【正文】 在總平面圖上的位置合理，力求使它們之間輸送管線最短，聯(lián)系最方便。 （ 3）要為車間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、先進(jìn)合理以及節(jié)能等要求創(chuàng)造條件。 車間布置設(shè) [27]計可分為車間廠房布置和車間設(shè)備布置車間廠房布置是對整個車間各工段、各設(shè)施在車間場地范圍內(nèi)、按照在生產(chǎn)中和生活中所起的作用進(jìn)行合理的平向布置和平面布置。故不進(jìn)行無法進(jìn)行準(zhǔn)確的能量計算和設(shè)備校核，所以省略。 ： 需干燥的原料液量為： 1000)( ????? hkg 加入的配料較少，且含水量低，故可忽略不計。 查表得知 ,選擇傳熱面積為 14m2的薄膜蒸發(fā)器 [26]，其蒸汽壓力和真空度均相同。 (m2 所以， 100000 %]%)91([)0( ???????????? kgkJtCptCph 90℃時： 25 wCp = kJH = kJ 查化學(xué)工程手冊，得知： 300kPa 加熱蒸氣： H = kJ (kg 本次加熱蒸氣的冷凝液在蒸氣的飽和溫度下排除，即： rhH w ?? ； 所以， r QFhhWFWHD L????? 01)(39。 kg1； 1h —— 完成液的焓， kJ h1； H —— 加熱蒸氣的焓， kJ h1； 0x —— 原料液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)， %； 1x —— 完成液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)， %。 ℃ )1， 物料衡算 Lg 旋轉(zhuǎn)刮板薄膜蒸發(fā)器是單效蒸發(fā)器，作出單效蒸發(fā)示意圖如下： 23 ，(FW) ， x 1， T ，F(xiàn) ， x 0， t 0， h 0， T ，W ， T39。參照設(shè)備技術(shù)參數(shù)表本次設(shè)計分別取 300kPa、 70kPa。 綜上，所選 9 m3反應(yīng)釜滿足生產(chǎn)工藝設(shè)計要求 。 3）、 有上述計算可選 反應(yīng)釜底壁材料： 16MnR 厚度： d =8mm 查資料 [26]知， ℃ 導(dǎo)熱系數(shù) MnR16? = W (m2 ℃ )1； 導(dǎo)熱系數(shù) ? = ℃ )1； ? ， s? —— 流體及其側(cè)壁上的黏度， Pa ?????? skgm 所以，上述核定操作周期滿足工藝設(shè)計要求。 （ 2）冷凝液出口： 冷凝水流速： 20 1221 2 4 7 7/ 6 239。） 校正操作周期，那么： （ 1）蒸汽入口： 蒸汽的體積流速： 39。 kg1； 故通入的蒸汽量： kgkgk c alk c alHvQD ???? 設(shè)備校核 1. 管口直徑和流速核算 （ 1）蒸汽入口： 由上知，蒸汽的體積流速： ?????? smt rDQv 該反應(yīng)釜的蒸汽入口有 2 個，蒸汽入口 d=50mm，則蒸汽的流速， 121 0 4 4 0 ?????? smu 而從文獻(xiàn) [25]知：低壓飽和蒸汽流速一般在 15～ 35m ℃ )1； 則， ?平均t ℃： ???Cp kcal水的物性參數(shù)由《化學(xué)工藝設(shè)計手冊（上冊）》 [19]查得： 1t =20℃， Cp = 表 4 反應(yīng)條件 溫度 /℃ 保溫時間 / h 壓力 / MPa pH 值 55 2 11 物料衡算 反 應(yīng)設(shè)備 9 m3立式反應(yīng)釜，考慮實際投料次數(shù) 5 次，每次投料量： tF ?? 