年產(chǎn)5萬噸果葡萄糖漿廠工藝設(shè)計

1、武漢輕工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計年產(chǎn)5萬噸F42果葡萄糖漿廠工藝設(shè)計摘要本設(shè)計為年產(chǎn)5萬噸F42果葡萄糖漿生產(chǎn)工藝設(shè)計，主要內(nèi)容包括玉米淀粉工藝流程設(shè)計，工藝計算（物料衡算，能量衡算），工藝設(shè)備選型，車間布置和設(shè)計，管道設(shè)計（選材，管徑）。最后還要配有工藝流程圖，設(shè)備布置圖，管道布置圖。果葡萄糖漿是一種很重要的甜味添加劑,是一種淀粉糖晶，是植物淀粉水解和異構(gòu)化形成的。生產(chǎn)果葡萄糖漿不受限制，任何地區(qū)和季節(jié)都可以，生產(chǎn)設(shè)備也很簡單，投資費用低。關(guān)鍵詞：果葡萄糖漿，玉米淀粉，水解，糖化，異構(gòu)化。AbstractThe F42 is designed to produce 50,000 tons of frui

2、t glucose syrup production process design, the main contents include corn starch process design, process calculation (material balance, energy balance), process equipment selection, plant layout and design, piping design (material, diameter). Finally, with a flow chart, equipment layout, piping layo

3、ut.If glucose syrup sweetness is a very important additive is a starch sugar crystals, plant starch hydrolysis and isomerization formation. If glucose syrup production is not limited to any region and the season can be, the production equipment is simple, low investment costs.Keywords: fruit glucose

4、 syrup, corn starch, hydrolyzed, saccharification, isomerization.目錄武漢輕工大學(xué)1引言31.1簡介31.2 特性41.3 發(fā)展趨勢5設(shè)計方案和工藝流程52.1、廠址選擇52.2、車間平面布置72.3、生產(chǎn)建筑布局82.4、生產(chǎn)方案92.5原料選擇102.6生產(chǎn)工藝程圖112.7 生產(chǎn)工藝要點12工藝計算163.1 物料衡算173.2 熱量衡算20設(shè)備、管道計算和選型234.1 主要設(shè)備計算23總結(jié)28致謝28附錄：31引言1.1簡介果葡糖漿是蔗糖的一種很好的替代品，在飲料和食品行業(yè)廣泛應(yīng)用，尤其是在飲料行業(yè)，同蔗糖對比，果葡萄糖

5、漿作為甜味劑有更好的風(fēng)味和口感。隨著蔗糖的發(fā)展受到限制，使得果葡萄糖漿在飲料和食品行業(yè)中的優(yōu)勢更加明顯。在相同濃度的情況下，果葡萄糖漿與蔗糖的甜度差不多，大概有點類似于天然果汁的風(fēng)味。由于果葡萄糖漿中含有相當含量的果糖，使其有清香、爽口的風(fēng)味。在四十攝氏度下果葡萄糖漿具有冷甜的特性，并且甜度與溫度的變化密切相關(guān)，甜度隨著溫度的降低而升高。當它完全替代蔗糖時，其甜度大概是同濃度蔗糖的90%，只有部分代替蔗糖時，因為果糖、葡萄糖和蔗糖甜度的協(xié)同作用，其總甜度等同于同濃度的蔗糖。在實際應(yīng)用尤其是食品、飲料行業(yè)中以果葡萄糖漿代替蔗糖，不僅在技術(shù)上可以得到實施，而且果葡萄糖漿清香爽口的這一特性可以更加明

6、顯的表現(xiàn)出來。隨著時代的發(fā)展，我國開始對制糖工業(yè)方面作出某些規(guī)定調(diào)整，這一政策調(diào)整使得蔗糖的價格不斷上漲，這無形之中又使果葡萄糖漿代替蔗糖的性價比優(yōu)勢越加明顯。國內(nèi)一些大的淀粉企業(yè)開始大規(guī)模的果葡萄糖漿生產(chǎn)，果葡萄糖漿在中國的發(fā)展迎來了一次難得的機遇。1.2 特性1.甜味，果葡萄糖漿的最大優(yōu)點在于其中含相當數(shù)量的果糖，當與其他甜味劑一起使用時有很好的協(xié)同增效作用。在食品和飲料的風(fēng)味和口感的改良方面有很大的應(yīng)用，能減少或消除其中的苦味和怪味。并且當果糖與蔗糖混合使用時，可以讓其甜度增加20%30%，甜味豐滿，風(fēng)味更好。2.冷甜特性，果葡萄糖漿的甜度與溫度的高低有很緊密的關(guān)系，當溫度在40以下時，

