《食品工厂设计与环境保护》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
页脚内容 平面部各工作流程标准 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
页脚内容 平面部各工作流程标准 目 录
摘 要 ................................................................................................................................... Ⅰ 目 录 ................................................................................................................................... Ⅱ 第一章 引 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 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 相关计算 ................................................................................................................ 9
3.1 物料计算 .................................................................................................................. 9 3.2 热量计算 ................................................................................................................ 10 第四章 辅助设备的选型 ................................................................................................... 12 结束语 .................................................................................................................................. 15 参考文献 ............................................................................................................................... 16 致 谢 ...................................................................................................................................... 17
页脚内容 平面部各工作流程标准
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
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
页脚内容 平面部各工作流程标准 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 ⑴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。
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.
页脚内容 平面部各工作流程标准 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188～196.
⑵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114～138.
⑶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。
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
页脚内容 平面部各工作流程标准 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。
第二章 工艺流程及操作要点
页脚内容 平面部各工作流程标准 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。 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9.5～10% ，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。
页脚内容 平面部各工作流程标准 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。 ⑴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4～8 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。 ⑵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：①赋予大豆仁一定的可塑性，便于轧坯时能轧出薄片；②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。 ⑶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0.25～0.40㎜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
⑴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。
页脚内容 平面部各工作流程标准 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”。 ⑵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4～8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0.25～0.40㎜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，会降低毛油质量。一般情况下，浸出温度低于溶剂沸点10～15℃。现国内普遍采用的溶剂浸出温度为50～55℃。
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**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90～110min ，其中包括进料，溶剂最后滴干及出料时间，实际浸出时间为50～
页脚内容 平面部各工作流程标准 70min。
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（0.8～1）: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。
⑴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20～30%。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。
⑵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（110～115℃ ）继续保持沸腾状态而蒸发。
页脚内容 平面部各工作流程标准 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
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。
页脚内容 平面部各工作流程标准 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%
页脚内容 平面部各工作流程标准 得到所需原料大豆的量： F﹦67.09万吨 日处理原料大豆量：670900／300﹦2236.3 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：Q﹦C*m*△T
﹦1.99×340000×50﹦33830000Kj 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 软化锅 干燥器 总计
二．浸出车间蒸汽消耗量汇
压力 （Kg/cm2） 1.5 (绝压) 2.0 (绝压) 蒸汽消耗量 (㎏/T) 70.5 189.3 259.8 页脚内容 平面部各工作流程标准 表3-2浸出车间蒸汽消耗量汇总
压力 Kg/cm2 设备 (绝压) 溶剂预热器 蒸脱机 蒸脱机 一蒸真空泵 二蒸真空泵 二蒸加热蒸汽 汽提塔真空泵 汽提塔 汽提塔 解吸塔加热器 解吸塔 总计
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 一蒸二次蒸汽冷凝器 二蒸二次蒸汽冷凝器 汽提蒸汽冷凝器 耗水量 (T/T) 3501 1180 1043.56 备注 146.8 m3/h 49.46 m3/h 43.73 m3/h 1.5 4 1.5 5 5 3.0 5 2.0 4 4.0 2.0 28.34 31.21+109.4=140.61 116.5 900×24/1000 =21.6 21600/1000=21.6 30.8 40.8 15.7 1.0 3.65 2.85 423.45 间接汽 间接汽 直接汽 蒸汽消耗量 （㎏/T） 备注 页脚内容 平面部各工作流程标准 一蒸加热蒸汽冷凝器 吸收石蜡冷却器 解吸塔蒸汽冷凝器 总计
7468.4 160.8 217.7 13571.46 313.2 m3/h 6.7 m3/h 9.07 m3/h 568.96 m3/h 页脚内容 平面部各工作流程标准 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TQLM125 处理能力5 （振动）筛
2
破碎机
3
轧坯机
YPSG25×100
处理能力14 150t／d 20t／h
YPYY2×处理能力5 80
350～400 t／d
4
平转式浸YJCP1500处理能力1 出器
×300
2000 t／d
5
升膜式长取管长为列管根数1 管蒸发器 L = 7m，632，三角
管径为38
×
蒸发器直
3.5mm的
形排列，
无缝钢管 径 D = 1.4
m
6
层叠式汽板塔数4
1
页脚内容 平面部各工作流程标准 提塔
选Φ800×8000
7 DTDC式DTDC-B蒸脱机
型
处理能力1 400 t／d
4.1清理和分选
选用平面回转（振动）筛TQLM125，处理能力20t／h。
项目
筛板孔型 直径（㎜） 筛网孔型 规格（目／in）
8 24
方 方
3 8
筛除大杂 圆 筛除小杂 圆
4.2破碎机
适用的破碎机类型
入机水分／%
破碎度通过筛眼小／瓣
齿辊式（YPSG25×100,150t10t／d）
～
154～8
／（目／in） ／% 20(测粉末10（粉度)
末）
于
／d）；圆盘剥壳机（约100 （YPSG40×150,450t
／d,2×22Kw）
4.3 轧坯机
类型
机型
辊径×长主动转处理量配备动电机型号 应用特度／㎜
速r／／（ t力min
对（
辊YPYY2×80 800×2000 240 液
／d）
Kw
Y250M-8
大型油厂配备
／
点
350～2×75 400
页脚内容 平面部各工作流程标准 压）
4.4 平转式浸出器
型号
处理量转子直料格高装料高转子转循环配备动／（ t径／㎜ 度／㎜ 度／㎜ 速r／泵数力／d）
YJCP1500×300
2000
15000
3000
2700
min
量
Kw 18.5
／
70～90 8
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4～5米长的加热列管，列管束由外壳两端的管板固定，加热列管与管板的连接采用胀接或焊接。
4.6 混合油汽提设备
目前国内普遍采用的设备是层叠式汽提塔。采用双段式，每段有9个碟盘。由进油管、碟盘组、直接蒸汽喷嘴、有夹套的外壳组成。碟盘组又由锥形盘和环形盘组成。
4.7 脱溶设备
目前国内使用最普遍的是DT式蒸脱机。DT式蒸脱机外形是圆柱形，上部是一个扩大的圆顶，可以降低蒸汽速度，并防止粕和细粉粒被带走。该设备有6个以上的中空加热面板，中间有一根直立的搅拌轴，在垂直的轴上安有刮刀。由上而下第二、第三层的隔板开有若干个2㎜直径的细孔，均匀分布。
页脚内容 平面部各工作流程标准 结束语
本工艺设计的年产10万吨大豆油的生产工艺，经过大量的资料阅读，确定此生产工艺，当然其中存在着不可避免的不足之处，这将在食品生产过程中逐步得到改进和完善。
本次课程设计是进入大学以来第二次自己的课程设计，也是对三年大学生活，特别是对所学专业知识的一次检验，难免有很多的不足之处。但是经过这次之后，为将来更好的学习专业知识，为明年的毕业设计，为以后走向社会奠定了基础。
页脚内容 平面部各工作流程标准 参考文献
[1] 刘玉兰. 油脂制取工艺学[M]. 北京:化学工业出版社,2006. [2] 李里特. 大豆加工与利用[M]. 北京:化学工业出版社,2003. [3] 石彦国. 大豆制品工艺学[M]. 北京:中国轻工业出版社,2005. [4] 何东平. 油脂制取及加工技术[M]. 汉口:湖北科学技术出版社,1998.
页脚内容 平面部各工作流程标准 致 谢
在此次课程设计中，首先要感谢学校图书馆的资料，又一次让我体会到学校这个巨大的资源，不用真的是一种浪费。还要感谢老师，对于我的问题总是很耐心的解答，有的时候，我自己都觉得自己问的很烦，一个大三的学生了，学习能力还是这么差，真的不好意思，总是觉得什么都很简单，当我一步一步来做的时候，才发现自己总是做不好，可能这就是眼高手低吧！感谢和我一起工作的同学，在整个课程设计过程中，大家互帮互助，资源共享。
页脚内容
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