與最大投料量 相差不大，故每次投 . 一次過濾： 那么，一次提取液總量： ? ? tF 8 2 0 % ?????? 提取液損失 5%，沉淀后的提取液總量： tFFF 4 3 %)51( 112 ???? 提取液水分量： )4%501(%)5%501( ??????? 由過濾前后提取液總量和提取液體水分量守衡得到： ??? ?????111111 )1( wWxL WL （ 31） 1L —— 單 次過濾濾液的量， t； 17 1W —— 單 次過濾濾渣的量， t； 1x —— 單 次過濾濾液中米蛋白的含量， %； 1? —— 單 次過濾濾渣中水分含量， %。 16 3 工藝衡算與設(shè)備校核 工藝過程中沉淀、配料等過程物料和能量衡算 過程簡單，故本次設(shè)計只列出提取過濾、濃縮、干燥等幾個代表性的工藝單元進(jìn)行物料和能量衡算及設(shè)備校核。則配料后的含水量： % % ????x 需要干燥出的水分量為： %)10%(1000)( ??????? hkg 噴霧干燥器主要有：離心噴霧干燥器、壓力式噴霧干燥器、氣流式噴霧干燥器三種。 (m2 (m2 過濾設(shè)備 （ 1）沉淀 從提取反應(yīng)釜中出來的水解料液體積大概為： mV ??? 實際過程中考慮其發(fā)泡效果及設(shè)備裝填系數(shù)， 14 即總體積大約為： 344m%703 0 .6 ???總V 即選擇一個 44m3的儲料池，去除沉淀和便于刮去表面油脂。則每次投入米渣的量： tW %709 ??? 故每天實際投料次數(shù)： ??n 次 ，即取 5?n 次 ； 實際操作時間： m in11002205 ?? ，合適。設(shè)備填料系數(shù)假設(shè)為 70%（米渣易發(fā)泡）。按含水率 60%及袋裝運輸、堆放計算，每噸的體積大約是 。 為保證詞料米蛋白粉的質(zhì)量、運輸和儲存，必須有嚴(yán)格的包裝。由箱式網(wǎng)帶干燥機干燥出來的物料是成團(tuán)、成塊的，必須粉碎到 40 目以上。 米蛋白粘性大，在干燥機中不易分散，易粘作一團(tuán)、與熱風(fēng)接觸面小，熱交換不足；膠原蛋白物料中既有游離水，又有吸附水。 配料與干燥 濃蛋白液可由離心噴霧干燥機干燥成大米蛋白粉 [18]： 色澤鮮亮，顏色灰白色，粗蛋白含量 80%以上。 ③熱敏性：蛋白液是熱敏性物料，溫度太高，會使?jié)獾鞍锥躺珴杉由?。如果把稀蛋白液直接去干燥，或把?蛋白液配料后直接去干燥，耗能特別高，造成很高的成本，在工業(yè)生產(chǎn)上是不可取的，所以必須進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。 由于反應(yīng)液中含有較多的蛋白，而又以米蛋白為主，粘性很大，未反應(yīng)完的米渣，已經(jīng)溶脹，表面也極粘，所以選擇轉(zhuǎn)鼓真空過濾機、臥式螺旋卸料離心機比較合適。 過濾的目的是將蛋白液與未溶解的米渣和雜物分離。將濾餅投入反應(yīng)釜，加入 3 倍量水和少量堿液（ 使 反應(yīng)體系的 pH 值不超過 11） ，在 壓力下二次提取 ，再經(jīng)過濾機分離，濾液與上次的濾液合并。實際上稀堿對蛋白質(zhì)淀粉混 合 體系的作用是復(fù)雜的，諸如 pH 值、溫度、堿濃度和時間等因素對蛋白質(zhì)和淀粉性質(zhì)的影響都會引起抽提體系及抽提液性質(zhì)的改變，從而造成蛋白質(zhì)抽提率的改變。理由如下 [16]： 第一， 大米蛋白具有高的營養(yǎng)價值，含有完全的氨基酸，應(yīng)用領(lǐng)域廣闊、市場潛力大 ； 第二， 原料來源廣泛，對淀粉糖或味精工廠可以綜合利用 ； 第三，堿法工藝、安全可靠、工藝簡單、成本低、效益好 ； 第四， 當(dāng)前受國外青睞，是出口的歡迎產(chǎn)品，國內(nèi)應(yīng)用日趨擴(kuò)大 ； 第五， 經(jīng)濟(jì)合算，利潤空間大。 