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100型小麦淀粉分离器结构设计【11张CAD图纸和说明书】

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11张CAD图纸和说明书 100型小麦淀粉分离器结构设计 11张CAD图纸
资源描述:

目   次


1.引言  …………………………………………………………………………1

2.淀粉工业发展趋势…………………………………………………………8

3.毕业设计的目的  ……………………………………………………………10

4.圆锥筛方案论证………………………………………………………………11

5.设备概述 ……………………………………………………………………14

6.设计计算 ………………………………………………………………………16

     6.1电机的选择 ……………………………………………………………16

     6.2 V带传动的设计计算  …………………………………………………16

     6.3主轴的设计 ……………………………………………………………18

     6.4轴承的校核 ……………………………………………………………22

     6.5筛篮的设计 ……………………………………………………………23

     6.6机架的设计 ……………………………………………………………24

总结 ……………………………………………………………………………26

致谢 ……………………………………………………………………………28

参考资料及文献 ………………………………………………………………29


1 引言

我国小麦制粉能力之大,小麦制粉企业之多均属世界之最。小麦制粉工业地产品与人民生活息息相关,是一个永不衰败的朝阳工业和生命工业。自改革开放以来,特别是20世纪80年代末到90年代初,我国小麦制粉工业在引进、消化吸收国外先进小麦制粉技术。进入21世纪后,随着我国国民经济的快速发展,人民生活水平的显著提高以及小麦制粉企业经济实力的增强,我国的小麦制粉技术出现了许多新的特点,这些特点主要便现在小麦的清理工艺、制粉工艺、配粉工艺以及小麦粉生产过程的自动控制、节能降耗和新设备等方面。

虽然我国是小麦生产大国,小麦年产量一亿吨左右,但是,多年来小麦淀粉的生产没有引起足够的重视,造成这种情况的原因主要有如下几种:(1)小麦一直是人们的口粮,所以我国的小麦加工规模较小、工艺落后;(2)小麦蛋白的黏度较大,烘干困难,不利于工业化生产;(3)由于小麦加工工艺落后,生产过程中的污水不易治理,环境污染严重;(4)占小麦生产成分很大一部分的B-淀粉质量较差,只能用饲料,淀粉收率低,无形中造成了资源的浪费。

本设备是针对目前国内小麦淀粉和谷朊粉的加工工艺过程,参照国外小麦淀粉的先进生产工艺设备而改进的用来更加快捷方便地加工小麦淀粉和谷朊粉的设备。

小麦淀粉在食品、冷饮、 轻工、纺织、制药、造纸等行业中有着广泛的应用。

1:食品行业。主要应用于火腿肠、粉丝、雪糕、果冻等产品中。以及用于味精、麦精粉、可食性包装膜、水解及发酵工业产品中。

2:纺织行业。小麦淀粉特别适合于纤维工业,尤其是织布、浆纱、整理和染色用糊。

3:造纸行业。小麦淀粉在造纸行业用量比较大,主要用作湿部的粘结剂、表面涂层、施胶和制造瓦楞纸的粘合剂。

4:医药行业。主要用作制片剂、稀释剂等。

5:淀粉深加工业。生产糊精、氧化酯、淀粉醚、淀粉糖等产品。

6:其他行业。在其他行业可用于制焊条、铸造的砂型、炭精棒成型和干电池等。

谷朊粉是从小麦中直接分离出来的高蛋白聚合物,蛋白质含量为75~80%,脂肪含量为1.0~1.25%,吸水率为150~200%,吸水后的湿面筋保持了原有的自然活性及天然物理状态,具有粘性、弹性、延伸性、薄膜成型性和吸脂乳化性。

谷朊粉是粮食工业、食品工业和饲料工业理想的天然添加剂。广泛应用于生产面包粉、方便面粉、饺子粉、挂面粉等专用粉中,用于改善专用粉的烘焙品质、蒸煮品质、食用品质和营养价值。食品工业用其制成营养、保健、方便于一体的各类食品,如水面筋、油面筋、烤麸、素鸡、罐头、火腿肠等,饲料工业用于生产高档水产品如螃蟹、鳖、对虾等饲料的粘合剂和营养添加剂。不仅提高了饲料的营养价值,还提高了饮料在饲喂中的利用率。总之,谷朊粉在面粉行业、面包行业、冷冻食品行业、肉类食品行业、饲料行业、化学工业等行业中都有着重要的应用。

