大豆加工预处理设计.docx
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大豆加工预处理设计.docx
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大豆加工预处理设计
、八、,
前言
我国是一个植物油需要量巨大的国家。
我国的植物油料的资源也极为丰富,品种繁多。
其产地分布较广,各油料的品质也就各有优劣。
随着经济的快速发展,人们对油料的需要日渐增加。
其不仅表现在总需求量上,而且还表现为对油脂的品质、品种和营养成分的要求日益严格。
油脂加工工业从而得到了巨大的推动力,正借着改革的东风向着大型化、综合化、全能化、科学化的方向迈进。
令人欣喜的是油脂工业的发展也特别注意了环保问题。
我国油脂企业相对于国外同行来说基础比较薄弱,工艺设备比较落后。
但在近几年来,大型油脂加工生产线如雨后春笋,纷纷建立。
国内市场已被几个大公司瓜分。
新建厂的主要特点就是设备先进,管理严格,自动化程度高。
相对于落后的老式油厂,新建厂的吨加工费也已接近国际水平。
中国已成功加入了WTO,国内企业不仅应该立足国内,更要放眼世界。
在油脂世界里,中国应该拥有自己阳光下的地盘。
我们要从工艺、设备上入手,从最大限度降低成本、开发研制新产品、提高员工素质和企业的管理水平,从而能在市场上占有更大的空间。
本次设计为3000T/D大豆浸出加工工厂。
在此次设计中,由于采用了大豆软化,二次蒸汽余热利用技术,蒸气闭路循环技术等先进工艺,提高了大豆蛋白的质量和油脂的质量并降低了能耗,从而提高了效益。
本次设计,大量参考了一些大型工厂的资料,所选用的设备均是较为先进的
第一部分工艺设计说明
预处理
一、设计参数和指标:
1.预处理车间:
处理量:
3000T/D
原料品名:
大豆
含油:
20%
含杂:
1.5%
含水:
11%
清杂指标:
〈0.15%
调质:
9.5%
轧胚:
0.3mm
2.浸出车间
处理量:
2905.459T/D
含油率:
20.65%(湿基)、22.82%(干基)
含水率:
9.5%
油指标:
混合油浓度22%成品油:
成品油含溶<500ppm
粕指标:
湿粕含溶30%
成品粕含水12.5%
成品粕残溶<500ppm
汽提
103
混合油指标:
一蒸二蒸
浓度75%95%99.95%
温度「C)65105
真空度(mmH)600600700
二、工艺流程及说明
1、预处理车间
1.1工艺流程:
原料日用仓一计量一磁选一清杂一调质一破碎一车L胚一浸出
2、工艺说明
2.1.计量
选用中间产品计量的电子称,累计计量每日的生产量。
2.2.磁选
磁选是利用磁力清除油料中磁性金属杂质的方法,本次选用永久磁铁。
2.3.清理
油料在收获、晾晒、运输和贮藏等过程中会混进一些沙石、泥土、茎叶及铁器等杂质,如果生产前不予清除,对生产过程非常不利,油料中所含杂质可分为无机杂质、有机杂质和含油杂质三大类。
1无机杂质泥土、沙石、灰尘及金属等。
2有机杂质茎叶、绳索、皮壳及其他种子等。
3含油杂质不成熟粒、异种油料,规定筛目以下的破损油料和病虫害粒等。
即除去油料中所含杂质的工序之总称,对清理的工艺要求,不但要限制油料中的杂质含量,同时还要规定清理后所得下脚料中油料的含量。
大豆要用筛选的方法除杂。
筛选是利用油料与杂质之间粒度(宽度、厚度、长度)的差别,借助筛孔分离杂质的方法。
常用的筛选设备有固定筛、振动筛和旋转筛等,它们的主要工作部分是筛面,要根据油料和杂质颗粒形状及大小合理地选用筛孔。
本次选用振动筛。
2.4.调质调质就是调节油料的水分和温度,使其变软,增加塑性的工序。
由于大豆含油量较低,质地较硬,如果再加上含水分少,温度又不高,未经软化就进行轧胚,势必会产生很多粉末。
本次选用立式皇冠调制机。
2.5.破碎用机械的方法,将油料粒度变小的工序叫破碎。
破碎的目的,对于大豆而言,是改变其粒度大小利于轧胚,本次选用双对齿辊破碎机。
2.6.轧胚
轧胚亦称"压片"、"轧片"。
它是利用机械的作用,将油料由粒状压成薄片的过程。
轧胚的目的,在于破坏油料的细胞组织,为蒸炒创造有利的条件,以便在压榨或浸出时,使油脂能顺利地分离出来。
对轧胚的基本要求是料胚要薄,面均匀,粉末少,不露油,手捏发软,松手散开,粉末度控制在筛孔1毫米的筛下物不超过10%〜15%,料胚的厚度:
大豆胚片要0.25-0.35毫米。
本次选用对辊轧胚机。
、浸出(本次设计选用一次浸出生产工艺)
工艺流程及说明
(一)、工艺流程
DT
A
胶质
料胚一►浸出——一蒸——二蒸——►汽提——►水化脱胶——离心机一►储油罐\严;■.
