奶粉生产工艺中三效降膜蒸发器的设计

本科毕业论文(设计) 题目：奶粉生产工艺中

三效降膜蒸发器的设计

学院：化学与化工学院

班级： 09级化学六班

姓名：王玉婷

指导教师：李强职称：讲师

完成日期： 2013 年 5 月 30 日

奶粉生产工艺中三效降膜蒸发器的设计

摘要：本设计从保护牛奶营养和节约能源的角度，对生产车间进行了物料和能量的衡算，对奶粉生产工艺中蒸发过程进行设计，采用三效降膜蒸发器。

关键字：全脂乳粉；工艺设计；三效降膜蒸发器

目录

1 引言.............................................................⑴

2 设计方案的选择及流程说明.........................................⑴2.1 概述...........................................................⑴2.1.1 蒸发原理.....................................................⑴2.1.2 蒸发操作方法的选择...........................................⑴2.1.

3 蒸发设备的选择...............................................⑵2.1.

4 降膜蒸发器的结构图...........................................⑶2.1.

5 蒸发器辅助设备的选择.........................................⑶2.1.

6 蒸发过程的主要经济指标.......................................⑶2.2 设计方案确定...................................................⑷2.2.1 蒸发的基本流程...............................................⑷

2.2.2 多效蒸发最佳效数的确定.......................................⑷

3 浓缩设备选型及热量衡算...........................................⑷3.1 设备选型.......................................................⑷3.1.1 设计条件.....................................................⑷3.1.2 设备参数.....................................................⑸3.1.3 物料预热温度.................................................⑸3.1.

4 各效参数.....................................................⑸3.1.

5 热焓.........................................................⑹3.2 热量衡算.......................................................⑹3.2.1 各效蒸发水量.................................................⑹3.2.2 浓缩物料时所需热量及蒸汽消耗量计算...........................⑺3.2.3 预热物料所需热量及蒸汽消耗量计算.............................⑻3.2.4 系统加热蒸汽消耗量计算.......................................⑻3.2.5 系统冷却水消耗量.............................................⑼3.3 系统热量衡算小结...............................................⑽3.3.1 带入系统热量.................................................⑽

3.3.2 从系统中带出的总热量.........................................⑾

4 设备选型.........................................................⑿

5 设计的评价与感想.................................................⑿

6 结论.............................................................⑿参考文献...........................................................⒀致谢...............................................................⒂

1 引言

全脂奶粉含有牛奶中的优质蛋白质、脂肪、多种维生素以及钙、磷、铁等矿物质，是适合天天饮用的营养佳品，可防止皮肤干燥及暗沉，使皮肤白皙，有光泽；也可补充丰富的钙质，适合缺钙的人、少儿、易怒、失眼者以及工作压力大的人。全脂奶粉是由鲜牛奶消毒后经浓缩、喷雾、干燥而成的。鲜牛奶加工成奶粉后，水分由原来的88%降低到2%-5%，蛋白质、无机盐、脂肪等营养素的含量浓缩了。从最近几年中国奶粉发展的总体情况看，中国奶粉行业发展迅速，但是就整个奶粉市场而言，中国的奶粉行业的发展仍然落后于世界的奶粉强国，并且国外的奶粉品牌长期占据中国市场，而国内奶粉行业存在竞争混乱，产品质量不过关，奶粉品牌信誉低和目前国内对全脂奶粉的社会需求飞速增长等问题。这些问题需要我们加快奶粉技术的研发，对奶粉生产的工艺流程进行改进，本设计就奶粉生产工艺中蒸发单元进行改进，主要采用三效降膜蒸发器。

目前，大部分的工厂使用单效和双效降膜蒸发器，热量的利用率低，采用三效降膜蒸发器可以充分利用热量，减小能源损失,实现能源可持续发展，且采用真空蒸发浓缩，降低蒸发温度从而保护牛奶营养。

2 设计方案的选择及流程说明

2.1 概述

2.1.1 蒸发原理

将非挥发性的稀溶液加热沸腾，使得溶剂汽化，溶液浓缩得到浓溶液的过程称为蒸发。蒸发的目的是使溶剂与溶质分离，为化工分离过程。但是就蒸发过程的机理看，溶剂的分离是靠供给溶剂汽化需要的热量，使得溶剂变成蒸汽，而从溶液中分离出来。溶剂分离出来的量和速率直接取决于供热量和速率，因此蒸发属于传热过程。

