年产1.2万吨高麦芽糖浆工厂设计—糖化工艺研究

1摘要本设计介绍了我国麦芽糖浆产业的基本状况，并对年产1.2万吨的高麦芽糖浆厂的总平面布置、生产工艺、公用工程、环境保护及综合利用、工业卫生及劳动保护等方面进行了方案设计。本设计重点研究的是生产工艺，并设计了厂区总平面图、工艺流程图、车间工艺设备布置图。本工艺以淀粉为原料，通过二次喷射液化、糖化、脱色、离子交换、浓缩等过程，制成固形物含量为80%的高麦芽糖浆。该工艺采用双酶法，不但提高了麦芽糖的产量和利用率，而且使生产成本大大降低。关键词：玉米淀粉；双酶法；高麦芽糖浆2Title:thedesignofafactorywhichproduces12000tonsMaltoseSyrupperyearAbstract:ThearticleintroducesthegeneralsituationofhighMaltoseSyrupinchina,andtheannualcapacityof12000tonsofhighmaltosesyrupfactoryofthegenerallayout,theproductionprocess,utilities,environmentalprotectionandcomprehensiveutilization,industrialhygieneandlaborprotectionandsoondesign.Thedesignofthekeyresearchisproductiontechnology,anddesignthefactorytotalfloorplan,processflowdiagram,workshopprocessequipmentlayout.Thisprocesstostarchastherawmaterial,throughthesecondinjectionliquefaction,saccharification,decoloring,ionexchangeandtheenrichmentprocess,solidcontainedintheproductionis80%.Thecraftwhichusetwoenzymenotonlyimprovetheeffectiveofusingthematerial,butalsoimprovetheproductionofthehighMaltoseSyrup,intheendwecaneffectivelyreducethecost.Keyword:cornstarch;twoenzymeaticmethod;highMaltoseSyrup3目录中文摘要1英文摘要2第一章总论1.1概述51.2设计依据91.3设计指导思想91.4设计范围101.5建设规模与产品方案101.6主要原材料、辅助原料、动力消耗指标101.7工作制度及全厂定员11第二章总平面布置2.1厂址概述2.1.1厂址的地质情况及地震烈度132.1.2气象条件132.2总平面布置与运输2.2.1总平面布置的基本原则142.2.2厂内外运输15第三章生产工艺3.1原料及产品质量标准3.1.1感官指标163.1.2理化指标163.1.3卫生指标163.2产品技术方案选择3.2.1产品方案163.2.2生产方法的选择及对比173.2.3生产工艺流程简述183.2.4生产工艺流程简图193.2.5主要工艺参数193.2.6主要原料、物料、动力消耗指标203.2.7物料衡算203.2.8热量衡算213.2.9水衡算253.2.10主要工艺设备选型计算2643.2.11主要设备一览表293.2.12车间自控水平及测量仪表的水平303.2.13车间布置30第四章公用工程4.1建筑结构314.2给水、排水及消防设施4.2.1给水314.2.2排水-324.2.3污水处理324.2.4消防设施324.3供电324.4供热33第五章环境保护及综合利用5.1设计依据345.2副产品综合利用方案及三废处理措施345.3噪音防治34第六章工业卫生和劳动保护6.1设计依据356.2设计原则356.3工业卫生356.4劳动保护35主要经济技术指标表36致谢37参考文献38附录395第一章总论1.1概述麦芽糖是由两分子葡萄糖通过-1，4-葡萄糖苷键连接而成的二糖，化学名称是4-O-D-六环葡萄糖基-D-六环葡萄糖（C12H22O11），在淀粉水解物中是常见的组成成分。液化淀粉经过酶作用制得不同麦芽糖含量的糖浆，从而形成不同的糖浆类别。麦芽糖浆是以淀粉为原料，经酶或酸酶结合法水解制成的一种淀粉糖浆，和液体葡萄糖（葡麦糖浆）相比，麦芽糖浆中葡萄糖含量较低（一般在10%以下），而麦芽糖含量较高（一般在4090%），按制法和麦芽糖含量不同可分别称为饴糖、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆等。“以米蘖煎也“，传统上是以大米或粮食原料经煮熟，加麦芽作糖化剂后，淋出糖液经煎熬浓缩而成的一种糖浆，成为饴糖或麦芽糖浆，其中含麦芽糖40%60%，其余主要为糊精，少量麦芽三糖和葡萄糖。生产饴糖的传统工艺由于技术落后，劳动强度高，出糖率低，60年代起已被酶法糖化工艺所取代。所谓酶法糖化是先将淀粉质原料磨浆，加热糊化，用-淀粉酶液化后，在加麦芽进行糖化的一种工艺。以淀粉或粮食为原料，先用-淀粉酶液化，然后用植物（麦芽.大豆.甘薯等）-淀粉酶糖化作成糖浆，再经脱色或离子交换精制成酶法饴糖，称为高麦芽糖浆或白饴糖。高麦芽糖浆有如下特征与用途：1、高浓度麦芽糖浆清亮透明,甜度仅为蔗糖3040，具有热稳定性(熬糖温度170)，有较好的抗砂抗痒性。因此广泛用于高级奶糖(如上海喔喔食品集团公司，山东青援食品集团)。2、高麦芽糖浆具有较高的冰淇淋凝冻膨胀性能，冰晶细腻，容易冻结，节省能源，因此广泛用于冷食中(如沈阳德氏，内蒙伊利)。3、高麦芽糖浆具有良好的发酵性，保湿性强，有麦芽香味，因此也大量用于在面包糕点及啤酒制造(如豪门啤酒厂)。4、高麦芽糖浆因含有大量的糊精，具有良好的高结晶性，食品工业用于果酱、果冻等，制造时可防止蔗糖的结晶析出，而延长商品的保存期。5、高麦芽糖浆水分活性比蔗糖低，抗菌性强，化学性质稳定，应用于果汁、果浆、以及豆沙等，使产品粘稠、均匀、味美、富有结构感。6、高麦芽糖不依赖人体胰岛素代谢，血糖上升缓慢，且低热量，因此对糖尿病人、心血管病患者和肥胖人有一定的保健功能。67、高麦芽糖浆在糖果工业中可替代水解的淀粉糖浆，不仅制品口味温和，甜味适中，产品不易变色，而且硬糖具有良好的透明度，有较好的抗砂抗烊性，从而可延长保存期。高麦芽糖浆因绝少含有蛋白质、氨基酸等可与糖类发生美拉德反应的物质，故热稳定性好，在制造糖果时更适合于用真空薄膜法熬制糖和浇铸成型。建厂的目的及意义：从国际行业发展趋势看，我国玉米深加工行业的发展前景极其广阔。同时，玉米深加工行业也为我国解决农村经济发展停滞不前的问题提供了有效的途径。我国是传统农业大国，改革开放以来，粮食产量在逐步提高，粮食生产出现了供大于求、农民卖粮难、谷贱伤农的局面，面对加入WTO的严峻挑战，农产品深加工产业的发展在我国优质高产高效农业和农村经济发展的战略地位日渐突出和重要。发达国家的实践证明，农副产品深加工产业是与农业现代化和农村经济同步发展的。在我国，农副产品深加工产业更是维持今后我国农业可持续发展的关键。近年来，随着经济的发展，食品工业特别是绿色食品已受到更多人的青睐。我国高麦芽糖浆生产工业异军突起，总产量已达20万吨以上，已成为轻工产品增加速度最快的行业之一。随着市场蔗糖价格的不断上涨，高麦芽糖浆以它特殊的营养价值和适中的销售价格，已受到食品加工行业和医药行业的广泛应用。我国的高麦芽糖浆是1995年开始进入工业规模生产，近几年来发展很快，产量从1995年的几十万吨，发展到1998年的6000多吨，生产能力增加的更快。与日本、韩国和我国台湾相比，我国的市场潜力是很大的。如果我国高麦芽糖浆的生产水平能达到上述国家和地区的三分之一，那么，我国的高麦芽糖浆产品的市场需求量至少应达到40000吨，而我国目前的实际产量与此需求相比，有很大缺口，这说明市场前景广阔。随着社会经济的发展，消费水平的提高，我国消费者和食品饮料制造企业已经认识到了深加工产品的质优价廉的优越性，开始并快速接受深加工产品作为其直接消费品或原材料。以玉米深加工产品啤酒专用糖浆为例，在国外，啤酒酿造专用糖浆已经是啤酒酿造的主流辅料，几乎全部通过啤酒专用糖浆进行生产。尤其国内啤酒工业目前采用的大麦基本通过进口、每年花费4亿美元的情况下，能够部分替代麦芽的啤酒专用糖浆将得到国内啤酒生产厂的热烈欢迎。另外，啤酒专用糖浆更适合采用高浓酿造技术生产目前畅销的淡爽型啤酒。利用啤酒专用糖浆生产啤酒，每吨啤酒可以节约成本3050元，生产工艺也得到一定的简化，降低了啤酒酿造的劳动强度和劳动力耗费，经过广泛的市场调查，我国多数大型啤酒企业都有迫切的愿望以啤酒专用糖浆代替其质量不稳定、价格高的大米作为其酿造辅料。高麦芽糖浆产品的生产应用，不仅为当地企业带来了巨大经济效益，同时由于该产品对于提高人民健康水平，推动功能性食品和其它相关食品、饮料的发展具有十分重要的意义，因此也具有十分明显的社会效益。71.2设计依据1.2.1长春工业大学毕业实习毕业设计手册1.2.2通化实习所获基础资料1.2.3参考资料：食品工厂机械与设备、发酵工厂工艺设计概论、发酵生产设备、食品工厂设计基础、淀粉糖品生产与应用手册、酶制剂实用技术手册、玉米深加工技术、化工用离心泵、变性淀粉制造与应用1.3设计指导思想1.3.1厂址所在地与长春大成玉米淀粉厂相邻，原料来源充足且运输方便。吉林省煤炭资源丰富，电力供应稳定，可保证连续化生产。劳动力资源丰富，呈供大于求的趋势。1.3.2坚持勤俭节约，增收节支的方针。