Проект участка производства крахмала мощностью 5 тонн в сутки
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
ФГБОУ ВПО
«Вологодская государственная молочнохозяйственная
академия им. Н.В. Верещагина»
Факультет ветеринарной медицины и биотехнологий
Специальность: технология производства и переработки с\х продукции
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Сооружения и оборудование для хранения и переработки сельскохозяйственной продукции»
на тему: Проект участка производства крахмала мощностью 5 тонн в сутки.
Вологда – Молочное
2015
Содержание
|
|
Введение
|
|
|
1
|
Технология производства крахмала
|
|
|
2
|
Продуктовый расчет
|
|
|
3
|
Подъемно-транспортное оборудование
|
|
|
4
|
Подбор технологического оборудования
|
|
|
5
|
Расчет площадей
|
|
|
|
|
|
|
|
Заключение
|
|
|
|
Список литературных источников
|
|
Введение
Картофельный крахмал – традиционный пищевой продукт. Благодаря своим свойствам крахмал и его производные широко используются для пищевых целей как углеводные продукты, а также как студнеобразователи, загустители, эмульгаторы, обладающие высокой водоудерживающей способностью в производстве продуктов животного происхождения, рыбных, молочных продуктов, кондитерских и хлебобулочных изделий, а также продуктов целевого и диетического питания.
В медицине крахмал применяется как наполнитель при таблетировании лечебных средств, а продукт полного гидролиза крахмала – глюкоза является незаменимым и широко распространенным медицинским препаратом. Крахмал как основной вид сырья используется в производстве этилового спирта пищевого и медицинского назначения. Ввиду многообразия свойств крахмала и его модификаций нашли широкое применение в технических целях: в бумажной и текстильной индустрии, для приготовления формовочных смесей в литейном производстве, для стабилизации глинистых растворов при нефтебурении и др. Основные преимущества нативного картофельного крахмала – низкая температура желатинизации и высокий пик вязкости, более нейтральный вкус и высокая степень прозрачности растворов. Продукция имеет сертификат соответствия.
Модифицированный крахмал оксиамил ОПВ (желирующий) СТО 13108779-001-2010 – крахмал картофельный окисленный, клейстеры крахмала имеют пониженную вязкость, за счет этого легко увариваются и заливаются в формы, хорошо сочетаются с жиром, сахаром и другими добавками, применяемыми в пищевой промышленности. Крахмало - сахарный студень обладает повышенной прочностью, что широко используется в производстве фруктового лукума, пластового мармелада, начинках для конфет. Крахмал хорошо сочетается с желатином, агаром и другими загустителями пищевых систем.
Основные показатели: влажность 18-20 %, прочность 1350. Фасовка- полипропиленовые мешки 40 кг.
1. Технология производства крахмала.
Технологическая схема производства крахмала
Для переработки картофеля на крахмал используются разнообразные технологические схемы, оснащенные различными видами применяемого для этих целей оборудования. Однако независимо от аппаратурного оформления каждый из этих способов включает стадии производства, которые свойственны всем современным технологиям картофельного крахмала: хранение сырья, подготовка к переработке, переработка сырья, очистка крахмала.
Наиболее эффективной является технология переработки картофеля на крахмал с использованием гидроциклонной установки, на которой осуществляются операции разделения тонкоизмельченного картофеля на крахмал и смесь мезги с картофельным соком. По техническим характеристикам и технико-экономическим показателям гидроциклонная установка многократно превосходит в совокупности все виды оборудования, применяемого на операциях от начала разделения картофельной кашки до получения очищенной крахмальной суспензии и побочных продуктов в виде мезги и картофельного сока.
Совмещение по новой схеме в одной установке операций разделения и размывки позволяет в 4-5 раз уменьшить производственные площади под размещение равнозначного по мощности оборудования, а также снижения количества сбросов и расхода свежей воды.
Для получения сухого крахмала предусмотрено механическое обезвоживание крахмала с последующим удалением избыточной влаги методом сушки под воздействием сушильного агента (подогретого воздуха).
