搜索
年产2.3万吨二1.糖化：采用双酶法工艺糖化，通过淀粉酶液化和糖化酶糖化将淀粉转化为葡萄糖的工艺，分为两步：第一步是液化过程，用α—淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糖，是淀粉的可溶性增加。第二步是糖化，利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解，转变为葡萄糖。优点为：淀粉转化率高，耗能小，粗淀粉原料成本低，糖液纯度高，DE值可达98%以上，液化泵采用低压蒸汽喷射技术，可节省蒸汽，提高效率，改善工作环境。4．双酶法：双酶法是通过淀粉酶将淀粉液化和糖化酶将其糖化成葡萄糖的生产工业。整个工业可分为两步：第一步，液化过程，用α-淀粉酶将淀粉液化为糊精及低聚糖，使淀粉可溶性增加。第二步，糖化，利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解，转变为葡萄糖。其优点在于：固酶的专一性，水解糖液浓度高。酶解条件温和，降低设备强度，可在较高的淀粉浓度下水解，水解液还原糖浓度高达30%以上，淀粉乳浓度高，制得的糖色浅无苦味，质量好，也适用于粗淀粉。其缺点：酶反应时间长，夏天糖液容易变质，糖液过滤困难，设备较多，须具备专门酶培养条件。综上所述，本设计将拟采用双酶法制糖工艺。工艺技术要点：(1)调浆配料根据需要，将淀粉乳调成15-20°Bé。用Na2CO3水溶液调pH6.4-6.5。CaCl2用量为干淀粉的0.15-0.3%，如果水中Ca2+超过50mg/l,也可不加CaCl2。α-淀粉酶加量按10-12单位u/g干淀粉计算。(2)喷射液化，其规格根据需要选定，一般工作蒸汽压力0.4MPa，淀粉乳供料泵压力0.2-0.4MPa。喷射温度100-105℃，层流罐维持95-100℃，液化时间60min，以点色反应程棕红色即可。然后液化液经130-140℃灭酶5-10min，再经板式换热器，冷却至70℃以下，进入糖化罐。从换热器出来的热水供配料和洗滤渣用。(3)糖化，糖化温度60±1℃，pH4.0-4.4,糖化酶加量按100-120u/g干淀粉计算。糖化时间30-40h，以无水乙醇检查无白色沉淀为终点，终点DE值为95-98%。然后将物料加热至80-85℃，灭酶30min。(4)过滤，糖液先用Na2CO3水溶液调至pH4.6-4.8，不加或少量加助滤剂珍珠岩或活性炭，然后过滤，不加助滤剂的滤渣可用作饲料。所得糖液为淡黄或无色透明液体，还原糖含量25-38%。常用的酶法制糖工艺流程为：调浆—配料—一次喷射液化—液化保温—二次喷射—高温维持—二次液化—冷却—糖化此工艺有如下五点：1.连续喷射液化：此法是利用喷射器将蒸汽直接喷射入淀粉乳薄层，在短时间内达到要求的温度，完成淀粉糊化、液化。从生产情况可以看出，此法液化效果较好，蛋白质杂质凝结在一起，使糖化液过滤性好，同时该设备简单，便于连续化操作。2.层流罐的应用：众所周知，淀粉液化的目的是为糖化酶作用创造条件，而糖化酶水解糊精及低聚糖时，需要先与底物分子结合生成络合结构，然后才发生水解作用，使葡萄糖单位逐个从糖甘键中裂解出来，这就要求被作用的底物分子具有一定的大小范围，才有利于于糖化酶生成这种络合物，为了保证底物分子大小在一定范围内，客观上要求液化要均匀。传统的液化保温罐，先进入的料液不能保证先出去，造成先进料液液化过头，后进料液液化不完全，如此前后液化不均匀。为此设计了一层流罐。本罐细而高，料液从上部切线进料以防料液走短路，料液从下部排出，从而保证了料液先进先出，最后液化均匀一致。3.快速升温灭酶：高温处理时，通过喷射器快速升温至120-145℃，快速升温比逐步升温产生的“不溶性淀粉颗粒”少，所得的液化液既透明又易过滤，淀粉出糖滤高，同时由于采取快速升温法，缩短了生产周期。4.高温分散：通过喷射器加热到120-145℃，在维持罐内维持5-10分钟左右，使已形成的“不容性淀粉颗粒”在高温作用下分散，同时蛋白质进一步凝固。5.