大豆预处理课程设计学士学位论文.doc

目录第一章 总论 2第二章 工艺流程设计方案的确定3第三章 工艺流程说明 4第四章 工艺计算 6第五章 设备选型 9第六章 设计体会 12参考文献 13第一章 总论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。2004年美国大豆种植面积2981万公顷，比2003年的2927万公顷略有回升。2003年美国大豆总产6579.5万吨，居世界第一；巴西大豆种植面积1843.87万公顷，总产5154万吨，居世界第二；阿根廷大豆种植面积1240.0万公顷，总产达3550万吨，居第三；中国大豆总产1650万吨，居第四。 我国的大豆种植遍布全国，以东北各省及黄淮平原各省较为集中。东北三省的大豆种植面积约占全国大豆总面积的40，黄淮流域约占38，长江流域及南方地区占17，其余占5。近年来，中国大豆播种面积和单产都有所提高，但与美国大豆产业相比，我国在生规模、单产水平、社会化服务水平、产业化水平等方面都处于劣势。中国是世界主要油料生产国之一，特别是改革开放以来，油料生产发展很快。1990年，油料产量2601万吨，加上1440万吨大豆和600万吨棉籽，用于油脂生产的油料约为4200万吨以上。我国大豆年产量约为1450万吨，居世界第四位。在人类食物诸成分中，油脂作为生命能源的价值最高。其发热量为37.7Kj/g，高出蛋白质和碳水化合物一倍左右。植物油料的加工与开发一般包括植物油制取、油脂加工以及油副产品综合利用等方面。从原始的人力榨油到水压、螺旋机榨油，直到近代浸出法制油技术的普及。大豆作为典型的双子叶无胚乳种子，大豆是属于一种优质高蛋白油料，含油仅15.5-22.7%,而含蛋白质3045%，切种皮7%10%，胚芽与胚轴252.5%。成熟的大豆种子，只有种皮和胚两部分。种皮位于种子的表面，对种子具有保护作用。大多数品种的种皮表面光滑，有的还有蜡粉或泥膜。种皮可呈黄，青，褐，黑等不同颜色，其上还附有种孔，和点等结构。种皮为黄色的黄豆是大豆中最常见和产量最高的一种。黄豆也是生产豆制品和食用油的重要原料，而其它大豆主要供食用或饲料。 作为食品，大豆是一种优质高含量的植物蛋白资源，它的脂肪、蛋白质、碳水化合物，粗纤维的组成比例非常接近于肉类食品。大豆的蛋白质含量为3545，比禾谷类作高67倍。氨基酸组成平衡而又合理，尤其富含8种人体所必要的氨基酸。大豆制品如豆腐、千张、豆瓣酱、豆腐乳、酱油、豆豉等，食味鲜美，营养丰富，是东亚国家的传统副食品。联合国粮农组织极力主要发展大豆食品，以解决目前发展中国家蛋白质资源不足的现状。近年来，美、日等国家竞相利用脱脂大豆制作食用脱脂豆粉，提取浓缩蛋白和分离蛋白，用以制造人造肉、点心、饼干等高蛋白食品，以预防由于食肉过多而引起的心脏病或肥胖症。 作为油料作物，大豆是世界上最主要的植物油和蛋白饼粕的提供者。每1吨大豆可以制出大约0.2吨的豆油和0.8吨的豆粕。用大豆制取的豆油，油质好，营养价值高，是一种主要食用植物油。作为大豆榨油的副产品，豆粕主要用于补充喂养家禽、猪、牛等的蛋白质，少部分用于酿造及医药工业。油料的预处理即在油料取油之前对没油料进行清理、剥壳、脱皮、破碎、软化、轧坯、膨化、温热处理、干燥等一系列的处理。其目的是除去杂质将其制成具有一定结构性能的物料。以符合不同取油工艺的要求。根据油料品种和油脂制取工艺的不同，所先用的预处理工艺和方法也有差异。油料预处理在整个大豆油脂生产工艺中具有十分重要的地位。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, 都与油料的预处理有直接的关系。