600T每天大豆预处理及膨化车间工艺设计.docx
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600T每天大豆预处理及膨化车间工艺设计
武汉轻工大学
毕业设计
设计(论文)题目:
600t/d大豆预处理膨化车间工艺设计
姓名_________
学号_______080107110____
院(系)_食品科学与工程学院
专业___食工092_______
指导教师
2013年6月10日
目录
摘要………………………………………………………………………………………………2
1、前言……………………………………………………………………………………………4
1.1、设计目的和意义………………………………………………………………………4
1.2、原料市场分析…………………………………………………………………………4
1.3、产品市场分析…………………………………………………………………………4
2、工艺流程设计方案的确定……………………………………………………………………5
2.1、设计方案与思路…………………………………………………………………………5
2.2、设计方案论证……………………………………………………………………………5
2.3、生产工艺方法特点………………………………………………………………………6
2.4、生产工艺流程……………………………………………………………………………6
3、工艺流程说明…………………………………………………………………………………6
3.1、筛选………………………………………………………………………………………6
3.2、破碎……………………………………………………………………………………6
3.3、软化………………………………………………………………………………………7
3.4、轧胚………………………………………………………………………………………7
3.5、挤压膨化…………………………………………………………………………………7
3.6、冷却干燥…………………………………………………………………………………7
4、工艺计算及设备选型…………………………………………………………………………7
4.1、工艺计算…………………………………………………………………………………7
4.2、热量衡算…………………………………………………………………………………11
4.3、设备选型…………………………………………………………………………………12
4.4、设备清单…………………………………………………………………………………16
5、厂房设计……………………………………………………………………………………16
5.1、厂房结构概述…………………………………………………………………………16
5.2、车间布置概述…………………………………………………………………………17
6、通风除尘计算…………………………………………………………………………………18
6.1、振动筛风网验算…………………………………………………………………………19
6.2、比重去石机风网验算……………………………………………………………………20
6.3、简易布袋除尘器…………………………………………………………………………22
谢辞………………………………………………………………………………………………22
参考文献…………………………………………………………………………………………23
附录………………………………………………………………………………………………25
摘要
设计主要是进行日处理600T/D大豆预处理膨化工艺车间设计。
本报告仅就本次设计,根据国内油脂行业的基本状况,着重植物油脂工艺流程设计,工程设计方案等进行研究设计。
首先依据油料,选取合适的工艺流程,随后根据拟定的产量及工艺流程进行了物料、热量衡算;进而依据国际市场要求进行了车间的工艺设计,进行了主要的设备选型。
最后依据设备和厂房规范等方面作了初步的车间设计方案;最后,本设计还作了必要的技术经济分析。
整个设计充分考虑了目前的经济状况和今后发展的需要,从节能的角度出发选择设备。
生产流程尽量提高机械化、自动化水平,同时力求技术上先进,质量上可靠,布局上合理规范。
关键字:
大豆预处理膨化工艺计算设备选型车间布置
Abstract
Designedprimarilyfordailyprocessing600Textrudedsoybeanpretreatmentprocessdesign.Thisreportisonlytothisdesign,accordingtothebasicconditionsofthedomesticoilindustry,focusingonvegetableoilprocessdesign,engineeringdesignandotherresearchdesigns.First,basedonoil,selecttheappropriateprocess,andthenaccordingtotheproposedprocessfortheproductionofmaterials,heatbalance;thusaccordingtointernationalmarketrequirementscarriedouttheworkshopprocessdesign,themainequipmentselection.Finally,basedonequipmentandplantspecificationsandotheraspectsoftheworkshopmadeapreliminarydesignplan;Finally,thisdesignalsomadethenecessarytechnicalandeconomicanalysis.Thewholedesignfullyconsiderthecurrenteconomicsituationandfuturedevelopmentneeds,fromtheenergypointofviewselectthedevice.Productionprocessestomaximizethemechanizationandautomationlevel,whileseekingtechnologicallyadvanced,reliablequality,reasonablestandardlayout.
