年產(chǎn)噸味精工廠糖化車間設(shè)計(jì)

1、 湘潭大學(xué)化工學(xué)院專業(yè)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書題 目：年產(chǎn)5000噸味精工廠糖化車間設(shè)計(jì)專 業(yè)： 生 物 工 程 學(xué) 號(hào)： 2008651201 姓 名： 羅 開(kāi) 花 指導(dǎo)教師： 張 小 云 完成日期： 2012.2.24 湘潭大學(xué)化工學(xué)院專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目： 年產(chǎn)5000噸味精工廠糖化車間設(shè)計(jì) 學(xué)號(hào)： 2008651201 姓名： 羅開(kāi)花 專業(yè)： 生物工程 指導(dǎo)教師： 張 小 云 系主任： 陶 能 國(guó) 一、主要內(nèi)容及基本要求 主要內(nèi)容：擬設(shè)計(jì)年產(chǎn)5000噸味精工廠，以糖化工序?yàn)橹黧w做初步設(shè)計(jì)，完成糖化車間工藝流程選擇、物料衡算、設(shè)備選型的相關(guān)計(jì)算，繪制車間平面和立面布置圖、車間設(shè)備布置圖、帶控

2、制點(diǎn)的生產(chǎn)工藝流程圖及主要單件設(shè)備圖等；按相關(guān)要求編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份 基本要求：生產(chǎn)方案和平面布局合理，工藝流程設(shè)計(jì)和設(shè)備選擇及生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有先進(jìn)性與合理性，工藝計(jì)算正確，繪圖規(guī)范 二、進(jìn)度安排序號(hào)各階段完成的內(nèi)容完成時(shí)間1文獻(xiàn)查閱、收集資料第1周2工藝流程選擇、物料衡算第2周3設(shè)備選型及繪制圖紙第3周4編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書第4周三、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)味精生產(chǎn)工藝和設(shè)備相關(guān)的文獻(xiàn)；味精工廠設(shè)計(jì)相關(guān)文獻(xiàn)；工廠設(shè)計(jì)所需各類工具書等。 6參考文獻(xiàn)1 吳思方發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論 M北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2006.7 2 陳寧氨基酸工藝學(xué) M北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2007.1 3 梁世中生物

3、工程設(shè)備 M北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2006.9 4 劉振宇發(fā)酵工程技術(shù)與實(shí)踐 M上海：華東理工大學(xué)出版社，2007.1 5 王志魁化工原理 M 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.10 6 李功樣，陳蘭英，崔英德常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì) M廣州：華南理工大學(xué) 出版社，2003.4 7 俞俊堂，唐孝宣生物工藝學(xué)（上冊(cè)）M上海：華東理工大學(xué)出版社，2003.1 8 張克旭氨基酸發(fā)酵工藝學(xué) M北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2006.2 9 蔣迪清, 唐偉強(qiáng). 食品通用機(jī)械與設(shè)備 M廣州：華南理工大學(xué)出版社,2003.7 10劉玉德. 食品加工設(shè)備選用手冊(cè) M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006，8 11 于信令主編.

4、 味精工業(yè)手冊(cè) M.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2005 目 錄前言51.味精的主要理化性質(zhì)52.主要介紹任務(wù)內(nèi)容、工廠特點(diǎn)、產(chǎn)品等6第1章 味精工廠糖化工藝81.1淀粉質(zhì)原料蒸煮糖化的目的81.2 設(shè)計(jì)方案的確定81.2.1 糖化方法的選擇論證81.3 糖化工藝流程10淀粉的液化（糊化）10糊化和糖化的控制12第2章 工藝計(jì)算132.1味精生產(chǎn)糖化階段工藝流程132.2糖化的主要工藝參數(shù)如下表2-1132.3 物料的計(jì)算132.3.1 味精廠的總物料衡算14主要工藝參數(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)142.3.3 原料消耗的計(jì)算142.3.4 蒸煮醪量的計(jì)算15第3章 相關(guān)設(shè)備的計(jì)算與選型163.1蒸煮設(shè)備163.

5、2糊化設(shè)備163.3糖化設(shè)備173.4車間設(shè)備數(shù)量18設(shè)計(jì)體會(huì)19參考文獻(xiàn)19前 言味精是利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)的一個(gè)具有代表性的產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝涉及種子培養(yǎng)、發(fā)酵、提取、脫色、離心和干燥等重要的單元操作和工程概念。通過(guò)對(duì)谷氨酸車間的工藝設(shè)計(jì)，可以加強(qiáng)對(duì)自己對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合利能力。通過(guò)本畢業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練，可以提高自己理論聯(lián)系實(shí)際的能力和工程設(shè)計(jì)方面的能力。1. 味精的主要理化性質(zhì)味精又名麩氨酸鈉，化學(xué)名稱為L(zhǎng)-谷氨酸一鈉（C5H8NO4Na·H2O）1，是氨基酸的一種，也是蛋白質(zhì)的最終分解產(chǎn)物?，F(xiàn)多采用微生物發(fā)酵的方法由糧食制成。從發(fā)酵液中提取得到的谷氨酸僅僅是味精生產(chǎn)中的半成品。谷氨酸鹽與適

6、量的堿進(jìn)行中和反應(yīng)，生成谷氨酸一鈉，其溶液經(jīng)過(guò)脫色、除鐵、除去部分雜質(zhì)，最后通過(guò)減壓濃縮、結(jié)晶及分離，得到較純的谷氨酸一鈉的晶體，不僅酸味消失，而且有很強(qiáng)的鮮味（閾植為0.3 %）。 味精的物理性質(zhì)味精是無(wú)色至白色的柱狀結(jié)晶或白色的結(jié)晶性粉末。晶系結(jié)構(gòu)為斜方柱狀八面體。味精易容易水，不溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑，難溶于純酒精。谷氨酸鈉在水中的溶解度隨溫度的變化而改變（表1）。其相對(duì)密度為1.6351，視相對(duì)密度為0.800.83。比旋光度a20D =+24.8°+25.3°，氮含量為7.48 %，熔點(diǎn)為195 （在125 以上易失去結(jié)晶水），常溫易脫濕，100120 穩(wěn)定；1

7、20130 失去結(jié)晶水；130170 穩(wěn)定；170250 分子內(nèi)脫水；240280 熱分解；280 炭化。表1-1谷氨酸鈉在水中的溶解度溫度/ 谷氨酸鈉/（g/100mlH2O）溫度/ 谷氨酸鈉/（g/100mlH2O）0 62.7310 66.8420 70.4730 75.7140 82.08 50 89.75 60 99.0 70 110.30 80 124.11 味精的化學(xué)性質(zhì)味精的相對(duì)分子質(zhì)量為187.13g/mol，易溶于水。與酸鹽反應(yīng)生成谷氨酸鹽，與堿反應(yīng)生成谷氨酸二鈉鹽，主要的反應(yīng)式如下：C5H8NO4Na+HClC5H9O4N+NaCl (1)C5H8NO4Na+NaOHC5

8、H7O4NNa2+H2O (2)純的味精外觀為一種白色晶體狀粉末。當(dāng)味精溶于水（或唾液）時(shí)，它會(huì)迅速電離為自由的鈉離子和谷氨酸鹽離子（谷氨酸鹽離子是谷氨酸的陰離子，谷氨酸則是一種天然氨基酸）。要注意的是如果在100 以上的高溫中使用味精，經(jīng)科學(xué)家證明，味精在100 時(shí)加熱半小時(shí)，只有0.32 的谷氨酸鈉生成焦谷氨酸鈉，對(duì)人體影響甚微。還有如果在堿性環(huán)境中，味精會(huì)起化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生一種叫谷氨酸二鈉的物質(zhì)。所以要適當(dāng)?shù)厥褂煤痛娣拧?. 主要介紹任務(wù)內(nèi)容、工廠特點(diǎn)、產(chǎn)品等本設(shè)計(jì)是以精制淀粉（純度為86%）為原料進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用一次噴射雙酶法為糖化工藝，以實(shí)際工作日30天計(jì)算，日產(chǎn)味精60噸。對(duì)全廠物料、熱

9、量就行衡算，對(duì)糖化工段的罐體如調(diào)漿罐、儲(chǔ)漿罐、維持罐、層流罐、糖化罐、儲(chǔ)糖罐以及一些標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備如液化噴射器、板框過(guò)濾機(jī)、板式換熱器和泵等進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算，以確定它們的參數(shù)，便于設(shè)備布置圖的繪制。下面詳細(xì)表述：1任務(wù)內(nèi)容：5000噸味精廠的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括設(shè)計(jì)方案，工藝計(jì)算，設(shè)備選型，成本預(yù)算，廠的總平面設(shè)計(jì)，各車間設(shè)備布置圖及說(shuō)明書。2工廠特點(diǎn)：味精是人們的日常用品，由于味精生產(chǎn)沒(méi)有季節(jié)限制，所以工廠可以實(shí)現(xiàn)全年生產(chǎn)，但考慮到設(shè)備要進(jìn)行維修，所以基本選定年生產(chǎn)天數(shù)為30天。工廠生產(chǎn)受環(huán)境和原料的限制比較大，所以選址要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行。3味精特點(diǎn)：味精是谷氨酸的一種鈉鹽C5H8NO4Na