7、果葡萄糖漿的甜度隨著溫度的升高而降低，最高可達到蔗糖的1.7倍之多；具有冷甜特性的原因是果葡萄糖漿有兩種分子構(gòu)型：型和型，這兩種葡萄糖漿的甜度有很大的差距，型的甜度是型的3倍，為了使甜度增加，我們可以在低溫時，將部分型轉(zhuǎn)化為型。3.溶解度高，果糖溶解度在糖類中最高，在相同溫度下，果糖溶解度大約是蔗糖的23倍。4有良好的抗結(jié)晶性，相比較于蔗糖來說，果糖還是很難結(jié)晶的，所以這可以使果葡萄糖漿在食品應(yīng)用上具有很好的優(yōu)勢，可以表現(xiàn)出良好的抗結(jié)晶性。5.保濕性好，由于果糖是無定型單糖，水分很容易被其吸收，帶有一分子和半分子的結(jié)晶水，吸濕性大，因此有良好的保水能力和耐干燥能力，這一特性被利用在食品行業(yè)，可

8、以使食品保持松軟新鮮，延長產(chǎn)品的貨架期。不止上面所說，果葡萄糖漿還有一系列特性，例如：滲透壓大，發(fā)酵性能好，抗齲齒性好，化學(xué)穩(wěn)定性等等。1.3 發(fā)展趨勢果葡萄糖漿在國外發(fā)展比較早，這個產(chǎn)業(yè)也興起的比較快，而我國在70年代才開始關(guān)注這一產(chǎn)業(yè)，由于起步較晚，生產(chǎn)技術(shù)工藝落后，并且產(chǎn)品成本相對來說較高，折合成干固物價格遠遠倍蔗糖要高等等一系列因素，因而限制了果葡萄糖漿的發(fā)展，在70年代建立起來的幾個工廠基本沒有得到很好地發(fā)展。直到90年代中期，我國工業(yè)發(fā)展有了一個很大的提升，淀粉糖工業(yè)也在這時興起，制糖工藝和設(shè)備得到不斷改進，使得產(chǎn)品成本大大降低。并且由于我國在制糖生產(chǎn)這一方面做出了很大的政策調(diào)整，

9、這一政策調(diào)整使得蔗糖的價格不斷上漲，而果葡萄糖漿的生產(chǎn)成本并沒有增加，這就使得蔗糖的優(yōu)勢已漸漸失去，被果葡萄糖漿所代替是不可避免的。還有就是近幾年來，果葡萄糖漿的宣傳工作也做得很好，使得更多的人了解和認識到果葡萄糖漿的優(yōu)勢。由此果葡萄糖漿在市場上的需求量迅速增加，果葡萄糖漿呈現(xiàn)出了前所未有的勢頭，迎來了歷史發(fā)展中的黃金機遇期。設(shè)計方案和工藝流程2.1、廠址選擇廠址的選擇一般要符合這幾個條件：（a）地理位置要符合國家工業(yè)布局和城市或地區(qū)的規(guī)劃要求，應(yīng)盡量進駐成熟開發(fā)的工業(yè)區(qū)；（b）一般選擇原料、產(chǎn)品銷售、交通等因素綜合最劃算的地理區(qū)域；（c）在考慮工廠的利益最大化的前提下，還要注意環(huán)境的保護，堅

10、定杜絕以環(huán)境為代價來發(fā)展工業(yè)。（1）場地條件：場地的有效面積必須使工廠企業(yè)在滿足生產(chǎn)工藝過程中貨物運輸和安全衛(wèi)生要求的條件下，能夠經(jīng)濟合理地布置場內(nèi)外一切工程設(shè)施，根據(jù)現(xiàn)代化食品工廠從原料到精制、包裝是一條流水作業(yè)線的特點，廠址選在城鎮(zhèn)郊區(qū)比較好。車間占地面積避開平面利用率低的三角、邊角地帶，以邊長比1:1.5的矩形場地比較經(jīng)濟合理。（2）地形：廠址選擇地形還是比較簡單的，一般的要求是地形平坦而且開闊，要符合工廠的場地需要，還有就是地下水能很好排出，不造成場地積水；自然坡度也不要太陡，最好為5/1000以下，不易受地質(zhì)災(zāi)害的威脅，地質(zhì)條件應(yīng)符合建筑工程要求，一般地面耐力不低于120150kn/

11、m2，地下水位最高在車間地面標高-2.5m以下。還應(yīng)避開易形成窩風(fēng)的地帶和大挖大填地帶。（3）水文：工藝生產(chǎn)水是必不可少的，所以在廠區(qū)及其周邊要有充足的水資源，并且水質(zhì)也要達到工藝要求，一般都會對水先做一個除雜預(yù)處理。水的相對高度也要達到一定的要求，必須在最高洪水水位的1米以上。（4）環(huán)境：廠區(qū)的周邊環(huán)境要干凈清潔，要保證衛(wèi)生標準達到生產(chǎn)要求。廠區(qū)的位置也應(yīng)在人口聚居的下風(fēng)側(cè)，河流的上游段。還有最重要的是廠區(qū)必須遠離污染嚴重及有毒有害物質(zhì)排泄密集的區(qū)域。（5）運輸：因為在工廠都是大規(guī)模生產(chǎn)和使用葡萄糖漿，這時就要一個密閉系統(tǒng)區(qū)貯存和運輸了，一般使用的都是儲罐儲存，密封管道運輸，槽車運送。密閉系

