年产1500吨红薯淀粉的工艺设计毕业设计(论文)

毕业设计论文

年产1500吨红薯淀粉的工艺设计

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教研室（或答辩小组）及教学系意见

摘要

红薯淀粉可广泛用于化工、医药、食品、纺织、塑料、染料等行业，市场需求量大，红薯制品深加工有较大市场潜力，发展前景极为广阔。本文对红薯淀粉的生产工艺流程，工艺技术参数，操作要点，工艺设备选型及产品质量标准都做了具体说明。

该工艺是以红薯为主要原料，红薯淀粉是利用物理破碎法生产，以红薯干为原料，经原料选择，清理浸泡，破碎，粗筛，流槽分离，碱处理，清洗，酸处理，清洗，离心分离,干燥等过程制备的优质红薯淀粉。

关键词：红薯；淀粉；红薯淀粉生产；工艺设计

Abstract

The sweet potato starch may widely use in professions and so on chemical industry, medicine, food, spinning and weaving, plastic, dye, the market demand is big, the sweet potato product intensive processing has the big market potential, the prospects for development is extremely broad.This article to the sweet potato starch production technical process, the processing technology parameter, operated the main point, the process unit shaping and the product quality standard has all given concrete showing.

This craft is take the sweet potato as the primary data, the sweet potato starch uses the physical cracking process production, does take the sweet potato as raw material, after raw material choice, cleaning up immersion, stave, coarse screen, launder separation, alkali treatment, clean, acid treatment, clean, centrifugal separation, dry and so on process preparation high quality sweet potato starches.

Key words:Sweet potato; Starch; Sweet potato starch production; Technological design

目录

摘要 (2)

Abstract ................................................................................................................................ III 1 绪论 (1)

1.1 概述 (1)

1.1.1 红薯及其淀粉的性质和生理功能 (1)

1.2 工艺设计的意义 (2)

2 生产方案和工艺流程的确定 (3)

2.1 生产方案 (3)

2.1.1 产品方案 (3)

2.1.2 质量标准 (3)

2.2 工艺流程 (5)

2.3 生产流程简述 (5)

3.1 物料衡算 (7)

3.2班产量确定 (7)

3.3每班原料及辅料用量推算 (8)

3.4 每班耗用包装 (8)

4 能量衡算 (9)

4.1 耗水量计算 (9)

4.2 耗电量估算 (10)

5 设备的选择 (11)

5.1 设备选型原则 (11)

5.2 设备选型计算 (12)

5.3所选设备一览表 (18)

6.2 原料预处理车间 (19)

6.3 粉碎车间 (19)

6.4 分离干燥间 (19)

6.5 成品车间 (20)

7 红薯淀粉车间管路设计与计算 (20)

8 环境保护及安全卫生 (22)

8.1 主要设计依据 (22)

8.2 环境现状 (22)

8.3 主要污染源与污染物 (22)

8.4 对策和措施 (23)

8.4.1 废水处理 (23)

8.4.2 废渣 (23)

8.4.3 烟尘治理 (23)

8.4.4噪声控制 (23)

8.4.5 绿化23

8.5 环境管理 (23)

9 项目经济分析 (24)

9.1 项目总概要 (24)

9.1.1 项目情况24 9.1.2 项目资源评价 (24)

9.2项目投资机会及前景分析 (24)

9.3 经济分析及收益分析[8] (24)

结论 (25)

参考文献 (25)

致谢 (26)

附录 (1)

附录 (1)

1 绪论

1.1 概述

1.1.1 红薯及其淀粉的性质和生理功能

我国是个红薯产量的大国，在我国主要的粮食作物中，仅次于水稻、小麦和玉米，居第四位。我国红薯常年种植面积约1亿亩，总产量在1亿吨以上，无论种植面积还是年产量，均居世界首位。红薯和其他农作物相比有以下独特的优点（1）淀粉产量高。在同等条件下每亩淀粉产量比水稻高30.1%，比玉米高30.6%，比小麦高48.9%（2）成本低。每生产1000斤红薯淀粉，所需要的投资比水稻少25%，比玉米少20%。（3）适应性广，各类土壤都可栽种。（4）保收率高，有种就有收。世界卫生组织经过3年的研究和评选，评出最健康食品包括最佳蔬菜、最佳水果等6类。红薯被列为13种最佳蔬菜的冠军。红薯富含淀粉和可溶性糖，还含有蛋白质、脂肪酸、多种维生素、氨基酸及钙、磷、铁等无机盐类。据报道，红薯中VB1和VB2为米面的2倍VE为小麦的9.5倍，纤维素为米面的10倍；V A和VC的含量均比米面高，而大米为零。红薯是“生理碱性”食物，所含的钙、磷、铁等矿物质可以中和体内因常吃肉、蛋、鱼、米、面等酸性食品而产生的过多的酸，以保持人体内的酸碱平衡。红薯纤维素的含量多达7.8%，它进入人体后可刺激肠壁，加快消化道蠕动并吸收水分，增大粪便体积，有助于排便，这样就可减少因便秘而引起的人体自身中毒的机会，延缓人们衰老的过程，有助于预防痔疮和大肠癌的发生。