近年来,在国家相关产业政策的带动下,我国小麦淀粉工业得到长足的发展。特别是新的技术、新工艺的引进,使小麦深加工有了技术支撑,一些具有较高开发创新能力,技术先进、规模较大的大中型企业相继投产,小麦副产品得到充分的利用,促进了行业的快速发展。

小麦淀粉的工艺技术发展至今,主要加工方法有两大类,一类是以小麦为原料直接进行加工。一类是以小麦淀粉为原料进行加工,而应用于加工淀粉大多为后一类,因此,我们所设计的分离器是主要针对后一类的生产工艺的设备,它也是我国以后小麦淀粉生产工艺改进方向的先进设备。

1.1小麦淀粉生产工艺

1.1.1马丁法

在各地实际应用中,这种加工方法的程序常有改变。面粉和水以2:1的比率放入和面机中,从而得到光滑、均匀、较硬但正无硬块的面团。面粉和水的比率视所用面粉的种类而定。硬质小麦面粉能和成弹性很强的面团,所以要比用软质小麦面粉多使用水;软质小麦面粉和成的面团容易断裂、撕开。和面所用的水须在200C左右,并含有某些矿物盐。用含盐量低的软水和面使面筋变得粘滑。面团在进入洗粉阶段之前应放置一定时间,使面筋饱吸水分,以提高其强度。

马丁法(Martin)又叫面团法,在加工中使用的原料是面粉而不是麦粒,加工过程的几个基本步骤组成为和面、清洗淀粉、干燥面筋、淀粉提纯和淀粉干燥

1.1.2水力旋流法

荷兰的K.S.霍尼公司提出了一种水力旋流法,用于从面粉中提取淀粉和面筋。面糊和循环水放入多段10毫米水力旋流器组。清洗出的A级淀粉与麦麸随最后一段底流排 出。纤维经多级曲筛系统去除,A级淀粉的脱水和干燥前要经三段水力旋流器浓缩成21 Be’多段水力旋流系统的溢流液送入三段水力旋流器。溢流液中含有凝块状和最长可过10厘米的线状凝集面筋、B级淀粉和可溶物质。底流中的A级淀粉重返多级清洗系统。面筋采用网眼间隙0.5毫米的滚动式面筋过滤器收集并进行气流干燥。面筋清洗机中部分滤出液再循环至第一道工序,用于将面粉搅成糊状,其余部分经回收B级淀粉后再蒸发。


