↑ ↑
←←
↓
→
→
←←
↓
←
↓ ↓
啤酒发酵设备
? 前发酵设备
前发酵室
? 啤酒前、后发酵设备及计算
啤酒发酵设备
? 前发酵槽的计算
? 啤酒前、后发酵设备及计算
(1) 发酵槽数目的确定
ntN ? t
Z
nN ?
(2) 前发酵槽体积的确定
?
0ZVV ?
(3) 前发酵槽冷却面积计算
mTK
QA
??
啤酒发酵设备
卧式后发酵槽
立式后发酵槽
? 后发酵设备
? 啤酒前、后发酵设备及计算
啤酒发酵设备
? 后 发酵槽的计算
? 啤酒前、后发酵设备及计算
SV
VN ?
(1) 后发酵槽数目的确定
(2) 后发酵槽全体积的确定
?
SVV ?
0
啤酒发酵设备
? 新型啤酒发酵设备
? 圆筒体锥底发酵槽
圆筒体锥底立式发酵罐
（简称锥形罐 ）。这种设备
的优点在于能缩短发酵时间,
而且具有生产上的灵活性，
适合于生产各种类型啤酒的
要求。目前，锥形发酵罐成
为国内外啤酒工厂使用较多
的设备。
啤酒发酵设备
↑
↓
↑
↓
→←
D
60°
H/D = 1.5～ 6:1
? 锥形罐的几何尺寸
H0/D = 0.866
? 新型啤酒发酵设备
啤酒发酵设备
? 新型啤酒发酵设备
? 锥形罐的冷却装置
? 新型啤酒发酵设备
啤酒发酵设备
? 锥形罐
? 新型啤酒发酵设备
啤酒发酵设备
? 联合罐
? 新型啤酒发酵设备
啤酒发酵设备
? 朝日罐
优点：可加速啤酒的成
熟。发酵时罐的装量达
96％，提高设备利用率，
减少了排除酵母时发酵
液的损失。
缺点：动力消耗大。
? 新型啤酒发酵设备
啤酒发酵设备
? CIP清洗系统 预冲洗 碱预洗
中间清洗
固定喷头喷洗
清水冲洗酸冲洗
碱喷洗
啤酒发酵设备
啤酒工厂典型设备
实习基地（澜沧江啤酒厂和
KK啤酒厂）典型设备
连续发酵
? 间歇发酵,操作简单，发酵周期长，发酵罐数多，设
备利用率低。
? 连续发酵,培养液浓度和代谢产物含量相对稳定，发
酵周期短，设备利用率和生产效率高，易于自动化生产。
? 连续发酵存在的问题：
（ 1）微生物的突变
（ 2）污菌
（ 3）混合均匀度
（ 4）丝状菌的输送
↑
↓
↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↑
→
→↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
连续发酵
? 连续发酵时间的确定
↓
→
?
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↑
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→
N O 1
V 1
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连续发酵
? 连续发酵理论罐数的确定
A
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X 1 X 2 X 3
斜率＝ D
物料平衡方程式,)(
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↑
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→
CO 2
成熟发酵醪
↓糖
蜜
酒
母
1 2 3 4 5 6 7 8 9
↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑连续发酵
? 酒精连续发酵流程
淀粉质原料制酒精连续发酵流程
连续发酵
? 酒精连续发酵流程
连续发酵
? 啤酒连续发酵流程
? 塔式连续发酵流程
连续发酵
? 啤酒连续发酵流程
? 塔式发酵
连续发酵
? 啤酒连续发酵流程
? 多罐式连续发酵
小 结
? 酒精发酵设备
? 酒精发酵罐结构
? 酒精发酵罐的计算
? 啤酒发酵设备
? 新型啤酒发酵罐
? CIP清洗系统
?连续发酵设备
? 酒精连续发酵
? 啤酒连续发酵