1、前言
油脂工业是我国粮油食品工业的重要组成部分。
它是农业生产的后续产业,又是食品工业、饲料工业、轻工业和化学工业的基础产业,肩负着满足人民日益增长的物质需求和为国家经济建设提供积累的双重任务,在我国国民经济中具有十分重要的地位和作用。
植物油料是油脂工业的原料。
植物油料中含有脂肪、蛋白质、糖类、磷脂、维生素等多种营养物质,这些物质是人类及其他动物维持正常生理活动所必需的。
而油脂工业的任务:
从植物油料中提取油脂,并对提取的毛油进行精炼,去除其中的非油物质,得到精制的食用油脂产品;利用油脂改性技术,生产多种食品专用油脂制品;在提取油脂的过程中保持并改善饼粕的质量,得到高品质的饲用饼粕或食用饼粕;对油料进行精深加工和综合利用,从油料和油脂生产副产物中提取高附加值的产品。
油脂是人类生活的必需品。
其主要功能是为人体提供热量、必需脂肪酸及脂溶性维生素。
油脂的发热量大,单位重量油脂的发热量是蛋白质和糖类的2倍。
油脂还提供人体无法合成而必须从油脂中获得的必须脂肪酸(亚油酸、亚麻酸等)以及多种油溶性维生素(维生素A、维生素D、维生素E、维生素K),缺乏这些物质,人体会产生多种疾病甚至危及生命。
此外,油脂作为食品加工的重要热媒介质(如煎炸),能改善和增进食品的风味。
油脂深加工制品(如起酥油)用作食品造型、起酥性等,赋予食品良好的口感和风味。
随着我国人口的增长和人民生活水平的不断提高,食用油脂的消费量越来越大,特别是进入二十一世纪以来,对食用油脂的质量也提出了更高的要求,食用植物油与人体健康的关系也普遍受到了人们的关注和重视,对高级烹调油、一级油的需求越来越大。
与此同时,行业用煎炸油、起酥油、人造奶油等食品专用油脂需求的快速增加,都充分说明精炼植物油及其制品的加工生产有着非常广阔的发展前景。
1.1设计目的和意义
油脂加工在我国是关系国计民生的传统工业,过去以建设小型油厂为主,但由于这些厂设备简陋、工艺落后、产品质次价高、无法满足市场需求,加上多年来受进口油、粕和“走私”的冲击,目前大部分油厂已关停并转。
近年来,全国各地陆续投产了一些较大型油脂加工厂,但到目前为止,真正建成投产的、能和外资企业竞争的、年加工能力在5000吨以上的大型厂为数不多,其产量与需求还有很大差距。
目前市场对油脂、豆粕的需求量很大,而内陆的一些油脂加工厂由于受运输、生产规模条件的制约,无法满足市场的需求,根据这一实际情况,顺应市场形势,参与规模化、国际化的市场竞争,非常有必要。
而在油脂加工过程中,能耗与生产成本、产品和副产品的质量与得率等.都与油料的生产工艺流程有着直接的关系。
因此,提高油料的加工工艺技术是一项十分重要的任务。
预处理工段是整个油料加工过程中的重要一环。
油料预处理工艺随着原料品种、产品质量要求、产品品种结构及生产规模等的不同而有不同的工艺和配置。
而预处理膨化工艺,使得油料经挤压膨化后,膨化料理容重增大(较生胚增大约50%),油料细胞组织被彻底破坏,内部具有更多的孔隙度,外表面具有更多的游离油脂,粒度及机械强度增大,在浸出时溶剂对料层的神图形大为改善(浸出速度较生胚提高约4倍),浸出速度提高,浸出时间缩短,因此可使浸出器的产量增加30%~50%。
1.2原料市场分析
作为四大油料之一的大豆,也是我国重要的油料来源。
大豆为豆科一年生草本植物,原产于我国,如今世界各地均有种植,其产量约占世界油料总产量的50%。
2008~2009年,世界大豆产量约为2.34亿吨。
大豆主产国主要是美国、巴西、阿根廷和中国。
近年,中国大豆年产量为1500万~1600万吨。
种植面积约为40%。
一般的大豆,其蛋白质含量约为40%,脂肪含量约为20%,碳水化合物含量约为20%,水分含量约10%,粗纤维和灰分含量各位5%,其含油量高达18%。
除此之外,大豆磷脂对动脉硬化、高血脂、肝功能障碍有一定疗效;大豆异黄酮作为弱雌性激素提高绝经后妇女的抗患心脏病能力;大豆皂苷有降低血浆胆固醇和预防结肠癌的作用。
