年产5万吨玉米淀粉生产工艺设计大学本科毕业论文.doc

年产5万吨玉米淀粉生产工艺设计

Process Design of Corn Starch with 50kt/a

目 录
摘要 I
Abstract. II
引言 1
第一章 绪 论 2
1.1 玉米淀粉的形态结构和性质 2
1.2 淀粉用途 2
1.3 玉米淀粉加工技术 3
1.4 玉米淀粉加工业发展趋势 4
第二章 设计方案 5
2.1 设计任务 5
2.2 设计工艺确定 5
2.2.1 净化工序 5
2.2.2 浸泡工序 5
2.2.3 破碎工序 5
2.2.4 分离胚芽工序 6
2.2.5 精磨工序 6
2.2.6 纤维分离 6
2.2.7 麸质分离 6
2.2.8 淀粉乳的精制 6
2.2.9 淀粉的干燥 6
2.3 工艺条件选择 7
2.3.1 净化后的玉米籽粒的工艺指标 7
2.3.2 浸泡工艺指标 7
2.3.3 玉米破碎工艺指标 7
2.3.4 胚芽分离工艺指标 7
2.3.5 精磨工艺指标 8
2.3.6 分离工艺指标 8
2.3.7 淀粉干燥工艺指标 8
2.4 产品基础数据 8
2.5 过程指标控制标准 8
第三章 设备的计算与选型 9
3.1 喷雾干燥器工艺设计条件 9
3.1.1 工艺设计计算 9
3.1.2 雾滴干燥所需时间 10
3.1.3 压力喷嘴主要尺寸的确定 13
3.1.4 干燥塔主要尺寸的确定 14
3.1.5 干燥塔热风进出口接管管径 19
3.1.6 主要附属设备的选型 20
3.1.7 工艺设计计算结果汇总 23
3.2 浸泡罐数量的计算 23
3.3 KPJ150冲击式破碎机 24
3.4 DPX22.5胚芽旋流器 24
3.5 LM-1000精磨机 24
3.6 G60/2.1预涂式转鼓真空过滤机 25
3.7 XJZ-1600型全自动上悬式离心机 25
第四章 喷雾干燥器自动控制设计 26
4.1 被控对象的选择 26
4.2 控制变量的选择 26
第五章 车间布置 27
5.1 厂房布置的原则 27
5.2 车间布局图 27
第六章 三废处理及其综合利用 29
结论 30
致谢 31
参考文献 32

年产5万吨玉米淀粉生产工艺设计

摘要：采用封闭式湿磨加工工艺流程，运用喷雾干燥法，完成年产5万吨的玉米淀粉生产工艺这一课题，包含了对主要工序喷雾干燥器的选型。经计算得知，喷雾干燥器的高度为4米，直径1.6米。采用压力式雾化器雾料夜，压力喷嘴孔径为4毫米。该项设计的主要内容包括：玉米淀粉的制备，生产工艺流程，物料衡算，设备选型，自动化控制，厂区的布局及对三废的处理。
关键词：玉米淀粉；喷雾干燥器；工艺设计

Process design of corn starch with 50kt/a

Abstract：The design adopts the method of spray drying process in the production of corn starch on the basic of the traditional produce process,completes the task with an annual output of 50000 tons of corn starch.The design calculates and selects the spray dryer to be the main equipment,including material balance calculation,heat balance calculation and the calculation and checking of the main part size,design get the results that the effective height of the dryer is 4 m,the diameter is 1.6m,using pressure atomizer atomized liquid and the pressure nozzle diameter is 4 mm.The task of the design annual output material to be processed are calculated.Equipment selection is mainly based on the material balance calculation of each step of production ability,the technical requirements of the design choice,chose the equipment models.
Keywords： corn starch;spray dryer;process design

