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1、武汉工业学院毕业设计（论文）开题报告2011届毕业设计(论文)题目 院（系） 专业名称 学生姓名 学生学号 指导教师 目录一.本课题研究的意义及国内外现状1二.本课题的研究内容和要求3三.拟采用的设计方案及原理4四.工作进度安排8五.参考文献9一.本课题研究的意义及国内外现状油菜籽脱皮、低温压榨（冷榨）制油新工艺及其关键设备研究是国内外油脂行业的热门科研课题。目前德国发展较快，已建有约200家采用该技术的0.525吨/日小型榨油厂 。低温压榨（冷榨）所得的菜籽仁油色泽浅，磷脂含量很低，无须水化脱胶或用碱液、白土等精炼处理，精滤后可直接装瓶出售，是一种无化学品污染或残留，天然营养成分和风味保存完
2、好的“绿色天然菜籽油” 新品种，该油500mL瓶装在德国的售价为3.54欧元，是菜籽色拉油的35倍。德国2000年营养报告认为：该油甚至比橄榄油更适合人体的需要。在色拉油销售不景气的情况下，该油在德国越来越受欢迎，在食用油销售中呈现最高的增长率 。低温压榨（冷榨）属于一种具有特殊要求的压榨取油法，与传统的高温压榨法相比，其工艺条件并非最佳状态。低温压榨的入榨料是未经过蒸炒等工序的生胚，细胞壁破坏不充分，细胞中脂类体与蛋白体的亲和力仍然很强；由于温度较低（65以下），蛋白质变性不够，油脂的黏度较高，流动性较差，弹性及塑性也较差 ；再加上脱皮后的菜籽仁含油率增高，粗纤维减少；采用普通的螺旋榨油机（
3、如ZX10型、ZX18型等）或螺旋预榨机（如ZY24型等）加工，难以建立适宜的压力和有效疏通油路，出油困难，饼难成形。因此，必须研制专用的低温螺旋榨油机来解决这一技术难题。低温螺旋榨油机又称冷榨机，是一种新型的螺旋榨油机，是油菜籽脱皮、低温压榨（冷榨）制油新工艺的关键设备之一。油菜籽制油的传统工艺是将油菜籽蒸炒后，在100130的温度下进行压榨制油加工的，即所谓热榨。而不经蒸炒，在室温下进行的压榨制油加工，一般称冷榨。但冷榨不是一个准确的说法，在英国，把榨油温度低于50称为冷榨，德国既有把低于40称冷榨，又有把低于70称冷榨的；我国也有把低于65直至室温称为冷榨的说法。通过近年来的研究和试验，
4、我们认为称低温压榨比称冷榨更客观。因为实际生产中，环境温度在20以上时，入榨料可以不加温而直接喂入低温榨油机内进行压榨加工。而环境温度较低时（如冬季），则必须将入榨料加温至5060后再喂入低温榨油机内进行压榨，否则，难以维持稳定运行。如称冷榨机，用户会误以为该类型榨油机在任何情况下都不用给入榨料加温。因此，称低温压榨比称冷榨更客观。为解决油菜籽脱皮、低温压榨（冷榨）制油新工艺的技术难题，国内对油菜籽脱皮制油新工艺，从理论到实践都已经进行了比较深入和广泛的研究，研制成功了关键设备，取得了一批成果，积累了丰富经验。武汉工业学院从2000年就开始了新工艺的关键设备低温螺旋榨油机的研究。在对低温螺旋榨
5、油机的关键技术进行深入研究的基础上，2002年研制成功了LYZX10型低温螺旋榨油机，处理量10T/D（专利号：ZL02290849.8）。2003年研制成功LYZX25型低温螺旋榨油机，处理量25T/D。同年，“油菜籽脱皮、低温压榨、膨化浸出制油新工艺及关键设备研究”项目通过湖北省科技厅鉴定，结论为；国内首创，达国际先进水平；低温螺旋榨油机等关键设备设计新颖、结构合理、运行稳定、工作可靠，达国内领先水平（鉴定证书编号：鄂科鉴字2003第21752013号）。2004年研制成功LYZX50型低温螺旋榨油机，处理量50T/D。武汉工业学院主持完成的湖北省科技攻关计划重大项目（项目编号：2004A
6、A203A03）：“100T/D低温螺旋榨油机研制”项目，也于2006年1月通过由湖北省科技厅主持的技术鉴定，结论均为：“填补国内空白，达国际先进水平”。在上述技术基础上，为完成国家农业成果转化资金项目：LYZX系列新型低温螺旋榨油机中试，研制10T/D低温螺旋榨油机，是完全有把握和非常必要的，将为油菜籽脱皮、低温压榨制油新工艺的推广应用，提供可靠的技术保证。10T/D低温螺旋榨油机除可用于油菜籽脱皮、低温压榨制油新工艺外，还可以广泛应用于其他油料如：花生、葵花子、紫苏籽、印楝籽、大豆等油料的低温压榨制油工艺，以满足不同油料的低温压榨制油需要，具有良好的推广应用前景。二.本课题的研究内容和要求
