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1、化 工 原 理 课 程 设 计 说 明 书设计题目奶粉喷雾干燥 设计者姓名 _ 学号_专 业 _ 班级 _指导 老师 _ 设计日期 _浙江工商大学食品与生物工程学院 化工原理 课程设计任务书专业：班级：姓名： 一、 设计题目：奶粉喷雾干燥二、 设计条件：1、生产任务：年产全脂奶粉 750吨（学号：1-6）； 800吨（学号：712）； 840吨（学号：13-18）； 880吨（学号：19-24）； 920吨（学号：25-30）； 960吨（学号：31-36） 以年工作日310天（学号尾号为单数）；330天（学号尾数为双号），日工作二班，班实际喷雾时间6小时计。产品质量符合国家“全脂奶粉质量标准
2、”。2、进料状态：浓缩奶总固形物含量46%学号5,6,11,12,17,18,23,24,29,30,35,36）48%（学号：3,4,9,10,15,16,21,22,27,28,33,34）50%（学号：1,2,8,7,13,14,19,20,25,26,31,32）温度55、密度1120kg/m2、表面张力0.049N/m、黏度15cp。成品奶粉含水量2.5%（一级品）、密度600 kg/m2、比热2.1kJ/kg.3、新鲜空气状态： t0=20、0=50%（学号112）；t0=23、0=55%（学号1124）；t0=25、0=60%（学号2536） 大气压760mmHg4、热源：饱和水
3、蒸气。三、设计项目：a) 工艺流程的确定b) 喷雾干燥装置的计算c) 辅助设备的选型及计算d) 绘制工艺流程图e) 编制设计说明书四、设计时间和设计要求时间：1.5周要求：根据设计任务，确定方案合理，论证清楚，计算正确，简述简明，图纸整洁无误，书写整齐清洁。一、目录二、工艺流程确定及论证2.1论证 32.2喷雾干燥流程图 5三、喷雾干燥的计算3.1物料及热量衡算 53.1.1空气状态参数的确定 63.1.2物料衡算 93.1.3热量衡算 103.2离心式雾化器的计算 113.2.1雾滴直径dL的计算 123.2.2液滴离开转盘的初速度 123.2.3喷洒液滴射程（喷距半径）133.2.4离心喷
4、雾器所需功率 143.3喷雾干燥塔主要尺寸的计算153.3.1塔径D 153.3.2塔高H 15四、辅助设备的选型计算4.1空气过滤选型器的计算 164.2空气加热器的选型计算 164.3粉尘回收装置的选型计算（喷） 194.4风机的选型计算 214.5高压泵 224.6其他辅助设备选用 22五、设计结果的汇总5.1主要工艺参数 235.2干燥装置及主要辅助设计一览表 24六、带控制点的工艺流程图25七、设计说明25八、对干燥设计过程中某些问题的探讨26九、结束语27十、参考文献 28二、工艺流程确定及论证 本工艺采用并流、离心式喷雾干燥法进行奶粉的喷雾干燥。1.1论证:牛奶的营养价值非常高,
5、被西方人成为“人类的保姆”。每100克牛奶中，含有脂肪3.1克、蛋白质2.9克、乳糖4.5克、矿物质0.7克、生理水88克。这些营养在我们的生命中都占有重要位置。牛奶中的蛋白质属于全蛋白，其消化率可达100%。牛奶中的碳水化合物是乳糖，它能提供热能和促进金属离子如钙、镁、铁、锌等的吸收，对于婴儿智力发育非常重要。牛奶中的矿物质种类非常丰富，除了我们所熟知的钙以外，磷、铁、锌、铜、锰、钼的含量都很多。最难得的是，牛奶是人体钙的最佳来源，而且钙磷比例非常适当，利于钙的吸收。牛奶对于补充维生素的作用也很大，特别是维生素A和维生素B2。除膳食纤维外，牛乳含有人体所需要的全部营养物质，是惟一的全营养食物
6、，其营养价值之高，是其他食物无法比拟的。但牛奶是一种热敏性物质，温度达到6062时，牛奶中的蛋白质微粒就会脱水，变为凝胶状态，随之出现沉淀，同时牛奶中极不稳定的酸性磷酸钙也会变为中性磷酸钙形成沉淀。 若加热温度达到100左右，牛奶中的乳糖会开始焦化呈现褐色，并逐渐分解产生乳酸及少量甲醛。乳脂是牛奶的重要成分,但其中的不饱和脂肪酸易氧化而产生酸败,这不仅影响奶及奶制品的风味,还会危害人体健康。因此，对于干燥来说需要较高的要求。喷雾干燥，即通过机械作用，将需干燥的物料，分散成很细的像雾一样的微粒，（增大水分蒸发面积，加速干燥过程）与热空气接触，在瞬间将大部分水分除去，使物料中的固体物质干燥成粉末。
