提高工业生产中大豆脱脂后副产品价值的建模优化方法技术

本发明专利技术涉及提高工业生产中大豆脱脂后副产品价值的建模优化方法，涉及过程模拟技术领域。先根据大豆处理中各工序的物质和能量平衡关系在SuperPro Desiger软件中建立过程模型；设定并输入大豆处理过程中的数据并运行该模型，直到模拟结果满足误差要求；根据敏感性分析和实际生产要求，调节工艺参数、产量、价格等数据，选择相对应的优化技术，优化提高工业生产中大豆脱脂后副产品价值的过程模型，提高大豆脱脂后副产品的价值，并预测带来的产能和经济变化。本发明专利技术基于物质守恒、能量守恒和宏观反应动力学基本原理建立工业生产中大豆加工的过程稳态模型，有助于描述过程参数的改变和新技术的采用对产量和经济收益的影响。

【技术实现步骤摘要】
提高工业生产中大豆脱脂后副产品价值的建模优化方法
本专利技术涉及一种提高工业生产中大豆脱脂后副产品价值的建模优化方法，涉及过程模拟

技术介绍
大豆富含优质蛋白质和不饱和脂肪酸，是一种重要的油料作物，既能食用，又能产油。溶剂浸提是大豆提油的主要方式，出油量可达20％左右。大豆浸提大豆油后得到副产品豆粕，由于其粗蛋白含量高，富含多种维生素和矿物质，且氨基酸组成均衡，因此，成为畜禽日粮中常用的蛋白质饲料。但是豆粕中存在多种抗营养因子，影响机体对营养的吸收，从而大大限制了其使用。近年来，消除豆粕中抗营养因子和提高蛋白质吸收率一直是人们关注的重点。微生物固态发酵法是目前研究的热点，利用微生物产生的酶降解抗营养因子并积累有益的代谢物，从而提高营养价值和增加适口性。然而，目前的研究主要集中在发酵工艺和发酵设备，对发酵过程中技术能耗等方面研究较少。并且，大多数研究工作都是在实验室内小批量进行，与实际大规模生产有很大的区别。对于自动化大量生产来说，生产工艺的调整优化、过程操作的风险评价以及工艺节能方案可行性评定等都缺少有效的理论依据和技术支撑。SuperProDesigner(过程模拟设计)是一款工业生产过程中综合建模、评估和优化的模拟软件，能够针对不同的进料情况、物料组分、工艺条件等进行单元和全过程的计算，大部分的模块单元中包含了内置的经济分析工具，用于估算资本和运营成本，为企业提供准确的单元操作模型和清晰的经济效益报告，还可以进行已有装置能耗评估和新建装置的优化设计。目前，国内外有很多研究者采用SuperProDesigner对过程进行物料、能量衡算、技术优化和费用计算，通过流程建模同时对技术工艺和经济效益进行评估，在工艺优化和成本控制都取得了很好的效果。从工艺过程考虑，大豆脱脂后副产品加工工艺和发酵豆粕生产工艺存在工厂整合机会；从原料价格，工厂配置，盈利能力和风险分析等因素考虑，工艺整合有利于提高副产品价值。因此，通过过程分析和模拟计算手段模拟大豆加工过程，为提高副产品价值和整个过程中实施的技术和能耗优化提供研究方向和理论支持。有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种提高工业生产中大豆脱脂后副产品的建模优化方法，使其更具有产业上的利用价值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于流程模拟的方法，综合物料、能量衡算和过程优化技术，响应市场价格变化，能够有效地针对不同生产工艺或工况进行物耗、能耗和经济效益对比分析，以便进一步稳定工艺操作，优化操作参数，从而为大豆处理和发酵豆粕行业的研究提供数据和理论支持。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种提高工业生产中大豆脱脂后副产品的建模优化方法，按照下述步骤进行：(A)根据大豆处理中各工序的物质和能量平衡关系在SuperProDesiger软件中建立过程模型；设定并输入大豆处理过程中的数据并运行该模型，直到模拟结果满足误差要求；(B)根据敏感性分析和实际生产要求，调节工艺参数、产量、价格等数据，选择相对应的优化技术，优化提高工业生产中大豆脱脂后副产品价值的过程模型，提高大豆脱脂后副产品的价值，并预测带来的产能和经济变化。进一步的，步骤(A)所述根据大豆处理中各工序的物质和能量平衡关系在SuperProDesiger软件中建立过程模型，按照下述步骤进行：(A-1)根据大豆处理过程中的各生产工序操作任务选择各个单元操作模型；(A-2)根据各个工序的物质平衡和能量平衡，确定各单元操作模型进出口物流和能流数，连接各单元操作模型形成提高工业生产中大豆脱脂后副产品价值的过程模型。