1、1马铃薯淀粉生产车间的设计摘 要：马铃薯是营养价值极高的产品，本 项目立足于资源优势， 对马铃薯进行深加工，其发展前景广阔。项目符合国家产业 政策和山西省农村经济发展政策要求。目前我国马铃薯大多作为鲜食,工业化加工转化率不到5%,而发达国家高达80% 以上。 这一方面说明我国马铃薯产业化的水平很低,同时也说明了马铃薯产业中蕴含着巨大的潜力。因此大力发展马铃薯产业是农业产业结构调整和增加农民收入的重要途径。本设计是对日产 30 吨马铃薯原淀粉的车间进行设计。在 设计过 程中，从 产品特性和市场预测的角度开展了研究，对马铃薯淀粉加工 过程进行了详细的工艺论证 ，对每个工艺过程进行分析，并且在此基础
2、上进行了物料衡算、热量衡算、确定原辅材料用量以及水、电、汽的耗量等。对主要设备进行了选型，最后进行了投资估算、成本核算和 经济分析。分析 结果显示： 该项目年获利 3010.32 万元，投资回收期需2.93 年,经营安全率高达 58.81%。关键词：马铃薯淀粉；生产工艺；设备选型；经济分析2Plant design of potato starch Abstract: Potatoes are very high nutritional value of products, the project based on the resources of potato processing, and
3、 its development prospects.Project conforms to the national industrial policy and policy requirements of the Rural Economic DevelopmentMost of our country as fresh potatoes, industrial processing and conversion rate of less than 5%, while the developed countries, more than 80%.This shows on the leve
4、l of the potato industry in China is very low, but also illustrates the potato industry contains a huge potential.Therefore, to develop the potato industry is the agricultural industry and an important way to increase income of farmers.The product line design of 30 tons of potato starch daily is des
5、igned. In the design process, from product characteristics and market forecasts point to a feasibility study, carried out a detailed technical feasibility studies, the analysis of each process, and on this basis for the material balance, energy balance, determine the amount of auxiliary materials an
6、d water, electricity and steam consumption, and so on. Selection the main equipments, final investment estimate, cost accounting and economic analysis were done. The results show that: The project gain 30.1032 million Yuan of profits per year, investment recovery period is 2.93 years, operating safe
7、ty rate as high as 58.81 percent. Key words: potato starch；production processes；equipment selection；economic analysis3第一章 绪论1.1概况马铃薯含有19%25% 左右的淀粉，是最适宜生产淀粉的植物，马铃薯淀粉具有其它各类淀粉不可替代的特性，具有高的粘性，作为增稠剂使用时，可达到增稠剂同样的效果，且其使用量少；淀粉分子膨胀度高，保水性能好，在膨化食品、肉制品及方便面等产品中具有不可替代的作用；淀粉蛋白质、脂肪残留量低，含磷量高，颜色洁白，具有天然的磷光，溶液透明度高，有助于改善
8、产品的色泽和外观；淀粉口味特别温和，不具有玉米、小麦淀粉那样典型的谷物风味，即使风味敏感的产品也可使用；支链淀粉含量较高，淀粉糊很少出现凝胶和老化现象；淀粉糊化温度低，粘度增加快，有利于节约能源。1811年,美国生产出了首批马铃薯淀粉,19世纪70 年代开始规模化生产。目前,全球马铃薯淀粉年产量约60010 4t,其中欧盟国家的产量最大,亚洲是马铃薯淀粉国际市场的重要销售地区。美国和日本等发达国家直接以马铃薯为原料加工的各类食品有300多种,制成淀粉、各种类型的变性淀粉及淀粉深加工产品达上千种。荷兰的马铃薯加工业是世界上最为先进的。在荷兰马铃薯加工业中,马铃薯原料的选送对各加工厂的质量和加工成
9、品的产量是非常重要的。目前在荷兰依据各国市场需要和人们对加工薯类产品的爱好以及国际加工业的激烈竞争,相继调整、革新了国内加工厂家的设备。节能、先进的加工机械降低了加工业的成本。据报道,目前,在荷兰国内只有23 家加工厂,其中5家加工厂的生产能力占全国加工产量的50%以上,23家加工厂有17 家从事加工炸薯条,3家为薯片,其他厂家为生产干制品等。我国马铃薯种植分为华北、西北、东北、西南四大产区,种植面积较大的省( 区) 有贵州、内蒙古、云南、甘肃等。我国2005 年马铃薯种植面积488.0910 4hm2,约占世界种植面积的25%,单产14.5t/hm 2,总产量7086.510 4t,分别占全
10、世界总产量的19%和亚洲的70%,居世界首位。目前我国马铃薯大多作为鲜食,工业化加工转化率不到5%,而发达国家高达80%以上。这一方面说明我国马铃薯产业化的水平很低,同时也说明了马铃薯产业中蕴含着巨大的潜力。因此大力发展马铃薯产业是农业产业结构调整和增加农民收入的重要途径。在我国，马铃薯淀粉产业起步晚，加工水平相对较为落后，主要表现在生产效率低、效益差、综合利用率低。随着近年来我国马铃薯种植水平的提高和种植面积的扩大，马铃薯淀粉的产量也随之大大提高，截止到2006年，我国马铃薯淀粉的产量已经突破了80104 t。而目前国内马铃薯淀粉的年需求量约为3010 4 t, 变性淀粉的年需求量为2510
11、4 t, 市场缺口很大，每年需从国外进口。马铃薯淀粉和变性淀粉因具有独特的价值成分，在各个工业领域得到广泛应用，尽管其价格比其他淀粉要高，但其优越性是显而易见的。1.2市场研究1.2.1国际市场分析目前，国际市场上马铃薯淀粉年产量约 600 多万吨，欧共体国家的产量占 85%，其中，荷兰阿韦贝公司年产马铃薯淀粉 80 多万吨，行销全世界，年收入达 8 亿美元。随着现代科技的发展，马铃薯淀粉的生产和应用在不断增加，如德国 1982-1983 年马铃薯淀粉产量为 15 万吨，1993-1994 年达 50 万吨，增加了 2.3 倍，年平均递增 11.6%。亚洲是马铃薯淀粉国际市场的重要销售地区，据
