日處理-30噸鮮奶的脫脂乳粉廠設(shè)計

目錄摘要……………………IABSTRACT……………………II1引言…………11.1脫脂乳粉產(chǎn)業(yè)特點及市場分析…………22脫脂乳粉的標準……………2.13脫脂乳粉的生產(chǎn)工藝流程及工藝要點……3.1脫脂乳粉的生產(chǎn)工藝流程………………3.2脫脂乳粉的生產(chǎn)工藝要點………………3.2.1原料乳的驗收…………3.2.2預(yù)處理…………………3.2.3脫氣……………………3.2.4預(yù)熱……………………3.2.5分離……………………3.2.6冷卻……………………3.2.7預(yù)熱殺菌………3.2.8濃縮……………………3.2.9噴霧干燥………………3.2.10出粉、冷卻……………3.2.11篩粉……………………3.2.12稱量與包裝……………3.2.13設(shè)備清洗程序…………3.3檢驗乳粉的質(zhì)量……………4物料衡算及設(shè)備計算、選型…………………4.1物料衡算……………………4.1.1物料質(zhì)量計算……………4.1.2濃縮過程的物料計算…………………4.1.3干燥過程的物料計算…………………4.1.4包裝所需物料…………4.2濃縮階段計算………………摘要關(guān)鍵詞脫脂乳粉；工藝設(shè)計；雙效真空濃縮罐；離心式噴霧干燥塔本設(shè)計主要是進行日處理30噸鮮奶的脫脂乳粉廠的設(shè)計。首先，在了解資源和市場的基礎(chǔ)上，提出了建廠的可行性研究報告;其次，對日處理鮮奶30噸脫脂乳粉進行了配方設(shè)計以及工藝條件的選擇和論證；另外，對生產(chǎn)車間進行了物料和能量衡算，并且對車間的工藝設(shè)計和設(shè)備選型也進行了計算，特別采用了離心式噴霧干燥塔，大大節(jié)約了能源，并且單獨設(shè)計了雙效真空濃縮罐。第三，本設(shè)計對輔助設(shè)施進行了計算及選型；同時，對公用系統(tǒng)和人員定額也進行了估算;最后，本設(shè)計還作了必要的成本核算及經(jīng)濟效益分析。整個設(shè)計充分考慮了目前的經(jīng)濟狀況和今后發(fā)展的需要，從節(jié)能的角度出發(fā)選擇設(shè)備。生產(chǎn)流程充分考慮到機械化、自動化水平，技術(shù)上先進、可靠，布局上合理、規(guī)范。1引言1.1脫脂乳粉產(chǎn)業(yè)特點及市場分析乳含有豐富的高質(zhì)量蛋白、乳脂肪、糖類化合物以及幾乎全部已知的維生素、大量的礦物質(zhì)、免疫活性因子等營養(yǎng)成分。營養(yǎng)學(xué)家研究表明,乳中的鈣和蛋白質(zhì)是人體最重要的基本營養(yǎng)素,其它物質(zhì)也是人體生命活動所需的重要成分,乳的生物學(xué)價值(人體生理上的利用率)為85%,消化率為98%。因其營養(yǎng)全面且易被吸收,乳及乳制品被認為是“接近完善的食品”。脫脂乳粉以乳為原料，添加或不添加食品營養(yǎng)強化劑，經(jīng)脫脂、濃縮、干燥制成的蛋白質(zhì)不低于非脂固體的34%，脂肪不低于2%的粉末狀產(chǎn)品。因脫脂乳粉含脂率很低，產(chǎn)品不易氧化，耐貯藏，脫脂乳粉是一種廣受歡迎的健康速溶粉體食品，它的產(chǎn)量保持上升趨勢。另外，由于食品工業(yè)的發(fā)展，作為食品加工原輔料的脫脂乳粉需求量也在增加。牛乳中含大量的水分及脂肪，容易滋生腐敗微生物，儲存期短。將其加工成脫脂乳粉后可以很好的延長貨架期，并且保留了牛乳中大量的營養(yǎng)物質(zhì)，對人體有很重要的營養(yǎng)作用。牛奶脫脂后加工而成，口味較淡，適于中老年、肥胖和不適于攝入脂肪的消費者。牛乳的濃縮干燥單元操作是乳品工業(yè)中消耗熱源最多的工程。在能源日益匱乏的今天，研究濃縮、噴霧干燥過程中的節(jié)能技術(shù)也有著長遠意義。本設(shè)計即是對中小液體乳生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)劃設(shè)計進行探討。