油脂工艺课程设计400TD棉仁压榨车间工艺流程设计.docx
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油脂工艺课程设计400TD棉仁压榨车间工艺流程设计
《油脂加工工艺学》
课程工艺设计说明书
设计题目：
400T/D棉仁压榨车间工艺流程设计
课程设计任务书
一、设计题目
400D/T棉仁压榨车间工艺流程设计
二、设计目的
培养学生综合运用所学基础理论和专业知识的能力、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；提高学生的绘图能力和计算机应用能力；增强和拓展学生的专业技能；通过课程工艺设计，深化学生对设计思想、设计方法、设计规范的理解，培养学生良好的学习方法，为毕业设计打下良好的基础。
三、设计任务
400T/D棉仁压榨车间工艺流程设计。
四、时间安排
2014年12月4日至6日查阅、收集资料；
2014年12月7日至10日工艺设计计算并撰写设计计算说明书草稿；
2014年12月21日至24日绘制工艺流程草图；
2014年12月25日至27日完成设计计算说明书、工艺流程图并打印；
2014年1月5日上交整套设计资料（包括电子版）。
五、设计内容
1.收集查阅设计资料；
2.物料衡算及热量衡算；
3.设备选型；
4.绘制工艺流程图；
5.撰写设计计算说明书。
六、设计工作要求
1.按时有序地完成各项设计内容；
2.独立完成设计任务，不弄虚作假，不抄袭别人的成果；
3.严格遵守纪律，在指定的地点进行课程设计；
4.严格遵守CAD设计室的有关规章制度；
5.按规范撰写设计计算说明书。
七、设计成绩评定
由指导教师根据学生完成任务的情况、课程设计说明书及工艺图纸的质量及工作态度等进行综合评定。
成绩按优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级进行评定。
优秀者人数一般不得超过总人数的20%。
成绩不及格者不能得到相应的学分，需重新进行课程设计后经考核及格方可获得学分。
八、参考文献
1.油脂制取与加工工艺学
2.化工工艺设计概论
3.化工工艺设计手册
4.化工原理
5.化工制图
6.食品工厂设计原理
7.油脂工厂设计手册
8.通风除尘及气力输送
目录CONTENT
一、总论4
二、工艺流程设计方案的确定4
2.1生产工艺方案5
三、工艺流程说明5
3.1棉仁高水分蒸胚5
3.2预榨6
3.3油渣分离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11
5.4刮板输送机选型12
5.5油渣分离设备选型12
六、设计体会13
七、参考文献13
八、附录
一、总论
棉籽即棉花的种子，外部为坚硬的褐色籽壳，形状大小也因品种而异，籽壳内有胚，是棉籽的主要部分，也称籽仁（棉仁）。
籽仁含油量可达35-45%，含蛋白质39%左右，含棉酚0.2%-2%。
目前棉籽也是重要的榨油原料，棉籽油含有大量的不饱和脂肪酸，其商业上的重要性在于它的油和其他产品。
精炼棉籽油一般呈橙黄色或棕色，脂肪酸中含有棕榈酸21.6-24.8%，硬脂酸1.9-2.4%，花生酸0-0.1%，油酸18.0-30.7%，亚油酸44.9-55.0%，精炼后的棉清油清除了棉酚等有毒物质，可供人食用。
棉清油中含有大量人体必需的脂肪酸，最宜与动物脂肪混合食用，因为棉清油中亚油酸的含量特别多，能有效抑制血液中胆固醇上升，维护人体的健康。
人体对棉清油的吸化吸收率为98%。
目前，我国的制油工业主要是采用的两种生产工艺，一是压榨法制油工艺，二是浸出法制油工艺。
借助机械外力的作用,将油脂从油料中挤压出来的取油方法称为压榨法取油。
按压榨时榨料所受压力的大小以及压榨取油的深度，压榨法取油可分为一次压榨和预榨。