因此,大豆无疑为上好的油料。
1.3产品市场分析
中国是植物油消费大国,由于人口的增长和人民生活水平的提高,中国对植物油脂的需求将继续快速增长。
随着经济水平的提高,在食用油消费中,人们食用植物油的比例逐渐增加而食用动物油的比例逐渐减少;在食用植物油中,四级油的比例逐渐减少,精炼植物一级油的比例逐渐增加,因此对于植物油脂的需求必将稳步增长。
展望今后几年,我国市场植物油消费将呈逐年递增趋势。
豆油缺口将在上百万吨以上。
目前我国人均植物油消费量只有8公斤,其中豆油只占5公斤左右,远远低于发达国家人均25公斤的水平,我国是十四亿人口的大国,可见豆油市场前景广阔、潜力巨大。
我国是世界四植物粕主产国之一,由于改革开放,人民生活水平日益提高,饲养业和饲料加工业发展迅速,豆粕需求一直呈上升趋势。
我国从1994/95年度前的豆粕出口国转变为1995/1996年度后的进口国,近年来,我国豆粕进口量己占全球首位。
目前能用于配合饲料生产的蛋白原料—植物粕远远满足不了饲料工业的需要。
我国己成为世界饲料生产大国,由此可见,本项目的建成投产,豆粕销售方面将有很好的前景。
2、工艺流程方案确定
2.1设计思路与方案
此次设计的思路为:
600T/D大豆预处理膨化车间工艺设计实际上要弄清楚传统的大豆预处理技术和现行的大豆预处理膨化技术的优劣。
因此要对大豆油的生产工艺流程进行详细了解,确定预处理技术对后续工序的影响。
目前大豆的制油技术主要为浸出法,可将预处理和预处理膨化技术对浸出法制油的影响进行比较,选择合适方案;再次,选定制油方案后应当对工艺流程进行说明,即工艺的各个环节进行介绍;然后根据工艺环节和参数进行计算,包括物料恒算和热量衡算,并根据计算结构选择适宜的生产设备;再然后就是对产品的附加产物利用作出解说,达到油料各个部分的来龙去脉一清二楚的效果;最后是厂房的设计,生产设备的布置,还有其它辅助设备和零件的放置,实现各个生产环节衔接得当,流程顺畅。
此次设计可能遇到的问题有:
工艺流程的确定存在不合理或多于的部分,风网系统的设置是否合理,设备参考数据查阅不到,绘图时设备外形查阅不到,厂房布置不合理等,因此,为了设计的顺利进行,可以通过查阅文献、网上查询、同学探讨、询问老师和向设备生产方询问参数等来解决。
2.2设计方案论证
传统的大豆预处理工艺传统的大豆预处理工艺包括清理、破碎、软化、轧坯、生坯烘干等工序。
自20世纪80年代末国内开始将大豆作为一种油料作物进行加工以来,这种传统的预处理工艺一直被沿用至今。
传统的加工工艺经过多年的生产实践,比较成熟稳定。
其优点是工艺流程简单、设备投资较少。
不足之处是生坯中油料细胞破坏程度小,粉末度大,坯片质地细密紧实,浸出过程中渗透及滴干速度慢,浸出速率低,湿粕含溶高,浸出溶剂比较大,混合油浓度较低,由此而带来蒸发系统负荷增加、毛油质量差、饼粕外观及适口性差等问题。
近几年来,随着国家大豆计划的实施、市场对产品需求的多样化、企业追求加工成本最低化以及市场对高蛋白豆粕、等级豆粕的要求,大豆的加工工艺有了较快的发展。
尤其是大豆预处理膨化工艺,已国内外油脂加工业普遍采用。
其优点是油料细胞破坏程度大,粉末度小,湿粕含溶低,浸出溶剂小,速度快,混合油浓度大,既降低了蒸发系统的负荷、提高了毛油质量,又改善了饼粕外观及适口性差等问题。
膨化浸出工艺也降低了对破碎、轧胚工序的要求,进而提高了这些设备的产量。
大豆预处理膨化工艺不仅为企业带来了经济效益,也增加了产品的市场竞争能力,因此是大型企业一般采用的工艺方案。
2.3生产工艺方法特点
大豆预处理膨化工艺的优势:
(1)湿粕含溶降低:
膨化料粒在油脂浸出时溶剂对料层渗透性的改善,使浸出后的湿粕含溶仅为生胚浸出后湿粕含溶的60%(湿粕含溶由30%降为20%)。
这可使湿粕脱溶设备的产量提高及湿粕脱溶所需的能耗大大降低。
同时也使得浸出后混合油浓度达到30%~35%,大大节省了混合油蒸发的能量消耗。
