大豆预处理车间工艺设计.docx

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大豆预处理车间工艺设计

2012届毕业生

毕业设计说明书

题目:

1000T/D大豆油预处理车间的工艺设计

院系名称：

粮油食品学院专业班级：

食工F0808班

学生姓名：

白苹苹学号：

200848060927

指导教师：

韩丽华教师职称：

副教授

2012年4月30日

摘要

本工艺为1000T/D的大豆预处理工艺,其中采用了大豆的热脱皮工艺。

这个工艺不仅可以使大豆的脱皮效果好，而且还使大豆饼粕的质量提高了。

在此预处理工艺之中我选用了高效振动筛、重力分级去石机、磁选器、调质塔、快速干燥器、破碎机、皮仁分离器、轧胚机等先进的设备。

调质塔不仅能够使大豆的温度提高，让大豆达到适宜于轧胚的温度即70℃左右的温度，而且还使大豆的含水量降低了，控制含水量在10%左右。

快速干燥器可以在很短的时间内使大豆的表面温度上升到90℃左右。

这是因为只有豆皮的温度达到90℃，而豆仁的温度基本不改变，这样就可以使蛋白质的变性降低，从而有利于提高饼粕的质量。

此外提高豆皮温度还有利于大豆破碎后豆皮和豆仁的分离，并且能耗低、处理量大。

皮仁分离器是依据豆皮和豆仁悬浮速度的不同，依靠风力的作用将皮仁分开，这样就可得含高蛋白的饼粕。

液压轧胚机是运用油缸中的液体压力来替代弹簧压力进行紧辊。

这样不但使紧辊的压力大大提高了，让轧出的料胚薄而结实，并且粉末度小，这样提高了胚片的质量，而且增加了生产能力。

关键词：

预处理破碎脱皮轧胚

TitleAResearchonDesigning1000t/dPre-processFactoryforSoybean

Abstract

Thistechnologyisconsideredasthe1000T/Dsoybeanpretreatmenttechnology,duringtheprocess,thesoybeanheatpeelingprocessisused.Thistechnologycanmakesoybeaneffectverywell,andimprovethequalityofsoybeanmealgreatly.Inthetechnologyofsoybeanpretreatment,Ichosesomeadvancedequipmentssuchastheefficientvibratingscreen,themachineofgravityclassificationtostone,magneticseparationdevice,conditioningtower,rapiddryer,crusher,Pi-separatorandrollingembryosmachine,etc.Conditioningtowercanmakesoybeantemperaturerisetobesuitableforrolling,whichisabout70℃,aswellasmakesoybeanmoisturecontentreduce,whichcontrolsthewatercontentatabout10%.Rapiddryermakethetemperatureofthesoybean'ssurfacerisetoabout90℃inaveryshorttime.That'sbecauseonlyifthetemperatureofsoybeanhullgetsto90℃,andthetemperatureofthebeanstaysunchanged,cantheproteindenaturationlower,andthequalityofthemealbreadisimproved.Besides,improvingthetemperatureofsoybeanhullcaneasilyseparatethehullandbeanswithalowenergyconsumptionandlargeproductivityafterbreakingbeans.Pi-separatorisbasedonthedifferenceofsuspensionfloatingspeedbetweenbeanhullandbeans,usingthepowerofwindtogethighproteininbreadmeal.Thehydraulicrollingmachineisanembryooilcylinderoftheliquidpressuretoreplacespringpressureforthetightroller.Itnotonlycanimprovethetightrollerpressuregreatlytomakethematerialofrollingembryothinandsolid,powderforsmall,butalsoimprovethequalityoftheembryo,andincreasetheabilityofproduction.

Keywords：

pretreatmentcleanupcrushDehull

目次

概述

在进入21世纪以来,人们对油脂的需求越来越多,并且要求水平也提高了,在这样的情况下,油脂加工的生产规模也随着变大。

在大豆油生产过程中，产品和副产品的质量及得率、生产过程的能量消耗及生产成本等，均与大豆预处理生产有密切的关系。

然而，很多加工厂在大豆油脂的预处理生产过程中，只是看到了料胚的结构对大豆油的影响，忽视了预处理本身的过程对大豆的各种成份影响，由此造成对毛油品质、油的精炼效能、最终的产品质量和过程中能量消耗的影响。