1.3.3尽量采用先进的生产技术与设备，认真吸取和借鉴国内外各种产品生产的成熟新工艺，新技术，尽量采用成型设备。1.3.4合理利用资源，对副产品进行全面的综合利用，变废为宝，节约能源，降低消耗指标。1.3.5满足市场对产品质量及产量的要求，着眼于长远发展，留有余地，力求做到整体布局和场地利用合理。1.4设计范围1.4.1主生产车间1.4.2辅助生产车间机修车间、中心实验室、综合办公楼、汽车库，库房等。1.4.3公用工程部分变电所、锅炉房、水泵房（包括贮水池及消防泵房）、空压机及真空泵房.冷冻站（凉水塔.循环水池）、污水处理厂等。1.4.4仓储部分主原料库、包装原料库、成品库、煤堆场及灰渣场等。1.5建设规模及产品方案1.5.1建设规模：年总产量12000t1.5.2产品方案：生产固形物含量80，麦芽糖含量为90%的高麦芽糖浆，每桶装25kg。81.6主要原料、辅助原料、动力消耗指标表1-1主要原材料、燃料及动力用量表数量序号名称单位时天年备注1商业淀粉t1.5230.8910944含水12%2a-淀粉酶kg0.24.8144020000wu/ml3-淀粉酶kg0.020.48144100000u/g4普鲁兰酶kg0.256180010000Aspu/g5氯化钙kg0.614.443206塑料桶个348002400007水t17.374171251008汽t4.80115.2345609电t134.853236.497092010煤t0.613.9417611Na2SO3kg0.33824001.7工作制度及全厂定员1.7.1工作制度年工作日：300天生产班次：三班全天连续生产1.7.2全厂定员全厂定员总计254人，其中工人212人，管理人员19人，工程技术人员23人。表1-2管理部门劳动定员部门管理人员技术人员生产工人服务人员合计厂部112场办112党办112生产计划科11技术科1239部门管理人员技术人员生产工人服务人员合计质检科123化验室22仓储167销售科22财务科11行政科11档案科11汽车队121013接待室11小计13916341合计41表1-3公用工程部分劳动定员名称管理人员技术人员生产工人服务人员合计变电所22锅炉房145水泵房及贮水池44污水处理厂1269保洁部44小计15144合计24表1-4生产车间定员名称管理人员技术人员生产工人服务人员合计调浆167喷射液化1146二次液化1146糖化145过滤1629脱色1618离子交换121410名称管理人员技术人员生产工人服务人员合计双效浓缩1146包装111012小计49464合计63三班总人数为：633=189人全厂总人数为：189+41+24=254人11第二章总平面布置2.1厂址概述2.1.1厂区地理位置简述本厂位于长春市绿园区，靠近西环城公路，交通便利，并靠近大型玉米深加工基地，大成玉米淀粉厂。原料供给充足，运输方便。在离本厂西南5公里处有一家包装材料加工场，包装材料运输方便，并且运费较低。厂区东部为居民区，商店，学校，及职工生活福利设施完善。2.1.2厂区地质情况、气候条件整个厂区地表比较平坦，极限高差约为1.2m。厂区主要分布生产车间及辅助生产车间，并留有充分的发展余地，无需额外征用土地，可对现有旧建筑，在可利用的基础上逐渐拆除。根据地质勘查报告地岩性质较为稳定，第一层为耕土及耕土与卵石和杂填土，厚度约为0.20.9m，第二层为粉细沙，厚度约为0.150.20m；第三层为卵石其厚为3.45.10m；第四层为花岗岩，本层为勘查场区的基岩，控制厚度为0.30.5m，控制深度为5.07.9m。厂区地下水属潜水类型，主要埋藏于沙卵石层之中，水补给源要靠降雨渗透补给，地下水的高度受此影响较大。根据东北地区地震烈度区划图，长春属于低六级地震区，不做防震设施。气象条件年平均气压995.40mm年平均温度6.5年极端最高气温37.7年极端最低气温-36.2年平均相对湿度72%全年日照时数2284.0h无霜期130-166d积雪最大深度38mm年平均降水量947mm年最大降水量1272.8mm月最大降水量520.7mm12日最大降水量162.7mm最大冻结深度1000.0mm最大风速22m/s平均风速1.5m/s全年主导风向WS(西南风)2.1.3厂区占地面积42000m2.2总平面布置与运输2.2.1总品面布置原则1.总平面布置应注意下面几点：平面紧凑总平面设计应根据批准的设计任务书，按不同的规模和类别，结合周围的环境，布置上力求紧凑，以节约用地。布置合理各建筑物、建筑物的位置，必须符合生产工艺要求，保证生产过程的连续性；尽可能缩短运输线，避免重复运输；合理组织人流货运，使其互不干扰。根据生产性质、动力供应、卫生防火等方面的要求，将建筑物或构筑物分区布置。有大量烟排出的车间就布置在厂区边缘和常年主导风向的下方。动力供应设施接近负荷中心，以缩短管线，减少损耗。给水设施应相对集中，并接近水源；管道的走向及厂区的排水，就结合厂区的地形坡向，有组织的排入城市下水系统或河流系统。