12、統(tǒng)不僅使產(chǎn)品加工運輸過程中更加衛(wèi)生，并且還能夠提高生產(chǎn)效率。食品工廠的運輸量一般較大，因此廠址附近要具有可靠的運輸系統(tǒng)。新建企業(yè)必須與城市規(guī)劃相符。（6）能源：能源就是生產(chǎn)車間的動力系統(tǒng)，如果在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)能源供應(yīng)不上或者供應(yīng)不了的情況，那將給工廠造成不可估量的損失。所以廠址一定要選擇在能源供應(yīng)方便的地方，并且還要對工廠的配電室、鍋爐房等配套設(shè)施作出一個具體的執(zhí)行方案。（7）給排水：果葡萄糖漿生產(chǎn)工廠所需的用水量非常之大，所以工廠要有一個完整可行的給排水系統(tǒng)。并且由于生產(chǎn)工藝對水質(zhì)的要求比較高，也為了不對水資源造成過度浪費，所以工廠要有一個水供給，水預(yù)處理，廢水排放，污水處理一個完整的系統(tǒng)。

13、2.2、車間平面布置在設(shè)計車間的平面布置時，我們要考慮的是根據(jù)工廠建筑群的組成內(nèi)容及使用功能要求，結(jié)合有關(guān)技術(shù)要求，協(xié)調(diào)研究各項設(shè)施和建筑之間的相互關(guān)系，做到建筑物、交通運輸、管路管線、綠化區(qū)域等布局合理，協(xié)調(diào)一致、生產(chǎn)井然有序，與四周建筑群融為一體的有機群體。對于該平面設(shè)計，要遵循以下幾點原則：（1）各區(qū)域布置緊湊合理，不多用一分地，也不為節(jié)省一分地而設(shè)立限制，因地制宜，節(jié)省投資和留有發(fā)展的余地。（2） 生產(chǎn)流程的要求一定要達到。（3）在廠區(qū)的中心位置，一般分布和建立的是核心車間，像什么生產(chǎn)車間，大型車間這類的。（4）在流動部分，應(yīng)做到人流、物流分開，管道運輸分開，保證物流的通暢。（5）嚴格

14、按照國家的有關(guān)規(guī)劃和規(guī)定操作，遵從城市的規(guī)劃安排。在衛(wèi)生方面一定要滿足食品工廠衛(wèi)生及HACCP和GMP規(guī)范的要求本設(shè)計只對果葡糖漿項目所在的生產(chǎn)車間布局進行設(shè)計，其余的功能性建筑物的設(shè)計本設(shè)計不涉及。2.3、生產(chǎn)建筑布局根據(jù)實際生產(chǎn)情況以及文獻所查的要求，實際建設(shè)設(shè)備要求如下：一般由生產(chǎn)車間，動力車間，輔助車間，三廢治理部分，倉庫和堆場部分，廠前區(qū)行政福利部分等組成。 生產(chǎn)部分包括：生產(chǎn)車間:液化間、糖化間、過濾間、產(chǎn)品檢測化驗間，包裝車間等。輔助動力部分包括：水處理車間、鍋爐房、空壓機房、機修車間、配電室等由該公司統(tǒng)一提供。原輔料倉庫:存放果葡糖漿生產(chǎn)所用的原輔料及包裝材料。成品倉庫：存放果

15、葡糖漿成品。行政部分：全廠性行政，后勤，生產(chǎn)指揮服務(wù)中心。生活部分包括：車間辦公室、休息室、更衣室、會議室、浴室及廁所等。廢水廢物處理部分：工業(yè)生產(chǎn)后的污水處理。2.4、生產(chǎn)方案設(shè)計規(guī)模：糖化車間年產(chǎn)5萬噸果葡糖漿，日產(chǎn)量166.66t根據(jù)“要達到和保持勞動力平衡;達到產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的要求;原料綜合并充分利用的要求;設(shè)備生產(chǎn)能力要保持平衡;水、電、汽負荷要保證達到生產(chǎn)水平”的要求，本設(shè)計的產(chǎn)品方案和技術(shù)指標具體如下：生產(chǎn)方法：二次噴射糖化法、雙酶糖化法、固定化異構(gòu)酶酶法，真空冷卻法。生廠日程: 每年生產(chǎn)300天，日生產(chǎn)166.66t，每天早、中、晚三班，每班生產(chǎn)55.56t，工人每次輪班8個小

16、時。原料規(guī)格：工業(yè)玉米淀粉, 淀粉（干基）85.4%，水分14 %，脂肪（干基）0.1%，蛋白質(zhì)（干基）0.4%，灰分（干基）0.1 %。產(chǎn)品規(guī)格：F-42型果葡糖漿，果糖42%，葡萄糖53%，低聚糖5%，固形物(干基) 7075%。添加劑：硫酸鹽灰分(干基) 17±01%，pH 5.2±01，DE 5.2±0.1，色澤0.03±0.0，略清晰，色澤穩(wěn)定性0.046±0.0，清晰略黃。酶的指標：耐高溫的-淀粉酶的活力20000u/g原料，用量8u/g糖化酶的活力50000u/g原料，用量200u/g,異構(gòu)酶活力標準>360igiu/g2.

