《低温处理豆粕脱溶机设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《低温处理豆粕脱溶机设计（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录第一章绪论 11.1 研究的背景、目的和意义11.1.1 研究的背景11.1.2 研究的目的11.1.3 研究的意义11.2 国内外发展现状2第二章低温豆粕脱溶机的工作机理 72.1 低温豆粕脱溶机的工作流程72.2 低温豆粕脱溶机的工作原理72.3 本章小结9第三章主要部件参数的设计 103.1 设计原则103.2 关键技术的研究103.2.1 脱溶机筒体内部结构的设计改进103.2.2 脱溶机筒体结构的设计113.2.3 驱动与传动的优化设计123.2.4 低温脱溶机的密封133.2.5 电机的选择143.2.6 轴的结构设计153.2.7 轴的强度校核163.2.8 轴的选择及校核1
2、83.2.9 键的选择及校核193.2.10 润滑与密封193.3 本章小结19第四章 总结与问题及展望 204.1 总结204.2 问题及展望20致谢 21参考文献 22第一章 绪论1.1 研究的背景、目的和意义1.1.1 研究的背景新型大豆蛋白食品如大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白、大豆组织蛋白、大豆白 粉等,正在我国食品市场蓬勃发展起来。它们作为食品添加剂,不仅提高了食品蛋 白质含量和营养价值,尤为重要的是利用它们功能特性,如起泡性、乳化性、溶解 性、胶凝性等可以有效地改善食品的功能特性,如改善口感、增强弹性、增加保 水性、增加吸油性、提高储存性等。以上这些大豆蛋白食品的基础原料就是低温 豆粕
3、。1.1.2 研究的目的浸出制油工艺中低温脱溶机质量的好坏，不仅关系着溶剂消耗指标的高低而 且对粕中蛋白质品质好坏也至关重要。低温脱溶机是生产大豆、花生等浓缩蛋白、 分离蛋白和组织蛋白所需原料的一项关键设备。近年来我国双低油菜籽发展很 快，棉籽转基因品种的发展也居世界前列，油菜籽和棉籽的产量均已跃居世界首 位。双低油菜籽脱皮后生产的高蛋白低变性菜籽粕是优质饲料和生产优质饲料蛋 白和氨基酸的原料；高蛋白低棉酚含量的优质棉籽粕是优质的抗生素等药用培养 基，低温脱溶技术也有望在这些方面做出一定的成效。因此，需要研究开发高效 的低温脱溶技术和新型的低温脱溶设备，以满足油料蛋白综合加工利用的市场需 求。
4、1.1.3 研究的意义低温脱溶是指浸出后的湿粕在较低的温度下把粕中的溶剂脱除，这种技术的 优点是最大限度地降低蛋白质的变性程度, 从而得到更多的高质量蛋白。目前, 较为成熟的典型低温脱溶工艺有二种 : 一种是以美国为代表的双筒 卧式脱溶工艺, 另一种是以日本为代表的闪蒸管式脱溶工艺。双筒卧式脱溶工艺 的特点为湿粕在两级脱溶机内停留时间长（lOmin15 min）,粕中残溶和粕中水 分均低, 缺点是:粕中水溶蛋白变性程度高, 蛋白质得率相对低; 闪蒸管式脱溶 工艺特点为：在闪蒸管内与高温溶剂蒸汽瞬时接触（2s左右），粕中水溶性蛋白 质变性少, 得率高, 缺点是: 粕中残溶高, 水分高。比较两种工
5、艺各有优缺点。 目前还有人研究用液化石油气（丙烷） 高压浸出减压脱溶工艺, 该工艺优点是豆 粕在生产过程中不超过60C,蛋白质变性很少，得率高。缺点是：工作压力高 （1.6MPa） , 所需相关设备均为压力容器, 设备成本高、安全性差, 目前为推广 阶段。随着我国油脂工业的迅速发展, 特别近几年来, 如何解决大豆一次浸出粕 的脱溶与烘干, 且保证豆粕的质量指标, 引起了大家的关注。对大豆粕的综合开 发与应用已被列为国家重点科研项目。全国各专业制造单位采用了不同的方式来 解决上述间题。在我国北方，普遍引进国外技术，采用“DTDC”烘干机。经过实 践, 该设备的性能和豆粕的指标基本符合要求。但从总
6、体设计角度比较 ,“DTDC”烘干机配置功率高、制造成本高、车间噪声大，且灰尘飞扬，影响文明 生产。现对广泛应用的溶剂过热蒸汽脱溶工艺的设计改进作如下介绍， 愿能为从 事设计与生产实践的同行们提供参考。1.2国内外发展现状目前， 我国油脂厂的浸出设备中的脱溶烤粕机， 其传热部件都采用夹套外 汽包和夹层底板通蒸汽加热，其结构在制造中比较复杂， 加工时难度较大， 外夹 套汽包成形， 有的用高温加热敲打， 翻边成形， 有的厂家制造专用设备滚压成 形， 其难度都比较大。夹层底板一般采用12 mm 以上钢板， 上下两块同时钻孔倒 角， 用拉钉成正三角形排列两面焊接而成， 其加工工作量也较大， 而且在组焊
7、 壳体时， 焊接工人几乎是在全封闭的容器里施焊， 对焊接工人身体健康影响较 大， 其底板与壳体的角焊缝如果未焊透时， 就会产生浸透现象， 必须重新返修。 因为其设备的工作压力一般在016M Pa,整机属于压力容器范围，必须按压力容 器制造、验收， 出厂前受国家劳动部门监督出厂。给制造、使用带来了一系列的 比较复杂的生产工艺过程。在生产使用中， 由于该机的外夹套汽包和夹层底板都是内腔为一体的， 所 以通入蒸汽加热时， 有一部分蒸汽走了近道直通乏汽出口排出， 没有充分利用， 白白的浪费了一部分能源， 给生产成本增加部分费用。目前， 较为成熟的典型低温脱溶工艺有二种： 一种是以美国为代表的双筒 卧式
8、脱溶工艺， 另一种是以日本为代表的闪蒸管式脱溶工艺。双筒卧式脱溶工艺 的特点为湿粕在两级脱溶机内停留时间长（lOmin15 min），粕中残溶和粕中 水分均低， 缺点是：粕中水溶蛋白变性程度高， 蛋白质得率相对低; 闪蒸管式脱 溶工艺特点为：在闪蒸管内与高温溶剂蒸汽瞬时接触（2s左右），粕中水溶性 蛋白质变性少， 得率高， 缺点是： 粕中残溶高， 水分高。比较两种工艺各有优缺 点。目前还有人研究用液化石油气（ 丙烷） 高压浸出减压脱溶工艺， 该工艺优点 是豆粕在生产过程中不超过60C,蛋白质变性很少，得率高。缺点是：工作压力 高（ 1. 6 MPa） ，所需相关设备均为压力容器， 设备成本高、
9、安全性差， 目前为 推广阶段。然而，国内生产低温大豆粕的工艺大部分采用的是德国克虏伯公司的闪蒸脱 溶技术。该工艺的工作原理就是利用过热的溶剂蒸气与浸出后的湿粕在文丘里管 内接触，在极短的时间（一般为34 min）内脱除湿粕中的溶剂。闪蒸脱溶最突用 的问题是：溶剂蒸气的温度较高，并且在脱溶设备内是以强制流动的方式与湿粕 接触，因而对设备的耐磨性、耐压性以及密封性的要求均较高，既要防止溶剂外 泄，又要防止空气漏入，以免发生爆炸事故。现在低温豆粕的生产工艺主要有三种:闪蒸脱溶、卧式脱溶和4号溶剂油（ 液 化石油气） 浸出技术。闪蒸脱溶的机理是利用过热溶剂气体高速气流,迅速与湿 粕接触,使湿粕在管道中
10、呈悬浮状态运动,以快速脱除粕中的大量溶剂。闪蒸脱溶工艺（见图1） 是浸出后含溶剂30 %的湿粕经关风器和喂料绞龙进 它们一起以极快的速度沿着脱溶管道运动,高速运动入过热溶剂管道中,在此粕 被风机送来的溶剂过热蒸汽接触并呈充分悬浮状态,的粕由于具有极大的蒸发表 面积且溶剂过热蒸汽与粕进行激烈热传递,因而溶剂可以从粕中迅速脱除。物料 流经分离器卸除粕粉,溶剂气流进入高压风机,然后经加热器加热到一定的温度 后循环使用。卧式脱溶工艺（AB筒工艺，见图2）是湿粕进入A脱溶器（脱溶器与风 机、分离器、加热器组成过热溶剂气体循环系统）,立即与过热溶剂气流相接触, 以脱除物料中的溶剂，经风机抽吸后通过分离器除
