年產(chǎn)5000噸味精工廠糖化車間設(shè)計(jì)資料

1、湘潭大學(xué)化工學(xué)院 專業(yè)課程設(shè)計(jì)說明書 題 目：年產(chǎn) 5000 噸味精工廠糖化車間設(shè)計(jì)專 業(yè)：生物工程學(xué) 號(hào)：2008651201姓 名：羅開花指導(dǎo)教師：張小云完成日期：2012.2.24湘潭大學(xué)化工學(xué)院專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書指導(dǎo)教師： 張 小 云系主任： 陶 能 國設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn) 5000 噸味精工廠糖化車間設(shè)計(jì)學(xué)號(hào)： 2008651201 姓名： 羅開花 專業(yè)：生物工程一、主要內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容：擬設(shè)計(jì)年產(chǎn) 5000噸味精工廠， 以糖化工序?yàn)橹黧w做初步設(shè)計(jì)， 完成糖 化車間工藝流程選擇、物料衡算、設(shè)備選型的相關(guān)計(jì)算，繪制車間平面和立面布置圖、 車間設(shè)備布置圖、帶控制點(diǎn)的生產(chǎn)工藝流程圖及主要單

2、件設(shè)備圖等；按相關(guān)要求編寫設(shè) 計(jì)說明書 1 份基本要求： 生產(chǎn)方案和平面布局合理，工藝流程設(shè)計(jì)和設(shè)備選擇及生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具 有先進(jìn)性與合理性，工藝計(jì)算正確，繪圖規(guī)范、進(jìn)度安排序號(hào)各階段完成的內(nèi)容完成時(shí)間1文獻(xiàn)查閱、收集資料第1周2工藝流程選擇、物料衡算第2周3設(shè)備選型及繪制圖紙第3周4編寫設(shè)計(jì)說明書第4周三、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)味精生產(chǎn)工藝和設(shè)備相關(guān)的文獻(xiàn)； 味精工廠設(shè)計(jì)相關(guān)文獻(xiàn)； 工廠設(shè)計(jì)所需各類工具書等。6 參考文獻(xiàn)1 吳思方發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論 M 北京：中國輕工業(yè)出版社， 2006.72 陳寧氨基酸工藝學(xué) M 北京：中國輕工業(yè)出版社， 2007.13 梁世中生物工程設(shè)備 M 北

3、京：中國輕工業(yè)出版社， 2006.94 劉振宇發(fā)酵工程技術(shù)與實(shí)踐 M 上海：華東理工大學(xué)出版社， 2007.15 王志魁化工原理 M 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2004.106 李功樣，陳蘭英，崔英德常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì) M 廣州：華南理工大學(xué) 出版社， 2003.47 俞俊堂，唐孝宣生物工藝學(xué)（上冊(cè)） M 上海：華東理工大學(xué)出版社， 2003.18 張克旭氨基酸發(fā)酵工藝學(xué) M 北京：中國輕工業(yè)出版社， 2006.29 蔣迪清, 唐偉強(qiáng). 食品通用機(jī)械與設(shè)備 M 廣州：華南理工大學(xué)出版社 ,2003.710 劉玉德. 食品加工設(shè)備選用手冊(cè) M 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2006，811 于信令主編

4、 . 味精工業(yè)手冊(cè) M . 北京：中國輕工業(yè)出版社， 2005目錄前言 51.味精的主要理化性質(zhì) 5.2.主要介紹任務(wù)內(nèi)容、工廠特點(diǎn)、產(chǎn)品等 6.第 1 章 味精工廠糖化工藝 81.1 淀粉質(zhì)原料蒸煮糖化的目的 8.1.2 設(shè)計(jì)方案的確定 8.1.2.1 糖化方法的選擇論證 8.1.3 糖化工藝流程 1.0.1.3.1 淀粉的液化（糊化） 1.0.1.3.2 糊化和糖化的控制 1.2.第 2 章 工藝計(jì)算 132.1 味精生產(chǎn)糖化階段工藝流程 1.32.2糖化的主要工藝參數(shù)如下表 2-1 1.32.3 物料的計(jì)算 1.3.味精廠的總物料衡算 1.3.2.3.2 主要工藝參數(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 1.4.