真空闪急冷却：液化液浓度可以增高，同时利用高压差淀粉会进一步分散，出糖率可以增高。(1)工艺操作要点：1.淀粉乳进罐前，先检查一下罐底阀门是否关闭，罐内有无积水，如有积水应全部排出。2.糖化开始前，先泵入底水，以浸没锅内底部盘管为度一般水解锅泵入底水，加热器预热，使底水沸腾。3.淀粉乳搅拌要均匀，做到无沉淀，无结块，泵入水解锅时，调浆槽内淀粉乳做到边进料边搅拌，防止沉淀。4.往糖化锅进料时，一定要保持正压，使进入的淀粉乳越过糊化温度，糊化时间短，温度低，糖的色泽好。否则直接进料淀粉将会结块。5.进料压力要恒定，防止忽高忽低，上下波动。应用蒸汽阀门和进料阀门合理调节流速。6.糖化开始，应随时注意蒸汽总压力，严防水液倒压，一旦出现气压下降到不足糖化压力时，应立即关掉进气阀门，并与锅炉间联系。7.合理控制水解锅排气阀门。进料和升压时排气阀门要适当开启，既要防止逃液又要保持锅内料液充分沸腾。当压力升到规定压力时，排气阀门可关小。8.水解完毕，放料要快，以免水解过头。进入中和罐要及时降温，以免色素加深。（一）制糖工序的物料衡算、设定的技术指标：年产量99.9%以上的L-谷氨酸2.3万吨;采用85%以上纯度的玉米淀粉为原料；全年生产天数为340天；气候条件：极端高温42℃，最低气温0-23℃，一般为10-30℃，主导风向，冬夏均为北风。粉糖转化率98%产酸率：13g/dl糖酸转化率：61%提取收率：96%糖化周期40hr；双酶法制糖生产周期48hr；1．淀粉浆及加水量：1：1.51000kg工业淀粉产淀粉浆量为：1000×(1+1.5)=2500(kg)加水量为1500kg2．淀粉浆干物质浓度：(1000×85%)/2500×100%=34%3．液化酶量：2500×0.25%=6.25(kg)4．CaCl2量：2500×0.25%=6.25(kg)5．糖化酶量，用液体糖化酶：2500×0.25%=6.25(kg)6．糖化液产量：(1000×85%×1.111×98%)/30%=3082(kg)30%的糖液相对密度为1.113糖化液体积：3082/1.113=2769(L)7．加珍珠岩量为糖液的0.15%3082×0.15%=4.6(kg)8．滤渣产量为含水７０％的废珍珠岩4.6/(1-70%)=15.3(kg)9．生产过程中进入的蒸汽和洗水量：3082+15.3-2500-6.25×3-4.6=574(kg)由于车间设计需留一定余量，故按每日处理吨淀粉进行糖化车间设计。10．衡算结果：根据总物料衡算，日投入工业淀粉321t，物料衡算汇总列如下：工业淀粉1000kg321000kg321t配料水1500kg481500kg481.5t液化酶6.25kg2006kg2tCaCl26.25kg2006kg2t糖化酶6.25kg2006kg2t珍珠岩4.6kg1477kg1.5t洗水和蒸汽574kg184254kg184.3t糖液3082kg989322kg989.3t滤渣15.3kg4911.3kg4.9t（二）液化工序热量衡算1．粉浆（1）淀粉浆量Ｇ：根据物料衡算，日投工业淀粉321ｔ；连续液化，321／２４＝13（ｔ／ｈ）加水为１：１．５，粉浆量为：13000×２．５＝32500（ｋｇ／ｈ）（2）粉浆干物质浓度：（13000×８５％／32500）×１００％＝３４％（3）粉浆比热ＣＣ＝Ｃ０Ｘ／１００＋Ｃ水（１００－Ｘ）／１００Ｃ＝１．５５×３４／１００＋４．１８×（１００－３４）／１００＝３．２９〔kJ／（ｋｇ．Ｋ）〕（4）蒸汽用量Ｄ＝〔ＧＣ（ｔ２－ｔ１）〕／（Ｉ－λ）＝〔32500×３．２９×（９０－２０）〕／（２７３８－３７７）＝3170（ｋｇ／ｈ）2．灭菌用蒸汽量灭菌时将液化液由９０℃加热至１００℃，在１００℃时的λ为４１９ＫＪ／ｋｇＤ灭＝〔32500×３．２９×（１００－９０）／（２７３８－４１９）＝461（ＫＪ／ｈ）要求在２０ｍｉｎ内使液化液由９０℃升至１００℃，则蒸汽高峰量为：461×６０／２０＝1383（ｋｇ／ｈ）以上两项合计，平均量3170＋461＝3631（ｋｇ／ｈ）每日用量1.4×２４＝33.6（ｔ／ｄ）高峰量3170＋1383＝4553（ｋｇ／ｈ）3．