年產(chǎn)5萬噸果葡萄糖漿廠工藝設計.

1、武漢輕工大學畢業(yè)設計年產(chǎn)5萬噸F42果葡萄糖漿廠工藝設計摘要本設計為年產(chǎn)5萬噸F42果葡萄糖漿生產(chǎn)工藝設計，主要內(nèi)容包括玉米淀粉工藝流程設計，工藝計算（物料衡算，能量衡算） ， 工藝設備選型，車間布置和設計，管道設計（選材，管徑） 。最后還 要配有工藝流程圖，設備布置圖，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)設備也很簡單，投資費用低。 關鍵詞：果葡萄糖漿，玉米淀粉，水解，糖化，異構化。AbstractThe F42 is designed to produce 50,000 tons of

2、 fruit 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

3、 layout.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 gl

4、ucose syrup, corn starch, hydrolyzed, saccharification, isomerization.目錄武漢輕工大學 1引言 31.1 簡介 31.2 特性 41.3 發(fā)展趨勢 6設計方案和工藝流程 62.1 、廠址選擇 62.2 、車間平面布置 82.3 、生產(chǎn)建筑布局 92.4 、生產(chǎn)方案 102.5 原料選擇 112.6 生產(chǎn)工藝程圖 122.7 生產(chǎn)工藝要點 13工藝計算 173.1 物料衡算 183.2 熱量衡算 23設備、管道計算和選型 264.1 主要設備計算 26總結 31致謝 32附錄： 34引言1.1 簡介果葡糖漿是蔗糖的一種很好的替

5、代品，在飲料和食品行業(yè)廣 泛應用，尤其是在飲料行業(yè)，同蔗糖對比，果葡萄糖漿作為甜味劑有更好的風味和口感。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，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 在實際應用尤其是食品、 飲料行業(yè)中以果

6、葡萄糖漿代替蔗糖， 不僅在技術上可以得到實施，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 和飲料的風味和口感的改良方面有很大的應用，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

7、20%30%，甜味豐滿，風味更好。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系，當溫度在40C以下時，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型：a型和B型，這兩種葡 萄糖漿的甜度有很大的差距，a型的甜度是B型的 3倍，為 了使甜度增加，我們可以在低溫時，將部分B型轉(zhuǎn)化為a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 2 3 倍。4有良好的抗結晶性，相比較于蔗糖來說，果糖還是很難結 晶的，所以這可以使果葡萄糖漿在食品應用上具有很好的優(yōu) 勢，可以表現(xiàn)出良好的抗結晶性。

8、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年代才開始關注這一產(chǎn)業(yè)， 由于起步較晚， 生產(chǎn) 技術工藝落后，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

9、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，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

10、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，應盡量進駐成熟開發(fā) 的工業(yè)區(qū)；（b） 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

11、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)災害的威脅， 地質(zhì)條件應符合建 筑工程要求，一般地面耐力不低于 120150kn/m2,地下水 位最高在車間地面標高 -2.5m 以下。還應避開易形成窩風的 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

12、衛(wèi)生標準達 到生產(chǎn)要求。廠區(qū)的位置也應在人口聚居的下風側，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)能源供應不上或者供應不了的情況，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方便的地

13、 方，并且還要對工廠的配電室、鍋爐房等配套設施作出一個 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，水預處理，廢水排放，污水處理 一個完整的系統(tǒng)。2.2、車間平面布置在設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，結合有關技術要求，協(xié)調(diào)研究各項設施和建筑之間的相互關系，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。對于該平面設計，要遵循以下幾

14、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，應做到人流、物流分開，管道運輸分 開，保證物流的通暢。（5）嚴格按照國家的有關規(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 HACCI和GMP規(guī)范的要求本設計只對果葡糖漿項目所在的生產(chǎn)車間布局進行設計，其余的功能性建筑物的設計本設計不涉及。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，實際建設設備要求如下：一般

15、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：存放果葡糖漿成品。行政部分：全廠性行政，后勤，生產(chǎn)指揮服務中心。 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

16、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，本設計的產(chǎn)品方 案和技術指標具體如下： 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

17、5%，固形物 （干基） 7075%。 添加劑：硫酸鹽灰分（干基）17士 01% pH5.2 01, DE5.20.1 ，色澤 0.030.0，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a -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, 異構酶活力標 準 360igiu/g2.1 產(chǎn)品要求本設計為固形物含量 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：2535 C2.

