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1、化工原理课程设计乳浊液的干燥题目：乳浊液物料的干燥专业： 姓名： 指导老师： 一、设计题目：乳浊液物料的干燥奶粉喷雾干燥二、设计条件：1、生产任务：年产全脂奶粉920吨。以年工作日310天，日工作二班，班实际喷雾时刻6小时计。产品质量符合国家全脂奶粉质量标准。2、进料状态：浓缩奶总固形物含量50%。温度55、密度1120kg/m3、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/m3、比热2.1kJ/kgK。3、新奇空气状态：t0=25、0=60%，大气压760mmHg4、热源：饱和水蒸气。三、设计项目：a) 工艺流程的确定b) 喷雾干燥装置的运算c)
2、辅助设备的选型及运算d) 绘制工艺流程图e) 编制设计说明书名目一、工艺流程确定及论证 41.1论证 41.2喷雾干燥流程图 8二、喷雾干燥的运算 82.1物料及热量衡算 82.1.1空气状态参数的确定 82.1.2物料衡算 122.1.3热量衡算 132.2离心式雾化器的运算 142.2.1液滴直径的运算 152.2.2液滴离开转盘的初速度 152.2.3液滴水平飞行距离 172.2.4离心喷雾器所需功率 182.3喷雾干燥塔要紧尺寸的运算 182.3.1塔径D 182.3.2塔高H 19三、辅助设备的选型运算 193.1空气过滤器的选型运算 193.2空气加热器的选型运算 203.3粉尘回
3、收装置的选型和运算 223.4风机的选型运算 243.5其他辅助设备选用 25四、设计结果总汇 264.1要紧工艺参数 264.2干燥装置及要紧辅助设计一览表 27五、设计说明 28六、终止语 30七、参考文献 32一、工艺流程确定及论证本工艺采纳并流离心式喷雾干燥法对奶粉进行喷雾干燥。1.1论证乳粉是一种干燥粉末状乳制品，具有耐保藏、使用方便的特点。生产乳粉的目的在于保留牛乳营养成分的同时，除去乳中大量水分，使牛乳由含水88%的液体状态转变成含水2%的粉末状态，从而大大缩小牛乳体积，既利于包装运输，又便于保藏和使用。乳粉的要紧化学成分有水分、脂肪、蛋白质、乳糖、灰分、乳酸等，因含量差异而形成
4、各种种类的乳粉。乳粉的营养价值一样通过乳脂肪及非脂乳固体部分来表达。1.1.1.本工艺采纳喷雾干燥技术制备乳粉。喷雾干燥，是指用单独一次工序，将溶液、乳浊液、悬浮液或含有水分的膏糊状物料变成粉状、颗粒或块状的干燥产品。其形成取决于物料的物理特性，以及喷雾干燥设备的流程和操作。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，同时送入热风的情形下雾滴和热风接触，浓乳中的水分便在0.01-0.04s的瞬时内蒸发完毕，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
5、介质的湿球温度5060，假设连续出料，整个干燥过程仅需1030s，故专门适用于热敏性物料的干燥，蛋白质的变性专门少，乳清蛋白依旧保持良好的溶解性，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：由于料液经喷雾后雾化成几十微米大小的液滴，因此单位重量的表面积专门大，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，干燥时刻一样只要几秒钟，多那么几十秒钟，具有瞬时干燥的特点。 2 干燥过程中液滴的温度比较低：喷雾干燥能够采纳较高的温度的载热体，然而干燥塔内的温度一样可不能专门高。当液滴仍有大量水分存在时，它的温
6、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。因此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：依照工艺上的要求，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、流淌性、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，杂质可不能混入产品，保证了产品纯度。生产有毒气、臭气物料时，可采纳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，操作操纵方便：即使含水量高
