【導(dǎo)讀】麥芽糊精是一種聚合度介于淀粉和淀粉糖之間的，麥芽糊精的主要成分是糊精和四糖以上的低聚糖，還含有少量的麥芽糖和葡萄糖。麥芽糊精系列產(chǎn)品均以淀粉為原料，其原料來源廣泛且非常充足。目前主要以玉米淀粉。生產(chǎn)規(guī)模發(fā)展較快的玉米淀粉深加工系列產(chǎn)品之一[1]。本設(shè)計(jì)流程是采用雙酶法工藝，將淀粉經(jīng)調(diào)漿→液化→過濾→脫色→離交→蒸發(fā)→噴霧干燥，制成DE值為20，水分含量為≤5%的麥芽糊精。設(shè)計(jì)由四部分組成：設(shè)計(jì)說明書、生產(chǎn)工藝流程圖、生產(chǎn)設(shè)備平面布局。圖、重點(diǎn)生產(chǎn)設(shè)備裝配圖。此外，對(duì)人員編制和成本及經(jīng)濟(jì)效益等進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)核算。filter→thedecolorization→IonExchange→evaporation→spraydrying,madeofbyDE

　　

【正文】 噴射的目的：蛋白質(zhì)絮凝效果好，防止淀粉顆粒產(chǎn)生，防止老化，同時(shí)避免一些小分子物質(zhì)生成。 其要點(diǎn)是蒸汽直接噴射進(jìn)入淀粉乳薄層，使淀粉乳液化，蒸汽噴射 產(chǎn)生的湍流使淀粉乳受熱均勻而且速度快， α－淀粉酶開始對(duì)淀粉乳起作用，粘度降低較快，然后進(jìn)入層流液化罐保溫液化。 二次噴射：在一次噴射結(jié)束后層流保溫溫度為 97～ 98℃ ，保溫時(shí)間為90～ 120min， 徹底水解到要求的 DE 值。 二次噴射溫度是 125℃ ，保壓時(shí)間為 5min。目的是把耐高溫 α－淀粉酶徹底殺死，進(jìn)一步凝固蛋白質(zhì)，同時(shí)使淀粉分散，便于進(jìn)行下道工序。 過濾工序 液化后，淀粉水解成可溶性糊精，玉米中所含的蛋白質(zhì)、脂肪及其它不溶性雜質(zhì)絮凝成渣，必須除去這些以便得到澄清的物料。過濾時(shí)，要求減少殘 液量，使濾渣壓縮成餅狀。濾液應(yīng)該澄清透明，不顯渾濁。所得濾液要及時(shí)濃縮，以防發(fā)酵變質(zhì)。同時(shí)濾液也要及時(shí)會(huì)收用于調(diào)漿。 采用板框過濾除渣，使用時(shí)，先將板框和濾布?jí)壕o，開離心機(jī)將濾液打入壓濾機(jī)。糖液在濾框內(nèi)，沿板上的溝槽流下，從下端口流出，而雜質(zhì)形成濾餅，濾餅充滿框后結(jié)束過濾。用壓縮空氣將剩余的糖液頂出， 除去蛋白質(zhì)齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 及雜質(zhì)后的料液經(jīng)泵送入下道工序。 脫色工序 過濾后的料液必須除去其中的色素，料液通過換熱器加熱后進(jìn)入脫色罐，同時(shí)加入活性炭吸附色素， 活性炭脫色是物理吸附作用，是將有色的各種物質(zhì)吸附在 表面，從而達(dá)到脫色的目的?；钚蕴窟€可以吸附少數(shù)無機(jī)鹽，以降低糖化液的灰分含量。采用 板框過濾機(jī)進(jìn)行兩次脫色，從而得到無色透明的液體。料液再經(jīng)過換熱器降溫后進(jìn)入離交罐。其過程分一次脫色和二次脫色，其中一次脫色加舊碳 %，二次脫色加新碳 %。 離子交換工序 經(jīng)過脫色的糖液中還含有很多有色離子，而且電導(dǎo)率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了標(biāo)注，物料進(jìn)入離子交換器時(shí)溫度不超過 60℃ ，其過程中電導(dǎo)率不超過 30Ω/cm3，此交換柱由三組 ―陽(yáng) —陰 —陽(yáng) ‖離子柱串聯(lián)而成。料液通過離子交換柱，將糖液的陰陽(yáng)離子與離交柱內(nèi)陰陽(yáng)樹 脂所攜帶的 OH－離子和 H+離子進(jìn)行交換，以實(shí)現(xiàn)除去糖化液中陰陽(yáng)離子和有機(jī)雜質(zhì)，通過調(diào)節(jié)柱，達(dá)到調(diào)整 pH 值的目的。離子交換交換結(jié)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(jìn)行濃縮。由于糖液屬于熱敏性物料，其生產(chǎn)過程對(duì)時(shí)間、溫度有嚴(yán)格要求，要在低溫短時(shí)條件下進(jìn)行，并且要求最終產(chǎn)品糖漿符合國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，本次設(shè)計(jì)采用真空降膜濃縮設(shè)備。為節(jié)省能 源，有效利用蒸汽采用多效蒸發(fā)，本設(shè)計(jì)選擇四效逆流降膜蒸發(fā)器，各效傳熱面積 156m2。進(jìn)入蒸發(fā)器的稀糖漿液含干物為 %，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(jié)水罐儲(chǔ)存，被系統(tǒng)重新利用。 干燥工序 向干燥塔內(nèi)引入溫度較高而相對(duì)濕度很低的干空氣，物料經(jīng)高壓泵或高速離心機(jī)被分散成霧滴，與熱風(fēng)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(fēng)接觸，物料被瞬間蒸發(fā)干燥成粉末狀，經(jīng)旋風(fēng)分離回收，然后篩 分得到成品，進(jìn)行計(jì)量包裝。 重點(diǎn)工段設(shè)計(jì)論證 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 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(jìn)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(shí)工藝引 起設(shè)備的投資相應(yīng)也增加，所以綜合考慮，本設(shè)計(jì)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(diǎn)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(diǎn)。同時(shí)，減壓濃縮蒸發(fā)速度快，在抽真空強(qiáng)制蒸發(fā)時(shí)，因降低了沸點(diǎn)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(shè)備是食品工廠生產(chǎn)過程中的主要設(shè)備之一，它具有很多優(yōu)點(diǎn)：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(shí)的蒸發(fā)速率高、效果好，可減少料液營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失；可以利用壓強(qiáng)較低的蒸汽作為物料的加熱蒸汽；對(duì)料液起加熱殺菌作用，有防止食品品質(zhì)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(dòng)強(qiáng)度。 由于糖液屬于熱敏性物料，其生產(chǎn)過程對(duì)時(shí)間、溫度有嚴(yán)格要求，需要在低溫短時(shí)條件下進(jìn)行，故本次設(shè)計(jì)采用真空濃縮設(shè)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(diǎn) [20]。 （ 1）逆流的特點(diǎn)： 逆流的流程是料液和蒸汽流動(dòng)的方向相反，即料液由最后一效進(jìn)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(diǎn)是溶液濃度升高時(shí)，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(diǎn)是 :需要泵輸送，能量消耗大，且各效進(jìn)料均低于沸點(diǎn)。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 （ 2） 并流的特點(diǎn)：并流可以靠各效的壓力進(jìn)入下一效，不用泵。缺點(diǎn) :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(dòng)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(diǎn)：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(jié)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(guān)系，本設(shè)計(jì)的流程選用逆流。 長(zhǎng)管液膜蒸發(fā)器的選擇 蒸發(fā)要求時(shí)間要短，避免物料在蒸發(fā)器停留時(shí)間過長(zhǎng)，長(zhǎng)管液膜具有上述特點(diǎn)，即溶液通過加熱室一次到達(dá)所需的濃度，溶液沿著熱管壁呈膜狀流動(dòng)，其主要優(yōu)點(diǎn)是溶液在蒸發(fā)器內(nèi)停留時(shí)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(zhǎng)徑比為 100～150。料液經(jīng)預(yù)熱后由蒸發(fā)器底部引入，加熱蒸汽的管外對(duì)管內(nèi)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(nèi)高速上升。并在此過程中繼續(xù)蒸發(fā)，當(dāng)汽、液混合物進(jìn)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(dǎo)出，為了能在加熱管內(nèi)有效地成膜，進(jìn)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(jié)晶或結(jié)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(dòng)力成膜的單程蒸發(fā)器，適用于易結(jié)晶、易結(jié)垢或熱敏性材料的蒸發(fā)。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動(dòng)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(jìn)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(duì)于粘度較大的物料也適用。 降膜蒸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)是可以不計(jì)液柱高度造成的沸點(diǎn)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(shí)間短，對(duì)熱敏性物質(zhì)影響??；處理少量的物料也能連續(xù)而經(jīng)濟(jì)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(jìn)行原地?zé)o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(shè)計(jì)料液的特點(diǎn)，選用了降膜式蒸發(fā)器，它的主體是齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 垂直于列管式的換熱器，其加熱管長(zhǎng)和管徑之比必須大于 100，以保證蒸發(fā)在管中有效的進(jìn)行，保證較高的傳熱系數(shù)。 所以，最后確定本次設(shè)計(jì)的濃縮工段采用了真空四效逆流降膜蒸發(fā)系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)的突出特點(diǎn) （ 1） 選用耐高溫的 α﹣淀粉酶，淀粉的晶體型結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)使淀粉顆粒完全糊化以使后面工序正常進(jìn)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(shè)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(chǔ)上達(dá)到了高效濃縮的目的 。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 第 4 章 工藝計(jì)算 物料衡算 已知：糊精收率（商品淀粉轉(zhuǎn)化率） 96%； 糊精 DE=20； 淀粉含水量： 14%； 理論絕干淀粉轉(zhuǎn)化為絕干糊精轉(zhuǎn)化率： 102%； 實(shí)際轉(zhuǎn)化率： 96%； 日產(chǎn)糊精： （一年按 300 天計(jì)算）； 糊精含水量： 5%； 損失： % 調(diào)漿工段 根據(jù)調(diào)乳水溫 ℃ 查表： 淀粉乳濃度： 32%； 密度： ； CaCl2 用量： %； 10%CaCl2 溶液濃度： kg/m3 Na2CO3 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 = %1 0 2 %)51(1 0 0 3 3 ??? = （ 2）日處理濕淀粉量 = %141 ? = kg （ 3）淀粉乳重 = %32 = 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 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 （ 8） Na2CO3 用量 = 1000 ?淀粉乳重= 1000 ?= （ 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） =料液量固形物量= =% 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(xué)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= tr △所需熱量 c? = 496174145 1 1 .2 4 (1 4 2 .8 1 0 5 )??= （ 18）蒸汽實(shí)量 =所需蒸汽量 D1（ 1+） = 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 （ 19）料液量 =蒸汽實(shí)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= tr △所需熱量 c? ==35913,92kg （ 22）蒸汽實(shí)量 =D2（ 1+） = （ 23）料液量 =料液量（ 19） + 蒸汽實(shí)量 =+= （ 24）液化過程蒸汽噴射量 =蒸汽實(shí)量（ 18） +蒸汽實(shí)量（ 22） = （ 25）錘度（ DS） =)23(料液量 固形物量= =% 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） = )32( )31(料液量固形物量= =% （ 34）溶劑量 =－ = 精制 一