淀粉作为制造食品的主要原料和多种工业产品的基础原料，近年来淀粉在国际、国内市场的销售，一直保持较大幅度的增长。有了淀粉就有了二次加工和深度加工的基础原料，就可以大力发展粉丝，果葡糖浆，味精，有机酸，氨基酸，酒精及淀粉衍生物制品。以淀粉为原料的产品已广泛渗入到工农业各方面，在国民经济中起着越来越重要的作用。同时随着社会的发展，人们越来越注重营养，使得红薯的需求量呈迅速上升趋势。而我国红薯淀粉资源丰富，合理开发利用这一资源，将会带来巨大的社会、经济效益。

从国际市场上看在所有的商品淀粉中，红薯淀粉因其优良的性能和高营养保健性而逐渐被食品行业认可和重视，红薯淀粉的产品的品种开发蒸蒸日上，正向多品种、多元化方向发展。一些技术先进的国家把红薯作为制造淀粉、葡萄糖和酒精的原料，然后以这三种产品为中间原料的产品及其深度加工的产品已有2000多种。其中主要

有多种淀粉衍生物，多种氨基酸，多糖类，维生素，抗菌素等；以糖质为原料的产品在千余种以上。

1.2 工艺设计的意义

红薯淀粉可广泛用于化工、医药、食品、纺织、塑料、染料等行业，市场需求量大，红薯制品深加工有较大市场潜力，发展前景极为广阔。专家预测，今后10年全球仅生物塑料用量就将达到3000万吨。而且韩国、日本每年都要向中国求购大量的淀粉，因而红薯淀粉处在一个较为有利的发展时期。由于据业内有关行家分析，未来几年红薯淀粉仍然难以满足需求。

目前国内红薯淀粉仍未进入大规模工业化生产，只能靠作坊式简单方法生产，而且红薯淀粉产量只能供应食用，这一切导致产品质量升级换代受到严重阻碍，产品供需矛盾日益增大。而国内市场对红薯淀粉的需求量在100万吨以上，而产量则远远小于这个数字。随着人们饮食消费观念的改变，红薯淀粉的市场需求会越来越大，红薯的种植空间和淀粉的加工看见也会越来越大，其产品也有广阔的市场前景。

中国加入WTO后，国外纷纷对我国淀粉出口设置技术壁垒，提高检测标准，增加检测指标，检验的密度和频次越来越大，所以我们在加大红薯淀粉加工量的同时，必须增加产品的技术含量，注意引进或研发先进的生产设备和加工技术，同时加大新产品的开发和新设备的研制，增加深加工产品的出口，优化企业产业结构，提升企业的整体水平，使企业向规模化，高效益方向发展。这也可延长国内的产业链，增加就业人口，使我们的农产品高效的利用，最大程度的谋求经济效益，促进国民经济的发展。

2 生产方案和工艺流程的确定

2.1 生产方案

2.1.1 产品方案

表2-1 项目产品方案及产量表

序号产品名称产量备注

1 红薯淀粉1500t/年采用干薯干为原料

2.1.2 质量标准

我们设计生产的红薯淀粉严格按照国家关于淀粉及其原料的相关标准，标准的主要相关指标如下：

（1）生产用原材料的质量标准

生产所用红薯按照GB 8886—88标准执行

红薯淀粉白度按照GB12097—89执行

1.1 质量要求

无发霉、发热、霉烂、变味和感染虫害。

1.2 卫生要求

按照GB 2763—81《粮食、蔬菜等食品中六六六、滴滴涕残留量标准》和GB 2762

允许量标准》有—81《食品中汞允许量标准》、GB 2761—81《食品中黄曲霉毒素B

1

关规定执行。

对薯类原料质量要求，具体如下：

（2）红薯淀粉质量标准［7］

表2-2 感官指标

表2-3 理化指标

2.2 工艺流程

红薯淀粉是利用物理破碎法生产，以红薯干为原料，经原料选择，清理浸泡，破碎，粗筛，流槽分离，碱处理，清洗，酸处理，清洗，离心分离,干燥等过程制备的优质红薯淀粉。

工艺流程图如下：

→

2.3 生产流程简述

1)原料选择及预处理：干薯干在加工和运输过程中混入了各种杂质，所以必须进行清理。清理的方法有干法和湿法两种，干法是采用筛选设备和风选设备。湿法处理是用洗涤机或洗涤桶。在进行粉碎以前，最好经过磁选设备，清除金属杂质，保证安全生产。