油料预处理的好坏, 不仅直接影响浸出过程中的渗透性、浸出后豆粕中残油含量等各项指标, 而且也会影响油料中的各种成分、毛油的品质、毛油的精炼效能、最终产品的质量以及生产过程中的能耗等, 因此, 促进油料预处理车间的技术进步是一项十分重要的任务。然而，很多大豆油脂加工厂在大豆油脂生产的预处理过程中，仅重视料胚结构性能对油效果的影响，如浸出时溶剂对料层的渗透生。浸出后豆粕的残油率等，轻视预处理过程对大豆中各种成份的影响，以及由此造成的对浸出毛油品质、油脂精炼效能、最终产品质量以及生产过程中能量消耗的影响。事实上。目前国内外大豆油脂制取工艺的研究和发展更重视为提高生产效果而改进大豆预处理工艺。因此，了解并充分重视大豆预处理对大豆油脂生产工艺效果的影响，选用合理的大豆预处理工艺和操作条件，是提高大豆油脂生产工艺效果的重要内容。今后，大豆油脂生产的改进和发展将会更加重视预处理工作，预处理的发展将会更加重视改善人授料胚的结构性能和品质，使其更有利于增大生产规模和提高整个生产的工艺效果。大豆生胚的膨化提出工艺，大豆脱皮提出工艺将得到推广和应用，与此配套的有关生产设备也将得到重视和研制第二章 工艺流程方案的确定大豆原料：含油率：18%含杂率：清理前6%；清理后0.5%清理损耗：0.5%水分：10%-12%含皮率：8%一、生产工艺方法原料大豆筛选磁选去石破碎软化轧坯干燥至浸出车间二、生产工艺方法选定的依据目前，我国油脂工业年加工能力大于油料年总产量，油脂产品市场竞争激烈，这就要求油脂加工厂在技术革新，节能降耗，提高产品质量，降低生产成本上下功夫，以提高产品的市场竞争能力。在大豆油脂生产中，生产过程的能量消耗及生产成本、产品和副产品的质量及得率等，都与大豆预处理工序的工艺效果有着密切关系。因此，了解并充分重视大豆预处理对大豆油脂生产工艺效果的影响，选用合理的大豆预处理工艺和操作条件，是提高大豆油脂生产工艺效果的重要内容。因此，综合多方面的因素，选用传统的大豆预处理方法。三、生产工艺方法特点1.传统大豆预处理工艺方法简单；2.传统大豆预处理工艺方法适用范围广第三章 工艺流程说明大豆原料经计量送入分班的存料仓，按产量要求连续送入振动筛，去除大小杂质，再用比重法去石及磁选机除铁杂。由提升机送到竖式热风干燥塔中干燥，使大豆料所含的水分由12%左右降至9%。在冷却和输送过程中，大豆种皮从豆仁上松脱开。然后将大豆送入双对辊破碎机，破碎成每粒2-6瓣。接着，使其进入一双层清理筛。该筛的上层筛孔径为6毫米，下层筛孔径为2毫米。分离后，上层筛的筛上物为少数整粒大豆，被回流去再破碎。而松脱剥离的豆皮被吸风送至刹克龙沉降下来。下层筛的筛上物为碎豆与豆皮。其进入筛内垂直吸风道后，较轻的豆皮被风吸走，较重的豆仁流出机外。下层筛的筛下物为细碎豆粉，与豆仁合并后被送去软化锅进行软化，经软化设备后将油料送入滚筒式轧胚机进行轧胚，生胚接着送入膨化机进行挤压膨化，出膨化机的料粒经干燥冷却即可送入浸出车间。1.清理除杂油料中往往混有各种各样的杂质。如在收获、晾晒、运输和贮藏中，难免会混进石块、泥土、茎叶和其他杂物，以及其他作物的种子、异种油料籽粒或瘪籽、碎籽等。清理的目的在于：去除不含油的杂质，减少油脂被杂质吸附而损失，从而提高出油率；清除带有颜色或者异味的杂质，以提高油脂质量，及饼粕的综合利用价值；去除各种体积大、质地硬、数量多的杂质，以利用提高设备的处理能力，减轻设备的磨损，提高工作效率。油料清理的方法常有：筛选、磁选、比重去石、风选、水选、组合式清理等。大豆油料中通常含有石子比较多，根据其自身特点除振动筛外还选用比重去石法和磁选法进行清理。比重去石法是利用油料籽粒与石子类杂质的比重差异，使其在去石机内的鱼鳞板上受气流和振动的作用。产生不同的运动轨迹，从而使二者分离，并使油料籽粒被分级。磁选是去除混入油料中的一些铁钉、螺钉、铁屑等磁性金属杂质。