建筑物、构筑物之间的距离，应根据生产、防火、卫生等方面的要求，结合地貌进行确定。合理确定建筑物、或构筑物的标高，尽可能减少石方工程量。2.2.2本设计厂区环境麦芽糖浆是一种重要的食品，根据食品生产的卫生要求对厂区进行绿化创造一个卫生、干净的环境是非常重要的。它直接影响产品质量，销售市场及今后的发展。应给予充分重视。建厂方位应考虑到不受到区域性的环境污染，远离污染严重的工业区，并建在主要污染源的上风向。具有清洁、卫生、无污染的可靠水源。厂区内部的烟、气、水、废渣排放，除合理利用之外，均要达到国家的排放标准，煤渣给砖厂用于烧砖，但不得在厂区内长期贮存。厂区做到生产、生活分隔，人货分流，锅炉房区设置了专用出入口防止交叉污染。13工厂建成后可利用有绿化来保护环境，净化空气，将各厂区用绿化带进行空间分离，空地种植灌木和草从。2.2.3车间的组成1.主生产车间2.辅助生产车间由原料库，变电所，机修车间，污水处理站，锅炉房等组成。2.2.4总平面布置1.全厂占地42000m2.按功能分区，从主入口进入后为厂前区然后延伸到生产区，厂前区设置办公楼、车库、食堂及停车场。生产区包括了主车间、循环水泵房、变电所、工人浴池。锅炉房、煤厂、灰渣场布置远离生产和生活区的厂区下侧风侧。布置中要留有充分的发展余地。在生活区设置了娱乐中心、卫生所，为方便年轻母亲特设置托儿所。3.生产区的原料库、成品库、维修车间都由新建筑解决，对于易燃易爆及危险品存于仓库中，并于消防水池边。4.厂内道路采用城市型道路（沥青贯入式），主干道宽10m，其余为5m。厂区周围设置2m高围墙。东、西、南、北各设一个大门。5.排雨水方式采用路面排水和暗管排水相结合的方式，靠近生产车间、仓贮库、办公楼附近用暗管排放，排入生活污水区，其于为路面自然排放。2.2.5厂内外运输方案表2-1厂内外运输方案序号名称单位运输量运输方式备注运入量t/y15188.31原料淀粉t/y10944公路运输汽车2煤t/y4176公路运输汽车3a-淀粉酶kg/y1440公路运输耐高温型4-淀粉酶kg/y144公路运输5氯化钙kg/y4320公路运输6塑料桶t/y60公路运输25kg/个7Na2SO3kg/y2400公路运输二运出量t/y13494.41高麦芽糖浆t/y12060公路运输糖罐车2灰渣t/y1252.8公路运输汽车3副产品t/y181.6公路运输14三总计t/y28682.7第三章生产工艺3.1原料及产品的质量标准3.1.1食用玉米淀粉质量标准表3-1理化指标项目优级品一级品二级品水分/%13.014.014.0酸度/mL20.020.025.0灰分/%（干基）0.100.150.20蛋白质/%（干基）0.300.500.70细度（100目筛通过率）/%99.999.599.3白玉米97.596.095.0黄玉米92.092.090.0脂肪/%（干基）0.150.200.25斑点/（个/）0.401.001.50表3-2卫生标准指标项目出厂销售砷/（mg/kg）（以As计）铅/（mg/kg）（以Pb计）黄曲霉毒素B1/(ug/kg)细菌总数/(个/g)大肠菌群/(个/100g)致病菌(系指肠道致病菌及致病性球菌)0.51.05500100030不得检出3.1.2高麦芽糖浆的质量标准1.感官指标15外观：无色、清亮、透明粘稠液体，无可见杂质。色泽：符合试验。香气：无异味。滋味：甜味温和。2理化指标表3-3高麦芽糖浆理化指标品名固形物含量/%PH值DE值/%熬煮温度/麦芽糖含量/%（质量）高麦芽糖浆754.66.04555150703卫生指标表3-4高麦芽糖浆卫生指标项目指标砷（以As计）/（ug/g）0.5铅（以Pb计）/（ug/g）0.5细菌总数/（个/g）3000大肠菌群（个/100g）30致病菌不得检出3.2生产技术方案选择3.2.1产品方案使用直径为0.4m,高0.3m的白色塑料桶包装产品。对于大客户可进行糖罐车直接运输。3.2.2生产方法的选择及对比1.高麦芽糖浆的生产，根据水解工艺的不同，可分为酸法和双酶水解法两种。早期工业生产及国内现行的生产工艺，大多采用酸法工艺，这种工艺方法由于酸催化的复合反应及脱水反应，不仅造成原料损失，而且生产的糖浆有不易脱除的色泽和气味。另外，此法不能直接用于玉米粉，因为酸催化作用没有专一性，还能水解原料中的其他物质。因而要求原料必须是精制的淀粉，这使糖浆成本显著增加。而酶法制糖工艺与酸法工艺相比具有许多优点：1.不用麦芽，简化工艺，降低成本。2.出糖率高;3适用于玉米及其它粮食原料；4便于操作和管理；5质量稳定可靠；616不受气候条件限制，可常年生产；7反应条件温和，全部设备投资只有酸法工艺的三分之一左右，成本比酸法下降了20以上。2.生产高麦芽糖浆必须并用脱支酶，为提高麦芽糖的含量，常使用一种以上的脱支酶和糖化用酶，并严格控制液化程度，DE值不宜超过10。