17、1 產(chǎn)品要求本設(shè)計為固形物含量74%的果葡糖漿，其得率(果葡糖漿：絕干淀粉)為大于等于101%，果葡糖漿糖分的組成：果糖：42%葡萄糖：53%低聚糖:：5%相對甜度(蔗糖100)：100儲存溫度：25352.5原料選擇主要原料：玉米淀粉原因：如果以玉米為原料，每生產(chǎn)10噸淀粉糖漿，可得蛋白粉0.75噸，胚芽餅0.75噸；以糖槽4噸為原料，可得蛋白顆粒飼料3噸；以侵泡玉米的廢液150噸，用來提取肌酵六磷酸鈣鎂或者制得單細胞蛋白1.5噸。由此可以知道不僅玉米的利用價值可以翻倍，飼料價值也會有明顯的提高。與其他含淀粉高的原料相比，玉米已與貯存和運輸，制作簡便，含淀粉量高，不受季節(jié)限制，主產(chǎn)品質(zhì)量好，

18、副產(chǎn)品種類多，有很高的利用價值，所以玉米是制作淀粉果葡萄糖漿的理想選擇。其它原料：酶類：-淀粉酶、固定化異構(gòu)酶和糖化型淀粉酶脫色劑：糖用活性炭離子交換樹脂：陰、陽離子交換樹脂2.6生產(chǎn)工藝程圖 水，-淀粉酶 糖化酶 玉米淀粉 調(diào)漿、液化 糖化 轉(zhuǎn)鼓過濾 活性炭脫色 離子交換 濃縮（質(zhì)量分數(shù)40%45%） 固定化異構(gòu)酶連續(xù)異構(gòu)化 離子交換 活性炭脫色 蒸發(fā)濃縮（質(zhì)量分數(shù)71%） 果葡萄糖漿 （果糖42±1%）2.7 生產(chǎn)工藝要點（1）調(diào)漿加水至工業(yè)玉米淀粉，將其調(diào)成濃度30%32%的淀粉漿， 同時為了使玉米淀粉漿中的酸堿度保持在-淀粉酶作用的最適宜的酸堿值，要在其加入5%的碳酸鈉。這也

19、是在調(diào)漿這一步最關(guān)鍵的地方。（2）液化在液化這一階段的主要目的是將淀粉糊化，水解成小的分子，因為淀粉糊化后一般都比較粘稠，而小分子的淀粉糖漿則能降低其粘稠度。這里-淀粉酶的用量也是有嚴格規(guī)定的，不是隨意亂加的，我們根據(jù)酶制劑酶的活力單位確定絕對干淀粉用量為8單位/每克,采用的方法是二次加酶噴射，這個方法的主要操作是：在入口處溫度保持50，pH調(diào)成6.0，將含酶量0.03%0.05%（固形物）粉漿加入噴射器同時溫度瞬時升到110，并且在管道液化反應(yīng)1015min，然后進入維持管，溫度降到并維持102，再就是在料液在閃蒸分離器的作用下溫度降到95。最后在真空冷卻系統(tǒng)的作用下，溫度下降到60。（3）

20、糖化糖化是整個生產(chǎn)工藝里面極其重要的部分，在這個階段，各項操作指標要嚴格控制。首先，我們要將液化后的淀粉漿降溫到6062，酸堿度要控制在pH4.5左右,我們可以向粉漿中加入稀鹽酸或稀硫酸。我們加入糖化酶的標準是按200u/g加入，并且間歇對料液進行攪拌。糖化完成的標志就是DE值達到95，糖化完成后，我們要對料液進行滅酶，要將溫度升至100150。（4）脫色 經(jīng)糖化過的糖漿顏色并不純凈，有點帶色并且渾濁，這是由于里面有色素、蛋白質(zhì)和各種無機雜質(zhì)存在的原因。為了出去這些混雜物，我們可以通過調(diào)節(jié)pH的方法讓它沉淀，這是因為它們有著各自不同的等電點。至于色素的話那就簡單多了，直接加入活性碳吸收，再經(jīng)過

21、過濾，就能使糖液變清澈了,對于糖用活性碳的用量也是有規(guī)定的,按干物質(zhì)的1.2%1.5%加量,為,用5% 的碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH至4.85.0,加熱至8590,保溫脫色30分鐘,然后用框板壓濾機過濾,最后用稀鹽酸或稀硫酸調(diào)節(jié)pH至4.04.2。（5）離子交換 這是在生產(chǎn)果葡萄糖漿過程中極其重要的一個步驟。因為我們在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了一些雜質(zhì)，例如蛋白質(zhì)、無機鹽以及色素等，所以在不同的操作過程中要隨時加入踐行和酸性物質(zhì)及一些鹽類物質(zhì)，用來調(diào)節(jié)糖液的pH和提供無機鹽，這不僅能夠增加糖液中金屬陽離子和陰離子的含量，還能夠激活酶的活力。這不僅會降低異構(gòu)酶的活力也會影響成品的色澤與品質(zhì)。離子交換簡單的來說就是