Сокращение количества ступеней до 10 шт., и соответственно уменьшение потребление электроэнергии. Увеличение коэффициента извлечения до 92 % от содержания крахмала в картофеле. Упрощение конструкции барабанов для ускорения профилактических работ, таких как прочистка гидроциклонов, замена насадок гидроциклонов, что привело к сокращению времени простоя оборудования и дало возможность использовать на этих работах низкоквалифицированных работников (что является актуальным для этой отрасли).
1. Прием картофеля
1.1. При расчете транспортного, технологического и весового оборудования, приемных устройств, оборотных складов, буртов для хранения картофеля следует учитывать:
а) суточный коэффициент неравномерности поступления картофеля, принимаемый равным 2,0;
б) коэффициент часовой неравномерности поступления картофеля (максимальное поступление картофеля к среднечасовому поступлению за сезон в течение двух смен) - 3,5;
в) расчетное время подвоза картофеля автотранспортом в течение суток - 16 часов;
г) расчетную грузоподъемность автомобиля 4,5 т. Все сырье, поступившее на картофелекрахмальные заводы, в зависимости от вида транспорта, подлежит взвешиванию на автомобильных или железнодорожных весах;
д) вместимость оборотного склада - в зависимости от соотношения количества картофеля железнодорожной и автомобильной доставки, длительность приемки, с учетом 2-3-х суточного запаса;
е) продолжительность разгрузки вагонов - в соответствии с действующими нормами и правилами по железнодорожному транспорту;
ж) отбор проб картофеля автомобильной доставки - на контрольных площадках с определением качества в сырьевой лаборатории.
1.2. Хранение картофеля
1.2.1. Для приемки, хранения и передачи в производство картофеля автомобильной доставки предусматривать буртовые поля.
1.2.2. Размеры буртовых полей определяются в зависимости от количества картофеля, укладываемого на хранение, периода заготовки картофеля, размеров и размещения буртов, способа передачи картофеля в производство и др. условий.
1.2.3. Количество картофеля, укладываемого на хранение, определяется расчетом в зависимости от соотношения его железнодорожной и автомобильной доставки, длительности хранения, качества картофеля и других местных условий.
Картофель от поставщиков при сырьевой зоне до 100 км поступает автомобильным транспортом, свыше 100 км - железнодорожным.
1.2.4. Размеры буртов и их размещение определяются в зависимости от местных условий с учетом приемки и хранения картофеля, убранного механизированным способом. Размеры буртов в зависимости от состояния картофеля.
1.2.5. Буртовые поля в зависимости от вертикальной планировки проектировать полностью оборудованными полевыми и сборными гидравлическими транспортерами для гидроподачи в производство или не оборудованными гидротранспортерами - при механической транспортировке картофеля.
1.2.6. На буртовых полях предусматривать окружную автомобильную дорогу и дороги вдоль буртов с твердым покрытием, допускающим работу на них гусеничного транспорта.
Площадь твердого покрытия дорог для буртовых полей без гидравлических транспортеров должна составлять 100%, с одной стороны каждого бурта, а для буртовых полей с гидравлическим транспортером - 50%. В зависимости от климатических, грунтовых и местных условий эта площадь может быть уменьшена.
1.2.7. Для хранения укрывочных материалов (пленки ПХВ, маты и тюки соломенные) предусматривать спланированную площадку с твердым покрытием, обеспечивающую складирование 100% потребности в укрывочных материалах.
1.2.8. Для вентиляции картофеля применять системы принудительной вентиляции. Расход воздуха на 1 тонну хранимого картофеля принимается 50-100 м (в зависимости от сезона хранения - осень, зима).
1.3. Подача картофеля в производство
1.3.1. Главный гидравлический транспортер предусматривать минимальной протяженностью с размещением его, в зависимости от местных условий открыто, в подземных проходных каналах, на эстакадах или галереях.
1.3.2. В зависимости от местных условий для подачи картофеля в гидротранспортер, расположенный на эстакаде или галерее, предусматривать насосную станцию с установкой необходимого количества насосов в соответствии с объемами перерабатываемого сырья, а также один резервный насос.
1.3.3. На главном гидравлическом транспортере для отделения от картофелеводяной смеси тяжелых примесей устанавливать две камнеловушки (одну - перед насосной станцией, другую - после нее). Допускается, в зависимости от местных условий, устанавливать последовательно друг за другом обе камнеловушки на расстоянии между ними не менее 5 метров при расположении их перед насосной или после нее.