FL4■-■■■LSI•1I■.■■丄=■S.tIi*I0■aS.ISi*■a■
■'Y冷凝j
,/\-1
.../\y旳1”口
I1\\
T-溶剂罐水分箱i■
DC;尾气冷」
凝i
|再沸器—平衡罐;
破碎隔油池;
|解”~吸『寸排空
成品豆粕
矿物油溶剂、水蒸汽
(二)、工艺说明
i浸出器的选择
目前浸出器可分为浸泡式、喷淋式、混合式。
常见的三种类型:
平转型固定栅底浸出器、YJT二环型浸出器、YJT三环型浸出器。
本次选用皇冠环型浸出器(它具有浅料层动态浸出、湿粕含溶剂少、浸出效率高、维修简单、装运和操作方便)
2、浸出机理
利用溶剂与油互溶但与杂质不溶,通过渗透、扩散从而分离油与杂质的目的。
胚床层顺时针运转,溶剂由新鲜溶剂入口连续进入,并逆时针方向沿环形运转,混合油含油量越来越高,这便实现了逆流作用。
3、影响浸出效果的因素
1)溶剂:
工业上采用的溶剂主要油乙烷、异丙醇、6#溶剂等。
其中,乙烷在高温易挥发且为易燃、易爆、有毒介质,不利于生产加工和储存,且浸出毛油中磷脂、游离脂肪酸含量过高,所以逐渐被淘汰。
异丙醇作为植物油的浸出剂可避免易燃问题,异丙醇浸出油含有生育酚,可增加油脂的氧化稳定性,但相关的应用于大规模工厂生产的报道,却未见诸报端。
SC-CO技术米糠油得率高,价格低廉且不易燃,有广阔的应用前景,但设备投资昂贵,所以综合考虑,本工艺采用6#溶剂。
2)温度:
提高浸出速度,油脂与溶剂粘度降低,分子运动增强,提高了扩散的速率,但温度过高,溶剂蒸发量大,也可能出现结胶现象。
本次浸出温度57-59C。
3)水分
水分过高,会影响溶剂对油脂的溶解作用,也会影响溶剂对料胚的渗透作用,
造成搭桥现象;过低,则粉末度提高,本工艺控制水分在8%
4)细胞结构破坏程度和料粒尺寸
破碎颗粒为3-4瓣,大豆胚厚度为0.25-0.35mm,过厚:
细胞破坏程度小,不易浸出;过薄:
粉末度大,降低浸出速度。
5)混合油喷淋
采用大喷淋的喷淋方式,适时调整新鲜溶剂与混合油的喷淋量,喷淋段的液面以高出料面30~50mm为宜,喷淋新鲜溶剂时不得流入滤干段,但料面不能存在大量混合油,更不能溢格,以保证混合油浓度梯度分清,达到良好浸出效果。
6)溶剂比:
溶剂比小,混合油浓度高,反之则低,本工艺溶剂比为1左右。
7)装料量
装料量为料格8。
~85|的%
8)浸出时间
从理论上说,浸出时间越长,贝叶由脂得率越高,但在实际生产中不可能尽量延长浸出时间,否则将会降低设备的利用率,减少它的处理量。
综合考虑,本工艺浸出时间为90min。
5、混合油提浓
a.工艺流程
浸出器混合油一浸出器滤网一旋液分离一第一长管蒸发器一第二长管蒸发器汽提塔—毛油
b.工艺特征和原理
第一长管蒸发器
混合油由浓混合油泵打入第一长管蒸发器,同时,DT的二次蒸汽与蒸汽
喷射泵喷入的蒸汽进入壳程作为一蒸的热源。
蒸发的溶剂进入冷凝器,一蒸与冷凝器的负压由真空喷射泵维持在4.2x104Pa,使溶剂在负压下蒸
发,可降低溶剂沸点,提高混合油的利用率。
进一蒸前混合油浓度为20%温度为50C,—蒸混合油浓度为75%气相温度为58C,出一蒸混合油温度58C。
第二长管蒸发器
二蒸同样为负压蒸发,与一蒸共用一个真空喷射泵,维持同一负压,经过一蒸的混合油由二蒸喂料泵打入二蒸,二蒸壳程采用间接蒸汽加热。
|蒸发的溶剂进入冷凝器,一蒸、二蒸共用一台冷凝器。
气提塔
本工艺采用层碟气提塔,在4x104Pa绝对压力下工作,降低了气提温度,提高了毛油质量,为精炼脱色工序创造了有利条件。
经二蒸蒸发后,排出的混合油经加热器加热后进入气提塔,同时在塔底喷
入表压为5x104Pa的左右的直接蒸汽,蒸发的溶剂进入冷凝器。
6湿粕脱溶
a.脱溶基本原理类似于干燥,最终固液分离。
b•脱溶机选型
i)烤粕器应用较多的有高料层蒸脱机、T蒸脱机和DT蒸脱机。
本
次选用皇冠蒸脱机(DT)。
ii)工艺特点:
从浸出器中浸出过的胚大约含有30%的溶剂(己烷)。