2)浸泡：为了提高淀粉出率可以采用碱水浸泡。碱水浸泡的作用是：

(1)甘薯片的纤维膨胀增大，使甘薯片在破碎时纤维和淀粉容易分离，而淀粉颗粒破碎较少。

(2)使色素和胶体物质容易渗出。过筛时，减少渣子粘附筛孔。

(3)保持碱性，抑制微生物活动。

(4)淀粉乳在流槽分离时，沉积淀粉的性能良好，粉质硬。

浸泡一般采用饱和石灰乳或1%稀碱液加入渍泡水，使pH值为10～11；浸泡时间约12小时；温度控制在35～40℃。渍泡后，甘薯片含水量为60%。

(3)粉碎：粉碎是红薯淀粉生产的主要工序之一，它直接影响淀粉的质量和回收率，浸泡后的甘薯片随水进入锤片式粉碎机进行破碎，达到一定的细度，穿过筛孔排出机外。若粉碎机转速超过3，200转/分时，锤片易损，动平衡性能差，运转不稳定；薯干在粉碎过程中瞬时温度升高，部分淀粉易受热糊化，以致在过筛时，影响淀粉和薯渣的分离；在流槽分离时又不易沉淀，导致次数增加，影响好粉出率。为了防止一次粉碎处理易使淀粉糊化，可以采用两道粉碎，分道过筛的工艺流程。

薯干经第一道粉碎后，进行过筛，分离出淀粉；然后把薯渣进经第二次粉碎处理，破碎的细度比第一次细些，再进行过筛。在粉碎过程中，为了降低瞬时温升，根据各第二次粉碎粒度不同，调整粉浆浓度，头道为3～3.5波美度，二道为2～2.5波美度。同时采用匀料器控制甘薯干的进量，均衡粉浆，避免粉碎机的过载现象，也利于流槽分离。为了提高渣子的粉碎效率，一般采用磨碎处理，对降低料液温升，减少渣子含粉量，提高淀粉出率和节省维修费用具有一定的效果。

(4)筛分：甘薯干经过粉碎后得到的甘薯糊又称料液，必须进行过筛，分离出渣子，即纤维。通常采用平摇筛，料液进入筛面，要求均匀过筛，不断淋水，淀粉随水穿过筛孔进入存浆池，而渣子留存在筛面上从筛尾排出。筛孔大小应根据料液内物料的粒度决定。对于采用两道粉碎工艺的过筛设备的筛孔配备是：一二道筛均采用80目尼龙布，二道筛得粉浆合并后用120目尼龙布精筛。其目的是进一步分离细小渣子，提高纤维分离效率。由于二次粉碎的粒度和过筛要求不同，二道筛理面积要注意适当地配备，合理分担。在过筛过程中，由于料液中含有果胶等粘稠物质滞留在筛面上，影响筛子的分离效果。因此，筛布应经常洗刷，保证筛孔畅通。

(5)流槽分离：经筛分所得的淀粉乳还需要进一步将其中的蛋白质，可溶性糖，色素等物质除去，常用的设备是沉淀流槽。淀粉乳由高一端流向低一端时，由于淀粉与蛋白质相对密度不同，相对密度大的淀粉沉于槽底，蛋白质等胶体物质随汁水流出至粉槽。沉淀的淀粉用水冲洗入漂洗池。

(6)碱、酸处理和清洗：为了进一步提高淀粉纯度，在清洗淀粉过程中，还要经过碱、酸处理。淀粉碱、酸处理和清洗都是在带有搅拌装置的水泥池内进行。水泥池的大小根据生产能力确定，搅拌器转速为60转/分左右。

电流槽来的淀粉乳，先经碱处理，目的是清除淀粉中碱溶蛋白质和果胶等杂质。碱处理的方法是将1波美度的稀碱液，缓慢地加入淀粉乳内，控制pH值为12，同时启动搅拌器，充分混合均匀，经半小时后，停止搅拌，待淀粉完全沉淀后，排出上层废液，并注入清水清洗二次，使它接近中性即可。

在碱处理过程中，还可加入浓度为35波美度的次氯酸钠溶液，用量不超过干基淀粉重量的0.4%。因为次氯酸钠是一种强氧化剂，具有较强的漂白和杀菌作用，以

致能达到增白和防腐的目的。经过碱、次氯酸钠处理和清洗后的淀粉再经酸处理。其目的是溶解酸溶蛋白，中和碱处理时残留的碱性，还可抑制微生物的活动和繁殖。

酸处理可用工业盐酸，操作时也必须缓缓地加入，充分搅拌，控制淀粉乳的pH 值为3左右。防止局部过酸，造成淀粉损失。加酸后的淀粉乳用碱处理的同样操作方法使淀粉沉淀，除去上层废液，加水清洗，最后使淀粉呈微酸性，即pH6左右。以利于淀粉的贮存和运输。