内容简介:
机电工程学院毕业设计方案论证报告 目 录1.设计任务.2 1.1 总要求.21.2 研究内容及主要工作.22.调研.23.文献综述.2 3.1 研究的目的.2 3.2 研究的意义.3 3.3 国内外发展现状.34.方案对比论证及结果.6 4.1 方案的分析与选择.6 4.2 机架结构论证.6 4.3 论证结果.75.工作计划. 76. 参考文献. 9 91 设计任务1.1 总要求 设计要求:小麦淀粉分离器实现小麦淀粉乳与小麦纤维的连续化分离,保证下道工序的工艺需要。要求所设计的分离器结构合理,操作方便,便于安装和维修。 1.2研究内容及主要工作1.淀粉分离器的结构型式;2.防止转子叶片的磨损的材料选型和热处理工艺;3.组合式动态旋转粗粉分离器转子动叶轮的转速采用变频电机调节技术;4.传动型式选型设计;5.组合式动态旋转分离器的密封设计和复合密封填料的使用;6.动叶离心力计算。2 调研11年3月22日,我们小组一同前往食品厂进行参观,在参观过程中我们了解到了现今分离器的应用及发展状况等。通过此次调研,我们了解到淀粉分离器的主要作用及工作原理,并深入了解了淀粉分离器的结构及主要设计要素,此为主要工作。3文献综述3.1 研究的目的:尽管国外学者对分离器用于小颗粒物料的分离早有研究,国外对于淀粉分离用的多级分离系统的研究也取得了一定的成果.但由于被分离物料的多样性和复杂性,因此在分离器的运动特性、几何特性、动力学特性和物料特性方面具体适用于小麦,淀粉分离的并未有成熟的理论结果,基础研究尚不完善。而国内的研究现状更为落后,截止目前,国内对分离器用于淀粉分离的研究仅涉足玉米淀粉,对用于玉米淀粉分离出蛋白质的分离器作了优化设计,并得到分离性能改良的产品;对用于除去玉米淀粉乳中的蛋白质的九级逆流洗涤系统进行了研究并进行了工业性生产.但在分离器应用于小麦慈淀粉方面的研究工作近乎空白.多级分离器系统设计较为复杂,尚未见到国内有关此项内容研究成果的报导.目前国内的分离系统主要是从俄罗斯和荷兰等国进口,这些进口设备彼此之间在结构、尺寸、数童安装、操作参数以及工艺流程上也存在差异,其原理和规律国内尚无人研究。加之,俄罗斯全分离系统中,各级分离器间并非简单的串联,具有一定的代表性。为了全面了解和剖析小麦淀粉全分离系统中各因素对分离管主要性能的影响,全分离系统中各级分离器的工作状态以及影响系统最终分离效率的因素等方面内容,从而设计出具有自主技术权的小麦淀粉全分离系统装置,以填补我国该领域空白,提高小麦,淀粉加工机械水平,因此本课题的实验研究具有较大的实际意义和研究价值.3.2 研究的意义:由上述可知,尽管分离器结构简单、应用面广,但控制其性能的理论仍十分复杂,描述分离过程的数学模型也很不完善,设计时难以准确预测其性能。对于小麦淀粉全分离工作站来说,全分离系统是由十五级并联分离器组以一定的方式串联而成,其工作状况非常复杂。截止目前,国内对分离器用于淀粉分离的研究仅涉足玉米淀粉,对用于玉米淀粉分离出蛋白质的分离器作了优化设计,并得到分离性能改良的产品;对用于除去淀粉乳中的蛋白质的九级逆流洗涤系统进行了研究并进行了工业性生产。但是对于小麦淀粉分离的分离器及全分离系统的研究只有中国农机院的薯类工程中心。而对分离器应用于小麦淀粉分离的单级模型以及全分离网络系统的研究在国内外还属于空白。本文旨在结合生产实践和模拟实验,以相似理论为实验依据,以期建立一组反映分离器分离和操作性能的准数方程,以便分离器的放大和优化设计。该论文的完成将为分离器的优化设计以及放大设计提供理论依据和指导。 3.3 国内外发展现状在淀粉加工业中分离器起着举足轻重的作用,它可用来完成淀粉乳的除石、去砂、澄清、浓缩、洗涤精制等多种操作,还被用来处理含淀粉的废水.因为分离既具有洗涤作用又具有沉降分离作用,洗涤作用是由分离器内存在强大的流体剪切力的特性决定的,分离器内液流中剪切力能使纤维团中夹带的颗粒被释放出来:沉降分离作用则是由离心力场决定的.淀粉生产的工作原理即为淀粉糊浆与水的混合物进入分离管,形成强大的剪切力场和离心力场,在剪切力的作用下,部分与纤维、皮渣、果胶等有机物结合在一起的淀粉被洗涤下来进入水中,最终形成淀粉、可溶性固形物、纤维、渣和水所组成的多相体系,再通过离心分离将这些物质按形状、密度、粒度等诸多因素分离开来荷兰人于1948年首先进行试验将分离器用于淀粉加工过程,并于1949作为鼓质淀粉分离设备正式投入运行。后来人们又尝试着将分离器用于淀粉生产中所涉及的其它分离过程。