油料中所含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饼粕中，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。2.干燥：在进行破碎前需将物料的水分进行合理的降低有利于破碎，由热风加热干燥使水分降至9%，加热时间20-30min，温度在60-65。3.破碎脱皮：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颗粒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；对于颗粒较大的压榨饼块，也必须将其破碎成为较小的饼块，才能更有利于浸出取油。大豆含有8%的种皮。为了充分利用制油后的大豆粕做食品蛋白用，就需要将富含纤维素的皮层脱去。提高出油率，提高油脂和饼粕的质量，充分发挥制油设备的生产能力并有利于皮壳的综合利用。为降低破碎后豆仁与皮的附着率，烘干大豆的水分要适当，最好是控制在9.5%-10%。4.软化：软化是通过对油料水分和温度的调节，改善油料的弹塑性；使之具备轧胚的最佳条件。软化的目的是通过对油料温度和水分的调节，使油料具有适宜的弹塑性，减少轧胚时的粉末度和黏辊现象，保证胚片的质量。软化还可以减轻轧胚时油料对轧辊的磨损和机器的振动，以利于轧胚操作的正常进行。为了使大豆油料达到进入轧机的指标要求从而轧出质量好的薄片，通过恰当的温度与水分调节，改变其硬度和脆性使其具备适当的可塑性。同时为使轧胚时不会粘辊且粉末度小，所以油料水分的调节要适当。大豆软化操作的条件软化参数软化前水分（%）软化后水分（%）软化后温度（）软化时间（min）大豆10-1211-147020-30大豆软化后，豆瓣不应有白心，口咬不粘牙，手捏有软熟的感觉。5.轧胚：轧胚是料胚制备的首要操作工序，经过破碎 、软化后的油料，即可用轧胚设备对其进行碾轧，使之成为具有一定厚度的胚片，通常称为料胚或生胚。轧胚的目的在于破坏油料的细胞组织，增加油料的表面积，缩短油脂流出的路程，有利于油脂的提取，也有利于提高蒸炒效果。因此就选择了处理量较大的液压型单对辊轧胚机。它主要由电磁振动喂料机构、液压紧辊系统、液压控制刮料机构、油泵、轧辊和机架等部件组成。其目的是为了尽量破坏大豆细胞的细胞壁，使油脂能容易地从油籽细胞内制取出来，增大料胚的表面积，缩短油从料胚中被取出的路径，通常采用轧胚工艺。对大豆讲胚片的厚度0.3mm。6.挤压膨化：对油料生胚的膨化，一般都需要在挤压膨化之前对其进行水分和温度的调节，而从膨化机排出的膨化料粒温度和湿度都较高，且显得松软易碎，必须经过干燥和冷却才能使其温度、水分和硬度符合溶剂浸出取油的要求。大豆：生胚厚度0.3-0.5mm，经干燥使其入机水分达10-11%，温度60-65，出膨化机料粒温度为100-110，水分含量为10-12%，经干燥除去约2%的水分，使其含水量达8-10%，温度在50左右。第四章工艺计算一、物料衡算1已知条件(1)原料大豆原料大豆处理量：1500T/D，其成分：含 油 率： 18%含 皮 率： 8%原料含杂率： 6%水 分： 10%12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0.50%大豆干燥后水分8%10%(3)为简化计算，假设杂质中不含油、水。