II

引 言
玉米淀粉是当前工业中的重要原料，多用于食品行业、制糖、医药工业，应用淀粉为原料，生产抗生素，维生素；铸造工业用中也加用粉；干电池中用淀粉为电解质载体。其他诸如油漆、塑料、淀粉为砂芯胶粘剂；冶金工业浮选矿石为沉降剂；石油工业油井钻泥中用淀粉使其具有蓄水性；油壁的修补水泥染料、纺织、造纸、轮胎橡胶等行业，均将淀粉作为必需的材料，也是制作各类变性淀粉的起始材料。随着玉米价格增长，玉米资源紧张，玉米淀粉的深度加工和充分转化变得更为迫切，本设计采用湿磨法生产工艺达到年产5万吨玉米淀粉，运用喷雾干燥器干燥淀粉，摒弃了传统的干法生产工艺和气流干燥法，运用物料衡算和热量衡算等方法，确定了喷嘴半径。

32

第一章 绪 论
1.1玉米淀粉的形态结构和性质
淀粉是玉米籽粒的重要组成部分，是我国粮食产业的重要支柱，玉米淀粉具有多种形态，不溶于水、密实，含有少量的水所以大量的淀粉能够储集于小容器中。玉米淀粉是由无水葡萄糖单位连接起来的。玉米淀粉的抗剪切稳定性比较高，年度中等，黏韧性短，不透明，凝沉性强[1]。淀粉不溶于水，可吸收25%~30%的水。当温度升高时吸水量大大增加，60℃时吸水300%，70℃时吸水1000%，干物质的含水量不到4%。这种吸水使淀粉体积增大的现象成为膨胀。淀粉乳加热到一定温度（＞55℃）时淀粉颗粒吸水膨胀，结晶束具有弹性，随着温度上升吸收水分更多，体积膨胀更大，达到一定温度时高度膨胀的淀粉颗粒期间互相接触变成半透明粘稠状，成为淀粉糊，这个过程叫做淀粉的糊化。
1.2淀粉用途
玉米淀粉作为原料可以直接用于粉丝、粉条方便面、火腿肠、肉制品、冰激凌等方面，需求稳定。
用于生产淀粉糖。淀粉糖是玉米淀粉深加工产量最大的一类产品。淀粉糖的种类繁多，附加值较大，主要包括葡萄糖、麦芽糖、麦芽糖浆、果糖等产品，以麦芽糖浆、高麦芽糖浆和葡萄糖为主，这类品种占淀粉糖比重的80%以上。淀粉糖可直接用于食品添加，也是下游产品的原料，例如，葡萄糖、麦芽糖、果糖，可直接用于食品，加氢处理后，分别得到山梨醇、麦牙糖醇和甘露糖醇，它们统称多元糖醇，应用于医学、食品工业、化妆品工业、农业等领域[2]。
用于生产赖氨酸、味精、氨基酸、柠檬酸等。赖氨酸是动物体内不能合成必需从外界摄取的必需氨基酸，它的缺乏将影响其他氨基酸[3]的吸收，因此随着饲料业、饲养业的发展，赖氨酸的需求量也越来越大。我国现在是世界最大的赖氨酸生产国，每年消耗大量的玉米淀粉。味精（谷氨酸钠）是鲜味剂广泛地应用在饮食业及烹饪调味。亚洲人对味精情有独钟，有的国家人均年消费已达1公斤多。中国是味精生产大国，产量居世界第一[4]，产量突破100万吨，消耗玉米淀粉150万吨[5]以淀粉为原料生产的氨基酸还有异亮氨酸、精氨酸、结氨酸等。近年来氨基酸的世界需求量增长迅速。用玉米淀粉生产的有机酸有柠檬酸、乳酸、苹果酸、衣康酸、草酸等。其中柠檬酸产量较大，柠檬酸在食品工业、医药业、洗涤业、纺织工业、化妆品业上都有广泛的应用。
生产变性淀粉。变性淀粉是利用物理、化学和酶等手段改变天然淀粉的性质，使其符合各行各业应用的需要，变性淀粉的使用量和范围非常广，目前我国已经生产出了预糊化淀粉、酸化淀粉、氧化淀粉、醚化淀粉、酯化淀粉、交联淀粉、接枝淀粉等应用到纺织、造纸、食品、石油、医用、建筑、农业饲料、日用化工等行业共70多个品种。其中以造纸行业的应用量为最大，约占总量50-60%[6]。变性淀粉在食品工业的应用可以增强食品的韧性和粘度，改善食品的口感，延长保存期，由于通过变性提高了淀粉糊的透明度，因此可以改善食品的外观，提高其光泽度。所以在生产方便食品、肉制品、调味料、酸奶、果冻、糖果、松脆点心、豆沙馅、休闲食品等都可以添加变性淀粉，以提高产品质量。在造纸业，作为添加剂，能够生产出各种高级纸，同时还可减轻对环境的污染。变性淀粉在纺织工业用量较大，主要用在丝纱上浆、印花糊料，在石油工业变性淀粉主要是用于石油钻井液、压裂液和油气生产的多种场合[7]。总之变性淀粉的应用范围广，专用性强，品种多，是一个市场潜力大，不断发展中的产品。
