【正文】 流體的黏度很大，尤 其是濃縮液，所以選擇管道時(shí)除了考慮其腐蝕性和壓力外，還應(yīng)考慮選擇內(nèi)壁光滑的管道，如合金、聚合塑料材質(zhì)等。同時(shí)二次提取后的濾渣也可以成為二次原料出售。 選擇噴霧干燥機(jī)很好的解決了產(chǎn)品粉塵的問題，既增加了效益，也給生產(chǎn)操作塑造了一個(gè)良好的環(huán)境。但在此次設(shè)計(jì)過程中積累了許多寶貴經(jīng)驗(yàn)，為將來從事本專業(yè)的工作打下了很好的基礎(chǔ)。 由于實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的欠缺，加之本次設(shè)計(jì)工藝目前還還處技術(shù)保密階段，能查閱的資料有限，一些生產(chǎn)實(shí)際中的參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)值數(shù)據(jù)的潰乏，導(dǎo)致個(gè)別工藝（如噴霧干燥器的設(shè)計(jì)選型和計(jì)算，粉碎包裝相關(guān)設(shè)計(jì)）的設(shè)計(jì)工作無法完 成。其他輔助的設(shè)備和容器也有 規(guī)矩地在兩邊排列，以利于檢修，在塔的頂部設(shè)有平臺(tái)，便于塔頂部的檢修。一些管道應(yīng)加壓力表，一是反應(yīng)管道內(nèi)部流體的情況，二也能很好保證安全。在滿足工藝要求。 （ 9）人流特流不能交錯(cuò)。 車間布置的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)定： 主要的設(shè)計(jì)規(guī)范和名稱 [28]： （ 1）建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范 GBJ 16—— 87； （ 2）工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) TJ 36—— 79； （ 3）工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) TJ36—— 79； （ 4）化工企業(yè)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)場所電力設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 CD90A4—— 83； （ 5）中華人民共和國爆炸危險(xiǎn)場所電器安全規(guī)程（試行）（ 1987） 間布置設(shè)計(jì)的原則 [24]: （ 1）最大限度地滿足工藝生產(chǎn)包括設(shè)備維修的要求。 能量衡算和設(shè)備校核 由于噴霧干燥中液滴的干燥過程比較復(fù)雜，理論計(jì)算往往與實(shí)際相差較大，不通過小樣實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)達(dá)不到滿意的效果。 (m2 (kg (kg kg1； LQ —— 熱損失， kg 或 wLhH QFhWFWHD ? ????? 0)(39。故米蛋白的比熱容近似看成牛奶蛋白 的比熱容， K)1 4）、垢層阻力取 zR =0（純水蒸汽）。 ℃ )1； 黏度 ? =.； 反應(yīng)釜直徑 D =1400mm=； 攪拌槳直徑 d =850mm=； 攪拌轉(zhuǎn)速 n == 那么，平均壁溫 : 1550ln1550ln2121 ??????????tttttm℃ （ 2） 總傳熱系數(shù) K[23] 1)、釜側(cè)傳熱系數(shù) 1? ： 計(jì)算通式： 1 )((P r)(Re s ) s???? ? （ 33） D —— 反應(yīng)釜直徑， m； ? —— 流體的導(dǎo)熱系數(shù)， W ?????? smu 顯然， 滿足 15～ 35m ℃ )1 而 5 8 0 5 . 