郭坤棉仁压榨车间工艺设计学士学位论文.doc

目录
一、总论 1
二、工艺流程设计方案的确定 3
2.1 生产工艺方案 3
2.2 生产工艺方案选定的依据 3
2.3 生产工艺方案选定的特点 4
三、工艺流程说明 6
3.1 棉仁高水分蒸胚 6
3.2 调整炒胚 6
3.3 预榨过程 7
四、工艺计算 7
4.1 物料衡算 7
4.2 能量衡算 10
五、设备选型 11
5.1 蒸炒锅选型 11
5.2 螺旋榨油机选型 11
5.3 斗式提升机选型 12
5.4 刮板输送机选型 13
5.5 油渣分离设备选型 13
六、设计体会 14
七、参考文献 15
八、附录
一、总论
油脂工业即从植物油料或动物脂肪组织中提取食用油脂和工业用油脂，或以油脂为原料进而加工成轻化工产品的工业。油脂与人类的生存及活动密切相关，它是人体所需热量的重要来源，也是人体不可缺少的营养因素。此外，油脂还为食品、化工及国防工业提供了许多重要的基本原料，如肥皂、脂肪酸、油漆、油墨及硝化甘油的制造都与油脂分不开。因此，油脂工业在国民经济中占有重要的地位。
在党和各级政府部门的重视下，通过全体工作者的努力，我国油脂工业已经形成初具规模的工业体系。随着我国油脂产量的不断增长，促进油脂工业将更加迅速的发展。随着油脂工业的发展，要求科学研究、施工和生产水平不断地提高，所以要想做好油脂工艺的设计，油脂工作者必须具有比较宽厚的基础理论知识和一定的专业技术知识，掌握运算、实验、绘图等基本技能和必要的工艺操作技能。
在我国改革开放前，我国植物油加工企业规模小，设备陈旧，加工技术落后，油厂比较分散。如日处理能力多在20t左右，采用间歇式炼油，只能生产二级油或一级油。这样使加工后的植物油质量很低，企业的加工损耗大，生产成本高，生产效率低。
因此在当时人们的食用油也以二级油或一级油为主，食用油的消耗质量很低。随着中国的改革开放，植物油加工进入了一个新的发展阶段，开始从国外引进先进的生产设备、技术、管理，兴办了中外合资植物油加工企业，促进了植物油加工技术水平的提高，提高了人们食用油的消费质量。
生产工艺流程设计的目的是通过用图解的形式表示出在生产过程中由原料制得成品时物料发生的变化及其流向，以及表示生产中采用的化工单元过程和继续设备。根据工艺流程还可以进一步设计出管道流程和计量——控制流程。工艺流程设计是工艺设计中一个及其重要的项目，其他各项设计都是为实现工艺流程而进行的。工艺流程设计的质量直接影响到工厂投产后的产品质量、生产成本、生产能力、操作条件等一系列问题。因此，在设计中应采用既先进又可行的工艺流程。
总而言之，油脂工厂设计是一项政治、经济、技术三者相结合的科学。他必须从我国社会主义建设的根本利益出发，从符合国家的政策方针出发，必须慎重考虑如何最合理、最有效地运用国家的财富和资源，必须以积极的精神尽可能吸收科学、技术上成熟的新技术、新工艺，以使设计达到技术上先进、经济上合理的要求。设计人员必须经常深入实践，不断总结经验。只有这样，才能做出符合我国社会主义建设需要的良好设计来。
棉籽属锦葵科一年生草本植物，主产国有中国、前苏联、美国、印度、巴基斯坦、埃及和土耳其等国家。我国棉花产量较高的省份是新疆、河南、河北、山东、安徽。1999年世界棉籽年产量为3931万吨，2000年，世界棉籽油产量为478万吨。我国用于油脂加工的棉籽量约为600万吨。
棉籽是棉花的种子，一般长8～12mm，宽5～7mm。棉籽的千粒重约50～130g。棉籽由壳和仁两部分组成，一般壳占25%～40%，仁占75%～60%。壳相当坚硬，含油0.3%～1.0%，含蛋白质约3%，且含深棕色色素。棉籽由于油脂制取时一般要先脱绒和剥壳后再制油。棉籽容重为400～440kg/m3,棉仁容重720～800kg/m3,棉籽的安全水分为11%～12%。
棉籽整籽含油15%～25%，棉仁含油32%～46%，啊河南蛋白质30%左右。棉仁中含油0.5%～2.5%的棉酚。棉仁在制油工艺中可部分溶解在毛油中。根据制油工艺的不同，毛棉油中的棉酚含量也不同。一般经热榨的毛棉油中棉酚含量为0.25%～0.47%，己烷浸出所得毛棉油中棉酚含量为0.05%～0.42%.棉籽毛油中的棉酚可在油脂精炼过程中除去，精炼棉籽油中棉酚含量为0.01%或更少。
二、工艺流程设计方案的确定
2.1 生产工艺方案
棉仁（生胚）高水分蒸胚调整炒胚压榨预榨饼