2脫脂乳粉的標準2.1脫脂乳粉的理化指標項目蛋白質(zhì)%脂肪，%蔗糖，%復(fù)原乳酸度，OT水分，%不溶度指數(shù)，ml雜質(zhì)度，mg/ml脫脂乳粉≥非脂乳固體的34≤2.0—≤20.0≤5.0≤1.0≤16非脂乳固體=100（%）-脂肪實測值（%）-水分實測值（%）2.2脫脂乳粉的衛(wèi)生指標項目鉛mg/kg銅mg/kg硝酸鹽（以NaNO3計）mg/kg亞硝酸鹽（以NaNO2計）mg/kg酵母和霉菌cfu/g脫脂乳粉≤0.5≤10≤100≤2≤50項目黃曲霉毒素M1μg/kg菌落總數(shù)cfu/g大腸菌群MPN/100g致病菌（指腸道致病菌和致病球菌）脫脂乳粉≤5.0≤50000≤90不得檢出2.3脫脂乳粉的感官特征項目色澤滋味和氣味組織狀態(tài)沖調(diào)性脫脂乳粉成均勻一致的乳黃色具有純正的乳香味干燥、均勻的粉末經(jīng)攪拌可迅速溶解于水中，不結(jié)塊3脫脂乳粉的生產(chǎn)工藝流程及工藝要點3.1脫脂乳粉的生產(chǎn)工藝流程原料乳的驗收原料乳的驗收預(yù)處理初次殺菌離心凈乳脫脂乳預(yù)熱殺菌冷卻濃縮噴霧干燥出粉、冷卻篩粉稱量與包裝入庫稀奶油殺菌冷凍貯藏分離灌裝3.2脫脂乳粉的生產(chǎn)工藝要點3.2.1原料乳的驗收（1）感官指標色澤：正常牛乳應(yīng)為乳白色或微帶黃色，不得有紅色、綠色或其他顏色。滋氣味：正常牛乳具有新鮮牛乳固有的香味，無其他異味。組織狀態(tài)：正常牛乳呈均勻的膠態(tài)流體，無沉淀、無凝塊、無雜質(zhì)、無異物等。（2）理化指標項目指標脂肪質(zhì)量分數(shù)（%）蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)（%）相對密度（20℃/4酸度（以乳酸計）（%）雜志度/（mg·kg-1）汞質(zhì)量分數(shù)/（mg·kg-1）六六六、滴滴涕質(zhì)量分數(shù)/（mg·kg-1）≥3.10≥2.95≥1.0280≤0.162≤4≤0.01≤0.1（3）微生物指標分級細菌總數(shù)/（104cfu·ml-1）I≤50II≤100III≤200IV≤400一般原料乳的相對密度為1.028~1.032（20℃），酸度不超過20o3.2.2預(yù)處理（1）原料乳的冷卻將乳迅速冷卻是獲得優(yōu)質(zhì)原料乳的必要條件。剛擠出的牛乳，其溫度為32~36℃（2）原料乳的凈化原料乳驗收后必須凈化。其目的是去除乳中的機械雜質(zhì)并減少微生物的數(shù)量，可以采用過濾凈化或離心凈化等。簡單的粗濾是在受乳槽上裝有過濾篩網(wǎng)并鋪上多層紗布進行，進一步過濾則采用雙聯(lián)過濾器，濾布應(yīng)經(jīng)常清洗滅菌。使用離心凈乳機可以顯著提高凈化效果，有利于提高制品質(zhì)量。離心凈乳機還能將乳中的乳腺體細胞和某些微生物除去，凈乳機放在粗濾之后，冷卻之前。本設(shè)計中牛乳先經(jīng)過雙聯(lián)過濾器，然后再經(jīng)過凈乳機，從而實現(xiàn)原料乳的凈化。本工廠采用管式過濾器，目數(shù)在80目左右。3.2.3脫氣剛擠出的牛乳約含5.5%~7%的氣體；經(jīng)過貯存、運輸和收購后，一般增加到10%以上，而且大部分為非結(jié)合的分散氣體。這些氣體對乳品加工過程和產(chǎn)品質(zhì)量會產(chǎn)生一些不良影響：①影響牛乳計量的準確性；②使巴氏殺菌機中結(jié)垢增加；③影響分離效率；④影響奶油的產(chǎn)量；⑤使脂肪球聚合；⑥使牛乳中的乳清析出等。3.2.4在許多大型乳品廠，不可能在收購鮮奶后立即進行巴氏殺菌或加工。因此，有一部分乃必須得在大貯乳罐中貯存數(shù)小時或數(shù)天。在這種情況下，雖然有現(xiàn)代化的制冷技術(shù)，但微生物有足夠的時間繁殖并產(chǎn)生酶類，而且微生物產(chǎn)生的副產(chǎn)物有時是有毒的；此外，微生物還會引起牛乳中某些成分分解，使PH下降。因此，當原料乳到達乳品廠時必須盡快的進行熱處理，尤其是原料質(zhì)量比較差時。3.2.5分離牛乳中脂肪的比重平均為0.93，脫脂乳的比重為1.060，要使牛乳中3%~5%的脂肪分離出來，則可根據(jù)乳脂肪與脫脂乳比重的不同采取離心分離法進行分離。牛乳預(yù)熱溫度達到50℃上下既可分離，脫脂乳的含脂率要求控制在0.1%以下。牛乳的離心分離是藉牛乳分離機分離缽的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力,將比重不同的脫脂乳和稀奶油分開，分出的稀奶油儲存在儲罐中。配置1臺15.0t/h牛奶分離機組成預(yù)處理生產(chǎn)線3.2.6預(yù)熱殺菌殺菌方法一般采用高溫短時間殺菌法，或超高溫瞬時殺菌法。