由于黏度高，因此底物浓度不宜太高，一般控制在30以下，尤其是制造麦芽糖含量90以上的超高麦芽糖浆时，液化DE值应小于1，底物浓度也相应的大大降低，这样的操作必须使用喷射液化来完成。3.喷射液化器的选择对比：间歇液化由于料液受热不均匀，用汽不均匀，不仅蒸汽耗量大，而且液化不均匀，糖化终了有糊精存在，蛋白质难于凝固，这种糖液不仅过滤困难，而且蛋白质类、糊精混在糖液中，导致发酵时泡沫过多，逃液严重，这也必定影响发酵后糖的提取和精制。采用喷淋液化法，该法不仅液化时间长、效率低、安全性差、浪费蒸汽，而且液化不彻底，影响糖液质量，同时设备占地面积大。连续喷射液化具有连续液化、操作稳定、液化均匀、糖化液过滤速度快等优点外，还具有对蒸汽压力要求较低、省蒸汽（与间歇液化相比省蒸汽15）、无堵塞、无振动等特点。4.酶制剂的选择2：耐高温a-淀粉酶比中温a-淀粉酶活力高，而酶活力为20000wu/ml的耐高温a-淀粉酶比活力为10000wu/ml的酶活力高。从过滤角度考虑，应选择活力为20000wu/ml的耐高温a-淀粉酶。5.蒸发器的选择：工厂的多效浓缩设备，一般采用双效、三效，有时还带有热泵。效数越多，有利于节约热能，但设备投资费用增加。一般每蒸发1t水，双效需0.57t蒸汽，三效需0.4t蒸汽，四效需0.3t蒸汽。采用双效即可节约43%的蒸汽，所以经全面分析和细致考虑选用双效浓缩装置。6.真空式冷凝器分为大气式、间壁式、喷射式，现选用大气式冷凝器。大气式冷凝器是利用冷却水与二次蒸汽直接接触进行冷却，采用逆流式效果较好，冷却水的排出是利用气压真空腿，不凝性气体是利用干式真空泵从冷凝器顶部抽出。二次蒸汽温度与冷却水的温度仅相差13，冷却水消耗量较小，此外结构简单，工作可靠，使用寿命较长，只是到一定时间拆开清理一下淋水板的水垢即可。但其缺点是要求架设较高，需要较长的管道，安装检修不方便。7.泵的选择：发酵工业使用的最为广泛的是离心泵，因为它体积小，效率高，运行可靠，控制方便。往复泵为容积泵它的流量与压头无关，调节往复泵的流量，可通过改变往复泵的转速，改变冲程大小或采用支路调节的方法来实现。往复泵不能像离心泵那样，在出口管上设置阀门的办法调节流量，如限制往复泵流量，即会出现重大事故。真空泵大致分为两类，干式真空泵、湿式真空泵。干式真空泵只从容器中抽取气体，效率较高，可达9699.9%真空度。湿式真空泵在抽取气体的同时，还夹带较多的水汽，它只能产生8590%的真空度。178.液化方法的选择2：液化分类的方法很多，以水解动力不同可分为酸法、酸酶法、酶法及机械液化法。酸液化法：优点：适和精制淀粉，所得糖化液过虑性好。缺点：因为酸液化发生葡萄糖的复合分解反应，生成的有色物及复合糖类，降低了淀粉的转化率及糖液质量。另外，此法的液化液用来酶法糖化时，糖化最终会有微量醇不溶性糊精存在。酸酶液化法：这种方法有酸法液化的过滤性能好和酶法液化的糖化程度高的优点。此法酶用量少，过滤性能好。此法用管道设备连续液化，可达到最佳液化效果。不过这种方法的工艺过程较为复杂。机械液化法：此法不使用任何催化剂，使粉浆喷射入一个旋转的蒸汽加热器中，受热淀粉立及糊化，在强烈的机械剪切力作用下，使淀粉分散。然后急剧冷却，以防淀粉重新结合。这样的得到的糊精聚合度为200300，较高与酶法，有利于葡萄糖淀粉酶结合，糖化后的DE值可达99%，而且适用任何淀粉。但这种工艺的方法有待完善。3.2.3生产工艺流程简述2调浆：在配料罐中加入水，调节粉浆浓度在30%。用Na2CO3调节PH值6.26.5，并加入CaCl2，1.2kg/t干物质。最后加入耐高温a-淀粉酶，0.3kg/t干物质，调节温度到25。液化：用泵把调好的粉浆打入喷射液化器，在喷射器中粉浆和蒸汽直接相遇，出料温度9597，从喷射器中出来的料液，进入层流罐保温60min，维持温度9597。用泵把粉浆打入第二只液化器中。在第二只液化器中料液和蒸汽直接相遇，温度上升到145以上，并在维持罐内维护35min，把耐高温的a-淀粉酶彻底杀死。用泵把粉浆送入真空闪急冷却系统，使温度下降到9597，泵入二次液化罐。用Na2CO3调节PH值6.5，加入高温a-淀粉酶，0.1kg/t干物质。液化30min，碘试显本色，液化结束。测DE值，保证其小于2%。糖化：液化结束通过换热器，把温度降到50，用盐酸调节PH值到5.0，然后加入-淀粉酶240g/g干物质，普鲁兰酶2500g/g干物质。保持温度50糖化48h。当用无水酒精检验无糊精存在时，糖化结束。升高温度到80，保温20min灭酶。除渣：把糖化好的糖浆，通过板框压滤机，进行除渣。开始时加压应低于0.5Mpa，待滤饼形成阻力增大时增加压力，但不应超过2Mp为宜。脱色：除渣完毕后用酸调节PH值到4.8加0.51.0%的糖用活性炭，加热到80搅拌30min后压滤。若第一次脱色糖液色价在0.4以下，即可进行离子交换，否则需补加0.20.3%作第二次脱色。