5、2.3.3 原料消耗的計(jì)算 1.4.2.3.4 蒸煮醪量的計(jì)算 1.5.第 3 章 相關(guān)設(shè)備的計(jì)算與選型 163.1蒸煮設(shè)備 1.6.3.2糊化設(shè)備 1.6.3.3糖化設(shè)備 1.7.3.4 車間設(shè)備數(shù)量 1.8.設(shè)計(jì)體會(huì) 19參考文獻(xiàn) 19味精是利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)的一個(gè)具有代表性的產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝涉及種子培養(yǎng)、發(fā) 酵、提取、脫色、離心和干燥等重要的單元操作和工程概念。通過對(duì)谷氨酸車間的工藝 設(shè)計(jì)，可以加強(qiáng)對(duì)自己對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合利能力。通過本畢業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練，可以提高自己 理論聯(lián)系實(shí)際的能力和工程設(shè)計(jì)方面的能力。1. 味精的主要理化性質(zhì)味精又名麩氨酸鈉，化學(xué)名稱為 L-谷氨酸一鈉( C5H8NO4Na

6、·H2O)1 ，是氨基酸的 一種，也是蛋白質(zhì)的最終分解產(chǎn)物?，F(xiàn)多采用微生物發(fā)酵的方法由糧食制成。從發(fā)酵液 中提取得到的谷氨酸僅僅是味精生產(chǎn)中的半成品。谷氨酸鹽與適量的堿進(jìn)行中和反應(yīng)， 生成谷氨酸一鈉，其溶液經(jīng)過脫色、除鐵、除去部分雜質(zhì)，最后通過減壓濃縮、結(jié)晶及 分離，得到較純的谷氨酸一鈉的晶體， 不僅酸味消失，而且有很強(qiáng)的鮮味(閾植為 0.3 %)。 味精的物理性質(zhì) 味精是無色至白色的柱狀結(jié)晶或白色的結(jié)晶性粉末。晶系結(jié)構(gòu)為斜方柱狀八面體。味精 易容易水，不溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑，難溶于純酒精。谷氨酸鈉在水中的溶解度隨 溫度的變化而改變(表 1)。其相對(duì)密度為 1.6351 ，視相對(duì)

7、密度為 0.800.83。比旋光度 a20D =+24.8°+25.3°，氮含量為 7.48 %，熔點(diǎn)為 195 (在 125 以上易失去結(jié)晶 水)，常溫易脫濕，100120 穩(wěn)定；120130 失去結(jié)晶水； 130 170 穩(wěn)定；170 250 分子內(nèi)脫水； 240280 熱分解； 280 炭化。表 1-1 谷氨酸鈉在水中的溶解度溫度/谷氨酸鈉 (/ g/100mlH2O)溫度/谷氨酸鈉 /( g/100mlH2O)062.735089.751066.846099.02070.4770110.303075.7180124.114082.08 味精的化學(xué)性質(zhì) 味精的相對(duì)分子

8、質(zhì)量為 187.13g/mol，易溶于水。與酸鹽反應(yīng)生成谷氨酸鹽，與堿反應(yīng) 生成谷氨酸二鈉鹽，主要的反應(yīng)式如下：C5H8NO4Na+HClC5H9O4N+NaCl（1）C5H8NO4Na+NaOHC5H7O4NNa2+H2O（2）純的味精外觀為一種白色晶體狀粉末。當(dāng)味精溶于水（或唾液）時(shí)，它會(huì)迅速電 離為自由的鈉離子和谷氨酸鹽離子（谷氨酸鹽離子是谷氨酸的陰離子，谷氨酸則是一種 天然氨基酸）。要注意的是如果在 100 以上的高溫中使用味精，經(jīng)科學(xué)家證明，味精 在 100 時(shí)加熱半小時(shí)，只有 0.3 2 的谷氨酸鈉生成焦谷氨酸鈉，對(duì)人體影響甚微。 還有如果在堿性環(huán)境中，味精會(huì)起化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生一種叫谷

9、氨酸二鈉的物質(zhì)。所以要適當(dāng) 地使用和存放。2. 主要介紹任務(wù)內(nèi)容、工廠特點(diǎn)、產(chǎn)品等本設(shè)計(jì)是以精制淀粉（純度為 86%）為原料進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用一次噴射雙酶法為糖化 工藝，以實(shí)際工作日 30天計(jì)算，日產(chǎn)味精 60 噸。對(duì)全廠物料、熱量就行衡算，對(duì)糖化 工段的罐體如調(diào)漿罐、儲(chǔ)漿罐、維持罐、層流罐、糖化罐、儲(chǔ)糖罐以及一些標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備如 液化噴射器、板框過濾機(jī)、板式換熱器和泵等進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算，以確定它們的參數(shù)，便 于設(shè)備布置圖的繪制。下面詳細(xì)表述：1任務(wù)內(nèi)容： 5000 噸味精廠的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括設(shè)計(jì)方案，工藝計(jì)算， 設(shè)備選型，成本預(yù)算，廠的總平面設(shè)計(jì)，各車間設(shè)備布置圖及說明書。2工廠特點(diǎn)：味精是人們

