玉米全塘喷雾干燥,生产15000t

长春工业大学长春工业大学 化学与生命科学学院化学与生命科学学院 食品科学与工程专业食品科学与工程专业 食品机械与设备食品机械与设备课程设计说明书课程设计说明书 （玉米全糖喷雾干燥工段）（玉米全糖喷雾干燥工段） 班班 级级 110701 班班 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 卢晓霆卢晓霆 2014 年年 6 月月 9 日日 长春工业大学化学与生命科学学院食品科学与工程专业长春工业大学化学与生命科学学院食品科学与工程专业 食品机械与设备食品机械与设备课程设计说明书课程设计说明书 一、总论一、总论 1.11.1 概述概述 玉米作为主要的粮食作物，一直以来是商品市场上的大品种， “老玉米”又 添加了“新身份” ，除了最基本的农业种植以及初级的食品、饲料加工以外，还 出现了采用物理、化学方法和发酵工程等工艺技术对玉米进行深度的加工。玉 米深加工产品主要有玉米淀粉、玉米蛋白粉、变性淀粉、玉米淀粉糖、玉米油、 食用酒精、燃料乙醇、谷氨酸、赖氨酸、聚乳酸、木糖醇、化工醇、蛋白饲料、 纤维饲料等数千个品种，玉米深加工产品广泛应用于纺织、汽车、食品、医药、 材料等行业。 随着加工层次的不断加深，形成玉米经济系统。随着中国淀粉工 业的发展，对淀粉的需求正在增长，而淀粉加工业中玉米淀粉所占比重也在不 断增加，行业高层人士估计未来五年内，中国玉米淀粉产量料平均年增 5- 10%，因食品添加剂需求增加。 淀粉糖是我国食品工业的重要原料，是人们日常消费食糖的有益补充。进 入 2000 年以来，淀粉糖发展形势看好，攀升很快。变性淀粉是在淀粉具有的固 有特性基础上，为改善其性能和扩大其应用范围，而利用物理方法、化学方法 和酶法改变淀粉的天然性质，增加其性能或引进新的特性而制备的淀粉衍生物。 1.21.2 设计依据设计依据 1.2.1 长春工业大学食品机械与设备课程设计指导书。 1.2.2 长春工业大学食品机械与设备课程设计任务书。 1.2.3食品机械与设备 、 食品工艺 、 食品机械与设备 、 食品工厂设 计基础 、 化工工艺设计手册及食品科学与工程基础理论课本及参考资料。 1.31.3 设计指导思想设计指导思想 1.3.1 尽量采用先进的生产技术与设备，认真吸取和借鉴国内外各种产品 生产的成熟工艺、新技术、新设备。 1.3.2 合理利用资源，节约能源，降低消耗指标。 1.41.4 设计范围设计范围 1.4.1 确定工艺流程及生产操作条件。 1.4.2 工艺及主要设备计算（物料衡算、设备计算） 1.4.3 绘制生产工艺流程图 1.4.4 编制课程设计说明书 二、生产工艺二、生产工艺 2.12.1 产品产量及方案产品产量及方案 产量：年产玉米全糖 15000 吨 产品品种：DE 值95%、水分10%全糖粉 2.22.2 产品方法的选择产品方法的选择 工艺方法：以玉米淀粉为原料，采用二次加酶加温的二段液化、糖化、过 滤、脱色过滤、离交、浓缩、喷雾干燥方法是目前最成熟、最典型的生产工艺。 玉米全糖生产工艺流程图： 高温 淀粉酶 淀粉调浆一次喷射高温维持闪冷降温保温液化 高温 淀粉酶 CaCl2、Na2CO3 二次喷射高温维持闪冷降温保温液化灭酶 糖化酶 闪冷降温糖化升温灭酶过滤脱色离交浓缩喷雾干燥降温 包装 2.32.3 主要工艺参数主要工艺参数 年生产天数：300 天 淀粉实际利用率：96%； 純淀粉转化率：98%； 淀粉粉浆浓度：30%35%； 液化 pH 值：6.26.5; CaCl2加量：0.03%0.05%； 耐高温淀粉酶用量 1012u/g 淀粉； 调浆温度：60; 一次喷射温度：105107，高温下维持 5min； 一次闪冷后温度：9597，保温液化 3060min； 二次喷射温度：125135，高温下维持 5min； 二次闪冷后温度：9597，保温液化 1030min； 液化液灭酶 pH 值：4.24.5； 糖化酶用量：50100u/g； 糖化温度：60； 糖化 PH 值：4.24.5； 糖化时间：2448h； 糖化液化灭酶温度与时间:80；20min； 脱色温度: 80； 脱色活性炭用量：0.5%（干物料） 脱色 pH 值：4.55.0； 脱色时间：30min； 离交条件：糖液温度 3040； 阳离子交换结束 pH2.02.5， 阴离子交换结束 pH2 以下； 真空浓缩糖液浓度：45%65%； 干燥塔进料浓度：45%65%； 干燥塔进料温度：6085； 干燥塔进风温度：130160； 干燥塔排风温度：7585； 产品水分：10%。 2.42.4 物料衡算物料衡算 根据工艺参数进行计算，生产 1t 全糖所需商业淀粉量： 1（1-10%）/（96%98%） （1-12%）=10871t 生产一吨玉米全糖所需商业淀粉量：10871/10000=1.0871t 每年所需商业淀粉量：1.087115000=16305t 每天所需的商业淀粉量：16305/300=54.35t 每时所需商业淀粉量：54.35/24=2.265t 表 1 主要物料衡算表 单位产品消耗指标年用量序 号 名称 规格 单位数量单位时天年 1商业淀粉含 12%t/t1.087t2.71762.5519566 2二次闪冷后液t/t3.358t8.395201.4860444 3浓缩后料液t/t1.740t4.35104.431320 4淀粉酶kg/t0.5kg12.5309000 5氯化钙kg/t0.4kg1247500 6碳酸钙kg/t1.3kg3.257823400 7糖化酶kg/t2.2kg5.513239600 8盐酸kg/t1.8kg4.510832400 9活性炭kg/t9kg22.4540162000 10氢氧化钠kg/t0.8kg2481400 11塑料袋个/t515个1278.5309009270000 12 水t/t30t751800540000 13 电kwh/t140 kwh35840252000 14 汽t/tt22.5540 162000 三、设备选择三、设备选择 3.13.1 喷雾干燥工段主要工艺设计计算喷雾干燥工段主要工艺设计计算 （1）新鲜空气消耗量及风机风量的确定 喷雾干燥工段为 24h/d 连续生产，有物料衡算之浓缩后料液的单耗为 1.740t/t 产品，根据工艺参数可计算浓缩后料液流量为： 1.740150001000/（30024）=3625kg/h 考虑到操作的灵活性，干燥工段选择两台离心式喷雾干燥塔，则每台干燥 塔处理物料量为： 3625/2=1812.5kg/h 干燥塔进料浓度按 55%计，产品含水按 10%计。空气加热后热空气温度 t1=150,废气温度 t2=80；喷雾前料液温度为 tM1=75，干燥塔内平均温度 tM2=85。 按下天计算，因为夏天空气消耗量比冬天大，根据本地区气候条件，新鲜 空气的参数为： t0=30，0=64%，由图查得0=0.0173kg 水/kg 干空气， 0=71.1kJ/kg 干空气。 空气加热至 t1=150进入干燥塔内，空气加热过程为等湿含量过程 1=0=0.0173kg 水/kg 干空气。由1得和 t1，由图查得1 =198.7kJ/kg 干空气。 设干燥塔补充的热量和损失的热量相等，则1=2=198.7kJ/干空气。 有废气温度 t2=80，由图查得2=0.0435水/干空气，2=16%。 干燥塔水分蒸发量（） 每台干燥塔处里浓缩液 G1=1812.5/h，进料料液的重度为 1=1260/则 = G1(1-2)/(100-2)=182.5/（45%-10%）/(100-10%)=906.25/h 喷雾干燥后物料量：G2=1812.5-906.25=906.25/h 干物料比热 =1.55（1-10%）+4.18410%=1.813kJ/（） 新鲜空气消耗量（L） L=/(2-1)=906.25/（0.0435-0.0173）=34590kg 干空气/h 排风量（V2） 废汽的比容 2=(1/29+0.435/18)22.4（273+80）/273=1.07m3/kg V2=34590（1+0.435）1.07=38621 m3/kg 漏入风量按 15%计算，实际排风量 V2 实=386211.15=44414m3/h 实际风量（V1 实） 送风机选型时应比 44414m3/h 略小些 ， 已形成内负压操作，负压值在 1120mmH20，一般情况排风机比进风量大 20%40%，现在按 1.2 倍计算， 实际送风量为： （V1 实）=44414/1.2=37012m3/h 根据以上计算值可选用送风机和排风机。 （2）热量消耗及空气加热器的确定 加热新鲜空气所需热量（Q1） Q1=L（I1-I0）=34590（198.7-71.1）=4413684kJ/h 加热糖粉所需热量（Q2） Q2=G2 cM2（tM2- tM1）=906.251.813（85-75）=16430 kJ/h 设备损失（Q3） （Q1）=2% Q2=2%441368 kJ/h =88274 kJ/h 加热漏入空气所需热量（Q4）(约为新鲜空气的 1%) Q4=345901%1（85-30） =19025 kJ/h 总热量消耗（Q） Q= Q1+ Q2+ Q3+ Q4=4413684+16430+88274=4537413 kJ/h 蒸汽消耗量（W）使用 0.6MPa(表压)的饱和蒸汽，查表的蒸汽温度 ts=164.2， 蒸汽焓值 is=2765kJ/kg,冷凝水出口温 度低于蒸汽温度 3，冷凝水焓值 =is=681 kJ/kg W=Q/( is - is)=4537413/(2765-681)=2177 kJ/h 每蒸发 1kg 水分所消耗的蒸汽量为：2177/906.25=2.4kg 蒸汽/kg 水 空气加热面积（F） 新鲜空气比容： 0=(1/29+0.0173/18)22.4（273+30）/273=0.88m3/kg 新鲜空气的重量：G1=37012/0.88=42059kg/h 加热新鲜空气所需热量: Q=1.55 G0 空（t 1-t0）=1.15420591.004（150-30） =5827359kJ/h Q=FKtm K 值一般取 150 kJ/( m2h) tm=(150-30)/ ln(164.2-30)/(164.2-150)=53.4 F=Q/Ktm=5827359/(15053.4)=728m2 （3）喷雾干燥它主要尺寸确定 塔径（D） D=1.05/（0.03t1-1） 1/3=1.05906.25/（0.03150-1） 1/3 =6.49m 验算干燥塔内截面允许风速 Ucp=(1+2)L/（7200F截面） 加热空气的比容： 1=（1/29+0.0173/18）22.4（273+150）/273=1.23m3/kg Ucp=(1.23+1.07)34590/（72000.7856.492）=0.31m/s 干燥塔内截面允许风速一般为 0.20.5m/s，计算值在允许范围内，塔径 满足要求。 干燥塔筒体高度和椎体高度计算 筒体高度 H10.8D=0.86.49m=5.35m 椎体高度 H2D=6.49m 3.2 喷雾干燥