蒸发器实质上是一个换热器，它由加热室和分离室两部分组成。加热室中通称用饱和水蒸汽加热，从溶液中蒸发出来的水蒸汽在分离室中与溶液分离后从蒸发器引出。为了防止液滴随蒸汽带出，一般在蒸发器的顶部设有汽液分离用的除沫设备。从蒸发器蒸出的蒸汽称为二次蒸汽，以便与加热用的蒸汽（加热蒸汽）相区别。二次蒸汽进入冷凝器直接冷却。冷凝水从冷凝器顶部加入，与上升的水蒸汽接触，将它冷凝成水从下部排出，二次蒸器中含有的不凝气从冷凝器的顶部排出。不凝器的来源有以下两方面：料液中溶解的空气和当系统减压操作是从周围环境中漏人的空气。

2.1.2 蒸发操作方法的选择

根据各种物料的特性和工艺要求，蒸发过程可以采用不同的操作条件和方法。根据操作的压强不同，蒸发操作可以分为常压蒸发和减压蒸发（真空蒸发）。常压蒸发是指冷凝器和蒸发器操作压强为大气压或略高于大气压，此时系统中的不凝气依靠本身的压强从冷凝器中排出，真空蒸发是冷凝器和蒸发器中溶液的压强低于大气压，此时系统中的不凝气必须用真空泵抽出。采用真空蒸发的目的是降低溶液的沸点。与常压蒸发比较，真空蒸发使得溶液的沸点降低，可以用温度较低的低压蒸汽或废热蒸汽作为加热蒸汽；当采用同样的加热蒸汽，蒸发器传热的平均温度差大，所需的传热面积小；有利于处理热敏性物料（即高温下一分解和变质的物料）；使得蒸发器的操作温度低，系统的热损失小。我选择的是真空蒸发。

根据二次蒸汽是否作为另一蒸发器的加热蒸汽，蒸发过程可以分为单效蒸发和多效蒸发。多效蒸发可以节省加热蒸汽的消耗量，我选择多效蒸发。

根据进料和出料的次数，蒸发操作过程可以连续进行，也可以间歇进行。间歇蒸发操作可以是一次进料，一次出料；也可以是连续进料，一次出料。通常大规模生产中大多数采用连续操作，我选择连续操作。

2.1.3 蒸发设备的选择

蒸发过程的设备主要包括蒸发器、冷凝器和除沫器。根据蒸发器中溶液的流动情况，它们主要分为循环型和非循环型。

表2-1 各种蒸发器的主要性能比较［1］

Table 2-1 Comparison of main performance of various evaporators

蒸

发器的型式溶液在

加热管

内流速/

m/s

传

热

系

数

停

留

时

间

完

成

液

浓

度

控

制

处

理

量

对溶液的适应性

造

价

稀

溶

液

高

粘

度

易

起

泡

易

结

垢

热

敏

性

有

结

晶

析

出

标准0.1-0.5

一

般

长易

一

般

适

难

适

能

适

尚

适

不

甚

适

能

适

最

廉

悬筐-1.0

稍

高

长易

一

般

适

难

适

能

适

尚

适

不

甚

适

能

适

廉

外热0.4-1.5

较

高

较

长

易

较

大

适

尚

适

尚

适

尚

适

不

甚

适

能

适

廉

列文1.5-2.5

较

高

较

长

易大适

尚

适

尚

适

适

不

甚

适

能

适

高

强制

循环2.0-3.5 高

较

长

易大适适适适

不

甚

适

适高

升

膜0.4-1.0 高短难大适难

适

适

尚

适

适

不

适

廉

降

膜0.4-1.0 高短较

难

较

大

能

适

适

尚

适

不

适

适

不

适

廉

旋

转刮板高短

较

难

小

能

适

适

尚

适

适适

能

适

最

高

根据表格，通过各蒸发器设备性能的比较，考虑奶粉是热敏性的物质，并且在进行真空蒸发浓缩时将成为高粘度、易起泡的物质，需要的传热系数要高，停留时间不会太长，造价不高，综合考虑，我选择降膜式蒸发器。

