大豆热榨30吨工艺设计大学毕设论文.docx

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大豆热榨30吨工艺设计大学毕设论文

目录

（一）前言…………………………………………………………2

（二）工艺流程设计方案的确定…………………………………3

（三）物料衡算……………………………………………………4

（四）热量衡算……………………………………………………7

（五）设备选型……………………………………………………9

（六）参考文献…………………………………………………15

（七）附录…………………………………………………15

一.前 言

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。

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。

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。

二.工艺流程设计方案的确定

工艺要求:

30 吨/天大豆热榨工艺设计 

（一）工艺说明:

1.清选  清选的目的是除去原料大豆中的各种杂质，如：

铁块、石块、土块、植物茎叶等，清选后的原料花生杂质含量不得超过0.5%。

2.干燥  干燥是为了降低大豆的水分，以便将豆皮脱去，豆皮的存在对大豆蛋白的颜色和风味有重大的影响，烘干后要求水分降低到10%以下。

3.破碎  破碎的目的是增大油料的 表面积，利于软化时温度和水分的传递，软化效率提高，以便提高出油率。

大豆破碎粒度为4-6 瓣，粉末度控制在通过20 目/in 筛不超过5%。

为了达到破碎的要求，必须控制破碎时油料的水分含量，大豆的适宜破碎水分为10%-15%。

4.脱皮 油料脱皮的目的是为了提高饼粕的蛋白质含量和减少纤维素的含量，提高饼粕的利用价值。

同时也使毛油的色泽好，含蜡量降低，提高毛油的质量，油料脱皮还可以增加制油设备的处理量，降低饼粕的残油量，减少生产过程中的能量损耗，减少设备磨损。

成熟的大豆皮与籽仁之间的结合力和大豆的含水量有关，当水分到达某一数值时，结合力降至最低。

这时，大豆受到一个很力的作用便能将红衣从籽仁上剥落。

此处选用大豆热脱皮全脱皮工艺，大豆被干燥至含水分10%，然后经破碎机将大豆破碎4-6 瓣，再落入撞击吸风分离机利用撞击力使豆皮脱落下来。

5.软化 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，保证胚片的质量。

大豆的含油量较低，可塑性较差，轧胚前一般都需要进行软化。

6.轧胚轧胚目的在于部分破坏油料的细胞组织，增加油料的表面积，使料胚达到一致性，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。

7.蒸炒蒸炒的目的是通过温度和水分的作用，使料胚在微观生态，化学组成以及物理状态等方面发生变化，以提高压榨出油率及改善油脂和饼粕的质量。

8.压榨  压榨法取油具有工艺简单，配套设备少，生产灵活，油品质好，色泽好风味纯正的优点。

这里选用动力螺旋榨油机压榨。

9.过滤  过滤的目的是除去冷榨所得毛油中含有的或粗或细的饼渣，以便得到可供食用的成品油。

压榨毛油中饼渣的存在，对毛油的运输、暂存都产生不良影响，因此，必须在压榨取油之后及时将压榨毛油中的饼渣分离出去，可采用厢式过滤器。

（二）设计方案:

 设计采用一次压榨,在设计时要先进行物料衡算再进行热量衡算,在前面的工序处理好后根据实际要求进行设备选型及计算.具体操作如后.  

（三）工艺流程：

现列出大豆热压榨工艺流程图如下：

大豆 → 清选→ 干燥→ 破碎→ 脱皮→软化→轧胚 → 蒸炒→ 压榨→毛油→ 过滤→成品油

↓↓↓↓↓↓

杂质水皮水饼渣

三.物料衡算 

物料衡算示意图：

  N 1     N2   N3   N4     N5  N6      N7        N8

大豆 →清 选 →干燥→  破碎 →  脱皮 → 软化→   轧胚→   蒸炒→   

↓↓↓↓↓↓↓

E1       E2       E3     E4     E5        E6     E7  

N9

压榨 →过滤    →成品 油  

 ↓    ↓

E8 E9

（一）原料性质 

1、原料大豆N1=30 吨/天，设杂质中不含水、油，其组成为：

   杂质:

2%    皮:

  8%     仁:

90%   油 :

  18%   水:

 12%    惰性固体:

 66% 

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% 

（二）计算  

N1=50 吨/天的原料大豆的组分计算结果如下表：

表1.大豆组分表表1N=30T/D原料大豆

序号

名称

含量

（%）

重量

（吨/日）

序号

名称

含量

（%）

重量

（吨/日）

1

杂质

2

0.6

1

杂质

2

0.6

2

皮

8

2.4

2

水

12

3.6

3

净仁

90

27.0

3

油

18

5.4

4

4

惰性物质

68

20.4

合计

100

30

合计

100

30

已知大豆皮中含水13.5%， 

则   豆皮中水的重量=豆皮重×13.5%=2.4×0.135=0.324 吨/天 

     仁中水的重量=总水量-豆皮中水量=3.9-0.324=3.576 吨/天 

     仁中水的含量%=仁中水的重量/仁重=3.576/27=13.2% 

     仁中油的含量=油总量/仁总量=5.4/27=20.0% 

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2%，去除率90% 

则清理除杂质量E1=N1×2%×0.90=30×2%×0.90=0.54 吨/天 

经清理后物料量N2=N1-E1=30-0.54=29.46 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 %）=29.46×0.03=0.884吨/天 

