【文章內容簡介】 玉米為原料制取淀粉糖最為常見。 高麥芽糖漿具有很重要的生理保健作用，被廣泛應用于高檔食品、飲料中。因此，如何提高麥芽糖漿生產(chǎn)中麥芽糖的產(chǎn)率，是函待解決的問題。 首先可采用低價原料， 另外 改善高麥芽糖漿 的 生產(chǎn)技術， 如 采用雙酶或多酶生產(chǎn)替代單酶法生產(chǎn)高麥芽糖漿，可 有效 提高麥芽糖的產(chǎn)率。目前較為先進的酶法生產(chǎn)麥芽糖漿除了固定化液化酶和糖化酶的工藝，還有超濾法生產(chǎn)麥芽糖漿以及熱分離水化系統(tǒng)精制麥芽糖漿等，這些方法將會使高麥芽糖漿生產(chǎn)進入一個新的階段，在生產(chǎn)成本，產(chǎn)品質量，工藝控制等方面都會有較大的改善 [3,4]。 在本設計中也采用玉米淀粉為原料 利用酶法 進行生產(chǎn)設計。 生產(chǎn) 酶的應用 耐高溫 α淀粉酶 用玉米淀粉生產(chǎn)高麥芽糖漿的液化酶 選用的 酶制劑 要求具有作用溫度高，作用力強等特點， 耐高溫 α— 淀粉酶 能耐 110℃ 左右的高溫 是目前國內外在生產(chǎn)工藝過程中采用較多的一種酶。耐高溫α — 淀粉酶作用是最適溫度 100℃ ，瞬時可達 105110℃ 。 PH 值 。在 液化階段 Ca2+具有一定的激活作用可以提高淀粉酶活力的能力，并且對其穩(wěn)定性的提高也有一定效果。 經(jīng) 資料查的 Ca2+在7mmol/L~9mmol/L 時 酶活增加 ,本設計采用酶活力為 2020u/ul[5]。 真菌 α淀粉酶 糖化酶選用真菌 α淀粉酶 ,該酶在 50℃ 以下穩(wěn)定性較好 , 最適溫度為 55℃左右高于 60℃ 時酶活損失較多。 pH 值在 4. 07. 0 的范圍內穩(wěn)定 ,其最適 pH 值是。 Ca2+濃度在 7mmol /L 時對該酶有激活作用 [5,6]。 內蒙古工業(yè)大學 本科 畢業(yè)設計說明書 5 第二章 工藝流程 工藝流程圖 工藝操作要點 調漿 漿液的濃度一定要適宜，濃度太低，設備的利用率不高，增加濃縮時的蒸汽用量，從而增加生成成本。在調漿的過程中，遵循先調 pH 后加淀粉酶的原則，調漿 連續(xù)噴射液化 糖化 除渣過濾 一次脫色過濾 二 次脫色過濾 離子交換除雜 蒸發(fā)濃縮 成品 糖渣 廢碳 圖 21 高麥芽糖漿生產(chǎn)工藝流程圖 內蒙古工業(yè)大學 本科 畢業(yè)設計說明書 6 目的是為了防止?jié){液出現(xiàn)局部的過酸或過堿而對淀粉酶的活力有影響。 在調漿罐中入少量的水 ,用輸送機漿干淀粉輸送進調漿罐 ,投料完畢后加水至需要量 ,即粉漿濃度約為 35%,波美度為 17。攪拌均勻后用 Na2CO3調節(jié) pH 值 ，加入CaCl2 做保護劑和激活劑。 最后加入耐高溫 α淀粉酶，耐高溫 α淀粉酶用量為。攪拌均勻后用泵將粉漿泵入上料罐中準備進行噴射液化 [2,5]。 連續(xù)噴射液化 連續(xù)噴射液化時，粉漿在蒸汽噴射液化器中直接與蒸汽相遇。一次噴射液化時粉漿的出料溫度在 97℃ 110℃ 之間，從噴射器出來的物料進入層流罐 95℃ 97℃保溫 60min90min。保溫后進行第二次噴射液化，在第二個噴射液化器內料液與蒸汽直接相遇，從噴射器出來的料液溫度升至 100℃ 145℃ 之間，之后進行高溫處理通過高溫維持罐在 120℃ 145℃ 下高溫維持 3min5min。 此時耐高溫 α 淀粉酶會被全部殺死，同時 蛋白質會進一步凝固 ，淀粉會進一步分散 。 高溫處理后的料液 通過真空閃急冷卻系統(tǒng)迅速降溫至 53℃ ，冷卻后的料液進入下一個工段準備糖化 [5,6]。 糖化 從上一工段出來的 53℃ 的料液調節(jié) pH 值至 ，然后加入糖化酶 （干淀粉） 進行糖化。糖化時間 24h，糖化溫度 53℃177。 2℃ ， 當 70%和 75%的酒精檢驗合格后 糖化到終點，經(jīng)噴射器噴射滅酶，噴射后的料液進入滅酶罐 70℃保溫滅酶 30min。滅酶后的糖漿泵入 慮前暫存罐準備進入后續(xù)工段 [2,5,6,7]。 除渣過濾 除渣過濾主要是除去糖漿中的顆粒較大的不容雜質。過濾時料液的溫度應降至 60℃ 70℃ 。由于糖漿有一定的粘度所以過濾機應采用壓濾機，為保證過濾質量 減少濾液中的懸浮物及縮短過濾時間 ，壓濾機的壓力不應超過 。 