22、陽離子到陰離子，再到陽離子，最后到陰離子的交換過程,交換時,陽樹脂（732)的 交換終點為pH由2上升到4;陰樹脂(701) 交換終點為pH由7降到4。糖液在交換時由上向下流經(jīng)離子交換樹脂柱,糖液流速保持每小時約為34離子交換樹脂體積,溫度控制在4050之間。對于用完后的離子交換樹脂柱,陽樹脂(732)可用5%鹽酸處理,陰樹脂(701)可用4%NaOH處理,使樹脂循環(huán)再生,可繼續(xù)使用。（6）濃縮 經(jīng)脫色和離子交換后的糖液為濃度30%的葡萄糖液,這時的色澤也是較為純凈的，如果要得到葡萄糖漿，就必須將糖液的濃度濃縮到78%。如果這時我們只將糖液濃縮至45%,在經(jīng)過異構(gòu)酶的異構(gòu)化作用,再經(jīng)脫色和離子

23、交換,將所得的45%左右濃度的葡萄糖漿進行第二次濃縮至71%72%,得到的即為果葡糖漿。加熱濃縮時的蒸汽壓力為2kg/m2,濃縮鍋內(nèi)的真空度控制為泵柱高600mm,真空濃縮鍋內(nèi)的濃縮溫度為6065。（7）固定連續(xù)異構(gòu)化 我們糖化所得的糖液中果糖的含量并不是很高，而F42果葡萄糖漿的要求是果糖的含量要達到42% ，這時我們就要對糖液進行固定連續(xù)異構(gòu)化，采用的酶就是丹麥固定化異構(gòu)酶，這種酶能夠催化D-果糖和D-葡萄糖間的異構(gòu)化反應(yīng)，將它加入到濃度為35%45%的糖液中，在固定化異構(gòu)酶的作用下,葡萄糖液中的部分葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，提高果糖在糖液中所占的比重。異?gòu)前須加硫酸鎂,目的是為了使糖液中影響異構(gòu)

24、酶活力的鈣離子濃度下降至1ppm以下, 并且調(diào)節(jié)入口pH至7.57.6,升溫至5560,目的是使糖液中的鎂離子濃度達50ppm100ppm,然后將糖液引入異構(gòu)柱進行連續(xù)異構(gòu)化。按異構(gòu)后糖液中果糖的含量控制糖液引入異構(gòu)柱的流量,若低于42%，則須減小流量,如異構(gòu)酶低于原活力的10%，則需要重新?lián)Q酶。（8）二次脫色、二次離子交換、再濃縮 異構(gòu)化反應(yīng)后，這時所得糖液也并不純凈，在前面的操作步驟中會有有色物質(zhì)加入，并在貯存期間還很容易產(chǎn)生顏色及灰分等雜質(zhì)，所以，需要進行二次脫色。將得到的糖液送入脫色桶中，在其中加入一定的新鮮活性炭，至于操作方法則與第一次脫色完全相同。二次樹脂交換：同樣的道理，經(jīng)二次脫

25、色的糖液需再進行一次樹脂交換，方法也是同第一次離子交換一樣。最后流出的糖液pH值較高，可用加入鹽酸，調(diào)節(jié)pH值至4.04.5。精制的糖液經(jīng)真空蒸發(fā)罐濃縮到我們產(chǎn)品所需要的濃度，即得果葡糖漿。由于葡萄糖很容易結(jié)晶，為了不讓糖漿在貯存期間出現(xiàn)結(jié)晶析出，不能讓糖液蒸發(fā)到過高濃度，一般要求在 70%75%(干物質(zhì)濃度)之間。其中果糖含量42%,葡萄糖53%。表1 果葡糖漿的產(chǎn)品標準（GB/T 20882-2007）項目F42標準感官糖漿為無色或者淡藍色，透明的粘稠液體。甜度柔和，具有果葡糖漿特有的香味，無異味。無正常視力可見的雜質(zhì)固形物（%）F4271.0果糖含量 F424244葡萄糖+果糖（占干物質(zhì)

26、）/%F4292PH值3.3-3.4色度/RBU 50透光度（%） 96.0硫酸灰度（%） 0.05砷（以As計）mg/kg 0.5鉛（以Pb計）mg/kg 0.5細菌總數(shù)，個/100mg1500大腸菌群，個/100g30致病菌不得檢出工藝計算表2 生產(chǎn)過程各階段淀粉損失率生產(chǎn)項目淀粉損失率備注液化1%糖化1%脫色0.5%前后2次離子交換0.5%前后2次過濾1%前后2次濃縮0%前后2次固定連續(xù)異構(gòu)化1% 合計 4% 3.1 物料衡算一、由于生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量比較大，所以我們可以先以1000kg玉米淀粉生產(chǎn)果葡糖漿的標準作物料衡算，然后相應(yīng)的乘以倍數(shù)就可以得到總的物料衡算在1000kg玉米淀粉中，淀