7、1. 研究内容完成100T/D低温螺旋榨油机的传动系统研制。2. 技术要求处理量：100T/D；电机功率：90KW；入榨温度: 室温至65；饼中残油率:17%；每天工作24小时；工作寿命10年；最高环境温度：40三.拟采用的设计方案及原理决定低温螺旋榨油机榨油效果好坏的因素主要有榨料性质和压榨条件两大方面。榨料性质包括外表特征、内外一致性、油脂黏度、表面张力以及可塑性等。而榨料本身的水分含量、温度、蛋白质变性程度、含油率以及纤维素含量等与上述特性密切相关，它们都是直接影响榨料性质的重要因素。压榨条件包括合适的压力和压缩比、施压速度及压力变化规律、足够的压榨时间和压榨过程的保温等，这主要取决于榨
8、油机的结构及运行参数。显然，对于低温螺旋榨油机来说，榨料性质方面，除了榨料水分的调节不受限制外，其余各项不是受到限制(温度低、蛋白质变性程度低等)，就是处于不利状况(含油率高、纤维素含量少等)。因此，改善压榨条件成为该机设计和研制的关键。在100 t/d低温螺旋榨油机的设计中我们着重考虑以下几个问题。1. 合适的压力和压缩比榨膛压力是影响出油效果的重要因素。榨膛压力主要是靠榨膛空余体积的逐步缩小，迫使榨料压缩而形成的；其次还有缩小出饼圈缝隙等因素。空余体积的缩小是通过榨螺根圆直径的逐渐增大、螺距和榨笼内径的依次缩小而实现的。一般情况下，榨膛压力越大，越容易克服榨料粒子变形时的阻力，将其油脂尽量
9、挤出，因此为解决脱皮菜籽仁低温压榨的难题，必须采用更大的榨膛压力。然而在一定条件下，榨料的压缩是有限的，即存在一个榨料不可压缩点的“临界压力”，并不是越高越好，过高的压力是多余的，并有害无益。设计的依据通常是理论总压缩比， = VJ / VCH，系指螺旋轴进料端第一导程的空余体积 与出饼端最后一个导程的空余体积 之比。参考上述经验公式及数据，确定100 t/d低温螺旋榨油机的理论总压缩比： = 1620。该机还采用了增大进料预压段的摩擦系数，减小榨螺顶圆与榨笼内径的间隙，选择适宜的各段排油缝隙等手段，来保证榨油效果。2 . 合适的施压速度榨料在压榨的全过程中呈运动变形状态，“动态瞬时高压”将油
10、脂从榨料中挤压出来，这种瞬时高压也容易导致油路闭塞，必须迅速打开油路，保证“流油不断”。因此，施压速度及压力变化还必须满足与排油速度的一致性。实践中行之有效的“先轻后重轻压勤压”施压法，是满足上述要求的方法之一。此外，压榨还可分级进行，在该机榨螺的结构设计中采用了二级多阶压榨的方式。所谓二级是指有两个压榨段；所谓多阶是指在两个压榨段内又分别设置了多个“锥形榨圈”施压点，使螺旋中断，局部空余体积骤减，配合榨膛阻刀，可造成榨料的翻动、料层速差位移、断裂混合的现象，使油路打开，迫使榨料迅速排油。这样，榨料在机膛内不仅经历了两级压榨过程，且在每一级内又被多次压缩和松弛，有利于连续排油。3. 合适的压榨
11、时间决定压榨时间的主要因素是主轴转速、榨笼长度，其次还有榨螺的导程、压缩比、出饼缝宽，以及榨料性质、入榨条件等。含油率高达4345的脱皮菜籽仁等高含油油料，需有较长的压榨时间才能保证低温压榨效果，但时间过长又影响榨机的产量及效率。经设计计算，当该机转速为26 r/min时，压榨时间为2.4 min，并据此确定榨机的工作长度、主轴转速及相关参数。榨笼长度与压榨时间成正比关系，榨笼长，榨料行程也长，压榨排油充分，因此低温螺旋榨油机的长径比一般应取较大值，但也有限，否则将增大动力消耗。主轴转速与压榨时间成反比关系，因此低温螺旋榨油机主轴转速一般取为预榨机的1/2 1/3。此外，还应考虑榨螺的导程(与
12、压榨时间成反比)、理论压缩比(与压榨时间成正比)等参数的影响。4. 压榨过程的保温温度的变化影响榨料的可塑性及油脂黏度，并直接影响压榨取油效果。因此，低温螺旋榨油机工作时必须保证一定的温度，才能维持稳定运行。低温螺旋榨油机维持稳定运行所必须的压榨温度，主要是靠榨料粒子问的摩擦，榨料与榨螺、榨膛等机件摩擦产生的热量来维持的。环境温度高时，摩擦热与加工损失热可保持平衡。环境温度较低时(如冬季)，摩擦热难以弥补加工损失热，必须补充一定的温度，以保持必要的压榨温度。夏季由于环境温度已达30以上，故只需在用饼料喂入摩擦生热，暖车后，将入榨料直接喂入机膛内(夏季实测入榨料温度为38 ，出饼口瞬间温度70
13、，饼温53)，即可进行压榨，维持稳定的运行。冬季环境温度很低，尚不能保持稳定、适宜的压榨温度，故设计中仍配置了机上调温锅，用间接蒸汽适当加热，使入榨料温度保持4050。即使这样，出饼口瞬间温度虽为70 ，饼温仍为50左右。5. 易损件的防磨处理由于低温螺旋榨油机的榨膛压力较高，其榨螺、榨条、阻刀、衬圈等易损件的磨损将更严重，设计中注意选用优质材料，采用先进的表面工程技术进行防磨处理，使易损件达到必要的表面硬度和强度，保证使用效果和寿命。6. 调节榨料性质在受限制的工艺条件下，应尽可能地利用不受限制的水分含量调节来改善入榨条件。一般况下，随着水分含量的增加，榨料的可塑性也逐渐增加，达到最适宜水分
14、 时，压榨出油情况最佳。与温度、蛋白质变性程度等相关。根据“高温低水分，低温高水分”的规律，参考N.B.葛符里林柯的经验公式 ：入榨料的最适宜水分B ()：(140.1t)k式中：t-入榨料温度，50 ；k-入榨料含油率校正系数，k = (100一M)/55，M为人榨料含油率()。本课题用湖北孝感地产油菜籽，全样含油率37.5 ，含水分8.85 ，脱皮后仁中含油率44。按上式计算：B2：(140.150)(10044)/55 = 9.18此时入榨料水分为8.85是适宜的。7. 生产能力理论计算生产能力为：Q = (1 440VJnKiKe KW)/BM = 83.98113.04式中：Q- 榨
15、油机日处理油料量，t/d；VJ -进料榨螺一个导程所对应的空余体积，mn-榨螺轴转速，r/min；Ki-喂料系数，Kf = kM；k-充满系数，其值决定于喂料、进料榨螺头数以及压缩比等；M-人榨料坯容重，t/m ；Ke -与油料含油率、塑性、出油率等指标有关的调整系数；KW-与反压回坯相关的榨机磨损系数；BM-油料出坯率。8. 配备功率理论计算配备功率为：N = Kn（N1 + N2 + N3 + N4）/ = 85.21 式中：N-榨油机总消耗功率，KW；Kn-与出饼厚度有关的调整系数；-传动效率；N1-榨料压缩之理论消耗功率，KW；N2-摩擦消耗功率，KW；N3-榨轴转动克服阻力消耗功率，
16、KW；N4-榨料搅拌消耗功率，KW。考虑低温螺旋榨油机使用的实际情况，选用主电机功率为90 KW，型号为Y315M一6，三相50 Hz，980 r/min。四.工作进度安排67周：完成文献综述、外文翻译及开题报告；8周：初定设计方案，设计计算；9周：绘制零件图；10周：绘制部件图、总图；11周：编写设计说明书；12周：检查图纸、说明书，准备答辩；13周：毕业答辩。五.参考文献1H.J.拉泽洪，H.D.戴克，忻耀年.菜籽脱皮冷榨的理论和实践.中国油脂，2000，25（6）:5054.2忻耀年.油料冷榨的概念和应用范围.中国油脂，2005、30（2）:2022.3 L.Bertram.Reuter
17、.Erste anlage zur raps-schaelung in betrieb.Raps,1999,17(3):149150.4刘大川，张 麟等.油菜籽脱皮、低温压榨、膨化浸出制油新工艺.中国油脂，2005、30（2）:1316.5Bertrand Matthaus and Ludger Bruhl.Cold-prssed edible rapeseed oil production in Germany.Inform，April 2004，15（4）:2662686 Yun-ling Zheng, Dennis P.Wiesenborn, Kristi Tostenson,Nancy
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