10、的日常用品，由于味精生產(chǎn)沒有季節(jié)限制，所以工廠可 以實(shí)現(xiàn)全年生產(chǎn)，但考慮到設(shè)備要進(jìn)行維修，所以基本選定年生產(chǎn)天數(shù)為 30 天。工廠 生產(chǎn)受環(huán)境和原料的限制比較大，所以選址要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行。3味精特點(diǎn)：味精是谷氨酸的一種鈉鹽 C5H8NO4Na ，為有鮮味的物質(zhì)，學(xué)名叫谷 氨酸鈉，又叫麩氨酸鈉，是氨基酸的一種，也是蛋白質(zhì)的最后分解產(chǎn)物。有固體味精和 液體味精兩種。液體味精是未經(jīng)煉成顆粒的味精原液，飲食業(yè)中以用固體味精為常見。 味精是鮮味調(diào)味品類烹飪?cè)?，以小麥、大豆等含蛋白質(zhì)較多的原料經(jīng)水解法制得或以 淀粉為原料經(jīng)發(fā)酵法加工而成的一種粉末狀或結(jié)晶狀的調(diào)味品，也可用甜菜、蜂蜜等通 過化學(xué)合成制

11、作。除含有谷氨酸鈉外還含有少量的食鹽，以含谷氨酸鈉的多少（99%、95%、90%、80%），分成各種規(guī)格。全國各地均有生產(chǎn)。據(jù)研究，味精可以增進(jìn)人們的 食欲，提高人體對(duì)其他各種食物的吸收能力，對(duì)人體有一定的滋補(bǔ)作用。因?yàn)槲毒锖?有大量的谷氨酸，是人體所需要的一種氨基酸， 96能被人體吸收，形成人體組織中的 蛋白質(zhì)。它還能與血氨結(jié)合，形成對(duì)機(jī)體無害的谷氨酰胺，解除組織代謝過程中所產(chǎn)生 的氨的毒性作用。又能參與腦蛋白質(zhì)代謝和糖代謝，促進(jìn)氧化過程，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的 正?；顒?dòng)起良好的作用。4我國味精生產(chǎn)發(fā)展?fàn)顩r：我國的味精生產(chǎn)，近十年來得到很大的發(fā)展。 1992 年 我國全國產(chǎn)味精 34 萬噸3 ，

12、2001年味精產(chǎn)量達(dá) 71.4 萬噸，味精產(chǎn)量以每年 10%速度遞 增。目前，我國的味精總產(chǎn)量居世界第一位，但人均消費(fèi)水平仍然較低，隨著我國人民 生活水平的提高，味精消費(fèi)量將會(huì)持續(xù)增長。按年人均消費(fèi) 600 克計(jì)算，估計(jì)每年需求 72萬噸。隨著糖蜜味精生產(chǎn)技術(shù)的日益成熟， 生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。 至本世紀(jì)八十年代， 糖蜜味精已成為世界味精生產(chǎn)發(fā)展的主趨勢(shì)，并占領(lǐng)和壟斷了世界味精市場(chǎng)。第 1 章 味精工廠糖化工藝1.1 淀粉質(zhì)原料蒸煮糖化的目的薯類和谷類以及野生植物原料經(jīng)過加壓蒸煮，淀粉糊化成為溶解狀態(tài)，但是還不能 直接被酵母菌利用進(jìn)行發(fā)酵。因此，經(jīng)過蒸煮以后的糊化醪，在發(fā)酵前必須加入一定量 的糖

13、化劑，使溶解狀態(tài)的淀粉，變?yōu)榻湍改軌虬l(fā)酵的糖類，這一個(gè)由淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑倪^ 程，稱為糖化。糖化過程是淀粉酶或酸水解的作用，把淀粉糖化變成可發(fā)酵性糖。將淀粉質(zhì)原料進(jìn)行蒸煮的第一個(gè)目的就是；原料吸水后，借助于蒸煮時(shí)的高溫高壓作 用，使原料的淀粉細(xì)胞膜和植物組織破裂，即破壞原料中淀粉顆粒的外皮，使其內(nèi)容物 流出，呈溶解狀態(tài)變成可溶性淀粉，以便糖化劑作用，使淀粉變成可發(fā)酵性糖。這個(gè)過 程叫糊化，采用的方法是用加熱蒸汽加熱蒸煮。蒸煮的第二個(gè)目的是借助蒸汽的高溫高 壓作用，把存在于原料中的大量微生物進(jìn)行滅菌，以保證發(fā)酵過程中原料無雜菌污染， 使酒精發(fā)酵能順利進(jìn)行。1.2 設(shè)計(jì)方案的確定糖化方法的選擇論證糖化