用于医药行业。就医药工业而言，淀粉是抗生素工业最重要的原料，因为几乎所有抗生素都采用淀粉发酵法生产，如销量极大的青霉素、头孢菌素、四环素、土霉素、金霉素、链霉素与各种氨基糖苷类抗生素等[8]，无一不是用淀粉为底物经工业微生物发酵、提取而成。另外，淀粉的另一重要用途是作为药物赋型剂，早期各国药厂生产的片剂绝大多数使用玉米淀粉为填充剂及粘合剂。
1.3玉米淀粉加工技术
目前，国内外已实现工业化大规模生产的玉米组分分离提纯的加工方法，普遍采用的是湿法和干法两种方法。所谓湿法就是指淀粉工业中的玉米原料前处理的加工方法是将玉米用温水浸泡，经粗细研磨，分出胚芽、纤维和蛋白质，而得到高纯度的淀粉产品。所谓干法就是不用大量的温水浸泡，主要靠磨碎、筛分、风选的方法，分出胚芽和纤维，而得到低脂肪的玉米粉。
湿法加工的兴起，主要是因为主产品淀粉质量纯净，可以满足医药和特殊发酵制品的加工需要，副产品玉米蛋白、油脂、麸质饲料的回收率高，整体经济效益可观。但是，对比干法加工而言，它的投资较高[9]，高出干法2倍以上（对年产万吨淀粉和玉米粉而言，下同），用水量高出75倍，能耗高出5倍，环保处理较难。但是，干法加工的弱点也相当突出。例如，玉米油的回收，湿法是干法的2倍以上；又如，玉米粉中的蛋白质基本没有分离。
人们不难取得共识，湿法和干法各有特点，可以各得其所，长期并存。湿法的加工设备，先进高效，部分还是引进国外的，投资较大，规模宜大不宜小。而干法的加工设备，全部可以国产化，而且已有许多改进之处，投资较省，规模可大可小，以中小型为宜，尤其适合于现有发酵企业增加一个干法玉米工序。
1.4玉米淀粉加工业发展趋势
随着玉米价格增长，玉米资源紧张，玉米的深度加工和充分转化变得更为迫切。过去玉米加工业受各种因素限制，往往只注重利用原料中淀粉部分，当然抓好70%淀粉的深度加工并没有错，但利用好玉米其他30%成分，将带来更高的经济效益。目前包括美国的玉米加工业，除淀粉外，只有玉米胚芽油作食品，而把其他成分，大约占玉米成分25%~27%[10]，均当作饲料处理，有些当“三废”处理。这样不仅浪费资源，经济效益低，而且造成环境污染。
淀粉是食品工业的基础原料，2003年全世界玉米淀粉产量3940万吨，占各种淀粉的80.24%。2005年增至5400万吨[11]。
美国年产玉米3亿吨左右，有约15%用于工业。年产淀粉2000万吨，主要用于淀粉糖。目前每年用于淀粉糖生产（包括固体葡萄糖、液体葡萄糖、果葡糖、麦芽糖）的淀粉占30%，用于酒精生产的占40%。用淀粉生产酒精是指玉米湿法生产酒精。美国ADM公司是最大的湿法生产酒精的公司，年产酒精14亿升（约110余万吨），其他工业用淀粉包括变性淀粉约18%。其中60％用于造纸，10%用于纺织。造纸工业用淀粉约60万吨国际上玉米淀粉多采用湿磨工艺进行生产，其工艺流程可分为开放式和封闭式（派生部分封闭式）两种[12]。在开放式流程中，玉米浸泡和全部洗涤水都用新水[13]，因此该流程耗水多，干物质损失大，排污量也多。封闭式流程只在最后的淀粉洗涤时用新水，其他用水工序都用工艺水，因此新水用量少，干物质损失小，污染大为减轻。

