Проектирование распылительной сушильной установки

Министерство образования и науки РФ

 

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики

 

Институт холода и биотехнологий

 

 

Факультет пищевых технологий

 

 

Кафедра «Процессы и аппараты пищевых производств»

 

 

Курсовая работа

 

«Проектирование распылительной сушильной установки»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

студентка и4314 гр.

 

Проверил:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург 2013

Содержание

Задание на проектирование «Распылительная сушильная установка»

Введение

1. Состав  и физико-химические свойства исходного сырья.

1.1 Состав

1.2 Физико-химические  свойства

2. Обезжиренное молоко

3. Оборудование  для проведения технологических  операций, предшествующих сушке

4. Оборудование  для сгущения молока и молочных  продуктов

5. Установки для сушки молока

6. Механическая  обработка молока

7. Тепловая  обработка молока

8. Сгущение  молока

9. Классификация  схем технологических процессов

10. Технология  сушки обезжиренного молока

10.1. Основные параметры влажного  материала

10.2. Материальный  баланс по твердому материалу

10.3. Материальный баланс по сушильному агенту

10.4. Тепловой баланс

10.6. Расчет распылительной сушильной установки

10.7. Расчет калориферов

10.8. Расчет и подбор вспомогательного оборудования

10.8.1 Расчет циклонов

10.9.Выбор точек контроля и управления работой установки

Вывод

Список используемой литературы

 

 

 

Задание на проектирование

 «Распылительная сушильная установка»

Исходные данные

1. Производительность установки по испаренной влаге: W=500 кг/ч;
2. Содержание сухих веществ в материале:

• начальное: xн=41%
• конечное: xк=96%

3. Температура воздуха:

• на входе в сушильную камеру: t1=185°С
• на выходе из сушильной камеры: t2=95°С

4. Температура материала:

• начальная: θн=41
• конечная: θк=65

5.  Продукт: молоко обезжиренное

6.  Город: Киев, t0=19,3°С,

относительная влажность воздуха φ0=69%

Подлежащие разработке вопросы:

1. Технологическая  схема сушильной установки.

2. Материальный баланс установки по продукту и сушильному агенту.

3. Тепловой баланс сушильной установки.

3.1. Определить расход теплоты на сушку.

3.2. Определить расход греющего пара в калорифере.

4. Изобразить процесс сушки на диаграмме i-x и сравнить результаты аналитического расчета с расчетами по диаграмме.

5. Определить основные геометрические размеры сушильной камеры.

6. Выполнить расчет распыливающего устройства.

   7. Проведение расчетов и выбор вспомогательного оборудования (калориферная батарея, вентиляторы, пылеуловители, емкостное оборудование для жидких материалов и сухого продукта).

Введение

 

В последние годы наблюдается тенденция увеличения выпуска сухого молока и различных сухих молочных продуктов. Особо быстрыми темпами увеличивается производство сухого обезжиренного молока и сухой сыворотки. Эти продукты отличаются высокой транспортабельностью и длительными сроками хранения.

За рубежом первый патент на способ получения сухого молока был выдан в 1855г. По этому способу в молоко добавляли соду и сахар, и затем его выпаривали до получения тестообразной массы, которую высушивали и растирали в порошок. Позже, в 1889 и в 1895 гг., за рубежом были описаны способы сушки молока после его выпаривания с сахаром.

В 1893г. Штрауф запантетовал способ сушки молока путем распыления его в камерах при подаче горячего воздуха. В 1912г. Джаст получает патент на сушку молока паровым способом, который заключается в том, что молоко тонким слоем наносили на барабан, обогреваемый изнутри паром. Сушка распылением и пленчатым способом лежит в основе современных промышленных установок для производства сухих молочных продуктов. В настоящее время проблемами, связанными с разработкой сушильных установок и совершенствование технологии процесса сушки молока и молочных продуктов, постоянно занимаются отраслевые научно-исследовательские институты. Проводятся обширные исследования по совершенствованию технологии сушки, а также по созданию быстрорастворимых сухих молочных продуктов. Всестороннему изучению в настоящее время подвергается состав, свойства и структура сухих молочных продуктов, предопределяющих их способность к восстановлению и пищевую ценность восстановленных молочных продуктов.

 

 

1. Состав и физико-химические  свойства исходного сырья

1.1 Состав

 

Состав исходного сырья имеет большое значение при производстве молочных продуктов. Это объясняется тем, что все сухие вещества, содержащиеся в исходном сырье, при сушке переходят в готовый продукт. Из основных компонентов молока наибольшее значение имеет молочный жир, белок, молочный сахар и минеральные вещества. Из всех пищевых жиров молочный - наиболее ценный. Свойства жира существенно влияют на количество сухих молочных продуктов. Молочный жир характеризуется его дисперсным состоянием, которое имеется в процессе обработки молока. В молоке жир содержится в виде жировых шариков, диаметр которых колеблется от 0,5 до 15 мкм. Установлено, что чем меньше жировые шарики в молоке, тем лучше качество сухого продукта. По аминокислотному составу белки молока принадлежат к белковым веществам, имеющим наибольшее значение для питания людей. По сравнению со всеми известными белками растительного и животного происхождения они обладают наибольшей усвояемостью. В состав молочного сахара входят свыше 30 различных углеводов и других углеводосодержащих веществ. Главные из них - лактоза, глюкоза, галактоза, фруктоза. Установлено, что специфический запах готового сухого продукта при хранении обусловлен взаимодействием лактозы и белков. В молоке содержатся важные минеральные вещества, содержащие натрий, калий, кальций, фосфор, магний, железо, кобальт, хром, олово, титан, ванадий, серу, хлор, медь, серебро, марганец, йод. Соотношение их в молоке зависит от корма, покупаемого животным. Следует отметить, что содержание некоторых минеральных веществ в молоке после его получения может увеличиться вследствие попадания их извне. Это обстоятельство необходимо иметь в виду и предпринимать меры к недопущению попадания в молоко минеральных веществ, сопутствующих при переработке, транспортировке и хранении.