(2)浸出毛油质量提高,豆粕适口性改善,质量提高。
由于膨化过程钝化老油料中的脂肪氧化酶、磷脂酶等酶类,浸出毛油的酸价降低,非水化磷脂含量降低,浸出毛油质量提高。
同时,膨化过程对酶的钝化作用也使豆粕的苦腥味基本得到脱除,适口性改善,质量提高。
(3)膨化浸出工艺降低了对破碎、轧胚工序的要求,使这些设备的产量提高。
2.4生产工艺方法
排空
↑
杂质刹克龙
↑↑
原料大豆→初清选→计量秤→振动筛→破碎机→
软化锅→轧胚机→挤压膨化→冷却干燥
3、工艺流程说明
3.1筛选
筛选的目的是去除大豆中的各种杂质,如:
铁块、石块、土块、植物茎叶等。
油料中的杂质大多本身不含油,在油脂制取过程中不仅不出油,反而会吸附一定量的油脂残留在粕中,使出油率降低,油脂损失增加。
筛选是利用油料和杂质在颗粒大小上的差异,借助含杂油料和筛面的相对运动,通过筛孔将大于或小于油料的杂质清除掉。
筛选后的原料含杂量不得超过0.5%。
3.2破碎
在油料轧胚之前,必须对大颗粒的油料进行破碎。
其目的是通过破碎使油料具有一定的粒度以符合轧胚条件;油料破碎后的表面积增大,利于软化时温度和水分的传递,软化效果提高。
要求油料破碎后应粒度均匀,不出油,不成团,少成粉,粒度符合要求。
大豆破碎粒度为4~6瓣,破碎豆的粉末度控制为通过20目/英寸筛不超过10%。
通常大豆的适宜破碎水分为10%~15%。
油厂通用的破碎设备为齿辊破碎机。
3.3软化
软化的目的是通过对油料温度和水分的调节,使油料具有适宜的碳素性,减少轧胚时的粉末度和粘辊现象,保证胚片的质量。
大豆属于高油分油料,但大豆颗粒大表皮坚硬,对于水分含量小于8%的大豆,应当软化,其目的就是为了通过对油菜籽温度和水分的调节,使其具有适宜的弹塑性且内外均匀一致,能够满足榨坯的要求。
大豆水分为13%~15%时,软化温度通常掌握在70℃~80℃,软化时间为15min~30min。
常用的软化设备为层式软化锅和滚筒软化锅。
3.4轧坯
轧坯目的在于部分破坏油料的细胞组织,增加油料的表面积,使料胚达到一致性,缩短油脂流出的路程,有利于油脂的提取。
高油份油料的料胚应厚些,低油分油料的料胚厚度应薄些,直接浸出工艺的料胚应薄些,预榨浸出或膨化浸出的料胚可厚些。
大豆的轧胚厚度为0.3mm以下。
常采用处理量较大的液压型单对辊轧坯机。
3.5挤压膨化
油料挤压膨化是利用挤压膨化设备将经过破碎轧胚或整粒油料转变成多孔的膨化料粒的过程。
且多用于大豆生胚的膨化浸出工艺。
大豆生胚由输送设备均匀地喂入挤压膨化机,在机膛内料胚被螺旋轴向前推进的同时受到强烈的挤压作用、固定鞘与螺旋叶配合形成的切割作用以及直接蒸汽的注入,使物料受到充分的混合、加热、加压、胶合、糊化作用,从而产生组织结构上的变化。
常用的挤压膨化啊设备为闭壁式挤压膨化机。
3.6冷却干燥
料胚的冷却干燥更有利于后续的浸出工艺。
常用的冷却干燥设备为冷干机。
4、工艺计算及设备选型
4、1工艺计算
4.1.1已知:
(1)原料大豆
原料大豆处理量:
600t/D,其成分:
含油率:
18%
含皮率:
8%
原料含杂率:
5%
水分:
10%~13%
大豆种皮水分:
12.5%
(2)工艺指标
清选后含杂率:
0.5%
脱皮分离后皮中含仁0.5%;仁中含皮:
5%
清理损耗:
0.5%
大豆干燥后水分8%~10%
(3)为简化计算,假设杂质中不含油,水。
4.1.2物料衡算示意图
N1N2N3N4N5N6
大豆一清理一破碎、脱皮一软化—轧坯一挤压膨化—冷却干燥
N1——原料大豆量N2——经过清理后的物料量
N3——经过破碎脱皮后的物料量N4——经过软化后的物料量
N5——轧坯后物料量N6——生坯干燥后的量
E1——清理去杂质量和清理损耗量E2——脱皮量
E3——干燥脱水量
4.1.3组分物料衡算
(1)仁皮杂
原料含皮:
600×8%=48T/D
原料含杂:
600×5%=30T/D
净仁重:
600-48-30=522T/D