第二章 设计方案
2.1设计任务
本设计要求玉米淀粉生年产量达到5万吨，且产品粒度、纯度达标，生产流程符合工业生产规范。
根据生产任务确定适宜的工艺路线、操作条件，并以物料衡算、热量衡算、设备结构的相关设计资料为理论依据，确定流程中的主、辅设备，维持生产环境达标，并设计出合理、安全、高效的自动化控制系统和车间布局，同时绘制完成主设备结构图及带控制点的工艺流程图。
2.2设计工艺确定
为满足淀粉粒度、纯度的要求，本设计选用玉米淀粉湿法生产技术。湿法生产技术的的相关工序如下：
2.2.1净化工序
根据玉米和杂质在长度、宽度、厚度等大小与粒形方面的差别，利用筛孔分离大于玉米的杂质；利用玉米与杂质在相对密度方面的差别分离除去杂质，成为去石；利用玉米和杂质在大小、相对密度方面的差别引起的悬浮速率不同进行除杂；玉米中的金属杂质，除去少数铜、铝外，绝大多数是磁性金属物，利用这些杂志的导磁性，通过磁铁或磁选机清除玉米中的金属杂质。
2.2.2浸泡工序
净化后的玉米籽粒，用亚硫酸溶液浸泡。通过亚硫酸的软化作用，软化玉米颗粒，降低玉米籽粒的机械强度；分散玉米胚体细胞中的蛋白质网，削弱保持淀粉的联结键；通过浸泡是玉米籽粒膨胀，可较容易地将皮层、胚芽、胚乳分离；可浸提出籽粒中部分可溶性物质，制成玉米浆；能有效地抑制随玉米带来的微生物活动，起到防腐作用。
2.2.3破碎工序
浸泡后的玉米籽粒水分达40%~46%[14]，籽粒内部结构和物理、化学特性都发生变化，胚芽、表皮和胚乳之间联结减弱。浸泡后的胚芽含水量达60%左右，具有韧性，很容易与玉米籽粒其它部分分开。胚乳含淀粉量高，抗压强度低，浸泡后更易破碎。破碎玉米籽粒的目的就是把玉米籽粒破碎成碎块，使胚芽胚乳分开，同时释放出一定淀粉。破碎后要尽可能将胚芽分离出来，因为如果胚芽中的油脂分散到胚乳中，会严重影响淀粉产品的品质；而且从玉米胚芽中制得胚芽油含有丰富的不饱和脂肪酸，具有较高的营养价值和商品价值。
2.2.4分离胚芽工序
分离胚芽的设备主要是胚芽的旋液分离器，依靠离心力使颗粒大小、相对密度不同的悬浮颗粒分离。降低筛分设备的生产能力，增加纤维中携带的淀粉量；在分离机上分离淀粉蛋白质悬浮液时，麸质所带的淀粉量也随之增加。因此，要尽可能地从浆料中把胚芽完全分离除去。
2.2.5精磨工序
玉米籽粒经过破碎和分离胚芽之后，物料中含有淀粉、麸质、种皮、胚乳碎粒，大部分淀粉仍以颗粒状态包含在胚乳碎粒和皮层中，通过精磨可以把淀粉从与蛋白质、纤维的结合态中游离出来，使淀粉最大限度地释放。
2.2.6纤维分离
物料精磨之后形成悬浮液，其中含有游离淀粉、麸质的细小颗粒和纤维（细渣和粗渣）。粗细渣与淀粉悬浮液的分离是在筛分设备上进行的。通常采用压力曲筛对纤维进行分离洗涤，压力曲筛筛缝不易堵塞，能做出精确的筛分，很少维修，生产效率高，占地面积少。
2.2.7麸质分离
细淀粉乳中所含的淀粉及麸质在相对密度、粒径等方面有很大差别，利用这些差别可将其进行分离。本设计中采用气浮分离法，气浮分离法的工作原理是向淀粉悬浮液中吹入一定量的气体，气体呈气泡状上浮并将蛋白质及其他轻的悬浮粒子尽快浮起来并通过溢流挡板排走，从而达到分离的目的。在气浮槽中冲入空气，使麸质形成泡沫而浮在水面上，最后从溢流口排出。而淀粉则沉入分离室底部，从底部排出。
2.2.8淀粉乳的精制
分离去除蛋白质后的淀粉悬浮液中干物质浓度为33%~35%，淀粉中仍含有少量可溶性蛋白质，大部分无机盐和微量不溶性蛋白质，通过洗涤可以除去水溶性物质得到高品质的淀粉，常用悬液分离器、沉降式离心机和真空过滤机洗涤淀粉乳达到精制淀粉乳的目的。
2.2.9淀粉的干燥
干燥是利用热能除去淀粉中水分的操作工序。淀粉干燥是采用喷雾干燥法[15]，即利用高速热气流将湿块状物料分散成淀粉颗粒而悬浮于气流中。一边与热气流并流输送，一边进行干燥。淀粉喷雾干燥的特点是干燥强度大，干燥时间短；由于干燥器具有很大的容积传热系数及温差，对于完成一定的传热量所需的干燥器体积可以大大减少。工艺流程简图如图2.1所示：
净化玉米yumiyumi玉米

