1000td大豆预处理车间工艺设计布置图说明.docx
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1000td大豆预处理车间工艺设计布置图说明
目录
前言1
一、设计依据2
1.1工艺流程方案的确定2
1.2工艺流程说明2
1.3工艺计算4
1.4设备选型10
1.5设备清单12
二、设计原则12
2.1生产车间工艺布置的原则13
2.2具体原则14
三、设备布置说明15
3.1厂房的平面型式15
3.2厂房的跨度和柱网布置15
3.3厂房的空间布置15
四、对土建设计的要求16
4.1.厂址选择的原则16
4.2对场地的要求16
五、设计总结17
前言
大豆是一种重要的粮油兼用农产品、既能食用，又可用于榨油。
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35％－45％，比禾谷类作高6－7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。
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。
随着我国先进技术以及生产规模的冲击，我国的油脂行业面临重大的挑战。
根据我国的油脂行业的现状以及考虑工厂的规模效益，我设计一套日产1000T/D的大豆预处理车间。
此套方案着眼于先进的经济效益，以及先进的经济技术指标。
在此设计中，查阅了许多有关资料，以及对设备的性价比进行了比较，以此作为设备选型的基础，来实现达到工艺和性价的最优化。
由于时间仓促，以及能力有限，设计中有纰漏，望能够见谅和指正。
一、设计依据
1.1工艺流程方案的确定
1.1.1设计要求
设计题目：
1000t/d大豆预处理车间工艺设计
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%
工艺指标：
仁中含油率2.7%
清理后油料中含杂量0.5%；杂中含油料0.5%
脱皮后皮中含油率0.6%
皮中含仁率0.6/2.7=2.9%
脱皮水分：
9%
软化水分：
10-12%→11-14%
设计方案：
本设计采用传统的大豆热榨技术，利用预榨浸出取油工艺。
工艺流程：
大豆 → 清选→ 干燥→ 破碎→ 脱皮→软化→轧胚 → 蒸炒→ 压榨→过滤→原油
↓↓↓↓↓↓
杂质水皮水饼渣
1.2工艺流程说明
1.2.1清理除杂
目的：
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。
磁选设备是专门用来清除油料中滋性金属杂质的清选设备。
油料在收获、清选及输送过程中难免混入一些铁钉、螺帽、螺栓等磁性金属杂质。
虽然这些杂质在油料中含量很少，可是它们的危害很大，容易造成机械设备的损坏，严重的会导致设备事故和安全事故，对此必须引起重视。
1.2.2调质干燥
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℃。
1.2.3破碎脱皮
破碎的目的：
首先是使油料具有一定的粒度以符合轧坯条件；其次是油料破碎后表面积增大，利于软化时温度和水分的传递，软化效果好。
另外，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，才更利于浸出取油。
大豆脱皮是生产低温食用豆粕和高蛋白饲料豆粕制油工艺中所必须的，其目的是提高豆粕中的蛋白质含量和减少豆粕的纤维素含量。
在常规的生产高温饲用豆粕的大豆预处理工艺中，有时也设置大豆脱皮工序，其目的是增加浸出设备的处理量，降低豆粕的残油量，减少生产过程中的能量消耗和提高浸出毛油的质量。
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。
破碎后的油料粒度均匀，不出油，不成团，少成粉，粒度符合表所示的要求。
为了达到破碎的要求，必须控制破碎时油料的水分含量。
水分含量过高，油料不易破碎，且容易被压扁、出油、成团，还会造成破碎设备不易吃料等；水分含量过低，将增大粉末度，粉末过多也容易成团。
此外，油料的温度也会对破碎效果产生影响。
1.2.4软化
软化的目的：
即通过对温度和水分的调节，使油料具有适宜的弹塑性，减少轧坯时的粉末度和粘辊现象，以保证坯片的质量。
软化还可以减少轧坯时由于轧辊磨损造成的机器的振动，以利于轧坯操作的正常进行。
要求：
应根据油料的种类和所含水分的不同制定软化温度，确定软化是进行加热去水操作还是加热湿润操作。
当油料含水量高时，软化温度要低一些；反之，软化温度可高一些。
同时还应根据轧坯效果调整软化条件。
要求软化后的料粒有适宜的弹塑性及均匀透彻等。
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
10-12
11-14
70
20-30
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。
1.2.5轧坯
轧坯的目的：
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。
要求：
料坯薄而均匀，粉末度小，不露油。
料坯的厚度为大豆0.3mm以下，棉仁0.4mm以下，菜籽0.35mm以下，花生仁0.5mm以下。
粉末度要求控制在孔径20目筛下物不超过3%。
1.2.6预压榨
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：
●榨料里面的通道中油脂的液压愈大愈好
一般说，压榨时传导于油脂的压力愈大，油脂的液压也就愈大。
在料子一定的结构—机构性质下，为提高油脂上的压力，就必须提高施于料子的压力（要使克服凝胶骨架阻力的压力所占的比重降低，必须改变料子的结构——机械性质）。
但如前所述，压力过度易使流通道封闭和收缩，影响出油效率。
●压榨过程中流油毛细管直径愈大、数量愈多愈好（即多孔性愈大愈好）
榨料的多孔性是直接影响排油速度的重要因素。
要求榨料（或饼）的多孔性在压榨过程中，随着变形仍能保持到终了，以保证油脂流出至最小值。
●流油毛细管的长度愈短愈好
流油毛细管长度短即榨料层薄）而暴露的表面积大，则排油速度快。
●压榨时间在一定限度内要尽量长些
压榨过程中应有足够的时间，保证榨料内油脂的充分排出，但是时间太长，则因流油通道变狭甚至闭塞而凑效甚微。
●受压油脂的粘度愈低愈好
粘度愈低，油在榨料内运动的阻力愈小，愈有利于出油。
因此，生产中是通过备料（蒸炒）来提高榨料的温度，使油脂粘度降低。
1.3工艺计算
物料衡算示意图：
N 1 N2 N3 N4 N5 N6 N7
大豆 →清 选 →干燥→ 破碎 → 脱皮 → 软化→ 轧胚→ 蒸炒→
↓↓↓↓↓↓↓
E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7
N8N9
压榨 →过滤 →原油
↓ ↓
E8 E9
1.3.1原料性质
1、原料大豆N1=1000吨/天，设杂质中不含水、油，其组成为：
杂质:
6% 皮:
8% 仁:
90% 油 :
18% 水:
12% 惰性固体:
65.7%
2、杂质去除率为90%使杂质降到0.5% 以下
3、干燥前水分13%，干燥后水分10%，温度控制在65℃
4、热脱皮时温度为干燥温度，脱皮效率为95﹪，皮中含仁0.5﹪
5、破碎度为4-6 瓣
6、软化前水分为10%，软化后水分为14% ，软化温度控制在80℃
7、轧胚厚度为0.3mm
8、蒸炒前水分14%，蒸炒后水分3%，蒸炒温度控制在120℃
9、压榨豆饼含油（干基）8%
10、毛油残渣0.3%，渣中残油20%
11、皮含水13.5%，含油0.9%
1.3.2物料衡算
1.3.2.1原料成分（T/D）
含杂量：
1000*6%=60
含仁量：
1000*（1-6%）*92%=865
含皮量：
1000*（1-6%）*8%=75
含油量：
1000*（1-6%）*18%=170
含水量：
1000*（1-6%）*12%=113
惰性物质：
1000*（1-6%-11.3%-17%）=657
已知大豆皮中含水13.5%，
则 豆皮中水的重量=豆皮重×13.5%=75×0.135=10.125 吨/天
仁中水的重量=总水量-豆皮中水量=113-10.125=102.875 吨/天
仁中水的含量%=仁中水的重量/仁重=102.875/865=13.2%
仁中油的含量=油总量/仁总量=170/865=19.65%
1.3.2.2各工序物料计算
1、清 选
工艺要求:
要使清理后油料中含杂量小于0.5%,下脚中含油料量小于0.5%.
已知 杂质含量6%，去除率90%
则清理除杂质量E1=N1×6%×0.90=1000×6%×0.90=54吨/天
经清理后物料量N2=N1-E1=1000-54=946 吨/天
2、干 燥
工艺要求:
使水分含量调节到最适合进行破碎的状态.
已知 干燥前水分13%，干燥后水分10%
干燥脱去的总水分E2= N2×（13 %-10 %）=946×0.03=28.38吨/天
仁失水=仁重×（13%-10 %）=865×0.03=25.95吨/天
皮失水=总脱去的水-仁失水=28.38-25.95=0.243 吨/天
经干燥后的物料N3= N2-E2=946-28.38=917.62 吨/天
干燥后仁中含油%=油总重/干燥后仁总重×100%=170/917.62×100%=18.53%
干燥后皮重=75-0.243=74.757 吨/天
干燥后皮含水=（10.125-0.243）÷74.757=13.2%
3、破碎
破碎时没有物料的损失或增加，故 E3=0,N4=N3=917.62 吨/天
4、脱皮
E4为豆皮，N5为仁
已知豆皮中含仁0.5%，仁中含豆皮5%
依据前后物料平衡，可列出如下方程组：
E4×0.5%+N5×（100-5）%=865-25.95=839.05
（1）
E4+N5=N4=917.62
（2）
由方程组可解得：
分离出的物料总量（豆皮，小量仁）E4=34.6吨/天，
脱皮后的物料N5=883吨/天
E4中仁重=E4×0.5%=34.6×0.005=0.173吨/天
E4中豆皮重=E4-E4中仁重=34.6-0.173=34.43吨/天
E4中水重=0.173×13.2%+34.43×12.8%=4.43吨/天
E4中油重=仁重×仁中含油量+豆皮重×豆皮含油量=0.173×18.9%+34.43×0.9%=0.34 吨/天
E4中油的重量百分比=E4中油重/E4=0.34÷34.6=0.99%
N5中仁重=N5×（100%-5%）=883×0.95=838.85吨/天
N5中的豆皮重=N5×5%=44.15 吨/天
N5中的水重=838.85×13.2%+44.15×12.8%=116.38吨/天
N5中的油重=838.85×18.9%+44.15×0.9%=158.94吨/天
N5中水的重量%=N5中水重/N5=116.38÷883×100%=13.2%
综上豆皮、仁平衡表如下：
表1.豆皮、仁平衡表
成份
输入
输出
项目
重量T/D
项目
重量T/D
豆皮
原料中皮
干燥豆皮除水
干燥后豆皮重合计
75
0.243
74.757
E4中豆皮
N5中豆皮
干燥后豆皮重合计
34.43
44.15
78.58
仁
原料中N1仁
干燥除仁水
仁干燥后仁重合计
865
25.95
842.86
E4中仁
N5中仁
干燥后仁重合计
0.173
838.85
839.023
5、软化
软化前水分10%，软化后水分为14%
软化需要增加的水重E5=N5×（14%-10%）=883×0.04=35.32吨/天
软化后物料重N6=N5+E5=883+35.32=918.32吨/天
N6含水=N6×14%=918.32×0.14=128.56吨/天
N6中油的重量%=N5中油重÷N6=158.94÷918.32=17.3%
6、 轧胚时没有物料的损失或增加，故 E6=0,N7=N6=918.32 吨/天
7、蒸炒
蒸炒前水分14%，蒸炒后水分3%
蒸炒脱去的水分E7= N7×（14 %-3 %）=918.32×0.11=101.02吨/天
经蒸炒后的物料N8= N7-E7=918.32-101.02=817.3 吨/天
N8中油的重量%=N7中油重÷N8=158.94÷817.3=19.44%
8、压榨
已知压榨大豆饼（干基）含油8%
可列方程组：
E8+N9=N8=817.3
E8+N9×8%=158.94
解方程组得压榨后榨出的油E8=122.7吨/天，压榨饼N9=721.3吨/天
压榨饼含油重=N9×8%=721.3×0.08=57.7吨/天
9.过滤
油中含渣重=E8×0.3%=122.7×0.003=0.3681吨/天
饼中含油重=N9×20%=721.3×0.2=144.27吨/天
物料衡算后的总表如下：
表2.物料衡算总表
类别
输入
输出
物料名称
重含量%
重量T/D
物料名称
重量T/D
水
原料大豆
12
120
脱皮中E4
4.43
干燥失水E2
28.38
软化加水 E5
35.32
蒸炒失水E7
101.02
合计
120
合计
169.15
油
原料大豆
18
18
脱豆皮E4
0.34
压榨E8
122.7
饼N9中油量
57.7
合计
180
合计
180
总物料
原料大豆
1000
去杂质E1
54
干燥除水E2
28.38
脱豆皮E4
34.6
软化E5
35.32
蒸炒E7
101.02
压榨排油E8
122.7
压榨出饼N9
721.3
合计
1000
合计
1000
1.3.3物料衡算
（一） 热量衡算的依据：
油脂工厂中热量衡算一般用下式表示：
输入 输出
Q1+Q2=Q3+Q4+Q5+......
Q1——所处理物料带入设备的热量
Q2——由加热剂（或冷凝剂）传给设备或所处理物料的热量
以上为输入热量
Q3——所处理物料从设备中带出的热量
Q4——由水分损失带走的热量
Q5——设备散失的热量
以上为输出热量
（二）热量计算
需要热量计算的有：
干燥，软化，蒸炒
1.干燥的热量计算
（1）带入的热量
①水分带入热量
G 水=12吨
Q1水= G 水ct=12×1000×1×1000×24=2.88×108卡
②大豆干基带入的热量
G 干基=100×（1-13%）-2=85 吨
Q 干基= G 干基Co.t=85×1000×0.462×1000×24=9.428×108卡
Q1=Q1水+ Q 干基=2.88×108+9.428×108=12.3048×108卡
（2）带出热量
G3干基=85×（1-10%）=76.5吨
Q3料= G 干基Co.t=76.5×1000×0.462×1000×60=2.1206×109卡
Q3 水= G3水ct=（12-3.244） ×1000×1×1000×60=5.253×108卡
Q3= Q3 料+Q3 水=2.1206×109+5.253×108=2.646×109卡
（3）损失热量
干燥剂G 水=E2=3.244 吨
Q4=Q 损失=E2ct1=3.244×1000×1×1000×（60-24）=1.168×108卡
（4）设备散热引起的热量损失
热损失Q5 初步按总量的5%计算
Q5=（ Q3料+ Q3 水）×5%=2.646×109×0.05=1.323×108卡
（5）加热剂带入热量 Q2=（Q3料+ Q3 水）+Q4+Q5-Q1
=（21.206+5.253+1.168+1.323-12.3048）×108=1.6453×109卡
Q 输入=Q1+ Q2=（1.23048+1.6453）×109=2.895×109卡
Q 输出=Q3+Q4+Q5=（2.646+0.1168+0.1323）×109=2.895×109卡
Q 输入= Q 输出，由此可知干燥过程的热量是平衡的。
2.软化的热量计算
（1）带入的热量
①水分带入的热量 G 水= N5中的水重=9.433吨
Q1水= G 水ct=9.433×1000×1×1000×65=6.13×108卡
②大豆干基带入的热量
G 干基=76.5-3.363=73.137吨
Q1 干基= G 干基Co.t=73.137×1000×0.462×1000×65=2.1963×109卡
Q1= Q1水+ Q1 干基=（0.613+2.1963）×109=2.8095×109卡
（2）物料带出热量
①水分带出热量
G3水=13.328吨
Q3水= G3水C.t=13.328×1000×1×1000×80=1.066×109卡
②大豆干基带出的热量
G3料=76.5吨
Q3料=G 料Co.t2=76.5×1000×0.462×1000×80=2.827×109卡
Q3= Q3水+ Q3料=（1.066+2.827）×109=3.894×109卡
（3）软化加水带入的热量
Q4=3.895×1000×1×1000×80=3.116×108卡
（4）设备散热引起的热量损失
Q5=（Q3水+ Q3料 ）×5%=（10.66+28.27）×108×0.05=1.947×108卡
（5）加热剂带入热量
Q2=（Q3料+ Q3 水+Q4+Q5）- Q1
=（1.066+2.827+0.3116+0.1947）×109-2.8095×109=1.5905×109卡
Q 输入=Q1+Q2=（2.8095+1.5905）×109=4.4×109卡
Q 输出=Q3+Q4+Q5=（3.894+0.3116+0.1947）×109=4.4×109卡
Q 输入= Q 输出，由此可知软化过程的热量是平衡的。
3.蒸炒的热量计算
（1）带入的热量
①水分带入的热量 G 水= N6中的水重=13.328 吨
Q1水= G 水ct=13.328×1000×1×1000×80=1.066×109卡
②大豆干基带入的热量
G 干基=N7×（1-14%）=95.199×0.86=81.871 吨
Q 干基= G 干基Co.t=81.871×1000×0.462×1000×80=3.026×109卡
Q1=Q1水+ Q 干基=1.066×109+3.026×109=4.092×109卡
（2）带出热量
G3干基=81.871 ×（1-3%）=79.41 吨
Q3料= G 干基Co.t=79.41×1000×0.462×1000×120=4.403×109卡
Q3 水= G3水ct=（13.328-10.8） ×1000×1×1000×120=0.304×109卡
Q3= Q3 料+Q3 水=4.403×109+
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