14、工段主要有酸解法、酶酸法、雙酶法這三種方法。酸解法是傳統(tǒng)的制糖方法， 它是利用無機(jī)酸為催化劑，在高溫高壓條件下，將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖。酶酸法是將淀粉 乳先用 - 淀粉酶液化 4，然后用酸水解成葡萄糖。 雙酶法是通過淀粉酶液化和糖化酶糖 化將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖。三種糖化工藝，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。從糖液質(zhì)量、收得率、耗能以 及對(duì)粗淀粉原料的適應(yīng)情況看，雙酶法最佳、酶酸法次之、酸解法最差。但雙酶法生產(chǎn) 周期長，糖化設(shè)備較龐大。從糖漿的黏度來看，雙酶法最低、酸解法最高。雙酶法制糖 工藝可根據(jù)升溫方式的不同分為升溫液化法、噴射液化法。噴射液化法又依所用加熱設(shè) 備的不同分為一次噴射液化法和二次噴射液化法。 一次噴射

15、液化法由于能耗低， 設(shè)備少， 糖液質(zhì)量好而獲得廣泛的應(yīng)用 5。所以本次設(shè)計(jì)采用一次噴射雙酶法。 2.2 液化工藝條 件的論證-淀粉酶能能水解淀粉及其產(chǎn)物內(nèi)部的- 1，4糖苷鍵，不能水解 -1，6 糖苷鍵，但能越過 -1，6 糖苷鍵繼續(xù)水解 -1，4 糖苷鍵，而將 -1，6 糖苷鍵3留在水解產(chǎn)物 中。（1）淀粉液化條件淀粉是以顆粒狀態(tài)存在的， 具有一定的結(jié)晶性結(jié)構(gòu)， 不容易與酶充分反應(yīng) , 如淀粉酶 水解淀粉顆粒和水解糊化淀粉的比例為 1200002。因此必須先加熱淀粉乳， 使淀粉顆 粒吸水膨脹，使原來排列整齊的淀粉層結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞，變成錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這 種網(wǎng)狀會(huì)隨溫度的升高而斷裂，加之淀

16、粉酶的水解作用，淀粉鏈結(jié)構(gòu)很快被水解為糊精 和低聚糖分子，這些分子的葡萄糖單位末端具有還原性，便于糖化酶的作用。由于不同 原料來源的淀粉顆粒結(jié)構(gòu)不同，液化程度也不同，薯類淀粉比谷類淀粉易液化。淀粉酶的液化能力與溫度和 pH 值有直接關(guān)系。每種酶都有最適的作用溫度和 pH 值 范圍，而且 pH 和溫度是互相依賴的，一定溫度下有較適宜的 pH 值。在 37時(shí)，酶活 力在 pH值 5.07.0范圍內(nèi)較高， 在pH 值 6.0時(shí)最高，過酸過堿都會(huì)降低酶的活性。 - 淀粉酶一般在 pH 值 6.07.0 較穩(wěn)定。酶活力的穩(wěn)定性還與保護(hù)劑有關(guān)，生產(chǎn)中可通過調(diào)節(jié)加入的CaCl2 的濃度，提高酶活力的穩(wěn)定性。

17、一般控制鈣離子濃度 0.01mol / L。鈉離子對(duì)酶活力穩(wěn)定性也有作用，其 適量濃度為 0.01mol / L 左右?，F(xiàn)在研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)物料 pH 大于 5.7 后，在最終糖液中即有可能生成麥芽酮糖。 研究還 發(fā)現(xiàn)，隨著液化 pH 的不斷升高，麥芽酮糖的含量也在同步增長。在液化 pH 低于 5.6 時(shí)，即可避免在糖化過程中產(chǎn)生麥芽酮糖。工業(yè)生產(chǎn)上，為了加速淀粉液化速度，多采用較高溫度液化，例如 85 90或者更 高溫度，以保證糊化完全加速酶反應(yīng)速度。但是溫度升高時(shí)，酶活力損失加快。因此， 在工業(yè)上加入 Ca2+或 Na+, 使酶活力穩(wěn)定性提高。（2）液化程度的控制 淀粉經(jīng)液化后，分子量逐漸減少，