如果采用板式或管式殺菌器時，通常使用的殺菌條件為80~85℃，保持30s或90℃，保持24s。如果采用超高溫瞬時殺菌裝置，則為120~3.2.8濃縮原料乳經(jīng)過殺菌后，應(yīng)立即進行真空濃縮。一般大約濃縮到原料乳體積的1/4，這時牛乳的濃度約為12~16oBe′（50℃濃縮的優(yōu)點：1）經(jīng)濟效益好，成本低真空濃縮鍋中，蒸發(fā)1kg水分需要消耗約1.1kg加熱蒸汽；雙效降膜蒸發(fā)器需0.39kg加熱蒸汽；噴霧干燥室內(nèi)每蒸發(fā)1kg水分，需要2.5-3.0kg加熱蒸汽2)真空濃縮對乳粉的物理性狀有顯著影響濃縮后乳粉粒子粗大，有良好的分散性和沖調(diào)性3)真空濃縮可改善乳粉的保藏性4)濃縮后，乳粉顆粒致密，密度大對包裝有利3.2.9噴霧干燥在噴霧干燥設(shè)備內(nèi)，濃縮乳依靠機械力（離心力）的作用，通過霧化器成為霧狀微粒（其直徑約為10~10000μm），并與干燥介質(zhì)接觸，在接觸的瞬間進行強烈的熱交換與物質(zhì)交換，使?jié)饪s物料中的水分絕大部分在短時間內(nèi)被干燥介質(zhì)帶走，完成干燥。特點及原理：噴霧干燥是噴霧和干燥的密切結(jié)合，用單獨一次工序?qū)饪s乳干燥成乳粉。采用機械力量，通過霧化器將濃縮乳在干燥室內(nèi)噴成極細小的霧狀乳滴，使比表面積大大增加，同時與熱空氣接觸，水分瞬間大量蒸發(fā)?？蓪⑽锪现泻?0-70%水分迅速干燥成為水分為2.0%左右的粉狀成品優(yōu)點干燥速度快，物料受熱時間短干燥過程溫度低，乳粉品質(zhì)好調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，可以控制成品的質(zhì)量指標在密閉空間內(nèi)干燥，產(chǎn)品不易受污染，產(chǎn)品雜質(zhì)度很低操作控制方便，適合于連續(xù)化、自動化、大型化生產(chǎn)3.2.10出粉、冷卻在噴霧干燥室內(nèi)的乳粉，要求迅速連續(xù)不斷的卸出并即使冷卻，不應(yīng)長時間積存在干燥室內(nèi)，以免受熱過久，降低乳品質(zhì)量。乳粉要求迅速卸出、及時冷卻（30℃受熱過久導(dǎo)致游離脂肪過多，易氧化還會影響乳粉的溶解度和色澤乳粉在高溫狀態(tài)下放置，水分含量高3.2.11篩粉通過篩粉可以去除乳粉中的雜志、焦粉或硬塊、潮粉粒塊；同時可以使乳粉自然冷卻，乳粉中的粗、細粉混合均勻。3.2.12稱量與包裝乳粉很容易吸濕、結(jié)塊，以致變質(zhì)。所以經(jīng)過冷卻、篩粉的乳粉必須進行稱量包裝。其包裝不僅限于乳粉的吸濕因素，還有其他目的，如便于攜帶、利于運輸和儲藏、防止乳粉的香味散失、防止一切的外界污染、利用包裝的圖畫吸引消費者等。用自動稱量機采取重量法包裝。包裝容器使用前應(yīng)消毒，內(nèi)外表面保持清潔。包裝應(yīng)嚴密，不發(fā)生滲漏或破裂，不得二次污染。包裝室：18-20℃，空氣相對濕度75%包裝過程中影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素乳粉的溫度——28℃包裝室內(nèi)濕度的影響包裝時除去空氣的重要性3.2.13稀奶油的殺菌稀奶油的殺菌溫度與時間有以下幾種方法：72℃，15min；77℃，5min；82~85℃3.2.14稀奶油的灌裝將稀奶油冷卻后立即進行裝瓶，本設(shè)計選用的是玻璃瓶。3.2.15冷凍將灌裝后的稀奶油用傳送帶式凍結(jié)裝置進行凍結(jié)。凍結(jié)有利于保持稀奶油的質(zhì)量和風(fēng)味。3.3乳粉的質(zhì)量檢驗成品由檢驗員根據(jù)產(chǎn)品標準要求，對產(chǎn)品進行有關(guān)感官、理化、沖調(diào)性、復(fù)原乳酸度和微生物指標進行檢測。符合標準后方可出廠。4物料衡算及熱量衡算4.1物料衡算4.1.1牛乳中主要化學(xué)成分及質(zhì)量分數(shù)表4-1牛乳中主要化學(xué)成分及質(zhì)量分數(shù)水分總?cè)楣腆w脂肪蛋白質(zhì)乳糖無機鹽87.0%13%4%3.4%4.8%0.8%脫脂乳粉中主要物質(zhì)及質(zhì)量分數(shù)：表4-2脫脂乳粉中主要物質(zhì)及質(zhì)量分數(shù)水分總?cè)楣腆w脂肪蛋白質(zhì)乳糖無機鹽4%96%1.5%35.15%53.455.9%工廠實行三班制，有效工作時間為18h，則每小時工作量Fo=30000/18=1666.67kg/h脫脂乳粉的總質(zhì)量：=2857.14kg分離出含脂率30%的稀奶油的質(zhì)量：=3857.14kg稀奶油流量：kg/h4.1.2濃縮過程物料衡算濃縮前水分的量：V=30000×87%-2857.14×1.5%=23400kg濃縮前水分含量：W=濃縮前物料的流量：F=1666.67-214.29=1452.38kg/h設(shè)濃縮后乳固形物的濃度為48%，水分含量52%濃縮后物料的量：kg/h蒸發(fā)的水量：kg/h4.1.3干燥過程物料衡算設(shè)干燥后乳固形物的濃度為96%，水分含量為4%干燥后物料的量：kg/h蒸發(fā)水量：kg/h4.1.4包裝（1）稀奶油：包裝采用玻璃瓶250g/瓶，大包裝12瓶/箱小包裝：瓶大包裝：箱（2）脫脂乳粉包裝采用500g/袋，大包裝為24袋/箱小包裝：袋大包裝：箱5熱量衡算及傳熱面積計算5.1濃縮階段計算混合料液原濃度為13%，濃縮至干物質(zhì)為48%設(shè)第一效出料濃度為27.5%，二效出料濃度為48%一效蒸發(fā)水量：kg/h二效蒸發(fā)水量：kg/h5.1.1牛乳中各干物質(zhì)含量如下表所示表4-3牛乳中各干物質(zhì)含量名稱蛋白質(zhì)脂肪糖水質(zhì)量kg10201200144026100比熱0.50.50.31則原料的比熱為：=0.9214kcal/kg﹒℃5.一效：進料溫度TF1=90加熱溫度TS1=85蒸發(fā)溫度T1=70相應(yīng)汽化熱r1=555.05kcal/kg二效：進料溫度TF2=65加熱溫度TS2=70蒸發(fā)溫度T2=48相應(yīng)汽化熱r2=566.21kcal/kg5.1一效：傳熱系數(shù)k1=1400kcal/h﹒m2﹒℃?zhèn)鳠崃?kcal/h溫差△T1=TS1-TS2=85-70=15傳熱面積m2選用Φ45×2mm長5m的不銹鋼管做蒸發(fā)管，取加熱管余量系數(shù)為1.1則d=45-2×2=41mm所需蒸發(fā)管數(shù)：根二效：傳熱系數(shù)k2=700kcal/h﹒m2﹒℃?zhèn)鳠崃?kcal/h溫差△T2=T1-T2=70-48=22傳熱面積m2選用Φ45×2mm長5m的不銹鋼管做蒸發(fā)管，取加熱管余量系數(shù)為1.1則d=45-2×2=41mm所需蒸發(fā)管數(shù)：根5.一效：kg/m2﹒h二效：kg/m2﹒h5.（1）第一段預(yù)熱是以盤管形式在混合冷凝器內(nèi)或?qū)ｉT預(yù)熱器內(nèi)進料溫度t1=6℃，出料溫度t2=加熱蒸汽溫度t3=45℃，傳熱系數(shù)k1′=1250kcal/h﹒m2則傳熱量Q1=FC(t2-t1)=1452.38×0.9214×（40-6）=45499.58kcal/h溫差△t1′=t3-t1=45-6=39℃△t2′=t3-t2=45-40=對數(shù)平均溫差℃?zhèn)鳠崦娣em2使用Φ25×2mm不銹鋼管，則管長m取37m（2）第二段傳熱面積第二段預(yù)熱是以盤管形式在二效加熱器內(nèi)進料溫度t2=40℃，出料溫度t4=加熱蒸汽溫度TS2=70℃，傳熱系數(shù)k2′=1300kcal/h﹒m2﹒則傳熱量kcal/h溫差△t1″=TS2–t2=70-40=30℃△t2″=TS2-t4=70-60=對數(shù)平均溫差℃?zhèn)鳠崦娣em2使用Φ25×2mm不銹鋼管，則管長m取19m（3）第三段傳熱面積第三段是以盤管形式在一效加熱器內(nèi)進料溫度t4=60℃，出料溫度t5=70加熱蒸汽溫度TS1=85℃，傳熱系數(shù)k3′=1300kcal/h﹒m2﹒則傳熱量kcal/h溫差△t13=TS1–t4=85-60=25℃△t23=TS1-t5=85-70=對數(shù)平均溫差℃?zhèn)鳠崦娣em2使用Φ25×2mm不銹鋼管，則管長m取9m（4）第四段傳熱面積、第四段是以列管式換熱器，即為殺菌管進料溫度t5=70℃，出料溫度t6=加熱蒸汽溫度t7=10445℃，傳熱系數(shù)k4′=1600kcal/h﹒m則傳熱量kcal/h溫差△t14=t7-t5=104-70=34℃△t24=t7-t6=104-94對數(shù)平均溫差℃?zhèn)鳠崦娣em2使用Φ25×2mm不銹鋼管，則管長m取18m5.