产10万吨大豆油工艺流程设计.doc

食品工厂设计与环境保护食品工厂设计与环境保护课程设计课程设计 题目：年产 10 万吨大豆油工艺流程设计 学 院： 专 业： 食品科学与工程 学生姓名： 指导教师： 课程设计（论文）时间： 2011年6月7 6月14日 共 2周 摘 要 I 摘 要 该设计介绍了年产量 10 万吨大豆油的生产流程设计，包括工艺流程及操 作要点，物料计算，热量计算，主要设备选型等。 关键词：大豆油，工艺流程，设备选型 目 录 I 目目 录录 摘摘 要要 目目 录录 第一章第一章 引引 言言 .1 1.1 大豆油脂的主要成分 . 1.2 大豆油脂的物化特性 . 1.3 工艺设计原则 . 第二章第二章 工艺流程及操作要点工艺流程及操作要点 4 2.1 工艺流程4 2.2 操作要点4 第三章第三章 相关计算相关计算 .9 3.1 物料计算9 3.2 热量计算.10 第四章第四章 辅助设备的选型辅助设备的选型 .12 结结束语束语 .15 参考文献参考文献 16 致致 谢谢 .17 第一章 引言 II 第一章 引言 大豆油中含有大量的人体必需脂肪酸亚油酸，在人体内起着重要的生理作 用。幼儿缺乏亚油酸皮肤会变得干燥，鳞屑增厚，老年人缺乏亚油酸会得白内 障。大豆油在人体内的消化率高达 97.5%，且有阻止胆固醇在血管沉积、防止 动 脉粥样硬化的作用。因此大豆油是一种优质的植物油。 1.1 大豆油脂的主要成分 1.1.1 大豆油脂的脂肪酸组成 大豆油脂的主要成分是由脂肪酸与甘油所形成的酯类。构成大豆油脂的脂 肪酸种类很多，达 10 种以上。大豆油脂中的不饱和脂肪酸的含量很高，达 80% 以上，而饱和脂肪酸的含量则较低。这种特定的脂肪酸组成，决定了大豆油脂 在常温下是液态的，属于半干性油脂（在植物油中，在常温下放置会干固的称 为干性油，不会干固的称为不干性油，具有中间性质的称为半干性油） 。 1.1.2 大豆磷脂 除脂肪酸甘油酯外，大豆油中还含有约 1.1%3.2%的磷脂。大豆磷脂主 要有磷脂酰胆碱（卵磷脂，PC） 、磷脂酰乙醇胺（脑磷酯，PE） 、 磷脂酰肌醇 （肌醇磷脂） 、磷脂酰丝氨酸、磷脂酸、磷脂酰甘油、二磷脂酰甘油、缩醛磷 脂、溶血磷脂等。大豆磷脂是油脂加工副产物，可用不同工艺加工成适于不同 用途的浓缩磷脂、除油粉状磷脂、精制粉状磷脂、复配磷脂、化学改性和酶改 性磷脂。到目前为止，大豆磷脂最重要的应用领域是乳化剂。 1.1.3 不皂化物 第一章 引言 2 脂质与碱同时加热时，中性脂肪（甘油三酯）皂化，未皂化的残留成分称 为不皂化物。大豆油脂中的不皂化物主要为甾醇类，类胡萝卜素，植物色素及 生育酚类物质，总含量约为 0.5%1.6%。 1.2 大豆油脂的物化特性 1.2.1 主要物理性质 大豆油脂在常温下呈液态，为半干性油。优质大豆油呈琥珀色，而变质 的大豆生产的豆油呈深棕色，未成熟的大豆生产的豆油呈绿色，并有典型的 “豆腥味” 。大豆油脂是各种甘油酯的混合物，具有多晶现象，所以无确切的 熔点，其大致范围为-18-8 ，而凝固点一般比熔点略低，大豆油脂的沸点 很高（200以上） ，故未加热达到沸点时，便会发生分解。烟点、闪点、燃点 都是油脂与空气接触加热时热稳定性的测量标志。大豆毛油的烟点为 210， 精炼油为 256；大豆毛油的燃点 354，精炼油为 356；大豆毛油的闪点为 316，精炼油为 326。 1.2.2 主要化学性质 水解和酸价 在适当的条件下，油脂与水反应能分解成脂肪酸与甘油，这个反应称为油 脂的水解。在反应中加入合适的催化剂（如酸、碱、金属氧化剂或酶等）或提 高反应的温度，都能增加油在水中的溶解度，从而加速油脂的水解反应。