27、粉的實際含量只占86%，則我們所得的實際淀粉量1000×86%=860kg在每個操作過程和步驟中損失和增加的質(zhì)量如下：（1） 在調(diào)漿過程沒有損失 ，水和玉米淀粉的質(zhì)量按1：2配比（2） 在液化過程損失1% 則損失后的質(zhì)量為：860×（1-0.01）=851.4kg（3） 在糖化過程中既有質(zhì)量損失也有質(zhì)量增加（C6H12O6）n + nH2O nC6H12O6 162 18 180 所增加后的質(zhì)量為： 851.4/（162/180）=946kg 因為在此過程質(zhì)量損失1%，則損失的質(zhì)量為： 946×0.01=9.46kg 由此可以知道在此過程中質(zhì)量凈增加后的質(zhì)量為：

28、946-9.46=936.54kg（4）在脫色這一過程中損失0.5% ，則所損失后的質(zhì)量為： 936.54×（1-0.005）=931.86kg（5） 在過濾這一過程中損失1% ，則所損失后的質(zhì)量為： 931.86×（1-0.01）=922.54kg（6） 在離子交換這一過程中損失0.5%，則所損失后的質(zhì)量為： 922.54×（1-0.005）=917.93kg（7） 在濃縮這一過程沒有質(zhì)量損失，質(zhì)量仍為917.93kg（8） 在固定化酶異構(gòu)化這一過程損失1%，則損失后的質(zhì)量為： 917.93×（1-0.01）=908.75kg（9） 在二次脫色這一過程

29、損失0.5%，則損失后的質(zhì)量為： 908.5×（1-0.005）=904.21kg（10）在二次過濾這一過程損失1%，則損失后的質(zhì)量為： 904.21×（1-0.01）=895.17kg（11）在二次離子交換這一過程損失0.5%，則損失后的質(zhì)量為： 895.17×（1-0.005）=890.69kg（12）由于我們所要生產(chǎn)的F42果葡糖漿中果葡萄糖的含量為71%，而果葡萄糖中干物質(zhì)的含量為92%，所以1000kg玉米淀粉所生產(chǎn)的總果葡糖漿的量為： 890.69/(0.71* 0.92)=1363.58kg二、計算在生產(chǎn)過程中的蒸煮醪量按照淀粉：水為1:2的調(diào)配比，

30、則水的加入量為： 860×2=1720kg（1）在調(diào)漿這一過程中沒有損失而粉漿的含量為玉米淀粉和水的質(zhì)量和，則粉漿質(zhì)量為：860+1720=2580kg根據(jù)公式C0= C水×（1-0.7 w0）設(shè)干物質(zhì)量為w0，由于干物質(zhì)是原來淀粉的86%，則干物質(zhì)的比熱容為：C0=4.18×（1-0.7 w0）=1.6636 kJ/（kg.k）設(shè)粉漿干物質(zhì)的質(zhì)量為w1，粉漿干物質(zhì)含量 w1=86/（3×600）=28.67%所以根據(jù)公式 C1=w1C0+（1-w1）得到蒸煮醪的比熱容為 C1=w1C0+（1-w1） =28.67%×1.6636+（1-28.

31、67%）×4.18 =3.46 kJ/（kg.k）計算生產(chǎn)過程中各種酶和添加劑的用量 a-淀粉酶的用量 在生產(chǎn)過程中我們會用到酶活力為20000u/g的a-高溫淀粉酶使玉米淀粉液化，我們按照8mg/g 原料計算a-高溫淀粉酶的用量，通過下面的計算我們可以知道a-高溫淀粉酶的用量為：（860×8×1000）/20000=344g=0.344kg糖化酶用量 在生產(chǎn)過程中我們會用到酶活力為50000u/g的糖化酶使玉米淀粉漿糖化，我們按照200u/g原料計算糖化酶的使用量，則通過下面的計算我們可以知道糖化酶的用量為： （851.4×200×1000）

32、/50000=3405.6g=3.41kgCaCl2用量 在液化過程中，我們?yōu)榱舜龠Ma-淀粉酶的活力，一般會向醪液中加入Ca2+；a-淀粉酶的分子量為50000，至于所加入的CaCl2通過下面的計算可知為： （0.344×111）/50000=7.64×10（-4）kg異構(gòu)酶用量 通過查閱相關(guān)資料可知，每20t果葡糖漿需要1kg固定化異構(gòu)酶進行異構(gòu)，由此我們可以得到固定化異構(gòu)酶的用量為： 917.93/（20×1000）=0.46g設(shè)蒸煮醪總質(zhì)量為m0 ，根據(jù)m0=m粉漿+ma-淀粉酶+mCaCl2 我們可以知道蒸煮醪總質(zhì)量為： m0=m粉漿+ma-淀粉酶+mCa

33、Cl2 =（1000+2000）×0.86+7.64×10（-4）+0.344 =2580.34kg 計算經(jīng)噴射液化器加熱后蒸煮醪量我們可以知道在生產(chǎn)過程中各原輔料的總質(zhì)量為2580.34kg，在0.5MPa下噴射液化器加熱蒸汽的焓為2478.9 kJ/kg。由此我們就可以計算得到噴射液化器加熱后蒸煮醪量為：2580.34+2580.34×3.46×（105-103）/（2478.9-105×4.18）=2792.91kg計算經(jīng)液化維持罐出來的蒸汽醪量我們知道經(jīng)液化維持管后醪液的溫度為102，而在此溫度下的飽和蒸汽的汽化潛熱為2253 kJ/K

