【正文】 量 14%） 淀粉轉(zhuǎn)化率（商品麥芽糊精 /商品淀粉 ） ≥ 96% 濃縮后水分含量為 50% 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 5 噴霧干燥后含水 量 ≤ 5% 設計原則 本設計擬采用雙酶法生產(chǎn) 麥芽糊精 ，設計盡可能按照以下原則進行：選用成熟可行的國內(nèi)外先進新工藝，努力使本設計達到先進技術水平，生產(chǎn)切實可行、利用率高、節(jié)省成本、安全可靠、經(jīng)濟合理。 在條件允許的情況下下，提高勞動生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源消耗，減低成本，進一步提高工廠的機器化、自動化水平。 設計范圍 （ 1）本設計是設計生產(chǎn)能力為年產(chǎn) 100， 000 噸的麥芽糊精廠的設計，設計主要的設計任務為：麥芽糊精廠的工藝設計（工藝流程確定、工藝參數(shù)選擇），設備選型，物料、水、汽系統(tǒng)的三大平衡計算，并針對重點設備（蒸發(fā)罐）做詳細的設計。 （ 3）對廠址選擇、廠區(qū)布置、自動控制、工廠環(huán)境、交通運輸、人員配置、經(jīng)濟核算和全廠的安全提出合理化建議。用二加酶步法：二加酶步法則是分兩次投酶，首先進行噴射液化，再加酶轉(zhuǎn)化從而達到所需要的 DE 值。在液化過程中， 只要淀粉漿濃度、溫度、酸度、和反應時間中任何一個參數(shù)條件控制不準，即可以使產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)生很大的差異。國內(nèi)外采用二步法工藝的比較多 [12]，它能使原料淀粉充分水解，提高產(chǎn)品的得率 ( 一般為 75 %一 90 % )，產(chǎn)品質(zhì)量好。設計中離子交換可以去除鹽類及少量的有色物質(zhì)，進一步提高糖液的純度和色澤。 采用的兩次噴射液化的方法，這一新型工藝的主要優(yōu)點是蛋 白質(zhì)絮凝效果好，以便于料液的過濾 `。 液化方法 淀粉乳液化效果的好壞，直接影響到淀粉乳的下一工序的完成的質(zhì)量，從而影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和得率。因此，本設計也采用了噴射法，且用二次噴射，保證了連續(xù)性生產(chǎn)。本設計采用的是三組離子交換樹脂柱串聯(lián)使用，為離交柱的再生，生產(chǎn)和應急提供條件。 四效蒸發(fā) 蒸發(fā)器設備是食品工廠生產(chǎn)過程主要設備之一，它利用真空蒸發(fā)或機械分離等方法來實現(xiàn)，目前多采用真空蒸發(fā)方法，加熱蒸汽與沸騰液體之間的溫度差可以增大 [15]，防止物料外噴，可以利用壓強較低的蒸汽作為加熱蒸汽，采用逆向降膜式蒸發(fā)器，防止料液焦糊和營養(yǎng)物質(zhì)的損失。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 7 第 2 章 工廠建設技術基礎 原料、燃料的來源及產(chǎn)品供銷 由于工廠位于東北玉米主產(chǎn)區(qū)，玉米資源豐富，可以提供大量的原料。此地交通便利，供電條件良好，地域優(yōu)越，便于 ―三廢 ‖的處理。 原材料、輔料及產(chǎn)品規(guī)格 本設計生產(chǎn)需要的原料、輔料及得到的產(chǎn)品規(guī)格列表 2－ 1 所示。B233。它直接影響工農(nóng)關系，城鄉(xiāng)關系，并影響基建速度，投資費用以及投產(chǎn)后生產(chǎn)成本等。廠址選擇應遵循以下原則 [10]： （ 1）廠址應符合國家工業(yè)布局，城市或地區(qū)的規(guī)劃要求。 （ 3）水源和排水：必須有充足的水源，且水質(zhì)要求必須符合飲用水的標準。 （ 4）靠近原料產(chǎn)地中心，原料來源充足，選擇廠址時要對原料玉米產(chǎn)量進行調(diào)查。 （ 6）供電條件良好、方便。廠址不應選在礦山、下沉、淤泥和流沙地區(qū)。 （ 8）注意 ―三廢 ‖的處理及綜合利用。 綜上，廠址選在齊齊哈爾市龍沙區(qū)的郊區(qū)。本設計采用四效逆流降膜式真空濃縮設備，蒸汽消耗較大，根據(jù)計算結果可知每日用蒸氣量為 380t，所以選用日生產(chǎn)能力為 100 噸蒸汽的鍋爐 4 個。工廠的供電系統(tǒng)必須滿足工廠生產(chǎn)需要，報證高質(zhì)量的用電，必須考慮電路的合理利用與節(jié)約，供電系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，施工與維修方便。