进一步的，步骤(A-1)所述根据大豆处理过程中的各生产工序操作任务选择各个单元操作模型包括：(1)大豆预处理模块采用SuperProDesiger中的分离操作Splitting(分离)，干燥操作DrumDrying(鼓式干燥)，储存操作Silo(筒仓)，尺寸变化操作Grinding(研磨)，分别用于模拟大豆预处理中的除杂，干燥，回火，破碎，去皮，压胚过程；(2)大豆浸提大豆油模块采用固液提取操作Extraction(提取)和换热操作HeatExchanging(热量交换)，用于模拟大豆油浸提过程；(3)混合油分离和浸提剂正己烷回收模块采用蒸馏操作Distillation(蒸馏)，汽提操作Stripping(汽提)，冷凝操作Condensation(冷凝)，混合操作Mixer(混合)，用于模拟大豆油毛油和正己烷的分离以及正己烷回收。(4)豆粕脱溶模块采用脱溶操作Dedissolution(脱溶)，用于模拟豆粕的脱溶过程；(5)发酵豆粕生产模块采用混合罐Blending(混合)，发酵罐Fermentation(发酵)，干燥操作RotaryDrying(旋转干燥)用于模拟发酵菌培养和发酵豆粕生产和干燥。进一步的，步骤(A-2)所述根据各个工序的物质平衡和能量平衡，确定各单元操作模型进出口物流和能流数包括以下步骤：(1-1)大豆预处理模块采用物质守恒关系Msoy-raw＝Mforeign+Mhull+Mmoisture+Msoy’其中，Msoy-raw为大豆原料的质量，Mforeign为混在大豆原料中的杂质量，Mhull为去皮操作后脱落的大豆皮的质量，Mmoisture为干燥过程中流失的水分量，Msoy’为预处理后的大豆的质量。(2-1)大豆浸提大豆油模块采用物质守恒关系Msoy’+Mhexane＝Moil+Mhexane’+▲Mhexane+Mmeal’其中，Msoy’为预处理后的大豆的质量，Mhexane为浸提操作中投入的浸提剂正己烷的质量，Moil为浸提操作后的混合油的质量，Mhexane’为回收到的正己烷质量，▲Mhexane为浸提操作后正己烷的丢失量，Mmeal’为浸提操作后的湿豆粕的质量。(3-1)混合油分离和浸提剂正己烷回收模块采用物质守恒关系Mhexane’＝Mhexane’-E+Mhexane’-S+Mhexane’-D其中，Mhexane’为回收到的正己烷总质量，Mhexane’-E为蒸馏后回收得到的正己烷质量，Mhexane’-S为汽提后回收得到的正己烷质量，Mhexane’-D为湿豆粕脱溶后回收得到的正己烷质量。(4-1)豆粕脱溶模块采用物质守恒关系Mmeal’+Msteam＝Mmeal+Mhexane’-D+Mwater其中，Mmeal’为浸提操作后的湿豆粕的质量，Msteam为脱溶操作中使用的热蒸汽量，Mmeal为脱溶后的豆粕的质量，Mhexane’-D为湿豆粕脱溶后回收得到的正己烷质量，Mwater为干燥操作后回收的水量。(5-1)发酵豆粕生产模块采用物质守恒关系Mmeal+Mfungi＝Mmeal-F其中，Mmeal为脱溶后的豆粕的质量，Mfungi为发酵使用的菌(酵母菌、乳酸菌、芽孢杆菌等)，Mmeal-F为发酵后的发酵豆粕的质量。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高工业生产中大豆脱脂后副产品的建模优化方法，其特征在于按照下述步骤进行：/n(A)根据大豆处理中各工序的物质和能量平衡关系在SuperPro Desiger软件中建立过程模型；设定并输入大豆处理过程中的数据并运行该模型，直到模拟结果满足误差要求；/n(B)根据敏感性分析和实际生产要求，调节工艺参数、产量、价格等数据，选择相对应的优化技术，优化提高工业生产中大豆脱脂后副产品价值的过程模型，提高大豆脱脂后副产品的价值，并预测带来的产能和经济变化。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高工业生产中大豆脱脂后副产品的建模优化方法，其特征在于按照下述步骤进行：
(A)根据大豆处理中各工序的物质和能量平衡关系在SuperProDesiger软件中建立过程模型；设定并输入大豆处理过程中的数据并运行该模型，直到模拟结果满足误差要求；
(B)根据敏感性分析和实际生产要求，调节工艺参数、产量、价格等数据，选择相对应的优化技术，优化提高工业生产中大豆脱脂后副产品价值的过程模型，提高大豆脱脂后副产品的价值，并预测带来的产能和经济变化。


2.根据权利要求1所述的一种提高工业生产中大豆脱脂后副产品的建模优化方法，其特征在于步骤(A)所述根据大豆处理中各工序的物质和能量平衡关系在SuperProDesiger软件中建立过程模型，按照下述步骤进行：(A-1)根据大豆处理过程中的各生产工序操作任务选择各个单元操作模型；(A-2)根据各个工序的物质平衡和能量平衡，确定各单元操作模型进出口物流和能流数，连接各单元操作模型形成提高工业生产中大豆脱脂后副产品价值的过程模型。


3.根据权利要求2所述的一种提高工业生产中大豆脱脂后副产品的建模优化方法，其特征在于步骤(A-1)所述根据大豆处理过程中的各生产工序操作任务选择各个单元操作模型包括：
(1)大豆预处理模块采用SuperProDesiger中的分离操作Splitting(分离)，干燥操作DrumDrying(鼓式干燥)，储存操作Silo(筒仓)，尺寸变化操作Grinding(研磨)，分别用于模拟大豆预处理中的除杂，干燥，回火，破碎，去皮，压胚过程；
(2)大豆浸提大豆油模块采用固液提取操作Extraction(提取)和换热操作HeatExchanging(热量交换)，用于模拟大豆油浸提过程；
(3)混合油分离和浸提剂正己烷回收模块采用蒸馏操作Distillation(蒸馏)，汽提操作Stripping(汽提)，冷凝操作Condensation(冷凝)，混合操作Mixer(混合)，用于模拟大豆油毛油和正己烷的分离以及正己烷回收；
(4)豆粕脱溶模块采用脱溶操作Dedissolution(脱溶)，用于模拟豆粕的脱溶过程；
(5)发酵豆粕生产模块采用混合罐Blending(混合)，发酵罐Fermentation(发酵)，干燥操作RotaryDrying(旋转干燥)用于模拟发酵菌培养和发酵豆粕生产和干燥。


4.根据权利要求2所述的一种提高工业生产中大豆脱脂后副产品的建模优化方法，其特征在于步骤(A-2)所述根据各个工序的物质平衡和能量平衡，确定各单元操作模型进出口物流和能流数包括以下步骤：
(1-1)大豆预处理模块采用物质守恒关系
Msoy-raw＝Mforeign+Mhull+Mmoisture+Msoy’
其中，Mso...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一凝，马海乐，叶晓非，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32