毛油
2.2 生产工艺方案选定的依据
生产工艺流程设计的目的是通过用图解的形式表示出在生产过程中由原料制得成品是物料发生的变化及其流向，以及表示生产过程中采用的 和机械设备。根据工艺流程还可以进一步设计出管道流程和计算控制流程。
油厂加工的原料一般都是植物油料，植物油料的品种很多它们的理化性质、组织结构的差别很大;同样的油料生产油脂，其生产方式也有多种，如压榨法、浸出法、预榨浸出法以及个别的采用水代法生产，这些方法也都各有不同的生产工艺流程，因此生产流程不是一成不变的。
流程的选择一般要注意：
1.尽可能充分利用原料以期得到最大的得率；
2.所制取的产品质量优良；
3.生产的机械化、自动化，以使掌握生产过程的工作变得简单而容易；
4.生产方法对操作人员安全；
工艺流程选择取决的因素很多，其中最重要的有：
1.加工原料的性质，是什么油料，油料的成分与结构；
2.对产品的产量、质量和品种所提出的要求，如成品油的要求、粕利用的要求、副产品综合利用的要求；

3.工人的生产能力：如日加工量；
4.辅料材料、蒸汽、水、电力消耗量；
5.地方条件：工业基础、原料产量、来源及产品供销。
2.3 生产工艺方案选定的特点
（1）先进性
工艺路线的先进性体现在两个方面，即技术上的先进和经济上的合理，两者不能缺一。在设计中，既不能片面的考虑技术上的先进而忽视经济合理的一面，也不能片面的只求经济上的合理而忽视技术上是否先进。一条工艺路线的是否先进，应具体体现在以下几个方面：
1、生产能力；
2、原、辅材料和水、电、汽等公用工程的单耗；
3、产品质量；
4、三废治理；
5、劳动生产率；
6、建厂时的投资、占地面积、产品成本以及投资回收年限等。
总之，先进性是一个综合性的指标，它必须由各个具体指标反映出来。
（2）可靠性
工厂设计必须可靠。不可靠的设计只能叫做试验性设计。因此，工厂设计必须坚持一切经过试验的原则。只有经过一定时间的试验生产，并证明技术成熟、生产可靠、有一定经济效益的，才能进行正式设计。不允许把生产工厂当作试验场来进行设计；也不允许把不成熟的技术运用到工厂设计中去。
由此，所谓工艺路线的可靠性，是指所选择的技术路线的成熟程度。只有具备工业化生产的工艺技术路线才能称得上是成熟的工艺技术路线。
蒸炒工艺所采用的高水分蒸胚是适合于棉籽制油成熟、可靠的工艺。棉籽高水分蒸胚的目的是利用高水分条件下的加热作用，使棉籽胚中的蛋白质、棉酚、磷脂等成分发生更趋完善的反应，减少棉籽毛油中的棉酚含量，降低棉籽饼粕中棉酚的毒性。
（3）综合国情，因地适宜
工艺流程路线的选择，从技术角度上，应尽量采用新工艺、新技术，吸收国外先进生产装置和专门技术，但在具体选定一条工艺路线时，还要结合我国的国情和建厂所在地的具体条件。这方面虽然考虑的问题很多，但我们必须花精力和时间，科学严肃认真地去考虑。
三、工艺流程说明
3.1 棉仁高水分蒸胚