2.1.4 降膜蒸发器的结构图

图2-1 蒸发装置示意图［1］

Chart 2-1 Schematic diagram of evaporation device

2.1.5 蒸发器辅助设备的选择

蒸发器的辅助设备主要有冷凝器和除沫器。冷凝器的作用是使二次蒸汽冷凝成水而排出。冷凝器有间壁式冷凝器和直接接触式（混合式冷凝器）。混合式冷凝器也称为逆流淋洒式，冷却水从上而下沿着淋水板往下淋水，与自下而上的二次蒸汽逆流接触，蒸汽冷凝成水与冷却水一起从下部流出。不凝气从器顶排出，在气水分离器中分离掉带出的水滴后从气水分离器顶排出。当蒸发过程在减压下进行时，不凝气需要用真空泵抽出，冷却水需要用气压管排出。为了保证冷凝器中的水能依靠高位自动流出，并且使外界的空气不进入冷凝器内，一般气压管的高度为10-11m。我选择混合式冷凝器。

在蒸发器的分离室中二次蒸汽与液体分离后。其中还会夹带液滴，需要进一步分离以防止有用产品的损失或冷凝液被污染，因此在蒸发器外设置有除沫器。其可以在蒸发器的顶部，也可以在蒸发起的外部。我选择安装在蒸发器内的离心式除沫器。

2.1.6蒸发过程的主要经济指标

蒸发过程主要涉及的技术经济指标有消耗和蒸发器的生产强度。为了降低蒸发过程的消耗可以采用的方法有：多效蒸发、额外蒸汽、热泵蒸发和冷凝水显热的利用。

蒸发器的生产能力用单位时间内蒸发的水量表示，其单位为kg/s。蒸发器的生产强度愈大，所需要的传热面积愈小，蒸发过程的设备投资愈小，所以蒸发

器的生产强度是评价蒸发器的两一个重要指标。 2.2 设计方案的确定 2.2.1 蒸发的基本流程

蒸发过程的两个必要组成部分是加热溶液使得水沸腾汽化和不断除去汽化的水蒸汽。一般，前一部分在蒸发器中进行，后一部分在冷凝器中完成。 2.2.2 多效蒸发最佳效数的确定

多效蒸发的优点是单位蒸汽消耗量少，按照理想情况粗略估算，n 效蒸发器的单位蒸汽消耗量为单效蒸发器的n

1。实际上由于热损失、溶液的浓缩以及不

同压强下的汽化热的差异等因素，多效蒸发是单位蒸汽消耗量比n

1要大。表2-1

中列出了多效蒸发单位蒸汽消耗量的理想估计值与实际值［2］。

表2-1 蒸发过程的蒸汽消耗量

Table 2-1 Steam consumption of the evaporation process

效数n 单效 双效 三效 四效 五效 理想粗估值

1/n 1 0.5 0.33 0.25 0.2 实际平均值

1.1

0.57

0.4

0.3

0.27

由表2-1可知随着效数增加，单位蒸汽消耗量减小的趋势减慢，这就是说随着效数增多，操作费用降低的趋势减少。

在加热蒸汽压强S P 、冷凝器操作压强C P 以及加料与完成液浓度相同的条件下，随着效数的增加，蒸发器的生产强度减小，因而蒸发每千克水需要测设备投资增加快。根据设备费与操作费之和为最小的原则进行经济核算，即可求出最佳效数为三效。

3 浓缩设备选型及热量衡算 3.1 设备选型 3.1.1 设计条件

本设计每日工作为两班制，每班实际工作时间为6小时；且原料乳在标准贮存后浓缩前的料液量为228000kg ；标准乳中固体含量12％，浓缩乳中浓度控制在46％。

单位时间原料乳的处理量：M=

小时

班62228000

=19000.00kg/h

单位时间水分总蒸发量：W=M ????? ?

?-301x x =19000.00????

??-％％46121=14043.48kg/h 表3-1 双效与三效降膜蒸发器主要技术参数对比［3］

Table 3-1 Contrast of the main technical parameters of double and three effect falling evaporator

双效 三效

生产能力kg/h 1200 3600-4000 蒸汽消耗量kg/h 620 800 冷却水消耗量t/h 12 21

由表3-1可见三效降膜蒸发器比双效的节能，所以选用三效降膜蒸发器，而

且本设计的原料液处理量相对较大，可采用五台三效降膜蒸发起并联工作。

单位时间蒸发器的处理量：G=

500 .

19000

=3800.00kg/h

3.1.2 设备参数

表3-2设备参数［3］

Table 3-2 Equipment parameter

设备型号RNJM03-3200 杀菌时蒸汽消耗量170kg/h

蒸汽消耗量kg/h1100 杀菌温度/时间℃/s86-94

蒸发能力kg/h3200 冷却水的压力Pa0.153

10-

?-0.23

10-

?

