年产16万吨高麦芽糖浆设计说明书

大学毕业设计摘 要在本设计中高麦芽糖浆的生产方法是利用淀粉为原料，通过二次喷射液化、糖化、脱色过滤、离子交换、浓缩等工艺过程，制成浓度为75%的高麦芽糖浆。本次工艺采用的是双酶法，这种工艺不但提高了麦芽糖的产量和淀粉的利用率，而且使生产成本大大降低。高麦芽糖浆的优点有很多比如较高的保湿性和较低的吸潮性，口味相对适中的甜度，比较良好的抗结晶与抗氧化性，适中的粘度，稳定的化学性质，冰点低，较高的耐热性就算在加热时也不容易发生美拉德反应等。这些优点使它被广泛的应用于食品、保健、化工等多种行业，尤其是在食品工业中，可提高食品的粘稠度和口感这一特性使它在甜品、冷饮、糖果、乳品等食品加工行业中被青睐。 国际上目前利用酶法生产高麦芽糖浆是较为先进的方法之一,其中除了糖化酶和固定化液化酶的生产工艺外,还有热分离水化系统精制麦芽糖浆以及超滤法等。目前国内外酶法生产高麦芽糖浆仍处于主流位置。因酶法生产不仅成本低，生产较安全且生产效益高。本设计通过对国内外文献的查阅最终也采用酶法来进行高麦芽糖浆的生产。在本次设计中主要是对生产流程中所需各种物料平衡的计算、热量平衡的计算、水平衡的计算、本设计重点工段（蒸发工段）的论证和设计以及设备选型等。关键词：高麦芽糖浆；双酶法；工艺；计算大学毕业设计IAbstractIn the design of high maltose syrup is the use of starch as raw material, through the secondary jet liquefaction, saccharification, decolorization, ion exchange, concentration process, made of 75% concentration of high maltose syrup. The process uses a double enzyme method, not only improve the maltose production and utilization, but also greatly reduce the cost of production. High maltose syrup due to low moisture absorption and high moisture retention, moderate moderate sweetness, good resistance to crystallization, oxidation resistance, moderate viscosity, good chemical stability, low freezing point, heating is not easy Maillard reaction, the advantages of high temperature. This type of syrup has been widely used in food, chemical, beverage and other industries, especially in the food industry, such as pastries, beverages, candy, frozen and other foods are used maltose syrup as raw materials or accessories, can improve food sticky Consistency and taste.At present, the international production of high maltose syrup is more advanced is the use of enzymatic production, in addition to immobilized liquefied enzyme and glucoamylase process, there are ultrafiltration production of maltose syrup and thermal separation of water system refined maltose syrup. Now commonly used in domestic and foreign production of high maltose syrup process are generally enzymatic production. Because the enzyme production of its low cost, good production efficiency and production safety. In this design, some of the literature eventually used enzymatic to produce high maltose syrup.The design of the domestic and foreign literature through the final use of enzymatic method