1.3.4. На главном гидравлическом транспортере для улавливания соломы и ботвы предусматривать установку соломоботволовушки после или, в зависимости от местных условий, до насосной станции картофеля.
1.3.5. Для регулирования потока картофеля на трассе главного гидравлического транспортера устанавливать пульсирующие шиберы, оградительные вертикальные и горизонтальные решетки.
1.3.6. Расход воды на гидротранспортировку картофеля (на лоток гидротранспортера) принимается равным 500% к массе картофеля, подаваемого по лотку. С учетом коэффициента неравномерности подачи картофеля от места хранения в лоток Ккер=1,25, расход воды принимается равным 625% к массе картофеля.
1.3.7. Строительную высоту лотка Нстр следует принимать равной 1,58В - его ширины.
1.3.8. Лотки гидротранспортера, расположенные на уровне земли или ниже этого уровня, т.е. на участке до насоса картофелеводяной смеси, следует выполнять из монолитного бетона или сборного железобетона. Лотки, располагаемые на эстакаде после насоса картофелеводяной смеси, выполняются из листовой стали толщиной 3-5 мм.
1.3.9. Прямые углы у дна лотков рекомендуется округлять. Радиус закругления - 50 мм. Боковые стенки и дно бетонного лотка необходимо затереть ("железнить"). Поверхность гидролотка должна быть гладкой.
1.3.10. При изменении направления лотка следует предусматривать закругления радиусом 3-5 метров, а также уклон "j" принимать на 2-4 мм на пог.м. длины лотка больше, чем на прямых участках.
1.3.11. Пульсирующие шиберы устанавливать в начале главного гидравлического транспортера и перед насосной станцией подъема картофеля.
В зависимости от конкретных условий компоновки тракта подачи картофеля допускается установка дополнительных пульсирующих шиберов.
Пульсирующие шиберы должны иметь автоматическое и дистанционное управление из моечного отделения и местное ручное управление.
Перед пульсирующим шибером устанавливать вертикальную заградительную решетку, перекрывающую все сечения проходного канала гидравлического транспорта и горизонтальную решетку, длину которой принимать от 5 до 15 метров по расчету в зависимости от длины гидротранспортера.
Для подъема картофеля рекомендовать картофельные насосы РЗ-ПНК 200, центробежные насосы УС-1.
1.4. Производство сырого и сухого картофельного крахмала
1.4.1. Транспортировку картофеля на мойку производить гидравлическим или сухим способом.
1.4.2. Взвешивание картофеля производить на порционных или конвейерных весах. Грузоподъемность весов и емкости подвесового и надвесового бункеров следует принимать в зависимости от производительности транспортирующих механизмов, обслуживающих весы и паспортных данных весового оборудования.
1.4.3. Измельчение картофеля осуществлять в две стадии.
На первой стадии использовать машины ударного действия, на второй стадии - картофелетерки.
Днище подвесового и надвесового бункеров для картофеля должно иметь уклон не менее 40° к горизонту.
1.4.4. Выделение смеси мезги и картофельного сока из кашки осуществлять на гидроциклонной установке.
1.4.5. Рафинирование крахмального молока осуществлять в две ступени на дуговых ситах.
1.4.6. Обезвоживание крахмала производить на вакуум-фильтрах, на автоматических осушающих центрифугах.
1.4.7. Сушку крахмала производить на пневматических сушилках.
1.4.8. Затаривание крахмала в мешки производить на весовыбойных аппаратах с зашивкой мешков на мешкозашивочной машине. Мелкую расфасовку крахмала производить на расфасовочных автоматах.
1.5. Отходы производства
5.1. Проектами предприятий по производству картофельного крахмала применять прогрессивные технологические схемы, обеспечивающие максимальное использование сухих веществ картофеля, но не менее 94,1%.
1.5.2. В зависимости от местных условий и Задания на проектирование отходы картофелекрахмального производства утилизировать в виде:
- смеси мезги и картофельного сока;
- прессованной мезги;
- белкового корма сухого;
- углеводно-белкового гидролизата.
Для обезвоживания мезги применять центробежно-лопастные сита, шнековые центрифуги и мезгопресса. Для разваривания осахаренной массы применять осахариватель — отстойник. Для сушки белкового корма — сушилки. Для упаривания гидролизата - выпарные установки.