物料处理量kg/h4000 冷却水排出温度℃40

电机总功率w27.23

10

?冷却水进入温度℃20

3.1.3 物料预热温度

规定一效浓缩、二效浓缩、三效浓缩温度分别为35℃、55℃、75℃，混合冷凝器与杀菌器的温度分别为15℃、94℃，通过计算从而规定各物料进出口温度。

表3-3物料预热温度

Table 3-3 Material preheat temperature

物料进口温度℃物料出口温度℃混合冷凝器 5 15

III 15 35

II 35 55

I 55 78

杀菌器78 94

3.1.4 各效参数

表3-4三效降膜蒸发器各效参数［3］

Table 3-4 Three effect falling film evaporator’s parameters

I效II效III效蒸发温度℃70 57 45

真空度 KPa 69 83 90

加热蒸汽温度℃81 70 57

物料进口温度℃94 70 57

物料出口温度℃70 57 45

出料浓度％21 30 46

注：以上提供的设备参数、预热温度以及各效参数是内蒙古九强机械有限公司制造的三效降膜蒸发器的固定参数。

［4］

3.1.5 热焓

表3-5不同温度水蒸汽的汽化热［5］

Table 3-5 Enthalpy of different temperature of water vapor

r(加热蒸汽) r0 r1 r2 r3

水蒸气温度℃164 81 70 57 45 汽化热

2071.5 2307.9 2331.2 2366.5 2389.4 r/kJ/kg

本设计的饱和蒸汽压是700Kpa，对应的温度为164℃。

表3-6不同温度液体水的热焓［5］

Table 3-6 Enthalpy of liquid water in different temperature 液态水温度℃20 40 45

液态水热焓H/kJ/kg 83.74 167.47 188.41

牛奶比热：C牛=3.936kJ/kg℃水的比热：C水=4.187kJ/kg℃

表3-7进出料的热焓［5］

Table 3-7 Enthalpy of inlet and outlet material

温度℃热焓H/kJ/kg 进料 5 338.72

出料45 494.485

3.2 热量衡算

3.2.1 各效蒸发水量

已知蒸发器的原料液处理量为：h

3800

.

00

kg

G/

①=1W G ????

?

?-?10

1x x 00.3800=h kg /57.162821211=???

??-?％％ ②=2W ()1W -G ???? ??-

?211x x =()h kg /3.465130

21

-11628.57-3800.00=??? ???％％ ③

()()h kg x x W W G W /0.75284630143.65157.162800.3800132213=??? ??-?--=???? ?

?-?--=％％3.2.2 浓缩物料时所需热量及蒸汽消耗量计算

3.2.2.1 蒸发水分所需热量

h

kJ r W Q /1080.32.233157.1628611'1?=?==h kJ r W Q /1054.15.236643.651622'2?=?==

h kJ r W Q /1026.14.238970.528633/3?=?==

3.2.2.2 物料自行沸腾时的热量

公式：()[]

20

0018.057.01-?-?-=平均t x C P ［6］

单位:℃?kg kcal /

①物料沸腾时的比热容()Kcal kJ 2389.01=

℃

℃?=?=????????? ??+??=kg kJ kg Kcal C /6.93/945.020-270940018.0-57.00.12-1P1℃℃?=?=???

?????? ??+??=kg k kg cal J/5.73/0.897K 20-257700.0018-0.570.21-1C P2

℃℃?=?=???

?????? ??+??=kg kJ kg cal /4.53/0.846K 20-245570.0018-0.570.30-1C P3

②物料自行沸腾时的热量

()h kJ T C G Q P /1061.3709496.300.3800511''1?=-??=???=

()()()h kJ T C W G Q P /1006.1577075.357.162800.38005221'

'2?=-??-=???-=

()()()h

kJ T C W W G Q P /1046.6455754.370.52857.162800.380043321''3?=-??--=???--=

3.2.2.3 加热各管供给热量

蒸发水分所需的热量()

'

Q =物料自行沸腾时放出的热量()

'

'Q +加热各管供给热量()Q

h kJ Q Q Q /1044.31061.31080.3656''1'11?=?-?=-=

h kJ Q Q Q /1043.11006.11054.1656'