2物料衡算示意图图中：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清理去除杂质量和清理损耗量E2脱皮量E3干燥脱水量3组分物料衡算(1) 仁、皮、杂原料含皮 15008%=120T/D原料含杂 15006%=90T/D净 仁 重 1500-90-120=1290T/D(2) 油分原料含油 150018%=270T/D皮中含油 1200.6%=0.72T/D仁中含油 270-0.72=269.28 T/D仁中含油率269.28/1290=20.9% (3) 水分原料含水=150011%=165T/D (原料水分按11%和计)皮中含水=12012.5%=15T/D仁中含水=165-15=150T/D仁中含水率=150/1290=11.6%表1 N=2000T/D原料大豆项目含 量（重量%）重量（t/d)项目含 量（重量%）重量（t/d)杂质 6 90杂质 6 90净仁 86 1290油 18 270皮 8 120水 11 165惰性固体 65 975合计 100 1500合计 100 15004各工序物料计算(1)清理已知：原料含杂率： 6% ，清选后含杂率0.5%，清理损耗0.5%所以：清理除杂率原料含杂率清选后含杂率6%0.5%5.5% 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15005.5%+1500(1-5.5%)0.5%82.5+7.0989.59 T/D经过清理后的物料量：N2N1E1150089.591410.41T/D(2)破碎脱皮已知：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： E2=N2-N3=1410.41-N3 E2*0.5%+N3*95%=总仁重=1290解得： 脱皮后的物料重量N3=1357.62T/D 分离出物料总重E2=52.79T/D(皮，少量仁)E2中仁重分离出物料总重皮中含仁率52.790.5%0.26T/DE2中皮重分离出物料总重 E2中仁重52.790.2652.53T/DE2中水重E2中仁重仁中含水率+E2中皮重皮中含水率0.2611.6%+52.5312.5%6.60T/DE2中油重E2中仁重仁中含油率+E2中皮重皮中含油率0.2620.9%+52.530.6%0.37T/DE2中油重%E2中油重/分离出物料总重E20.37/52.79=0.7%E2中水重%E2中水重/分离出物料总重E26.60/52.7912.5%N3中仁重脱皮后的物料重量(1仁中含皮率)1357.62(15%)1289.74T/DN3中皮重脱皮后的物料重量仁中含皮率1357.625%67.88T/DN3中油重N3中仁重仁中含油率+ N3中皮重皮中含油率1289.7420.9%+67.880.6%269.97T/DN3中水重N3中仁重仁中含水率+N3中皮重皮中含水率1289.7411.6%+67.8812.5%158.51T/DN3中水重%N3中水重/脱皮后的物料重量N3158.51/1357.6211.68%表一 皮、仁平衡表成份输入输出项目重量T/D项目重量T/D皮原料中皮合计120120E2 中皮N3 中皮合计52.5367.88120.41仁原料中仁合计12901290E2 中仁N3 中仁合计0.261289.741290表二 大豆工艺物料平衡表工序输入输出清理大豆N1=1500t/d杂质E1=89.59t/dN2=1410.41t/d破碎脱皮大豆N2=1410.41t/d豆皮E2=52.79t/dN3=1357.62t/d软化N3=1357.62t/dN4=1357.62t/d轧胚N4=1357.62t/dN5=1357.62t/d(3)软化、轧坯均不发生物料量的变化N4N5 N31357.62T/D(4)干燥豆坯经干燥使水分到8%10%，才适宜入浸计算中取9%根据物料衡算可列出下面的方程：E3=N5-N6=1357.62-N6 (1)E3+N69%=N511.65%=1357.6211.65% （2）联立方程组解得：干燥后物料重：N6 1318.09T/D干燥脱去水分量：E339.53T/DN6中水重%9%N6中油重N3中油重269.97T/DN6中水重干燥后的物料重量N3中水重%1318.099%118.63T/D 