8 k g1 . 1 6 ??? 代入式（ 32）則， 2 0 3 2 0 3)2055()( 121 ???????? ttCpWQ kcal ② NaOH 溶于釋放熱量：查資料知 [24] 1m o lk c a ???Hs 加入 NaOH 的物質(zhì)量： 18 k m o ln N a O H ??? 得到： k c a lk m o lm o lk c a lnHsQ N a O H ?????? （ 2） 通入蒸汽的量 由原料液最終加熱到 55℃，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，夾套加熱蒸汽溫度一般高出 15～ 20℃左右即可，現(xiàn)取蒸汽進(jìn)口溫度為 70℃， 70℃ 飽和溫度下出口，則 查文獻(xiàn) [19]知： 70℃飽和水蒸氣： 密度ρ = 則提取得到的米蛋白總量： txLm % ???? 產(chǎn)品中米蛋白的含量： tm 6 0 %8020 ??? 設(shè)備總利用率： %% ???? ，以上設(shè)計(jì)依據(jù)假設(shè)基本成立。本次設(shè)計(jì)選擇離心噴霧干燥器。 濃縮設(shè)備 如果要求將過濾后的稀蛋白濃縮到 50%，則每天蒸發(fā)的水分為： tccGW %50 %1001 ??????? ???????????? ?? 1W —— 每天蒸發(fā)的水分， t； 0G —— 每天濾液的質(zhì)量， t； 0c —— 稀蛋白液的濃度， %； 1c —— 濃蛋白液的濃度， %。 由設(shè)備技術(shù)參數(shù)知， 反應(yīng)釜直徑 D =1400mm=； 攪拌槳直徑 d =850mm=； 攪拌轉(zhuǎn)速 n == 用于米蛋白提取的可選設(shè)備有 [20]：蒸球、立式反應(yīng)釜、明膠鍋等。 錘片式粉碎機(jī)普遍使用于飼料生產(chǎn)，同樣也適用于飼料米蛋白粉的生產(chǎn)，它操作方便，生產(chǎn)能力大，能達(dá)到粒度的要求。為了解決這個(gè)問題，我們選用一些在飼料中可用的粉料 （如麥麩、草粉等）作為它的載體，減小了其吸濕性，具有實(shí)用價(jià)值。 ①結(jié)垢性：由于稀蛋白液中含有鈣質(zhì)，極易在加熱面亡形成垢層，從而增加熱阻，降低傳熱系數(shù)，使設(shè)備能力下降，甚至報(bào)廢設(shè)備。這些成分的變化，由反應(yīng)的堿性、時(shí)間、溫度等因素決定。 L 1 的NaOH（ %～ %）， 提取反應(yīng)在 的壓力進(jìn)行 2h，即可排料到儲(chǔ)料池，部分沒有溶解的米渣和雜物沉淀在池底，不溶的米渣也已經(jīng)成為充分溶脹的碎料。 因此充分利用米渣資源，將其轉(zhuǎn)化為低附加值的飼料用米蛋白產(chǎn)品有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 米渣中蛋白質(zhì)含量高達(dá) 40％～70％ （ 干基，視淀粉糖種類不同有所差異 ） ，遠(yuǎn)大于大米甚至大豆中的蛋白質(zhì)含量，是提取大米蛋白極好的原料 。此外，國外對于大米蛋白可食 用膜的研究也有報(bào)道。堿水解與酶水解有著本質(zhì)不同，堿法提取米渣中蛋白質(zhì)是提取其中占蛋白質(zhì)總量 80％以上堿溶性蛋白，是蛋白質(zhì)大分子，但強(qiáng)堿可能使氨基酸之間縮合產(chǎn)生有毒物質(zhì)，且產(chǎn)生苦澀怪味。按照蛋白酶作用條件不同，又可分為酸性蛋白酶、中性蛋白酶和堿性蛋白酶等 。 （ 1）溶劑提取法 表 1 用以提取大米蛋白的溶劑 溶劑組成 物質(zhì) 5 表面活性劑 脂肪酸鹽 弱酸 氫鍵破壞劑 還原劑 十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨 脂肪酸鹽 醋酸、乳酸 尿素、鹽酸胍 巰基乙醇、 DTT 王章存等研究對比由米渣為原料，分別采用非堿性溶劑和堿法提取大米蛋白效果 。食物中蛋白質(zhì)消化吸收實(shí) 際上也是被消化道蛋白酶水解成小肽后，利用腸粘膜紋狀緣存在的肽載體主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制來完成的。它們在技術(shù)上共同點(diǎn)是大米分離蛋白 （ RPI） 水解和改性。由此可見，開發(fā)利用大米蛋白質(zhì)尤其要注意大米陳化、加熱和二硫鍵的氧化、還原對蛋白質(zhì)性質(zhì)的影響。而大米蛋白不含類似致敏因子，安全可靠。這些非氨基酸成分不僅影響蛋白質(zhì)的性質(zhì)，同時(shí)也賦予蛋白質(zhì)特殊的生理功能。 大米蛋白中的胱氨酸含量較高，含有較多的 SS鍵。首先用水提取大米或米糠中的蛋白質(zhì)所得到的蛋白組分稱為清蛋白；殘?jiān)孟←}溶液提取得到的蛋白組分為球蛋白；再用 75％乙醇提取的組分為醇溶蛋白，最后殘?jiān)械鞍踪|(zhì)只能用 酸或堿溶解，分別稱為酸溶性蛋白和堿溶性蛋白，二者統(tǒng)稱為谷蛋白。其中早稻產(chǎn)量約占 稻谷總量的四分之一，但早稻因其籽粒結(jié)構(gòu)較松、直鏈淀粉含量較高、米粒粘性小、口感差等不良的食用品質(zhì)，他在人們的日常飲食中受到冷落，大量的早稻已經(jīng)并將更多的用于發(fā)酵工業(yè)和淀粉糖的生產(chǎn)。本 設(shè)計(jì) 主要研究了利用換倉米制備淀粉糖后的副產(chǎn)品 —— 米渣為原料制備大米蛋白的 工業(yè)設(shè)計(jì)研究 ，初步探討 了堿法制備米蛋白的 工業(yè)設(shè)計(jì)問題。目前，我國約有上千家葡萄糖和味精生產(chǎn)廠家，其中一半采用大米淀粉制糖發(fā)酵，其廢渣多以干粉的形式賣給飼料廠。清蛋白中不帶電荷的疏水性氨基酸含量較高，酸性氨基酸較低；球蛋白中堿性氨基酸含量較高，達(dá) 15%以上，而醇溶性蛋白的堿性氨基酸含量只有球蛋白中的一半左右，但其疏水性氨基酸卻遠(yuǎn)高于其它類蛋白。分子生物學(xué)的研究表明，大米貯藏蛋白的基因表達(dá)時(shí)首先合成的是分子量為 57 kDa的蛋白分子，它再裂解成 22 kDa 和 37 kDa 兩個(gè)亞基。 大米蛋白質(zhì)中精氨酸含量也較高，很適宜在嬰幼兒食品中添加。 加熱和陳化作用對 大米蛋白的影響 研究表明 [8]，大米中的蛋白種類并不是固定不變的。色譜分析表明，前四種蛋白的分子量范圍 [10]分別為 10～ 100kDa、 l0～150kDa、 33～ 150kDa 和 25～ 100kDa。蛋白質(zhì)添加于食品中不僅有利于改善食品的加工性能，還會(huì)大大增加食品營養(yǎng)價(jià)值。 在豚鼠試驗(yàn)表明 ， C8 肽（ Oryzatensin） 具有引起回腸收縮、抗嗎啡和免疫調(diào)節(jié)作用，且主要是通過激活磷脂酶水解溶血磷脂酸釋放花生四烯酸來引起收縮的。 （ 2）酶法提取法 酶法提取是利用蛋白酶對大米蛋 的 白降解和修飾，使其變成可溶性肽而被提取 出 來 。該法工藝簡單，是研究較多 的辦法。王亞林等采用堿酶兩步法從米渣分步抽取大米蛋白，獲得較好效果。事實(shí)表明植物性蛋白在食用的安全性上優(yōu)于動(dòng)物蛋白。 設(shè)計(jì)選擇方案 國內(nèi)許多淀粉糖廠和味精廠是以大米作為原料生產(chǎn)的。 