【文章內容簡介】 H值的目的。離子交換交換結束后，糖液透光率≥98%。 四效蒸發(fā)工序麥芽糊精含水量低于5%，噴干工序無法將含水量太高的物料直接噴干，所以在噴干工序前需要去除物料中的大量水分，為了得到合乎要求的產(chǎn)品，離子交換后無色透明的稀糖漿須進行濃縮。由于糖液屬于熱敏性物料，其生產(chǎn)過程對時間、溫度有嚴格要求，要在低溫短時條件下進行，并且要求最終產(chǎn)品糖漿符合國家質量標準，本次設計采用真空降膜濃縮設備。為節(jié)省能源，有效利用蒸汽采用多效蒸發(fā)，本設計選擇四效逆流降膜蒸發(fā)器，各效傳熱面積156m2。%，物料溫度為60℃，被濃縮到含干物（50177。1）%，濃縮后糖漿輸送至噴干工段。蒸發(fā)冷凝液分別送至凝結水罐儲存，被系統(tǒng)重新利用。 干燥工序向干燥塔內引入溫度較高而相對濕度很低的干空氣，物料經(jīng)高壓泵或高速離心機被分散成霧滴，與熱風相接觸而產(chǎn)生熱量交換。目前食品物料的干燥主要采用壓力式噴霧干燥器，將物料噴成霧滴后與熱風接觸，物料被瞬間蒸發(fā)干燥成粉末狀，經(jīng)旋風分離回收，然后篩分得到成品，進行計量包裝。 重點工段設計論證 蒸發(fā)工藝論證蒸發(fā)工段采用了四效逆流降膜式蒸發(fā)器，即稀糖液由四效引入，用泵依次輸送至前效，濃糖液由第一效排出，加熱蒸汽是由第一效進入并依次通過各效，并從四效排除。 多效蒸發(fā)工藝原理無論常壓、加壓或真空蒸發(fā)，每從溶液中蒸發(fā)出1kg水。均需消耗不少于1kg的加熱蒸汽，因此在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中，往往需蒸發(fā)大量水分。這就需要消耗大量蒸汽。為了減少加熱蒸汽的消耗，可采用多效蒸發(fā)[20]。選擇的效數(shù)越多越節(jié)省蒸汽，但是與此同時工藝引起設備的投資相應也增加，所以綜合考慮，本設計采用了四效蒸發(fā)器。 真空濃縮系統(tǒng)蒸發(fā)按操作壓力的不同可分為：常壓、加壓和減壓蒸發(fā)，減壓蒸發(fā)也稱為真空蒸發(fā)濃縮。減壓濃縮的沸點溫度隨真空度的上升而降低，因而可以在較低的溫度下蒸發(fā)，避免糊精焦化，保持糊精色澤這是減壓濃縮的優(yōu)點。同時，減壓濃縮蒸發(fā)速度快，在抽真空強制蒸發(fā)時，因降低了沸點的溫度，而加大了熱源（蒸汽）和物料（糊精）之間的溫度差。根據(jù)傳熱原理，熱量始終是從高溫度傳遞給低溫度物體的，兩者之間溫差越大，傳熱速度越快，故可加速水分蒸發(fā)，提高生產(chǎn)效率。真空濃縮設備是食品工廠生產(chǎn)過程中的主要設備之一，它具有很多優(yōu)點：可以增大加熱蒸汽與沸騰料液體之間的溫度差，在相同傳熱的條件下比常壓蒸發(fā)時的蒸發(fā)速率高、效果好，可減少料液營養(yǎng)物質的損失；可以利用壓強較低的蒸汽作為物料的加熱蒸汽；對料液起加熱殺菌作用，有防止食品品質下降的作用等。而且還可以防止物料外噴，保證車間環(huán)境，降低勞動強度。由于糖液屬于熱敏性物料，其生產(chǎn)過程對時間、溫度有嚴格要求，需要在低溫短時條件下進行，故本次設計采用真空濃縮設備。 蒸發(fā)流程的確定按照加料方式的不同，常見的多效蒸發(fā)流程有三種：逆流、平流、并流。以下是分別介紹各流程的特點[20]。（1）逆流的特點：逆流的流程是料液和蒸汽流動的方向相反，即料液由最后一效進入，依次用泵送入前效，最后的濃縮液由一效放出。而蒸汽從第一效依次至末效，其優(yōu)點是溶液濃度升高時，溶液的溫度也升高，因此各效的粘度相差不致太大，使各效的傳熱系數(shù)也大致相同，其缺點是:需要泵輸送，能量消耗大，且各效進料均低于沸點。（2）并流的特點：并流可以靠各效的壓力進入下一效，不用泵。缺點:由于后一效的濃度依次比前一效的升高，但溫度又降低，所以隨溶液的流動方向其粘度逐漸升高，致使傳熱系數(shù)一次下降。（3）平流的特點：平流法蒸發(fā)原料分別加入每一效中料液也是分別自各效排出，蒸汽的流向仍是由一效流向末效，平流適于處理過程中伴有結晶析出的物料。綜上所述，考慮原料屬于熱敏性物料，糖液的溫度與濃度和粘度的關系，本設計的流程選用逆流。 長管液膜蒸發(fā)器的選擇蒸發(fā)要求時間要短，避免物料在蒸發(fā)器停留時間過長，長管液膜具有上述特點，即溶液通過加熱室一次到達所需的濃度，溶液沿著熱管壁呈膜狀流動，其主要優(yōu)點是溶液在蒸發(fā)器內停留時間短，蒸發(fā)速率快，傳熱效率高，因而特別適合蒸發(fā)熱敏性的物料。根據(jù)物料在蒸發(fā)器中流向的不同，又分為以下幾種：（1）升膜式蒸發(fā)器：常用的加熱管直徑為25～50mm，管長徑比為100～150。料液經(jīng)預熱后由蒸發(fā)器底部引入，加熱蒸汽的管外對管內溶液加熱后冷凝，溶液受熱迅速汽化，生成的蒸汽在加熱管內高速上升。并在此過程中繼續(xù)蒸發(fā)，當汽、液混合物進入分離器的底部后料液與二次蒸汽分離后由分離器的底部排出，二次蒸汽由頂部導出，為了能在加熱管內有效地成膜，進入的加熱蒸汽的流速要求很大，所以升膜式蒸發(fā)器不適用于較濃物料的蒸發(fā)，也不適用于粘度很不易結晶或結垢的物料。（2）刮板攪拌薄膜蒸發(fā)器：刮板攪拌薄膜蒸發(fā)器是利用外加動力成膜的單程蒸發(fā)器，適用于易結晶、易結垢或熱敏性材料的蒸發(fā)。缺點是結構復雜，動力消耗大、傳熱面積較小，處理能力不大。（3）降膜式蒸發(fā)器：它與升膜式蒸發(fā)器的區(qū)別在于，料液是從蒸發(fā)器的頂部加入。料液在重力作用下沿管壁成膜狀下降。并在此過程中不斷被蒸發(fā)增濃，在蒸發(fā)器的底部可得到料液，為了使液體在進入加熱管后能有效地成膜，每根管的頂部都要裝有液體分配器，降膜式蒸發(fā)器可蒸發(fā)濃度要求較高的溶液，對于粘度較大的物料也適用。降膜蒸發(fā)器的優(yōu)點是可以不計液柱高度造成的沸點上升，熱效率高；物料單程通過，可獲得較高的濃縮度，適用于濃縮粘稠的物料；物料受熱時間短，對熱敏性物質影響??；處理少量的物料也能連續(xù)而經(jīng)濟地濃縮，而且物化容易，迅速分離；處理量大，占地面積??；清洗方便，洗滌劑耗量少，可進行原地無拆卸循環(huán)清洗；蒸汽及冷卻水耗量大大下降。綜上所述：根據(jù)本設計料液的特點，選用了降膜式蒸發(fā)器，它的主體是垂直于列管式的換熱器，其加熱管長和管徑之比必須大于100，以保證蒸發(fā)在管中有效的進行，保證較高的傳熱系數(shù)。所以，最后確定本次設計的濃縮工段采用了真空四效逆流降膜蒸發(fā)系統(tǒng)。 