2.Продуктовый расчет
2.1. Сырье
2.1.1. Потребность в сырье определяется методом расчета в зависимости от:
а) крахмалистости картофеля - базисной для данного района в соответствии с ГОСТ 6014-68* «Картофель свежий для переработки».
б) потеря массы картофеля при хранении и транспортировке.
2.1.2. Нормы потерь массы картофеля при хранении и транспортировке принимать согласно обязательному приложению 1.
2.1.3. Для расчета выхода продуктов картофелекрахмального производства принимается:
- коэффициент измельчения картофеля - 94 %,
- коэффициент извлечения крахмала при работе на гидроциклонной установке (ГУ-500, ПГУ-200) - 87 %.
Приложение 1
Нормы потерь массы картофеля при хранении и транспортировке
|
Наименование операций, отходов и потерь
|
Потери в % от массы картофеля
|
|
1
|
2
|
|
1. Хранение картофеля в буртах по месяцам:
|
|
|
сентябрь
|
1,2
|
|
октябрь
|
1,0
|
|
ноябрь
|
0,8
|
|
декабрь
|
0,5
|
|
2. Перевозка картофеля автотранспортом на расстояние 10 - 25 км
|
0,3
|
|
26 - 50
|
0,8
|
|
51 - 75
|
0,6
|
|
76 - 100
|
0,8
|
|
3. Погрузочно-разгрузочные работы с картофелем:
|
|
|
- загрузка картофеля в бурты
|
0,2
|
|
- погрузка картофеля из буртов в автомашины
|
0,4
|
|
4. Перевозка картофеля по железной дороге при продолжительности в сутках
|
|
|
3
|
1,0
|
|
4
|
1,2
|
|
5
|
1,3
|
|
6
|
1,4
|
|
7
|
1,5
|
|
8
|
1,6
|
Приложение 2
Расчетный выход продуктов на 100 т картофеля при крахмалистости 16 %
|
Наименование продуктов
|
Содержание СВ
|
Количество продуктов, т
|
|
|
%
|
т
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
1. Сырой картофельный крахмал
|
50,0
|
13,33
|
26,66
|
|
2. Сухой крахмал картофельный
|
80,0
|
13,33
|
16,66
|
|
3. Мезга картофельная
|
10,0
|
3,50
|
35,00
|
|
4. Сырой корм
|
6,0
|
6,72
|
112,2
|
|
5. Картофельный сок
|
4,0
|
3,22
|
80,6
|
|
6. Мезга прессованная
|
20,0
|
3,50
|
17,50
|
|
7. Белковый шлам
|
20,0
|
0,50
|
2,50
|
|
8. Сырой корм
|
20,0
|
4,0
|
20,0
|
|
9. Сухой корм
|
87,0
|
4,0
|
4,60
|
|
10. Сухая картофельная мезга
|
86,0
|
3,50
|
4,06
|
|
11. Углеводно-белковый гидролизат
|
50,0
|
3,15
|
6,3
|
|
Производительность по картофелю
|
т/сутки
|
10
|
50
|
|
По сухому крахмалу*
|
т/сутки
|
1,6
|
8
|
|
Расход свежей воды
|
м3/ч
|
1,0
|
5
|
|
Расход оборотной воды
|
м3/ч
|
3 – 3,5
|
15 – 18
|
|
Расход пара для сушки крахмала
|
т/ч
|
0,1
|
0,5
|
|
Установленная мощность
|
кВт
|
105
|
190
|
|
Сточные воды
|
м3/ч
|
1,0
|
4 – 6,5
|
|
Занимаемая производственная площадь
|
м2
|
12х18
|
12х36
|
Производительность по крахмалу Х= Прпк50(т/с) х 5(т/с) / 8(т/с)= 31.25т картофеля для приготовления 5 т сухого крахмала. При крахмалистости 16%
Расход топлива, пара на технологические нужды
|
Наименование операции
|
К-во пара, т
|
К-во топлива условного
|
|
1
|
2
|
3
|
|
1. Производство сухого крахмала
|
0,21
|
-
|
|
2. Производство по утилизации отходов в сухом виде
|
0,48
|
0,0276
|
|
3. Подогрев повторно-используемой воды на гидротранспортер
|
0,288
|
|
Примечание. Расходы приведены на 1 т перерабатываемого картофеля.