亚硫酸

玉米浆
玉米浸泡

分离胚芽

细磨分渣

麸质分离

水

淀粉乳

脱水

湿淀粉

喷雾干燥

包装

图2.1 工艺流程简图
2.3工艺条件选择
2.3.1净化后的玉米籽粒的工艺指标
玉米籽粒含水量≤ 15.0% 砂石杂质含量≤ 0.5%
谷物杂质含量≤ 3.0% 霉变杂质含量≤ 1.0%
烘伤粒含量≤ 1.0% 破碎玉米含量≤ 3.0%
2.3.2浸泡工艺指标
二氧化硫含量0.03%~0.2% 浸泡时间≥42h
H2SO3浓度0.25% 玉米浸泡温度50℃
浸泡时间50h
2.3.3玉米破碎工艺指标
进磨玉米水份45%
进磨玉米与工艺水之比约为1∶2
2.3.4胚芽分离工艺指标
进料压力0.5Mpa 物料温度约为12℃
溢流口流出量占进料量的20％ 提胚率98％
2.3.5精磨工艺指标
进磨物料浓度13Bé（波美，浓度单位）  游离淀粉含量≤ 10％
磨后物料粗细渣比例2.5∶1 物料温度升高6℃
2.3.6分离工艺指标
进料浓度11～17Bé   进料温度20℃
进料压力0.6Mpa 洗水温度45℃
2.3.7淀粉干燥工艺指标
湿淀粉含水45％ 干燥淀粉水份12％
蒸汽压力0.5Mpa 热空气温度150℃
干淀粉温度50℃
2.4产品基础数据
淀粉占百分比 70%
胚芽占百分比 7％
蛋白粉占百分比 6％
纤维渣占百分比 11%
胚芽分离损耗 0.7%
蛋白粉分离损耗 0.8%
纤维渣分离损耗 1.5%
淀粉洗涤损耗 0.23%
工艺控制损耗 0.9%
转鼓过滤损耗 0.05%
包装损耗 0.01%
2.5过程指标控制标准
原料淀粉含水率 12%
亚硫酸含量 0.25%
破碎进料干物 30%
胚芽分离进料浓度 6-9Be 16.2%
精磨前浆浓度 50%
分离机进料浓度 6-9Be 16.2%
第三章 设备的计算与选型
3.1喷雾干燥器工艺设计条件
干燥物料为悬浮液，干燥介质为空气，热源为蒸汽和电；雾化器采用旋转型压力式喷嘴，选用热风——雾滴并流向下的操作方式。具体工艺参数如下：
料液处理量
料液含水量 （湿基）； 产品含水量 （湿基）
料液密度 ； 产品密度
料液入塔温度 ； 产品出塔温度
产品平均粒径 ； 产品比热容
加热蒸汽压力（表压） ； 料液雾化压力（表压）
年平均温度 12℃； 年平均相对湿度 70%
3.1.1工艺设计计算
物料衡算
绝干物料流量
（3-1）
产品产量