一次压榨又称全压榨，要求压榨过程将榨料中尽可能多的油脂榨出，压榨后饼中残油3%～5%。
而预榨仅要求压榨过程将榨料中约70%的油脂榨出，榨饼中残油15%～18%，预榨饼再进行溶剂浸出取油。
压榨法取油与其他取油方法相比具有工艺简单、配套设备少、对油料品种适应性强、生产灵活、油品质量好、色泽浅、风味纯正等优点，但压榨后的饼残油量高,压榨过程的动力消耗大,榨条等零部件易磨损。
压榨取油之前通常要对料胚进行蒸炒，将生胚蒸炒成熟胚。
压榨毛油中含有一定量的饼屑，在油脂精炼之前必须进行除渣。
故典型的压榨工序包括蒸炒、压榨、毛油除渣。
二、工艺流程方案
生产工艺流程设计和车间布置设计是两个重要设计项目。
他们决定着车间的功能和生产合理与否。
一般工艺流程设计开始于前，车间布置设计在工艺流程设计的基础上进行。
生产工艺流程设计的目的是通过用图解的形式表示出在声场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量——控制流程。
因此，工艺流程设计是工艺设计的核心，而工艺流程设计的质量也是直接决定车间的生产命运。
流程的选择一般要注意：
1、尽可能充分地利用原料以期得到最大的产品得率；
2、所制取的产品质量优良；
3、生产的机械化、适当的自动化，以便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的安全要考虑；
2.1生产工艺方案
→
→
→→→
↓
回榨→→
↓
←
三、工艺流程说明
3.1蒸炒阶段
油料生坯经过湿润、蒸炒、炒坯等处理转变为熟坯的过程称为蒸炒。
蒸炒是压榨取油生产中一道十分重要的工序，润湿蒸炒是指在蒸炒开始时利用添加水分或者是喷入直接蒸汽的方法使生坯达到最优的蒸炒开始水分，再将湿润过的料坯进行蒸炒，使蒸炒后熟坯中的水分、温度及结构性能最适宜压榨取油的要求。
一般蒸炒的最高温度不宜超过130℃，在蒸炒温度及料坯水分相对稳定的条件下，料坯蒸炒的时间愈长，蛋白质的变性程度愈深，生产中通常先采用层式蒸炒锅进行润湿蒸炒，再用炸机调整炒锅进行炒坯干燥。
a）润湿
除了要求均匀润湿和充分搅拌外，还需要有一定的时间让水分在料坯间和料坯内部扩散均匀，其中棉籽采用高水分蒸胚的润湿水分为18%—22%，在润湿时为了使料坯有充分的时间与水分接触，保证料坯的润湿均匀，蒸炒锅润湿层的装料要满，装料量一般控制在80%—90%。
要关闭排气孔，保持蒸炒锅密闭，以防水分散失。
当采用高水分蒸坯时，必须有足够的蒸炒条件与之配合，以保证满足低水分入榨的要求，为此，可以在料坯进入蒸锅之前进行润湿，以延长蒸炒时间。
b）蒸坯
蒸坯时要求料坯要蒸透蒸匀。
为此，蒸坯层的装料要满，装料量控制在80%-90%之间，以延长蒸坯时间。
要关闭排气孔，保持蒸炒锅密闭，以增大蒸锅空间的温度，充分发挥料坯的自蒸作用，并防止油脂氧化和棉酚的变性。
经过蒸坯，料配温度应提高至95℃-100℃。
湿润与蒸炒时间约需50-60min。
c）炒坯
锅中的存料量要少，一般装料量控制在40%左右。
经过炒坯，出料温度应达到105℃-110℃，水分含量在5%-8%之间。
炒坯时间约20分钟，料坯一次压榨的入榨水分通常为1.0%-2.5%，入榨温度为125℃-130℃，而料坯入榨的预榨水分为4%-5%，入榨温度为110℃-115℃，因此，蒸炒全过程通常需要90-120min。
其中，料坯在层式蒸炒锅中约需1.5h，在榨机蒸炒锅中约需0.5h。
d）均匀蒸炒
为了减少蒸炒过程的不一致性，生产上必须采取措施以保证料坯的均匀蒸炒：
保证进入蒸炒锅的生坯质量（水分、坯厚及粉末度的）合格和稳定；均匀进料；对料坯的湿润应均匀一致，防止结团；蒸坯时充分利用料层的自蒸作用，防止硬皮的产生；蒸炒锅各层存料高度要合理，料门控制机构灵活可靠；加热应充分均匀，保证加热蒸汽质量及流量的稳定，夹套中空气和冷凝水的排除要及时；保证各层蒸锅的合理排气，保证足够的蒸炒时间；回榨油渣的掺入应均匀等。