本設計的突出特點（1）選用耐高溫的α﹣淀粉酶，淀粉的晶體型結構決定了淀粉只能在高溫高壓下與耐高溫α﹣淀粉酶作用，從而破壞其晶體型結構使淀粉顆粒完全糊化以使后面工序正常進行，提高產(chǎn)品收率。（2）采用二次噴射液化，蒸汽直接噴射入淀粉乳薄層，使液化更徹底，蛋白絮凝效果好，而且可以消除阻濾因子，容易過濾。二次蒸汽噴射產(chǎn)生的湍流使淀粉受熱快而均勻，糖化液的過濾性好，設備少，也適于連續(xù)化操作。（3）采用四效真空逆流降膜濃縮，使得熱能利用比較合理，在該工藝過程中降低了蒸汽消耗量，而且在此基礎上達到了高效濃縮的目的。第4章 工藝計算已知：糊精收率（商品淀粉轉化率）96%；糊精DE=20；淀粉含水量：14%；理論絕干淀粉轉化為絕干糊精轉化率：102%；實際轉化率：96%；日產(chǎn)糊精：（一年按300天計算）；糊精含水量：5%；損失：% 調漿工段℃查表：淀粉乳濃度：32%；密度：；CaCl2用量：%；10%CaCl2溶液濃度： kg/m3Na2CO3用量：；10%Na2CO3溶液濃度： kg/m3耐高溫α－淀粉酶用量：干淀粉pH：～（1）日處理絕干淀粉量= =（2）日處理濕淀粉量== kg（3）淀粉乳重== kg（4）淀粉乳體積==（5）CaCl2用量=淀粉乳重%=%= kg（6）10% CaCl2用量==（7）10% CaCl2體積== m3（8） Na2CO3用量===（9）10% Na2CO3用量==（10）10% Na2CO3體積== m3（11）加酶量=日處理絕干淀粉量10－3＝10－3＝（12）加水量=－=（13）固形物量=日處理絕干淀粉量+ CaCl2用量+ Na2CO3用量+加酶量=+++=（14）料液量=淀粉乳重+10% Na2CO3用量+10% CaCl2用量+加酶量 =+++=1002372kg（15）錘度（DS）===% 液化工段工藝參數(shù)：蒸汽噴射壓力： kg/m3蒸汽溫度：℃淀粉乳比熱：℃飽和蒸汽比熱：1kcal/kg℃汽化潛熱： kcal/kg℃一噴溫度：105177。1℃二噴溫度：125177。1℃液化液比重：1106kg/ m3熱量損失：3%物料損失：1%淀粉乳初溫：50℃液化后化學增重：102%一次噴射：（16）所需熱量Q1=CM（t1－t2）=料液量（105－50）=100237255=49617414kcal/kg（17）所需蒸汽量D1===（18）蒸汽實量=所需蒸汽量D1（1+）=（19）料液量=蒸汽實量+料液量（14）=二次噴射：（20）所需熱量Q2=CM（t2－t3）=料液量（19） （125－105）=（21）所需蒸汽量D2===35913,92kg（22）蒸汽實量=D2（1+）=（23）料液量=料液量（19）+ 蒸汽實量=+=（24）液化過程蒸汽噴射量=蒸汽實量（18）+蒸汽實量（22）=（25）錘度（DS）===%閃蒸：（26）釋放熱量Q放=G二噴物料C水（t2－t0）＝（125－100）＝ kcal/kg（27）自蒸發(fā)水量== 過濾糖損失：%，固形物損失：%（28）糖量=固形物量20%==（29）糖損失量=%= kg（30）固形物損失=%=（31）固形物量=－－=（32）料液量=料液量（23）－糖損失量－固形物損失－自蒸發(fā)水量 =－－－（33）錘度（DS）= ==%（34）溶劑量=－= 