水分蒸发量W

热量衡算
物料升温所需热量
（3-2）

汽化水的热损失
计算 （3-3）

，
（3-4）
干燥塔出口空气的湿度
根据热量衡算

即，为一直线方程
根据给出的工艺设计条件，，，由湿空气的H-I图查出，。当时，由湿空气的H-I图查出，。任取，则

由H-I图查出，
空气消耗量
绝干空气的消耗量为

实际空气消耗量为

3.1.2雾滴干燥所需时间
雾滴临界含水量
物料在干燥塔进出口处的干基含水量分别为

即在恒速干燥阶段液滴体积收缩了22.5%
液滴在恒速干燥阶段由于收缩而减小的体积为
（3-5）

除去的水分质量为`

剩余的水分质量为
（3-6）
临界含水量为

初始滴径
由
（3-7）
汽化潜热
热空气入塔温度，湿度，由湿空气H-I图查出[7]，热空气入塔状态下的湿球温度，查手册得水在的汽化潜热。
导热系数
平均气膜温度为
查手册得空气在48.5℃下的导热系数
恒速阶段物料表面温度
即空气的绝热饱和温度，可以取空气入塔状态下的湿球温度

空气临界温度
恒速阶段的水分蒸发量为

空气的临界湿度为

在H-I图中，过作垂线，与AD交于点C，点C温度即为空气临界温度，由H-I查出

雾滴在恒速阶段的干燥时间
恒速阶段热空气与液滴的温度变化
空气：
液滴：
平均推动力为

（3-8）
雾滴在降速阶段的干燥时间
降速阶段热空气与物料的温度变化
空气：
物料：
平均推动力为

（3-9）
雾滴干燥所需时间
（3-10）
3.1.3压力喷嘴主要尺寸的确定
雾化角
为了了使塔径不致过大，根据经验，选取。
流量系数
，由的关联图查出，喷嘴结构参数。
，由的关联图查出，流量系数。
喷嘴孔径
由
（3-11）
由

圆整，取。
喷嘴旋转室尺寸
喷嘴孔半径取2mm，即
选用矩形切向通道，切身通道宽度取1.2mm，即
旋转室直径为10mm，则半径

由及

圆整，取
核算喷嘴的生产能力
经圆整后

与原很接近，不必复算，可以满足设计要求。
空气心半径

，由的关联图查出，
由

喷嘴出口处液膜速度及其分速度、
（3-12）
液膜与轴线成角喷出，可分解成径向速度和轴向速度

3.1.4干燥塔主要尺寸的确定
（1）塔径
塔内空气的平均温度为

由手册查出，在105℃下，空气的动力粘度为，空气的密度为。
由径向分速度，计算时的雷诺数
（3-13）

取一系列，求出相应的雾滴水平飞行速度和停留时间。
如取Re=100，由，与对应的雾滴水平飞行速度为

由与的列线图查出

相应的的停留时间为

其余各项计算结果列于表3.2。
表3.2 停留时间与雾滴水平运动速度的关系
Re

197

0
50.7
100

0.00663
25.7
50

0.0275
12.9
25

0.0408
6.45
15

0.0514
3.87
10

0.0576
2.58
8

0.0668
2.06
6

0.0808
1.55
4

0.146
1.03
2

0.1107
0.52
1

0.1378
0.258
0.5

0.1697
0.129
以为横坐标，为纵坐标画出关系曲线，如图3.1，用图解积分可得

即雾滴由沿径向运动的半径距离为，则塔直径为

圆整后取。
ux,m/s
τ,s

图3.1 关系曲线图

（2）塔高
降速运动时间内雾滴的下降距离
时，雾滴轴向运动的雷诺数为

由的关系列线图查出，雾滴由降速运动变为等速运动时的瞬时雷诺数为。可见雾滴在降速阶段的雷诺数变化范围为3.8～295。
由查出
（3-14）
取一系列雷诺数，由的关系列线图查出相应的值，再计算出相应的值，结果列于表3.3。
表3.3 与及的关系
Re

