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1、山东理工大学食品工程原理课程设计题目：日产10吨南瓜粉离心式喷雾干燥塔及辅助设备的设计选型 学 院：农业工程与食品科学学院专 业： 食品科学与工程 学生姓名：周维政（0812103740） 指导教师： 石启龙 课程设计（论文）时间：2011年1月4 1月14日 共 2周5摘 要该设计介绍了班生产xx吨xx淀粉脉冲气流干燥器及辅助设备的设计，包括xx淀粉工艺流程及要点，干燥条件的确定，气流干燥器的主体设计，干燥管直径的计算，干燥管高度的计算，换热器、除尘器、加料机型式和型号的合理选择，物料衡算、热量衡算等方面，对脉冲气流干燥器及辅助设备作出了合理的选择，以满足生产的需要同时尽量的节约能源。（根据
2、自己题目进行参考）关键词：桃子，工艺流程，设备选型，蒸发器（36个即可）目 录摘 要目 录第一章 引 言1第二章 工艺流程及操作要点22.1 工艺流程22.2 操作要点2第三章 相关计算53.1 设计及操作条件53.2 求解量53.3 计算53.4 蒸发器主要尺寸计算9第四章 辅助设备的选型124.1 设备选型要点124.2 设备选型列表15第五章 换热器主要结构尺寸和计算结果16结束语 17参考文献18致 谢19第二章 工艺流程及操作要点第一章 引言南瓜，又名番瓜、金瓜、麦瓜、倭瓜，为葫芦科植物南瓜的果实，全国各地均有栽培。南瓜对人体具有良好的保健功效,如葫芦巴碱、果胶等物质,能催化分解致癌
3、物质亚硝氨,加快胃结石,膀胱结石的溶解,帮助消除人体内多余的胆固醇,防止动脉硬化等。特别是南瓜中含有一种CTY的有效成分,这种物质可增加糖尿病人胰脏细胞中所缺乏的GIU T22 蛋白质的含量,从而促进人体内胰岛素的分泌,因而对糖尿病患者有良好的治疗效果。用南瓜浆料,添加甜味剂、酸味剂和稳定剂,制成的南瓜果肉饮料,既保存了南瓜特有的营养成分,同时又具有诱人的橘红色泽和的宜人风味。本文主要是针对在杀菌阶段固定管板式换热器的设计，固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大时，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈（或膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温
4、差应力引起的热膨胀。其特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净不易结垢的物料。在设计换热器工艺、选择换热器时，要充分考虑食品物料的特点：第一是热敏性，食品物料在高温下或长期受热要产生变性和氧化等作用而受到破坏，所以许多食品生产时的操作要严格考虑加热时间和加热温度，为了加快蒸发速度，食品工业多采用真空蒸发；第二是腐蚀性，由于南瓜汁具有酸性有腐蚀性，即使是轻度腐蚀也会对产品造成污染，因此在设计换热器和辅助设备时，必须选用耐腐蚀的材料；第三是结垢性，料液中的蛋白质、糖类等成分受热过度会产生变性、结块、焦化等现象，在换热器管壳上形成污垢层，严重影响换热的效率。换热器中流体的相对流向
5、一般有顺流和逆流两种。顺流时,入口处两流体的温差最大,并沿传热表面逐渐减小,至出口处温差为最小。逆流时,沿传热表面两流体的温差分布较均匀。在冷、热流体的进出口温度一定的条件下,当两种流体都无相变时,以逆流的平均温差最大顺流最小。在完成同样传热量的条件下,采用逆流可使平均温差增大,换热器的传热面积减小;若传热面积不变,采用逆流时可使加热或冷却流体的消耗量降低。前者可节省设备费,后者可节省操作费,故在设计或生产使用中应尽量采用逆流换热。第二章 工艺流程及操作要点2.1 工艺流程原料选果、清洗和去皮破碎榨汁澄清过滤离心分离脱气和均质芳香回收调和浓缩杀菌灌装检查成品2.2 操作要点2.2.1 原料制汁
