ZJ120豆浆成套设备设计方案论证.doc

机电工程学院毕业设计方案论证报告题 目: ZJ120豆浆成套设备设计 学生姓名： 杨东坡 学 号： 200828050109 专业班级： 机制升0801 指导教师： 曹宪周 2010年 03月24日ZJ120豆浆成套设备设计资料的调研总结大豆全身都是宝第二次世界大战结束后，英国首相丘吉尔曾有一句名言“没有什么投资能比给孩子们提供牛奶更重要的了”。二战后的日本则更明确地提出“一杯牛奶可以强壮一个民族”。这是20世纪的“牛奶”故事。进入新世纪膳食结构以健康为主题展开，饮食从以动物蛋白为主向植物蛋白转变，正在演绎20世纪的“蛋白质”故事。大豆是自然界中所有植物性食物中的蛋白质之王，我国又是“大豆之乡”。大豆的营养成分非常丰富，其蛋白质含量高于禾谷类和薯类食物的2.58倍。据中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所分析：黑龙江省生产的大豆，平均每100克中，含蛋白质37.3克。因此，大豆是一种理想的优质植物蛋白食物，多吃大豆及其制品有利于人体生长发育和健康。因此，年我国科学家从民族长远利益出发，集中众多学者智慧提出了“国家大豆行动计划”，提高蛋白质的供给量，促进整个中华民族身体素质的全面提高。近日正式启动了标志商标许可使用工作。国家开始通过运用法律手段推动大豆产业的发展，加快实现 “大豆行动计划”的目标。国家大豆消费目标是：到2010年人均大豆消费需求量达到16千克，总消费需求量达到2310吨；到2030年，人均消费需求量达到25千克，总消费需求量达到4000万吨。随着人们的生活水平不断的提高及国内外贸易事业的发展，大豆的加工量日益增大，豆浆的需求量也日益增多，这就急需各种相应的设备来满足社会的需求。目前市面上的豆制品生产专用设备主要有：一、原料清理设备原料清理设备是豆制品生产的第一个工序的设备，这些设备与粮食存储和加工所用设备相近或相同。（1）提升、输送设备在大豆的清理过程中要经过几道不同类型的清理过程，一个过程到另一个过程可选用原料的水平输送或是原料的垂直输送。垂直输送时就需要提升机。将原料垂直输送的设备类型很多，如斗式提升机、螺旋式输送机、刮板输送机、气力输送系统。在没有特殊要求时，广泛采用的是皮带斗式提升机。（2）筛选设备筛选机是粮食加工和储备行业必用的专用设备，在豆制品加工中主要是用于原料大豆的粗清理和分级清理。该设备的形式比较多，有机械式振动筛、自衡式振动筛、电磁筛选机等。（3）去石设备原料经过筛选后，比大豆大的和比大豆小的及比大豆体轻的杂质均可取去除，但是与大豆体积一样大小的杂质去很难通过筛选去除，这些杂质专业名称为 “并肩石”，去石设备就是专为去除“并肩石”的专用设备目前也有几种类型，如:比重去石机、旋转取石器水洗机等。（4）磁选设备磁选设备，主要是清除原料中的钢、铁等金属物。一般企业选择了比较理想的筛选机，比重去石机后，应在系统中安装磁选器，用于清除黑色金属物。磁选设备有几种，如电磁选器、永磁滚筒和输送管道内安装的简易磁选器。（5）风选及除尘设备前面介绍了各种形式的原料清理设备，不论选用什么方式的设备，都必须配备风选系统，因为在筛选去石过程中，原料中的较轻物质和灰尘都会飞扬。为了保证工作环境的清洁，要把这些轻物质和灰尘收集，并把排出的风净化除尘。行业采用比较多的风选设备有两种，即单机风选除尘设备和组合式风选除尘设备（6）计量设备原料计量的方法很多，最基本的方法是用磅秤称量。但原料量大时用磅秤称量的方法就不适应了。根据计量精度的要求，在豆制品生产中用于原料计量的设备和方法大致有四种，即称量斗计量、容积是计量、水位容积计量、电子计量。二、原料浸泡设备原料浸泡设备是豆制品生产中，用于浸泡大豆的专用设备。过去浸泡原料都是用缸、桶或水泥地，人工捞料，劳动强度大。随着生产机械化水平的提高，浸泡设备有了很大的改进，目前，行业内认为比较理想的浸泡设备有组合式浸泡设备和圆盘式浸泡设备。