大米中含蛋白質(zhì)約 8％，從大米中直接提取顯然是不經(jīng)濟(jì)的，據(jù)江陰市和泰物貿(mào)有限公司科技部的研究人員對大米蛋白生產(chǎn)工藝 [16]進(jìn)行長達(dá)七年的探索，發(fā)現(xiàn)從糖渣中用堿提取大米蛋白的新工藝，工藝簡單，可使糖渣中蛋白在反應(yīng)中的損失在 5％以下按糖渣中原含蛋白 50％左右計，約 t 糖渣生產(chǎn) 1 t 75％大米濃縮蛋白，目前 75％～ 80％大米濃縮蛋白出口價大致為 ～ 萬元 /t，毛利潤應(yīng)在 60％左右。 8 2 工藝設(shè)計 設(shè)計任務(wù) 1. 設(shè)計課題：利用米渣制備米蛋白及其工業(yè)設(shè)計研究 2. 設(shè)計項目：生產(chǎn)工藝設(shè)計和生產(chǎn)車間設(shè)計 3. 產(chǎn)品規(guī)格： A 級品 表 2 產(chǎn)品指標(biāo) 產(chǎn)品指標(biāo) A級品 B 級品 粗蛋白含量 脂肪含量 灰分 水分 80% 6% 3% 10% ≥75% 6% 4% 10% 原料及規(guī)格：干基淀粉糖副產(chǎn)物米渣蛋白含量 60%。利用早秈稻或碎米為原料生產(chǎn)淀粉糖或 發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸、檸檬酸、乳酸以及生化藥品時，米粉液化或是糖化后的副產(chǎn)品 —— 米渣的綜合利用一直是困擾企業(yè)的一個難題。利用植物為原料開發(fā)蛋白質(zhì)經(jīng)濟(jì)可行，特別適合發(fā)展中國家。 國內(nèi)外大米蛋白產(chǎn)品的生產(chǎn)現(xiàn)狀 國外生產(chǎn)和銷售大米蛋白的主要廠家有 Stauber Performance Ingredients，Inc． （ 美國 ） ， BayerCorporation． Agriculture Division（ 美國 ） 和 NutribioticInc． （ 美國 ） 。因此，從營養(yǎng)、風(fēng)味及生物功能等多方面考慮，酶法水解米渣提取蛋白水解物優(yōu)于堿法提取大米蛋白 （ 4）復(fù)合提取法 由于單純使用堿法或酶法存在這樣那樣問題，人們開始考慮采用復(fù)合提取方法，以做到既保證產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)率又盡可能降低生產(chǎn)成本，為此，進(jìn)行許多研究實驗。 郭榮華等對堿法、酶法提取大米蛋白工藝和產(chǎn)品功能特性進(jìn)行比 較：堿法提 6 取 [8]得到大米蛋白純度達(dá)到 90％，提取率為 55％；酶法提取大米蛋白純度為 45％，提取率為 40％。 （ 3）堿法提取法 [14] 堿法主要是根據(jù)大米蛋白中有 80％ 以上蛋白可溶于堿溶液原理，先通過堿溶離心去 除大部分雜質(zhì)，然后調(diào)整上清液 pH 值，使其達(dá)到大米蛋白等點電，讓大部分蛋白沉淀下來，再次離心分離清液中雜質(zhì)。外切蛋白酶從肽鏈任意一端切下一個單位氨基酸 殘基；工業(yè)用蛋白酶主要是內(nèi)切蛋白酶，內(nèi)切蛋白酶在多肽鏈內(nèi)部破壞肽鍵，依賴不同水解程度產(chǎn)生一系列分子量不同多肽。顯然，采用非堿性溶劑提取大米蛋白具有一定優(yōu)勢，但提取溶劑不易去除，產(chǎn)品應(yīng)用時存在安全性問題，特別是在食品應(yīng)用中；況且生產(chǎn)成本會因使用提取溶劑而上升不少。 