如催 化剂为碱，则生成的脂肪酸会转化成脂肪酸盐（肥皂） 。因此，把脂肪在碱性 溶液中的水解也称为皂化反应。在加工制作含脂量高的食品时，若混入强碱则 会使产品带有肥皂味，有碍食用。 碱与脂肪酸及脂肪的作用可以反映大豆油脂的两个重要指标：酸价与皂化 价。 第一章 引言 3 酸价是指中和 1g 油脂中的游离脂肪酸所需要氢氧化钾的毫克数。大豆油 脂在贮存过程中，由于水分及温度的因素也会产生缓慢水解作用，生成一部分 游离脂肪酸，所以说油脂的酸价越高，质量越差，越不新鲜。大豆油酸价为 0.06. 皂化价是指皂化 1g 油脂所需的氢氧化钾毫克数。当油脂中存在不皂化物 时，其皂化价降低，由此可以判断油脂的纯度。大豆油的皂化价为 188196. 氢化与碘价 大豆油脂因含有相当量的不饱和脂肪酸而呈液态，不饱和脂肪酸在催化剂 （如镍）存在下可在不饱和键上加氢变成固态。食品工业上利用植物油加氢制 造“人造奶油”就是这个原理。不饱和双键还可与卤素发生加成反应，称为卤 化，吸收卤素的量反映不饱和双键的多少。通常用碘价表示脂肪酸与脂肪的不 饱和程度。所谓 碘价就是指每 100g 脂肪或脂肪酸吸收碘的克数。大豆油的碘 价为 114138. 氧化与酸败 大豆油脂暴露在空气中会发生自动氧化作用，使油脂酸臭、口味变苦，这 种现象即称为酸败。原因是脂肪中的不饱和烃链被空气中氧所氧化，生成过氧 化物，过氧化物继续分解，产生低级的醛和羧酸，这些物质产生令人不愉快的 嗅感和味感，即俗称的哈喇味。饱和脂肪酸也能发生自发氧化，但速度要慢得 多。油脂酸败的另一个原因是在微生物作用下，脂肪分解为甘油和脂肪酸，脂 肪酸经一系列的酶促作用后生成 酮酸，脱羧后成为具有苦味及臭味的低级酮 类。 过氧化物值是显示油脂自动氧化程度的一个重要指标。但是氢过氧化物较 不稳定，易分解，所以氧化程度较大时，并不能全面反映真实情况。我国食用 植物油规定过氧化值不得超过 0.15%。硫代巴比妥酸值是通过测定油脂中丙二 醛的量来反应油脂氧化程度的一个指标，可与过氧化值共同使用。 第一章 引言 4 1.3 工艺设计原则 当前世界范围内的制油方法主要有机械法、浸出法与水剂法三种制油方法。 大豆加工需要按照产品要求选择不同的加工工艺。工业上常采用浸出法制 油。浸出法制油工艺按浸出前油料的预处理过程可以分为两种：一种是预榨浸 出工艺，另一种是一次浸出工艺。目前国内普遍采用一次浸出工艺。 第一章 引言 5 第二章 工艺流程及操作要点 2.1 工艺流程 2.1.1 浸出工艺 大豆清理破碎软化轧坯入浸料存料箱封闭搅笼浸出器浓 混合油 2.1.2 混合油处理工艺 过滤混合油贮罐第一蒸发器第二蒸发器汽提塔毛油 2.1.3 毛油精练工艺 水化净油真空脱臭过滤净油 预热加水水化静置沉淀分离 大豆油脚加热盐析沉淀 回收大豆油 2.2 操作要点 2.2.1 原料的清理和分选 大豆在生长、收获、贮藏和运输过程中，都会混入一定数量的杂质，加工 时首先应将它们去除。清理和分选是根据各种杂质与大豆籽粒间的不同物理性 质，利用清理设备将杂质分离出的过程。通过清理和分选不仅可以提高油品与 脱脂大豆的质量，而且还会提高设备的处理能力，减轻对设备的磨损，延长设 备的使用寿命，实现安全生产。清理和分选工艺与设备效果的好坏，通常用清 理后大豆的最大含杂率和下脚中含籽率来衡量。良好的效果，需要通过几种清 选手段的组合才能达到。筛选、风选、密度分选法、磁选是最基本、最常用的 清理方法。 第一章 引言 6 2.2.2 大豆脱皮技术 生产食用脱脂大豆，脱皮是不可缺少的工序。大豆脱皮可以在浸泡前，也 可在浸泡后进行。生产中，对脱皮工序总的要求就是脱皮率要高，脱皮损失要 小，蛋白质变性要低。