食品工程原理课程设计任务书-喷雾干燥

食品工程原理课程设计任务书

设计题目：喷雾式干燥奶粉干燥器设计

班级：xxx

指导教师：xxx

小组成员：xxx

设计时间：xxx

目录

一、设计任务书 (2)

1.1设计题目 (2)

1.2设计条件 (2)

1.3设计要求 (2)

1.4设计任务分工 (2)

二、设计方案简介 (3)

2.1喷雾干燥的原理和特点 (3)

2.1.1喷雾干燥的原理 (3)

2.1.2喷雾干燥的特点 (3)

2.2喷雾干燥方案的拟定及说明 (4)

2.2.1本工艺采用压力式喷雾干燥 (4)

2.2.2本工艺采用并流型喷雾干燥 (5)

2.3工艺流程图 (5)

三、工艺设计计算 (6)

3.1物料及热量衡算 (6)

3.1.1空气状态参数的确定 (6)

3.1.2物料衡算 (8)

3.1.3热量衡算 (8)

3.2喷雾干燥时间计算 (8)

3.3压力式喷嘴的主要尺寸确定 (9)

3.4喷雾干燥塔主要尺寸的计算 (11)

四、主要附属设备的选型计算 (11)

4.1空气加热器 (11)

4.2旋风分离器 (12)

4.3布袋过滤器的选择 (13)

4.4风机的选择 (13)

五、工艺设计计算结果汇总 (14)

参考文献 (15)

附录 (15)

一、设计任务书

1.1设计题目

喷雾式奶粉干燥器设计

1.2设计条件

①已知条件

干燥塔热风温度：140℃

排风相对湿度：15%

车间空气温度：25℃

相对湿度：60%

浓缩奶的流量：400 kg/h

浓缩奶固形物：45%

浓奶滴的临界含水量：45%（湿基）

密度：1000 kg/m3

干燥后的奶粉含水量：2.5%

密度：1250 kg/m3

奶滴的初始和临界点时的直径：120 μm和45 μm

奶粉的平衡含水量为4%

平均雾滴直径Dw=200 μm

空气加热的传热系数：1200 W/(m2·k)

加热压力：700kPa(表压)

②查得条件

浓缩奶比热2.1kJ/kg·K

1.3设计要求

根据设计条件对干燥器进行工艺计算（物料衡算和热量衡算），结构计算（直径、管长等），然后对附属设备进行选型计算，绘制出干燥系统图及换热器总装置图。

1.4设计任务分工

①物料衡算、空气状态参数的确定（xx）

②热量衡算（xx）

③喷雾干燥时间计算（xx）

④压力式喷嘴的主要尺寸确定（xx）

⑤喷雾干燥塔主要尺寸的计算（xx）

⑥喷雾干燥工艺流程图（xx）

⑦附属设备选型计算（xx）

⑧汇总工作（xx）

二、设计方案简介

本工艺采用并流压力式喷雾干燥法对奶粉进行喷雾干燥。

2.1喷雾干燥的原理和特点

2.1.1喷雾干燥的原理

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（50～60℃），若连续出料，整个干燥过程仅需10～30s，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。

2.1.2喷雾干燥的特点

喷雾干燥具有许多优点，主要体现在一下几个方面。

①由于雾滴群的表面积很大，物料干燥所需时间很短。

②在高温气流中，表面润湿的物料温度不超过空气的湿球温度，由于干燥时间迅速且时间短，最终产品的温度也不高。因此，喷雾干燥特别适宜热敏性物料的干燥。

③容易改变操作条件，以调节或控制产品的质量指标，如产品的粒度分布、最终湿含量等。

④根据工艺上的要求和操作上的灵活性，可以满足各种产品的质量指标。

⑤简化了工艺流程，容易实现机械化、自动化，还能减轻粉尘飞扬，改善劳动环境。

喷雾干燥也具有一下缺点：

①当热空气温度低于150℃时，容积传热系数较低（23~93W/m^3℃）,所用设备的容积就显得庞大一些。在低温操作时，热利用率低，空气消耗量较大，因此动力消耗也随之增大。

②对气-固混合物的分离要求较高。对于细粉产品，要选择高效分离装置，以免产品损失和污染大气。因此高效分离装置的结构比较复杂。

但这些缺点并不影响它的广泛应用，尤其是在大规模生产中，喷雾干燥的经济性极为突出。

2.2喷雾干燥方案的拟定及说明

2.2.1本工艺采用压力式喷雾干燥

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。

压力式雾化器是利用压力使液体高速通过喷嘴，将液体静压能转变为动能经喷嘴高速喷出并形成雾滴，从而达到液体雾化的装置。单纯依靠压力通过小孔喷射仍不能达到雾化要求，常用的压力雾化器(又称力喷嘴) 一般采用液体加压与旋转运动相结合，使高速喷出的液体形成锥形薄片，液膜伸长变薄最后碎裂成为雾滴。在各种雾化方法中，压力喷嘴以其结构简单、雾化性能好、能耗低、操作简便等优势，应用十分广泛。

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100—150m/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，热效率也越高，但是小颗粒奶粉的冲调性能较差。

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、易于调节，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。

雾化器的选择标准