高水分蒸胚，料胚的润湿水分可以高达18%～22%，由于对料胚湿润水分大，首先有利于加速棉仁色腺体的吸水破裂，并将棉酚更多的释放出来。同时，磷脂充分的吸水凝聚，降低了在油脂中的溶解度，也减少了磷脂与棉酚结合生成棉酚磷脂的机会。因为棉酚与蛋白质结合，必须在二者均未变性之前进行，因此棉籽高水分蒸胚的润湿方式通常采用热水湿润而不是直接采用蒸汽润湿，这样可以避免由于湿润时的高温作用造成蛋白质的变性，同时高水分蒸胚是蒸炒锅空间的相对湿度较大，可以减少变性棉酚的形成，在这样的情况下，就可以促使大量游离棉酚与蛋白质结合，如果蒸胚时水分不足，生产的结合棉酚往往是一种不稳定的中间化合物，这种结合棉酚在不良条件下仍有可能转变成变性棉酚而溶入油脂中。
在棉籽高水分蒸胚过程中采用适当的工艺条件，可以有效的减少变性棉酚及棉酚磷脂结合体的形成，促使棉酚与蛋白质的结合，对提高毛棉油及饼粕质量是行之有效的措施。
3.2 调整炒胚
炒胚的主要作用是加热去水，使料胚达到最适宜压榨的低水分含量。
经层式蒸炒锅蒸炒的料胚在入榨机之前，还需在榨机炒锅中进一步调整水分和温度，以满足料胚高温、低水分入榨的要求。料胚的入榨水分和温度随油料品种和压榨工艺的不同而异。一般含油量较高的料胚入榨水分较低，反之，水分较高。预榨工艺的料胚入榨水分较低，压榨工艺的料胚入榨温度较高。如料胚一次压榨的水分通常为1.0%～2.5%，入榨温度为125℃～130℃；而料胚预榨的入榨水分为4%～5%，入榨温度为110℃～115℃。
蒸炒过程必须有充足的时间保证料胚发生完善的变化，而高水分蒸胚更需要足够的时间将料胚含水分降至适宜的程度。因此，蒸炒全过程通常需要90～120分钟，其中料胚在层式蒸炒锅中约需1.5小时，在榨机蒸炒锅中约需0.5小时。
3.3 预榨过程
压榨取油的过程，就是借助机械外力的作用，将油脂从榨料中挤压出来的过程。
影响压榨取油效果的因素有：
（1）榨料结构的影响
（2）压榨工艺条件的影响
①合理压力
②足够的时间
③压榨过程的温度
（3）榨料设备的结构与选择的影响
四、工艺计算
4.1 物料衡算
4.1.1 已知条件
含油率： 全籽23%；棉仁30%～40%
含杂率： 清理前6%；清理后0.50%
清理损耗： 0.50%
水 分： 11%～12%
含壳率： 全籽25%～40%
剥壳分离后仁中含壳率6%～10%
剥壳分离后壳中含仁率≤0.50%
4.1.2 组分物料衡算
（1） 仁、杂
无杂净仁=350×（1-8%）=322 t/d
净杂=350×8%=28t/d
（2） 油分
仁中含油=322×35%=112.7 t/d
（3） 水分
仁中含水=322×11%=35.42 t/d
4.1.3 按工序进行物料衡算
脱水E2 脱水E3

仁高水分蒸胚调整炒胚压榨预榨饼N4

润湿吃水E1 毛油E4
（1）高水分蒸胚
润湿后水分取20%

即：
所以：润湿吃水E1=39.375 t/d
炒胚脱水：
据出料水分5～8%，取7%，可得

即：
解得：E2=54.43 t/d
半熟胚N2=生胚N1+润湿吃水E1-脱水E2
=350+39.375-54.43=334.945 t/d
（2）调整蒸胚
根据经调整蒸炒锅后水分4～5%，取4%得