10、，為有鮮味的物質(zhì)，學(xué)名叫谷氨酸鈉，又叫麩氨酸鈉，是氨基酸的一種，也是蛋白質(zhì)的最后分解產(chǎn)物。有固體味精和液體味精兩種。液體味精是未經(jīng)煉成顆粒的味精原液，飲食業(yè)中以用固體味精為常見(jiàn)。味精是鮮味調(diào)味品類烹飪?cè)希孕←湣⒋蠖沟群鞍踪|(zhì)較多的原料經(jīng)水解法制得或以淀粉為原料經(jīng)發(fā)酵法加工而成的一種粉末狀或結(jié)晶狀的調(diào)味品，也可用甜菜、蜂蜜等通過(guò)化學(xué)合成制作。除含有谷氨酸鈉外還含有少量的食鹽，以含谷氨酸鈉的多少(99%、95%、90%、80%)，分成各種規(guī)格。全國(guó)各地均有生產(chǎn)。據(jù)研究，味精可以增進(jìn)人們的食欲，提高人體對(duì)其他各種食物的吸收能力，對(duì)人體有一定的滋補(bǔ)作用。因?yàn)槲毒锖写罅康墓劝彼幔侨梭w所需要的一

11、種氨基酸，96能被人體吸收，形成人體組織中的蛋白質(zhì)。它還能與血氨結(jié)合，形成對(duì)機(jī)體無(wú)害的谷氨酰胺，解除組織代謝過(guò)程中所產(chǎn)生的氨的毒性作用。又能參與腦蛋白質(zhì)代謝和糖代謝，促進(jìn)氧化過(guò)程，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正常活動(dòng)起良好的作用。4我國(guó)味精生產(chǎn)發(fā)展?fàn)顩r：我國(guó)的味精生產(chǎn)，近十年來(lái)得到很大的發(fā)展。1992年我國(guó)全國(guó)產(chǎn)味精34萬(wàn)噸3，2001年味精產(chǎn)量達(dá)71.4萬(wàn)噸，味精產(chǎn)量以每年10%速度遞增。目前，我國(guó)的味精總產(chǎn)量居世界第一位，但人均消費(fèi)水平仍然較低，隨著我國(guó)人民生活水平的提高，味精消費(fèi)量將會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。按年人均消費(fèi)600克計(jì)算，估計(jì)每年需求72萬(wàn)噸。隨著糖蜜味精生產(chǎn)技術(shù)的日益成熟，生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。至本世

12、紀(jì)八十年代，糖蜜味精已成為世界味精生產(chǎn)發(fā)展的主趨勢(shì)，并占領(lǐng)和壟斷了世界味精市場(chǎng)。第1章 味精工廠糖化工藝1.1淀粉質(zhì)原料蒸煮糖化的目的薯類和谷類以及野生植物原料經(jīng)過(guò)加壓蒸煮，淀粉糊化成為溶解狀態(tài)，但是還不能直接被酵母菌利用進(jìn)行發(fā)酵。因此，經(jīng)過(guò)蒸煮以后的糊化醪，在發(fā)酵前必須加入一定量的糖化劑，使溶解狀態(tài)的淀粉，變?yōu)榻湍改軌虬l(fā)酵的糖類，這一個(gè)由淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑倪^(guò)程，稱為糖化。糖化過(guò)程是淀粉酶或酸水解的作用，把淀粉糖化變成可發(fā)酵性糖。 將淀粉質(zhì)原料進(jìn)行蒸煮的第一個(gè)目的就是；原料吸水后，借助于蒸煮時(shí)的高溫高壓作用，使原料的淀粉細(xì)胞膜和植物組織破裂，即破壞原料中淀粉顆粒的外皮，使其內(nèi)容物流出，呈溶解狀態(tài)變