已知：工作蒸汽壓Po=6atm大氣壓力P=760mmHg吸入氣體壓力P1=235mmHg=0.309atm排出氣體壓力P2=540mmHg=0.71atm則（1）吸入熱壓泵氣體量（二效加熱蒸汽取30%余量）kg/h（2）壓縮比（3）膨脹比（4）抽氣系數(shù)：根據(jù)K=2.3，E=19.4，查得μ=0.8工作蒸汽消耗量kg/h5.1.（1）噴嘴各部分尺寸咽部直徑mm入口處直徑d1=5d=5×13=65mm出口處直徑d2=cd∵c=0.54lgE2.64=1.84，取c=2∴d2=cd=2×13=26mm咽部長度L=1.2d=1.2×13=15.6mm取L=16mm收縮部長度mm，取46mm擴張部長度mm，取50mm（2）擴散管各部分尺寸咽部直徑mm，取D=54mm入口處直徑D1=1.5D=1.5×54=81mm出口處直徑D2=1.8D=1.8×54=97.2mm咽部長度L＇=3D=3×54=162mm收縮段長度L1＇=5D=5×54=270mm擴張段長度L2＇=5D=5×54=270mm（3）噴嘴出口到擴散管入口距離A值的計算蒸汽自由噴射流長度其中α—實驗常數(shù)，對彈性介質(zhì)取0.07~0.09，本設(shè)計取0.09∴mm蒸汽噴射流在距離噴嘴出口Lc處的截面直徑dc=1.55d2（1+μ）=1.55×26×（1+0.6）=64.48mm取dc=65mm5.1.設(shè)冷卻水初溫為20℃，終溫為已知一效、二效不凝氣體由不凝氣管進入冷凝器的量均為Vˊ=100kg/h第一段預(yù)熱管傳熱量為Q1=45499.58kcal/h45℃時二效二次蒸汽熱焓為I170℃時二效二次蒸汽熱焓為I2二效二次蒸汽熱焓的量為V2=293.23kg/h冷卻水消耗量kg/h.已知加熱蒸汽溫度在104℃則殺菌器的蒸汽消耗量為熱壓泵蒸汽耗量為Go=514.25kg/h工作蒸汽熱焓為I3=655.6kcal/kg（Po=6atm）則kcal/h5.1.1、冷凝水帶出的熱量Q1ˊ:已知：一效蒸發(fā)水量為V1=765.80kg/h加熱蒸汽量：W1=Go+Wˊ=574.12kg/h冷凝水排出的溫度：t一效=88℃，t二效=冷凝水的排出量：一效殺菌器：W2=Go+W′+Gm=514.25+59.87+411.40=985.52kg/h二效殺菌器：W3=V1-Gm=765.80-411.40=354.40kg/h則Q1ˊ=W2t一效+W3t二效=985.52×88+345.4×78=114368.96kcal/h取114000kcal/h2、物料帶出熱量Q2ˊ出料溫度為t出=50出料量為W=F-V=1452.38-1059.03=393.35kg/h濃縮后各物質(zhì)含量如表4-4所示表4-4濃縮后各物質(zhì)含量名稱蛋白質(zhì)脂肪乳糖水分質(zhì)量kg102042.8614403681.76比熱0.50.50.31則濃縮后物料的比熱為：kcal/h則Q2ˊ=Wt出Cˊ=393.35×50×0.6561=12903.85kcal/h3、冷卻水帶走的熱量Q3ˊ：冷卻水排出量WL=8871.40kg/h取9000kg/h初溫為20℃，終溫為Q3ˊ=WL（40-20）=9000×20=180000kcal/h4、設(shè)備散熱Q4ˊ按設(shè)備蒸發(fā)耗熱的5%計算Q4ˊ=（V1r1+V2r2）×5%=（765.80×555.05+293.23×566.21）×5%=29554.35kcal/h取30000kcal/h5、總耗熱為：Q耗=Q1ˊ+Q2ˊ+Q3ˊ+Q4ˊ=114000+12903.85+180000+30000=336903.85kcal/hQ給＞Q耗所以設(shè)計合理5.2干燥階段計算5.2.1噴霧干燥塔空氣消耗量計算計算依據(jù)：新鮮空氣的溫度t0=20相對濕度熱風(fēng)溫度t1=150排風(fēng)溫度t2=78由t0、在I-X圖上查得新鮮空氣的濕含量為X0=0.0118kg水/kg干其熱焓為I0=11.25kcal/kg∵空氣在預(yù)熱過程中不變∴進入干燥塔時熱空氣的濕含量為X1=X0=0.0118kg水/kg由t1、t2在I-X圖上查得進入干燥塔的熱空氣焓I1=44kcal/kg排出干燥塔的廢氣濕含量X2=0.039kg水/kg1、通過干燥設(shè)備的絕對干燥的空氣量為kg干/h2、單位絕干空氣耗量（一千克干空氣為基準）kg干/h3、噴霧干燥消耗的濕空氣體積為V0=v0v0為冷空氣的比熱容m3/h∴V0=v0G=0.862×7230.88=6233.024、離開噴霧干燥器的濕空氣體積為V2=v2v2為廢氣的比容m3/h∴V2=v2G=1.076×7230.88=7780.435、進排風(fēng)量的比較∵∴排風(fēng)量比進風(fēng)量大24.8%，符合乳品生產(chǎn)中干燥塔負壓的要求，是合理的。