(7) 离心分离：清洗后得到的淀粉含水分很高，必须先经离心分离机脱水处理，使淀粉水分含量下降到45%以下。有些工厂直接作为湿淀粉出厂或使用。

为了有利于贮藏和运输，脱水后的湿淀粉最好进行干燥，达到需要的淀粉含水量。通常甘薯淀粉的水分为12～13%。

(8)淀粉干燥：湿淀粉经烘房，或带式干燥机干燥至含水量为12％—13％。过程中可采用气流干燥。因为它具有干燥速度快、效率高、设备生产能力大和设备造价较低等优点。

(9)成品包装及入库：将成品包装好放入库房，注意库房的干燥防潮。

3 工艺计算书

3.1 物料衡算

工艺技术参数及基础数据

（1）生产规模： 1500t/年红薯淀粉

生产方法： 物理粉碎法

生产天数： 300d

3.2班产量确定

本设计为年产1500吨红薯淀粉的工厂设计。

确定该红薯淀粉工厂每月生产25天，全年以300天计。全厂职工实行“两班”工作体制，即全年生产。二月份为检修月。

班产量 q 班=）

（淡中旺t t t K Q ++23[1] 其中 Q ——年产量

K ——设备不均匀系数 K=0.7—0.8

t 旺 ——旺季天数

t 中 ——中季天数

t

淡

——淡季天数

则 q

班=

300

2

75

.0

1500

?

?

=3.33t≈3600kg/班

按每班工作8小时计算生产能力：3600÷8=400kg/h

3.3每班原料及辅料用量推算

根据资料查询市场薯干出粉率为60%～70%

通过考查类同本设计方案的公司，验证出粉率最少为70%

每班消耗原料量（kg/班）=单位产品耗用原料量(kg/t)×班产量（t/班）

则每班消耗干薯干(kg/班)= 3600÷70%≈5143kg/班

3.31生产中消耗生石灰的用量推算

生石灰主要化学成分为氧化钙（cao），氧化钙在水中与水反应生成氢氧化钙，

根据氢氧化钙在常温下溶解度为0.16g/100g水，

根据本设计方案中浸泡池中水的定容量为10.8吨

则在这些水中石灰水饱和时需要的氢氧化钙的质量为：

m=10.8×1000×1000×0.16÷100

＝17280g

则根据物质的量换算钙离子（ca2+）物质的量为n＝233.51mol

转化为需要生石灰（cao）的质量为＝13076.75g

≈0.013吨

3.4 每班耗用包装

每班耗用包装容器量(只/班)=单位产品耗用占包装容器量（只/t）×班产量（t/班）×（1+0.1%损耗）[1]

本产品设计：25kg/大袋

每班耗用大包装（只/班）=3600÷25=144只/班

包装材料用40cm 14cm 宽的卷筒纸

4 能量衡算

4.1 耗水量计算

该厂用水全部由市自来水公司提供，开发区设有专用供水系统。市政水源丰富，供水能力大，水质符合生活饮用水标准，可以作为本项目水源。

在红薯的淀粉的生产过程中，用水量可分为原料用水及洗涤用水，根据实际生产情况，所需用水量如下：

1 红薯干的清洗用水

采用人工清洗去除原料表面的泥沙、杂质、脏物，清洗用水与原料的比例2：1，则每班的清洗用水量：2×5.143=10.286t/班

2 薯干的浸泡用水

薯干在浸泡池中进行消毒浸泡，且薯干吸水则浸泡用水与原料的比例4：1，则每班浸泡用水量4×5.143=20.572t/班

3 薯干的冲清用水

消毒的薯干捞起用无菌清水冲洗，冲洗用水与原料的比例为2：1，酸碱处理共需要两次清洗，则每班冲清水量：2×5.143×2=20.572t/班

4流槽分离冲洗用水

在流槽分离（旋流站）时，当相对密度小的蛋白质等胶体物质随汁水流出后，用水冲洗淀粉乳进入漂洗池的用水量为：5.143×2=10.286 t/班

5 清洗车间地面用水量

每班需要清洗车间地面用水量约为4t/班

5 洗涤设备及各种冷却用水量

每班洗涤设备及各种冷却用水量约为4t/班

由上述可知每班总用水量

10.285+20.572+20.572+4+4=59.43t/班

每小时用水量

59.43÷8=7.42t/小时