DT就是用蒸汽蒸发掉溶剂,进一步的调节粕使其符合一定的质量要求。
iii)主要设备原理及特点:
机型为垂直排列。
七层组成(其中前六层
为夹层加热,第七层为直接蒸汽加热。
完全的逆流形式使粕和
蒸汽有效的接触,在顶层溶剂几乎会完全蒸发,同时大多数蒸汽冷凝在粕中,均匀提高水份含量,在较低各层中蒸汽通过料床维持恒温,实现“蒸”的过程,蒸汽通过一个管从DT顶部
进入一锥形的蒸汽洗涤设备,蒸汽沿切线方向进入形成一个涡流,一个雾状的溶剂喷射到旋涡上,溶剂使固体颗粒变的比较重,通过离心力向外抛向锥体的壁上,旋转卸料阀出料。
7、粕的干燥和冷却
a.选型选用皇冠干燥冷却器(DC),四层组成,其中前三层是热空气干燥,第四层冷空气冷却。
b•干燥蒸脱后的粕料先粉碎再通过旋转阀进入干燥段,湿的、热的粕料向下进行,热空气通过干燥段底部夹层的分布孔逆流向上喷入料中。
热粕和热空气联合作用,有效的从粕中蒸发出水分,同时,粕料显著的冷却。
c.冷却干燥后的粕料在冷却段用冷空气冷却,类似于干燥段,同样是逆流操作,冷却后的粕从DC中排出。
d•特点DT、DC具有结构简单、生产运行平稳、控制灵活、占地少、效
率高等特点,非常适合于一次性浸出的湿粕脱溶。
&尾气吸收
a.方法:
浸出车间的自由气体中含有大量溶剂气体,在排出前必须回收,否则有安全危险。
来自浸出器、分水器、混合油罐、冷凝器、溶剂周转罐的自由气体全部汇集于空气平衡罐,再进入最后冷凝器,进大部分冷凝回收后,仍未凝结的气体,采用石蜡吸收法予以回收,再将废气排至大气。
目前回收方法有三:
固体吸收法、冷冻吸收法、液体吸收法,本次用液体石蜡吸收法。
b.石蜡吸收法的基本原理及主要设备:
利用相似相溶原理,整个系统为吸
收、解吸联合操作型,其中主要设备吸收解吸塔选用具有较多优点的皇冠填料塔。
c.石蜡油尾气回收工艺特点:
操作性能稳定,工艺效果显著,有效的节约
溶剂、控制污染和保障安全等。
9.冷凝器、节能器
一蒸二蒸共用一台冷凝器,冷凝出口温为35C。
气提塔冷凝器出口温35E
一蒸二蒸冷凝器和气提冷凝器的冷凝液由泵打入节能器,与一蒸
壳程未凝汽进行直接汽液热交换,被提高温度的凝液进入分水器,经热交换仍未凝下来的气体进入DT冷凝器,其凝液进入分水器,DT冷凝器、分水器和浸出器的自由气体汇总最后进入尾气回收系统,经分水后的新鲜溶剂可不再加热或少加热即可入浸出器。
第二部分物料衡算
一、预处理车间物料衡算
1.清理:
大豆处理量:
3000T/D;大豆含油率:
20%;大豆含杂:
1.5%;
原料中大豆净重:
3000*(1-0.015)=2955T
原料含油量:
3000*0.20=600T
原料中含杂量:
3000*0.015=45T
清理后含杂量:
x/(2955+x)=0.15%
x=4.439t/d
去杂量=45-4.439=40.561t/d清理后净物料量=3000-40.56仁2959.439t/d
2.调质:
处理量:
2959.439T/D;原料中含水11%,调质后水份9.5%大豆含水量:
3000*0.11=330T/D
干大豆量:
2959.439-330=2629.439T/D
调质后大豆含水量:
9.5%=m/(m+2629.439)
则m=276.02T/D(设m为调质后大豆含水量)
调质后的大豆量:
2629.439+276.02=2905.459T/D
去处水份:
330-276.02=53.98T/D
3.破碎:
处理量:
2905.459T/D,豆中含水276.02T,破碎后大豆水份9.5%,干物质量:
2629.439T/D
破碎后大豆含水量:
276.02T/D
破碎后的大豆量:
2905.459T/D
4.轧胚:
处理量:
2905.459T/D,豆中含水276.02T,轧胚后大豆水份9.5%,
入浸前干基含油率=600/2629.439=22.82%
湿基含油率=600/2905.459=20.65%