5.2.2噴霧干燥設(shè)備的熱量衡算1、總的給熱量kcal/h2、耗熱（1）蒸發(fā)水分所需熱量為式中為乳進料溫度45℃∴q1=196.68×（595+0.46×78-45）=115230.88kcal/h（2）將奶（48%）由45℃升至60℃所需的熱量（壁溫取式中Cm=Cs+C2Cw，其中kcal/h∴kcal/kg·℃∴q2=196.68×0.748×（60-45）=2206.75kcal/kg·℃（3）干燥塔熱損失為q3=kwFw△tkw為干燥器壁的表面同空氣之間的傳熱系數(shù)kcal/kg·℃Fw為干燥器與周圍空氣接觸的表面積m2△t=t壁-t空=60-20=40∴q3=9.9×62.8×40=24868.8kcal/h取24869kcal/h（4）廢氣帶出的熱量q4=G（0.24+0.46X0）(t2-t0)=7230.88×（0.24+0.46×0.018）×（78-20）=104119.21kcal/h（5）Q耗=q1+q2+q3+q4=115230.88+2206.75+24869+104119.21=246425.84kcal/hQ給≈Q耗，∴本設(shè)計的干燥塔熱量基本平衡。6設(shè)備尺寸計算及選型6.1蒸發(fā)罐的結(jié)構(gòu)尺寸計算6.1.11、管徑和管數(shù)經(jīng)計算，已知選Φ45×2mm，長5m的不銹鋼無縫鋼管作為蒸發(fā)管，一效的蒸發(fā)列管數(shù)為Z1=33根，二效的蒸發(fā)列管數(shù)為Z2=18根2、排列方法：正三角形排列6.1.21、實際傳熱面積一效：F實1=33×0.041π×5=21.24m2二效：F實2=18×0.041π×5=11.59m2、驗算余量一效：有12%的余量二效：有14%的余量∴一、二效均符合要求6.1.31、尾部預(yù)熱器本設(shè)計采用Φ25×2mm的不銹鋼管，經(jīng)計算知管長l1=37m設(shè)混合冷凝容器的內(nèi)徑為700mm,則蛇管的外管直徑Do=d-200=700-200=500每組蛇管間距t=2d外=2×25=50mm同一組中各蛇管間的垂直距離h=1.5d外=1.5×25=38mm內(nèi)圈蛇管直徑do=Do-2t=500-2×50=400mm∴每圈蛇管長度：mm=1.57mmm=1.27m又∵蛇管總長度為l1=37m則m,m蛇管圈數(shù)圈數(shù)管高度H=nh=31×38=1178mm=1.18m2.一、二效預(yù)熱管的設(shè)計計算（1）一效殼徑的計算由于采用脹管法，則管間距t＇=1.3d外=1.3×45=58.5mm，則最外圈直徑（中心圈）：D1=2×5tˊ×cos30°=2×5×58.5×cos30°≈507最外管中心到殼體內(nèi)徑距離為h1=1.3d外=1.3×45=58.5mm則殼體內(nèi)徑為D內(nèi)1=D1+2h1=507+2×70=647mm壁厚取8mm，則D內(nèi)為700mm。（2）一效預(yù)熱盤管的設(shè)計由以上可知取Φ25×2mm的不銹鋼管長l3=9m則d2=D+2d＇=507+2×70=647mm每圈蛇管長度m∴盤管圈數(shù)，取5根蛇管高度ho=2d外=2×25=50mmH＇=n＇ho=5×50=250mm殼體外徑：盤管距殼體100mm，殼厚8mm則D外1＇=d2+2×100+2×8=647+2×100+2×8=863mm取900mm（3）二效殼徑脹管法t＂=1.3d外=1.3×45=58.5mmD內(nèi)2=t＂（b-1）+2t＂=58.5×（7-1）+2×58.5=468mm取470mm其中b取7盤管外圈中心直徑為d3=t＂（b-1）=58.5×（7-1）=351mmD外2=D內(nèi)2+2×8=426+16=484mm，壁厚取8mm，D外2取500mm（4）二效預(yù)熱管由上計算可知，l2=19m則d4=d3+2×50=351+100=451mm，每圈蛇管度∴蛇管圈數(shù)取14。