34、。由此我們可以計算得到經(jīng)液化維持罐出來的蒸汽醪量為：2792.91-2792.91×3.46×（105-102）/2253=2780.04kg計算經(jīng)汽液分離器后的蒸煮醪量我們知道經(jīng)過氣液分離器后的醪液溫度為95，而在此溫度下的飽和蒸汽的汽化潛熱為2271 kJ/K。由此我們可以計算得到經(jīng)汽液分離器后的蒸煮醪量為：2780.04-2780.04×3.46×（102-95）/2271=2750.39kg計算經(jīng)真空冷卻器后最終蒸煮醪液量我們知道經(jīng)過真空冷卻器后的醪液溫度為60，而在此溫度下的飽和蒸汽的汽化潛熱為2355.1 kg/K。由此我們可以計算得到經(jīng)真空

35、冷卻器后最終蒸煮醪液量為：2750.39-2750.39×3.46×（95-63）/2351=2620.86kg（1） 在液化這一過程中會損失1%的醪液量，則液化后的醪液質(zhì)量為： 2620.86×0.99=2594.6514kg（2） 在糖化這一過程中會損失1%的醪液量，則糖化后的醪液量為： （2594.6514+3.41）×0.99=2572.081kg（3） 在脫色這一過程中會損失0.5%的醪液量，則脫色后的醪液量為： 2572.081×0.995=2559.220kg（4） 在過濾這一過程中會損失1%的醪液量，則過濾后的醪液量為： 255

36、9.220×0.99=2529.933kg（5） 在離子交換這一過程中會損失0.5%的醪液量，則離子交換后的醪液量為： 2529.933×0.995=2517.283kg（6） 濃縮質(zhì)量（至50%） 917.93×2=1835.860kg（7） 在異構(gòu)化這一過程中會損失1% 的醪液量，則異構(gòu)化后的醪液量為： （1835.860+0.046）×0.99=1817.501kg（8） 在第二次脫色這一過程中會損失0.5%的醪液量，則第二次脫色后的醪液量為： 1817.501×0.995=1808.460kg（9） 在第二次過濾這一過程中會損失1% 的

37、醪液量，則第二次過濾后的醪液量為： 1808.460×0.99=1790.330kg（10） 在第二次離子交換這一過程中會損失0.5%的醪液量，則第二次離子交換后的醪液量為： 1790.330×0.995=1781.318kg（11） 濃縮質(zhì)量（至71%） 890.69/0.71=1254.49kg（12） 果葡糖漿量 1254.49/0.92=1363.58kg3.2 熱量衡算根據(jù)在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，淀粉原料連續(xù)蒸煮的過程中粉料加水的比例為1:2，粉漿量為:315.346t，液化耗熱量Q Q = Q1 + Q2 + Q3 (1)液化罐內(nèi)淀粉醪由初溫t0加熱至105耗熱Q1

38、Q1 = G0 C1 （105 - t0） 原料的初溫為18，由此我們設(shè)淀粉醪的初溫為18，而熱水為50，則根據(jù)公式，計算得：t0= （G0 C1 × 18 + G水Cw ×50 ）/ G0 C1 =（105.116×1.6636×18+252.278×4.18×50）/（315.346×3.46） =51.2即 Q1 = G0 C1（105 - t0）= 315.346×1000×3.46×（105-51.2） =5.87×107KJ (2) 蒸汽帶走的熱量Q2 在生產(chǎn)過程中，我們的

39、液化時間為60min，按每小時5%的蒸發(fā)量計算，則可以計算蒸發(fā)的水分量為： Mv1 = G0×5%× 60/60 = 315.346×1000×5%=15767.3kg故 Q2 = mv1I =15767.3× 2668.8 = 4.208×107kJI 為95下汽化潛熱（kJ/kg）。(3)熱損失Q3淀粉醪升溫的液化過稱的熱損失約為前二次耗熱的15%，即Q3 = 0.15（Q1 + Q2）=0.15×(5.87×107+4.204×107)=1.512×107kJQ = Q1 + Q2 + Q

40、3=1.159×108kJ表3 年產(chǎn)5萬 t玉米淀粉原料果葡糖漿廠物料衡算表物料1000淀粉生產(chǎn)果葡糖漿物料量每年數(shù)量（t）每天數(shù)量（t）實際淀粉原料86031534.6105.116純水172063069.2210.23淀粉乳258094604315.346CaCl2量0.0007640.0280.000094-淀粉酶0.34412.60.042蒸煮醪量2594.651495141.2317.138糖化酶3.411250.416糖化醪2572.08194313.6314.378脫色醪2559.2293842312.806過濾醪2529.93392768309.226離子交換醪251