18、黏度下降，流動(dòng)性增強(qiáng)，給糖化酶的作用提供了 條件。但是，如果讓液化繼續(xù)下去，雖然最終水解物也是葡萄糖和麥芽糖等，但這樣所 得糖液葡萄糖 DE 值低；而且淀粉的液化是在較高溫度下進(jìn)行的，液化時(shí)間加長，一部 分已經(jīng)液化的淀粉又會(huì)重新結(jié)合成硬束狀態(tài)，使糖化酶難以作用，影響葡萄糖的產(chǎn)率， 因此必須控制液化進(jìn)行程度。淀粉液化的目的是為了給糖化酶的作用創(chuàng)造條件，而糖化酶水解糊精及低聚糖等分子時(shí)，需先與底物分子生成絡(luò)合結(jié)構(gòu)。這就要求被作用的底物分子有一定的大小范圍， 才有利于糖化酶生成這種結(jié)構(gòu)，底物分子過大或過小都會(huì)妨礙酶的結(jié)合和水解速度。根 據(jù)發(fā)酵工廠的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在正常液化條件下，控制淀粉水解程度在葡萄糖

19、值為10 20之間為好（即此時(shí)保持較多量的糊精及低聚糖，較少量的葡萄糖） 。而且，液化溫度較 低時(shí)，液化程度可偏高些，這樣經(jīng)糖化酶糖化后糖化液的 DE 值較高。淀粉酶液化終點(diǎn) ?？梢缘湟猴@色來控制。1.3 糖化工藝流程糖化工藝流程圖如下圖 1.1 所示。圖 1. 1 一次噴射雙酶法制糖工藝流程圖淀粉的液化（糊化）1淀粉液化的目的是為了給糖化酶的作用創(chuàng)造條件，而糖化酶水解糊精及低聚糖等分子時(shí)，需先與底 物分子生成絡(luò)合結(jié)構(gòu)，然后才發(fā)生水解作用，使葡萄糖單位逐個(gè)從糖苷鍵中裂解出來， 這就要求被作用的底物分子有一定的大小范圍，才有利于糖化酶生成這種結(jié)構(gòu)，底物分 子過大或過小都會(huì)妨酶的結(jié)合和水解作用速度

20、。液化達(dá)到終點(diǎn)后，酶活力逐漸喪失，為 避免液化酶對(duì)糖化酶的影響， 需對(duì)液化液進(jìn)行滅酶處理， 一般液化結(jié)束， 升溫至 100 保持 10 min 即可完成，然后降低溫度，供糖化用。102淀粉液化的方法（1）水解動(dòng)力的不同：酸法、酶法、酸酶法、機(jī)械液化法 （2）工藝的不同：間歇式、半連續(xù)式、連續(xù)式（3）設(shè)備的不同：管式、罐式、噴射式（4）加酶方式的不同：一次加酶、兩次加酶、三次加酶（5）原料的精粗不同：淀粉質(zhì)原料直接液化、精制淀粉液化 本設(shè)計(jì)糖化工段的主要工藝是連續(xù)操作，雙酶法。3酶法液化（1）連續(xù)操作 連續(xù)操作是指從淀粉進(jìn)入蒸煮罐，經(jīng)過整個(gè)糖化階段，到糖化醪出車間，液體在罐 體中或者在管道中都是

21、保持流動(dòng)的狀態(tài)。連續(xù)液化的優(yōu)點(diǎn)是液化操作連續(xù)進(jìn)行，產(chǎn)量大，料液與蒸汽混合均勻，液化質(zhì)量有 保證。特別是噴射式液化，料液與蒸汽的接觸、混合是在噴射器內(nèi)瞬間完成的，并通過 在高溫下短時(shí)間的停留達(dá)到徹底糊化的目的。連續(xù)液化的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是液化溫度高，所 以溶液中蛋白質(zhì)凝聚好，結(jié)團(tuán)好，料液過濾速度快，糖液透光率高。連續(xù)糖化工藝與間歇糖化工藝不同，前者的糖化過程中，進(jìn)料、加曲、降溫是同時(shí) 在不同的設(shè)備中進(jìn)行，且不斷地從上面加料，不斷地從下面出料，整個(gè)過程連續(xù)化。連 續(xù)糖化時(shí)間會(huì)縮短。（2）雙酶法 6 雙酶法生產(chǎn)葡萄糖工藝，是以作用專一的酶制劑作為催化劑，反應(yīng)條件溫和，復(fù)合 分解反應(yīng)較少，因此采用雙酶法生產(chǎn)