第二次脱色活性炭可用于第一次脱色，以提高原料利用率。脱色后的糖液进入离子交换柱进行离子交换，离子交换床按阳-阴-阳-阴串联，阳离子交换树脂选用0017（即732强酸性苯乙烯），阴离子选用2014（即711强碱性苯乙烯）。粉浆用泵打入离子交换柱顶部，其流速为树脂体18积的34倍。当阳离子柱流出糖液的PH值下降到4.5左右时停止使用交换树脂，要对其进行再生。浓缩：脱色后的糖液降温到68，泵入双效真空浓缩器中，在真空度80kpa以下浓缩到固形物含量达80%即为成品。成品泵入贮糖罐，并加入Na2SO3（200g/kg）。成品经降温到室温25后包装。3.2.4生产工艺流程简图耐高温a-淀粉酶耐高温a-淀粉酶淀粉调浆一次喷射液化二次喷射二次液化罐糖化除渣活性炭脱色氯化钙-淀粉酶和普鲁兰酶过滤除杂阴阳离子交换双效降膜蒸发浓缩降温贮糖罐贮存包装3.2.5主要工艺参数粉浆初浓度30；调浆PH值6.26.5；CaCl2加入量1.2kg/t干物质；耐高温a-淀粉酶0.4kg/t干物质；液化温度9597；灭高温酶温度145；二次液化PH值6.5；DE值2%；糖化温度50；糖化PH值5.0；糖化时间48h；-淀粉酶40g/g干物质，普鲁兰酶500g/g干物质；脱色温度80，时间30min,PH值4.8;固形物含量80%；Na2SO3加入量200mg/kg；3.2.6主要原料、物料、动力消耗指标表3-5主要原料、物料、动力消耗指标19单位产品消耗指标序号名称规格单位数量备注1商业淀粉含水12%t/t0.9082a-淀粉酶20000wu/mlkg/t0.12耐高温型3-淀粉酶100000/gkg/t0.0124普鲁兰酶1000Aspu/gkg/t0.155氯化钙kg/t0.366塑料桶D0.4H0.3个/t20白色塑料桶7水t/t10.438汽t/t2.879电高压电kW/t0.0110Na2SO3kW/t0.23.2.7物料衡算（1）生产规模：年产12000t高麦芽糖浆。（2）生产天数：每年300d。（3）日产量：12000/30040t/d其中固形物含量=4080%=32t；麦芽糖含量=3290.1%=28.832t；葡萄糖含量=320.2%=0.064t；麦芽三糖含量=327.2%=2.304t；低聚糖含量=322.1%=0.672t；（C6H10O5）n+n/2H2on/2C12H22O11162n(n/2)342a28.832a=27.314t（C6H10O5）n+nH2onC6H12O6162n180nb0.064b=0.0576t（C6H10O5）n+(n/3)H2o(n/3)C18H32O16162n(504/3)nc2.304c=2.222t20（C6H10O5）n+(n/5)H2o（n/5)C30H52O26162n(n/5)828d0.672d=0.657t所需淀粉理论值=27.314+0.0576+2.222+0.657=30.25t在实际生产过程中淀粉的实际利用率为94.6%，所以实际所需淀粉量=30.25/94.6%=31.98t由中华人民共和国国家标准食用淀粉GB-T88所选淀粉含水量为12%，故每天所需商业淀粉量=31.98/（1-12%）=36.34t生产1t超高麦芽糖浆所需商业淀粉量=36.34/40=0.908t时需商业淀粉量：0.9081.67=1.52t/h一班需商业淀粉量：1.528=12.16t一日需商业淀粉量：12.163=36.48t一年需商业淀粉量：36.48300=10944t酶制剂及化学物品衡算：10每吨干物质需要CaCl2，1.2kg/t干物质；a-淀粉酶，0.4kg/t干物质；-淀粉酶，0.04kg/t干物质；普鲁兰酶，0.5kg/t干物质；Na2SO3用量为200mg/kg。换算成生产1t高麦芽糖浆的消耗量分别为CaCl2，0.36kg/t；a-淀粉酶，0.12kg/t；-淀粉酶，0.012kg/t；普鲁兰酶，0.15kg/t；Na2SO3，0.2kg/t成品。包装材料衡算：固形物含量为80%时密度为1.46t/m成品的时产量为：40/24=1.67t/h包装塑料桶容积：3.14（0.4/2）20.3=0.038m填充系数为0.93，则每桶重：0.0380.931.46=0.05t/桶每日需塑料桶数：40/0.05=800个每班需塑料桶数：800/3=267个每年需塑料桶数：800300=240000个3.2.8热量衡算1.热衡算图Q1Q2调浆温度25第一次喷射液化加热到95一次液化95保温60minQ3Q4Q5第二次喷射液化升温到145二次液化降温到9595保温21Q6Q7Q8Q930min液化降温到5555保温48h温度到80灭酶过滤Q10Q11Q12热损失降温到68双效蒸发耗热降至室温包装2.热量及蒸汽量计算生产40t固形物含量为80%的高麦芽糖浆所需纯淀粉量31.98t。1h处理纯淀粉量为：31.98/24=1.33t/h淀粉浆的每小时处理量为：1.33/30%=4.43t/h干物质含量为30%的淀粉粉浆比热C1=1.55（30/100）4.18（100-30）/100=3.39(kJ/kgK)Q1=3.394.431000(95-25)(1+15%)=1208924.8（kJ/h）设工作蒸汽压的绝对压强为8kgf/cm2查发酵设备附录5得该压力下的温度为169.6，热焓为2772.92kJ/kg，则加热蒸气的消耗量为：W1=3.394.431000（95-25）（1+15%）/（2772.92-397.77）=509.0kg/h第一次喷射液化后，浓度发生变化：一小时糖的产量：40/24=1.67t/h糖中固形物含量：1.6780%=1.34t/h此时料液浓度为：1670/（4430+509.0）=33.8%干物质含量为33.8%的粉浆比热：C2=1.55（33.8/100）+4.18（100-33.8）/100=3.29(kJ/kgK)层流罐保温热损失为粉浆总热量的10%Q2=3.29(4430+509.0)9515%=231552.7（kJ/h）Q3=3.29(4430+509.0)(145-95)(1+15%)=934335.3（kJ/h）设工作蒸汽压的绝对压强为8kgf/cm2查发酵设备附录5得该压力下的温度为169.6，热焓为2772.92kJ/kg，则加热蒸气的消耗量为：W2=3.29(4430+509.0)(145-95)1.15/(2772.92-607.12)=431.4kg/h此时粉浆总质量：W=4430+509.0+431.4=5370.4kg/h此时粉浆浓度为：1670/5370.4=31.10%C3=1.55(31.10/100)+4.18(100-31.10)/100=3.36(kJ/kgK)查表995时气化潜热为2271.0kJ/kg通过真空闪冷系统产生二次蒸汽量：22W3=3.365370.4（145-95）/2271.0=397.3kg/h此时粉浆总质量=5370.4-397.3=4973.1kg/h粉浆浓度：1670/4973.1=33.58%C4=1.55（33.58/100）+4.18（100-33.58）/100=3.30(kJ/kgK)Q4=3.305370.4（145-95）=886116kJ/hQ5=3.304973.19515%=233860.0kJ/hQ6=3.304973.1(95-55)=656449.2kJ/hQ7=3.304973.15515%=135392.6kJ/hQ8=3.304973.1(80-55)(1+15%)=471822.9kJ/hQ9=3.304973.18010%=131289.8kJ/hQ10=3.304973.1(80-68)=196934.8kJ/h3.选用两台蒸发量为6t/h的双效降膜蒸发浓缩设备3进料浓度B0=8.9；成品浓度B1=90；第一效真空度550600mmHg，二效真空度670700mmHg;原料每小时处理量S0=（WB1）/（B1-B0）=(600090)/(90-8.9)=6658.4kg/h成品产量S1=S0-W=6658.4-6000=658.4kg/h进料：B0=8.9%t1=68或t1=62出料：B1=90t2=48或t2=42真空度分配第一效（i）550mmHg,P1=0.276大气压t1=68600mmHg,P1=0.21大气压t1=62第二效（ii）670mmHg,P2=0.118大气压t2=48700mmHg,P2=0.08大气压t2=42表3-6真空度分配蒸汽状态压力（大气压）温度（）热焓（kJ/kg）汽化热（kJ/kg）加热蒸汽P0=1.2T0=103I0=2683.60=2246.6效蒸汽P1=0.267t1=68I1=2620.41=2331.6P1=0.21t1=62I1=2606.62=2352.5效蒸汽P2=0.118t2=48I2=2582.8P2=0.008t2=42I2=2570.2计算W1、W2、及D1W1=D1+（S0C0-W2）1；W2=D2+S0C0223式中：W1，W2-效蒸发水量kg/h；D1，D2一效加热蒸汽量kg/h；1，2-效自蒸发系数；根据逆流自蒸发系数。