出胚率=2905.459/3000=96.85%
干物质量:
2629.439T/D
、预处理车间物料平衡表
物料项目
物料量
t/d
kg/h
原料
油
600
25000
水
330
13750
干物质
2629.439
109559.96
杂质
45
1875
清理
进料
3000
125000
去处杂质
40.561
1690
剩余杂质
4.439
184.96
出料
2959.439
123309.96
调质
调质后含水量
276.02
11500.83
失去水分
53.98
2249.17
干物质
2629.439
109559.96
出料
2905.459
121060.79
破碎
出料
2905.459
121060.79
轧胚
油
600
25000
水
276.02
11500.83
干物质
2629.439
109559.96
入浸总量
2905.459
121060.79
二、浸出车间物料衡算
处理量:
2905.459T/D
含油率:
20.65%(湿基)、22.82%(干基)
含水率:
9.5%
混合油浓度:
22%
湿粕含溶30%
粕含水12.5%
粕残油1%
粕残溶<500ppm
一•各系统物料衡算
1.1物料系统:
原料:
大豆胚
入浸料总量:
2905.459T/D
含油量2905.459*20.65%=599.97t/d
含水量2905.459*9.5%=276.02t/d
粕总干物料量:
2905.459276.02-599.97=2029.45T/D
1.2粕中含油量
2029.45*1%/(1-1%)=20.5t/d
1.3设粕中含水量X、含溶量y
x/(2029.45+20.5+x+y)=12.5%,x=292.854Zg.
y/(2029.45+20.5+x+y)=500X10-6y=1.026t/d
即粕中含水292.85t/d,含溶量1.026t/d
1.4出成品粕总量
2029.45+292.85+1.026+20.5=2343.826t/d
2油系统:
2.1湿粕中含油量:
599.97T/D,成品豆粕带走油量:
20.5T/D
2.2进入混合油中的油量:
599.97-20.5=579.47T/D
2.3浸出油效率:
a=579.47/599.97*100%=96.58%
3.溶剂系统:
混合油浓度22%,湿粕含溶30%,混合油中含水忽略
3.1混合油中含溶剂量为G1:
579.47/(579.47+G1)=22%G1=2054.5T/D
3.2湿粕中含溶剂量为G2:
G2/(2029.45+20.5+276.02+G2=30%
G2=996.84T/D
3.3每日共需周转的溶剂量为G:
G=G1+G2=2054.5+996.84=3051.34T/D
3.4日常生产计算最小溶剂比
I=周转量/处理量=3051.34/2905.459=1.05:
1
4.混合油蒸发汽提系统:
混合油浓度22%
故混合油量为579.47t/d
进入蒸发气提系统物料2633.95t/d,油量为579.47t/d
41—■蒸:
丿、、、•
混合油出口浓度75%
一蒸输出量:
Li=579.47/75%=772.63T/D
蒸发溶剂量:
△G=2633.95-772.63=1861.32t/d
4.2二蒸:
混合油出口浓度:
95%
二蒸输出量:
L2=579.47/95%=609.97t/d
蒸发溶剂量:
△G=772.63-609.97=162.66t/d
4.3气提:
气提塔出口混合油浓度99.95%
气提塔输出量:
L3=579.47/99.95%=579.76t/d
气提溶剂量:
△G=609.97-579.76=30.21t/d
二、车间物料平衡表
5.1浸出器
输入物料
量料物
/d
原料
油
水
00
5
1
质物干
计合
溶剂
量剂溶
比剂溶
1
1
计总
输出物料
湿粕
质物干
水
00
5
1
油
5
20.