表三 总物料平衡表类别输入输出物料名称重量%重量T/D物料名称重量%重量T/D水原料大豆11165E2中含水12.56.60干燥E339.53N69118.63合计165合计164.76油原料大豆18270N6中油重20.5269.97合计270合计269.97总物料原料大豆1500清理去杂E189.59破碎脱皮E252.53干燥脱水E539.53坯N61318.09合计1500合计1499.74第五章 设备选型一、清理设备 根据产量为 1500t/d即1500/24=62.5t/h选用以下设备。1筛选设备选用TQLZ150型振动筛，其产量为1230t/h，动力配备：0.752 kw所需台数为：1500/（2430）1500/（2412）=2.085.2所以选用4台TQLZ125型振动筛。项目生产能力 t/h配备动力 kw吸风量 m3/h外型尺寸 mmTQLZ15012-301.566003700175018002磁选设备根据产量为1500t/d,即1500/24=62.5t/h，故选用CTQ芯状立筒磁选器CTQ350型永磁滚筒，其技术规格为：产量：35t/h 机重 75kg所以选用2台CTQ350型永磁滚筒作为磁选设备。3.去石设备选用MQS300型吹式比重去石机，其技术规格为：迈安德MQS系列去石机型号处理能力（t/h）电机功率（kw）MQS3004011选用MQS300型吹式比重去石机2台4.破碎设备本机器适用于对大豆进行温脱皮及破碎作用，准确达到脱皮效果及破碎粒度。对相应颗粒状油籽物料进行破碎，准确完成压胚前油籽粒度要求，机器产量极大程度满足不同规模用户的需要。(佛罗斯机械设备技术有限公司)主要优点： A、采取自动喂料控制装置，保证机器安全运行。 B、双桨式均料、喂料，保证机器均匀产量。 C、强力定向磁铁，保护破碎辊。 D、破碎辊间隙快速调整装置 E、机器设有传动胶带自动涨紧装置 F、集中供应润滑脂，快捷保养机器。 G、复合剪切破碎油籽物料，达到最佳轧胚粒度。 H、同步齿形胶带传动，准确传递机器转数。 I、 单台马达传动机器，更便于操作。规格外形尺寸（mm）破碎粒度（ball）电机功率(KW)生产能力（T/D）FRCM12in/72in2960238518451/4-1/8751000选用2台FRCM12in/72in作为破碎设备。5.软化设备YRHG新型卧式软化锅 设备简介及性能：YRHG型卧式软化锅适用于50-1000吨/日榨油厂、浸出油厂、主要用于原料的软化（兼烘干）提高原料的塑性，使轧胚机轧出的胚薄而不碎，达到后面工序要求，从面提高压胚、蒸炒、压榨、浸出效果。YRHG型卧式软化锅的问世，填补了国内空白，它克服了其它软化设备的不足。 主要特点：高节能低消耗：与立式软化锅相比，电耗是立式1/4-2/3。与目前卧式软化锅相比节气10-15，长度短20-30，一年节省大量的润滑油及维护保养费。 软件效果好：采用卧式滚筒结构，可根据物料入机不同，工艺参数不同，有效、方便地进行调节。 传动方式独特：动力传输采用独特的软传动或齿轮转动，设备磨损小，噪音低。 冰凝水排除完全：独特的冷凝水排除装置，使设备在使用过程中，能有效彻底的排除冷凝水，大幅度地提高了蒸汽的加热效率。(郑州鼎盛工程技术有限公司)选用2台YRHG新型卧式软化锅6.轧坯设备 本机适用于对软化破碎后大豆、棉籽、油菜籽、花生、蓖麻等油籽及种子物料进行压胚，可根据不同油料所需胚片厚度，进行快速准确调整，极大程度满足浸出工艺需要。机器采用自动化操作设计，可准确控制加工产量，满足不同程度大规模及超大规模油脂加工企业所需要。