（1）组合式浸泡设备组合式浸泡设备是把洗料装置、泡料罐、输送装置组合在一起，自动完成浸泡工艺的设备，从而大大降低了人们的劳动强度。（2）圆盘式浸泡设备圆盘式浸泡设备是一种较新型的浸泡设备，是由原北京市豆制品三厂创造发明的。它与组合式浸泡设备相比，具有占地面积小，浸泡能力大，节约用水，设备耗电低，维修方便等优点。三、磨制设备磨制设备的主要作用是将浸泡后的大豆磨碎，便于大豆中蛋白质的提取。磨制设备经过多年的更新改造，变化非常大。目前使用比较广泛的磨制设备是砂轮磨，个别地区还使用石磨或者小钢磨。有的地区使用锤片或粉碎机进行湿粉碎，此类设备存在的工艺缺陷比较多，不利于生产工艺需要。（1）砂轮磨砂轮磨是近些年在豆制品生产中使用的新型湿粉碎设备。与石磨和小钢磨相比，它有独特的优点。它占地面积小，生产能力大，耗电低，操作和调节方便，磨制工艺质量高。（2）石磨（立磨）石磨是由过去的小驴拉磨（平磨）改进为电动平磨，又由电动平磨改变为电动立磨。电动立磨，在豆制品生产行业使用了近30年，在20世纪80年代末期，才逐渐从行业规模生产中退出，但一些偏远小城镇还有使用者。（3）小钢磨我国南方一些地区的豆制品加工厂，有不少采用小钢磨磨大豆的，特别农村是使用小钢磨比较广泛，既可以用于干粉碎，也可以用于湿粉碎。小钢磨也可用于粉碎玉米、稻谷、小麦等。小钢磨具有占地面积小，结构简单，维修方便等优点。但由于铸钢磨片之间的高速旋转研磨，容易使沫糊升温，影响产品质量，另外磨片的磨损比较快，很短时间就需要更换磨片。四、分离设备分离设备主要是将磨碎的沫糊加入一定量的水稀释后，把豆浆和豆渣分离出来，用豆浆制作食品，豆渣用作饲料等。分离设备分离效果的好与坏，直接影响到大豆中的蛋白质提取率和产品的出品率，因而分离设备是豆制品生产中的关键性设备之一。分离设备的种类也不少，但经过行业生产多年的比较和选择，目前比较好的分离设备有两种：离心机和挤压分离机。（1）离心机离心机是一中效率比较高的浆渣分离设备，分离效果比其他设备都好，在我国豆制品生产中使用比较广泛。但是离心机也有不足之处，比较其他分离设备，其耗电量大，噪声大。但在较大生产规模中，目前还没有可替代的设备。（2）挤压分离机挤压分离机，是一种中小型的分离设备，它的演变过程，是过去两种分离设备的巧妙结合。20世纪60-70年代，我国不少豆制品生产企业，使用过圆罗分离，也使用过挤浆机，这两种分离设备占地面积大，清理卫生不方便。20世纪80年代出现了挤压分离机，它既有圆罗的部分，又由挤浆机的部分，并配有豆浆暂时存储和输送泵，形成了完整的分离设备。该设备的优点是：耗电低，噪声小，分离效果好。缺点是：分离能力低，挤压网加工代价高，维修费用高，因而不适用于生产。五、煮浆设备煮浆设备是将豆浆煮沸，达到豆浆杀菌和后面工序豆浆热变性点将凝固的需要。煮浆方法有蒸汽煮浆和明火大锅煮浆两种方法。煮浆过程又有直接煮沸和间接煮沸两种形式。随着生产的发展，目前明火煮浆已很少采用而蒸汽直接煮浆或间接煮浆应用最为广泛。其设备类型大致有三种，即单罐煮浆设备、溢流煮浆设备、片式热交换器煮浆设备。（1）单罐煮浆设备单罐煮浆设备是在过去敞开式大桶煮浆的基础上，加以改进和提高的，属于间断性单罐密封煮浆设备。由于是密封式的，所以煮浆罐成为压力容器，安全要求比较高，制作单位必须是生产压力容器的专业厂家才能生产，使用中也必须按压力容器管理和使用，所以选择上受到一定的限制。单罐煮浆耗用能源低，噪声小，煮浆能力强，是小型生产系统中比较理想的煮浆设备。（2）溢流煮浆设备溢流煮浆设备是行业内自己发明创造的煮浆专用设备，这种设备煮浆能力大，煮沸过程噪声小，耗能比敞开式煮浆低，煮罐是半密封式，常压煮沸，对生产环境影响小，使用安全，而且是连续煮沸，是规模生产中比较理想的煮沸设备。（3）片式热交换器片式热交换器是一种高效的热交换器，它是由许多不锈钢薄片重叠压紧而成的热交换器。每片不锈钢薄片厚度为1mm，所以有较高的传热效率。片式热交换器是多层组合，传热面积大，设备结构紧凑，占地面积小。因为此设备采用的是间接加热杀菌方式，系统热交换在密封的环境中运行，所以热能源利用率高。加热源选择灵活，可以是蒸汽也可以是热水，还能利用被加热物质进和出的过程进行热交换，所以热能源利用率高。该设备适用性强，可根据被加热物质的工艺需要，调整加热面积，选择加热介质，既可用于加热杀菌，又能用于冷却降温。目前，豆制品生产厂家大多选用此设备用于豆浆、豆奶加热杀菌、冷却降温，但此设备也有不足，即加热豆浆容易结垢，给清洁增加难度，片与片之间的垫圈容易老化，需要定期更换。ZJ120豆浆成套设备设计论证方案 一、豆浆生产工艺豆类饮料加工的关键技术主要有如下几个方面：豆类腥涩味的脱除技术；提高产品稳定性的技术；提高原料豆中的营养成分提取率技术；改善产品色泽的技术；提高豆浆耐贮藏性的技术等。以上几个方面关系到产品风味、外观、营养价值及贮藏保鲜期的优劣。因此，在豆类饮料生产中应引起高度重视。豆浆生产操作要点：1.清理清理的目的是除去豆中混杂的沙石、豆壳、杂草等杂质或不合格的大豆。2.脱皮脱皮是豆浆生产中的关键工序。其优点为减少细菌量，改善风味，降低贮存蛋白的热变性，缩短脂肪氧化酶钝化所需要的加热时间，使豆浆保持良好的颜色。大豆脱皮有两种方法，即湿脱皮和干脱皮。湿脱皮在浸泡之后进行，干脱皮在浸泡之前进行。干法脱皮由辅助脱皮机和脱皮机共同完成，可以除去豆皮和胚芽。向脱皮机中通入干热空气加热，大豆在螺旋输运器推动下，在脱皮的同时完成钝化酶操作。干脱皮时，如果大豆水分含量超过13，则应将其干燥到10左右冷却后在脱皮。脱皮率控制在95以上。湿脱皮即大豆经浸泡后再脱皮，主要经过机械摩擦及水漂洗。其最大的缺点是耗水量大，水溶性蛋白损失大。所以豆浆的生产最好选用干法脱皮，有利于生产高质量的豆浆。3.磨浆与酶的钝化大豆经脱皮破碎后，脂肪氧化酶在一定温度、含水量和氧气存在下就可以发挥催化作用，因此，在大豆磨浆时就应防止脂肪氧化酶的生理活性作用，使其变性失活。常用的灭酶方法有干热处理、蒸汽法、热水浸泡法与热磨法、热烫法、酸或碱处理法等。干热处理 干热处理一般是在大豆脱皮后入水前进行，利用高温热空气对大豆进行加热。干热处理要求瞬时高温，热空气的温度最低不能低于120，否则效果极差；但温度过高，易使大豆焦化。通常干热处理温度为120200，处理时间为1030s。干热处理过的大豆直接磨碎制豆浆，往往稳定性不好，但若在高温下用碱性钾盐（如重碳酸钾、碳酸钾等）进行浸泡处理后，再磨碎制浆，则可以大大提高豆浆的稳定性，防止沉淀分离。蒸汽法 这种方法多用于大豆脱皮后入水前，利用高温蒸汽对脱皮豆进行加热处理，如用120200的高温加热78s即可。这种热处理方法大多是通过旋转式网筒或网带式运输机来完成的，生产能力大，机械化程度高。但采用这种方法加工过的大豆蛋白质抽提率低。热水浸泡法与热磨法 这两种方法适用于不脱皮的加工工艺。热水浸泡法即是清洗过的大豆用高于80的热水浸泡3060min，然后磨碎制浆；热磨法是将浸泡好的大豆沥去浸泡水，另外沸水磨浆，并在高于80的条件下保温1015min,然后过滤、制浆。热烫法 这种方法是将脱皮的大豆迅速投入到80以上的热水中，并保持1030min,然后磨碎制浆。从消除异味的角度看，保温时间过长，豆瓣过软，不利于豆的磨碎和蛋白质的溶出。一般80以上只要保温1820min，90以上只需保温1315min,而沸水只需保温1012min。酸或碱处理法 这种方法的依据是PH对脂肪氧化酶活力的影响。PH值对酶失活程度影响非常大，通过酸或碱的加入，调整溶液的PH值，使其偏离脂肪氧化酶的最适PH值，从而达到抑制脂肪氧化酶的活力，减少异味物质的目的。常用的酸主要是柠檬酸，一般调节PH值至3.04.5，此法一般在热浸泡法中使用。常用的碱有NaCO3、NaHCO3、NaOH、KOH等，一般调节PH值至7.09.0，碱可以在浸泡时加入，也可以在热磨、热烫时加入。大豆经脱皮浸泡后，需进行磨浆。为提高蛋白质的收得率，一般采用加入足量的水直接磨成浆体，再将浆体经分离除去豆渣萃取出浆液。磨浆工序总的要求是磨得要细，一般浆体的细度应有90以上的固形物通过150目滤网，豆浆的浓度一般要求在810.为此，可采用粗、细两次磨碎的方法以达到要求。4.浸泡目的是软化大豆组织结构、降低磨耗和磨损、提高胶体分散程度和悬浮性，增加得率。要对大豆进行浸泡处理，通常将大豆浸泡于3倍的水中，待其吸水量约为自身重量的12倍即可。但是浸泡程度受浸泡温度与时间影响，温度越高，浸泡时间越短。目前一般采用高温浸泡，温度控制在8085，时间为0.51h。高温浸泡，时间短，可避免由于微生物繁殖导致的腐败，有利于规模化、连续化生产。5.磨浆磨浆工序总的要求是磨得要细，一般浆体的细度应有90以上的固形物通过150目筛。将钝化酶后的大豆直接进入磨浆机中，同时注入相当于豆重8倍的80热水，也可注入少量NaHCO3稀溶液来增进磨碎效果，经粗磨后的豆糊在泵入超微磨中，经此磨后豆糊中95的固形物可通过150目筛。6.浆渣分离磨制后的热豆浆利用离心机把浆体和豆渣分开。分离工序严重影响豆浆蛋白质和固形物的回收。一般控制豆渣含水量在85以下。豆渣含水量过大，则豆浆中蛋白质等固形物回收率低。分离常采用离心分离，常用的离心分离设备为三足式离心分离机。分离豆浆采用热浆分离，可降低浆体黏度，有助于分离。二、方案一ZJ120豆浆成套设备主要设备主要组成部分：原料清洗设备，原料浸泡设备，磨制设备，浆渣分离设备，煮浆设备，干热钝化机。原料清理设备是豆制品生产的第一个工序的设备，这些设备与粮食存储和加工所用设备相近或相同。原料浸泡设备是豆制品生产中，用于浸泡大豆的专用设备。过去浸泡原料都是用缸、桶或水泥地，人工捞料，劳动强度大。随着生产机械化水平的提高，浸泡设备有了很大的改进，目前，行业内认为比较理想的浸泡设备有组合式浸泡设备和圆盘式浸泡设备。磨制设备的主要作用是将浸泡后的大豆磨碎，便于大豆中蛋白质的提取。磨制设备经过多年的更新改造，变化非常大。目前使用比较广泛的磨制设备是砂轮磨，个别地区还使用石磨或者小钢磨。有的地区使用锤片或粉碎机进行湿粉碎，此类设备存在的工艺缺陷比较多，不利于生产工艺需要。分离设备主要是将磨碎的沫糊加入一定量的水稀释后，把豆浆和豆渣分离出来，用豆浆制作食品，豆渣用作饲料等。分离设备分离效果的好与坏，直接影响到大豆中的蛋白质提取率和产品的出品率，因而分离设备是豆制品生产中的关键性设备之一。分离设备的种类也不少，但经过行业生产多年的比较和选择，目前比较好的分离设备有两种：离心机和挤压分离机。煮浆设备是将豆浆煮沸，达到豆浆杀菌和后面工序豆浆热变性点将凝固的需要。煮浆方法有蒸汽煮浆和明火大锅煮浆两种方法。煮浆过程又有直接煮沸和间接煮沸两种形式。随着生产的发展，目前明火煮浆已很少采用而蒸汽直接煮浆或间接煮浆应用最为广泛。干热钝化机是使脂肪氧化酶变性失活。干热处理一般是在大豆脱皮后入水前进行，利用高温热空气对大豆进行加热。干热处理要求瞬时高温，热空气的温度最低不能低于120，否则效果极差；但温度过高，易使大豆焦化。通常干热处理温度为120200，处理时间为1030s。干热处理过的大豆直接磨碎制豆浆，往往稳定性不好，但若在高温下用碱性钾盐（如重碳酸钾、碳酸钾等）进行浸泡处理后，再磨碎制浆，则可以大大提高豆浆的稳定性，防止沉淀分离。方案二ZJ120豆浆成套设备主要设备主要组成部分：原料清洗设备，原料浸泡设备，磨制设备，浆渣分离设备，煮浆设备，蒸汽灭酶机组。原料清理设备是豆制品生产的第一个工序的设备，这些设备与粮食存储和加工所用设备相近或相同。原料浸泡设备是豆制品生产中，用于浸泡大豆的专用设备。过去浸泡原料都是用缸、桶或水泥地，人工捞料，劳动强度大。随着生产机械化水平的提高，浸泡设备有了很大的改进，目前，行业内认为比较理想的浸泡设备有组合式浸泡设备和圆盘式浸泡