3.2压榨
压榨取油的过程，就是借助机械外力的作用，将油脂将渣料中挤压出来的过程，压榨取油效果取决于许多因素，主要包括渣料结构和压榨条件两大方面。
此外，榨油设备结构及其选型在某种程度上也将影响出油效果。
（a）榨料结构的影响，在要求残油率较低的情况下，榨料的合理低水分和高温是必需的，但榨料温度过高而超过某一限度（如130℃）不允许的；（b）压榨条件的影响，除榨料自身结构条件以外，压榨条件如压力、时间、温度、料层厚度、排油阻力等是提高出油效果的决定因素；（c）榨油设备的影响，榨油设备的类型和结构在一定程度上影响到工艺条件的确定，要求压榨设备在结构设计上应该尽可能满足多方面的要求。
此外，压榨取油的必要条件：
（a）榨料通道中油脂的液压越大越好；
（b）榨料中流油毛细管的直径越大越好，数量越多越好（即多孔性越大越好）；
（c）流油毛细管的长度越短越好；
（d）压榨时间在一定限度内要尽量长些；
（e）受压油脂的黏度越低越好。
3.3油渣分离
毛油中悬浮杂质的存在，对毛油的输送、暂存及油脂精炼都产生不良影响，对毛油中悬浮杂质的分离，通常采用沉降和过滤的方法。
在实际生产中，一般将压榨毛油中悬浮杂质的分离工艺分为油-渣分离（粗分离）和悬浮物分离（细分离）两个步骤。
因此，在压榨毛油粗分离后，还必须进一步对毛油中悬浮物进行细分离，要求经过细分离后毛油中悬浮杂质含量控制在0.1%以下。
一般要求压榨过程的排渣量需控制在10%以下，而实际上有时可高达15%以上。
若仅利用澄油箱进行重力沉降，可以使分离后的毛油含杂量由10%-15%降至1%左右，而采用重力沉降和过滤机结合的方法，可使分离后毛油含杂量降至0.1%-0.3%。
采用通常的分离工艺和设备，分离出的饼渣含油率一般为20%-50%。
对于含渣量高的压榨毛油，最好采用沉降和过滤两步分离的方法，第一步在澄油箱内将大而重的固体饼渣分离，第二步用板框压滤机和叶片式过滤机分离细小的饼屑。
四、工艺计算
4.1物料衡算（以下为压榨工艺所需数据）
含油率：
棉仁40%
含杂率：
清理前5%；清理后0.50%
水分：
11%～12%
含壳率：
剥壳分离后仁中含壳率6%～10%
剥壳分离后壳中含仁率≤0.50%
4.1.1组份物料衡算
⑴仁、杂（仁中含壳率取8%）
无杂净仁=400×（1-8%）=368t/d
净杂=400×8%=32t/d
（2）油分、水分（仁壳中含水量统一取11%）
仁中含油=368×35%=128.80t/d
仁中含水=368×11%=40.48t/d
4.1.2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
棉仁润湿后水分含量在18%-22%，取20%
即：
代入数据得：
E1=45.00t/d
炒胚脱水，出料水分5%—8%，出料温度105—110℃，取水分为6%。
则
E2=66.28t/d
半熟胚N2=生胚N1+润湿吃水E1-脱水E2
N2=400+45.00-66.28=378.72t/d
（2）调整炒胚
根据经调整蒸炒锅后入榨温度110—115℃，水分4～5%，取4%得
解得E3=7.89t/dN3=N2-E3=370.83t/d
（3）压榨
饼中含油15%-17%，取16%。
N3含水=N3×0.04=14.83t/d
N3含油=59.33t/d
列方程组：
N3-N4=E4=370.83-N4①
解出E4=56.96t/d
N4=313.87t/d
工序物料平衡表：
工序
输入
输出
高水分蒸胚
生胚N1=400t/d
润湿吃水E1=45.00t/d
小计445.00t/d
半熟胚N2=378.72t/d
脱水E2=66.28t/d
小计445.00t/d
调整炒胚
半熟胚N2=378.72t/d
熟胚N3=370.83t/d
脱水E3=7.89t/d