仁失水=仁重×（13.2%-10 %）=27×0.032=0.864吨/天 

皮失水=总脱去的水-仁失水=0.884-0.864=0.02 吨/天 

经干燥后的物料N3= N2-E2=29.46-0.884=28.576 吨/天 

干燥后仁中含油%=油总重/干燥后仁总重×100%=5.4/28.576×100%=18.9% 

干燥后皮重=2.4-0.02=2.38 吨/天 

干燥后皮含水=（0.324-0.02）÷2.38=12.8% 

3、破碎 

   破碎时没有物料的损失或增加，故 E3=0,N4=N3=28.576 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）%=26.136 

（1）    

E4+N5=N4=28.576             

（2）   

由方程组可解得：

分离出的物料总量（豆皮，小量仁）E4=1.123 吨/天， 

脱皮后的物料N5=27.453吨/天 

E4中仁重=E4×0.5%=1.123×0.005=0.005615吨/天 

E4中豆皮重=E4-E4中仁重=1.123-0.005615=1.1174吨/天 

E4中水重=0.005615×13.2%+1.1174×12.8%=0.1438吨/天 

E4中油重=仁重×仁中含油量+豆皮重×豆皮含油量=0.005615×18.9%+1.1174×0.9%=0.01112 吨/天 

E4中油的重量百分比=E4中油重/E4=0.01112÷1.123=0.99% 

N5中仁重=N5×（100%-5%）=27.453×0.95=26.0804 吨/天 

N5中的豆皮重=N5×5%=1.3727 吨/天 

N5中的水重=26.0804×13.2%+1.3727×12.8%=3.6183吨/天 

N5中的油重=26.0804×18.9%+1.3727×0.9%=4.94 吨/天 

N5中水的重量%=N5中水重/N5=3.6183÷27.453×100%=13.2% 

综上豆皮、仁平衡表如下：

表2.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

2.4

0.02

2.38

E4中豆皮 

N5中豆皮

干燥后豆皮重合计

1.1174

1.3727

2.4901

仁

原料中N1仁

干燥除仁水

仁干燥后仁重合计  

27

0.864

26.136

E4中仁 

N5中仁

干燥后仁重合计 

0.005615

26.0804

26.086

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%）=27.453×0.04=1.098吨/天 

软化后物料重N6=N5-E5=27.453+1.098=28.551吨/天 

N6含水=N6×14%=28.551×0.14=3.997吨/天 

N6中油的重量%=N5中油重÷N6=4.94÷28.551=17.3% 

6、轧胚

 轧胚时没有物料的损失或增加，故 E6=0,N7=N6=28.551 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 %）=28.551×0.11=3.141吨/天 

经蒸炒后的物料N8= N7-E7=28.551-3.141=25.41 吨/天 

N8中油的重量%=N7中油重÷N8=4.94÷25.41=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=25.41

               E8+N9×8%=4.94

解方程组得压榨后榨出的油E8=3.16吨/天，压榨饼N9=22.25 吨/天 

压榨饼含油重=N9×8%=21.547 ×0.08=1.78吨/天 

9.过滤

油中含渣重=E8×0.3%=3.863×0.003=0.0116吨/天 

饼中含油重=N9×20%=21.547×0.2=4.3094吨/天  

   物料衡算后的总表如下：

 表3.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

3.6

脱皮中E4 

0.1438

干燥失水E2

0.884

软化加水 E5

-1.098

蒸炒失水E7

3.141

合计

3.6

合计

3.57

油

原料大豆

18

5.4

脱豆皮E4 

0.01112

压榨E8 

3.16

饼N9中油量

1.78

合计

5.4

合计

5.4

总物料

原料大豆

30

去杂质E1 

0.54

干燥除水E2 

0.884

脱豆皮E4 

1.1174

软化E5 

-1.098

蒸炒E7

3.141

压榨排油E8

3.16

压榨出饼N9

22.25

合计

30

合计

30

四、热 量 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=3.6吨 

      Q1水= G 水ct=3.6×1000×1×1000×24=0.864×108卡 

②大豆干基带入的热量 

     G 干基=30×（1-13%）-0.6=25.5 吨 

      Q 干基= G 干基Co.t=25.5×1000×0.462×1000×24=2.83×108卡 

        Q1=Q1水+ Q 干基=0.864×108+2.83×108=3.69×108卡 

（2）带出热量 

    G3干基=25.5×（1-10%）=22.95 吨 

     Q3料= G 干基Co.t=22.95×1000×0.462×1000×60=6.36×108卡 

     Q3 水= G3水ct=（3.6-0.884） ×1000×1×1000×60=1.63×108卡 

     Q3= Q3 料+Q3 水=6.36×108+1.63×108=7.99×108卡 

（3）损失热量 

      干燥剂G 水=E2=0.884 吨 

      Q4=Q 损失=E2ct1=0884×1000×1×1000×（60-24）=0.32×108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%=7.99×108×0.05=0.4×108卡 

