年产950吨奶粉喷雾干燥的设计

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1、浙江工商大学食品学院一．设计条件1.生产任务：年产全脂奶粉950吨；年工作日330天；日工作二班，班实际喷雾时间6小时。2.进料状态：浓缩奶总固形物含量50%；温度55℃；密度1120kg/m2；表面张力0.049N/m；黏度15cp；成品奶粉含水量≯2.5%（一级品）；密度600kg/m2；比热2.1kJ/kg·℃3.新鲜空气状态：t0=25℃，ф0=60%；大气压760mmHg4.热源：饱和水蒸气二、工艺流程确定牛乳的成分十分复杂，其中至少含有上百种化学成分,主要包括水分、脂肪、蛋白质、乳糖、盐类、维生素、酶类及气体等，各种成分以不同状态分散在牛乳中。正常牛乳中各种

2、成分的组成大体上是稳定的,但也受乳牛的品种、个体、地区、泌乳期、畜龄、挤乳方法、饲料、季节、环境、温度及健康状态等因素的影响而有差异。如氧气会引起脂类和其他物质的氧化，特别是维生素C【1】。光也会诱发化学反应，盐的组成和酸度也会随着温度的变化而变化等。喷雾干燥法是热气流与物料以并流、逆流或混合流的方式相互接触而使物料得到干燥。这种干燥方法不需要将原料先进行机械分离，操作终了可获得30～50μm微粒的干燥产品，并且干燥时间很短，仅为5～30s，因此适宜于热敏性物料的干燥【2】。如果对产品有特殊需要，还可以在干燥的同时制成微粒产品，即所谓的喷雾造粒。能够提高分散性、流动性和

3、溶解性，还具有防尘作用，如果芯材和壁材选择得当，在干燥的同时能制成微胶囊，保持被干燥物料原有的风味和特色，还能提高贮存性能。喷雾干燥有较多优点【3】：①干燥速度快；27浙江工商大学食品学院②干燥过程中液滴的温度比较低；③干燥产品具有良好的分散性和溶解性能；④产品纯度高，环境卫生好；⑤生产过程简化，操作控制方便；⑥适宜于连续化大规模生产；⑦可组成多级干燥；⑧应用领域广泛但是喷雾干燥也不可避免地具有一些缺点【3】：①热效率低；②设备庞大；③对分离设备要求高；④对某些膏糊状物料，干燥时需加水稀释，增加了干燥设备的负荷；⑤对生产卫生要求高的产品时，设备清扫工作量大。喷雾干燥通常

4、分为离心式和压力式两种。离心式主要是利用高速旋转轴产生很大的离心力，使料液被甩出去而分散雾化。离心式的特点是可以处理较粘稠；料液内含有颗粒的物料；雾化均匀，不易堵塞雾化器。缺点是只能采用立式，由于高速旋转，故对旋转轴及轴承、齿轮等要求很严，乳粉中气泡较多，不利于保藏等。压力式喷雾干燥器是通过高压设备给料液加压后通过雾化器雾化，其压力一般在2～20MP。与离心式相比，其结构较紧凑，生产能力大，耗能量少，而且改变内部元件能改变不同的雾炬形状，调节雾化压力能调整产品粒度【4】。压力式的主要缺点是高粘度物料不易雾化；喷嘴易堵塞；喷嘴易受磨损。对于低粘度的料液，采用压力式较适宜。

5、因此在奶粉喷雾干燥中选择压力式。此外，确定物料与热空气的流向非常重要，合理设计气流分配器或物料与热空气的流向，能保证干燥塔内温度均匀，物料与热空气进行有效的质热交换。气流与雾滴的流向一般有并流、逆流和混流三种形式，每种形式又可分为直线流动或螺旋形流动。并流式中干燥后的产品与低温气体并流运动，所以在整个干燥过程中物料不受高温，特别适合于热敏性物料。27浙江工商大学食品学院在多数情况下采用并流直线流动。直线流的并流不易造成物料粘壁，其优点是雾化器喷出的雾滴，随着高速气流同向下落，限制了雾滴径向运动的距离，也就减少了粘壁机会；而同向螺旋行则易产生粘壁。对于逆流干燥，适宜于干燥

6、较大颗粒或较难干燥的物料,其干燥推动力较小，水分蒸发速率也较并流式慢。而混流式具有并流式和逆流式的共同特点，但是雾滴在干燥室折返的过程中有相互粘结的倾向。因此，奶粉宜采用直线流的并流以减少粘壁的机会。由于牛奶是热敏性物料，因此综上所述对牛奶进行干燥宜采用并流压力式喷雾干燥。喷雾干燥流程图：空气加热器干燥室袋滤器进料装置集粉装置鼓风机空气过滤排风机浓缩料液冷却废气新鲜空气热风雾化器筛粉包装27浙江工商大学食品学院三、喷雾干燥装置的计算：3.1　物料及热量衡算（1）　空气状态参数的确定　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　G1tM1新鲜空气　　　　　　　蒸汽　　　

7、　　　　热空气　　　浓奶　　　排气Lt0ф0H0υH0I0　　　　　　　　　　Lt1H1υH1I1　　　　　　　　Lt2H2υH2I2　ф２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　热损失ql　　　　　　空气加热器　　　冷凝水　　　　　　　干燥塔奶粉G2tM1物料、热量衡算图（2）　新鲜空气状态参数：由设计条件给定：　t0＝25℃　　ф0＝60％查得25℃饱和水蒸汽压Ps0＝23.76mmHg湿含量　H0　＝0.622（ф0Ps0）/（P-ф0Ps0）　　　　　＝0.622（0.6×23.76）/（760-0.