食品工程原理课程设计--葡萄汁双效浓缩工艺装置的设计

食品工程原理课程设计

题

目：葡萄汁双效浓缩工艺装置的设计任务书

姓

名：李云诺学号：2014309200809

学院：食品科学技术

学院专业班级：食工1404

指导教

师：刘友明胡杨职称：副教授讲师

中国·武汉

2016 年 12 月

目录

前言 (2)

1. 设计概论与设计方案 (3)

1.1 设计名称 (3)

1.2 设计条件 (3)

1.3 设计任务 (3)

3. 总平面设计的简要说明 (4)

4. 工艺设计的思路及内容的说明 (4)

4.1 生产工艺流程 (4)

4.2 设备选择 (5)

4.2.1 设备的选择要求 (5)

4.2.2 设备的选取范围 (5)

4.3 设计内容 (5)

4.4 工艺流水线设计简图 (6)

4.5 双效降膜式蒸发器的设计计算 (7)

4.5.1 双效降膜式蒸发器工作原理图 (7)

4.5.2 各效蒸发量与完成液浓度估计 (7)

4.5.3 估算二次蒸汽压强及溶液沸点 (8)

4.5.4 估算各效温度差损失 (8)

4.5.5 加热蒸汽消耗量及各效蒸发量 (10)

4.5.6 蒸发器传热面积的计算 (10)

4.5.7 分配有效温度差 (11)

4.5.8 各种温度差损失 (11)

4.5.9 重算加热蒸汽消耗量及各效蒸发量 (12)

4.5.10 重算传热面积 (13)

4.5.11 加热管的选择 (13)

4.5.12 复核总传热系数 (13)

4.6 设计计算结果列表 (16)

6. 结论 (17)

7. 参考文献 (18)

1. 设计概论与设计方案

1.1 设计名称

葡萄汁双效浓缩工艺装置的设计

设计条件

1) 处理物料量：3600 ㎏/h

2) 生产要求：每日10000kg（10 吨）

3) 物料温度：25℃

4) 原料固形物含量：11.0%

5) 浓缩液固形物含量：36.0%

6) 原料最高许可温度：78℃

7) 物料平均比热为3600J/(kg·℃)（略浓缩热）

8) 加热蒸汽压：标准大气压101.33KPa

9) 冷凝器的绝压：20KPa

10) 加热蒸汽液在饱和温度下排除（忽略热损失）。

4. 工艺设计的思路及内容的说明

4.1 生产工艺流程

4.2 设备选择

4.2.1 设备的选择要求

1) 便于设备维护和喷淋洗净；

2) 高效节能，符合生产要求，生产率高；

3) 水果在提升中尽量不被破碎以防引起污染，影响产品质量，但适当的碰撞和摩擦有利于清除表皮污物、农药残留以及残次果中腐烂变质部分；

4) 便于扩大生产；

5) 结构简单、噪音小、成本低、占地面积小。

4.2.2 设备的选取范围

各种类型型号的泵、筛选清洗设备、输送设备、压榨设备、离心设备、降膜式蒸发器、加热装置、灭菌设备。

4.3 设计内容

主要通过双效蒸发系统以每小时 2000Kg 的流量将质量分数为 14%的葡萄汁浓缩到68%，原料在第一效的沸点下加入，加热蒸汽压为标准大气压，冷凝器为20KPa。期间各加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出，忽略热损失，然后计算出相关关系，选择合适的设备。

4.4 工艺流水线设计简图

4.5 双效降膜式蒸发器的设计计算

双效降膜式蒸发器

4.5.1 双效降膜式蒸发器工作原理图

4.5.2

各效蒸发量与完成液浓度估计

总蒸发量W = F (1- x

0 ) = 3600 ⨯(1- 0.11) = 2500kg / h

x 1 0.36 因本设计为双效并流蒸发系统，故可设：

W 1:W 2=1:1.1 W=W 1+W 2

a

联立以上两式，解得：

1

W 1=2500 ⨯ W 2=2500 ⨯ 从而得： 2.1

1.1

2.1

=119

0k

g/

h

=1

309k gh

x 1 -

Fx 0 F - w 1 =

3600⨯0.11 3600 - 1190

= 0.1138

4.5.3

估算二次蒸汽压强及溶液沸点 暂且忽略各种温度差损

失，认为蒸汽通过各效的压强降相等：

∆p =

p i

p k

=

101.3 - 20

= 40.65kpa

2由各效的压强差求得各效蒸发室的压力为：

p l = p i -∆p = 101.33 - 40.65 = 60.68kpa 由 p l 从《食品工程原理》中查的相应的二次蒸汽的温度和汽化潜热： T 1 = 85.89︒C

r 1 = 2293.05kJ / kg 已知冷凝器绝对压强为 20kpa,查得相应水蒸气的温度 T k = 60.1︒C ，由经验值可知 因流动阻力而损失的温度差为1︒C ，故第二效二次蒸汽温度 T 2 = 61.1︒C ，查得相 应的汽化潜热 r 2 = 2352.5kj / kg ，压强为 P 2=21.04KPa.

4.5.4 估算各效温度差损失

因溶液蒸汽压下降引起的温度差损失

对于第一效：二次蒸气温度 T 1=85.89 ︒C ，此温度下的水的汽化热为

r 1=2293.05kj/kg ，常压下 22.51%的蔗糖沸点升高 ∆' = 0.35 ，故 ∆'

= 16.2⨯

(273.2 + 85.89) ⨯ 0.35 = 0.32︒C

1 22293050

对于第二效：二次蒸汽温度 T 2=61.1 ︒C ，此温度下的水的汽化热为 r 2=2352.5 ⨯ 103kj/kg,

2