液化液冷却用水量使用板式换热器，将物料由１００℃降至６５℃，使用二次水，冷却水进口温度２０℃，出口温度５８．７℃，需冷却水量（Ｗ）：Ｗ＝〔（32500＋3631）×３．２９×（１００－６５）〕／〔（５８．７－２０）×４．１８〕＝25719（ｋｇ／ｈ）＝617（ｔ／ｄ）（二）糖化工序热量衡算日产３０％的糖液267ｔ即267／１．１１３＝240（ｍ３）糖化操作周期３０ｈ，其中糖化时间２５ｈ，糖化罐１００ｍ３，装料７５ｍ３，需糖化罐（240／７５）×（３０／２４）＝4，取4台。使用板式换热器，使糖化液（经灭菌后）由８５℃降至６０℃，用二次水冷却，冷却水进口温度２０℃，出口温度４５℃，平均用水量为：〔36131×３．２９×（８５－６０）〕／〔（４５－２０）×４．１８〕＝28438（ｋｇ／ｈ）式中36131为糖化液量（糖化液＋蒸汽冷凝水＝32500＋3631）要求在２ｈ把７５ｍ３糖化液冷却至４０℃，高峰用水量为：（28438/36131）×（７５０００×１．１１３／２）＝３２８５０（ｋｇ／ｈ）每日糖化罐同时运转4×２５／３０＝3.3罐每投（放）料罐次：240／７５＝3.2罐次每日冷却水用量：２×３２．９×3.3＝217（ｔ／ｄ）三、水平衡（一）糖化工序用水量1．配料用水量：日投工业淀粉321ｔ，加水比１：１．５，用水量为321×１．５＝482（ｔ／ｄ）因连续生产，平均水量＝高峰水量＝482／２４＝20（ｔ／ｈ）（用新鲜水）2．液化液冷却用水量：平均量＝高峰量＝617（ｔ／ｄ）＝25.7（ｔ／ｈ）（二次水）3．糖液冷却水用量（使用二次水）：每日用冷却水量217ｔ／ｄ平均量217／２４＝9（ｔ／ｈ）高峰量32.9（ｔ／ｈ）第四节设备计算1.调浆槽：1)34%的淀粉乳波密度为19.1，相对密度为1.1519，淀粉干基含量33.941%，淀粉干基体积百分含量390.160g/L。每日处理淀粉乳体积(321×103×103×10-3)/390.160=822.7m3取装填系数85%则需调浆槽体积822.7/80%=967.9m3故取200m3调浆槽5个。D/H=1:1.5D=(4V/1.5π)1/3=5.538m取D=5600mm故H=8400mm调浆槽用水泥，瓷砖砌成即可。2)搅拌器设计：搅拌器作用为均匀淀粉乳，故选用两挡六叶涡轮式搅拌器即可。叶径：d=0.6D=0.6×5.6=3.36m3叶宽：b=0.2d=0.672m转速：n=260r/min=4.3r/s已知搅拌器功率准数Np=4.8淀粉乳ρ=1.1579kg/m3P0=Npd5N3ρ=4.8×3.365×4.33×1.1519=188kf选择电机型号为JS2-355M2-2额定功率190kW转速为1476r/min。2.液化喷射系统（1）液化喷射器每小时淀粉浆量321/24=13.375（t/h）。HYW—7型喷射液化器处理量为10t/h（干物质）30m3/hr（液化计）选用不锈钢材料。产地淮海工业技术研究中心。（2）缓冲罐，层流罐，灭酶罐的选择缓冲罐1200×50002个材质A3层流罐1000×1000010个材质A3灭酶罐1000×26002个材质A3（3）淀粉乳进口直径和蒸汽进口直径：进材料30m3/hr（液化计）d=18.8(V/v)1/2d—管道内径（mm）V—介质容积流量（m3/h）v—介质平均流速d=18.8×(30/0.7)1/2=123mm查化工原理上册取直径为12.5无缝钢管选用133×4.0材料为不锈钢。蒸汽需要量：蒸汽压力为6kgf/cm2r=2113kJ/kgCp=4.18kJ/kgK淀粉乳在冬天时为10℃Q=MsCp△t=(321×85%)/(17×2%)×103×4.18×(110-10)=33.54×107kJ故需蒸汽33.54×107/2113=158.7×103取160t由于连续液化即每小时蒸汽量为160/24=6.7t/hr取蒸汽速度v=30m/s蒸汽比容