41、7.28392304.2307.68濃縮為50%1835.8667317.6224.392異構(gòu)化醪1817.50166644.4222.148異構(gòu)化酶0.04591.6840.0056脫色醪1808.4666313221.044過濾醪1790.3365648.2218.828離子交換醪1781.37865319.8217.732濃縮為71%1254.4945999.8153.332果葡萄漿1363.5850000166.666設(shè)備、管道計算和選型4.1 主要設(shè)備計算（1）液化噴射器的選型計算因為淀粉干物質(zhì)占淀粉總量的86%，則可以計算液化淀粉干物質(zhì)的總量為：105.116×86%=9

42、0.38 t按每天工作24h處理，則我們可以得到每小時處理量為：90.38/24=3.766 t/h根據(jù)液化噴射器的規(guī)格型號選擇型號為HYB-G-5，規(guī)格為4 t/h（干物質(zhì)計），12m3/h（液體計）。（2）糖化罐的選型計算根據(jù)下面的公式：V=Va/式中 V為總的設(shè)備容積；Va為每小時糖化醪的體積流量；為操作周期42h ；V每天=314.378t Va=314.378*1000/24=13099.08kg/hVa=13099.08/(1.4×1000)=9.356 m3/h=0.8，則 V=9.356×42/0.8=491.19m3選擇 V=200 m3 =0.8設(shè)備的數(shù)

43、量 n=491.19/200=2.456個 故取3個。選擇3個V=200 m3 =0.8的鋼制機械糖化罐。其中H=1.4D ,則V全=0.785D2H+0.15D3=0.785 D2×1.4D+0.15D3=200得，D=5.43m H=7.60m（3）液化罐的選型計算根據(jù)物料衡算,V每天=317.138t Va=317.138*1000/24=13214.084kg/h淀粉漿的密度為1.4 kg/l，由此我們可以得到蒸煮醪的體積流量為:13214.084/(1.4×1000)=8.358m3/hV有效=V 其中V=8.358 m3/h =2h則 V有效=8.358

44、5;2=16.716m3根據(jù) n = V有效/V式中 n為設(shè)備的數(shù)量； V有效為設(shè)備有效總?cè)莘e；V為單臺設(shè)備容積；為填充系數(shù)。選擇V=24m3 =0.8 代入上式得n=16.716/(0.8×24)=0.871 取n=1選擇1個V=24 m3 =0.8的鋼制機械液化罐。其H=1.5D,則V全=0.785D2H+0.15D3=0.785 D2×1.5D+0.15D3=24得，D=2.62m H=3.94m（4）泵糖化車間糖化醪流量為9.356m3/h。查閱相關(guān)數(shù)據(jù)，應(yīng)選用流量為12.5 m3/h，揚程為20m，氣蝕余量為2m的IS50-32-125單級單吸離心泵。安裝高度公式

45、： Hg允許=（Po-Pv）/g-hf-h式中Po為液面處的壓力，101.3Kpa；Pv為63下淀粉漿的飽和蒸汽壓，50Kpa；hf忽略不計；h為2。代入得出Hg允許=（101.3-50）×1000/(1.4×1000×9.81)-2=1.74m故 實際安裝高度：Hg=Hg允許-1=0.74m（5）糖化車間管道設(shè)計在工藝設(shè)計和設(shè)備設(shè)計、管道的分布設(shè)計中，我們需要知道各類流體的流量，根據(jù)物料衡算和熱量衡算，及流體的管內(nèi)流量、流速與管徑之間的關(guān)系可計算出管道內(nèi)徑：d = 18.8（Q/w）1/2式中 d 管道內(nèi)徑 mm Q 流體流量 m3/h w 流體流速 m/s 淀

46、粉漿段管道V=315.346*1000/24=13139.417kg已知Q=13139.417/(1.4×1000)=9.384m3/h 查得w=0.8m/s數(shù)值帶入（1）式得，d=18.8×（9.384/0.8）1/2=64.38 mm選擇規(guī)格為70×3.0的熱軋無縫鋼管。 液化段管道V=317.138*1000/24=13214.08kg/h已知Q=13214.08/(1.4×1000)=9.438m3/h 查得w=0.7m/s數(shù)值帶入（1）式得，d=18.8×（9.438/0.7）1/2=69.03 mm選擇規(guī)格為76×3.0的

47、熱軋無縫鋼管。 糖化段管道V=314.378*1000/24=13099.08kg/h已知Q=13099.08/(1.4×1000)=9.356m3/h 查得w=0.6m/s數(shù)值帶入（1）式得，d=18.8×（9.356/0.6）1/2=74.24mm選擇規(guī)格為83×3.5的熱軋無縫鋼管。 自來水管道V=210.230*1000/24=8759.58 kg/h已知Q=8759.58/(1.4*1000)=8.76m3/h 查得w=3.5m/s數(shù)值帶入（1）式得，d=18.8×（8.76/3.5）1/2=29.74 mm選擇規(guī)格為32×1的冷拔無縫鋼管。蒸汽管道已知Q=2580.34×3.46×（105-50）÷2748.9-105×4.18×2.778/1000=0.509m3/h 查得w=20m/s數(shù)值帶入（1）式得，d=18.8×（0.509/20）1/2=3.0mm選擇規(guī)格為6×1的冷拔無縫鋼管。（6）糖化罐功率計算 攪拌功率 P=3.5d5n3/102 式