6、桃子要求酸味和涩味适当，香味浓，汁液丰富，取汁容易，酶褐变不明显。原料桃子要健全完好且成熟度适宜。2.2.2 选果、清洗和去皮质量要求：选取具有良好的风味和芳香，色泽稳定，酸度适中，并在加工和贮存过程中仍然保持这些优良品质并且液汁丰富，出汁率较高的桃子，加工过程中要剔除烂果、霉变过、病虫果以及枝、叶 等，以充分保证最终产品的质量。洗涤：通过清洗可以去除果蔬表面的尘土、泥沙、微生物、农药残留以及携带的枝叶等。通常的清洗方法是浸洗，喷洒或两者相结合。去皮：经优选的桃子用5%碱液（99 ）热浸或喷洒30秒后进行去皮（或者采用100蒸汽烫23分钟）后立即喷洒凉自来水或浸泡在凉自来水中。2.2.3 防色
7、处理去皮后的桃子立即用抗坏血酸溶液或柠檬酸溶液处理，以防变色。从而以保证果汁原有色泽。2.2.4 破碎为了提高出汁率，在榨汁前要进行破碎。破碎的桃块要大小适宜且均匀。果块过于小，在榨汁时，桃块中的果汁很快的被榨出，果渣被压实，内部果汁流出使通道被堵塞，出汁率降低。如果破碎后的果块太大，压榨时出汁率也会降低。破碎时，果快最好在34mm。应尽量避免物料与空气的接触，以防止果肉的褐变。破碎的方法有热破碎法和冷破碎法，生产中一般采用热破碎法。因为适当加热可改变果肉细胞通透性，使果肉软化，果胶水解，降低果汁黏度，利于果汁分离，也利于色素和风味物质渗出，并能抑制酶的活性。2.2.5 榨汁榨汁是获取原汁的主
8、要方法，也是一个关键工序。破碎后的桃子被均匀的铺放在两条带之间，当两条带绕过转筒时，物料受到压力，压力逐渐增加，榨出的桃汁通过带孔和转筒上的孔流至下面的集液盘。由于桃中果胶量较多，在榨汁前应进行果胶酶处理，以利于果胶的分解，提高出汁率。果胶酶的用量应根据桃原料的果胶含量来确定，一般在0.3%0.4%左右，酶解温度为40，处理时间为2h。2.2.6 澄清、过滤和离心分离生产澄清果汁时，必须进行澄清处理，通过物理化学或机械方法除去果汁中含有的混浊物质或易于引起混浊的各种物质。果蔬汁中的混浊物主要来源于以下几个方面：a果蔬汁中的酚类物质与其它物质相互作用形成的悬浮物；b含淀粉较多的果蔬在制汁时，淀粉
9、进入到汁液中，加热时形成凝胶夹带杂志颗粒；c果蔬汁中含有的蛋白质；d果蔬汁中含有的果胶类物质；e果蔬汁中含有的金属离子如Fe3+等。果蔬汁经过澄清后必须进行过滤，通过过滤把所有沉淀出来的混浊物从果蔬汁中分离出来，使果汁澄清。2.2.7 脱气和均质脱气的目的在于除去或脱去果汁中的氧气。因此，存在于果实细胞间隙中的氧气、氮、和呼吸产生的二氧化碳等气体，在果汁加工过程中能以溶解态进入果汁中或留在果肉微粒和胶体的表面，同时由于果肉与大气接触的结果，更增加了气体含量，因此制得的果汁中必然存在多量的氧，氮和二氧化碳等气体。脱除氧气可以降低或避免果汁成分的损耗，降低果汁色泽和风味的变化，避免悬浮粒吸附气体而
10、漂浮于液面，以及防止装罐和杀菌时产生泡沫等。均质的目的是使果蔬汁中的悬浮果肉颗粒进一步破碎细化，大小更为均匀，同时促进果肉细胞壁上的果胶溶出，果胶均匀分布于果蔬汁中，形成均一稳定的分散体系。2.2.8 芳香回收生产桃浓缩汁是须进行芳香回收。桃的挥发性成分中，含有低沸点的醇、脂、羰基化合物等，故容易从果汁中蒸发分离含有芳香成分的蒸汽，经精馏塔浓缩得到的天然香精一般使用200倍浓度。如果有腐败果混入的话，回收的香精中有名显得腐臭感，选果时必须特别注意。2.2.9 浓缩将混合后的桃浆转入真空蒸发器中蒸发浓缩，将桃浆浓缩至商品所需浓度为止。桃原浆通常含可溶性固形物815，必须经浓缩排除大量水分，才能达