Для производства 5т сухого крахмала требуется. 5х0,21=1,05т пара
|
3.Подбор подъемно-транспортного оборудования
Применение подъемно-транспортного оборудования способствует облегчению тяжелых и трудоемких работ, сокращению времени простоя транспорта, внедрению прогрессивных методов продажи товаров, увеличению объема предоставляемых покупателям допол нительных услуг, повышению культуры обслуживания.
Погрузчики предназначены для захвата, подъема, транспорти рования и укладки грузов (контейнеров, ящиков, бочек и др.) на транспорт и в штабеля.
Погрузчики оборудованы сменными грузозахватными приспособлениями: вилами, кантователями для бочек, боковыми захватами для грузов с плоскими и цилиндриче скими поверхностями и др. Погрузчики подразделяются по ходово му оборудованию на колесные и гусеничные, по приводу — на авто погрузчики (с двигателем внутреннего сгорания) и электропогруз чики (с питанием от аккумуляторных батарей). Грузоподъемность погрузчиков 0,5—5 т, высота подъема вил — до 4,5 м, скорость передвижения — до 20 км/ч.
Электропогрузчики используют при транспортировке грузов на короткие расстояния и внутри помещений. Наиболее распростра ненный электропогрузчик 4014-М состоит из корпуса, грузоподъ емника с вилами, рулевого управления, гидропривода подъема грузоподъемника и силового агрегата. Ходовая часть — два перед них колеса с шинами и одно заднее управляемое колесо. Погрузчик обладает хорошей маневренностью и небольшими габаритами. Грузоподъемность 500 кг, высота подъема вил со сменными грузо подъемниками 1,8, 2,5 и 4,5 м.
Автопогрузчики имеют повышенную проходимость и используют ся на открытых площадках и территориях складов.
Электроштабелеры предназначены для погрузочно-разгрузочных работ, перевозки на небольшие расстояния и укладки в штабеля и на стеллажи специальных поддонов с грузами. Электроштабе леры отличаются от погрузчиков тем, что не имеют противовесов, так как центр тяжести перевозимых грузов располагается внутри опорного контура машины. В передней части электроштабелеров имеется грузоподъемная мачта с гидравлическим подъемом вилочной каретки, которая на роликах перемещается в горизонтальном • направлении по направляющим опорных балок. Электроштабелер ЭШ-186 имеет грузоподъемность 500 кг, высоту подъема вил 4,5 м, массу 2,3 т и небольшие габариты, что позволяет использовать , его на многоэтажных складах, имеющих ограниченную прочность перекрытия при межстеллажных проходах шириной до 1,4 м.
Электроштабелер ЭШ-186 состоит из корпуса, ведущего моста, передних колес, грузоподъемного механизма, кареток выдвижения и смещения, электрооборудования, тормозной системы гидроприво да, рулевого управления и управляемых колес.
Тали и электротягачи, предназначенные для вертикального подъема и опускания, а также горизонтального перемещения упа кованных или штучных грузов, передвигаются по монорельсовому пути из двутавровых балок. Ручные тали применяют обычно для подъема тяжелых грузов на небольшую высоту и перемещения груза в горизонтальном направлении на небольшие расстояния.
Электрические тали выпускаются двух типов: с ручным пере движением груза и с механическим — с помощью электропривода, встроенного в ходовую тележку. Грузоподъемный механизм элект роталей состоит из корпуса с барабаном и встроенного в него элек тродвигателя, редуктора, подъемного механизма, электромагнитно го тормоза, подвески и пусковой электроаппаратуры.
4. Подбор технологического оборудования
|
1 - камнеловушка-мойка; 2 - картофелетерка; 3 - сборник-накопитель кашки; 4 - самоочищающаяся установка; 5 - гидроциклонная установка; 6 - песковый циклон; 7 - дуговое сито; 8 - сборник мезги; 9 - сборник крахмальной суспензии; 10 - центробежная сушилка; 11 - бурат
Мойка сырья
На этом этапе, при помощи камнеловушки-мойки, сырье тщательно отмывают от примеси, которая может затруднить работу оборудования, а так же от земли и песка, обеспечивая высокое качество конечного продукта – крахмала.