7、达90%的料液，不经浓缩，同样能一次获得平均的干燥产品。大部分产品干燥后不需粉碎和选择，从而简化了生产工艺流程。关于产品粒径大小、松密度、含水量等质量指标，可改变操作条件进行调整，操纵治理都专门方便。 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。其要紧缺点有：1当热风温度低于150 时，热交换的情形较差，需要的设备体积大。在用低温操作时空气消耗量大，因而动力耗用量随之增大。2为了保证乳粉水分含量的要求，必须严格操纵各种产品干燥时排风的相对湿度，一样为10%13%，故需消耗较多的空气量，从而增加了风机的容量及电耗，同
8、时也增加了粉尘回收装置的负荷，阻碍了产品得率。3对某些膏糊状物料，干燥时需加水稀释，如此就增加了干燥设备的负荷。 4由于设备体积庞大，对生产卫生要求高的产品时，设备的清扫工作量较大。 5设备的热效率较低，在进风温度不高时，热效率约3040%左右。1.1.2本工艺采纳离心式喷雾干燥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。离心喷雾是将浓奶送入离心盘雾化机中，由于离心盘的高速旋转，被喷成雾状，遇热空气干燥成乳粉。离心喷雾盘的线速度为100150m/s。用离心喷雾法生产奶粉时，离心喷雾盘的线速度越高，雾滴越小。乳粉颗粒越小，同热空气接触的比表面积越大，热交换速度越快，热效率也越高，热效
9、率也越高，然而小颗粒奶粉的冲调性能较差。离心式喷雾干燥的操作特点有：1塔内只安装一个雾化器便可完成生产任务。2在一定范畴内，能够调剂雾滴尺寸。3生产能力调剂范畴大。4在调剂处理量时，不需要改变雾化器工作状态。5与压力式喷雾干燥相比，能够适应叫高粘度的料液。压力喷雾干燥中，浓奶由高压泵打入喷嘴中，经喷嘴喷出的浓奶被雾化成雾滴，雾滴遇热空气变成乳粉。为了使浓奶在喷嘴出口处除了具有向前喷出的速度以外，还具有旋转运动，使用带斜槽的芯子同板眼搭配称为S型，还有一种是孔板上带斜槽同板眼搭配称为M型，两种喷头具有同样的雾化成效。压力越高，雾化成效越好，奶粉颗料越细，干燥效率越高。然而颗粒细小的乳粉，冲调性能
10、不行。压力式喷雾干燥对料液的要求较高，在进雾化器前必须进行过滤，以防杂质堵塞雾化器。这种结构较紧凑，生产能力大，耗能量较少，且能改变内部元件不同飞雾炬形状。要紧缺点是在一定的雾化压力下喷雾量不能在线调剂。气流式喷雾干燥的操作特点是结构简单，加工方便、操作弹性大、易于调剂，但用于雾化的压缩空气的动力消耗较大，约为压力式和离心式雾化器的5-8倍。1.1.3本工艺采纳并流型喷雾干燥喷雾干燥按照喷雾和流体流淌方向分为并流型、逆流型和混合型三类。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，而且假设空塔速度超过限度将引起颗粒的严峻夹带，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
11、分接触，脱水效率高，但产品有时与湿的热空气流接触，故干燥不平均，内壁局部粘粉严峻。3 并流型操作特点是：被干燥物料承诺在低温下进行干燥。由于热风进入干燥室赶忙与喷雾液滴接触，室内温度急降，可不能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刻短、粗粒干燥时刻长，产品具有比较平均干燥的特点，适合于液滴高度分散均一的喷雾场合。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。1.2喷雾干燥流程图包装成品 新奇空气过 筛 空气过滤器排 放冷 却 送风机奶 粉排风机 旋风分离器喷雾干燥空气预热器 离心式喷雾器浓缩乳图1 喷雾干燥流程图二、喷雾干燥装置的运算2.1物料及热量衡算2.1.1空气状态参数的确定G1 tM1=55新奇空气蒸汽热空气浓奶排气L t00 H0H0 I0L t1 H1H1 I1 L t2 H2H2 I22t0=25，0=60% t1=150,H1=0.01189 t2=80，H2=0.03871H0=0.01189热缺失QL空气加热器冷凝水干燥塔 奶粉G2 tM2=70图2物料、热量衡算图2.1.1.1新奇空气状态参数由设计任务书给定条件：t025,060%查得25饱和水蒸汽压Ps023.76 mmHg (3167.89Pa)湿度H0=0.6220Ps0/(P-0Ps0)=0.
