【摘 要】
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目前啤酒实际生产中所用的啤酒发酵罐大部分是圆柱锥底发酵罐,其构型的设计基本是基于经验而来,而发酵罐的几何构型是影响罐内发酵液的温度分布及流动状态的重要因素,本文利
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目前啤酒实际生产中所用的啤酒发酵罐大部分是圆柱锥底发酵罐,其构型的设计基本是基于经验而来,而发酵罐的几何构型是影响罐内发酵液的温度分布及流动状态的重要因素,本文利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的方法,对不同构型的发酵罐啤酒发酵后期降温过程进行了数值模拟,通过分析不同发酵罐内发酵液的温度和对流状态,为啤酒发酵罐的选型提供依据,并为啤酒发酵降温过程的温度控制提供参考。本文通过实际测定的温度变化与模拟中相应点的温度变化的对比,对模拟方法加以验证,结果说明CFD方法能够比较准确地模拟啤酒发酵降温过程。对不同构型发酵罐进行模拟,结果表明,罐形对发酵液的温度及对流状态均有影响,但罐内温度整体呈现上高下低的趋势,并且除了在高径比为2:1的发酵罐中存在一个较大的环流外,其他发酵罐内液体均以局部小涡流状态存在。在不同高径比发酵罐的对比中,高径比为4:1的发酵罐内温度分布较不均匀,高径比为5:1、6:1、7:1的发酵罐中均出现了温度断层现象;在不同容积发酵罐的对比中,500 m3的发酵罐温度分布比较均匀,并且发酵液有形成整体对流的趋势;在不同换热面分布的发酵罐对比中,除了罐柱体部分两段换热面面积之比为1:1的发酵罐内温度分布相对不均匀外,其他发酵罐的温度分布均匀程度相差不大,并且不同换热面分布的发酵罐中平均温度最大相差0.09 oC,另外不同罐内发酵液都有形成整体对流的趋势,其中换热面面积之比为2:1的发酵罐中发酵液更加紊乱。通过模拟结果可知,不同发酵罐内发酵液温度分布复杂,对流紊乱,在实际生产中仅根据几个测温点的温度来制定控温策略是不够的,因此本研究为不同发酵罐的温度控制有一定的参考价值。
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