按下式计算n=(tn+1-tn)/(in-tnC)；其中C为68水的热容；1=（48-68）/（2620.4-684.186）=-0.00856或1=（42-62）/2620.4-624.186）=-0.008522=（68-48）/（2582.8-484.186）=0.0084或2=（62-42）/（2570.2-424.186）=0.00835因为D2=W1（第一效的蒸发水作为第二效的加热蒸气）因为W1=D1+S0C0-(W1+S0C02)1所以W1=D1+6658.43.30-（W1+6658.43.300.0084）（-0.00856）=D1+21972.7-（W1+184.6）（-0.00856）=D1-186.5+0.00856W10.9914W1=D1-186.5W1=1.0087D1-188.1因为D2=W1代入W2=D2+S0.C0.2=1.0087D1-188.1+6658.43.300.0084=1.0087D1-3.5A=1.0087+1.0087=2.0174B=-188.1-3.5=-191.6因为D1=（W-B）/A=6000-（-191.6）/2.0174=3069.1kg/h所以效蒸发量W1=1.0087D1-188.1=2907.7kg/h效蒸发量W2=1.0087D1-3.5=3092.3kg/h效传热量Q11=D10=3069.12246.6=6895040.1（kJ/h）效传热量Q11=D21=2907.72331.6=6779593.3（kJ/h）Q总=（Q1+Q2+Q3+Q5+Q7+Q8+Q9+Q11）=（1208924.8+231552.7+934335.3+233860.0+135392.6+471822.9+131289.8+6895040.1）=10242218.2kJ/h耗用蒸汽量：使用绝对大气压P0=1.2的加热蒸气I=2683.5kJ/kg,i为相应冷凝水的焓i=436.6kJ/kg，为热效率取95%5；D=Q总/（I-i）=（10242218.2）/95%（2683.5-436.6）=4798.3kg/h3.2.9水衡算生产用水量计算：水量由25的常温水，并联的方式进行冷却，冷却后水温为75，温差5024W1=Q4/（4.18650）=886116/（4.18650）=4233.7kg/hW2=Q6/（4.18650）=656449.2/（4.18650）=3136.4kg/hW3=Q10/（4.18650）=196934.8/（4.18650）=940.9kg/h调浆用水W4=4430(1-30%)=3101kg/h二效蒸汽冷凝用水：效蒸汽的蒸发量W=3092.3kg/h，效真空度为700mmHg，查表此时蒸汽温度为96.5。蒸汽的焓I=2670.34kJ/kg，相应冷凝水的焓值i=402.77kJ/kg9。Q=3092.3（2670.34-402.77）=7012006.7kJ/kg水由96.5降温到50，放出热量Q”=3092.34.186（96.5-50）=601913.1kJ/kgQ总=7012006.7+601913.1=7613919.8kJ/hW5=(7613919.8)/(4.18650)=36378.0kg/h产品冷却到室温时使用深井水始温为18，终温为38，耗水量：W6=Q12/（4.18620）=31497.8/（4.18620）=376.2kg/h生产用水总量：=4233.7+3136.4+940.9+3101+36378.0+376.2=48166.2kg/h清洗设备所需用水6W6=（3.14/4）d2Vtd：清洗设备进水管直径m;V：水在管道中的流速m/st：清洗时间s;：水的密度kg/m3;W6=(3.14/4)(0.06)21030601000=5.09104kg锅炉总产汽量6：Q=1.15（0.8Qc+Qs+Qz+Qg）式中Q锅炉额定容量t/h;Qc全厂生产的最大蒸汽耗量t/h;Qs全厂生活的最大耗气量t/h;Qz锅炉房的自用蒸汽量t/h（取5%-8%）；Qg管网热损失t/h（取5%-10%）;Q=1.150.84798.3+0.34798.3+(0.8+0.3)4798.35%2=6676.8kg/hW=K1.K2.Q式中W锅炉房最大小时用水量K1蒸发量系数，一般取1.15K2锅炉房及其他用水系数，一般取1.25-1.35Q锅炉蒸发量W=1.151.256676.8=9597.9kg/h25汽车清洗设备用水：每辆糖罐车每次清洗耗水量2t水，一天清洗一次。场内有15辆汽车，则每天用水量为30t。生活用水：生活用水按每人每天110kg计算，全厂共254人，则254110=28000kg/d全厂每小时用水量为：3101+（4233.7+3136.4+940.9+36378.0+376.2）5%+9597.9+（30/24）1000+27940/24=17366.3kg/h=17.37t/h每班用水量：17.378=139t每天用水量：1393=417t每年用水量：417300=125100t3.2.10主要工艺设备选型计算1.二次液化罐：糖浆再二次液化罐中停留时间为30min，填充系数为0.9则粉浆罐的体积=（4.9730）/（600.9）=2.76m3=3m3现取罐身与高之比为1：1.1则3.14（D2/4）1.1D=3D=1.51mH=1.1D=1.66m取罐角为1280，则锥高H为H=(D/2)ctg640=0.37m选用螺旋桨式搅拌器为二档，档间距为1.2m，搅拌器直径d=D/3=1.51/3=0.5m；H/d=1.66/0.5=3.3;转速n=60