即：
所以：E3=10.42 t/d
熟胚N3=N2-E3=334.945-10.42=324.525t/d
（3）压榨
熟胚N3中水分B1=N3×4%=324.525×4%=12.981 t/d
N3中含油=112.7 t/d
熟胚中含干固形物B2=N3-(12.981+112.7)=198.884 t/d
设饼中含油X（取饼中残油16%）
则有：
解得：X=40.35 t/d
∴预榨毛油E4=112.7-40.35=72.35 t/d
预榨饼N4=B1+B2+X=12.981+198.884+40.35=252.215t/d
工序物料平衡表：
工序
输入
输出
高水分蒸胚
生胚N1=350t/d
润湿吃水E1=39.375t/d
小计 389.375t/d
半熟胚N2=334.94t/d
脱水E2=54.43t/d
小计 389.375t/d
调整炒胚
半熟胚N2=334.94t/d
熟胚N3=324.525t/d
脱水E3=10.42 t/d
小计 334.945t/d
预榨
熟胚N3=324.525t/d
预榨饼N4=252.215t/d
毛油E4=72.35t/d
小计 324.565t/d
4.2 能量衡算（略）
五、设备选型
5.1 蒸炒锅选型
选YZCL300型蒸炒锅
所需台数： n=N1／300=1 台
取1台
技术参数：
加热面积 m2
67
层数
6
配电动力 kW
75

5.2 螺旋榨油机选型
选用AL-150型螺旋预榨机
处理量约150t/d
所需台数：n=N3／150=277.15／150=1.84
取2台
主要技术参数：
外形尺寸
3.77×1.84×4.80米
机重
约13000公斤
电动机
主传动电机：Y280S-4,75kw
处理量
大于150吨/24小时
饼中残油
16%左右

5.3 斗式提升机选型
棉仁容重 720～800公斤/m3
取750公斤/m3 即750kg/m3
则物料的体积流量为：
V=N1×1000／750=40 m3/d
即：V=16.67 m3/h
∴可选TDTG36/18型斗式提升机
主要技术参数：
型号
TDTG36/18
输送量 m3/h
20
头轮转速 r/min
80
头轮直径 mm
360
畚斗线速度m/s
2.0
畚斗容量 L
1.3—1.8

5.4 刮板输送机选型（用于预榨饼的输送）
N4=244.5t/d=10.19t/h
加30%的安全系数，则有：
10.19×1.3=13.25 t/h
所以可选:TGSS20型水平刮板输送机
主要技术参数：
型号
TGSS25
输送量 t/h
15
颗粒r t/m
<=0.5
5.5 油渣分离设备选型
选YMBW23型叶片压滤机
需要台数： 台
取1台
主要技术参数：

型号
YMBW23
过滤面积
23M2
生产能力
5-10T/H
过滤油中含杂率
<0.2%
振动卸饼时间
3-10Min
外形尺寸
6460×1620×2500mm
净重
2850kg
六、设计体会
通过此次设计使我对油脂工艺设计的过程有了进一步的了解，对设计工程中的主要问题、设计步骤、设计方法及设计规范油料更深刻的理解，培养了我综合运用所学理论基知识和专业知识的能力以及分析和解决油脂工厂工艺设计中一般工程技术问题的能力。同时，设计也提高了我运用AutoCAD绘图的能力和计算机应用能力，增强和拓展了我的专业技能。
在设计的过程中，有很多数据需要查阅资料才可以得到，特别是一些技术参数，更需要我们的上网查阅。通过这次设计，使我掌握了一些查阅数据的方法，为以后工作中数据的查取，以及工艺流程的设计奠定了一定的基础。
在这么长时间的设计过程中，对设计工作的严格要求也锻炼了我做事认真的态度。在设计中通过不断的摸索与尝试，我对工程设计也有了更深刻的认识。这么长时间的设计终于有了圆满的成果，虽在设计过程中有过很多次沮丧，但是最终的成果还是使我非常的高兴，尝到了接近成功的喜悦。
由于个人的设计能力有限，在设计过程中还存在许多漏洞和不足之处，望老师批评指正。
七、参考文献
1.刘玉兰等.油脂制取与加工工艺学.北京：科学出版社，2003.
2.何东平.油脂工厂设计手册.武汉：湖北科学技术出版社，1989.
3.冯伯华.化学工程手册.北京：化学工业出版社，1989.
4.夏清等.化工原理.天津：天津大学出版社，2007.
5.杨基和等.化工工程设计概论.北京：中国石化出版社，2005.
6.王雪光，周佳新.AutoCAD2004中文版制图经典教程.北京：电子工业出版社，2006.
7.周镇江.轻化工工厂设计概论.北京：中国轻工业出版社，1999.
8.油脂工厂工艺设计.郑州工学院粮油工业系油脂专业，1975.9.