小计378.72t/d
预榨
熟胚N3=370.83t/d
预榨饼N4=313.87t/d
毛油E4=56.96t/d
小计370.83t/d
4.2热量衡算
对物料的热量衡算根据能量守恒原理：
输入热量=输出热量。
热损失一般按间接蒸汽带入热量的2%—10%计。
蒸炒时带入的热量有：
生胚中水分带入热量，生胚中干物质带入热量，空气带入热量，直接蒸汽带入热量，润湿水分带入热量。
蒸炒时带出热量有：
熟胚中水分带出热量，熟胚中干物质带出热量，空气带出热量，蒸发水分带出热量，间接蒸汽冷凝水热量，热损失。
根据以上热平衡可计算出间接蒸汽用量，再根据Q=KSΔtm验算出蒸炒锅加热面积。
此处计算由于此处计算中大量数据需由自己设定，以及传热系数K难确定，故未进行详细计算。
五、设备选型
5.1蒸炒锅的选型
选择YZCL400×5蒸炒锅，日处理量200-250t。
n=400/250=1.6,则n取2。
加热面积
110m2
配备动力
280-300Kw
锅内径
Φ4000mm
设计温度
164℃
5.2螺旋榨油机的选型
选择ZY32型螺旋榨油机,日处理量（预榨）260-300t。
n=400/300=1.33,则n取2。
外型尺寸（l×b×h）
4100×2270×3850
配备动力
110Kw
净重
11000kg
5.3提升机选型（斗式提升机）
棉仁容重=720-800kg/m3,取760kg/m3
体积流量V=400×103/760×24=21.93m3/h,选取DTG13/28斗式提升机。
畚斗规格
280×130
头轮直径
630mm
畚斗带线速度
3.8m/s
生产能力
50t/h
最大提升高度
100m
5.4水平输送机器选型（选用螺旋输送机）
料胚除水后容重增大取780kg/m3，QV=370.83×103/780×24=19.81m3/h。
选取LSS25螺旋输送机。
输送能力
3.5-22t/h
机槽宽
360mm
螺旋直径
250mm
机槽高
502mm
螺距
200mm
机重
47kg/m
转速n
60-120r/min
5.5油渣分离设备
选用一台YCYG60×250型澄油箱。
设备一览表
名称
型号
数量（台）
生产能力
蒸炒锅
YZCL400×5
2
200-250t/d
螺旋榨油机
ZY32
2
260-300t/d
斗式提升机
DTG13/28
2
50t/h
螺旋输送机
LSS25
6
3.5-22t/h
澄油箱
YCYG60×250
1
220t/d
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。
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。
此次设计中，我想提出一点建议。
虽查阅了图书馆很多油脂设计资料，但是图书馆的设计资料明显太过于老旧，很多大型设备的数据参数都很难找出，这给我们在设备选型时带来了很大困难，希望老师能向学校图书馆提出此情况，敦促学校更新油脂专业相关资料。
七、参考文献
1.刘玉兰等.油脂制取与加工工艺学.科学出版社，2003.
2.何东平.油脂工厂设计手册.湖北科学技术出版社，1989.
3.油脂制取工艺与设备.武汉粮食工业学院主编.中国财政经济出版社，1983.
4.油脂工厂工艺设计（使用教材）.郑州工学院粮油工业系油脂专业编，1975.
5.刘玉兰.植物油脂生产与综合利用.中国轻工业出版社，1999.
6.Y.H.Hui.贝雷:
油脂化学与工艺学，第五版第二卷，中国轻工业出版社，2001.
7.化工工艺设计手册第四版.中国石化集团上海工程有限公司编.2008.
8.左青.油脂工厂设计手册.安徽科学技术出版社，1991.
八、附录
见附件，工艺流程图
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