11、到制品所需求的60的浓度。浓缩方法有使用开口浓缩锅的常压法和使用真空浓缩锅的真空法两种，以真空浓缩法的制品质量较好。即在减压的条件下使桃汁中的水分迅速蒸发，浓缩时间很短，能很好地保存果蔬汁的质量。2.2.10 灌装和杀菌桃汁的包装与杀菌是产品得以长期保存的关键。在进行杀菌时，一方面需要杀死桃汁中的致病菌和钝化桃汁中的酶，同时要考虑产品的质量如风味、色泽和营养成分以及物理性质如黏度、稳定性等不能受到太大的影响，因此杀菌温度和杀菌时间是两个重要参数。果汁的灌装方法有热灌装、冷灌装和无菌灌装等种。热灌装是将果汁加热杀菌后立即灌装到清洗过的容器内，封口后将瓶子倒置1030min，对瓶盖进行杀菌，然后迅
12、速冷却至室温。使用玻璃瓶时，要对瓶子预热。若使用塑料瓶，先将果汁冷却40以下，再进行灌装封口。若灌装后杀菌，是先将果汁输入瓶内并封口，再放入杀菌釜内用90温度杀菌1015min。也可装入回转式杀菌设备中，以85的温度杀菌5min。以上两种方法是目前常用的方法。热灌装比较简单，但由于灌装过程中易受到污染，货架寿命较短。但灌装后杀菌较彻底，货架寿命较长，只是要求容器能承受高温。第四章 辅助设备的选型第三章 相关计算3.1 设计及操作条件原料完成液流量：P=18吨/天=750 kg/h原料固形物：x0=10% 浓缩液固形物：x1=60%传热系数：K1=1000W/(m2K),K2=900 W/(m2
13、K)桃汁密度：1=1050kg/m3，2=1300 kg/m3加热管：选取直径383mm，长为L=3m的热扎无缝钢管液体高度：H = 2m进料口流速：u=1.5m/s原料液许可温度：90加热蒸气：P1=70 Kpa，对应温度T1=89.9二次蒸汽：P|1=10 Kpa,对应温度T1=45.33.2 求解量1. 总蒸发量；2. 第一效加热蒸汽消耗量；3. 蒸发器传热面积；且满足最大与最小传热面积间的相对偏差不超过3%。3.3 计算3.3.1 估计各效蒸发量和完成液的浓度（1）总蒸发量F=Px1/ x。=7500.6/0.1=4500 kg/h W=F(1- X0X1)=4500（1-0.1/0.
14、6）=3750 kg/h（2）各效蒸发量在蒸发过程中，总蒸发量为各蒸发量之和，因逆流加热，各蒸发量可按总蒸发量的平均值估算，即 W1:W2=1:1 W1= W2=3750/2=1875 kg/h（3）完成液浓度F x0=(F-W1)x2所以x2=0.16,x1=0.63.3.2 估计各效溶液的沸点和有效总温差 （1）估计各效压力根据各效间压力降相等，则总压力差为P=P1-P|k=70-10=60kpa各效间的平均压力差为 Pi=P/2=60/2=30kpa由各效的压力差可求得各效蒸发室的压力，即P/1=70-30=40kpa 查表得T1=75.0, 1=2312.2kJ/kg已知冷凝器的压强P|k=10 Kpa，对应温度TK=45.3设因流动阻力而损失的温度差为1，故第二效二次蒸汽温度T2=46.3查出相应参数P=10.25 kpa，r2=2387.9 kJ/kg（2）各温差损失计算 由于溶液沸点升高引起的温差损失 由公式=0.0162（T+273）2a/得： 第一效：1/=0.0162（T1/+273）2a/1/（ =0.0162（75+273）20.25/2312.5=0.21 =2.4（当溶液浓度为0.16时，查表对应取a=0.25） 第二效：2=0.0162（T2/+273）2a/2/ =0.0162（46.3+273）23/2387.9