18、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， 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：a-淀粉酶、固定化異構酶和糖化型淀粉酶脫色劑：糖用活性炭離子交換樹脂：陰、陽

19、離子交換樹脂2.6 生產(chǎn)工藝程圖水，a - 淀粉酶糖化酶調(diào)漿、液化f糖化 f 轉(zhuǎn)鼓過濾 f活性炭脫色 f 離子交換f 濃縮（質(zhì)量分數(shù) 40%45%）f 固定化異構酶連續(xù)異構化 f 離子交換 f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a-淀粉酶作用的最適宜的酸堿值，要在其加入 5%的碳酸鈉。這也是在調(diào)漿這一 步最關鍵的地方。（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

20、降低其粘稠度。這里a -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 50C, 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110C，并且在管道液化反應1015min,然后進入維 持管，溫度降到并維持102C，再就是在料液在閃蒸分離器 的作用下溫度降到95C。最后在真空冷卻系統(tǒng)的作用下，溫 度下降到60Co（3）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

21、漿降 溫到60C 62C，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100 C 150C。（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

22、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 85C 90C , 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陽離子到陰離子，再到

23、 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40 C 50C之間。對于用完后的離子交換樹脂柱，陽樹脂(732)可用 5醯酸處理，陰樹脂(701)可用4%NaO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)過異構酶的異構化

24、作用 , 再經(jīng)脫色和離子交換 , 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 60C 65C。(7) 固定連續(xù)異構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)異構化， 采用的酶就是丹麥固定化異構酶， 這種酶能夠催化D-果糖和D-葡萄糖間的異構化反應，將它加 入到濃度為 35%45%的糖液中，在固定化異構酶的作用下 , 葡 萄糖液中的部分葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)楣牵?/p>

25、提高果糖在糖液中所占 的比重。異構前須加硫酸鎂 , 目的是為了使糖液中影響異構酶 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55C 60C ,目的是使糖液中的鎂離子濃度達 50ppm100ppm然后將糖液引入異構柱進行連續(xù)異構化。 按異 構后糖液中果糖的含量控制糖液引入異構柱的流量 , 若低于 42%，則須減小流量 , 如異構酶低于原活力的 10%，則需要重 新?lián)Q酶。（8）二次脫色、二次離子交換、再濃縮異構化反應后，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

26、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晶，為了不讓糖漿在貯 存期間出現(xiàn)結晶析出，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

27、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（%）F42 71.0果糖含量F42 4244葡萄糖+果糖（占干物質(zhì)）/%F42 92PH值333.4色度/RBU 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/100mg 1500大腸菌群，個/100g,由于干物質(zhì)是原來淀粉的86%則干物質(zhì)的比熱容 為：G=4.18 x( 1-0.7 w o) =1.6636 kJ/ (kg.k )設粉漿干物質(zhì)的質(zhì)量為 w,粉漿干物質(zhì)含量wi=86/ (3X 600)=28.67% 所以根據(jù)公式 C 1=w1C0+ ( 1-w1)

28、得到蒸煮醪的比熱容為 C1=w1C0+( 1-w1)=28.67%X 1.6636+ (1-28.67%)x 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：(860X 8X 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