1.2 Физико-химические  свойства

 

При производстве сухих молочных продуктов физико-химические свойства молока представляют особый интерес в связи с тем, что от них зависят режимы обработки молока на различных этапах технологического процесса.

Плотность молока

С повышением содержания жира она понижается, а с увеличением содержания белков повышается. Плотность молока колеблется в пределах 1027-1033 кг/м3 . Заготовленное молоко плотностью ниже 1027 кг/м3 следует проверять на фальсификацию.

Вязкость молока

С повышением содержания жира вязкость молока возрастает, с уменьшением - снижается. При постоянном содержании жира, но при уменьшении среднего размера жировых шариков вязкость повышается.

Кислотность молока

Это один из важных показателей, характеризующих качество молока. Кислотность свидетельствует о свежести молока, что необходимо учитывать при его переработке. В среднем кислотность свеженадоенного молока составляет 16-18°Т. Согласно технологической документации (ГОСТ 13264-70) для выработки сухих продуктов можно использовать молоко не ниже 2 сорта, т.е. кислотность не более 20°Т.

 

2. Молоко обезжиренное

 

Молоко обезжиренное — побочный продукт, получаемый в процессе промышленной переработки молока на масло, сыр и творог.

В обезжиренное молоко из цельного молока переходит свыше 70% сухих веществ, при этом практически полностью — белки, минеральные вещества и молочный сахар. Молочный жир переходит в небольшом количестве. Отличительной особенностью этого жира является высокая степень его дисперсности, размер жировых шариков составляет от 0,5 до 1 мкм.

Содержание большого количества сухих веществ позволяет получить из обезжиренного молока ценные в биологическом отношении молочные продукты. С расширением производства масла и сметаны увеличиваются ресурсы обезжиренного молока.

Сушка обезжиренного молока является одним из перспективных направлений его промышленной переработки.

 

3. Оборудование  для проведения технологических  операций, предшествующих сушке

 

Для первичной обработки молока и молочных продуктов на предприятиях, если считать началом технологического процесса транспортировку, применяют оборудование для доставки, приемки, резервирования и хранения молока.

Для доставки молока используют главным образом автоцистерны, а на крупных молочно-консервных предприятиях с большой зоной заготовок молока также и железнодорожные цистерны. В отдельных случаях молока транспортируют во флягах.

К основному оборудования для приемки молока относятся различные весы и счетчики, с помощью которых определяют количество молока или других жидких молочных продуктов, поступающих на завод. Наибольшее распространение получили так называемые рычажные весы.

К основному оборудованию для механической обработки молока можно отнести сепараторы - молокоочистители, сепараторы - сливкоотделители, сепараторы - нормализаторы, устройства и системы для нормализации с применением сепараторов - сливкоотделителей, гомогенизаторы. калорифер

К основному оборудованию для тепловой обработки молока и других молочных продуктов, применяемому на молочно - консервных комбинатах, а также на других предприятиях, могут быть отнесены охладители, пастеризаторы, универсальные (комбинированные) установки.

Тепловые аппараты, применяемые на предприятиях молочной промышленности, можно разделить на пластинчатые и трубчатые. В них продукт и охлаждающий или греющий агент движутся в закрытых каналах.

Пастеризация молока осуществляется на установках с непосредственным паровым нагревом, т.е. вследствие введения очищенного пара в молоко. При использовании таких пастеризаторов, необходимо обращать особое внимание на качество пара, который не должен содержать примесей.

На отдельных молочно-консервных комбинатах для пастеризации молока используются вертикальные трубчатые пастеризаторы, входящие в общий комплект вакуум-выпарных установок.

Работу автоматизированной пластинчатой охладительной установки можно описать следующим образом: в первой секции продукт охлаждается холодной водой, во второй - рассолом. Работа установки рассчитана на следующий температурный режим: температура поступающего молока 30-35°С; температура воды 12°С; рассола - 5°С. При таких температурах на входе в аппарат молоко после первой секции имеет температуру 20-22°С, после рассольной 2-6°С.

Теплообменные аппараты, которые применяются только для пастеризации или охлаждения молока, крайне невыгодны. В целях резкого сокращения расхода теплоты в молочной промышленности применяют так называемые регенераторы, или рекуператоры. В этих теплообменных аппаратах поступающий на пастеризацию продукт нагревается за счет теплоты пастеризованного молока. Наиболее часто регенераторы входят в состав универсальных или комбинированных пастеризационных установок. В них должно быть не менее 4х секций: пастеризации, регенерации, охлаждения холодной водой, охлаждения рассолом или ледяной водой. В молочно-консервной промышленности применяют пяти- и шестисекционные универсальные аппараты, в которых может быть по 2 секции регенерации.

Принцип работы универсального пластинчатого пастеризационного аппарата состоит в следующем: молоко, подлежащее тепловой обработке, поступает в уравнительный бак, откуда оно насосом подается в первую секцию регенерации. Из первой секции регенерации молоко направляют в молокоочистители, откуда оно переходит во вторую секцию регенерации. Далее молоко попадает в секцию пастеризации, затем проходит перепускной клапан. Если температура нагревания молока достигла требуемой, то оно из перепускного клапана поступает в выдерживатель. Если температура пастеризации ниже заданной, то молоко направляется в уравнительный бак, откуда поступает на повторную пастеризацию. Из выдерживателя молоко переходит сначала во вторую, а затем в первую секцию регенерации. Далее молоко поступает в секции охлаждения водой, ледяной водой или рассолом.