13、成可溶性淀粉，以便糖化劑作用，使淀粉變成可發(fā)酵性糖。這個(gè)過(guò)程叫糊化，采用的方法是用加熱蒸汽加熱蒸煮。蒸煮的第二個(gè)目的是借助蒸汽的高溫高壓作用，把存在于原料中的大量微生物進(jìn)行滅菌，以保證發(fā)酵過(guò)程中原料無(wú)雜菌污染，使酒精發(fā)酵能順利進(jìn)行。1.2 設(shè)計(jì)方案的確定1.2.1 糖化方法的選擇論證糖化工段主要有酸解法、酶酸法、雙酶法這三種方法。酸解法是傳統(tǒng)的制糖方法，它是利用無(wú)機(jī)酸為催化劑，在高溫高壓條件下，將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖。酶酸法是將淀粉乳先用-淀粉酶液化4，然后用酸水解成葡萄糖。雙酶法是通過(guò)淀粉酶液化和糖化酶糖化將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖。三種糖化工藝，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。從糖液質(zhì)量、收得率、耗能以及對(duì)粗淀粉原料的

14、適應(yīng)情況看，雙酶法最佳、酶酸法次之、酸解法最差。但雙酶法生產(chǎn)周期長(zhǎng)，糖化設(shè)備較龐大。從糖漿的黏度來(lái)看，雙酶法最低、酸解法最高。雙酶法制糖工藝可根據(jù)升溫方式的不同分為升溫液化法、噴射液化法。噴射液化法又依所用加熱設(shè)備的不同分為一次噴射液化法和二次噴射液化法。一次噴射液化法由于能耗低，設(shè)備少，糖液質(zhì)量好而獲得廣泛的應(yīng)用5。所以本次設(shè)計(jì)采用一次噴射雙酶法。2.2 液化工藝條件的論證-淀粉酶能能水解淀粉及其產(chǎn)物內(nèi)部的-1，4糖苷鍵，不能水解-1，6糖苷鍵，但能越過(guò)-1，6糖苷鍵繼續(xù)水解-1，4糖苷鍵，而將-1，6糖苷鍵3留在水解產(chǎn)物中。（1）淀粉液化條件淀粉是以顆粒狀態(tài)存在的，具有一定的結(jié)晶性結(jié)構(gòu)，不

15、容易與酶充分反應(yīng),如淀粉酶水解淀粉顆粒和水解糊化淀粉的比例為1200002。因此必須先加熱淀粉乳，使淀粉顆粒吸水膨脹，使原來(lái)排列整齊的淀粉層結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞，變成錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)狀會(huì)隨溫度的升高而斷裂，加之淀粉酶的水解作用，淀粉鏈結(jié)構(gòu)很快被水解為糊精和低聚糖分子，這些分子的葡萄糖單位末端具有還原性，便于糖化酶的作用。由于不同原料來(lái)源的淀粉顆粒結(jié)構(gòu)不同，液化程度也不同，薯類淀粉比谷類淀粉易液化。淀粉酶的液化能力與溫度和pH值有直接關(guān)系。每種酶都有最適的作用溫度和pH值范圍，而且pH和溫度是互相依賴的，一定溫度下有較適宜的pH值。在37時(shí)，酶活力在pH值5.07.0范圍內(nèi)較高，在pH值6.

16、0時(shí)最高，過(guò)酸過(guò)堿都會(huì)降低酶的活性。-淀粉酶一般在pH值6.07.0較穩(wěn)定。酶活力的穩(wěn)定性還與保護(hù)劑有關(guān)，生產(chǎn)中可通過(guò)調(diào)節(jié)加入的CaCl2的濃度，提高酶活力的穩(wěn)定性。一般控制鈣離子濃度0.01mol / L。鈉離子對(duì)酶活力穩(wěn)定性也有作用，其適量濃度為0.01mol / L左右?，F(xiàn)在研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)物料pH大于5.7后，在最終糖液中即有可能生成麥芽酮糖。研究還發(fā)現(xiàn)，隨著液化pH的不斷升高，麥芽酮糖的含量也在同步增長(zhǎng)。在液化pH低于5.6時(shí)，即可避免在糖化過(guò)程中產(chǎn)生麥芽酮糖。工業(yè)生產(chǎn)上，為了加速淀粉液化速度，多采用較高溫度液化，例如8590或者更高溫度，以保證糊化完全加速酶反應(yīng)速度。但是溫度升高時(shí)，酶活