衡量脱皮效果的好坏主要是 3 个指标：脱皮率，仁中含 皮率和皮中含仁率。实践表明，大豆的脱皮效果主要与其含水量有关，大豆的 水分最好控制在 9.510% ，过高或过低，脱皮效果都不理想。大豆破碎的程 度也与脱皮效果有关，大豆在破碎后最好分成 2 瓣，不能超过 4 瓣。 2.2.3 坯料制备 坯料的制备主要包括道工序，即破碎、软化和轧坯。 破碎 经脱皮得到的豆瓣往往都需要进一步破碎，调整粒度。因为坯料颗粒度的 大小与后续工序的浸出效率直接相关，颗粒过大，浸出效率低；颗粒过小，相 应粉末度就高，会阻碍溶剂在料层内的渗透，发生溶剂“短路”现象。一般大 豆破碎到 48 瓣，粉末度（通过 20 目筛眼）小于 10% 为宜。破碎机以槽辊 式破碎机为好，它效率高，粉末度小。 软化 软化就是使经过破碎的大豆籽仁变软的工序，其方法就是调温调湿。软化 的作用主要是：赋予大豆仁一定的可塑性，便于轧坯时能轧出薄片；轧坯 时不粘辊，粉末度小。为了达到上述目的，温度和水分必须适当。对于采用一 次浸出工艺的大豆仁，软化后的水分最好在 8%12%之间。常用的软化设备有 层叠式软化锅和卧式蒸汽绞笼。 轧坯 轧坯是利用滚筒式压坯机将大豆颗粒压成薄片状坯料的工序。轧坯的作用 有两点：一是增大表面积，二是破坏细胞。其目的就是提高浸出效率。轧出的 坯料，要求厚薄适当、均匀。过薄易叠片，增加粉末度；过厚不利于浸出。一 般坯料厚度要求在 0.250.40之间。轧坯机的类型较多，如并列式对辊轧坯 机，双对辊压坯机，直立式三辊、四辊和五辊式轧坯机。无论哪种轧坯机，它 第一章 引言 7 们的基本构造都是喂料机构、轧辊、轧距调节机构、刮料板、机架以及传动系 统等部分组成。 2.2.4 油脂浸出 大豆油脂浸出的溶剂 能溶解油脂的有机溶剂种类比较多，但不是都可以用作浸出油脂的溶剂。 按照油脂浸出工艺及安全生产的需要，用作浸出油脂的溶剂应具备以下几项条 件。 1）对油脂有强的溶解能力。 2）既要容易汽化，又要容易冷凝回收。 3）溶剂本身性质要稳定。 4）不与水互溶。 5）使用过程中要求安全 不易燃烧，不易爆炸，对人畜无毒害。 6）为满足大规模生产需要，要求溶剂的价格低廉，来源丰富。 我国目前普遍采用“6 号溶剂油” 。 影响浸出效率的主要因素 1）坯料自身因素 坯料自身因素主要是指坯料细胞组织结构破坏程度，颗粒大小（豆片厚度） ，粉末度，水分等。通常应控制坯料的水分含量在 8%12%之间；大豆破碎到 48 瓣；粉末度（通过 20 目筛眼）小于 10%为宜；坯料厚薄 适当、均匀，一 般在 0.250.40之间。 2）浸出温度 提高浸出温度能提高溶剂对油脂的提取能力，降低混合油黏度，有利于混 合油在料层中渗透，有利于提高浸出效率。但浸出温度过高，溶剂大量汽化， 浸出器内压力升高，溶剂渗漏量增加，损耗也就增加。如果浸出温度超过溶剂 沸点，浸出过程就不能正常进行。另外浸出温度高，混合油中非油脂杂质增加， 第一章 引言 8 会降低毛油质量。一般情况下，浸出温度低于溶剂沸点 1015。现国内普遍 采用的溶剂浸出温度为 5055。 3）浸出时间 浸出过程中间隔一定时间测定坯料中的含油量。浸出过程坯料在开始的 3min 内，坯料含油量降低很快，也就是说这段浸出速度很快，大约有 80% 的 油脂被浸提出来；浸提至 10min 左右时，坯料中含油量降低速度减慢，即浸出 速度降低；浸出 10min 之后，坯料中含油量变化很小，说明浸出已经接近平衡。 因此浸出速度是随坯料中含油量的降低而降低，无限制地延长浸出时间，对提 高取油效率无多大意义。目前国内一般情况下浸出周期（浸出回转一周的时间） 为 90110min ，其中包括进料，溶剂最后滴干及出料时间，实际浸出时间为 5070min。 4）溶剂用量 溶剂用量以溶剂比表示，即所使用的溶剂量与被处理原料之比。溶剂比大， 处理同样数量油料，所用的溶剂多，这对于降低粕中残油有利，但最后所得混 合油浓度低，增加了溶剂回收的能源消耗和溶剂本身的损耗。如溶剂比太小， 粕中残油率高。通常采用的溶剂比是（0.81）:1。 2.2.5 混合油蒸发汽提 在浸出器内溶剂提取了大豆的油脂成混合油，还未达到提取油的最终目的， 必须把油脂从混合油中分离出来，得到浸出毛油，溶剂再循环使用。常用的方 法就是蒸发和汽提。 混合油蒸发和汽提工序的基本过程和主要技术指标 由浸出器抽出的混合油浓度一般为 2030%。首先经过滤、盐析去除其中 的杂质。过滤去除的是混合油中的非溶性固体杂质。盐析就是用盐水处理混合 油，使随油脂一起被浸提出来的黏胶性物质凝聚析出，防止混合油蒸发、汽提 过程中，这些黏胶性物质粘附在设备上形成垢层。混合油过滤器筛网规格 100 目。用于盐析的盐水浓度为 5%。 除杂后的混合油先经过第一次蒸发，混合油浓度提高到 60%65%，再经过 第一章 引言 9 第二次蒸发，混合油 的浓度达到 90%95%，最后进行汽提（化工上称水蒸气 蒸馏） ，把混合油中溶剂基本除尽，得到浸出毛油。各次蒸发和汽提产生的蒸 气经冷凝回收，分离去水，溶剂再循环使用。 混合油汽提的原理与设备 混合油经二次蒸发后浓度达 90%95%，最后去除残余的溶剂必须用汽提的 方法。汽提就是向混合油直接喷蒸汽，混合油与水蒸气直接接触。当混合油浓 度达 90%95%时，它的沸点急剧 升高，如果继续用保持沸腾状态蒸发剩余油， 势必把混合油加热至很高温度，这将严重影响毛油质量，如油的颜色加深，氧 化速度加快甚至分解。显然不能简单地采用常压下加热的办法来脱除剩余的溶 剂。采用汽提方法 ，可以使油在不高的温度下（110115 ）继续保持沸 腾状态而蒸发。 2.2.6 毛油除杂 毛油中的杂质一般有以下几种：机械杂质、水分、溶胶性杂质、脂溶性杂质、 微量杂质。 一般的去除方法有：沉降法、过滤法、离心分离法。 2.2.7 脱胶 脱除油中胶体杂质的工艺过程称为脱胶，粗油中的胶体杂质以磷脂为主，故又 称为脱磷。脱胶的方法有水化法、加热法、加酸法、吸附法。 2.2.8 脱酸 碱练法是常用的脱酸方法。就是利用加碱中和油脂中的游离脂肪酸，生成脂肪 酸盐和水，脂肪酸盐吸附部分杂质而从油中沉降分离的一种精炼方法。形成的 沉淀物称皂脚。 2.2.9 油脂脱色 油脂脱色的方法很多，工业生产中应用最广泛的是吸附脱色法，此外还有加热 脱色法、氧化脱色法、化学试剂脱色法等。 2.2.10 油脂脱臭 第一章 引言 10 脱 的方法有真空蒸汽脱臭法、气体吹入法、加氢法、聚合法和化学药品脱臭 法等几种。其中真空蒸汽脱臭法是目前国内外应用的最为广泛、效果较好的一 种方法。 第三章 相关计算 11 第三章 相关计算 3.1 物料计算 已知量：原料大豆 F 含水量 16%，杂质 7% 软化后大豆含水量 15% 预处理后大豆含水量 10%，杂质 1% 预处理后的大豆出油率为 17% 大豆油的年产量为 10 万吨（F5） 计算公式： F4*17%= F5 F4*(1-1%)*10%=(F3-F4*1%)*15%-W2 F3=F4+W2 (F3- F4*1%)*0.15=(F2- F4*1%)*0.16-W1 F2=W1+ F3 F=P+F2 F*7%=P+ F4*1% 第三章 相关计算 12 得到所需原料大豆的量： F67.09 万吨 日处理原料大豆量：6709003002236.3 吨 3.2 热量计算 已知：混合油的比热 Cp=1.99Kj/Kg.oC 整个过程温度变化 T=50 混合油质量 