for the production of high maltose syrup. In this design is mainly on the production process required for a variety of material balance calculation, calculation of heat balance, water balance calculation, the design of the key section (evaporation section) demonstration and design and equipment selection.Keywords: high maltosesyrup; double enzyme method; process; calculation大学毕业设计目录摘 要 .IAbstract.II第一章 绪论 .11.1 麦芽糖浆的生产原理、性质以及国内外发展现状与其应用 .21.1.1 麦芽糖浆的生产原理 .21.1.2 麦芽糖浆的性质 .21.1.3 麦芽糖浆的应用 .21.1.4 麦芽糖浆在国内外的发展状况与国内的显著成果 .31.2 设计依据及设计原则 .31.2.1 设计依据 .31.2.2 设计原则 .31.2.3 设计范围 .41.3 本设计所用设备的特点以及先进程度 .41.3.1 液化方法 .41.3.2 离子交换 .41.3.3 四效蒸发 .5第 2 章 工厂建设技术基础 .62.1 厂区概述 .62.2 供应方案及自动化程度的说明 .72.2.1 供热方案 .72.2.2 供电方案 .72.2.3 水处理系统 .72.2.4 控制程度 .72.3“三废”处理及综合利用方案 .72.3.1 废气的处理 .72.3.2 废水的处理 .82.3.3 废渣的处理 .82.4 原料、燃料的来源及产品供销 .82.5 原材料、辅料及产品规格 .8大学毕业设计第 3 章 工艺设计及论证 .93.1 本设计工艺采用酶法生产的合理性 .93.1.1 单酶糖化法 .93.1.2 双酶糖化法 .93.1.3 三酶糖化法 .93.2 工艺设计基础 .93.2.1 工艺流程及控制参数 .93.2.2 产品、副产品的产量与去向 .103.2.3 工艺论证 .103.2.3.1 调浆工序 .103.2.3.2 液化工序 .113.2.3.3 糖化工序 .113.2.3.4 脱色工序 .113.2.3.5 离子交换工序 .113.2.3.6 四效蒸发工序 .113.3 重点工段设计论证 .123.3.1 蒸发工艺论证 .123.3.2 多效蒸发工艺原理 .123.3.3 蒸发浓缩系统 .123.4 本设计的突出特点 .12第 4 章 设计计算 .134.1 物料平衡 .134.1.1 调浆工段 .134.1.2 糖化工段 .134.1.3 脱色工段 .134.2 热量平衡 .134.2.1 调乳（换热） .134.2.2 一次喷射工段 .144.2.3 二次喷射工段 .144.2.4 灭酶工段 .14大学毕业设计4.2.5 浓缩前预热 .144.2.6 蒸发工段 .144.3 水平衡计算 .204.3.1 各类水量计算 .204.3.2 其他设备计算 .20第 5 章 蒸发罐的结构设计 .225.1 管子的选择与排列 .225.1.1 规格的选择 .225.1.2 管子的排列 .225.1.3 各壳体内径确定 .225.1.4 壳体壁厚的确定与校验 .225.1.5 确定封头结构尺寸 .235.16 封头与筒体连接 .245.17 支座 .245.2 分离器结构设计 .245.2.1 直径的确定 .245.2.2 分离器入口矩形尺寸的确定 .245.2.3 汁汽排出直径的确定 .25第 6 章 人员编制与经济核算 .266.1 人员配置 .266.2 经济核算 .276.2.1 产品核算 .276.2.2 经济核算 .276.2.3 年利润的计算 .286.2.4 投资回收期 .28附录：设备一览表 .29参考文献 .30谢 辞 .32大学毕业设计第一章 绪论麦芽糖浆现作为甜味剂慢慢进入了我们的生活来代替蔗糖的地位，由于组成麦芽糖分子可以不参加胰岛素代谢就能被身体吸收，非常适合糖尿病患者、高血脂、肥胖者使用。又因其独特的物理特性与甜度适中的口感在诸多食品行业如甜品、冷饮、乳制品、肉制品、饮料与酒、海产品、调味品等行业得到了广泛的应用。高麦芽糖浆作为目前食品、生物等需糖量较大行业的主要糖原料，因其低成本，高糖分在工业批量生产上被广泛的应用，目前麦芽糖浆已是市场上需求量比较大的一种糖原料。作为一种新型淀粉糖浆，高麦芽糖浆自从 70 年代被日本以玉米淀粉为原料经微生物酶水解生产出后就引起了全世界的关注，而后美国也向日本引进了这项技术。我国的麦芽糖浆工艺是在 80 年代初开始研制的，目前已取得较大的进步，酶法生产麦芽糖浆在国内外的麦芽糖浆生产业仍处于主流地位。但随着生活水平的提高，消费者对于生活要求越来越高，目前麦芽糖浆的加工过程还是有很多问题的，例如糖浆中葡萄糖含量过高、微生物的污染、麦芽糖含量低等现象。本次设计的主要目的是想通过对工艺流程，操作条件的精确控制，并对工艺设备进行合理的选型，绘制出流程图、重点工段设备图等，来完成一个整体、合理的高麦芽糖浆生产车间利用所学知识尽可能的解决以上问题。