12、有关方面分析，中国目前进口马铃薯淀粉 20 多万吨，日本需要进口 15-20 万吨，韩国 12-16 万吨，台湾地区 8-10 万吨，4东盟国家 20-30 万吨，合计 70-100 万吨。1996 年以前，欧共体国家每出口 1 吨马铃薯淀粉，补贴 50 美元；从 1998 年起，欧共体国家随着一体化进程的深入，逐步取消了补贴政策，导致马铃薯种植面积的减少，导致马铃薯加工能力减弱，因此国际市场上对马铃薯淀粉的需求大，而供应趋紧。1.2.2 国内市场分析目前，我国的马铃薯淀粉生产厂家有 300 多家，主要分布在东北、华北、西北地区，其中大部分马铃薯淀粉生产厂生产规模小、设备陈旧、产品质量差，主要
13、用于加工低档粉丝等行业，已不能适应市场发展的需要。有关数据显示，目前我国的人均马铃薯淀粉消费量只有 0.6 公斤，增长潜力较大，淀粉需求量也将进一步增加，即使按目前的低消费水平，目前国内马铃薯淀粉年需求量为 70 多万吨，我国现有淀粉生产 5000 吨以上规模的厂家只有 10 家，达到一极品的产量仅 5 万多吨，约占国内需求总量的 7%，加上通过各种渠道进口的 20 多万吨，国内市场尚缺口 40 多万吨，可见国内的市场需求巨大，而供应量不足。1.2.3 市场潜力分析从人均消费淀粉量上看，目前我国只有 0.6 千克，而欧洲、日本为 10 千克以上，美国达到了 50 千克以上，我国人均水平还比较低
14、，增长潜力较大。需求总量将进一步增加。从国产马铃薯淀粉的市场竞争力分析。我国加入世贸组织后，马铃薯淀粉的进口税率降低到 17%，而且随着我国对欧盟涉农产品反倾销案的尘埃落定，自 2007 年 2 月 6 日起，进口经营者依据最终裁定所确定的各公司倾销幅度（17%35%不等）向我国海关缴纳相应的反倾销税。我国的马铃薯淀粉市场得以保护，给我国淀粉市场以稳定的发展环境。目前马铃薯淀粉的到岸价为 500 美元，而国产的价格仅 4000-4500 元/吨。因此，国产马铃薯淀粉产品，只要保证质量，适销对路，在国内不仅有市场，也是具有竞争力的。从国际市场上看，我国与日、韩及东南亚国家相邻，具有地缘优势，只要
15、产品质量稳定可靠，打入这些国家的市场是有可能的。目前，马铃薯种植面积的减少，国际市场的供应趋紧，是我国马铃薯淀粉行业开拓国际市场的较好的时机。从行业利用上看，发达国家 80%的马铃薯淀粉用于医药、纺织、造纸及石油工业等领域，而我国目前 90%的马铃薯淀粉是用于食品工业，随着市场经济的发展和国际化的推进，食品工业以外的行业对马铃薯淀粉的使用将不断增加。我国未来马铃薯淀粉市场将会有较大的发展空间。马铃薯淀粉民用空间较大，从调查情况来看，宾馆、饭店、小型火腿肠生产厂、罐头厂、粉丝厂等，均需要质量好，黏度大的马铃薯淀粉。据有关典型调查资料，北京、天津等地食品生产厂家，每年需求量在 8 万吨以上；南方的
16、食品生产企业也需要大量的马铃薯淀粉；全国 200 多大众城市每年民用马铃薯淀粉的需要量也将在 10 万吨以上。因此，马铃薯淀粉的市场潜力巨大。从以上分析来看，马铃薯淀粉市场环境好，需求量大，目前市场供应明显不足，这就为此行业的发展提供了广阔的发展前景。1.3 拟建规模项目属于新建，项目内容主要包括马铃薯生产车间等生产设施建设，并配套相应辅助设施和公用设施；增加生产和辅助设备及公用设备。项目采用由荷兰尼沃巴公司提供的马铃薯淀粉无废料加工工艺，建设完成后可以达到每天30吨的生产能力。正常年份生产马铃薯精淀粉7380吨，湿纤维约为7500吨，蛋白约为700吨，液体肥料约为7500吨。5第二章 项目选