947

0
51.6
0
250

43.8
0.00249
200

35.0
0.00608
100

17.5
0.0241
50

8.75
0.0433
25

4.38
0.0654
10

1.75
0.121
5

0.102
0.875
0.227
3.8
123.8
∞
0.131
0.665
0.290

以Re为横坐标，为纵坐标作图，得到关系曲线， 如图3.3。
1/（ξRe2－φ）
Re

图3.3 关系曲线图

以Re=250为例，雾滴在降速运动时间内的轴向分速度为

对关系曲线图解积分得

则停留时间为
（3-15）
其余各项计算结果列于表3.3。
以为横坐标，为纵坐标作图，得到关系曲线，如图3.4。由图解积分得到雾滴降速运动时间内的下降距离为

uy ,m/s

图3.4 关系曲线图
等速运动时间内雾滴的下降距离
雾滴在等速运动时间内的沉降速度为

雾滴等速运动的时间为
（3-16）

雾滴在等速运动时间内的下降距离为

塔的有效高度
（3-17）
圆整后，取。
3.1.5干燥塔热风进出口接管管径
热风进口接管管径

热风进口流量为

取热风进口接管内的气速为，则进口接管管径为

圆整后热风进口接管管径取。
热风出口接管管径

热风出口流量为

取热风出口接管内的气速为，则出口接管管径为

圆整后热风出口接管管径取。
3.1.6主要附属设备的选型
环境空气先用翅片式加热器由15℃加热到150℃。
（1）翅片式加热器
湿空气由12℃升温至130℃的传换热量为
（3-18）
——实际空气消耗量
由手册查出，蒸汽压力为时，蒸汽的饱和温度为，汽化潜热为，取冷凝水的排出温度为151℃，则水蒸汽消耗量为

加热器的热效率为
（3-19）
由散热排管的选择曲线查出，选择7R型排管，表面风速为，则所需排管的受风面积为

7R型散热排管由型串联而成，单组散热面积为，总散热面积为。
（2）旋风分离器
进入进入旋风分离器的含尘气体按空气处理，气体温度取95℃ ，湿度为

含尘气体流量为

选用扩散式旋风分离器，查CLK型旋风分离器主要性能表，选用两台CLK-4.0型扩散式旋风分离器[16]，进口风速为。
（3）袋滤器
进入袋滤器的气体温度取90℃，湿度为

气体流量为

过滤气速取，所需过滤面积为

查脉冲袋滤器造型表，选用DMC-36型脉冲袋滤器。其过滤面积为，处理气量为，设备阻力为。
（4）风机
系统中采用两台风机，一台为鼓风机，安装在干燥塔前；另一台为引风机，安装在干燥塔后。设备阻力以干燥塔为基准分前段阻力和后段阻力[17]在操作条件下，空气流经系统各设备和管道的阻力大体如表3.4所示。

表3.4 干燥系统阻力估算表
设备
压降
设备
压降
空气过滤器
200
干燥塔
100
翅片式加热器
300
旋风分离器
1500
电加热器
200
脉冲袋滤器
1500
热风分布器
200
消音器
400
管道、阀门、弯头等
600
管道、阀门、弯头等
800
合计
1500
合计
4300

鼓风机
鼓风机所需风量为鼓风机入口处的空气温度为

系统前段空气的平均温度取150℃，由手册查出，空气在150℃下的密度为，则系统前段所需风压为

选用型离心通风机，其风量为，风压为。
引风机
引风机入口处的空气温度取，湿度为
引风机所需风量为

系统后段空气的平均温度取90℃，由手册查出，空气在90℃下的密度为，则引风机所需风压为

选用型离心通风机，其风量为，风压为。

3.1.7工艺设计计算结果汇总
表3.5 工艺设计计算结果汇总表
料液处理量
11110
翅片式加热器散热面积
67.5
水分蒸发量
4166
袋滤器过滤面积
27
产品产量
6944
旋风分离器型号

压力喷嘴孔径
4
袋滤器型号

干燥塔直径
1.6
鼓风机型号

干燥塔有效高度
4
引风机型号

3.2浸泡罐数量的计算
一般罐体的平均生产能力计算式为：
Q=P×n/T （3-20）

式中：Q——平均生产能力（t/h）
P——单台罐体所能存放的物料量（t/罐）
n——罐体的数量
T——每个罐反应的周期（h）
（3-21）
——物料注满罐体所需时间（h）
——罐体反应所需时间（h）
——物料输出罐体时间（h）
因物料在罐体和设备之间是连续化输送，则
由上面两式可以得出罐体的数量：