22、葡萄糖，提高了淀粉等原料的轉(zhuǎn)化率和糖液濃度， 改善了糖液的質(zhì)量，是目前最為理想的制糖方法。雙酶法具有很多優(yōu)點(diǎn)：雙酶法是在酶的作用下進(jìn)行的，反應(yīng)條件較溫和，不需要耐 高溫高壓或而酸腐蝕的設(shè)備；酶作為催化劑的特點(diǎn)是專一性強(qiáng)，副反應(yīng)少，故水解糖液 純度高，淀粉轉(zhuǎn)化率高； 可在較高的淀粉乳濃度下水解。用雙酶法制得的糖液較純凈、 顏色淺、無苦味、質(zhì)量高，有利于糖液的充分利用。但雙酶法反應(yīng)時(shí)間較長，設(shè)備要求 較多，且酶是蛋白質(zhì)， 易引起糖液過濾困難。 當(dāng)然，隨著酶制劑生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)的提高， 雙酶法制糖將逐漸取代酸解法制糖。酶解法液化、 糖化淀粉常用的酶是 -淀粉酶， 其作用是將淀粉迅速水解為糊精及少11

23、量麥芽糖，對(duì)淀粉的作用，可將長鏈從內(nèi)部分裂成若干短鏈的糊精，所以也稱內(nèi)切淀粉 酶。淀粉受到 -淀粉酶的作用后，遇碘呈色很快反應(yīng)，如下表現(xiàn)： 藍(lán)紫紅淺紅不顯色（即碘原色 ）8淀粉在糊化之前， -淀粉酶是難以直接進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部與淀粉分子發(fā)生作用的。 淀粉原料的預(yù)處理，例如原料的粉碎細(xì)度、配水比例等都將影響淀粉的糊化效果酶制劑 的種類、酶制劑的使用量、液化溫度、液化 pH 等又將最終影響淀粉的液化質(zhì)量。糖化酶：作用于淀粉的 l ，4-糖苷鍵相結(jié)合，能從葡萄糖鍵的非還原性末端起將葡 萄糖單位一個(gè)一個(gè)的切斷，因?yàn)槭菑逆湹囊欢酥饾u地一個(gè)個(gè)地切斷為葡萄糖，所以稱為 外切淀粉酶。使用糖化酶的優(yōu)點(diǎn)：糖化酶對(duì)設(shè)

24、備沒有腐蝕性，使用安全。工藝簡單、性 能穩(wěn)定、有利于各廠的穩(wěn)定生產(chǎn)。對(duì)淀粉水銀比較安全，可提高出酒率，麩曲法能減少 雜菌感染，節(jié)約糧食可降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件。有利于生產(chǎn)機(jī)械化，有利于實(shí)現(xiàn) 文明生產(chǎn)。糊化和糖化的控制本設(shè)計(jì)采用自動(dòng)化設(shè)備對(duì)液化糖化過程進(jìn)行控制，主要控制回路有調(diào)漿罐溫度及pH 值控制、一次噴射溫度控制、糖化溫度控制。調(diào)漿罐定容可采用流量或液位測(cè)量方 式;調(diào)漿罐溫度用進(jìn)入盤管的蒸汽量控制在 30 ；pH 值用純堿溶液控制在 4.2。這些系 統(tǒng)均采用單回路 PID 控制，只要控制器參數(shù)調(diào)整適宜，都能滿足控制要求。制糖過程的 另一個(gè)重要控制系統(tǒng)是糖化罐的溫度控制，要在整個(gè)糖化時(shí)間內(nèi)

25、保持穩(wěn)定的溫度，以利 于液化淀粉轉(zhuǎn)換成葡萄糖。因?yàn)楹疤腔瘜儆谠咸幚黼A段，所以衛(wèi)生及自動(dòng)化要求 可以相對(duì)低一些。12第 2 章 工藝計(jì)算2.1 味精生產(chǎn)糖化階段工藝流程淀粉漿預(yù)蒸糊化氣液分離 真空冷卻糖化壓慮2.2 糖化的主要工藝參數(shù)糖化的主要工藝參數(shù)如下表 2-1 所示4。表 2-1 糖化的主要工藝參數(shù)液化來料 DE 值：1519 %糖化前 pH 值：4.2 ±0.1加酶量：100-300 u/g 淀粉糖化溫度：58-60 糖化時(shí)間：60min糖化結(jié)束 pH 值：4.85.0滅酶溫度：75-80 后滅酶保溫時(shí)間：30 min2.3 物料的計(jì)算糖化工段物料衡算如圖 2.1 所示商