'2'22?=?-?=-=

h kJ Q Q Q /1029.11046.61026.1646''3'33?=?-?=-=

3.2.2.4 各效消耗蒸汽量

h kJ r Q D /53.14909.23071044.36011=?==

h kJ r Q D /39.6132.23311043.16

122=?==

h kJ r Q D /08.5075.23661020.16

233=?==

3.2.3 预热物料所需热量及蒸汽消耗量 3.2.3.1 混合冷凝器预热

()h kJ T C G q /1050.1515936.300.3800500?=-??=???=牛 消耗蒸汽：h kg r q d /77.625.23891050.15300=?==

3.2.3.2 三效蒸发器预热

()h kJ T C G q /1099.21535936.300.3800533?=-??=???=牛 消耗蒸汽：h kg q d /126.352366.5102.99r 5

233=?==

3.2.3.3 二效蒸发器预热

()h kJ T C G q /1099.23555936.300.3800522?--??=???=牛 消耗蒸汽：h kg r q d /25.1282.23311099.25

122=?==

3.2.3.4 一效蒸发器预热

()h kJ T C G q /1044.35578936.300.3800511?=-??=???=牛 消耗蒸汽:h kg r q d /05.1499

.23071028.35

011=?==

3.2.4 系统加热蒸汽消耗量计算

说明：由于二效、三效蒸发器都是利用上一效的二次蒸汽进行预热以及蒸发，所以整个三效降膜蒸发器只有杀菌器和一效蒸发器需要用加热蒸汽。

3.2.

4.1 杀菌器的加热蒸汽消耗量（公式：T C G R D S ???=?牛1）［7］

杀菌器的加热蒸汽消耗量：

()h kg r T C G D S /52.1155

.20717894936.300.38001=-??=???=

牛

杀菌器消耗热量：()J/h 109.32789436.930.038005k T C G Q ?=-??=???=牛杀 3.2.4.2 一效加热器的加热蒸汽消耗量

①一效产生二次蒸汽被二效加热器再次利用量

一效加热器产生二次蒸汽量()

==h kg W /57.16281二效加热物料消耗蒸汽量

()+=h kg D /39.6132二效预热物料消耗蒸汽量()+=h kg d /25.1282被二效加热器再次

利用量()

'

S D

一效产生二次蒸汽被二效加热器再次利用量：

h kg d D W D S /93.88625.12839.61357.1628221'

=--=--=

②一效加热器消耗加热蒸汽的量

一效加热器消耗加热蒸汽量()+2S D 一效产生二次蒸汽被二效加热器再利用量

()

==h kg D

S

/93.886'

一效蒸发器水分消耗蒸汽量()+=h kg D /53.1490

1一效加热器预热物料消耗蒸汽量()h kg d /05.1491=

一效加热器消耗加热蒸汽量：

h kg D d D D S S /65.75293.88605.14953.1490'

112=-+=-+=

3.2.

4.3 加热蒸汽消耗量

加热蒸汽消耗总量()=S D 杀菌器中加热蒸汽消耗量()+1S D 一效加热器中加热蒸汽消耗量()2S D

加热蒸汽消耗量：h kg D D D S S S /17.86865.75252.11521=+=+= 3.2.5 系统冷却水消耗量 3.2.5.1 冷却水消耗量

假设：进入混合冷凝器的不凝气体量h kg w /100= 温度:45-81℃时， 比热容：℃气kg kJ /017.1C =［9］

已知：三效排出的二次蒸汽量h kg W /70.5283= 温度：45℃时，

热焓：kg kJ H /8.25773=

冷却水吸收热量：20℃-40℃（水温为40℃时，热焓：J/kg .47167k H =水［10］）

冷凝器预热物料带走热量：

()h k T C G q J/105.1515936.300.3800500?=-??=???=牛

根据热量守恒：

三效产生的二次蒸汽放出的热量+不凝气体放出的热量(81-45℃) =冷却水吸收热量（20℃-40℃）+预热物料吸收的热量（5℃-15℃） 公式：()0L 33T q T C W C w H H W +???=???+-?水气水