由工艺参数可以看出浸泡时间60小时，进料和卸料的速度都是50t/h，一般浸泡罐体选择都为150，可以盛装玉米的重量约为300t。浸泡罐的数量为：

平均生产能力为：
3.3KPJ150冲击式破碎机
KPJ系列冲击式破碎机（又称辊式破碎机）结构紧凑，破碎粒度调节方便。不需破碎颗粒由旁路通过，并能自动停机。采用皮带传动，传动平衡、噪音低。工作可靠、操作方便。该机采用对辊差速原理，对物料进行挤压，剪切，使大颗粒破碎成不规则小颗粒，轧辊备用保护装置，能避免让硬物异质。
根据物料衡算选用KPJ150辊式破碎机数量为12台如表3.6
表3.6 KPJ150辊式破碎机技术参数
型号
KPJ150
快辊转速（转/分）
600
慢辊转速（转/分）
460
产量（吨/小时）
10
外形尺寸（长×宽×高）毫米
2000×1250×710
3.4DPX22.5胚芽旋流器
DPX系列胚芽旋流器[18]是消化吸收国外先进技术，在玉米淀粉生产工艺中取代胚芽漂浮槽，提高淀粉胚芽收率的理想设备。它主要用在玉米破碎之后将胚芽分离．其分离效率≥98％。
该设备为静止设备，结构简单，设计先进，安装方便，生产能力范围大，只要改变旋流管的数量，即可适用于不同处理量。
根据物料衡算选用DPX22.5胚芽旋流器数量为3台共12管如表3.7
表3.7 DPX22.5胚芽旋流器技术参数
型号
DPX22.5
单管生产能力.t/h
6.00×4
进料压力.M pa
0.4
外形尺寸（长×宽×高）毫米
1500×680×2160
3.5 LM-1000精磨机
针磨LM 系列立式针磨是一种高效率的现代化细磨设备。它是广泛用于玉米、薯类淀粉行业的关键加工设备。该设备具有结构紧凑，运行可靠、磨碎效果好、处理能力大等优点。
根据物料衡算选用LM-1000精磨机数量为5台如表3.8

表3.8 LM-1000精磨机技术参数
型号
LM-1000
生产能力.t/h
15
联接淀粉含量
≤ 15%
主电机功率kw
200
外形尺寸（长×宽×高）毫米
4000×1900×2600
3.6 G60/2.1预涂式转鼓真空过滤机
转鼓式真空过滤机是比较成熟的过滤技术，并且实用，在成本控制，连续化生产中都表现突出，产量也随着设备的大小控制方便。
根据物料衡算选用G60/2.1预涂式转鼓真空过滤机数量为6台如表3.9
表3.9 G60/2.1预涂式转鼓真空过滤机技术参数
型号
G60/2.1
过滤面积（m）
60
转鼓转速（r/min）
5.2
电动机总 功率（kw）
70
外型尺寸 （长×宽×高）mm
7000×5150×4200
产量T/h
18
3.7 XJZ-1600型全自动上悬式离心机
XJZ型全自动上悬式离心机是一种机械卸料的全自动上悬式离心机，凡与物料接触部分及水、汽管路等均采用不锈钢或耐腐蚀材料制造，保证分离后产品的清洁卫生。气动机械刮刀卸料，使卸料安全可靠，适用于分离含中等及细颗粒的固体悬浮液。根据物料衡算选用XJZ-1600型全自动上悬式离心机数量为12台如表3.10
表3.10 XJZ-1600型全自动上悬式离心机技术参数
型号
XJZ-1600
转鼓直径（mm）
1600
装料限量（kg）
1750-2250
筛篮转速（r/min）
1100
最大分离因数（Fr）
1083
主电机功率（KW）
200
外形尺寸（mm）（长×宽×高）
2230×2140×5100
机器重量（Kg）
10000
离心能力T/h
5.2
第四章 喷雾干燥器自动控制设计
4.1被控对象的选择
按照生产要求，产品的质量取决于淀粉乳水分的含量。由于湿度传感器的精度低、滞后大，不易实现精确、快速的测量。而淀粉乳水分的含量与干燥器出口