蛇管高度ho＇=2×25=50mm殼體外徑到殼體內(nèi)徑距離100mm，殼厚則D內(nèi)2＇=d4+100×2=451+200=651mmD外2＇=D內(nèi)2＇+2×8=651+16=667mm，取700mm6.1.4本設(shè)計中此通道采用長方形截面通道（b=2a）汽液流速ω=25m/s=90000m/h1、一效：V1=765.80kg/h，蒸發(fā)溫度T1=70℃，相應(yīng)的比熱容為C1=5.502m則相應(yīng)的二次蒸汽體積V一效=V1C1=765.80×5.502=4213.43m面積：m3/h則mm，b1=2a1=306mm2、二效：V2=293.23kg/h，蒸發(fā)溫度T2=45℃，相應(yīng)的比熱容為C2=15.28則相應(yīng)的二次蒸汽體積V二效=V2C2=765.80×5.502=4213.43m面積：m2則b2=2a2=316mm6.1.51、一效：氣體流速ω1=25m/s=90000m/h加熱蒸汽量G1=Go+Gm=514.25+411.40=925.65kg/h加熱蒸汽溫度TS1=85℃，相應(yīng)的比容C1′=3.06則二次蒸汽體積V1′=G1C1′=925.65×3.065=m2，∴直徑m2、二效：氣體流速ω2=16m/s=57600m/h加熱蒸汽量G2=V1-Gm=765.80-411.40=354.4kg/h加熱蒸汽溫度TS2=70℃，相應(yīng)的比容C2′=5.502則二次蒸汽體積V2′=G2C2′=354.4×5.502=m2，∴直徑m6.1.6殺菌器的計算1、根據(jù)以上計算，殺菌器長l4=18m，取每根長5m，則所需管，取4根2、排布：采取同心圓排布管間距t0取1.3d外，則t0=1.3×25=32.5mm6.1.7保溫管的計算取物料的密度為1.032，物料在保溫管中停留的時間取24s，設(shè)管長3.5m，則m/s=525m/h體積流量dm3/h=1.407m3/h傳熱面積m2∵∴mD＇=2R=2×0.029=0.058=58mm6.1.8蒸發(fā)罐的強度計算本設(shè)計的雙效降膜蒸發(fā)器為真空條件操作屬于外壓容器，其強度計算如下：1、一效蒸發(fā)器上部：外徑D上=900mm，壁厚=8mm，長L=2000mm則mm∴L＞L上，蒸發(fā)器為短圓筒式真空容器為外壓容器，p=1atm臨界壁厚其中：E——彈性模數(shù)（材料的）不銹鋼件，E=2.1×106kgC——腐蝕強度，不銹鋼取0則cm=3.9mm∴＜∴本設(shè)計是合理的2、二效蒸發(fā)器上部：外徑D上＇=700mm，壁厚=8mm，長L上＇=2000mm則mm∴，蒸發(fā)器為短圓筒式真空容器為外壓容器，p=1atm臨界壁厚：cm=3.39mm∴，∴本設(shè)計是合理的下部：外徑=500mm，壁厚=8mm，長=3000mm則mm∴，本設(shè)計為短圓筒式臨界壁厚cm=3.3mm∴，∴本設(shè)計是合理的。6.2噴霧干燥塔尺寸計算6.2.1離心噴霧設(shè)備液滴的大小與射程設(shè)計依據(jù)：本設(shè)計采用溝槽式離心盤孔眼直徑d=0.003m孔眼數(shù)目n=24進料量G1=393.35kg/h轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)n=10000轉(zhuǎn)/分=167r/s離心盤半徑R=140mm液滴表面張力α=0.005kg/m·s物料密度ρn=1076kg/m3（1）液滴的射程m（2）霧滴直徑的計算式中：x——由Mp確定的系數(shù)ρ——物料密度σ——料液表面張力Z——溝槽的數(shù)目h——溝槽的高度μ——料液的黏度Mp——溝槽的周邊潤濕率，l——潤濕周邊長度l=ndπkg/s·m離心盤的進料溫度為45℃則μ=0.0015pa/s，σ=0.07N/m,h=d/2=0.0015m,ρ=1124kg/m由于Mp＞0.33，∴x取0.4（3）液滴離開離心盤的速度a、徑向速度b、切向速度m/sc、合速度m/s6.2.2干燥室尺寸計算（1）干燥室直徑D=2.25S=2.25×2.18=4.91m，取5m（2）干燥室有效容積，式中q為干燥時的容積干燥強度q=0.03TB-1=3.5kg/m2·h（TB為進入干燥室的熱風(fēng)溫度）∴m3（3）干燥室截面風(fēng)速m2∵其中：v1——熱空氣的比容v2——冷空氣的比容vcp——干燥室的截面風(fēng)速∴m/s6.3附屬設(shè)備的計算計算依據(jù)：加熱蒸汽