29、下面的計算我們可以知道糖化酶的用量為：851.4X200X1000) /50000=3405.6g=3.41kg CaCb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Ca+; a-淀粉酶的分子量為50000,至于所加入的CaCb 通過下面的計算可知為：(-4)(0.344 X 111) /50000=7.64 X 10()kg 異構酶用量通過查閱相關資料可知，每20t果葡糖漿需要1kg固定化異構酶進行異構,由此我們可以得到固定化異構酶的用量為：917.93/(20 X 1000) =0.46g設蒸煮醪總質(zhì)量為ma，根據(jù)mi=m粉漿+ma - 淀粉酶 +mCaCl2 我

30、們可以知道蒸煮醪總質(zhì)量為：m0=m粉漿+ma-淀粉酶+mCaci2=(1000+2000) X 0.86+7.64 X 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 X 3.46 X( 105-103) /(2478.9-105 X 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 102C，而在此溫度

31、下的飽和 蒸汽的汽化潛熱為 2253 kJ/K 。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 X 3.46 x( 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 95C，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 X3.46X (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 60C，而在此溫度下的飽 和蒸汽的汽化潛熱為 2

32、355.1 kg/K 。由此我們可以計算得到經(jīng)真空冷 卻器后最終蒸煮醪液量為：2750.39-2750.39 X3.46X(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：2620.86X0.99=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 )X 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 X 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

33、為：2559.220X 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 X 0.995=2517.283kg(6) 濃縮質(zhì)量(至 50%)917.93 X2=1835.860kg7)在異構化這一過程中會損失 1% 的醪液量，則異構化后的醪液量為： (1835.860+0.046 ) x 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 x 0.995=1808.460kg( 9)在第二次過濾這一過程中會損失 1% 的醪液量，則第二

34、次過濾后的醪液量為： 1808.460 x0.99=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 x0.995=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 QQ = Q1 + Q2 + Q3(1)液化罐內(nèi)淀粉醪由初溫to加熱至105C耗熱QQ1 = G0 C1

35、 (105 - t 0)原料的初溫為18C,由此我們設淀粉醪的初溫為18C,而熱水為50 C,則根據(jù)公式，計算得：t 0= ( G0 C1 x 18 + G 水 Cw x 50 ) / G 0 C1=( 105.116x 1.6636 x 18+252.278x 4.18 x 50)/( 315.346x 3.46 )=51.2 C即 Qi = GG(105 - to) = 315.346 X 1000X 3.46 X( 105-51.2 )=5.87X 107KJ(2) 蒸汽帶走的熱量Q在生產(chǎn)過程中，我們的液化時間為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 =

36、 GoX5%X 60/60 = 315.346 X 1000X 5%=15767.3kg故 Q2 = mv1l =15767.3 X 2668.8 = 4.208 X 107kJI 為95 C下汽化潛熱(kJ/kg )。熱損失Q淀粉醪升溫的液化過稱的熱損失約為前二次耗熱的15%即Q = 0.15 ( Q + Q ) =0.15 X (5.87 X 107+4.204 X107)=1.5 1 2 X 107kJ8Q = Q1 + Q2 + Q3=1.159 X 10 kJ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您淀粉生產(chǎn)果葡糖漿物每年數(shù)量(t) 每天數(shù)量(t )料量實際淀粉8

37、6031534.6105.116原料純水172063069.2210.23淀粉乳258094604315.346CaCI2 量0.0007640.0280.000094a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2517.28392304.2307.68醪濃縮為1835.8667317.6224.39250%異構化醪1817.50166644.4222.148異構化酶0.0

38、4591.6840.0056脫色醪1808.4666313221.044過濾醪1790.3365648.2218.828離子交換1781.37865319.8217.732醪濃縮為1254.4945999.8153.33271%果葡萄漿1363.5850000166.666設備、管道計算和選型4.1 主要設備計算（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 X 86%=90.38 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

39、為4 t/h （干物質(zhì)計）， 1 2m3/h （液體計）。（ 2）糖化罐的選型計算根據(jù)下面的公式：V=Var / 式中 V 為總的設備容積；Va為每小時糖化醪的體積流量；t為操作周期 42h ；V 每天=314.378t Va=314.378*1000/24=13099.08kg/hVa=13099.08/（1.4 X 1000）=9.356 m3/h =0.8，則V=9.356X 42/0.8=491.19m3選擇 V=200 m3 =0.8設備的數(shù)量 n=491.19/200=2.456 個 故取 3個。二選擇3個V=200 m =0.8的鋼制機械糖化罐。其中 H=1.4D ,則 V全=0

40、.785D2H+0.15D3=0.785 D2X 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心.4 X 1000)=8.358m/hV有效=Vt 其中 V=8.358 m3/ht =2h則V有效=8.358 X 2=16.716卅根據(jù)n二V有效/V式中n為設備的數(shù)量；V有效為設備有效總容積；V為單臺設備容積； 為填充系數(shù)。選擇 V=24

41、m3 =0.8 代入上式得 n=16.716/(0.8 X 24)=0.871 取 n=1選擇1個V=24 m =0.8的鋼制機械液化罐。其 H=1.5D,則 V全=0.785D2H+0.15D=0.785 D2X 1.5D+0.15D=24得，D=2.62m H=3.94m(4) 泵糖化車間糖化醪流量為 9.356m3/h 。查閱相關數(shù)據(jù)，應選用流量 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：Hg 允許= (Po-Pv) / p g-刀 hf- h式中Po為液面處的壓力，101.3Kpa; Pv為63C下淀粉漿的飽和蒸汽壓，50K

42、pa;刀hf忽略不計； h為2代 入得出 Hg 允許二(101.3-50 ) X 1000/(1.4 X 1000 X9.81）-2=1.74m故 實際安裝高度：Hg=H少許-1=0.74m（ 5 ）糖化車間管道設計在工藝設計和設備設計、 管道的分布設計中， 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 管徑之間的關系可計算出管道內(nèi)徑：d = 18.8(Q/w)式中 d 管道內(nèi)徑 mmQ 流體流量 m3/hw 流體流速 m/s 淀粉漿段管道V=315.346*1000/24=13139.417kg已知 Q=13139.417/(1.4 X1000)=9.384

43、m3/h查得 w=0.8m/s數(shù)值帶入( 1)式得， d=18.8X (9.384/0.8 )1/2=64.38 mm二選擇規(guī)格為70X 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 X 1000)=9.438m3/h查得 w=0.7m/s1/2數(shù)值帶入( 1)式得， d=18.8X (9.438/0.7 )1/2=69.03 mm二選擇規(guī)格為76X 3.0的熱軋無縫鋼管。 糖化段管道V=314.378*1000/24=13099.08kg/h已知 Q=13099.08心.4 x 1000)=9.356m/h

44、查得 w=0.6m/s1/2數(shù)值帶入(1)式得，d=18.8 x( 9.356/0.6 )=74.24mm二選擇規(guī)格為83x 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)=8.76m 3/h查得 w=3.5m/s數(shù)值帶入( 1)式得， d=18.8x (8.76/3.5 ) 1/2=29.74 mm二選擇規(guī)格為32x 1的冷拔無縫鋼管。 蒸汽管道已知 Q= 2580.34 x 3. 46X( 105-50 )2748.9-105 x 4.18 x2.778/1000=0.509m3/h查得 w=20m/s數(shù)值帶入( 1)式得， d=18.8x (0.509/20 ) 1/2=3.0mm二選擇規(guī)格為6x 1的冷拔無縫鋼管。( 6)糖化罐功率計算 攪拌功率P=3.5d5n3pa /102式中 d 攪拌器的直徑， d=D/3n攪拌器軸轉(zhuǎn)速， n=1.5r/min3p -溶液重度 p =1100kgd - m/s，合 112.1N/ m攪拌器檔數(shù)，a =2102-轉(zhuǎn)換系數(shù)，由Okgd.m/s宀Km糖化罐 D=5.43 m,貝卩 d二D/3=5.43/3=1.81 m