50年代后期,淀粉乳精炼和浓缩过程被改变,原来的重力沉降分离设备(平筛、沉降槽等)开始被分离器、回转筛等墓于离心力作用的设备所取代,这无疑是淀粉加工技术的一次重大变革。1957年欧洲最大的一家小麦落淀粉厂首次安装运行了一套三级多管分离器组用于淀粉浆的精炼。同一时期,波兰学者Benders第一个用3Omm分离管从小麦,糊浆中分离淀粉,他还设计出淀粉乳除砂用的双底流分离器,于是小型分离器(分离管)开始在淀粉生产中扮演重要的角色。1977年,欧美国家对小麦淀粉浆的分离和浓缩都采用分离管。所用分离管的直径为15毫米,长100毫米,单管的生产能力为300L/h.现在已发展到240根分离管并联作业,每小时可处理72000升料浆.分离器组安排成19级,小麦淀粉糊在没有任何预选或稀释情况下进入第4级,但料流从第3级分离器的底流和第5级的滋流相汇合.浆渣被抛向前三级,同时每台的底流都带着淀粉前进到第4级。淀粉随第4级的底流继续前进,一直流经第19级。淀粉与从第19级加入的洗涤水逆向流动。这一系统只需传统系统用水t的5%,而淀粉乳浓度为22.5波美度,淀粉回收率可达99%.80年代初,波兰学者经过两年的研究工作,设计出更为简易的分离系统用于小麦,淀粉加工。该系统用7级分离器洗涤精制,用3级澄清,2级除砂,而经过现代的小麦,清洗过程,整个系统只需9级分离器。随着研究的深入和技术的不断成熟,到80年代,多级分离系统已在欧洲一些国家的玉米和小麦淀粉厂广泛使用,如荷兰的Niota、瑞典的Alfa-Laval、波兰的Polemics-Coop等公司.分离器在淀粉生产中的应用已经发展到几乎整个小麦淀粉分离洗涤工序都可由分离来完成的阶段。于此同时,在对分离管的设计上,波兰学者Archimedes Spiral发现内壁带槽的管分离悬浮液的效果更好。这种设计是沿分离管的轴向,将分离管柱段和几乎整个锥段内壁作波纹状的槽,槽的形状可以是直条、棱形、抛物线形或三角形等,这样设计尤其对含纤维多的粒状颗粒的分离更为有利。短锥型分离器亦具有对固相颖粒按形态进行分类的能力。这种结构的分离器可用于棕搁果核和碎壳的分离,还可用于小麦,和谷物淀粉工业中,对球形淀粉颗粒和片状杂质进行分离.俄罗斯淀粉制品科研生产联合体经过五年的不懈努力在1986年成功研制成从小麦淀粉糊浆和洗涤后的小麦淀粉渣中分离淀粉的全分离生产线。全分离工序由14-15级分离器连接而成,采用3Omm分离管,逆流洗涤,淀粉乳浓度18-20波美度,淀粉回收率85-87%。俄罗斯小麦淀粉全分离装置已发展成为系列化产品,生产规模从日处理小麦淀粉50到1000吨不等.从小麦淀粉全分离装置的特点看出,投资少、成本低和效率高是这套技术装备的独到之处。因此俄罗斯小麦淀粉全分离装置具有一定的先进性和实用性,具有借鉴和推广价值。该装置研制成功后不久,不仅在俄罗斯得到迅速推广和普及,而且已出口到东欧许多国家,我国和越南也都有进口25.多级逆流洗涤的效果,除与洗涤级数、洗水质量和操作条件有关外,还取决于各级分离器组中分离管的结构。目前从小麦淀粉糊浆中分离精制淀粉乳的工艺过程一般由15-19级分离器或7-9级曲筛加上8-g级分离器来完成,各级分离器由不同数t的旋管并联组成。分离器的结构形式很多,常用的有瑞典的Alfa-Laval公司的ALCL与MOCL型号,按处理t不同每组分离管个数从20到1016个不等.近期,国外所从事的分离器系统的研究主要集中在对系统的工作性能做出可靠性预测,实现自动化控制以及改进分离管的单元设计,简化系统结构,提高系统效率两方面.进一步的研究工作表明,通过应用特别设计的分离管和分离器以及适当的管路流程,减少小麦淀粉加工的用水童,以及分离器和泵的数量是完全可能的。国内对分离器应用于淀粉生产的研究起步较晚,自1981年从国引进玉米淀粉精制用分离管直径为10mm的分离器逆流洗涤系统以来,也日益重视这项技术6。国内仿制的分离管,一度洗涤效果达不到设计指标,洗涤后淀粉中蛋白质含t常在0.5%以上,有时达0.8%-1%。成都科技大学的陈文梅教授等人对此曾做过一些研究工作。这些研究以玉米淀粉粗浆作为试验物料,以单级试验为基础,探索了直径10mm的分离管并联而成的分离器组的基本流体动力性能和分离性能。他们通过试验和理论分析,针对华北制药厂引进的美国DORR公司的分离管,改造了其进料口与底流口的结构与尺寸,提高了分离性能,扩大了处理能力,并把材料由尼龙改成聚甲醛,从而提高了其耐磨特性。他们曾提出过探索多级申联分离器组及优化设计的问题,但受科研条件等限制,对多级分离器逆流洗涤系统设计机理的研究并未深入下去。