(2)油分
原料含油:
600×18%=108T/D
皮中含油:
48×0.6%=0.288T/D
仁中含油:
108-0.288=107.712T/D
仁中含油率:
107.712/522=20.63%
(3)水分
原料含水:
600×11%=66T/D
皮中含水:
48×12.5%=6T/D
仁中含水:
66-6=60T/D
仁中含水率:
60/522=11.49%
表1N=300T/D原料大豆
项目
含量
重量(T/D)
项目
含量
重量(T/D)
(重量%)
(重量%)
杂质
5
30
杂质
5
30
净仁
87
522
油
18
108
皮
8
48
水
11
66
惰性固体
66
396
合计
100
600
合计
100
600
4.1.4各工序物料计算
(1)清理
已知:
原料含杂率:
5%,清选后含杂率0.5%,清理损耗:
0.5%
所以:
清理含杂率=原料含杂率-清选后含杂率=5%-0.5%=4.5%
清理去除杂质量和清理损耗量
E1=清理去除杂质量+清理损耗量
=600×4.5%+600×(1-4.5%)×0.5%=29.865T/D
经过清理后的物料量:
N2=N1-E1=600-29.865=570.135T/D
(2)破碎
已知:
脱皮分离后皮中含仁0.5%;仁中含皮5%
E2脱皮量,N3经过破碎脱皮后的物料量
根据物料衡算可列出下面的方程:
<1>E2=N2-N3=570.135-N3
<2>E2*0.5%+N3*95%=总仁重=522
解得:
脱皮后的物料总量N3=549.3644T/D
分离出的物料总量E2=20.7706T/D
E2中仁重=分离出物料总量×皮中含仁率=20.7706×0.5%=0.1039T/D
E2中皮重=分离出物料总量-E2中仁重=20.7706-0.1039=20.6667T/D
E2中水重=E2中仁重×仁中含水率+E2中皮重×皮中含水率
=0.1039×11.49%+20.6667×12.5%=2.5953T/D
E2中油重=E2中仁重×仁中含油率+E2中皮重×皮中含油率
=0.1039×20.63%+20.6667×0.6%=0.1454T/D
E2油重%=E2中油重/分离出物料总量=0.1454/20.7706=0.7%
E2水重%=E2中水重/分离出物料总量=2.5953/20.7706=12.50%
N3仁重=脱皮后的物料总量×(1-仁中含皮率)
=549.3644×(1-5%)=521.8962T/D
N3皮重=脱皮后的物料总量×仁中含皮率
=549.3644×5%=27.4682T/D
N3油重=N3仁重×仁中含油率+N3皮重×皮中含油率
=521.8962×20.63%+27.4682×0.6%=107.8320T/D
N3水重=N3仁重×仁中含水率+N3皮重×皮中含水率
=521.8962×11.49%+27.4682×12.5%=63.3994T/D
N3水重%=N3水重/脱皮后的物料总量
=63.3994/549.3644=11.54%
表2皮、仁平衡表
项目
输入
输出
成分
项目
重量T/D
项目
重量T/D
皮
原料中皮
合计
48
48
E2中皮
N3中皮
合计
20.6667
27.4682
48.1349
仁
原料总仁
合计
522
522
E2中仁
N3中仁
合计
0.1039
521.8962
522.0001
表3大豆工艺物料平衡表
工序
输入
输出
清理
大豆
N1=600T/D
杂质
E1=29.865T/D
N2=570.135T/D
破碎脱皮
大豆
N2=570.135T/D
豆皮
E2=20.7706T/D
N3=549.3644T/D
软化
N3=549.3644T/D
N4=549.3644T/D
轧胚
N4=549.3644T/D
N5=549.3644T
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