11、去粕末和液滴，部分溶剂经加 热器后进入脱溶器循环使用。卧式脱溶系统的主要设备是脱溶机，机体内中心转 轴上装有螺旋刮板可以推进和翻动物料,以保物料与过=热溶剂蒸汽充分接触,使 溶剂脱除目的。其工艺流程为:上述三种工艺中,目前较为常用的工艺是闪蒸脱溶工艺和卧式脱溶工艺 ,4 号溶剂浸出正在推广应用之中。闪蒸脱溶工艺利用溶剂过热蒸汽的气流在输送管 里以极快的速度输送大豆湿粕,在极短的时间里对湿粕高温加热,溶剂过热蒸汽 与湿粕之间进行激烈的热量和物质传递,使湿粕中所含溶剂脱除。由于瞬时高温, 豆粕蛋白质发生热变性很小。其优点为物料在闪蒸管内与高温溶剂蒸气瞬时接触, 时间短（2s左右），粕中水溶性蛋白质
12、变性少，得率高，缺点是粕中残溶和水分较 高。双筒卧式脱溶工艺的优点是粕中残溶和粕中水分均较低,缺点为湿粕在两级 脱溶机内停留时间长（1015min）,粕中水溶蛋白变性程度高，蛋白质得率相对 低。4号溶剂浸出技术最突出的特点是整个工艺在较低温度下（65 C）进行, 粕中蛋白质变性程度低，NSI值高，缺点是工作压力高，设备投资大，并且在浸出 前溶剂要进行预处理，否则其中的杂质会对粕中蛋白质品质产生不利的影响。加入WTO后，我国大豆加工业在面临严峻局面的同时，也存在着较好的发展 机遇。为了提高入世后在国际市场上的竞争力，一方面，大豆加工企业充分发挥我 国非转基因大豆的资源优势;另一方面，通过改制、改
13、组和联合等方式，组建规模 化、现代化及集约化的产业集团，加速技术改造、设备更新，扩大生产规模，使我 国大豆产业的发展迈上了一个新的台阶。到目前为止，我国大豆总年加工能力已 超过4500 万吨，日加工能力达1000 吨以上的大型企业超过70 多家。表1 NSI值与分离蛋白得率关系NSI值74.380.3S3得率（唸353841低温豆粕作为制取新型大豆蛋白食品的原料，其质量是非常重要的，通常要 求其应有较高的蛋白质含量和NSI值，较低的脂肪和粗纤维含量ONSI值的高低不 仅影响大豆蛋白粉的溶解性和调色性，分离蛋白的得率（分离蛋白的得率与NSI 值的关系见表1） ,而且也会影响大豆组织蛋白的成型和质
14、构。脂肪含量过高直接 导致原料和深加工产品易发生氧化变质,降低它们的储存性和保质期,并且还会 对分离蛋白和组织蛋白的某些功能特性产生不利的影响。表2 低温豆粕抽样检验质量指标表水分（）罚蛋白（干基NSI#(%)粗纤雏 仟基-%）粗脂肪（干基.%）13.255.267. 83.8*0.527.35S.390.22. 50.436. 1?5.6S4.33. 3L.047.656. 3S3. 73. 0L. 08.35?. 1S0. 63. 1L. 06S.253.769. 3 4.2 “0. 677.B5 7.6E4. 53.9 “L. LS8.053.37S.2 *3. 4L.497.454.
15、9廿3. 2L. 2迪值7. 7(12)55. 8(50)79.4 SO ,70j3.4(3.350. 9(2.0极差（X12.25. 022. 41 7L. 0方差0. 550. 1254. 520. 10. 14标粧差甸0.S00.357.330.320.37注:（1）括号中的数值为国家标准对应指标值;（2）*及 * *表示未达到国家标准规定的指标值与国外相比，目前国内低温豆粕质量存在的主要问题一是NSI值较低，美国、 日本等国生产的低温豆粕NSI值均在85 %以上,有些甚至超过了90 %，国内只有 极少数厂家的产品能达到这一指标;二是脱皮率较低，国外生产分离蛋白的脱皮 率一般在95%以上，而国内大都在80%左右，有些甚至更低。为了了解国内低温豆 粕的质量现状，我们对目前市场上的低温豆粕进行了抽样检验，并对其主要质量 指标NSI值、粗蛋白、粗纤维、水分和粗脂肪含量进行了分析（见表2）。以上结果表明:在抽样样品中，低温豆粕的水分、粗蛋白、粗脂肪都符合国家 标准,不合格