精制一次脫色：依據(jù)：%，%，%（35）加炭量=固形物量（31） %=%=（36）固形物量=+=313519 kg（37）物料總量=料液量（32）+加炭量=+=（38）體積== （39）實際固形物量=固形物量（36） （1－1%）=（40）洗水量=（實際固形物量+溶劑量）1%=（41）過濾后料液量=洗水量+溶劑量+實際固形物量 =++=（42）錘度（DS）===%（43）實際還原糖量=（糖量－糖損失）（1－%）=二次脫色：（44）加炭量=實際固形物量%=%=（45）固形物量=+=（46）物料總量=過濾后料液量+加炭量=+=（47）實際固形物量=實際固形物量（39）（1－1%）=（48）洗水量=（實際固形物量+溶劑量+洗水量（40））1% =（++） 1%=（49）過濾后料液量=洗水量（48）+溶劑量+實際固形物量+洗水量（40） =+++=（50）實際還原糖量==61831,63kg（51）錘度（DS）===% 離子交換進料濃度：%出料電導率≤100精制工段的料液損失：%（52）離交后的糖量=實際還原糖量（50） ==（53）離交后固形物量=實際固形物量（47） ==（54）DE（%）==%（55）含水量=－=（56）洗水量=（含水量+離交后固形物量）1%=（+302670,77）1%=（57）料液量=含水量+離交后固形物量+洗水量=（58）錘度（DS）===% 蒸發(fā)濃縮進料濃度：%出料濃度：50%固形物無損失（59）料液量===（60）含水量=料液量－離交后固形物量=（61）蒸發(fā)水量=含水量（55）+洗水量－含水量（60）= 噴霧干燥進料濃度：50%出料濃度：95%固形物損失：%（62）固形物量=離交后固形物量（1－%）==（63）產(chǎn)品量===（64）產(chǎn)品實際得率===% 熱量衡算 蒸發(fā)工段由于蒸發(fā)水量不是很大，故采用四效逆流降膜式蒸發(fā)器，用總物料量衡算確定總蒸發(fā)量。公式：W=F（1－）℃，查表得絕對壓強為200kPa?！?，查表得絕對壓強為20kPa。進料量F===總蒸發(fā)量及各效蒸發(fā)水量計算W=F（1－）=（1－）=假設各效蒸發(fā)水量相同，即：W1=W2=W3=W4===估算各效排液濃度X1=X2===X3==X4==估算各效二次蒸汽壓強：假設蒸汽通過各效壓強降相等△Pi===45 kPa△P1=200－45=155 kPa△P2=155－45=110 kPa△P3=110－45=65 kPa由Tk=℃得知最后一效二次蒸汽溫度T4=℃（因流動阻力損失1℃），查《化工原理》附表10[17]得：△P4= kPaT139。=℃，T239。=℃，T339。=℃，T439。=℃查《化工原理》附表10得二次蒸汽焓為：r139。=39。= r339。=39。=估算各效沸點升高，由經(jīng)驗公式：△i=+ 得各效沸點升高△1，=＋＝℃△2，=＋＝℃△3，=＋＝℃△4，=＋＝℃估算各效管路損失==1℃T1=℃， T2= T139。－1=℃， T3= T239。－1=℃， T4= T339。－1= ℃查《化工原理》附表10得：r1= r3= 各效比熱容計算公式：Cp0=糖的百分比+C水水的百分比T0=60℃，Cpw水=℃Cp0=+=（kg?℃）Cp2=+= kJ/（kg?℃）Cp3=+= kJ/（kg?℃）Cp4=+=（kg?℃）各效沸點和有效溫差計算一效：t1=T139。+△13