玉米全塘加工.doc

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课程设计指导书（玉米泉塘喷雾干燥工段）指导教师 卢晓霆2011年6月12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食品机械与设备课程设计说明书（摘要）一、总论1.1概述1.2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。1.3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。1.4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2.1产品产量及方案产量：年产玉米全糖18000吨产品品种：DE值95%、水分10%全糖粉2.2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 高温淀粉酶CaCl2、Na2CO3 化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2.3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1012ug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：50100ug； 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%。 2.4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=1.0871 每年所需商业淀粉量：1.087118000=19566t 每天所需的商业淀粉量：19566/300=65.22t 每时所需商业淀粉量：65.22/24=2.718t序号名称规格单位产品消耗指标年用量单位数量单位时天年1商业淀粉含12%t/t1.087t2.71762.5519566二次闪冷后液t/t3.358t8.395201.4860444浓缩后料液t/t1.740t4.35104.431320淀粉酶kg/t0.5kg12.5309000氯化钙kg/t0.4kg1247500碳酸钙kg/t1.3kg3.257823400糖化酶kg/t2.2kg5.513239600盐酸kg/t1.8kg4.510832400活性炭kg/t9kg22.4540162000氢氧化钠kg/t0.8kg2481400塑料袋个/t515个1278.5309009270000水t/t30t751800540000电kwh/t140kwh/t35840252000汽t/tt22.5540162000 三、设备选择 3.1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：1.740180001000/（30024）=4350kg/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： 4350/2=2175kg/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=2175/h，进料料液的重度为1=1260/则= G1(1-2)/(100-2)=2175/（45%-10%）/(100-10%)=845/h喷雾干燥后物料量：G2=2175-845=1330/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)=845/（0.0435-0.0173）=32252kg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=32252（1+0.435）1.07=43254 m3/kg漏入风量按15%计算，实际排风量V2实=432541.15=49742m3/h 实际风量（V1实）送风机选型时应比49742m3/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）=49724/1.2=4.452m3/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）=32252（198.7-71.1）=411355kJ/h加热糖粉所需热量（Q2）Q2=G2 cM2（tM2- tM1）=13301.813（85-75）=24113 kJ/h设备损失（Q3）（Q1）=2% Q2=2%4115355 kJ/h =82307 kJ/h加热漏入空气所需热量（Q4）(约为新鲜空气的1%) Q4=322521%1（85-30）=17738 kJ/h 总热量消耗（Q）Q= Q1+ Q2+ Q3+ Q4=17738+4115355+24113+82307=4239513 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/kgW=Q/( is - is)=4239513/(2765-681)=2034 kJ/h每蒸发1kg水分所消耗的蒸汽量为：2034/845=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=41452/0.88=47104kg/h加热新鲜空气所需热量:Q=1.55 G0 空（t 1-t0）=1.1547011.004（150-30）=652653kJ/hQ=FKtmK值一般取150 kJ/(m2h)tm=(150-30)/ ln(164.2-30)/(164.2-150)=53.4F=Q/Ktm=6526253/(15053.4)=815m2（3）喷雾干燥它主要尺寸确定塔径（D）D=1.05/（0.03t1-1）1/3=1.05845/（0.03150-1）1/3 =15.07m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/kgUcp=(1.23+1.07)32252/（72000.78515.072）=0.453m/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