【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ....................................... 27 熱量衡算匯總 ...................................................................................................... 27 第四章 糖化工段設(shè)備選型 ............................................................................................... 28 糖化設(shè)備 .............................................................................................................. 28 調(diào)漿罐 ....................................................................................................... 28 儲(chǔ)漿罐 ....................................................................................................... 29 連續(xù)液化噴射器 ....................................................................................... 29 維持罐 ....................................................................................................... 29 層流罐 ....................................................................................................... 30 糖化罐 ....................................................................................................... 30 儲(chǔ)糖罐 ....................................................................................................... 31 過(guò)濾設(shè)備 .............................................................................................................. 31 板框過(guò)濾機(jī) ............................................................................................... 31 換熱設(shè)備 .............................................................................................................. 32 板式換熱器 ............................................................................................... 32 泵 .......................................................................................................................... 33 泵Ⅰ ........................................................................................................... 33 泵Ⅱ ........................................................................................................... 34 泵Ⅲ ........................................................................................................... 34 泵Ⅳ ........................................................................................................... 35 泵Ⅴ ........................................................................................................... 36 設(shè)備選型匯總 ...................................................................................................... 37 結(jié) 論 ................................................................................................................................. 38 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 39 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 引 言 味精又稱谷氨酸一鈉，其基本成分為 L谷氨酸，具有強(qiáng)烈的肉類(lèi)鮮味。將 其添加在食品中可使食品風(fēng)味增強(qiáng)，鮮味增加，故被廣泛使用。味精在胃酸作用下生成的谷氨酸，被人體吸收后，參與人體內(nèi)許多代謝反應(yīng)，并與其他氨基酸一起共同構(gòu)成人體的組織蛋白。谷氨酸能用來(lái)預(yù)防和治療肝昏迷，還能促進(jìn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正?；顒?dòng)，對(duì)治療腦震蕩和腦神經(jīng)損傷有一定功效 [1]。 我國(guó)的味精生產(chǎn)始于 1923 年，上海天廚味精廠最先用水解法生產(chǎn)。 1932 年沈陽(yáng)開(kāi)始用脫脂豆粉水解生產(chǎn)味精。我國(guó)從 1958 年開(kāi)始谷氨酸生產(chǎn)篩選及其發(fā)酵機(jī)理的基礎(chǔ)性研究， 1964 年首先在上海進(jìn)行工業(yè)化試生產(chǎn)。目前國(guó)內(nèi)味精生產(chǎn)已全部用發(fā)酵法。所以， 今后菌種，工藝技術(shù)和生 產(chǎn)規(guī)模方面還需加大改革力度，使生產(chǎn)水平再上一個(gè)新臺(tái)階！ 目前，企業(yè)生產(chǎn)味精都是以發(fā)酵法生產(chǎn)，但每生產(chǎn) 1噸味精要排放 20～ 25 噸母液，其屬于高濃度有機(jī)酸性廢水，需對(duì)母液進(jìn)行回收，發(fā)展高效提取工藝，提高谷氨酸提取率和降低工藝用水，減少?gòu)U水排放量，實(shí)現(xiàn)味精的清潔生產(chǎn)，在發(fā)展工業(yè)經(jīng)濟(jì)的同時(shí)走上可持續(xù)發(fā)展的文明道路，這樣，我國(guó)的味精工業(yè)不但真正收到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的共同豐收，而且也會(huì)減輕政府對(duì)行業(yè)的管理負(fù)擔(dān)，形成多種因素和諧統(tǒng)一，走上良性運(yùn)行可持續(xù)發(fā)展的健康道路。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 第一章 生產(chǎn)工藝 味精簡(jiǎn)介 學(xué)名： L谷氨酸單鈉鹽 水化合物 商品名：味精、味素、谷氨酸鈉，因味精起源于小麥，俗稱麩酸鈉 英文名： Monosodium LGlutamate，簡(jiǎn)寫(xiě) MSG 結(jié)構(gòu)式： HOOCCH2CH2CHCOONaH2O ︱ NH2 分子式： NaC5H8O4NH2O， 分子量： 味精于 1909 年被日本味之素（味の素）公司所發(fā)現(xiàn)并申請(qǐng)專利。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 ％ 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)使用和存放。 味精不僅應(yīng)用于食品行業(yè)，還被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等方面。味精 2020年的全球市場(chǎng)約為 170 萬(wàn)噸，預(yù)計(jì) 2020 年將增長(zhǎng)到 210 萬(wàn)噸。我國(guó)是味精生產(chǎn) 大國(guó)，2020 年中國(guó)味精產(chǎn)量 萬(wàn)噸，占世界 53%， 2020 年產(chǎn)量 136 萬(wàn)噸，居世界第一 [2]。 味精曾一度被懷疑是不可安全食用的增鮮調(diào)味品 [3]。 1973 年 FAO/WHO 食品添加劑專家聯(lián)合組織一度規(guī)定，味精的 ADI 值 0mg~120mg，即攝入量每天每千克人體體重不得超過(guò) 120mg。但國(guó)際上許多權(quán)威機(jī)構(gòu)都做過(guò)味精的各種毒理試驗(yàn)，到目前為止，還未發(fā)現(xiàn)味精在正常使用范圍內(nèi)對(duì)人體有任何危害的依據(jù)，即證明食用味精是安全的。 [4] 設(shè)計(jì)方案的確定 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 α淀粉酶液化，然后用酸水解成葡萄糖。雙酶法是通過(guò)淀粉酶液化和糖化本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 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。 液化工藝條件的論證 α淀粉酶能能水解淀粉及其產(chǎn)物內(nèi)部的 α1， 4 糖苷鍵，不能水解 α1， 6 糖苷鍵，但能越過(guò) α1， 6 糖苷鍵繼續(xù)水解 α1， 4 糖苷鍵，而將 α1， 6 糖苷鍵留在水解產(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 1﹕ 20200。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(lèi)淀粉比谷類(lèi)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 ～ 范圍內(nèi)較高，在 pH 值 時(shí)最 高，過(guò)酸過(guò)堿都會(huì)降低酶的活性。 α淀粉酶一般在 pH 值 ～ 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 / L。鈉離子對(duì)酶活力穩(wěn)定性也有作用，其適量濃度為 / L 左右。 現(xiàn)在研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)物料 pH 大于 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 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 85～ 90℃或者本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 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)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 10～ 20 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