1
5
3
5
4
计合
混合油
油
1
计合
总计
5956.779
248199.125
5.2DTDC
输入
物料量
物料项目
t/d
kg/h
湿粕
干物质
2029.45
84560.4
水
276.02
11500
物
料
物料
油
20.5
854.2
溶剂
996.84
41535
合计
3322.81
138450.4
输
成品粕
干物质
2029.45
84560.4
水
292.85
12202.08
油
20.5
854.2
出
£
料
勿料
溶剂
1.015
42.3
合计
2343.815
97658.96
去处溶剂
995.825
41492.7
增加水量
16.83
701.25
5.3混合油蒸发气提
一蒸
量料物
/d
一一
度浓油合混
%
2
2
油
1
计合
一mH一
度浓油合混
油
溶含中油合混
量剂溶发蒸
一‘一
量进
计合
料
出
量剂溶发蒸
度浓油合混
%
5
9
油
溶剂
30.5
1270.83
气
进料总量
合计
609.97
25415.42
出料
蒸发溶剂量
30.21
1258.75
混合油浓度
99.95%
油
579.47
24144.6
溶剂
0.29
12.08
合计
579.76
24156.67
第三部分热量衡算
一、预处理车间
1、调质
1.1工艺参数
调质前处理量:
2959.439T/D123309.958kg/h
含水量:
330T/D13750kg/h
调质后处理量:
2905.459T/D
121060.792kg/h
含水量:
276.02T/D
11500.833kg/h
调质前温度:
25C
调质后温度:
65C
1.2计算
输入
输出
油25000kg/h25C
油25000kg/h65C
c=1.734kj/kg.C
c=1.886kj/kg.C
Q=25000*1.734*25=1083750kj/h
Q=25000*1.886*80=3771000kg/h
水13750kg/h25C
水13750kg/h65C
i=104.67kj/kg
i=273kj/kg
Q=13750*104.67
Q=13750*273
=1439210.25kj/h
=3753750kj/h
干物质109560kg/h25C
干物质109560kg/h65C
c=1.021kj/kgC
c=1.021kj/kgC
Q=109560*1.021*25
Q=109560*1.021*65
=2796519kj/h
=72709494kj/h
2
直接蒸汽5000kg/h0.1kg/cm
冷气D1kg/h
i=2579.76kj/kg
i=2615.6kj/kg
Q=12898800kj/h
Q=2615.6D1
间接蒸汽Di10kg/cm2
Q=2781.71D1
冷凝水5000kg/h65Ci=272.16kj/kgQ=1365000kj/h
刀Q入=2708.57D1+18218279.25
刀Q出=2642.3Di+81599244
因为刀Q入=EQ出
所以D1=22953.72T/D
浸出工段热量衡算
一•脱溶烤粕系统热量衡算
物料衡算值
蒸脱机蒸脱层排出的二次蒸汽(混合汽)温度为81C,该温度下的水蒸气为
4.93x104pa,
取饱和系数为0.8,则二次蒸汽中水蒸气分压为:
4.93x104x0.8=3.944x104pa
溶剂蒸汽分压为:
1.0332x105—0.3944x105=6.388x104pa
溶剂分子量为93
设混合油中水蒸气量为G
则G/(18x3.944x104)=995.825/(93*6.388x104)
G=120.51T/D
2.1.1粕从50C—72C段热量衡算(82%§剂蒸发)
输入
输出
干粕2029.45T/D50C
C=1.021kj/kg.C
Q=103603.42Mj/D
干粕2029.45T/D72C
C=1.021kj/kg.C
Q=149188.93
溶剂996.84T/D50C
C=2.17kj/kg.C
Q=108157.14Mj/D
溶剂179.43T/D
C=2.258kj/kg.C
Q=29171.21Mj/D
水276.02T/D50C
C=4.187kj/kg.C
Q=57964.2Mj/D
水292.85T/D72C
C=4.187kj/kg.C
Q=88557.84Mj/D
油20.5T/D50C
C=1.81kj/kg.C
Q=1855.25Mj/D
油20.5T/D72C
C=1.876kj/kg.C
Q=2768.976M
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