得：

()()()()

h

kg T

C q w /13470.30204087.1410

0.5145-811.0171007.4716577.820.7528T C H -H W W 5

33L =-??-??+-?=

??-???+?=水气水

3.2.5.2 冷却水排出量

说明：由于三效蒸发器排出的二次蒸汽与不凝气体以45℃进入冷凝器后，将变成液态水，与系统消耗的冷却水一起排出（温度为40℃），故从冷凝器中排出的总量应为三者之和。

冷却水排出总量=冷却水消耗量+三效产生二次蒸汽量+不凝气体量

h kJ w W W W L P /14099.0010070.52813470.303=++=++=

3.3 系统热量衡算小结

带入浓缩系统总热量=从浓缩系统中带出的总热量

带入浓缩系统中的热量=标准化乳热量+加热蒸汽带入热量+冷却水带入热量

浓缩系统中带出的热量=浓缩乳中带出热量+冷凝水排出热量+冷却水排出热量+设备热损失

3.3.1 带入系统热量

3.3.1.1 标准化乳带入系统热量

已知：h kg G /00.3800= 进料温度：5℃ 热焓：kg kJ H /72.338=

标准化乳带入系统热量：h kJ H G Q /1029.172.33800.380061?=?=?=λ 3.3.1.2 加热蒸汽带入系统热量

加热蒸汽消耗量：h kg D S /42.859= ；164℃时蒸汽热焓:kg kJ H /8.2767

= 加热蒸汽带入系统热量：h kJ H D Q S /1040.28.276717.86862?=?=?=λ 3.3.1.3 冷却水带入系统热量

冷却水消耗量：h kg W L /94.15184

= 进入温度：20℃ 热焓：kg kJ H /74.83= 冷却水带入系统热量：kg kJ H W Q L /1027.174.8394.1518463?=?=?=λ

3.3.1.4 带入系统总热量

()h kJ Q Q Q Q /1096.41027.140.229.166321?=?++=++=λλλλ总 3.3.2 从系统中带出的总热量 3.3.2.1 浓缩乳带出热量 浓缩如的出料量：h kg x Gx G /30.99146

.012

.000.380030'=?==

出料温度：45℃ 热焓：kg kJ /494.485

H = 浓缩乳中带出热量：J/h 1090.4485.49430.9915'1k H G Q ?=?=?=出 3.3.2.2 冷却水排出热量

冷却水排出的总水量：h kg W P /64.15813= 排出温度：40℃ 热焓：kg kJ H /47.167=

冷却水排出热量：h kJ H W P /1065.247.16764.15813Q 62?=?=?=出 3.3.2.3 冷凝水排出热量

杀菌器和各效蒸发器所消耗的蒸汽将混合在一起作为冷凝水排出。

冷凝水排出量()

=冷W 杀菌器加热蒸汽消耗量()+=115.52kg/h D S1一效蒸汽消耗量

()+=h 1490.53kg/D 1二效蒸汽消耗量()+=h kg /613.39kg D 2三效蒸汽消耗量

()h kg /507.08D 3=

排出温度：45℃ 热焓：h kJ H /41.188=

冷凝水排出量：

h kg D D D D W S /52.272608.50739.61353.149052.1153211=+++=+++=冷 冷凝水排出热量：

h kJ /105.14188.412726.52H W Q 53?=?=?=冷出

3.3.2.4 设备热损失

加热各管供给的热量以及杀菌器的热量损失率为5%，忽略冷凝器以及预热器的热损失。 设备热损失：

()()h kJ /103.150.05100.239

1.201.433.445%Q Q Q Q Q 563214?=??+++=?+++=杀出3.3.

2.5 从系统中带出总热量

()h kJ Q Q Q Q Q /1097.310315.0514.065.2490.0664321?=?+++=+++=出出出出总出 综上所述：总出总入Q Q ?，因为在蒸发浓缩过程中必然会有热量损失，所以带入系

统中的总热量大于从系统中带出的热量是符合实际生产规律的。

4 设备选型

表4-1 生产设备

Table 4-1 Production facility

设备名称型号规模及尺寸生产厂家

板式换热器BP2-J-10 10m2(1007*384*1545

)

北京华艾鑫节能设备

有限公司

三效降膜蒸发器RNJM03-3200 3200kg/h(6960*3200

*8700)

内蒙古九强机械有限

公司

5 设计的评价与感想

5.1 本设计的评价

本设计是对奶粉工艺设计中蒸发干燥过程的设计，其中还包括对三效降膜蒸发器的设计。设计过程是严格按照设计标准，经过反复验算。有时设计的参数和数据与实际不符，就返回重新演算。最后经过几次演算，所有数据均符合要求，并且考虑到成本，使用成本小和二次蒸汽循环利用的三效降膜蒸发器。争取做到既经济又有效率，能完成蒸发任务。