为了得到更符合消费者需求的大豆油，国内外大豆油脂生产人员在大队对制取工艺的研究和发展中，应该更重视对大豆预处理工艺的研究。

所以，通过充分了解和重视预处理工艺对大豆油生产工艺效果的影响，来选择合适的大豆预处理工艺及生产条件，这是提高大豆油生产工艺效果的重要部分。

这次我设计的是1000T/D的大豆预处理车间工艺，在这个车间里我采用了国内较选进的设备和工艺。

这样的选择不仅节约了初期的成本投入，同时保证了成品的质量。

并且我还采用电脑自动化控制系统，从而节约了人力资源的成本。

我国不仅是一个油脂消费大国和油脂、油料的进出口大国，而且还是油料生产大国和油脂加工大国。

根据统计可以知道，我国的油脂加工企业在世界上是最多的，而且生产能力也在世界的前列。

我国比较大型的油脂生产厂家基本上都在沿海地区，长江三角洲、环渤海地区、珠江三角洲和北部湾地区的油脂厂家比较集中。

如我们所知道的中粮、益海等公司在那些地方建的公司较多。

而中原地区，由于远离海边，交通运输不是很方便，所以这的大型油脂加工厂较少，其中算不错的是阳光油脂有限公司，其他的小型加工厂在乡村多点。

不过，现在很多公司也开始在内地建了分公司，修了专用的铁路来运输物料。

现在大豆油生产方法主要有两种，大豆生胚挤压膨化浸出和大豆生胚的直接浸出。

大豆生胚挤压膨化浸出是一种新的生产工艺，从80年代开始于美国、巴西等国家，近年来，它得到了迅速地推广。

大豆的生胚膨化浸出是对大豆进行清理、破碎、软化、干燥后，再挤压膨化，制成膨化颗粒，然后进行浸出取油。

而大豆在轧胚之前以前是冷脱皮，现在很多采用的是热脱皮工艺。

1设计说明书

1.1设计课题：

1000T/D大豆预处理车间工艺设计。

1.2生产规模和产品质量：

（1）原料：

大豆（含杂3%，含水14%，含油15%，含皮7%）

（2）生产规模：

日处理大豆1000吨

（3）成品胚片：

1）含杂量≤1%

2）温度50℃左右

3）含水9%

4）胚片厚度〈0.3mm

1.3车间布置说明：

根据设计的工艺需要，设定总层数为六层。

车间总长30米，宽16米，高27米，一楼为埋刮板输送机，二楼为轧胚机、磁选器和粉碎机，三楼为去石机、皮仁分离器，四楼配置振动筛和皮仁分离器、二道粉碎机，五楼为一道粉碎机，六楼为流化床干燥器。

本设计采用轧胚机单排，粉碎机单排，四楼设控制室。

一楼的高度为3米，二层到四层每层的高度均为5米，五楼的高度为3米，六楼的高度为6米。

总的来说，整体车间布置合理，让各个设备分别具有较好的操作空间。

1.4工艺流程

预处理中主要的工序为脱皮工艺，大豆的脱皮工艺分为热脱皮和冷脱皮两种。

此处我选用的是热脱皮工艺。

经过清理的大豆在调质塔中缓慢干燥至含水10%左右，然后在快速干燥器中让豆皮中的含水量进一步降低，干燥后的大豆先经过第一级的齿辊破碎机破碎到2-3瓣，皮仁分离器的分离，得到的豆瓣再经过第二级的齿辊破碎机，将大豆破碎到4-8瓣，然后经过皮仁分离机的分离，分离得到的豆仁送到轧胚机中，分离后得到的豆皮经振动筛把其分为皮、碎仁和碎皮、细仁。

分离出的细仁送去轧胚，而碎仁和碎皮再经过吸风分离器分离。

它与冷脱皮工艺相比，生产周期短，热大豆破碎后的粉末度小，并且有利于皮仁分离。

此工艺采用了热空气的循环系统，让大豆干燥及干燥后的破碎等过程都保持在一定的温度下进行，此时，经过脱皮后的热豆仁可以不软化而可以直接轧胚，这可以大大节省了蒸汽的消耗。