m=340t (在蒸发过程中混合油的成分在改变，比热在变化，混合油的质量也在变化， 故事一个粗算) 公式：QC*m*T 1.993400005033830000Kj 下面是一个详细的蒸汽消耗表 一预处理车间蒸汽消耗量汇总 表 3-1 预处理车间蒸汽消耗量汇总 设备压力 （Kg/cm2）蒸汽消耗量 (/T) 软化锅1.5 (绝压) 70.5 干燥器2.0 (绝压) 189.3 总计 259.8 二浸出车间蒸汽消耗量汇 表 3-2 浸出车间蒸汽消耗量汇总 设备 压力 Kg/cm2 (绝压) 蒸汽消耗量 （/T）备注 溶剂预热器 1.528.34 蒸脱机 431.21+109.4=140.61 间接汽 第三章 相关计算 13 蒸脱机 1.5116.5 间接汽 一蒸真空泵 590024/1000 =21.6 二蒸真空泵 521600/1000=21.6 二蒸加热蒸汽 3.030.8 汽提塔真空泵 540.8 汽提塔 2.015.7 直接汽 汽提塔 41.0 解吸塔加热器 4.03.65 解吸塔 2.02.85 总计 423.45 三浸出车间冷却水用量汇总 表 3-3 浸出车间冷却水用量汇总 设备耗水量 (T/T)备注 一蒸二次蒸汽冷凝器 3501146.8 m3/h 二蒸二次蒸汽冷凝器 118049.46 m3/h 汽提蒸汽冷凝器 1043.5643.73 m3/h 一蒸加热蒸汽冷凝器 7468.4313.2 m3/h 吸收石蜡冷却器 160.86.7 m3/h 解吸塔蒸汽冷凝器 217.79.07 m3/h 总计 13571.46568.96 m3/h 第四章 辅助设备选型 - 16 - 第四章辅助设备的选型 主要设备型号和价格详见下表， 表 4-4 主要设备选择一览表 序号设备名称型号规格数量价格生产厂 家 1平面回转 （振动） 筛 TQLM125处理能力 20th 5 2破碎机YPSG25 100 处理能力 150td 14 3轧坯机YPYY28 0 处理能力 350400 td 5 4平转式浸 出器 YJCP1500 300 处理能力 2000 td 1 5升膜式长 管蒸发器 取管长为 L = 7m， 管径为 38 3.5mm 的 无缝钢管 列管根数 632，三 角形排列， 蒸发器直 径 D = 1.4 m 1 第四章 辅助设备选型 - 17 - 6层叠式汽 提塔 板塔数 4 选 8008 000 1 7DTDC 式蒸 脱机 DTDC-B 型处理能力 400 td 1 4.1 清理和分选 选用平面回转（振动）筛 TQLM125，处理能力 20th。 项目筛板孔型直径（）筛网孔型规格（目in） 筛除大杂圆8方3 筛除小杂圆24 方8 4.2 破碎机 适用的破碎机类型入机水分%破碎度 瓣 通过筛眼 （目 in） 小于 % 齿辊式 （YPSG25100,150td ） ；圆盘剥壳机（约 100 td） 1015（YPSG401 50,450td,222Kw ） 4820(测粉末 度) 10（粉 末） 4.3 轧坯机 类型机型辊径长主动处理量配备动电机型号应用 第四章 辅助设备选型 - 18 - 度转速 rmin （ td） 力 Kw 特点 YPYY28080020002403504 00 275Y250M-8对辊 （液压） 大型 油厂 配备 4.4 平转式浸出器 型号处理量 （ td） 转子直 径 料格高 度 装料高 度 转子转 速 rmin 循环 泵数 量 配备动 力 Kw YJCP1500300200015000300027007090818.5 4.5 蒸发器 常用的混合油蒸发设备是升膜式长管蒸发器，有蒸发器和分离器组成。在蒸发 器的圆筒型的外壳内装有若干根 45