牛奶干燥之喷雾干燥段.doc

过程装备与控制工程
毕业设计开题报告
题目:牛奶干燥系统(喷雾干燥段设计)
一;概述

喷雾干燥是将溶液、浆液或悬浮液在热风中喷雾成细小液滴,液滴在下降过程中,水分被迅速汽化而达到干燥目的,从而获得粉末或颗粒状的产品。物料的干燥过程分为等速阶段和降速阶段。在等速阶段,水分通过颗粒的扩散速率大于汽化速率,水分汽化是在液滴表面发生,等速阶段又称为表面汽化控制阶段。当水分通过颗粒的扩散速率降低而不能维持颗粒表面的充分润湿时,汽化速率开始减慢,干燥进入降速阶段,降速阶段又称为内部迁移控制阶段。
2. 喷雾干燥的优点主要是:
(1) 干燥速度快。
(2) 产品具有良好的分散性和溶解性。
(3) 生产过程简化,操作控制方便。
(4) 产品纯度高,生产环境好。
(5) 适宜于连续化大规模生产。
3. 喷雾干燥的缺点有:
(1) 低温操作时,传质速率较低,热效率较低,空气消耗量大,动力消耗也随之增大。
(2) 从废气中回收粉尘的设备投资大。
(3) 干燥膏糊状物料时,干燥设备的负荷较大。
二;喷雾干燥初步设计

为提高牛奶液体干燥的速度,质量,提高牛奶液体转变为成品的生产效率,需要一套稳,准, 快的控制系统
:本次课程设计主要是针对牛奶干燥喷雾干燥段进行设计,对温度,通风量,液位流量等控制系统进行动态性能和稳态误差分析,看是否达到一定的性能指标的要求,如若不能达到要求则必须对系统进行校正,利用适合的参数整定,使系统达到稳准快。
3牛奶喷雾式生产的意义:在众多的干燥设备中,喷雾干燥器是应用较广的干燥器之一,是处理溶液、悬浮液或泥浆状物料的干燥设备。能从液体直接干燥成粉体,这是喷雾干燥器的最大优点;热效率低、体积庞大、生产能力低、投资高是它的缺点。喷雾干燥设备因其可直接由溶液或悬浮体制得成分均匀的粉状产品的特殊优点,所以选择喷雾式干燥设备来进行控制系统设计。
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国内外现状:喷雾干燥加工中,其原理是(使奶变成细小的雾状小滴)将奶引入空气温度至少150℃的热气气流,经常超过200℃。由于雾化使奶滴形成极大的表面,便可使奶滴表面在热气流中非常迅速地蒸发掉水分,这些奶滴几乎就在瞬间之内
变为温度很底的奶粉。
在实际生产当中,喷雾方法分两大类:即将奶雾化或引入干燥箱。奶既可以通过一速度达15 000转/分钟的快速转盘的离心力进行雾化,亦可通过特殊设计有许多小孔的喷嘴和一个开缝或螺旋插头产生的旋转动作形成雾化。奶在高压下进入喷嘴。这样,在离心喷雾干燥器与压力喷雾干燥器之间便有了明显的差别。
喷雾干燥设备和工艺
(1)管道供气设备。通过这一设备干燥空气进入干燥室。干燥空气经过过滤之后,被一涡轮式风扇以高速引入,经过空气加热器,这一加热器可以是蒸气辐射式的,亦可以是均匀热油循环加热器,将空气从室温加热至干燥温度。
(2)一个巨大的,通常是立式干燥箱有一维形的底部。热空气一般是通过顶部空气分配系统进入的,雾化奶滴是从非常接近刚进来的热空气的位置进入的,热空气立即与雾化奶滴相接触,这样,迅速的混合可立即使水分蒸发。
(3)管道空气排出线。通过这一排出线,在干燥室内使用过的空气由一排出风扇排出去。从干燥室中抽出的空气由于奶中水分的蒸发而降低了温度,并且其中也会带上10~20%的奶粉产品,这些都是混合于气流之中的更细的颗碎。在使用过的空气从该系统中抽出之前,要经过一系列的旋风分离器,回收混入的奶粉。也许还有一些附加系统,如过滤袋或湿式洗涤器,%。
(4)在设计适宜的干燥箱中,大部分的奶粉(约80%)都降至其底部,在这里奶粉被不断取走,通常是用气压的方法送至储存斗或料仓,在这里也许就由连续系统打包装了。从排出空气旋风分离下来的奶粉被直接送入从干燥箱底部运出的奶粉之中。
由于将液体奶制造成奶粉的喷雾干燥器的能量消耗大(,蒸发1公斤水),所以常常是将液体奶在引入喷雾干燥器之前进行浓缩,通常一半左右的水首先从液体奶中被蒸发出去,生成浓缩奶。蒸发工序在一多级真空蒸发器中进行。奶通过分配器进入灌发器的第一级管状加热体,以高速落下,形成一层薄膜,在加热体的管道中落下。奶和蒸汽从加热体进入相连的分离器,在这里蒸汽被排出,浓缩奶进入下一系列的加热器和不断抽真空的分离室,用这种方式浓缩是有一定限度的。通常是由浓缩乳液因失去水分而不断增加的粘度决定的。粘度的增加与液体中总固形物的增加成指数关系。所以大约50%的总固形物的热交换率放慢了,水的蒸发也更为缓慢。。
三;牛奶喷雾式液体干燥生产设备及控制要求
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由于牛奶属于胶体物质,激烈搅拌易固化,也不能用