17、址与建设条件2.1 项目选址岚县位于吕梁地区东北部，东邻静乐，南连娄烦、方山，西靠兴县，北倚岢岚，面积 1514 平方公里，现辖 4 镇 16 乡，人口 1610 万。境内四面环山，中部丘陵起伏，由于长期流水切割，沟壑纵横，地形十分破碎。群山均属吕梁山脉，主要山峰西有白龙山，南有龙头山，北有饮马池山等，海拔均在 2200米以上，其中白龙山高峻巍峨，坡陡河深，森林茂密，百草丛生，海拔 2275 米，为该县最高点，全县整个地势西北高而东南低，中、东部与静乐合成一个小盆地。境内有岚河、岚漪河、蔚汾河等。其中以岚河最大。该县属温带大陆性气候，年均气温 68 度，一月均温 8 度，七月均温 22 度。年
18、均降雨量 510 毫米，霜冻期为九月下旬至次年五月上旬，无霜期 130 天。从气候特点讲，它的无霜期比较短，积温比较小，土壤也比较疏松，马铃薯是喜凉作物，它的生物特性与岚县的气候特点十分吻合，所以岚县的马铃薯个大、色泽好、营养成分比较全。对于种植马铃薯，岚县有着悠久的历史，但是岚县出产的优质马铃薯却是其它地区难以比及的，让马铃薯成为商品走入市场，并且创造了很高的经济效益，岚县利用其得天独厚的条件率先迈出了一步。岚县农作物以谷子、莜麦、土豆、豆类、油料为主。该县野生资源有很大的开发潜力，其中沙棘成林面积约 23 万亩，占全省沙棘林总面积的十分之一，且粒大质甘，经济价值很高。该县交通方便，忻（州）
19、碛（口）干线公路贯穿县境东、南部，娄烦至兴县干线公路斜贯县境并通过县城。此外尚有以县城为中心，通往全县各乡镇的乡镇级公路多条。该项目选址在位于山西省吕梁市岚县西坪。厂址位于富水区，周围没有粉尘、有害气体、放射性物质等扩散性污染源，符合食品原料生产企业建设的各项规定及要求。2.2 自然条件该项目所在地属温带半干旱大陆性气候，四季分明，春季干燥多风，夏季炎热，雨水集中，多年平均降雨量 514 毫米，秋季天高气爽，冬季寒冷少雪。该地区为光能资源高值区，年平均日照时数 2865.9 小时，平均气温在 6.8左右，最热月为 7 月份,平均气温为 34.8,最冷月为 1 月份，平均气温为-3.8,年积温在
20、 22.3-24.2之间,无霜期在120 天之间。适合多种农作物生长，尤其是马铃薯的生长。2.3 配套条件2.3.1 交通、通讯条件该项目厂址在江西省吕梁市岚县西坪。交通运输十分方便，209 国道从其南侧边缘穿过，距县城仅 1km,距吕梁市 110km,距省城太原市 140km。厂区所在地现已开通程控电话6并在无线通讯网站覆盖范围内，通讯畅通无阻。2.3.2 公用设施条件深水井 1 眼，完善自来水管道覆盖，可满足项目需求。新配备及配套变配电设施，公用设施完善，可满足项目需要。第三章 产品方案、工艺流程确定及论证3.1 产品方案3.1.1 项目产品方案见表 3-1。表3-1 产品方案包装规格 班
21、产量 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月50kg/袋 20吨说明：1.按一年12个月，每月30天，每天两班，每班 8小时的方案 进行生产，设备的清洗与检修安排在每班生产结束后。3.1.2 鲜马铃薯的贮藏方案：鲜马铃薯的体积大、含水量多、组织细嫩、皮薄、容易破皮受损，又易受冷害和感染病害而发生腐烂。马铃薯在贮藏期间，怕冷、怕热、怕干、怕湿、怕闷，如果管理不好，很容易出现烂窑现象。要保管好，使之安全贮藏，必须控制造成烂窑的原因。 冷害和冻害：在 10以下,薯块的细胞原生质活动停滞，生理机能受影响，因而发生冷害。当温度2时，薯块内部细胞间隙冻结，组织被破坏，
22、因而发生冻害冷、冻害都会使薯块生理作用反常，抗病能力下降，因而造成烂窖。 病害：马铃薯贮藏期的主要病是软烂病、黑斑病和茎线病等，病因为薯块感染病菌。入窑时要严格精选剔除破皮和带伤薯块。 湿害和干害：贮藏期，气温高，常出现呼吸高峰，薯块内水气多、湿度大，发生湿窑。薯块被淹易造成缺氧坏烂。干害是窑内湿度过低，薯块细胞原生质失水，因而发生萎缩，出现破皮、“糠心”、抗性减弱，造成腐烂。窑内湿度应保持 2590。 缺氧：马铃薯贮藏期，温度较高，呼吸强度大，窑内氧气消耗量较多，如窑内空气不通风，会使窑内二氧化碳浓度过高，因而发生缺氧烂窑。因此贮藏期要加强管理，贮藏期适宜湿度为 1214，天热时应注意通风降
23、温、排温。天冷时应注意保温。7马铃薯在贮藏期仍有生命的物体，其生理活动还在不断进行，其营养物质仍在不断转化消耗，部分淀粉被转化成糖。造成淀粉损失。如贮存一个冬天，其淀粉降低总含量的 20左右。以马铃薯生产淀粉，不易久藏。或切片晒干后贮藏。3.1.3 马铃薯淀粉生产工艺的选择原则马铃薯淀粉生产的基本原理是，在水的参与下，借助淀粉不溶于冷水及与其他化学成分相对密度上的差异，进行物理性分离，在加工设备中使淀粉、薯渣等水不溶物与可溶性物质相互分开，获得淀粉、蛋白质、纤维素和矿物质等产物。薯类淀粉在我国大规模机械化的生产企业不多，多数小工厂都是采用落后开放式生产工艺，手工操作或部分机械化密闭生产工艺。薯
24、类淀粉的加工工艺多种多样，选择工艺过程时的必须依据是：要使生产过程连续迅速进行；主要原材料、燃料动力、辅助材料消耗指数最低；设备操作维修方便、占地面积小、生产效率高、投资费用低等因素。3.2 马铃薯淀粉生产工艺流程的确定与论证该项目采用由荷兰尼沃巴公司提供的代表当今世界先进水平的马铃薯淀粉加工技术：马铃薯淀粉无废料加工工艺。具体工艺图见图 21。该流程简图所表示这样的马铃薯淀粉加工理念：在提取马铃薯中所有成份的同时不给环境造成污染：既提高了马铃薯淀粉加工企业的经济效益，又解决了环保问题。从流程图可以看出，马铃薯内部的所有有用成份（清洗后的杂物及排沙不在此列）全部变成了能带来经济效益的产品，真正
25、成了“无废料马铃薯淀粉加工”。马铃薯 石、土、木、草等杂物无筛网的锥筛湿纤维回收过程水 清水加入回收过程商品淀粉图 31 马铃薯淀粉无废料加工工艺流程图清洗破碎分离出纤维浓缩除砂精制脱水锥筛脱水蛋白提取干燥包装蒸发细筛分净水蛋白粉肥料8工艺说明： 马铃薯粉碎：将清洗后的马铃薯送入超级刨丝机粉碎。超级刨丝机高速旋转使马铃薯中淀粉的游离率高达 98。纤维提取：用无筛网的锥筛从粉碎后的马铃薯淀粉浆中分离纤维。锥筛采用条形筛面，可承受极大的冲洗水的压力，提高了淀粉的提取率。分离出来的纤维通过脱水锥筛脱水。1 吨马铃薯可以生产出 209 公斤的湿纤维（11的干物质）。浓缩：自清洗转鼓过滤器放置在浓缩旋流
26、器之前，有效地分离出容易引起旋流器堵塞的大颗粒，保证浓缩旋流器的连续运转，提高了整个生产线的加工时间。蛋白提取：浓缩排出的的汁通过絮凝后，采用固液分离的方法将已经絮凝的蛋白进行分离、脱水，再经过干燥、包装成为所需要的马铃薯蛋白粉产品出售。1 吨马铃薯约可生产 15 公斤的蛋白粉。肥料制取与水回收:蛋白被提取后，剩下的水用真空蒸发器来蒸发。经蒸发以后，可溶性固体物质（主要是有机物质）的浓度约可达 40，可以直接作为喷洒肥料。蒸发后的水经过活性过滤器凝聚，以除去水中所含的少量酯类。除去了酯类物质后的水，直接用于淀粉的加工。除砂：自动排砂系统根据淀粉的清洁程度来调整砂阀门的开启时间，在保证系统平衡的
27、同时，确保淀粉的清洁程度。淀粉的提取：洗净的马铃薯通过超级刨丝机将 98的淀粉颗粒从马铃薯中游离出来后，用离心锥筛分离出比淀粉颗粒大的纤维、用浓缩旋流器分离出蛋白汁水、用除砂旋流器分离出比淀粉重的砂粒、用精制旋流器置换出淀粉乳中的残留物质，然后经过脱水、干燥及包装，制成精制淀粉。制取淀粉过程中所排出的物质制成副产品或回收利用。在生产过程中，马铃薯所含淀粉的 95能被提取出来，制成商品淀粉。1 吨马铃薯至少可以生产 208 公斤精制淀粉（18的含水量的商业淀粉）。3.3 产品质量标准产品采用的质量标准:项目主要产品为:马铃薯淀粉。食用马铃薯淀粉标准（）和工业马铃薯国家标准（）。3.3.1 感官要
28、求食用马铃薯淀粉 工业马铃薯淀粉项目优级品 一级品 二级品 优级品 一级品、二级品色泽 洁白晶莹有光泽 洁白 白色或微带浅黄色阴形的粉末，具有光泽气味 无异味 具有马铃薯淀粉固有的特殊气味，无异味口感 无砂齿杂质 无外来物3.3.2 理化指数食用马铃薯淀粉 工业马铃薯淀粉项目优级品 一级品 二级品 优级品 一级品 二级品水分% 1800 20.00 20.00 18.00 1800 18.00酸度 10.00 15.00 20.00 10.00 14.00 18.00灰分 0.25 0.40 0.45 0.20 0.40 0.60蛋白质 0.10 0.15 0.20 0.10 0.15 0.2
29、0斑点个 3.00 7.00 9.00 2.00 5.00 8.009细度 150um（100 目筛通过率） 9960 99.50 99.00 99.80 99.50 99.00白度 440nm 蓝光反射率 94.00 89.00 84.00 90.00 85.00 80.00粘度100 浓度的淀粉糊 25时的恩式粘度（25） 10.00 10.00 10.003.3.3 卫生指数项目 马铃薯淀粉 工业马铃薯淀粉二氧化硫mg/kg 30.00 40.00砷（mgkg 以 s 计） 0.50铅（mgkg 以计） 1.00第四章 物料衡算根据工厂设计规模、产品方案，通过物料平衡计算，可确定单位时间
30、生产过程中主要原辅料的需求量以及水、蒸汽、能源等流量与耗量，据此就可以计算出全年主要物料、包装材料的采购运输和仓储容量。同时通过物料衡算，还可以根据计算数值经济合理地选择生产设备，并进行车间的工艺布置和各工序劳动力的安排，也是进行经济分析不可缺少的根据。4.1 鲜马铃薯及成品淀粉的主要成分表3-1 马铃薯及其成品淀粉的成分（百分含量）水 淀粉 蛋白质鲜马铃薯马铃薯淀粉产品701825800.20.14.2 班产量的确定设：淀粉车间日产量 Q=30t，生产班次 n=2，设备不均匀系数k=0.75则每班理论产量q=Q/（kn）=30000kg（20.75）=20000kg=20t所以：理论班产量为
31、20t，实际班产量为15t，设计依据理论产量进行。4.3 物料平衡计算4.3.1每班耗用原料量最终产出马铃薯原淀粉 20t/班，产品淀粉含量为 20t80%=16t鲜马铃薯淀粉含量为25%，每班鲜马铃薯理论需求量为16t25%=64t设生产过程中淀粉的损失为5%则：每班鲜马铃薯的需求量为64t（1-5%）=67.368t10每班每小时需要原料67.368t8h=8.421t4.3.2每班耗用包装容器量产品包装规格为50kg/袋班产量q=20t=20000kg所以：单位产品耗用包装容器量为1t50kg/袋=20袋/t则：每班耗用包装器容量为20袋/t20t（1+0.1%损耗）=400.4，取整等于4014.3.3每班生产湿纤维量根据经验数据，鲜马铃薯可生产湿纤维209kg/t=0.209t/t每班每小时加工原料8.421t所以，每班生产湿纤维量为8.421t0.209t/t=1.759t4.3.4每班生产蛋白粉量根据经验数据，鲜马铃薯可生产蛋白粉0.015t/t每班每小时加工原料8.421t所以每班生产蛋白粉量为8.4210.015t/t=0.126t