9 提取 過濾 酸沉 水洗 多效濃縮 配料 干燥 粉碎 包裝 過濾 二次提取 中和調(diào) pH=7 堿液 濾渣 上清液 加堿液 （飼料大米蛋白粉） 圖 1 工藝流程 方框圖 米渣 10 工藝過程 提取 （ 1）原料 米渣：米渣由四川開江梨梨生物有限公 司提供，呈黃色粉末狀，粒度在大約在 80 目，有輕微的酸敗味 （ 原料粗脂肪含量 ％、蛋白質(zhì)含量 ％、總糖含量 ％ ） 。這樣的二次反應(yīng) ，又可提取出 濾渣中一半的蛋白質(zhì)。 酸沉 在濾液中加入酸液，溶液中的堿被中和，蛋白質(zhì)被沉淀下來，當(dāng)溶液 pH 為 4時(shí) 為蛋白質(zhì)等電點(diǎn)， 沉淀達(dá)到極限，上清液中含有少量蛋白質(zhì) 。 ④發(fā)泡性：蛋白液具有表面活性作用，在濃縮過程中會(huì)產(chǎn)生大量汽泡，形成的 泡沫易被一次蒸汽帶走，一方面會(huì)造成污染，另一方面造成物料的損耗。所以干燥設(shè)備主要可選擇箱 12 式網(wǎng)帶干燥機(jī)、強(qiáng)化沸騰干燥機(jī)、噴霧干燥機(jī)等。通常可用內(nèi)層聚乙烯薄膜、外層聚丙烯編織袋包裝，每袋 40kg。 表 3 提取米蛋白操作周期 操作過程名稱 需要時(shí)間 /min 米 渣（ 60%） 加水 加堿 升溫 保溫反應(yīng) 排料 15 10 2 20 120 15 13 其他 累計(jì)單次提取操作時(shí)間 33 220 每天處理取 米渣，則共需要時(shí)間： m 2 2 32 2 ???t 每天實(shí)際生產(chǎn)以 22h 計(jì)，則所需反應(yīng)釜的容積 38%70)6022( mV ??? ?? （ 1） 若選擇一個(gè) 8m3型號的反應(yīng)釜。 （ 2）過濾 過濾出來的蛋白液，濃度一般在 8%～ 11%之間，現(xiàn)假設(shè)其濾液蛋白含量為 10%，60%米渣中（含米蛋白約 36%）在提取階段的可提取率為 25%，濾渣含水率為 75%，則每天濾液的量為： ? ? tW %)36%75(1% ??????? 蛋白液的相對密度： % % ????r 據(jù)資料 [21]知：我們選擇轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)，一天以 22h 計(jì)算，則過濾設(shè)備的處理能力為： ???? htQ 而從資料總結(jié)得知，轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)的處理能力一般在 ～ h) 1， 那么需要薄膜蒸發(fā)器的蒸發(fā)總面積： 15 20 1 1 1 2 3mS ?? 故可選擇有效蒸發(fā)面積為 11 m3的薄膜蒸發(fā)器。 提取和過濾 設(shè)計(jì)依據(jù) 米渣投料量：米渣 ， 20℃（假設(shè)為當(dāng)?shù)啬甓绕骄鶜鉁兀?含水 60%。 ( kg s1。 ??????? smu （ 3）投料口： 反應(yīng)水進(jìn)口流度： 1233 4 4 9 8/41 1 6 039。 s； ??2Re nds? （ 34） 21 ??Cp?Pr （ 35） 查文獻(xiàn) [19]知： ℃：密度 = K)1，本次設(shè)計(jì)所用蒸汽溫度較低，取 2? =6000W 濃縮 設(shè)計(jì)依據(jù) ① 經(jīng)中和槽中和處理，米蛋白液的 pH 值約為 7，溫度大約在 25℃。 ， H39。 kg1； 24 0h —— 原料液的焓， kJ 忽略溶液稀釋時(shí)放出的熱量，則溶液的焓可由比熱容算出，即 00000 )0( tCptCph ??? ； 11111 )0( tCptCph ??? ； 其中，溶液的比熱容可以按下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： xCpxCpCp Bw ??? )1( ； Cp —— 溶液的比熱容， kJ (kg)1； r = kJ (kg所以， ???SA 能