大米蛋白的制備和生產(chǎn)現(xiàn)狀 大米蛋白的制備技術(shù) 大米蛋白提取目的是為了獲取高純度大米蛋白產(chǎn)品，一般分為大米濃縮蛋白[7]( I C，蛋白質(zhì)含量 89％ )和大米分離蛋白 (RPI，蛋白質(zhì)含量 90％以上 ) 。對大米來源的活性肽目前報道 [11]較多的是 GlyTyrProMet TyrproLeuArg 肽分子，命名為 C8 肽 （ Oryzatensin） 。大米蛋白營養(yǎng)補充劑主要是蛋白質(zhì)深度水解，其首要目標(biāo)是提高蛋白溶解度，其次是便于食用，即沖即飲的粉劑和口服液便是較好的產(chǎn)品形式。合適的分子大小及氨基酸組成都會賦予蛋白質(zhì)一定的物化性能，如溶解性、發(fā)泡性、乳化性等。需要指出，米糠經(jīng)穩(wěn)定化處理 （ 一般是加熱滅酶 ） 前后，其各種蛋白成分含量變化很大，主要表現(xiàn)在清蛋白含量降低 （ 變性所致 ） 、谷蛋白含量明顯增加。其依次用水、鹽、醇、酸、堿溶液提取所得到的清、球、醇溶、酸溶和堿溶蛋白的含量分別為 34％、 15％、 6％、11％和 32％，其中酸溶蛋白和堿溶蛋白均為谷蛋白，也就是說，米糠中水溶性蛋白含量很高。 大米蛋白不僅在陳化中有更大分子的形成，在加熱時也有明顯的蛋白分子的聚合。 研究 [5]發(fā)現(xiàn)，大米蛋白不僅具有重要營養(yǎng)價值，還具有重要保健功能，如抗糖尿病、抗膽固醇、抗癌變等。 大米蛋白低抗原性是其有別于其它植物蛋白食物另一個特點。大 米蛋白質(zhì)中蛋氨酸含量高達(dá) ％ ，這是其它植物蛋白質(zhì)甚至很多動物蛋白質(zhì)也無法比擬的。 清蛋白中也有分子量 [5]高達(dá) 100 kDa 的蛋白組分存在，但由于清蛋白中胱氨酸含量很低，不易形成 SS鍵，因而清蛋白更容易溶于水，這說明二硫鍵的存在對穩(wěn)定蛋白聚合體是非常重要的。聚丙烯酰胺凝膠電泳 （ PAGE） 分析 [5]結(jié)果顯示，在 PBⅡ聚集體中的蛋白質(zhì)含有分子量 6 1 2 3 380 和 500 kDa 甚至超過 2020 kDa 的組分。電子顯微鏡觀察表明， PBI 聚集體呈片層結(jié)構(gòu)，致密顆粒直徑為 ～ 2μ m，醇溶蛋白即存在于 PBI 中；而 PBⅡ呈橢球形 、 不分層 、 質(zhì)地均勻，顆粒直徑約 4μ m，其外周膜不明顯，谷蛋白和球蛋白存在于 PBⅡ中。 不同蛋白氨基酸組成各有特點。 大米蛋白的性質(zhì)和營養(yǎng)價值 大米蛋白組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 大米主要由兩大成分組成，主要成分為淀粉，約占大米總量的 80%，其次為大米蛋白約占大米總量的 8%。這些工業(yè)生產(chǎn)利用的是大米中的淀粉，而蛋白質(zhì)則沉積于副產(chǎn)品米渣中。在發(fā)展中國家，約有 60%的蛋白來源于谷物，在未來幾十年，谷物仍是世界三分之二人口的主要蛋白來源。 1 利用米渣制備米蛋白及其工業(yè)設(shè)計研究 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 學(xué)科專業(yè)： 二 OO 年 月 I 摘要 大米蛋白是公認(rèn)的優(yōu)質(zhì)植物蛋白，具有氨基酸組成比例合理和低過敏性等特性，非常適合作為嬰幼兒和特殊人群的營養(yǎng)食品，國內(nèi)外高度重視大米蛋白的研究和產(chǎn)品開發(fā)。 關(guān)鍵詞 :米渣 ， 大米蛋白 ， 堿法 ， 工業(yè)設(shè)計