(佛罗斯机械设备技术有限公司)主要优点： A、料位控制自动工作 B、双桨式松料喂料C、强力磁铁保护压片辊 D、紧急开关安全控制 E、动作缓冲保护压片辊 F、集中供应润滑脂 G、内部通风除尘 H、集液压、电器、电子监视总控枢纽规格型号：规 格FRFM32in/84in外形尺寸 （mm）469038602150轧辊压力（T）35胚片厚度（mm）0.25 - 0.35电机功率(KW) 160生产能力（T/D）500选用2台YRHG新型卧式软化锅7.干燥设备燥塔，喷雾干燥塔-采用不锈钢制造，表面平整光洁，通过压力使物料雾化，以达到物料快速干燥的目的8.输送设备型号产量（m/h)功率（Kw）备注LSS5050-1053-11壳体全部采用优质钢板模压成形，刚性好，外形美观，国际先进水平9.提升机型号产量（m/h)功率（Kw）备注DTG60/25-1205.5-15液力偶合启动，滚柱式止逆器，快速高效，国际先进水平10. 风力风选器规格型号处理量（T/D）蛟龙直 径（mm）进风口（mm）出风口（mm）配备动力（kw）配备风机型号风机功率（kw）外型尺寸（mm）FXC-40400-500直径400直径400直径7005.54-72-NO.4.5A7.54600*1350*4010设备清单：设备型号产量外型尺寸(mm)台数 输送设备LSS5050-105（m3/h）1振动清理筛TQLZ1501230(t/d)3700175018004去石机MQS30040(t/h)2磁选器CTQ35035(t/h)3提升机DTG60/25-120（m3/h）1干燥塔喷雾干燥塔1破碎机FRCM12in/72in1000(T/D)2960238518452风力风选器FXC-40400-500(T/D)4600*1350*40104软化锅YRHG50-1000t/d2轧胚机FRFM32in/84in500（T/D）4690386021504第六章 设计体会本学期末的油脂专业课程设计，我的设计任务是1500T/D大豆预处理。设计内容主要包括收集查阅设计资料、物料衡算及热量衡算、设备造型、绘制工艺流程图。在这次的设计中，在收获知识的同时，还收获了阅历，在此过程中，1500T/D的大豆处理量的设备选型有很大的困难，通过查找大量资料，同学之间讨论，以及不懈的努力，终于把设备选型做好了。这样不仅培养了独立思考、解决问题的能力，在各种其它能力上也都有了提高。尤其是在资料利用方面有了很大提高，许多工艺参数都是要通过查阅资料得到的。通过这次对大豆预处理车间的设计，让我了解了设计油脂加工厂的基本程序，也让我了解了关于油料加工原理与设计理念。通过这次学习也深刻的认识到以前学习工艺设计的不足以及对工艺设计知识的欠缺。通过自己的学习及和同学的讨论，最终将设计完成。一开始我对此设计一点头绪都没有，什么都不知道，也不知道怎么去查资料，没有一个完整的设计概念，后来通过自己的自学看设计书慢慢的了解到基本程序，然后慢慢开始一步一步来，虽然过程很劳累，而且结果也不是很好很完美，但是对于自己的劳动成果我还是很满意的，也希望自己在以后的设计中更加熟练，这次设计也是为毕业设计坐好基础，希望自己以后的工艺设计中表现的更好。 参考文献：1.刘玉兰，油脂制取与加工工艺学，北京：科学出版社，20032.倪培德，油脂加工技术，北京：化学工业出版社，2002.123.何东平，油脂工厂设计手册，湖北科学技术出版社，1990.44.郑州粮食学院，油脂工厂工艺设计，1988.95.刘启觉，通风除尘与气力输送，武汉工业学院，1999.116.吴志泉，化工工艺计算 ，华东化工院出版社，1992年10月7.张承翼，李春英 ，化工工程制图，化学工业出版社，1994年5月8.华东化工院机械制图教研组 ，化工制图，人民教育出版社，1980年3月9.姚玉英等，化工原理（上），天津科学技术出版社，1992年11月10.姚玉英等 ，化工原理（下），天津科学技术出版社，1992年11月 第 13 页 共 13 页