1.4.1工艺介绍

大豆

计量称

筛选（高效振动筛）大的杂质

比重去石机石子

磁选器铁等金属杂质

调质（调质塔）去掉4%的水分，将大豆的温度升到60-70度

快速加热器（流化床干燥器）去掉0.5%的水分，大豆温度升到90度

一道破碎机破成1/2瓣

皮仁分离器豆皮筛选粉碎

二道破碎机破成1/4—1/8瓣

皮仁分离器豆皮豆仁打包

轧坯机坯片厚度为0.25-0.30mm

轧坯机

浸出车间

1.4.2清理

选用了高效振动筛来去除大杂等；比重去石机可以去除石子等；磁选器来去除铁等金属杂。

1.4.3干燥

利用调质塔来调节水分和温度，使大豆具有适宜的弹性和塑性；用快速干燥器来快速干燥豆皮，这样可以更好地进行脱皮和轧胚。

1.4.4破碎

工艺选择进行两次破碎，第一道破碎为2到3瓣，第二道破碎为4到8瓣，这样有利于后面的脱皮工艺。

1.4.5脱皮

此处采用热脱皮工艺，减少了大豆中蛋白质的变性和油脂的变质。

热大豆破碎的粉末度小,这样更有利于皮仁分离,从而减少了皮中的含仁量。

经过脱皮后的豆粒不再进行软化，节约了蒸汽的消耗。

此外,循环地利用热的流化空气也减少了热量的消耗。

1.4.6轧胚

轧胚是破坏了细胞组织,增加了碎豆的表面积,缩短了油脂从豆粒浸出的路程。

轧胚的时候,要豆胚均匀而薄、不漏油、粉末度小。

这里选用国产的液压紧单对辊压胚机,轧辊采用了离心铸造合金复合轧辊,离心浇注的高合金轧辊内多了流体冷却机构,加快了内部热量的传导。

大豆进入轧坯机,调整好轧辊间距,保证坯片的厚度约为0.2～0.3mm。

坯片去浸出时水分约为10%以下,入浸温度50℃左右。

1.4.7总述

该课题为1000吨/天大豆预处理工艺设计,采用了国内较先进的设备和工艺。

本工艺采用了大豆的热脱皮工艺，这样不仅使大豆的脱皮效果好，而且还提高了饼粕的质量。

通过使用高效振动筛不仅可以降低了大豆中杂质的量，使饼粕和油的质量提高了，而且它的噪音小。

筛格选用抽屉式的，便于清理、检修。

比重去石机可以除去其中的一些碎石，使大豆中的含杂量降低了，从而可以使破碎机和轧胚机的使用寿命提高了，避免了碎石破坏粉碎机和轧胚机的辊面。

调质塔不仅能够改变大豆的温度，让大豆达到适宜于轧胚的温度（70℃左右的温度），而且还降低了大豆的含水量，控制含水量在10%左右。

调质塔比软化锅的处理量大、占地面积小。

快速干燥器可以在很短的时间内让豆皮的温度上升到90℃左右。

因为只有豆皮的温度达到90℃，而豆仁的温度并不增加，这样就可以使蛋白质的变性降低，有利于提高饼粕的质量。

豆皮温度的提高还有利于后面的皮仁分离。

皮仁分离器是根据豆皮和豆仁的悬浮速度不同，依靠风力的作用将豆皮和豆仁分开，这样就能得到高蛋白的饼粕。

另外可以根据顾客的需要在饼粕中添加不同量的豆皮。

液压轧胚机是采用油缸中的液体压力来替代弹簧的压力进行紧辊。

它不仅可以大大提高了紧辊的压力，让轧出的料胚结实而薄，并且粉末度小，提高了胚片的质量，增加了生产能力。

2设计计算书

2.1原料：

大豆1000T/D,含水14%，含杂3%，含油15%，含皮7%

2.2物料衡算

一、清选工序

输入量：

大豆41.7t/h，含杂3%

清选后要求含杂为0.3%

原料中的精大豆：

41.7×97%=40.449t/h

原料的含油量：

41.7×15%=6.255t/h

原料中含杂量：

41.7×3%=1.251t/h

清选后含杂量为x:

x/（x+40.449）=0.3%

x=0.122t/h

去杂的含量：

1.251-0.122=1.129t/h

清选后的物料：

40.449+0.122=40.571t/h

二、调质工序

输入量：

大豆40.571t/h含水14%

要求调质塔去掉4%的水分

根据绝干物料的量不变作物料衡算，可以得到

1）去除的水分量：

40.571×4%/（1-10%）=1.803t/h

2）调质后的物料量：

40.571×（1-14%）/（1-10%）=38.8t/h

三、气流干燥工序

调质干燥前大豆的含皮量：

40.571×7%=2.84t/h

调质前皮中的含水量：

2.84×14%=0.398t/h

皮干基的量：

2.84-0.398=2.442t/h

调质后皮中含水量为x：

x/（x+2.442）=10%

X=0.2713t/h

气流干燥后皮中含水量为x：

x/（x+2。

442）=9.5%

x=0.2563t/h

气流干燥去除的水分：

0.2713-0.2563=0.015t/h

气流干燥后的物料量：

38.8-0.015=38.785t/h

干燥后大豆的含皮量：

2.442+0.2563=2.698t/h

四、脱皮工序（脱皮率为98%）

脱皮的量：

2.698×98%=2.644t/h

未脱皮的量：

2.698-2.644=0.054t/h

去除的皮中的含仁量为x：

x/（x+2.644）=1%

x=0.027t/h

五、豆皮清选工序

清选后的皮中的含仁量为x：

x/（x+2.644）=0.1%

x=0.003t/h

去除的豆仁量:

0.027-0.003=0.024t/h

轧坯的豆仁量：

38.785-（2.644-0.024）=36.165t/h

2.3热量衡算

2.3.1调质塔空气加热器

1）已知条件：

a）进口空气温度20℃，相对湿度70％；

b）出口空气温度75℃，经过调质塔后温度60℃相对湿度50％；

c）用于加热的饱和蒸汽140℃，出来的冷凝水140℃；

d）大气压力：

p=101.33kp

e）经过调质塔干燥后的水分蒸发量：

W=1.803T/H

2）干空气量的计算：

∵L=W/（H2-H1）

L──绝干空气的消耗量，kg绝干气/h

W──经过调质塔干燥后的水分蒸发量，kg/h；W=1.803T/H=1803kg/h

H1──进口空气的湿度，kg/kg绝干空气

H2──出口空气的湿度，kg/kg绝干空气

∵H1=0.622ф1ps1/p-ф1ps1

ф1―进口空气的相对湿度，70%

ps1―20℃时设备的饱和蒸汽压Kpa：

Ps1=2.335Kpa

p―总压Kpa，p=101.33Kpa

∴H1=0.0102㎏/㎏绝干空气

∵H2=0.622ф2ps2/（p-ф2ps2）

ф2―出口空气的相对湿度50%

ps2―60℃时纯水的饱和蒸汽压19.923Kpa

p―总压101.33Kpa

∴h2=（0.0622×50%×19.923）/（101.33-50%×19.923）=0.0678㎏/㎏绝干空气

∴L=W/（H2-H1）=31302㎏绝干空气/h

3）带入热量的计算：

（1）20℃干空气和其水分带入的热量

∵Q1=LCg1tg1+Lh1IV1

L―绝干空气消耗量31302㎏绝干空气/h

Cg1―20℃绝干空气的比热容:

1.005kj/（㎏绝干空气*℃）

tg1―绝干空气的温度20℃

h1―进口空气的湿度0.0102㎏/㎏绝干空气

IV1―20℃时饱和水蒸气的焓2530.1kj/kg

∴Q1=31302×1.005×20+31302×0.0102×2530.1=1.44×106

（2）140℃的加热蒸汽带入的热量

∵Q2=MIv2

M―加热蒸汽的消耗量Kg/h待求；

Iv2―140℃时饱和蒸汽的焓2737.7kj/kg

∴Q2=M×2737.7

4）带出热量的计算（kj/h）

（1）75℃的干空气和其水分带走的热量

∵Q3=LCg3tg3+Lh3Iv3

L—绝干空气的消耗量㎏绝干空气/h：

31302㎏绝干空气㎏/h

Cg3—75℃绝干空气的比热容kj/（㎏绝干空气*℃）：

1.009kj/（㎏绝干空气*℃）

tg3—绝干空气的温度℃，75℃

h3—出口空气的湿度㎏/㎏绝干空气：

0.0102㎏/㎏绝干空气

Iv3—75℃时饱和水蒸气的焓kj/kg：

2633.5kj/㎏

∴Q3=31302×1.009×75+31302×0.0102×2633.5=3.21×106

（2）140℃冷凝水带出的热量

∵Q4=MIv4

M—冷凝水的量Kg/h，待求

Iv4—140℃时冷凝水的焓，kj/kg：

589.08kj/kg

∴Q4=M×589.08

5）热量损失的计算

按总传热量的5%计算：

Q5=（Q2-Q4）×5%

6）列平衡方程

∵Q1+Q2=Q3+Q4+Q5

1.44×106+M×2737.7=3.12×105+M×589.08+（M×2737.7-M×589.08）×5%

∴M=823Kg/h即为用调质塔的热风加热器的加热蒸汽的消耗量

则：

　Q2=2737.7M=2737.3×823=2.25×106kJ/h

Q4=589.08M=589.08×823=0.48×106kJ/h

2.3.2调质塔

1）已知条件：

1）大豆的进口量：

G1=40.571T/H

大豆的出口量：

G2=38.8T/H

2）用75℃的空气对其干燥，出口废气温度60℃，相对湿度50%

3）用110℃的间接饱和蒸汽对其调质，出来的冷凝水110℃

2）带入热量的计算

（1）75℃的干空气和其水分带入的热量

∵与出热风加热器的热空气相同

∴Q1=3.12×106kj/h

（2）110℃的加热蒸汽带入的热量

∵Q2=MIV2

M—加热蒸汽的消耗量Kg/h，待求

IV2—110℃时饱和水蒸气的焓kj/kg：

2693.4kj/kg

∴Q2=M×2693.4

（3）20℃大豆带入的热量

∵Q3=G1×Cm×θ1

G1—大豆的进口量Kg/h:

40571Kg/h

Cm—大豆的比热容2.09kj/（㎏*℃）：

0.5kcal/（㎏*℃）

θ1—大豆的进口温度℃：

20℃

∴Q3=1.696×106kj/h

3）带出热量的计算

（1）60℃的废气和其水分带走的热量

∵Q4=LCg4tg4+Lh4Iv4

L—绝干空气的消耗量㎏绝干空气/h：

31302㎏绝干空气/h

Cg4—60℃绝干空气的比热容kj/（㎏绝干空气*℃）：

1.005kj/（㎏绝干空气*℃）

tg4—绝干空气的温度℃：

60℃

h4—出口空气的湿度㎏/㎏绝干空气:

0.0678㎏/㎏绝干空气

Iv4—60℃时饱和水蒸气的焓kj/kg：

2606.3㎏/㎏

∴Q4=31302×1.005×60+31302×0.0678×2603.3

∴Q4=7.41×106Kj/h

（2）110℃冷凝水带出的热量

∵Q5=MIv5

M—冷凝水的量Kg/h，待求

Iv5—110℃时冷凝水的焓，kj/kg：

589.08kj/kg

∴Q5=M×589.08

（3）60℃的大豆带出的热量

∵Q6=G2×Cm×θ2

G6—大豆的出口量Kg/h：

38800Kg/h

Cm—大豆的比热容2.09kj/（㎏*℃）：

0.5kcal/（㎏*℃）

θ2—大豆的出口温度℃：

60℃

∴Q6=4.87×106kj/h

4）热量损失的计算

按总传热量的5%计算：

Q7=（Q2-Q5）×5%

5）热平衡方程

∵Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6+Q7

3.12×106+M×2693.4+1.696×106=7.41×106+M×589.08+4.87×106+（M×2693.4-M×589.08）×5%

∴M=3733.67Kg/h即为加热调质塔内大豆的加热蒸汽的消耗量

∴停留30分钟时,调质塔内大豆加热的间接蒸汽总热量Q=CM（T1-T2）

∴Q=2.09×3733.67×（75-60）=1.2×105kj/h

2.3.3快速干燥器的热风加热器

1、已知条件：

⑴进口空气温度20℃，相对湿度70%

⑵出口空气温度140℃，经快速干燥后温度100℃，相对湿度不变

⑶用于加热的饱和蒸汽160℃，出来的冷凝水160℃

⑷经过快速干燥后的水分蒸发量w=0.015t/h

2、干空气的计算：

⑴热风放出的热

∵Q1=（LCg1tg1+Lh1Iv1）-（LC’g1t’g1+Lh1I’v1）

L—绝干空气的消耗量㎏绝干空气/h待求

Cg1—140℃绝干空气的比热容kj/（㎏绝干空气*℃）:

1.013kj/（㎏绝干空气*℃）

C′g1—100℃绝干空气的比热容，kJ/（kg绝干气·℃）：

C′g1=1.009kJ/（kg绝干气·℃）；

tg1—绝干空气的温度℃:

140℃

h1—进口空气的湿度㎏/㎏绝干空气:

0.0102㎏/㎏绝干空气

Iv1—140℃时饱和水蒸气的焓kj/kg:

2737.7kj/kg

t’g1—绝干空气的温度:

100℃

I’v1—100℃时饱和水蒸气的焓kj/kg:

2677kj/kg

∴Q1=41.54L

⑵干燥出的水分带走的热量

∵Q2=W2I2-W2I’2

W2—去除的水分量:

15kg/h

I2—100℃水蒸气的焓:

2677kj/kg

I’2—65℃时水的焓:

272kj/kg

∴Q2=3.6×104kj/h

⑶热量损失

按总传热量的5%计算：

Q3=Q1×5%

⑷列热平衡方程

∵Q1=Q2+Q3

∴L=912.2kj/h