26、品淀粉 配料水 液化酶CaCl2糖化酶糖化工段30%糖液濾渣蒸汽冷凝水及洗水量圖 2.1 制糖工序物料衡算圖味精廠的總物料衡算味精廠的總物料衡算如下表 2-2 所示。表 2-2 味精廠的總物料衡算原料消耗的計(jì)算：主要原料為淀粉，其他原料有 淀粉酶、糖化酶、尿素中間產(chǎn)品：蒸煮醪、糖化醪、發(fā)酵醪量等。13成品、副產(chǎn)品以及廢氣、廢水、廢渣等生產(chǎn)工藝采用雙酶法糖化、間接發(fā)酵和等電點(diǎn)結(jié)晶、流化床干燥。主要工藝參數(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)味精主要工藝參數(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下表 2-3表 2-3 味精主要工藝參數(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)生產(chǎn)規(guī)模（ t/a）80000 t/a 味精生產(chǎn)方法雙酶法糖化 間接發(fā)酵 等電點(diǎn)結(jié)晶生產(chǎn)天數(shù)每年 30 天

27、味精日產(chǎn)量60t產(chǎn)品質(zhì)量味精純度 99原料淀粉 80，水份 12淀粉酶8u/g 原料，糖化酶150u/g 原料尿素204.59kg/t 味精原料消耗的計(jì)算1淀粉原料生產(chǎn)味精的總化學(xué)反應(yīng)式為：糖化：（ C6H10O5） n + n H2O n C6H12O6發(fā)酵： C6H12O6NH31.5O2 C5H9NO4CO2+ 3H2O2生產(chǎn) 1噸味精的理論淀粉消耗量 1.6096 t3-淀粉酶消耗量：應(yīng)用酶活力為 2000 u/g的 淀粉酶使淀粉液化，促進(jìn)糊化，可減 少蒸汽消耗。 -淀粉酶的用量按 8 u/g原料計(jì)算。用酶量為：1.6096 103 81.6092600100 8 6.4384(kg)

28、4糖化酶消耗量：若所用糖化酶的活力為 20000 u/g，使用量為 150 u/g 原料，則糖化酶消耗量為：31.6096 103 15012.072(kg)200005尿素的用量： 204.59 kg/t 味精14蒸煮醪量的計(jì)算生產(chǎn) 5000 噸味精大米原料消耗量：根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)給出，大米原料含淀粉80%11，故 5000 噸味精耗大米量為：375000×1.6096 ×103/80%=1.006 ×107 kg/a根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，淀粉原料連續(xù)蒸煮的粉料加水比為1： 3，故粉漿量為：1.006 ×107×(1+3)4.024×107 k

29、g/a 蒸煮過程使用直接蒸汽加熱，在后熟器和汽液分離汽減壓蒸發(fā)、冷卻降溫。在蒸煮 過程中，蒸煮醪量將發(fā)生變化，故蒸煮醪的精確計(jì)算必須與熱量衡算同時(shí)進(jìn)行，因而十 分復(fù)雜。為簡便計(jì)算，可近似求解。已知蒸煮醪比熱容為 3.62 kJ/(·K), 水的比熱容為 4.18 kJ/(·K), 假定蒸煮醪的 比熱容在整個(gè)蒸煮過程維持不變。1. 經(jīng)蒸煮柱加熱后蒸煮醪量為：4.024 × 107 ×3.62 ×(88 - 50)/ (2748.9 - 88 × 4).1+8 4.024 1×07= 4.256 1×07 kg/a式中

30、 2748.9 蒸煮柱和后熟器加熱蒸汽的焓( kJ/K)2. 后熟器出來的蒸煮醪量為：4.024 ×107 + 4.024 1×07× 3.62 × (84 - 50)/2288.3 = 4.2×41 07 kg/a式中 2288.3 后熟器的溫度為 84下飽和蒸汽的汽化潛熱( kJ/K)3. 經(jīng)后熟器后的蒸煮醪為：4.24 1×07 + 4.24 10×7× 3.62 × (1 1854 )- / (2748.9 - 115× ×07 kg/a式中115 滅酶溫度()2748.9 飽

31、和蒸汽的焓( kJ/K)4. 經(jīng)汽液分離器后的蒸煮醪量：4.45 ×107 + 4.45 1×07× 3.62 × (1 1150 -4.3) / 2245=4.53 107 ×kg/a式中2245 104.3下飽和蒸汽的汽化潛熱( kJ/K)5. 經(jīng)真空冷卻器后最終蒸煮醪液量為：4.53 ×107+4.53 ×107× 3.62 × (104.3 - 63) / 2351=4.827 kg/a × 10式中2351真空冷卻溫度為 63下的飽和蒸汽的汽化潛熱( kJ/K)15第 3 章 相關(guān)設(shè)備