Камнеловушка КЛН-01-50
Камнеловушка используется для улавливания нерастворимых примесей из потока картофеля: камни, щебень, металл. Режим работы: непрерывного действия
2. Измельчение сырья (терка)
Прежде, чем крахмал извлечь из картофеля, необходимо вскрыть клеточные стенки. Для этого картофель измельчают на терочных машинах. Используя новейшие технологии, наши терочные машины обеспечивают высокий коэфициент измельчения, тем самым повышая эффективность производства.
3. Сбор и очищение каши
Сборник-накопитель кашки обеспечивает сбор кашки, очищающая установка – тщательное очищение от шлака и примесей. Работа оборудования на этом этапе определяет качество крахмала.
4. Механическое обезвоживание крахмала
После очищение каши, из нее необходимо быстро выделить сок, поскольку контакт сока с крахмалом ухудшает его качество, вызывая потемнение, снижает вязкость крахмального клейстера, способствует образованию пены, слизи и других нежелательных явлений. Этот процесс осуществляют на осадительной шнековой центрифуге типа ОГШ, которая состоит из двух барабанов — наружного и внутреннего. Оба барабана вращаются в одну сторону, причем внутренний барабан вращается с опережением на 15...25 с-1. Картофельная кашка поступает в пространство между барабанами, где под действием центробежной силы происходит ее разделение на две фракции: легкая фракция — картофельный сок выводится из центрифуги через сливные окна, а тяжелая фракция — крахмал за счет разницы во вращении барабанов выводится шнеком, расположенным на внешней поверхности внутреннего барабана, разбавляется водой и удаляется в виде крахмального молока определенной плотности.
5. Выделение свободного крахмала из каши
Поступая в гидроциклонные установки и сита, каша очищается и промывается, из нее выделяют максимальное количество свободного крахмала. Данный процесс происходит в несколько этапов, мощное и качественное оборудование обеспечивает высокий коэфициент извлечения крахмала. Гидроциклонная установка КГУ 50… КГУ500
Гидроциклонная установка является основным агрегатом крахмального производства. Используется для отделения крахмала от мезги, картофельного сока и остальных растворимых веществ.
6. Обезвоживание и сушка
Из-за высокого содержания влаги, сырой картофельный крахмал не может долго храниться, поэтому его перерабатывают в сухой крахмал. Для этого используют вакуумные сушки, центробежные сушилки. После этого, сухой крахмал просеивают через специальное сито (бурат).
Дуговое сито
На дуговом сите происходит очистка крахмальной суспензии от частичек мезги.
Дуговое сито
На дуговом сите происходит очистка крахмальной суспензии от частичек мезги.
Емкости
Как и любое производство, крахмальное производство не обходится без емкостей различного назначения.
Емкости изготавливаются из нержавеющего и черного металла, объем от 0,1 м3 до 500 м3
Сушилка пневматическая ППС
Пневматическая сушилка используется для сушки сырого крахмала до влажности 18-20 %.
Список используемой литературы.
Личко Н.М. Технология переработки растениеводческой продукции / Н. М. Личко. - М.: КолосС, 2008. - 583 с. Прищепина Г.А. Технология хранения и переработки продукции растениеводства с основами стандартизации. Часть 1. Картофель, плоды и овощи: учебное пособие / Г.А. Прищепина. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2007. - 60 с. Технология переработки растениеводческой продукции: учебник / Н.М. Личко и др.; ред. Н.М. Щербакова. - М.: КолосС, 2008. - 583 с. Трисвятский Л.А. Хранение зерна / Л.А. Трисвятский. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с. Хранение и технология сельскохозяйственных продуктов / Под ред. Л.А. Трисвятского. - М.: Агропромиздат, 1991. - 415 с. Широков Е.П. Хранение и переработка продукции растениеводства с основами стандартизации и сертификации. Ч. 1. Картофель, плоды, овощи: учебник / Е.П. Широков, В.И. Полегаев. - М.: Колос, 2000. - 254 с. 27
PAGE 4
Проект участка производства крахмала мощностью 5 тонн в сутки