（5）加热剂带入热量    Q2=（Q3料+ Q3 水）+Q4+Q5-Q1 

     =（6.36+1.63+0.36+0.4-3.69）×108=5.06×108卡

 Q 输入=Q1+ Q2=（3.69+5.02）×108=8.71×108卡 

 Q 输出=Q3+Q4+Q5=（7.99+0.32+0.4）×108=8.71×108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=3.6183 吨 

   Q1水= G 水ct=3.6183×1000×1×1000×65=2.35×108卡 

②大豆干基带入的热量 

   G 干基=22.95-1.1174=21.83吨 

Q1 干基= G 干基Co.t=21.83×1000×0.462×1000×65=6.56×108卡 

Q1= Q1水+ Q1 干基=（2.35+6.56）×108=8.91×108卡 

（2）物料带出热量 

①水分带出热量 

G3水=3.997吨 

Q3水= G3水C.t=3.997×1000×1×1000×80=3.2×108卡 

②大豆干基带出的热量 

G3料=22.95吨 

Q3料=G 料Co.t2=22.95×1000×0.462×1000×80=8.48×108卡 

Q3= Q3水+ Q3料=（3.2+8.48）×108=11.68×108卡 

（3）软化加水带入的热量 

Q4=1.098×1000×1×1000×80=0.88×108卡 

（4）设备散热引起的热量损失 

Q5=（Q3水+ Q3料 ）×5%=（3.2+8.48）×108×0.05=0.58×108卡 

（5）加热剂带入热量 

 Q2=（Q3料+ Q3 水+Q4+Q5）- Q1 

     =（8.48+3.2+0.58+0.58）×108-8.91×108=3.93×108卡 

 Q 输入=Q1+Q2=（8.91+3.93）×108=12.84×108卡 

 Q 输出=Q3+Q4+Q5=（11.68+0.58+0.58）×108=12.84×108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=3.997 吨 

   Q1水= G 水ct=3.997×1000×1×1000×80=3.2×108卡 

②大豆干基带入的热量 

      G 干基=N7×（1-14%）-1=28.551×0.86=24.55 吨 

      Q 干基= G 干基Co.t=24.55×1000×0.462×1000×80=9.07×108卡 

      Q1=Q1水+ Q 干基=3.2×108+9.07×108=12.27×108卡 

（2）带出热量 

     G3干基=24.55×（1-3%）=23.81 吨 

     Q3料= G 干基Co.t=23.81×1000×0.462×1000×120=13.2×108卡 

     Q3 水= G3水ct=（3.997-3.141） ×1000×1×1000×120=1.03×108卡 

     Q3= Q3 料+Q3 水=13.2×108+1.03×108=14.23×108卡 

（3）损失热量 

      干燥剂G 水=E7=3.141 吨 

      Q4=Q 损失=E7ct1=3.141×1000×1×1000×（120-80）=1.26×108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%=（13.2×108+1.03×108）×0.05=0.71×108卡 

（5）加热剂带入热量    Q2=（Q3料+ Q3 水）+Q4+Q5-Q1 

     =（13.2+1.03+1.26+0.71-12.27）×108=3.93×108卡 

 Q 输入=Q1+ Q2=（12.27+3.93）×108=16.2×108卡 

 Q 输出=Q3+Q4+Q5=（14.23+0.71+1.26）×108=16.2×108卡 

Q 输入= Q 输出，由此可知蒸炒过程的热量是平衡的。

五、主要设备选型及计算 

大豆压榨工艺的主要设备有：

筛选机、干燥器、破碎机、 软化锅、轧胚机、蒸炒锅、压榨机等。

以下设备按照工序要求满足最小的损耗最大的资源利用能够很好的提高出油率，并利于环保,可以运用于生产。

（一）清选设备 

1.选用平面回转筛：

本机是利用平面回转运动的筛体和配用相应规格筛孔的筛网分离小麦及其它粮油作物中的大、中、小及轻杂质，其特点是单位筛宽流量大，清理效率高，平面回转运动平稳，噪音低，带吸风，卫生条件好。

其主要工艺参数如下表:

规格型号

筛面尺寸（L×B×H,mm） 

产量（t/h）

 动力（kw） 

机重（kg） 

SM.63

 1756×930×1250    

 3.2

 0.37

 600 

SM.80 

2000×1113×1400 

4.8

 0.6

 680 

SM.100

 2000×1313×1400

 6.0

 0.8 

750 

SM.125 

2000×1563×1400 

7.5

 1.1

860

TQLM125 

2600×1940×1336

16～20 

0.75

896 

SM75×2 

1939×2011×1336

 18

1.1

 980

根据要求可选用SM.63 平面回转筛。

 该设备的理论产量=