32、的計(jì)算與選型3.1 蒸煮設(shè)備在我國發(fā)酵廠，將噴射加熱器與后熟器、糖化罐組成了連續(xù)蒸煮糖化流程，提高了 生產(chǎn)能力和出酒率， 降低了煤耗，改善了勞動(dòng)條件。 后來又實(shí)現(xiàn)了蒸煮醪液的真空混合， 蒸煮糖化使用了儀表自動(dòng)控制。本設(shè)計(jì)采用罐式連續(xù)蒸煮糖化。其特點(diǎn)為：a) 采用噴射加熱器連續(xù)加熱，節(jié)省能耗；b) 操作容易控制；c) 設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，為大中型工廠廣泛采用；d) 采用真空冷卻器冷卻，提高效率，降低費(fèi)用本設(shè)計(jì)的煮沸鍋的型號(hào)為 A411-00310。3.2 糊化設(shè)備糊化鍋是用于加熱煮沸大米或其他輔料粉，使淀粉糊化和液化的設(shè)備。我國行業(yè)標(biāo) 準(zhǔn) ZBY99030 。鍋體型式：由圓柱形鍋身，球形底或圓錐形底，

33、和弧形頂蓋或錐形頂蓋 組成。鍋身直徑與高度之比 1.5:12:1，有效容量系數(shù) 58%60%，錐底角度以 < 120° 為宜。加熱方式：夾套間接蒸汽加熱，夾套蒸汽壓力為 0.30.6MPa9 。 升溫速度：不低于 1.5 /min。攪拌裝置：為了防止物料沾鍋和提高傳熱效果，在靠近鍋底處設(shè)有槳式攪拌器。攪 拌器的轉(zhuǎn)速一般在 2050r/min，圓周速度 34m/s。材質(zhì)：鍋身、錐底和頂蓋宜采用不銹鋼。球底宜采用紫銅。 凈空高度：不小于 500mm。排氣管截面積與鍋身截面積之比： 1/301/505 。 需設(shè)附件：人孔門，照明燈，液位、溫度測(cè)量裝置，清洗裝置，安全裝置，排氣管 蝶閥

34、。表面要求： 鍋蓋、鍋身和鍋底內(nèi)表面焊縫應(yīng)磨平拋光， 應(yīng)作耐腐蝕的酸性鈍化處理。 外露表面拋光，不應(yīng)有碰傷、劃傷痕跡。本設(shè)計(jì)采用 10 立方米的糊化鍋：3V有效 =V總 =10 0. 6=6 m3設(shè)圓柱高 H=2D，圓錐角 = 60 °，則：h=錐高：2tan2162 1 2V總= D2H D2h4 3 4D2tan3023D324tan30由于所以得：V 總=10 m3，310= D 32D=1.8 mD324 tan 3022 = D2 2D D2 4 12本設(shè)計(jì)的糊化鍋選型如下表 3-19表 3-1 糊化鍋選型表型號(hào) JA7005-0Z 有效容積 m36直徑 mm1800總高

35、mm3600加熱面積 m27工作壓力鍋內(nèi)常壓，夾層0.3Mpa主要材料1Cr18Ni9Ti、 T2主電動(dòng)機(jī)功率 kW7重量 kg7000用途年產(chǎn) 5 千噸圓形味精 糖化設(shè)備3.3 糖化設(shè)備 11本設(shè)計(jì)采用的糖化設(shè)備具有攪拌器和冷卻器，底呈弧形，是一個(gè)矮而肥的圓柱形。 上面有輕便的蓋子。一般糖化鍋的容積有 9、 12/和 19 立方米的，但是要根據(jù)工廠的生 產(chǎn)規(guī)模來決定，一般以不小于 3 立方米為宜，因?yàn)槿莘e太小，不易保持糖化的溫度，太 大則后冷卻較慢，容易引起雜菌污染。本設(shè)計(jì)采用 9 立方米的糖化鍋：V有效=V總 =9 0. 87=7.83m3設(shè)圓柱高 H=2D，則：172V總= D 2H42= D 2 2D4=D由于所以得：V= 9m 3，9= DD=1.79 m本設(shè)計(jì)的糖化鍋選型如下表 3-27。表 3-2 糖化鍋選型表設(shè)備名稱糖化鍋設(shè)備型號(hào)J47101-0Z有效容積： 7.83 立方米，直徑： 1790 mm，總高： 3580 mm ，主要技術(shù)參數(shù)加熱面積： 6 平方米，主要材料： Cr18Ni 9Ti配套動(dòng)力( kW )7設(shè)備重量 (kg)3500(4) 全自動(dòng)快開式壓濾機(jī)型號(hào) DR A1500，過濾面積 1.70 (N-1) ，濾板厚度 75mm，鋁板數(shù)量 N，濾室容積 32 (N-1)，