工作壓力取6atm，查飽和蒸汽溫度為t蒸=164℃i=165.5kcal/kg平均溫度℃K取20kcal/m2·h·℃加熱器加熱面積m2（2）加熱蒸汽耗量kg/h（3）空氣加熱器的選擇計算依據(jù)：進空氣量V0=6233.02m3t進=20℃，t出=150℃，t蒸①②查《乳品工業(yè)手冊》3-10-10當F=0.9時使用6R—11R均可表3-4排數(shù)與風(fēng)速關(guān)系排數(shù)6R7R8R9R10R11R風(fēng)速1.652.253.104.205.206.60本設(shè)計選10R，則v=5.2m/s③查表3-10-10，當t=20℃時，體積比例修正系數(shù)為φ=理論進風(fēng)量為G=V0φ=6233.02×1.0=6233.02m④在受風(fēng)面積不大，空氣阻力不大的情況下，選擇10R風(fēng)速v=5.2m/s則所需排風(fēng)管受風(fēng)表面積m2查表得：S2R-12-54型加熱器，4臺沿氣流方向串聯(lián)既可以滿足要求，其受風(fēng)面積m/s由上可知所選擇的換熱器合理。⑤加熱空氣所需熱量式中：ρ為空氣密度，20℃時ρ=1.205kg空氣的平均比容在15~85℃時為1.005kj/kg·∴Q=1.005×1.205×6233.02×(150-20)=981284.60kj/h⑥空氣的重量流速計算，式中Ff為通風(fēng)凈截面積，查《乳品工業(yè)手冊》表3-10-6得，F(xiàn)f=0.324m2∴kg/m2·s⑦傳熱系數(shù)和空氣阻力的計算傳熱系數(shù)kw/m2·K空氣阻力paN——散熱管排數(shù)，本設(shè)計選用S2R-12-54型4臺換熱器，∴N=8查《乳品工業(yè)手冊》表3-10-11得傳熱系數(shù)修正值為0.765∴組合傳熱系數(shù)K′=0.0627×0.765=0.480kw/m2·K⑧核實排管的散熱量查表可知S2R-12-54型換熱器散熱面積為40.5m四臺有F=40.5×4=162m則散熱量kj/h∵Q′﹥Q,∴選擇合理（4）空氣過濾器的選擇①m2式中：Q為通過過濾器的空氣量為6233.02m3/h，M為過濾強度，一般取4000~8000m3/m2·h，本設(shè)計取5000②mmH20式中：S為濾層厚度，本設(shè)計選取PEKK型網(wǎng)式過濾器，S為12mm，v為過濾速度。③需要塊數(shù)用52×52（cm）的油浸式濾，共需：塊，取5塊（5）進風(fēng)機與排風(fēng)機的選擇乳品生產(chǎn)中，一般進風(fēng)機風(fēng)壓為120~160mmH20，排風(fēng)機風(fēng)壓為180~240mmH20，在選擇風(fēng)機時，進風(fēng)機應(yīng)考慮加20~40%的余量，排風(fēng)機應(yīng)比進風(fēng)機風(fēng)量大20~40%的風(fēng)量，以保證干燥時的負壓狀態(tài)。進風(fēng)機功率計算：式中：L為進風(fēng)量m3/s風(fēng)機全壓P取1.37kpa，電動機容量系數(shù)取1.15全壓效率取1，機械系統(tǒng)效率取0.9∴kw通風(fēng)管道的計算：取進風(fēng)管空氣流速u1=9m/s，排風(fēng)管空氣流速u2=8m/s進風(fēng)管直徑m排風(fēng)管直徑m排風(fēng)機的功率式中：m/s風(fēng)機全壓取P=2.16kpa，電動機容量系數(shù)取1.15全壓效率為1，機械系數(shù)取效率為0.9∴kw風(fēng)機選擇T4-T2型（6）袋濾器粉塵回收時使用棉織布袋袋濾器面積m2q為織布袋單位面積負荷取180m3/m∴布袋個數(shù)袋長取2.5m，直徑取d=200mm取26個。基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機應(yīng)用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機的疊圖機研究與教學(xué)方法實踐基于單片機嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實驗中的應(yīng)用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機控制器的研究HYPERLINK"