具體方案 [10]如下： （ 1）整體供電范圍包括：全廠的變配電工程，廠區(qū)供電外線供電工程，車間內(nèi)設備配電系統(tǒng)，廠區(qū)及室內(nèi)照明供電，自動控制電器及儀表供電等。 （ 3）隨著工廠機械化水平不斷提高，用點設備的增加，要求變配電設施的容量要有一定的余地。 （ 5）為了減少電能 消耗和改善供電質(zhì)量，廠內(nèi)變電所應接近或毗鄰負荷高集中部門。 水處理系統(tǒng) 麥芽糊精廠作為食品工廠，必須考慮食品安全等方面的問題，用水是其關鍵因素，所以本設計采用經(jīng)多介質(zhì)過濾后的地下水作為用水的主要來源。 控制程度 為了保證生產(chǎn)能夠正常運行，故關鍵步驟如噴射液化等工序，采取設置氣動自動閥門。其控制的變量有：溫度、壓力、流量、液位、 pH 值、密度以及電導率等。其處理方案如下： 廢氣的處理 四效工序會產(chǎn)生不凝氣體，供熱系統(tǒng)以煤為燃料，會釋放 CO SO2等氣體和一些有害煙塵，這些氣體會對環(huán)境造成污染，所以就應該對這些廢氣進行處理，達到國家要求標準后再排放到大氣中。另外，糖化罐、板框、噴射器等設備的洗滌用水中會含有少量的糖和可溶性蛋白等，使污水的 BOD 值超標，為避免這種情況，這些洗滌用水要先經(jīng)過厭氧發(fā)酵，使 BOD 值低于國家標準后再排放。同時在生產(chǎn)過程中，要注意水循環(huán)利用，節(jié)約用水，降低生產(chǎn)成本，達到最高的齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 10 利用率。這些活性炭廢渣還可以作為燃料來使用，所以就可以將這些活性炭作為供熱工序的燃料來循環(huán)使用，過濾工段所過濾掉的絮凝蛋白可以作為飼料銷售。 酸法 在酸的作用下，使淀粉水解，此方法帶有副反應，產(chǎn)生一些不可降解的糖及其它一系列的有色物質(zhì)，同時灰份高，糖液轉(zhuǎn)化率低，副產(chǎn)物多，糖液濃度低，增加精制困難，而且生產(chǎn)的糖液質(zhì)量差。 酸法的弱點還有在高溫下糖會分解、焦糖化，同時在淀粉轉(zhuǎn)化成單糖的同時， 還發(fā)生單糖的回聚，生成低聚糖，因而酸法工藝的轉(zhuǎn)化率很低，不僅浪費原料， 而且降低糖液純度，增加后段工序的難度。利用液化酶使糊化淀粉水解成低聚糖，大大降低料液粘度，提高料液流動性。 現(xiàn)在的酶有較強的選擇性，淀粉酶只對淀粉作用，而對蛋白質(zhì)不起作用。淀粉中的蛋白質(zhì)絕大部分是醇溶性的谷蛋白，在糖化過程不會溶解。 工藝設計基礎 工藝流程及控制參數(shù) 本設計生產(chǎn)工藝流程為： 調(diào)漿 → 液化 → 過濾 → 脫色 → 離交 → 蒸發(fā) → 噴干 各工段的主要參數(shù)如表 3－ 1 所示。B233。1） %，濃度 50% 麥芽糊精 水分含量 5% 產(chǎn)品、副產(chǎn)品產(chǎn)量、去向 本設計生產(chǎn)高麥芽糖漿，還有其它副產(chǎn)物如絮凝下來的蛋白質(zhì)等，其產(chǎn)量如表 3－ 2。影響 α－淀粉酶催化活力的主要因素有：淀粉乳的濃度、淀粉乳的 pH 值、水解的溫度、和鈣離子濃度。鈣離子對 α淀粉酶的熱穩(wěn)定性有明顯的增大作用，實踐證明，如采用耐高溫的 α淀粉酶，鈣離子含量只需 50ppm，即可起到保護淀粉酶活化的作用。要求液化液不粘稠，表面不結皮，具有良好的流動性和過濾性，用碘液檢查不應有藍色反應， DE 值達到規(guī)定標準。液化噴射采用兩次噴射，此法的優(yōu)點是液化效果好，蛋白質(zhì)類雜質(zhì)的凝結好，糖液的過濾性質(zhì)好，適于連 續(xù)操作 [1,2]。進料時壓力為 保壓 10 min，物料溫度達到 105℃ ，此時淀粉乳的濃度為 17～ 20176。 一次噴射的目的：蛋白質(zhì)絮凝效果好，防止淀粉顆粒產(chǎn)生，防止老化，同時避免一些小分子物質(zhì)生成。 二次噴射：在一次噴射結束后層流保溫溫度為 97～ 98℃ ，保溫時間為90～ 120min， 徹底水解到要求的 DE 值。目的是把耐高溫 α－淀粉酶徹底殺死，進一步凝固蛋白質(zhì)，同時使淀粉分散，便于進行下道工序。過濾時，要求減少殘液量，使濾渣壓縮成餅狀。所得濾液要及時濃縮，以防發(fā)酵變質(zhì)。 采用板框過濾除渣，使用時，先將板框和濾布壓緊，開離心機將濾液打入壓濾機。用壓縮空氣將剩余的糖液頂出， 除去蛋白質(zhì)齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 14 及雜質(zhì)后的料液經(jīng)泵送入下道工序?；钚蕴窟€可以吸附少數(shù)無機鹽，以降低糖化液的灰分含量。料液再經(jīng)過換熱器降溫后進入離交罐。 離子交換工序 經(jīng)過脫色的糖液中還含有很多有色離子，而且電導率也遠遠超出了標注，物料進入離子交換器時溫度不超過 60℃ ，其過程中電導率不超過 30Ω/cm3，此交換柱由三組 ―陽 —陰 —陽 ‖離子柱串聯(lián)而成。離子交換交換結束后，糖液透光率 ≥98%。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(zhì)量標準，本次設計采用真空降膜濃縮設備。進入蒸發(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。蒸發(fā)冷凝液分別送至凝結水罐儲存，被系統(tǒng)重新利用。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。 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。這就需要消耗大量蒸汽。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。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。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。而且還可以防止物料外噴，保證車間環(huán)境，降低勞動強度。 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。 （ 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。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 16 （ 2） 并流的特點：并流可以靠各效的壓力進入下一效，不用泵。 （ 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。 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(nèi)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。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(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。 （ 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)。 （ 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。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。 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，它的主體是齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 17 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)。 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。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。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 18 第 4 章 工藝計算 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%； 實際轉(zhuǎn)化率： 96%； 日產(chǎn)糊精： （一年按 300 天計算）； 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 = %102 %)51( ??? = （ 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 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（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： ℃ 汽化潛熱： kcal/kg1℃ 二噴溫度： 125