17、力損失加快。因此，在工業(yè)上加入Ca2+或Na+,使酶活力穩(wěn)定性提高。（2）液化程度的控制淀粉經(jīng)液化后，分子量逐漸減少，黏度下降，流動(dòng)性增強(qiáng)，給糖化酶的作用提供了條件。但是，如果讓液化繼續(xù)下去，雖然最終水解物也是葡萄糖和麥芽糖等，但這樣所得糖液葡萄糖DE值低；而且淀粉的液化是在較高溫度下進(jìn)行的，液化時(shí)間加長(zhǎng)，一部分已經(jīng)液化的淀粉又會(huì)重新結(jié)合成硬束狀態(tài)，使糖化酶難以作用，影響葡萄糖的產(chǎn)率，因此必須控制液化進(jìn)行程度。淀粉液化的目的是為了給糖化酶的作用創(chuàng)造條件，而糖化酶水解糊精及低聚糖等分子時(shí)，需先與底物分子生成絡(luò)合結(jié)構(gòu)。這就要求被作用的底物分子有一定的大小范圍，才有利于糖化酶生成這種結(jié)構(gòu)，底物分子過(guò)

18、大或過(guò)小都會(huì)妨礙酶的結(jié)合和水解速度。根據(jù)發(fā)酵工廠的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在正常液化條件下，控制淀粉水解程度在葡萄糖值為1020之間為好（即此時(shí)保持較多量的糊精及低聚糖，較少量的葡萄糖）。而且，液化溫度較低時(shí)，液化程度可偏高些，這樣經(jīng)糖化酶糖化后糖化液的DE值較高。淀粉酶液化終點(diǎn)?？梢缘湟猴@色來(lái)控制。1.3 糖化工藝流程糖化工藝流程圖如下圖1.1所示。噴射液化高溫維持閃蒸調(diào)漿淀粉乳調(diào)PH（鹽酸或石灰水、碳酸鈉）、酶降溫層流液化糖化升溫滅酶過(guò)濾過(guò)濾酶、調(diào)PHNaCO3過(guò)濾過(guò)濾圖 1.1 一次噴射雙酶法制糖工藝流程圖1.3.1淀粉的液化（糊化） 1淀粉液化的目的是為了給糖化酶的作用創(chuàng)造條件，而糖化酶水解糊精及低

19、聚糖等分子時(shí)，需先與底物分子生成絡(luò)合結(jié)構(gòu)，然后才發(fā)生水解作用，使葡萄糖單位逐個(gè)從糖苷鍵中裂解出來(lái)，這就要求被作用的底物分子有一定的大小范圍，才有利于糖化酶生成這種結(jié)構(gòu)，底物分子過(guò)大或過(guò)小都會(huì)妨酶的結(jié)合和水解作用速度。液化達(dá)到終點(diǎn)后，酶活力逐漸喪失，為避免液化酶對(duì)糖化酶的影響，需對(duì)液化液進(jìn)行滅酶處理，一般液化結(jié)束，升溫至100 保持10 min即可完成，然后降低溫度，供糖化用。2淀粉液化的方法（1）水解動(dòng)力的不同：酸法、酶法、酸酶法、機(jī)械液化法（2）工藝的不同：間歇式、半連續(xù)式、連續(xù)式（3）設(shè)備的不同：管式、罐式、噴射式（4）加酶方式的不同：一次加酶、兩次加酶、三次加酶（5）原料的精粗不同：淀粉

20、質(zhì)原料直接液化、精制淀粉液化本設(shè)計(jì)糖化工段的主要工藝是連續(xù)操作，雙酶法。3酶法液化（1）連續(xù)操作連續(xù)操作是指從淀粉進(jìn)入蒸煮罐，經(jīng)過(guò)整個(gè)糖化階段，到糖化醪出車間，液體在罐體中或者在管道中都是保持流動(dòng)的狀態(tài)。連續(xù)液化的優(yōu)點(diǎn)是液化操作連續(xù)進(jìn)行，產(chǎn)量大，料液與蒸汽混合均勻，液化質(zhì)量有保證。特別是噴射式液化，料液與蒸汽的接觸、混合是在噴射器內(nèi)瞬間完成的，并通過(guò)在高溫下短時(shí)間的停留達(dá)到徹底糊化的目的。連續(xù)液化的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是液化溫度高，所以溶液中蛋白質(zhì)凝聚好，結(jié)團(tuán)好，料液過(guò)濾速度快，糖液透光率高。 連續(xù)糖化工藝與間歇糖化工藝不同，前者的糖化過(guò)程中，進(jìn)料、加曲、降溫是同時(shí)在不同的設(shè)備中進(jìn)行，且不斷地從上面加料

