标准化——0.875% ,均质——0.1% ,杀菌——0.05% ,浓缩——48% ,喷雾干燥——75%,过筛——0.5%。
设每天所需原料量为W(t/d),则
W(1-0.05%)(1-0.05%)(1-0.875%)(1-0.1%)(1-0.05%)(1-48%)(1-75%)(1-0.5%)= 1000/300
解得 W= 260.3t/d (1)每天所需原料乳的质量为261t/d
(2)取过滤的损失率为0.05%,则经过滤后的质量为 261×(1-0.05%)=260.87t/d (3)取净化的损失率为0.05%,则经净乳后的质量为 260.87×(1-0.05%)=260.74t/d (4)2.4.2中算得标准化的损失率为0.875%, 则经均质后的质量为
260.74×(1-0.875%)=258.46t/d (4)取均质的损失率为0.1%,则经均质后的质量为 258.46×(1-0.1%)=258.20t/d (5)取杀菌的损失率为0.05%,则经杀菌后的质量为 258.20×(1-0.05%)=258.07t/d (6)取浓缩的水分蒸发率为48%,则经浓缩后的质量为 258.07×(1-48%)=134.20t/d
(7)取喷雾干燥的水分蒸发率为75%,则经喷雾干燥后的质量为 134.20×(1-75%)=33.55t/d
(8)取过筛的损失率为0.5%,则经过筛后的质量为 33.55×(1-0.5%)=33.38t/d 2.4.2 动力(水、电、汽、气)消耗定额及消耗量 2.4.2.1水平衡计算:
原料乳在净化后的应立即冷却到5~10℃,以抑制细菌的增长,保持乳的新鲜度。冷却在板式换热器中进行:
设:原料乳进口温度:T1=20℃,出口温度:T2=10℃;
冷水进口温度:t1=0℃,出口温度:t2=4℃: 已知:W乳=258.2t/d = 10.76t/h,C乳=3.894kJ/(kg·℃), C水=4.20kJ/(kg·℃),则:
冷却水用量为:W1= C乳×G(T1-T2)/C水(t1-t2)
=3.894×10.76×(20-10)/(4.20×(4-0)) =25.0t/h 所以:换热器的用水量25.0t/h 2.4.2.2空气用量计算: ①基本参数:
已知:干燥设备的处理量为:M0=134.20÷24=5.592t/h
喷雾干燥塔内水分含量:52%→2% 设定:喷雾干燥室蒸发量W=4500kg/h。
0水的比热:CP?4.187kJ/kg?C,乳粉干物料比热:
CP干?2.09kJ/kg?0C,
??t?45Ct?70C, 入出浓缩乳进料温度:,离开喷雾干燥塔温度:
浓缩乳含水量:52%,喷雾干燥产品含水量:2%,
新鲜空气温度:15.3℃,新鲜空气相对湿度: 80%。 ②喷雾干燥部分比容计算:
【表9】 设计参数 参数 温度T/℃ 相对湿度/% 湿度rm/(kg水/kg干空气) 焓H/kJ/kg 新鲜空气 15.3 80 0.011 49 热空气 150 0 0.011 182 废气 80 12 0.035 176 公式:v?4.64?10?3??0.622??m???273?t?(单位:m3/kg) 新鲜空气比容:v0=4.64×10-3×(0.622+0.011)×(273+15.3) =0.847m3/Kg
热空气比容:v1=4.64×10-3×(0.622+0.011)×(273+150) =1.24m3/Kg
废气比容:v2=4.64×10-3×(0.622+0.035)×(273+80) =1.08m3/Kg
干燥室内空气的平均比容:(v1+v2)/2=1.16 m3/Kg
绝干空气用量L=W/(rm2-rm1)= 4500/(0.035-0.011)=187500kg/h 需要新鲜空气的体积:V0 =L×v0=187500×0.847=158812.5 m3/h 热空气体积:V1 =L×v1=187500×1.24=232500.00 m3/h 干燥过程热空气用量Vop?L?vop?187500×1.16=217500.00 m3/h 废气容积:V2 =(L+W)×v2 =(187500+4500)×1.08=207360 m3/h 2.4.2.3消耗蒸汽量衡算:
物料进口温度:94℃ ,物料出口温度:45℃
进料浓度:11.9% ,出料浓度:48% 原料液处理量:M=258.07÷24=10.76t/h
【表10】三效降膜式蒸发器各效参数
项目 蒸发温度/℃ 真空度p/kPa 加热蒸汽温度T/℃ 物料进口温度t1/℃ 物料出口温度t2/℃ 出料浓度X/(%) Ⅰ效 70 69 81 94 70 21 Ⅱ效 57 83 70 70 57 30 Ⅲ效 45 90 57 57 45 48 水分总蒸发量:W=M×(1-X0÷X3)=10.76×(1-11.9%÷48%)=8.10 t/h 各效消耗蒸发量
W1=M×(1-X0÷X1)=10.76?(1-11.9÷21)=4.663 t/h
W2=(M-W1)×(1-X1÷X2)=(10.76-4.663)×(1-21÷30)=1.829 t/h
W3=(M-W1-W2)×(1-X2÷X3)=(10.76-4.663-1.829)×(1-30÷48)=1.601 t/h 2.4.2.3热量衡算 1.预热
从6℃加热到75℃,15min
Q1=MCp(t2-t1)=10.76×103×4.187×(75-6)=3.109×106kJ/h 2.杀菌
条件:杀菌条件:85℃,15s
Q2= MCp(t3-t2)=10.76×103×4.187×(85-75)=4.51×105kJ/h 3.浓缩
蒸发水分所需热量
【表11】 不同温度水蒸汽的热焓 R(生蒸汽) R0 R1 R2 R3 蒸汽温度/℃ 热焓/kJ/kg 164.7 2071.5 81 2307.9 70 2331.3 57 2366.5 45 2389.5
Q1=W1×H1=4.663×103×2331.3=1.087×107kJ/h Q2=W2×H2=1.829×103×2366.5=0.433×107kJ/h Q3=W3×H3=1.601×103×2389.5=0.386×107kJ/h 4.干燥
①带入热量计算: ⑴热空气带入热量
已知:热空气温度为150°,焓H1=182kJ/kg;
每小时绝干空气用量:L=187500kg/h 则:Q1=L×H1=187500×182=3.41×107kJ/h
⑵物料带入热量
已知:物料5592kg/h,物料比热:Cp=4.187kJ/(kg℃),浓缩乳进料温度:45℃
则:Q2=G×Cp×t入=5600×4.187×45=0.1055×107kJ/h
所以:带入总热量:Q入=Q1+Q2=3.41×107+0.1055×107=3.51×107kJ/h ②带出热量计算: ⑴废气带出热量
已知:废气温度为80℃,焓H2=176kJ/kg 则:废气排出量是进风量和水分蒸发量的总和:
Q1=(L+W)×H2 (187500+4500)×1.23×105×176=3.38×107kJ/h ⑵乳粉带出热量: