年產(chǎn)10萬噸葡萄糖漿生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

專業(yè)編制可行性研究報(bào)告了解更多詳情..咨詢公司網(wǎng)址PAGE2年產(chǎn)10萬噸葡萄糖漿生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)—離子交換論證及選型摘要該課程設(shè)計(jì)介紹了年產(chǎn)10萬噸葡萄糖漿生產(chǎn)工藝選擇和離子交換論證及選型，包括原料的選擇、葡萄糖漿生產(chǎn)工藝流程的確定、工藝流程及操作重點(diǎn)、物料衡算與能量衡算、離子交換設(shè)備的計(jì)算及選型等。對原料、流程、設(shè)備做出了合理的選擇，以滿足生產(chǎn)需要的同時(shí)盡量合理利用資源和節(jié)約資源。關(guān)鍵詞：葡萄糖漿，設(shè)備選型，工藝流程，離子交換目錄摘要······································································2目錄······································································3引言1.1定義·······················································51.2性質(zhì)·······················································51.3用途·······················································51.4設(shè)計(jì)原則··················································6第二章工藝流程選擇及操作重點(diǎn)2.1工藝流程····················································82.2原料·························································82.3操作重點(diǎn)···················································9第三章設(shè)備選用及計(jì)算3.1設(shè)計(jì)及操作條件············································113.2物料衡算····················································113.3熱量衡算····················································123.4設(shè)備選用與計(jì)算············································14離子交換選擇及操作要點(diǎn)4.1工藝參數(shù)·················································164.2開機(jī)前準(zhǔn)備···············································164.3開機(jī)操作步驟············································164.4樹脂再生·················································17結(jié)束語···································································19參考文獻(xiàn)·································································21致謝······································································22第一章引言1.1定義葡萄糖漿是一種以淀粉為原料在酶或酸的作用產(chǎn)生的一種淀粉糖漿，主要成份為葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖、麥芽四糖及四糖以上等。又稱為液體葡萄糖，葡麥糖漿。1.2性質(zhì)又稱右旋糖。一種單糖，含醛基的已糖。固體狀態(tài)為白色結(jié)晶，溶于水稍有甜味，有旋光性，其水溶液旋光向右。廣泛存在于生物體內(nèi)，為某些雙糖（如蔗糖、麥芽糖等）和多糖（如淀粉、纖維素等）的組成成分。葡萄糖漿由淀粉水解制得，60年代應(yīng)用微生物酶法生產(chǎn)葡萄糖。這是一項(xiàng)重大革新，比酸水解法有明顯的優(yōu)點(diǎn)。在生產(chǎn)中原料不必精制，不需耐酸、耐壓的設(shè)備，而且糖液無苦味，產(chǎn)糖率高。食品工業(yè)上葡萄糖經(jīng)異構(gòu)酶處理后可制造果糖，尤其是含果糖42%的果葡糖漿，其甜度同蔗糖，已成為當(dāng)前制糖工業(yè)的重要產(chǎn)品。1.3用途葡萄糖漿主要應(yīng)用于食品工業(yè)，占全部用量的95％，非食品工業(yè)僅占5％，主要是醫(yī)藥工業(yè)。在食品工業(yè)中使用量最大的是糖果，其次是水果加工、飲料、焙烤，此外，在罐頭、乳制品中也有使用。葡萄糖漿在糖果制造中的作用主要是控制結(jié)晶度，以滿足不同類型糖果的需要。添加的葡萄糖漿要根據(jù)具體情況分別對待。63DE糖漿能增加糖果的吸濕性、柔軟度、降低教度、抑制微生物腐蝕，常用于膠糖、軟糖的生產(chǎn)。而35—42DE酸轉(zhuǎn)化葡萄糖漿可增加固形物含量，提高蔗糖溶解性，保證糖果粒度，常與蔗糖混合用于硬糖生產(chǎn)。果脯是水果加工中的一種重要產(chǎn)品，選用63DE葡萄糖漿，黏度低、滲透性好，容易滲入果肉或果皮間隙，而低DE值的糖漿，因平均分子量高，黏度大，效果就差。葡萄糖漿用于酒精飲料有兩方面的作用，一是控制懸浮性、熟度和甜度；二是作為發(fā)酵碳水化合物來源，應(yīng)選用高DE值葡萄糖漿，在發(fā)酵或蒸餾萃取后加入。葡萄糖漿在焙烤業(yè)中被大量使用，它能控制產(chǎn)品的流變特性，還原糖能提高面包皮的褐變反應(yīng)。糖漿中的低聚糖能控制產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)，高DE值葡萄糖漿能使蛋糕吸水防止干燥，延長貨架期。葡萄糖漿用于冰棋淋生產(chǎn)，能控制產(chǎn)品柔軟度、晶體形成和冰點(diǎn)，使產(chǎn)品變得光滑，無冰晶產(chǎn)生，不過甜，不掩蓋風(fēng)味。葡萄糖漿在醫(yī)藥工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用包括作為抗生素生產(chǎn)的原料，作為藥丸糖衣，與蔗糖共同作為止咳液的載體。醫(yī)藥工業(yè)：有食品級和醫(yī)藥兩種?？诜菢?biāo)準(zhǔn)低于醫(yī)藥級，同時(shí)有的還加入維生素、鈣質(zhì)等以提高營養(yǎng)供病人、老人、兒童服用。葡萄糖同時(shí)還是重要的化工原料，是生產(chǎn)山梨醇、革露醇、維生素丙、維生素C、葡萄糖酸、葡萄糖醛、味精、醋酸等各種產(chǎn)品的原料，廣泛地應(yīng)用工業(yè)。1.4設(shè)計(jì)原則首先，離子交換設(shè)備應(yīng)符合用玉米制造葡萄糖漿的工藝流程。離子交換樹脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工業(yè)裝置上。例如：高果糖漿的制造是由玉米中萃出淀粉后，再經(jīng)水解反應(yīng)，產(chǎn)生葡萄糖與果糖，而后經(jīng)離子交換處理，可以生成高果糖漿。離子交換樹脂在食品工業(yè)中的消耗量僅次于水處理。其次，此次設(shè)計(jì)的設(shè)備截面積計(jì)算、樹脂高度的計(jì)算、設(shè)備總高度計(jì)算、設(shè)備容積的計(jì)算、進(jìn)料口出料口直徑的計(jì)算、殼體厚度的計(jì)算、攪拌槳形式直徑的計(jì)算、電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)符合年產(chǎn)10萬噸葡萄糖漿生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。第二章工藝流程選擇及操作重點(diǎn)我國生產(chǎn)葡萄糖漿多以淀粉為原料，近些年來，有些廠家試用大米或木薯片直接葡萄糖漿，效果不錯(cuò)。世界谷物資源中，玉米占有相當(dāng)重要的地位，其產(chǎn)量為世界谷物產(chǎn)量的1/4,達(dá)5億萬噸，目前我國達(dá)1億萬噸，居世界第二位。所以我國玉米資源是相當(dāng)豐富的，用玉米做原料，簡單易得。且玉米營養(yǎng)豐富，生產(chǎn)玉米食品，不僅為我國傳統(tǒng)食品增加花色品種，也為提高人民的飲食質(zhì)量做出了貢獻(xiàn)。用玉米原糧生產(chǎn)淀粉糖漿可以提高淀粉利用率，降低生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。2.1工藝流程玉米→破碎→浸泡→磨碎→調(diào)漿→淀粉液化→糖化→脫色→除渣過濾→離子交換→濃縮→葡萄糖漿2.2原料原料選擇普通黃玉米，淀粉含量取72.2%，玉米在山東省玉米是種植面積最為廣泛的糧食作物之一，所以為我們的生產(chǎn)加工提供了更為廣泛的生產(chǎn)原料，并且價(jià)格偏低，這就更加降低了我們的生產(chǎn)成本，更有利于經(jīng)濟(jì)效益的提升。表2-1玉米成分化學(xué)成分范圍平均值水分%7-2316.7淀粉%64-7872.2粗蛋白質(zhì)%8-109.91油脂%3.1-5.74.78粗灰分%1.1-3.94.78粗纖維%1.8-3.52.66糖%1.0-3.02.582.3操作重點(diǎn)2.3.1破碎將玉米破碎除去外皮和胚芽，用二氧化硫溶液于47～50℃浸泡16小時(shí)，使玉米的脆纖維組織變軟，蛋白質(zhì)與淀粉分離。2.3.2浸泡、磨碎浸泡后磨碎，用氫氧化鈣將粉漿pH值調(diào)至6.2～6.4，加入淀粉酶，采用三段液化法液化。2.3.3調(diào)漿、淀粉液化調(diào)漿在調(diào)漿罐中，先加入部分水，在攪拌情況下，加入粉碎的淀粉，投料完畢，繼續(xù)加入80℃左右的水，使淀粉乳濃度達(dá)到22～24波美度（生產(chǎn)葡萄糖淀粉乳濃度為12～14波美度），然后加入鹽酸或硫酸pH值為1.8.調(diào)漿需用軟水，以免產(chǎn)生較多的磷酸鹽使糖液混濁。2.3.4糖化糖化調(diào)好打得淀粉乳，用耐酸泵送入耐酸加壓糖化罐。邊加料邊開蒸汽，進(jìn)料完畢后，升至（2.7～2.8）×104pa（溫度142～144℃），在升壓過程中每升壓0.98×104pa，開排氣閥約0.5min，排出冷空氣，待排出白煙時(shí)關(guān)閉，并借此使糖化翻騰，受熱均勻，待升壓至要求壓力時(shí)保持3～5min后，及時(shí)取樣測定其DE值，達(dá)38～40時(shí)。糖化終止。2.3.5脫色過濾中和糖液冷卻到70～75℃，調(diào)pH值至4.5，加入于物質(zhì)0.25%的粉末活性炭，隨加隨攪拌約5min，壓入板框式過濾機(jī)或臥式密閉圓桶形葉濾機(jī)過濾出糖濾液。2.3.6離子交換將第一次脫色濾出的清糖液，通過陽—陰—陽—陰4個(gè)離子交換柱進(jìn)行脫鹽提純。2.3.7.濃縮將提純糖液調(diào)pH值至3.8～4.2，用泵送入蒸發(fā)罐保持真空度66.661pa以上濃縮。第三章設(shè)備選用及計(jì)算3.1設(shè)計(jì)及操作條件3.1.1生產(chǎn)能力：年產(chǎn)10萬噸3.1.2設(shè)備型式：陰陽離子交換器3.1.3操作條件：1.日產(chǎn)334t葡萄糖漿（含水量≤9%）2.葡萄糖漿的收率≥98%，（111g理論葡萄糖能生產(chǎn)出98g葡萄糖，固形物含量≥91%的葡萄糖漿）3.淀粉含量≥86%（玉米精制淀粉）4.粉漿濃度17Be5.CaCl2濃度0.15%6.pH=5.0-7.07.耐高溫a-淀粉酶用量0.4-1.0L/t8.噴射液化溫度100-115℃，液化保溫時(shí)間90-120分鐘，滅酶溫度110-145℃9.年工作日300天，日工作時(shí)間20h3.2物料衡算1.理論收率：純淀粉通過完全水解，因有水解增重的關(guān)系，每100g淀粉能生成111.11g葡萄糖，反應(yīng)如下：(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6淀粉水葡萄糖16218180100.00g111.11g因此，葡萄糖的理論收率為111.11%。2.實(shí)際收率：在生產(chǎn)過程中，由于復(fù)合反應(yīng)的發(fā)生及生產(chǎn)管理過程中的損失，葡萄糖的實(shí)際收率僅為105～108%3.濃縮過程：日產(chǎn)334t的葡萄糖漿，含水量≤9%，按含水量9%計(jì)算的話，純葡萄糖的量為334×91%=304t.4.按實(shí)際收率為108%計(jì)算需要淀粉的量為304÷108%=281.5t，按玉米精制淀粉中，淀粉含量≥86%，按86%計(jì)算，得到所需玉米量為281.5÷86%=327.3t.3.3熱量衡算1.蒸汽用量1）一次噴射液化蒸汽量蒸汽壓力0.5Mpar=2113KJ/kg.kCP=4.18kj/kg.k淀粉乳在冬天時(shí)溫度為10℃Q=MSCPS△T=400.3×86%/（17×2%）×1000×4.18×（110-10）=42.3×10^7（kJ）故蒸汽42.3×10^7/2113=200.2t2）高溫?zé)崽幚碚羝昧空羝麎毫?.5Mpar=2113KJ/KgCp=4.18KJ/Kg.kQ=MsCp△T=(606.3+200.2)×1000×4.18×（125-100）=8.4×10^7蒸汽用量為8.4×10^7/2113=39.8液化部分用氣量為200.2+39.8=240因此液化部分用氣強(qiáng)度為240/20=12t/h3）真空閃急冷卻除去水量Q=MsCp△T=（606.3+200.2+39.8）×1000×4.18×（125-95）=10.6×10^7閃急冷卻水量為10.6×10^7/2113=50.2t2.蒸發(fā)若糖化結(jié)束后，脫色過濾及離交后還要增加水量，若所有以上增加因素都考慮在內(nèi)，蒸發(fā)前濃度為26%，因此蒸發(fā)前糖液體積為：400.3×86%÷26%=1324.1m3若蒸發(fā)至糖濃度為止72%，因此蒸發(fā)后體積為：1324.1×26%÷72%=478.15m3蒸發(fā)去水量1324.1-478.15=845.95每天三班，每班工作7小時(shí)，故蒸發(fā)器規(guī)格為845.95÷（3×7）=40.3t/hr若回配量為50%，故選用五效降膜式蒸發(fā)器：40.3t/h×150%=60.45t/hr取60t/hr一套故用蒸汽強(qiáng)度為60/5=12t/hr3.4離子交換器選擇與計(jì)算型號為JN-3200的離子交換器，其中，設(shè)計(jì)最大出力為201m3/h，工作壓力0.6Mpa，工作溫度為5～40℃，水壓試驗(yàn)壓力為0.75Mpa.（1）設(shè)備截面積計(jì)算設(shè)備公稱直徑為3.2米，則其設(shè)備面積為8.04㎡（2）樹脂高度的計(jì)算日產(chǎn)量334t葡萄糖漿，一天工作二十小時(shí)，則產(chǎn)量為16700kg/h葡萄糖漿，其密度為1100kg/m3，則體積為15.2m3，因其設(shè)備面積為8.04㎡，所以高度約為2米，所以葡萄糖漿所需高度兩米，選擇樹脂高度為3米。（3）設(shè)備總高度計(jì)算以上計(jì)算出葡萄糖漿所需高度以及樹脂高度，所以，選擇設(shè)備高度為6米。（4）設(shè)備容積的計(jì)算：容積=截面積×設(shè)備高度=8.04×6=48.24m3，所以，設(shè)備容積為48.24m3（5）進(jìn)料口出料口直徑的計(jì)算最大出水量為201m3/h，即出水量為0.06m3/s，進(jìn)水、出水管管徑按管道內(nèi)流速為1.5米/秒計(jì)算，進(jìn)料、出料口面積為0.04㎡，則進(jìn)料、出料直徑約為0.2米。（6）殼體厚度的計(jì)算根據(jù)工作壓力為0.6Mpa，由求算壁厚公式得，壁厚為5.7mm。（7）攪拌槳形式直徑的計(jì)算根據(jù)設(shè)備容積為48.24m3，以及截面積8.04㎡，公稱直徑3.2米，則攪拌槳形式直徑約為2.8米（8）電機(jī)轉(zhuǎn)速根據(jù)以上設(shè)備的各個(gè)計(jì)算，及工作需要，選擇電機(jī)轉(zhuǎn)速為6000r/min.第四章離子交換選擇及操作要點(diǎn)4.1工藝參數(shù)1）進(jìn)料溫度：40～50℃；2）出料電導(dǎo)率：≤30us/cm2；3）透光率：≥99%；4）離交后罐PH值：4.0～5.0；5）失效PH值：陽柱≥4.0陰柱≤4.5；4.2開機(jī)前準(zhǔn)備1）進(jìn)行更衣后進(jìn)入離交崗位；2）檢查工作區(qū)域已清潔，生產(chǎn)操作用具：塑料燒杯、閥門扳手等是否齊全，不存在任何與崗位操作無關(guān)的文件、器具、物料；3）檢查工藝水、電、汽供給是否正常；4）檢查各閥門開關(guān)狀態(tài)是否正常；5）有空白生產(chǎn)記錄4.3開機(jī)操作步驟：1）交換柱使用前先用無離子水洗一次，沖洗時(shí)間不少于5min，打開交換柱排水閥，排出柱內(nèi)一部分水，保持液面距樹脂10cm左右；2）當(dāng)V501離交前糖漿罐糖漿有半罐料后開啟P501離交進(jìn)料泵，糖漿經(jīng)F501檢查過濾器除去雜質(zhì)，經(jīng)E501、E502離交換熱器降溫至40～50℃后進(jìn)入離交柱（E501換熱器利用離交后糖漿對離交前高溫糖漿進(jìn)行初步降溫，對離交后去蒸發(fā)器的糖漿同時(shí)起到預(yù)加熱的作用；E502利用冷卻水降溫）；3）打開一級陽柱進(jìn)料閥門、底流閥門、出料閥門和排空閥；當(dāng)糖液液面至離交柱上視鏡位置時(shí)，開啟陰柱進(jìn)料閥門、底流閥門、出料閥門和排空閥，同時(shí)關(guān)閉陽柱排空閥，盡量避免排空閥出糖。當(dāng)糖液液面至離交柱上視鏡位置時(shí)，開啟調(diào)節(jié)柱進(jìn)料閥門、底流閥門、回收水閥門和排空閥，同時(shí)關(guān)閉陰柱排空閥，盡量避免排空閥出糖。調(diào)節(jié)柱滿后關(guān)閉排空閥出水全部進(jìn)入回收水罐。4）調(diào)節(jié)柱出水后每5min取樣檢測調(diào)節(jié)柱出水濃度，調(diào)節(jié)柱出料有甜味或用阿貝折射儀測濃度達(dá)到5%時(shí)開啟回流閥使糖液回流至V501離交前糖漿罐（回流時(shí)間不低于20min），當(dāng)糖液電導(dǎo)率≤30us/cm2，透光率≥99%時(shí)，打開調(diào)節(jié)柱柱出糖閥，取樣檢測調(diào)節(jié)柱出糖PH值，是否在3.8～4.5范圍內(nèi)，如果出糖PH不合格適當(dāng)開啟陰柱出糖調(diào)節(jié)閥門調(diào)整最后出糖PH值在3.8～4.5之間。糖液經(jīng)F502檢查過濾器除雜后進(jìn)入放入V504離交后糖漿罐，準(zhǔn)備蒸發(fā)濃縮5）判斷樹脂飽和有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，有一項(xiàng)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，就需要再生。a、電導(dǎo)率：當(dāng)糖液電導(dǎo)率＞30us/cm2；b、PH值：陰柱PH≤4.5，陽柱PH≥4.0；c、透光率＜99%。4.4樹脂再生：1）再生離子交換系統(tǒng)時(shí)可以單柱回糖也可以同時(shí)回糖，樹脂飽和后打開進(jìn)水閥，用水將柱內(nèi)的糖液替換出來，15%以上糖液直接進(jìn)入下一道工序（5%～15%濃度糖漿回流到離交前罐或去回收水罐），濃度≤5%或無甜味時(shí)關(guān)閉出料閥，打開回收水閥門。排水至V601回收水罐；2）反沖排污：陽柱樹脂反沖量約為10～12m3/h，打開放氣閥，只要不跑樹脂即可，沖至水清澈，陰柱樹脂反沖量約為10～15m3/h，打開放氣閥，只要不跑樹脂即可，如跑樹脂減小流量，沖至水清澈；3）進(jìn)再生液：進(jìn)再生液前先打開陽柱下排閥，關(guān)閉上排閥，開酸閥往陽柱進(jìn)5～7%HCl，至下排閥PH值為1時(shí)關(guān)閉下排閥，HCl量以浸沒樹脂為準(zhǔn)，浸泡6～8h（最少不低于2h）；打開陰柱下排閥，關(guān)閉上排閥，開堿閥往陰柱進(jìn)4%NaOH，至下排閥PH值為14時(shí)關(guān)閉下排閥，NaOH量以浸沒樹脂為準(zhǔn)，浸泡6～8h（最少不低于2h）；4）柱浸泡完畢后，打開排酸（堿）閥門把再生液放至中和水罐，用無離子水自上而下沖洗樹脂，流量以8～10m3/h為宜；5）沖洗終點(diǎn)：陽柱PH值4.0，陰柱PH值8.0，沖洗完畢后關(guān)閉所有閥門備用，使用前用無離子水再沖洗一次，沖洗時(shí)間不少于5min。結(jié)束語不禁慨嘆，時(shí)間的飛逝。轉(zhuǎn)眼間，課程設(shè)計(jì)就結(jié)束了，總有一種“書到用時(shí)方恨少”的感覺。本次工藝設(shè)計(jì)是，年產(chǎn)10萬噸葡萄糖漿生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)——離子交換論證及選型。經(jīng)過大量的考察與計(jì)算，該離子交換設(shè)備的設(shè)計(jì)基本符合運(yùn)作條件，基本能夠滿足生產(chǎn)需求。當(dāng)然其中存在著不可避免的不足之處，這將在食品生產(chǎn)過程中逐步得到改進(jìn)和完善。通過這次課程設(shè)計(jì)，我認(rèn)為最重要的就是做好設(shè)計(jì)的預(yù)習(xí)，認(rèn)真的研究老師給的題目，其次，老師對題目的講解要一絲不茍的去聽去想，因?yàn)橹挥卸济靼琢?，做起設(shè)計(jì)就會事半功倍，如果沒弄明白，就迷迷糊糊的去做設(shè)計(jì)，到頭來一點(diǎn)收獲也沒有。在這兩周來，也暴露了自己很多問題：第一，由于對課本理論的不熟悉導(dǎo)致計(jì)算公式出現(xiàn)錯(cuò)誤；第二，是在學(xué)習(xí)態(tài)度上，這次課設(shè)是對我的學(xué)習(xí)態(tài)度的一次檢驗(yàn)，我的第一大心得體會就是首要素質(zhì)絕對應(yīng)該是嚴(yán)謹(jǐn)，我們這次設(shè)計(jì)所遇到的多半問題多數(shù)都是由于我們不夠嚴(yán)謹(jǐn)；