21、，不斷地從下面出料，整個(gè)過(guò)程連續(xù)化。連續(xù)糖化時(shí)間會(huì)縮短。（2）雙酶法6雙酶法生產(chǎn)葡萄糖工藝，是以作用專一的酶制劑作為催化劑，反應(yīng)條件溫和，復(fù)合分解反應(yīng)較少，因此采用雙酶法生產(chǎn)葡萄糖，提高了淀粉等原料的轉(zhuǎn)化率和糖液濃度，改善了糖液的質(zhì)量，是目前最為理想的制糖方法。雙酶法具有很多優(yōu)點(diǎn)：雙酶法是在酶的作用下進(jìn)行的，反應(yīng)條件較溫和，不需要耐高溫高壓或而酸腐蝕的設(shè)備；酶作為催化劑的特點(diǎn)是專一性強(qiáng)，副反應(yīng)少，故水解糖液純度高，淀粉轉(zhuǎn)化率高； 可在較高的淀粉乳濃度下水解。用雙酶法制得的糖液較純凈、顏色淺、無(wú)苦味、質(zhì)量高，有利于糖液的充分利用。但雙酶法反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，設(shè)備要求較多，且酶是蛋白質(zhì)，易引起糖液過(guò)濾困

22、難。當(dāng)然，隨著酶制劑生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)的提高，雙酶法制糖將逐漸取代酸解法制糖。酶解法液化、糖化淀粉常用的酶是-淀粉酶，其作用是將淀粉迅速水解為糊精及少量麥芽糖，對(duì)淀粉的作用，可將長(zhǎng)鏈從內(nèi)部分裂成若干短鏈的糊精，所以也稱內(nèi)切淀粉酶。淀粉受到-淀粉酶的作用后，遇碘呈色很快反應(yīng)，如下表現(xiàn)：藍(lán)紫紅淺紅不顯色(即碘原色)8淀粉在糊化之前，-淀粉酶是難以直接進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部與淀粉分子發(fā)生作用的。淀粉原料的預(yù)處理，例如原料的粉碎細(xì)度、配水比例等都將影響淀粉的糊化效果酶制劑的種類、酶制劑的使用量、液化溫度、液化pH等又將最終影響淀粉的液化質(zhì)量。糖化酶：作用于淀粉的l，4-糖苷鍵相結(jié)合，能從葡萄糖鍵的非還原性末端起

23、將葡萄糖單位一個(gè)一個(gè)的切斷，因?yàn)槭菑逆湹囊欢酥饾u地一個(gè)個(gè)地切斷為葡萄糖，所以稱為外切淀粉酶。使用糖化酶的優(yōu)點(diǎn)：糖化酶對(duì)設(shè)備沒(méi)有腐蝕性，使用安全。工藝簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、有利于各廠的穩(wěn)定生產(chǎn)。對(duì)淀粉水銀比較安全，可提高出酒率，麩曲法能減少雜菌感染，節(jié)約糧食可降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件。有利于生產(chǎn)機(jī)械化，有利于實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)。1.3.2糊化和糖化的控制本設(shè)計(jì)采用自動(dòng)化設(shè)備對(duì)液化糖化過(guò)程進(jìn)行控制，主要控制回路有調(diào)漿罐溫度及pH值控制、一次噴射溫度控制、糖化溫度控制。調(diào)漿罐定容可采用流量或液位測(cè)量方式;調(diào)漿罐溫度用進(jìn)入盤管的蒸汽量控制在30 ；pH值用純堿溶液控制在4.2。這些系統(tǒng)均采用單回路PID控制，只

24、要控制器參數(shù)調(diào)整適宜，都能滿足控制要求。制糖過(guò)程的另一個(gè)重要控制系統(tǒng)是糖化罐的溫度控制，要在整個(gè)糖化時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的溫度，以利于液化淀粉轉(zhuǎn)換成葡萄糖。因?yàn)楹疤腔瘜儆谠咸幚黼A段，所以衛(wèi)生及自動(dòng)化要求可以相對(duì)低一些。第2章 工藝計(jì)算2.1味精生產(chǎn)糖化階段工藝流程淀粉漿預(yù)蒸糊化氣液分離真空冷卻糖化壓慮2.2糖化的主要工藝參數(shù)糖化的主要工藝參數(shù)如下表2-1所示4。表2-1 糖化的主要工藝參數(shù)液化來(lái)料DE值：1519 %糖化前pH值：4.2±0.1加酶量：100-300 u/g淀粉糖化溫度：58-60 糖化時(shí)間：60min糖化結(jié)束pH值：4.85.0滅酶溫度：75-80 后滅酶保溫時(shí)間：

25、30 min2.3 物料的計(jì)算糖化工段物料衡算如圖2.1所示。商品淀粉配料水30%糖液糖化工段液化酶CaCl2糖化酶濾渣蒸汽冷凝水及洗水量圖2.1 制糖工序物料衡算圖 味精廠的總物料衡算味精廠的總物料衡算如下表2-2所示。表2-2 味精廠的總物料衡算原料消耗的計(jì)算：主要原料為淀粉，其他原料有淀粉酶、糖化酶、尿素中間產(chǎn)品：蒸煮醪、糖化醪、發(fā)酵醪量等。成品、副產(chǎn)品以及廢氣、廢水、廢渣等生產(chǎn)工藝采用雙酶法糖化、間接發(fā)酵和等電點(diǎn)結(jié)晶、流化床干燥。2.3.2主要工藝參數(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)味精主要工藝參數(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下表2-3。表2-3 味精主要工藝參數(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)生產(chǎn)規(guī)模（t/a）80000 t/a味精生產(chǎn)方法雙

26、酶法糖化 間接發(fā)酵 等電點(diǎn)結(jié)晶生產(chǎn)天數(shù)每年30天 味精日產(chǎn)量60t產(chǎn)品質(zhì)量味精純度99原料 淀粉80，水份12淀粉酶 8u/g原料，糖化酶 150u/g原料尿素204.59kg/t味精 2.3.3 原料消耗的計(jì)算1淀粉原料生產(chǎn)味精的總化學(xué)反應(yīng)式為：糖化：（C6H10O5）n + n H2O n C6H12O6發(fā)酵：C6H12O6NH31.5O2 C5H9NO4CO2+ 3H2O2生產(chǎn)1噸味精的理論淀粉消耗量1.6096 t3-淀粉酶消耗量：應(yīng)用酶活力為2000 u/g的淀粉酶使淀粉液化，促進(jìn)糊化，可減少蒸汽消耗。-淀粉酶的用量按8 u/g原料計(jì)算。用酶量為：4糖化酶消耗量：若所用糖化酶的活力為

27、20000 u/g，使用量為150 u/g原料，則糖化酶消耗量為：5尿素的用量：204.59 kg/t味精2.3.4 蒸煮醪量的計(jì)算生產(chǎn)5000噸味精大米原料消耗量：根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)給出，大米原料含淀粉80%11，故5000噸味精耗大米量為：5000×1.6096×103/80%=1.006×107 kg/a根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，淀粉原料連續(xù)蒸煮的粉料加水比為1：3，故粉漿量為：1.006×107×（1+3）4.024×107 kg/a蒸煮過(guò)程使用直接蒸汽加熱，在后熟器和汽液分離汽減壓蒸發(fā)、冷卻降溫。在蒸煮過(guò)程中，蒸煮醪量將發(fā)生變化，故蒸煮醪的精

28、確計(jì)算必須與熱量衡算同時(shí)進(jìn)行，因而十分復(fù)雜。為簡(jiǎn)便計(jì)算，可近似求解。已知蒸煮醪比熱容為3.62 kJ/(·K),水的比熱容為4.18 kJ/(·K),假定蒸煮醪的比熱容在整個(gè)蒸煮過(guò)程維持不變。1.經(jīng)蒸煮柱加熱后蒸煮醪量為： 4.024× 107 ×3.62 ×(88 50)/（2748.9 88 × 4.18）+ 4.024×107= 4.256×107 kg/a式中 2748.9蒸煮柱和后熟器加熱蒸汽的焓（kJ/K)2.后熟器出來(lái)的蒸煮醪量為： 4.024×107 + 4.024×107

29、15; 3.62 × (84 50)/2288.3 = 4.24 ×107 kg/a式中 2288.3后熟器的溫度為84下飽和蒸汽的汽化潛熱（kJ/K)3.經(jīng)后熟器后的蒸煮醪為： 4.24 ×107 + 4.24 ×107 × 3.62 × (115 84) / (2748.9 115 × 4.18)= 4.45×107 kg/a式中 115滅酶溫度（） 2748.9飽和蒸汽的焓（kJ/K)4.經(jīng)汽液分離器后的蒸煮醪量： 4.45×107 + 4.45×107 × 3.62 ×

30、; (115 104.3) / 2245=4.53×107 kg/a式中 2245104.3下飽和蒸汽的汽化潛熱（kJ/K)5.經(jīng)真空冷卻器后最終蒸煮醪液量為：4.53×107+4.53×107× 3.62 × (104.3 63) / 2351=4.82×107 kg/a式中 2351真空冷卻溫度為63下的飽和蒸汽的汽化潛熱（kJ/K)第3章 相關(guān)設(shè)備的計(jì)算與選型3.1蒸煮設(shè)備在我國(guó)發(fā)酵廠，將噴射加熱器與后熟器、糖化罐組成了連續(xù)蒸煮糖化流程，提高了生產(chǎn)能力和出酒率，降低了煤耗，改善了勞動(dòng)條件。后來(lái)又實(shí)現(xiàn)了蒸煮醪液的真空混合，蒸煮糖化

31、使用了儀表自動(dòng)控制。本設(shè)計(jì)采用罐式連續(xù)蒸煮糖化。其特點(diǎn)為：a) 采用噴射加熱器連續(xù)加熱，節(jié)省能耗；b) 操作容易控制；c) 設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為大中型工廠廣泛采用；d) 采用真空冷卻器冷卻，提高效率，降低費(fèi)用本設(shè)計(jì)的煮沸鍋的型號(hào)為A411-00310。3.2糊化設(shè)備糊化鍋是用于加熱煮沸大米或其他輔料粉，使淀粉糊化和液化的設(shè)備。我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ZBY99030。鍋體型式：由圓柱形鍋身，球形底或圓錐形底，和弧形頂蓋或錐形頂蓋組成。鍋身直徑與高度之比1.5:12:1，有效容量系數(shù)58%60%，錐底角度以120°為宜。加熱方式：夾套間接蒸汽加熱，夾套蒸汽壓力為0.30.6MPa9。升溫速度：不低于1

32、.5 /min。攪拌裝置：為了防止物料沾鍋和提高傳熱效果，在靠近鍋底處設(shè)有槳式攪拌器。攪拌器的轉(zhuǎn)速一般在2050r/min，圓周速度34m/s。材質(zhì)：鍋身、錐底和頂蓋宜采用不銹鋼。球底宜采用紫銅。凈空高度：不小于500mm。排氣管截面積與鍋身截面積之比：1/301/505。需設(shè)附件：人孔門，照明燈，液位、溫度測(cè)量裝置，清洗裝置，安全裝置，排氣管蝶閥。表面要求：鍋蓋、鍋身和鍋底內(nèi)表面焊縫應(yīng)磨平拋光，應(yīng)作耐腐蝕的酸性鈍化處理。外露表面拋光，不應(yīng)有碰傷、劃傷痕跡。本設(shè)計(jì)采用10立方米的糊化鍋：設(shè)圓柱高H=2D，圓錐角= 60°，則：錐高： 由于 V總=10 m3，所以 得： D=1.8 m

33、本設(shè)計(jì)的糊化鍋選型如下表3-19。表3-1 糊化鍋選型表型號(hào)JA7005-0Z有效容積6直徑1800總高3600加熱面積7工作壓力鍋內(nèi)常壓，夾層0.3Mpa主要材料1Cr18Ni9Ti、T2主電動(dòng)機(jī)功率7重量7000用途年產(chǎn)5千噸圓形味精糖化設(shè)備3.3糖化設(shè)備11本設(shè)計(jì)采用的糖化設(shè)備具有攪拌器和冷卻器，底呈弧形，是一個(gè)矮而肥的圓柱形。上面有輕便的蓋子。一般糖化鍋的容積有9、12/和19立方米的，但是要根據(jù)工廠的生產(chǎn)規(guī)模來(lái)決定，一般以不小于3立方米為宜，因?yàn)槿莘e太小，不易保持糖化的溫度，太大則后冷卻較慢，容易引起雜菌污染。本設(shè)計(jì)采用9立方米的糖化鍋：設(shè)圓柱高H=2D，則：由于 V= 9m3，所以 得： D=1.79 m本設(shè)計(jì)的糖化鍋選型如下表3-27。表3-2 糖化鍋選型表設(shè)備名稱糖化鍋設(shè)備型號(hào)J47101-0Z主要技術(shù)參數(shù)有效容積：7.83立方米，直徑：1790 mm，總高：3580 mm，加熱面積：6平方米，主要材料：Cr18Ni9Ti