近年来,该领域的研究工作还是一片空白。目前,国内用于小麦淀粉生产的多级分离器逆流洗涤装!主要是90年代从俄罗斯和荷兰进口的,2000年农机院完成了国家计委的农副产品加工关键技术与示范工程中小麦淀粉全分离关键技术与装备项目,填补了国内空白。4 方案论证4.1转鼓结构选择论证锥型转鼓圆锥筛的锥型转鼓的锥角对圆锥筛的性能影响是很大的。必须根据淀粉颗粒的特性,正确选择合理的转鼓锥角。方案一:采用大锥角的转鼓。方案二:采用中等锥角的转鼓。方案三:采用小锥角的转鼓。论证:采用大锥角的转鼓可以提高生产能力,但滤渣含湿量也随之增高,且锥角过大,滤渣太湿,无法满足生产要求;采用小锥角转鼓,物料在转鼓中的停留时间延长,滤渣干燥程度提高,但生产能力降低,如果锥角过小,物料将会停滞在转鼓上,无法进行自动卸料。中等锥角的转鼓,它的经验值是30-50度,在此次设计中取其中间值40度。中锥角转鼓能使物料在旋转中能分成两层,分别沿孔筛流出和沿锥斜面向下运动,在保证生产能力的同时也保证了物料不在转鼓上停滞,能自动卸料,确保了圆锥筛的分离效率。所以采用方案二。4.2机架结构论证方案一:采用铸造机架。方案二:采用焊接机架。论证:圆锥筛的设备一般情况下会布置在加工厂的二楼,而不会在底层,这就要求机架要整体结构紧凑,且重量轻。铸造机架的精度比较高,但重量比较大,对建筑有较大的负荷,如果安装数量较多的话,对建筑的承受能力将会有很大要求。由于对机架的精度要求不是很高,而焊接的机架主要由钢板、型钢或铸钢件等焊接而成,所以焊接机架与铸造机架相比具有制造周期短、重量轻、成本底且强度和刚度高、施工简便、材料利用充分等优点,在很多机器外壳的制造生产中都广泛使用。所以方案二比较合理。4.3 论证结果上述从淀粉加工的工艺过程以及其他方面考虑,对设计圆锥筛需要考虑的因素和一些需要注意的问题进行了初步的方案论证,有待于在进一步的设计中改进。在初步的方案论证中设计的锥式分离器能实现连续化、自动化作业。达到淀粉与纤维的分离,并且满足下道工序的工艺要求。所设计的分离器结构紧凑合理,设备操作方便,便于安装和维修。整体结构的分析正确,所用的视图表达方法正确、表达清晰。初步拟定的总体方案合理可行。5毕业设计工作进度计划:5毕业设计工作进度计划:起 迄 日 期工 作 内 容收集资料、撰写方案论证报告、进行外文资料翻译确定总体方案,绘制方案图总体设计,计算、绘制总装图、部装图细部结构设计、计算、绘图撰写说明书、整理资料、答辩准备论文答辩6主要参考文献1.李浪,周平,杜平定遍著淀粉科学与技术河南科学技术出版社1993年2.苏IB.P.柯斯明科,A.E奥甫琴尼科夫B.M高尔巴托夫著王启尧译淀粉生产中国食品出版社1986年3.王肇慈遍著三薯综合加工利用中国食品出版社1988年4.张先达当代国外淀粉加工新技术机械工业食品装备设计研究所1993年5.刘宾,杜红霞马铃薯淀粉:老产品,新前景食品科学19976.褚良银,陈文梅,戴光清,李建明,李晓忠,方为茂遍著水力旋流器化学工业出版社1997年7.庞学诗著水力旋流器工艺计算,中国石化出版社1997年8.雷明光,陈文梅,刘玉良超小型旋流器流体动力学性能和分离性能研究流体机械1999第27卷第7期p6-99.WilliamsonRD.TheuseofhydroeyeloneforsmallPartieleseParation.SeParationSeieneeandTeehnology.1983;N18:1395-141610.陈文梅,褚良银旋流分离器流体流动理论研究与实践第三届中日合作过滤与分离国际学术讨论会1997年10月11.褚良银水力旋流器应用开发与进展过滤与分离1998年第1期p14-1812.陈海液一液旋流器结构参数实验优选及其内流场测量汇硕士学位论文北京:石油大学1997年13.阎安,李学辉水力旋流器现状及发展趋势石油机械19%年增刊第24卷巧9一16314.邱家山磷酸污水封闭循环处理系统中的旋流分离,过滤过程的实验研究及数模建立,成都科技大学硕士论文,199315.高源马铃薯淀粉全旋流分离实验研究中国农业机械化科学研究院学位论文2001年16.阎安,李雪辉水力旋流器现状及发展趋势石油机械19%年第24卷增刊17.sheng,H.P,welker,J.R.LiquiD-liquiDseperationinaeonventionalDroeyelone,Can.J.Chem.Eng.52,P
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