過濾時，通過調節(jié)回流，使過濾壓力流線增加。 為達到最佳過濾速度 ,過濾時間應等于非過濾時間 [2,5]。 脫色過濾 一次脫色過濾：在這一工段中 可 以去 除 糖液中的 蛋白質、纖維 類 物質和脂類物質等雜質，得到澄清的濾液 。在糖化液中加入 濾液干物質 %左右 的 顆粒狀活性炭，一次脫色所使用的活性炭是來自二次脫色后的舊活性炭，在 80℃ 下充分攪拌 30 分鐘，在進行過濾。 內蒙古工業(yè)大學 本科 畢業(yè)設計說明書 7 二次脫色過濾： 濾液用活性炭予以凈化處理，活性炭的用量為濾液干物質的 %左右， 第二 次 脫色 工序加入的活性炭為新的活性炭， 活性炭在 pH4－ 6 的范圍內 其 脫色能力基本相同，在較低 pH 值下脫色糖液受熱色澤增加少 ， 所以脫色操作可調 pH值至 － 。脫色溫度一般采用 80℃ ，保持 30min。 濾液供離交待用 [2,5,9]。 離交 除雜 離交屬于糖液精制工序，其目的是 為了進一步提高產(chǎn)品質量 除去 Ca2+Mg2+。淀粉經(jīng)糖化后，糖液中一般含有少量的色素以及低等聚糖等雜質，因此必須對糖液進行精制。由于離子交換樹脂由于具有較強的吸附分離能力 ,近年來在國內外已廣泛應用于食品及藥物的提純和分離。因此在本設計中采用 離子交換 樹脂 除去糖液中的 此類雜質 。 在 2020 年徐忠等，離子交換樹脂對高麥芽糖漿的分離純化研究中研究了離子交換樹脂分離純化高麥芽糖漿的新工藝。結果表明 ,732 型離子交換樹脂對高麥芽糖漿中的低聚糖具有較好的分離效果。較適宜的分離條件是柱溫為 70 ℃ ,經(jīng)分離后 ,麥芽糖可含量達到 %[5,10,11]。 蒸發(fā)濃縮 淀粉經(jīng)糖化后精制，精制后的糖液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮后達到一定的濃度，依據(jù)此濃度可將麥芽糖漿分為不同麥芽糖漿、高麥芽糖漿、超高麥芽糖漿。在本次設計所要的生產(chǎn)的是高麥芽糖漿，其濃度為≥ 75%[12]。 由于淀粉糖工業(yè)中的濃縮屬于低溫蒸發(fā)濃縮，因此可選用低溫連續(xù)式的蒸發(fā)濃縮。 具有傳熱效率高 ， 物料受熱時間短等特點，特備適用于熱敏性、粘滯性、發(fā)泡性等物料的蒸發(fā)濃縮 [2,3,11]。 成品包裝 由于成品最終由將膜蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮后出料，且出料溫度為 45℃ 以下。因此在本設計中成品可以直接灌裝至桶中。包裝桶的大小可以視客戶的需求量而定。在本設計中將不再對成成品包裝進行專門的設計以及計算。 內蒙古工業(yè)大學 本科 畢業(yè)設計說明書 8 內蒙古工業(yè)大學 本科 畢業(yè)設計說明書 9 第三章 物料衡算 生產(chǎn)安排 本設計計劃年生產(chǎn) 270 天。五班三倒每天生產(chǎn)三班。設備每個星期清洗一次，每次清洗五個小時。 (清洗時間不計入生產(chǎn)時間） 每年清洗時間為： T = 2707 5 = 班產(chǎn)量計算 設備不均勻系數(shù) R= 班產(chǎn)量： Q 班 = QRTD （ 31） Q 班 —— 班產(chǎn)量 Q —— 年產(chǎn)量 T — — 每天生產(chǎn)班數(shù) D — — 每年生產(chǎn)天數(shù) 則在本設計課題下每班的班產(chǎn)量為： Q 班 = 3270 = 玉米淀粉用量的計算 玉米淀粉中淀粉含量 86%，轉化率 115%(即每 100g 固形物含量在 86%以上的商品淀粉能生產(chǎn) 115g 固 形物含量 75%左右的高麥芽糖漿 ) 則所需 工業(yè) 玉米淀 粉： M= % =（ 32） 經(jīng)過計算各步損失后可知最后需要的工業(yè)淀粉量為 ，具體計算如下： 生產(chǎn) t/班高麥芽糖漿 其所需 純 玉米淀粉 質量 為： 86%= t/班 在工藝過程中干物質損失總量為 %，則 應投料純淀粉的 質量為： ()= t/班 則需要的工業(yè)玉米淀粉質量為： 調漿過程中 純 淀粉損失 1%，則該工序 出料中含 淀粉 質量 為： （ 11%） = t/班 噴射液化過程中 麥芽糊精 損失 %， 該工序 出料中含麥芽糊精質量 為： （ %） = t/班 糖化過程中 干物質 損失 2%，則該工序 出料中含 干物質 質量 為： 內蒙古工業(yè)大學 本科 畢業(yè)設計說明書 10 （ 12%） = t/班 脫色過濾過程中 干物質 損失 3%，則該工序 出料中含 干物質 質量 為 ： （ 13%） = t/班 離交 、濃縮過程中干淀粉損失 1%，則該工序所需淀粉為： （ 11%） = t/班 工藝流程 中 的各種物料的計算 調漿要求淀粉漿濃度達到 17176。