7、奶粉喷雾干燥的原理是将浓缩乳借用机械力量，即压力或离心的方法，通过喷雾器将乳分散为雾状的乳滴（直径为10-15um），大大增加了其表面积，同时送入热风的情况下雾滴和热风接触，浓乳中的水分便在0.01-0.04s的瞬间内蒸发完毕，雾滴被干燥成球形颗粒落入干燥室的底部，水蒸气被热风带走，从干燥室排风口排出，而且微粒表面的温度为干燥介质的湿球温度（5060），若连续出料，整个干燥过程仅需1030s，故特别适用于热敏性物料的干燥，蛋白质的变性很少，乳清蛋白依然保持良好的溶解性，酶的活性也没有丧失。具有较高的溶解度及冲调性，保持其原有的营养成分及色、香、味。喷雾干燥的特点如下：（1） 干燥速度快：由于料
8、液经喷雾后雾化成几十微米大小的液滴，所以单位重量的表面积很大，每公升料液经喷雾后表面积可达300左右，因此热交换迅速，水分蒸发极快，干燥时间一般只要几秒钟，多则几十秒钟，具有瞬间干燥的特点。 （2） 干燥过程中液滴的温度比较低：喷雾干燥可以采用较高的温度的载热体，但是干燥塔内的温度一般不会很高。当液滴仍有大量水分存在时，它的温度不超过热空气的湿球温度，例如塔内热空气温度100时，物料温度约5060。所以适合于热敏性物料的干燥，能够保持产品良好的色泽和香味。 （3）干燥产品具有良好的分散性和溶解性能：根据工艺上的要求，选用适当的雾化器，可将料液喷成球状液滴，由于干燥过程是在空气中完成的，所得到的
9、粉粒能保持与液滴相近似的球状，因此具有良好的疏松性、流动性、分散性，冲调时能迅速溶解。 （4）产品纯度高，环境卫生好：由于干燥是在密闭的容器内进行的，杂质不会混入产品，保证了产品纯度。生产有毒气、臭气物料时，可采用封闭循环或“自惰”循环系统的喷雾干燥设备，将毒气、臭气烧毁，防止公害，改善环境。 （5）生产过程简化，操作控制方便：即使含水量高达90%的料液，不经浓缩，同样能一次获得均匀的干燥产品。大部分产品干燥后不需粉碎和筛选，从而简化了生产工艺流程。对于产品粒径大小、松密度、含水量等质量指标，可改变操作条件进行调整，控制管理都很方便。 （6）适宜于连续化大规模生产：干燥后的产品经连续排料，在后
10、处理上结合冷却器和风力输送，组成连续生产作业线，实现自动化大规模生产。其主要缺点是：但是其缺点是：（1）设备比较复杂，一次投资大。（2）投资费用比较高。（3）设备的热效率不高，热消耗大，热效率约为30%-40%。（4）对生产卫生要求高的产品，设备的清扫工作量大。根据牛奶的易氧化性及其热敏性，综合上述优缺点，我们采用喷雾干燥法来生产乳粉。1.1.1喷雾干燥按照喷雾和流体流动方向分为逆流型、混合型很和并流型。其特点如下：（1）逆流型操作特点是热利用率较高，但只适用于非热敏性物料的干燥，而且若空塔速度超过限度将引起颗粒的严重夹带，给回收系统增加负荷。（2）混合型操作特点是气流与产品较充分接触，脱水效
11、率高，但产品有时与湿的热空气流接触，故干燥不均匀，内壁局部粘粉严重。（3） 并流型操作特点是：被干燥物料允许在低温下进行干燥。由于热风进入干燥室立即与喷雾液滴接触，室内温度急降，不会使干燥物料受热过度，因此，适宜于热敏性物料的干燥。塔壁粘粉较少。由于在干燥室内细粒干燥时间短、粗粒干燥时间长，产品具有比较均匀干燥的特点，适合于液滴高度分散均一的喷雾场合。1.1.2喷雾干燥按照雾化方法分为压力式、离心式和气流式喷雾干燥（1）压力式喷雾干燥的操作特点是：与气流式相比，大大节省动力，结构简单，制造成本低，操作简单，制造和检修方便，适合于年度比较低的料液。其缺点主要是喷嘴极易堵塞，喷嘴磨损大，不适合于高
12、粘度料液。（2）离心式喷雾干燥的操作特点是：塔内只安装一个雾化器便可完成生产任务。在一定范围内，可以调节雾滴尺寸。生产能力调节范围大。在调节处理量时，不需要改变雾化器工作状态。与压力式喷雾干燥相比，可以适应叫高粘度的料液。（3）气流式喷雾干燥的操作特点是：操作压力低，生产能力大，所得的雾滴较小，可通过调节气液比来控制雾滴大小。设备制造简单，操作和维修方便。但与压力式和离心式相比，消耗动力较大，约为它们的58倍。综上所述，本生产工艺选用并流、离心式喷雾干燥法对奶粉进行喷雾干燥处理。2.2喷雾干燥流程图： 喷雾器空气加热器干燥室旋风分离机或袋滤器集粉装置鼓风机空气过滤排风机浓奶废气奶粉新鲜空气三、喷雾干燥装置的计算：3.1物料及热量衡算 空气状态参数的确定G1 tM1=55新鲜空气蒸汽热空气浓奶排气L t00 H0H0 I0L t1 H1H1 I1 L t2 H2H2 I22t0=23，0=55% t1=150,H1=0.0096 t 2=80H2=0.0363H0=0.00964热损失QL空气加热器冷凝水干燥塔 奶粉G