5.2 设计感想

本设计需要我们把平时所学的理论知识应用到实践中，使我们对书上所学理论知识有了进一步的理解，更让我们体会到里理论知识对实践工作的重要的指导意义，本设计要求我们完全依靠自己的能力去学习和设计，而不是依靠教材。因此，本设计给我们提供了更大的发挥空间，让我们发挥主观能动性地去通过书籍、网络等各种途径查阅资料、查找数据，确定设计方案。

6 结论

(1)目前现有的奶粉生产工艺及设备装备的水平相对落后，通过本设计的改进将对与提高产能，降低成本，改善全脂奶粉的质量起到中重要的作用。

(2)由于目前生产规模不断扩大及成本的要求，应采用三效降膜蒸发器，其能提高产量、降低能源消耗从而降低成本。由于牛奶含有丰富的营养成分，且大部分营养是热敏性的，而三效降膜蒸发起蒸发温度低从而降低牛奶的营养损失。

(3)目前喷雾干燥的热能利用率很低，但是多效真空浓缩设备中的蒸汽是循环利用的，并且随效数提高，热量利用率提高，所以从节约能源角度看，应该先浓缩后干燥。如果不经过浓缩就直接干燥，将需要很大的喷雾干燥室，这样浓缩后再干燥将需要的喷雾干燥室的容积将减小，从而减小基建投资。

(4)由于蒸汽总有消耗，所以蒸发器的效数不是可以无穷下去的，再加上处理量、浓缩乳浓度以及浓缩时间要求，再通过二效蒸发器与三效蒸发器的对比，三效降膜蒸发器更节能。

(5)随着浓缩乳浓度的提高，可减少乳粉中含有的气泡、游离脂肪的含量、增加粉粒直径、增大粉粒密度，以至于改善乳粉最后的色泽、冲调性及流动性，但同时受到目前技术的影响，浓缩的浓度并不可能无限增大，当达到一定浓度时乳粉的溶解度将受到一定的影响，所以需要在溶解度容许范围内尽量增加浓缩乳的浓度。

参考文献:

［1］孔保华.乳品科学与技术［M］.北京；科学出版社,2004.20-24

［2］高福成.现代食品工程高新技术［M］.北京；中国轻工业出版社，2000.110-115

［3］林劲松；高保军.乳制品新建项目在建设过程中的基本程序与关键点［J］；中国乳制品

工业，2010,23（06）；54-56

［4］武建新.乳制品生产技术［M］.北京；中国轻工业出版社，1980.35-45

［5］李河水，喻林平，骆雪.加工中心设备选型探讨［J］；科技广场，2011 23（05）14-18 ［6］牛亚旭.红旗下的羊乳事业［J］；中国食品，2011 11（08）23-30

［7］周镇江.轻化工工厂设计概念［M］.北京；中国轻工业出版社，1992.11-13

［8］Jamaal M ,Ganjas D D,Ahmadi G . Advanced powder technology ［J］.Sciverse

Scopus,2010,21(03) 298-304

［9］Nandiyanto A B D ,Okinawa K. Progress in developing spray-drying methods for the

controlled morphology particles; ［J］.Sciverse Scopus,2010,21(03) 298-304

［10］姜得明.放心奶生产技术［M］.南京；江苏科学技术出版社，2003.45-48

Design of three effect falling film evaporator in milk powder

production process

Abstract: This design is about producing departments processing 230 tons of fresh milk every day in order to protect milk and save energy, including the material and energy balance. The design is about evaporation process in milk powder process design. The design adopts three-falling film evaporator.

Key words:whole milk powder; process workshop; three-falling film evaporator

致谢

本次论文设计是有李强老师指导，在我们师生的共同努力下完成的。作为一个本科毕业生，由于缺乏经验，论文设计有很多不足之处。但论文能最后定稿，都要感谢李老师认真细心的指导。在论文设计过程中，从选题到查阅文献，以及后期的论文修改，李老师在繁忙的工作都给予了悉心的指导。老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德令我敬仰，不仅使我在论文研究过程中受益匪浅，而且这将近半年的论文设计将有益于我以后的学习、工作和生活。总之，这次论文设计更多的凝聚了李老师的心血和汗水，在此，谨向老师表示最真诚的感谢和敬意！同时，我也要感谢在整个论文撰写过程中给予我帮助的同学。最后，在毕业之际，感谢大学四年来大同大学老师们对我的悉心栽培。