大学毕业设计1.1 麦芽糖浆的生产原理、性质以及国内外发展现状与其应用1.1.1 麦芽糖浆的生产原理麦芽糖是一种淀粉转化糖主要利用淀粉为原料。就目前市场情况而言玉米、小麦、马铃薯是国内外淀粉糖工业的三大原料,在我国东北最常见的制取淀粉糖的原料是玉米。高麦芽糖浆不仅有稳定的物理性质，在生理保健作用的作用也很高，被广泛应用于保健品、高档食品、饮料中。所以，面对这么大的市场需求量如何提高麦芽糖浆的产率，就成了函待解决的问题。首先选择性价比较高的原料，另外还需改善高麦芽糖浆的生产工艺，比如采用双酶或多酶法来代替现在的单酶法生产高麦芽糖浆工艺，可有效提高麦芽糖的产率。目前国内外较先进的酶法生产麦芽糖浆有糖化酶和固定化液化酶的工艺，也有超滤法生产工艺等，这些生产工艺都将会使高麦芽糖浆生产迈入一个更高的台阶，在安全、成本、质量等方面都会有较大的改善。在本设计中采用了利用双酶法工艺以玉米淀粉为原料进行高麦芽糖生产。1.1.2 麦芽糖浆的性质高麦芽糖浆是由若干葡萄糖分子组成的聚合物糖浆,麦芽糖含量较高，外观上澄清明亮，和葡萄糖相比，其保湿性、抗结晶、防潮能力更胜一筹，而且口感柔和、可口性强，其甜度仅为蔗糖的二分之一，对热和酸也比较稳定，加热时很难发生美拉德反应，常温不会因麦芽糖的分解而引甜味发生变化和食品变质。糖果生产行业中因其具有耐高温，DE 值低等优点，可使产品的货架期大大延长，在使用纯高麦芽糖浆生产出的糖果韧性和透明度普遍高于正常糖果，更不出现“返砂 ”现象，不仅提高了产品的风味，还可以为企业节省生产成本，给企业的经济效益带来显著的提高。表 1-1 高麦芽糖浆理化指标项目 固形物 DE值熬温 麦芽糖 麦芽三塘 葡萄糖数值 75% 48 150 55% 19% 3.8%表 1-2 不同糖浆中麦芽糖含量项目 饴糖 高麦芽糖浆 超高麦芽糖浆麦芽糖含量 40%50% 50%75% 75%1.1.3 麦芽糖浆的应用麦芽糖浆被广泛的应用于甜点、面包、烘焙等食品的生产过程中，可起到防止淀粉老化，提高保湿性，延长商品货架期等作用。由于高麦芽糖浆的抗结晶与冰点低等大学毕业设计优点，也冷饮生产中大展手脚，其产品不仅改善产品了的口感，也提高了产品质量并降低生产成本，目前被各大冷饮企业作为增塑剂和增稠剂备受青睐。高麦芽糖浆渗透压较高，可被用于果脯、果酱、果汁罐头、蜜饯及奶油类食品中，其产品具有保质期长、产品口味不易随外界环境改变等优点。目前工业上生产糖浆普遍以高麦芽糖浆为主且产量较大，其 DE 值在 4555%左右，它已被广泛应用于食品、保健品、化工等多种行业，特别是在食品工业中，冷饮、饮料、糕点、糖果中都需要麦芽糖浆作原料或辅料，来提高食品的粘稠度和口感，目前在市场上需求量较大应用前景十分广泛。1.1.4 麦芽糖浆在国内外的发展状况与国内的显著成果在国外，高麦芽糖浆的研究与生产起步较早，发展速度快。其产品不仅品种多、范围广、产量高而且还有很多较为先进的酶法生产工艺例如：糖化酶和固定化液化酶的工艺、超滤法生产麦芽糖浆以及热分离水化系统精制麦芽糖浆等。而我国因麦芽糖行业起步较晚，存在设备落后、生产经验不足、技术力量弱导致大多数麦芽糖生产厂家还在用传统工艺生产，不仅经济效益低而且产品质量也不高。近年来我国大力发展麦芽糖生产行业，成功将纺织工业中退浆的枯草杆菌 -淀粉酶用于喷淋液化和淀粉液化法代替升温液化法，取得了显著的效果。1.2 设计依据及设计原则1.2.1 设计依据根据齐齐哈尔大学食品与生物工程学院教研室下达的毕业生设计任务，综合理论基础知识，考虑麦芽糖浆的良好发展前景，设计年产 16 万吨高麦芽糖浆厂，其主要参数与依据年产 16 万吨高麦芽糖浆厂设计（浓度 75%，DE 值为 50）年生产天数 300 天原料为工业玉米淀粉淀粉转化率113%（商品糖浆/商品淀粉）GB8163-87HG 20519.3-1992劳动法食品安全法1.2.2 设计原则本设计生产麦芽糖浆采用的工艺是双酶法，设计尽可能选用成熟可行的先进工艺，努力使本设计达到先进技术水平，生产切实可行、安全可靠、利用率高、节省成本、经济合理。在条件允许的情况下，提高劳动生产效率，充分利用能源，节约能源消耗，大学毕业设计减低成本，提高产品质量，并提出合理的厂区设计及经济核算和“三废”处理方案。1.2.3 设计范围（1）本设计是设计生产能力为年产 16 万吨的高麦芽糖浆厂，设计主要的设计任务为：本次设计工厂的工艺设计，工厂所需设备的选型，物料、水、汽三大系统的平衡计算，并针对重点设备（蒸发罐）的详细设计。（2）对车间的布置做出系统的设计，对原辅料的来源进行规划，对“三废”的治理和公用设施做出经济而且合理的设计。（3）对厂址选择、供热供电、工厂环境、交通运输、单位布置、人员配置、安全防范、经济核算提出合理化建议。1.3 本设计所用设备的特点以及先进程度本设计是以生产实习为基础，以国内外成熟的工艺和设备为依据的。因此，所选取的设备大部分都是化工设备中常用的罐、泵和标准的零部件。本次设计中为了进一步提高糖液的纯度净化糖液的色泽选择了离子交换工段，还可去掉盐类及少量的有色杂质。另外，本次设计考虑到物料的性质也为了降低蒸汽的消耗量，采用了四效逆流真空降膜蒸发浓缩，节省了能源而且使物料能够高效浓缩。1.3.1 液化方法由于本次设计的日处