Be，濃度約為 35%，密度 ρ=。 則每班需調漿： M1 = % = t/班 每班 需 加 水： M 水 ==每班 CaCl2用量： MCaCl2=7103110=在 調漿過程中需加入耐高溫 α淀粉酶 (干淀粉 ，酶液密度以水的密度計 )則每班所需耐高溫 α淀粉酶為： Mα淀粉酶 == 糖化階段要求加入 ，則每班糖化酶的用量為： M 糖化酶 ==脫色過濾工序中加入脫色用的活性炭為干淀粉的 %，則每班所需活性炭為： M 活性炭 ==表 31 物料衡算表 名稱 淀粉 液化酶 糖化酶 氯化鈣 活性炭 軟水 消耗量 t/班 481 內蒙古工業(yè)大學 本科 畢業(yè)設計說明書 11 第四章 水汽估算 噴射液化及糖化工段水 汽耗量估算 在生產(chǎn)過程中，連續(xù)噴射液化，糖化滅酶工序都需要利用蒸汽，蒸發(fā)工段要用到冷卻水，且蒸汽進入了工 藝流程，同物料一同進入下一工段，最后在蒸發(fā)濃縮工段蒸發(fā)冷卻回收 [13]蒸汽的利用率以 97%計 。 一次噴射液化消耗蒸汽量 蒸汽壓力： p=，汽化熱 r=2232kj/，淀粉乳比熱容 Cp=。一次噴射液化蒸汽溫度 110℃ ， 出料溫度 97℃ ， 淀粉乳初始溫度 10℃ 。 則淀粉乳升溫所需熱量為： Q1=MCp?t =86%247。（ 172%） 1000（ 9710） =107kj M1= Q1r:?t1= 1072232:（ 110。97） =(41) 實際用蒸汽量 : 二次噴射液化消耗蒸汽量 二次噴射液化蒸汽溫度 125℃，進料溫度 97℃ ， 出料溫度為 100℃， 汽化熱r=2191kj/，則物料升溫所需的熱量為： Q2=MCp?t =（ ＋ ） 1000 （ 10097） =106kj 加熱物料需要的蒸汽量為： M2= Q2r:?t2= 1062191:（ 125。100） =實際用蒸汽量 : 糖化滅酶消耗蒸汽量 糖化滅酶噴射蒸汽溫度 105℃ ，進料溫度 53℃ ， 出料溫度 80℃ ， 汽化熱r=2245kj/， 則物料升溫所需的熱量為： Q3=MCp?t =（ ＋ +） 1000 （ 8053） =107kj 加熱物料需要的蒸汽量為： M3= Q3r:?t3= 1072245:(125。80)= t/班 實際用蒸汽量 : 四效降膜蒸發(fā)器 熱量計算 各效水分蒸發(fā)量 蒸發(fā) 前物料的濃度 27%，蒸發(fā)后的濃度 75%則蒸發(fā)前的物料質量為： 內蒙古工業(yè)大學 本科 畢業(yè)設計說明書 12 103/8=， 去水量： =每小時去水量： 蒸發(fā)器選用兩臺，每臺設備的處理量為 G=各效的濃度為 X0=， X1=， X2=， X3 =， X4= 各效去水量 W1 = G(1 ?X0X1) = (41) W2 = (G ?W1)(1 ? X1X2)= W3 = (G ?W1 ?W2)(1? X2X3) = W4 = (G ?W1 ?W2 ? W3)(1 ? X3X4)= 蒸發(fā)水分所需的熱量 各效蒸發(fā)溫度 T1=90℃ ， T2=80℃ ,T3=65℃ ,T4=45℃ ，進料溫度 T0=78℃ 對應溫度下蒸汽的汽化熱 :R0=R1=,R2=,R3=,R4=Q1′ = W1 R1 = = 106kj/h （ 43） Q2′ = W2 R2 = = 106kj/h Q3′ = W3 R3 = = 106kj/h Q4′ = W4 R4 = = 106kj/h 物料自行沸騰的熱量 物料沸騰時的潛熱計算 公式： CP = 1 ?X*? (t平均 ?20)+ 單 kcal/kg.℃ ,1kj=（ 44） CP1 = 1? *? (78:902 ? 20)+ = ℃ =℃ CP2 = 1? *? (90:802 ? 20)+ = ℃ =℃ CP3 = 1? *? (80: