玉米淀粉厂工艺设计

3.1产品方案的制定依据产品方案实际上是拟定工厂投资后准备在什么时候生产什么品种的产品，产量有多大。也就是对产品品种，各种产品的产量、产期、生产班次作出计划安排。产品方案的确定是关系到工艺流程的选择，设备型号的选择，车间的平面布置，车间的面积以及公用工程设施，劳动力定员等等。对工艺设计和整个工厂设计都有重大的关系，产品方案是工艺设计的主要依据。1、符合计划任务书的规定。2、必须考虑产品在国内外市场的销售情况，以及产品的成本和获得的利润，有利于收到较好的经济效益。3、必须考虑充分利用原料资源，尤其是充分利用季节性的原料资源，使生产原料供应充足。4、必须解决淡旺季生产的均衡性问题，以便充分的利用厂房、设备，使工厂发挥最大的生产潜力。5、必须有利于原料的综合利用和对产品进行多层次的深加工，以提高原料的利用价值，有助于降低产品生产成本，提高生产的经济效益。产品方案拟定时，列出几个产品方案，进行比较，讨论，分析，确定一个较合理的产品方案作为工艺设计的重要依据。3.2设计的内容1.产品方案的确定；2.主要产品及综合利用产品的工艺流程确定；3.物料衡算；4.生产车间设备生产能力计算和设备选型；5.生产过程蒸汽用量及耗水量的估算；6．生产车间设备的工艺布置；7.管路设计；3.3设计依据本设计是依据《XXX》的要求，参照食品行业相关法律法规,按照GMP生产车间要求设计的。《淀粉糖卫生标准》GB15203－2003液体葡萄糖QB/T2319—1997生产用水符合《生活饮用水卫生标准》的规定。食品标签符合GB7718的规定。检验规则、标志、包装、运输、贮存符合GB10790的规定。《地面水环境质量标准》(GB3838-88)《污水综合排放标准》（GB8978-1996）《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-90）《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）所用的原辅材料必须符合相关的国家标准或行业标准规定，生产淀粉的原料必须符合GB/T8886《淀粉原料》的规定；如果生产企业直接用淀粉做原料，该淀粉必须为食用淀粉。使用的原辅材料为实施生产许可证管理的产品，必须选用获得生产许可证企业的产品。工艺计算、设备的选用、加工厂的选择及卫生等级都按照GMP生产车间要求[6]。3.4产品方案的确定3.4.1产品方案的要求在安排产品方案时，应尽量做到“四个满足”、“五个平衡”。“四个满足”是：（1）满足主要产品产量的要求；（2）满足原料综合利用的要求；（3）满足淡旺季平衡生产的要求；（4）满足经济效益的要求。“五个平衡”是：（1）产品产量与原料供应量要平衡；（2）产品季节性与劳动力要平衡；（3）生产班次要平衡；（4）设备生产能力要平衡；（5）水、电、汽负荷要平衡。在本设计安排中，根据设计计划任务书的要求及原料供应的可能，每月一般按26天计算，全年的生产日为312天，确定主要产品规格和班产量。其中班产量是工艺设计中最主要的计算基础。班产量的大小直接影响到设备的配套、车间的布置和面积、公用设施和辅助设施的大小，以及劳动力的定员等。决定班产量的因素主要有：原料供应量的多少，配套设备的生产能力、延长生产期的条件（如冷库及半成品加工设施等），每天生产班次及产品品种的搭配[9]。3.4.2产品方案的确定本设计的产品为淀粉结晶糖，属于一种甜味剂和功能性基料。季节性消费特征并不明显，是一种常年消费的食品，所以不分淡旺季。在本设计安排中，根据设计计划任务书的要求及原料供应的可能，每月一般按26天计算，全年的生产日为312天。每天3班制。每班生产7小时[11]。（1）班产量：（2）（3）采用50kg袋装：（4）每班生产7小时：3.4.3主要原辅材料的确定1.主要原料：普通玉米水分%（m/m)14%杂质率%2%淀粉含量%（m/m)70%2.主要辅料硫磺：工业级淀粉酶：高温-淀粉酶糖化酶：葡糖淀粉酶ht/10053.37/10137.2q45h班袋/427450710053.34hkghkg/30550/50611h/61174274袋班班/t10137.2331210258q活性炭：颗粒或粉末状离子交换树脂：强碱性苯乙烯和强酸性苯乙烯硅藻土：工业级盐酸：食用级纯碱：食用级3.5工艺流程的选择为了保证食品产品的质量，对不同品种的原料应选择不同的工艺流程。另外，即使原料品种相同，如果所确定的工艺路线和条件不同，不仅会影响产品质量，而且还会影响到工厂的经济效益。所以，我们对所设计的食品厂的主要产品工艺流程应进行认真的探讨和论证[11]。图3-1浸泡一次破碎一次脱胚二次破碎二次脱胚筛分精磨纤维洗涤纤维挤干脱水纤维渣贮罐亚硫酸塔硫磺燃烧炉筒仓洗胚芽胚芽纤维滤液玉米浆纤维渣滤液板框过滤清水粗麸质麸质粗蛋白砂分离机过程水澄清玉米浆浓缩12级旋流器折带转鼓过滤机两级气浮槽精淀粉乳淀粉乳除砂纤维渣滤液麸质水图3-2包装机管束干燥机烘干离心结晶脱色真空过滤糖化维持液化喷射器配料罐精淀粉乳仓库风选板框过滤蒸发纤维渣胚芽麸质仓库母液离交袋式过滤纤维渣换热水汽冷却水注晶包装酶酶（1）原料玉米的验收1、感官要求玉米粒有光泽，呈淡黄色，子粒饱满，大小均匀，表面无明显皱纹，皮较薄。2、物理检验①验收玉米应注意杂质含量，正常杂质应在1%以下。②保证玉米粒的完整度，取样不完整的玉米粒比例应在10%以下[7]。③控制玉米的霉变程度，对于发霉严重的玉米应该拒绝收购。（2）浸泡浆液浓缩玉米浸泡是淀粉生产的主要过程之一，因为它直接影响着成品淀粉的收率和质量，浸泡的目的在于破坏或者削弱玉米粒各组成部分的联系，分散胚乳细胞中的蛋白质网，使淀粉和非淀粉部分分开，并除去其中的大部分可溶物，浸泡良好的玉米应该是膨胀的，柔软的，玉米可溶物在2.5%以内，玉米水分在42%以上，胚芽和皮易于分开，便于后工序的操作。玉米浸泡方法目前普遍采用金属罐几只或几十只用管道连接组合起来，用水泵使浸泡水在各罐之间循环流动，逆流浸泡。在浸泡水中溶加浸泡剂经试用的结果表明，石灰水、氢氧化钠和亚硫酸氢钠都不及二氧化硫效果好，二氧化硫的含量不宜太高。因为含二氧化硫的浸泡水对蛋白质网的分散作用是随着二氧化硫含量增加而增强。当二氧化硫浓度为0.2%时，蛋白质网分散作用适当，淀粉较易分离；而浓度在0.1%时，不能发生足够的分散作用，淀粉分离困难。一般最高不超过0.4%，因为二氧化硫的浓度过高，酸性过大，对玉米浸泡并没有多大好处，相反地会抑制乳酸发酵和降低淀粉粘度。浸泡温度对二氧化硫的浸泡作用具有重要的影响，提高浸泡水温度，能够促进二氧化硫的浸泡作用。但温度过高，会使淀粉糊化，造成不良后果。一般以50～55℃为宜，不致于使淀粉颗粒产生糊化现象。浸泡时间对浸泡作用亦有密切的关系。在浸泡过程中，浸泡水不是从玉米颗粒的表皮各部分渗透到内部组织，而是从颗粒底部根幅处的疏松组织进入颗粒，通过麸皮底层的多孔性组织渗透到颗粒内部，所以必须保证足够的浸泡时间。玉米在50℃浸泡4小时后，胚芽部分吸收水分达到最高值，8小时后，胚体部分也吸收水分达最高值。这个时候玉米颗粒变软，经过粗碎，胚芽和麸皮可以分离开。但蛋白质网尚未被分散和破坏，淀粉颗粒还不能游离出来。若继续浸泡，能使蛋白质网分散。浸泡约24小时后，软胚体的蛋白质网基本上分散，约36小时后，硬胚体的蛋白质网也分散。因为蛋白质网的分散过程是先膨胀，后转变成细小的球形蛋白质颗粒，最后网状组织破坏。所以要使蛋白质网完全分散，需要48小时以上的浸泡时间。各地工厂的玉米浸泡条件不完全相同。一般操作条件如下：浸泡水的二氧化硫浓度为0.2～0.3%，pH值为3.5。在浸泡过程中，二氧化硫被玉米吸收，浓度逐渐降低，最后放出的浸泡水内含二氧化硫的浓度约为0.01～0.02%，pH值为3.9～4.1；浸泡水温度为50～55℃；浸泡时间为40～60小时。浸泡条件应根据玉米的品质决定。通常是贮存较久的老玉米含水分低和硬质玉米都需要较强的浸泡条件，即要求较高的二氧化硫浓度、温度和较长的浸泡时间。玉米经过浸泡以后，含水分应达40%以上。（3）破碎脱胚精磨粗碎的目的主要是将浸泡后的玉米破成10块以上的小块，以便分离胚芽。玉米粗碎大都采用盘式破碎机。粗碎可分两次进行。第一次把玉米破碎到4～6块，进行胚芽分离；第二次再破碎到10块以上，使胚芽全部脱落，进行第二次胚芽分离。目前国内胚芽分离采用旋液分离器的玉米淀粉厂。这种分离器由尼龙制成，用12只分离器集中放在一个架子上，总长度不超过1米，占地面积小，生产能力大，分离效率高，可达95%以上[8]。经过分离胚芽后的玉米碎块和部分淀粉的混合物，为了提取淀粉，必须进行磨碎，破坏玉米细胞细胞，游离淀粉颗粒，使纤维和麸皮分开。磨碎作业的好坏，对淀粉的提取影响很大。磨得太粗，淀粉不能充分游离出来，因被粗细渣带走，影响淀粉出度。太细，纤维分离不好，影响淀粉质量。为了有效地进行玉米磨碎，通常采用二次磨碎。第一次用锤碎机进行磨碎，经筛分淀粉乳后；第二次用砂盘淀粉磨进行磨碎。有的用万能磨碎机作第一次磨碎，经筛分淀粉乳后，再用石磨进行第二次磨碎。根据各地生产实践证明：金刚砂磨较石磨好，硬度高，磨纹不易磨损，磨面不需经常维修，磨碎效率也高。现已逐步以金刚砂磨代替石磨。（4）筛分纤维挤干玉米碎块经过磨碎后，得到玉米糊，可以采用筛分的方法将淀粉和粗细渣分开。常用的筛分设备有六角筛、平摇筛、曲筛和离心筛等。筛分淀粉的筛孔应根据筛分设备的种类和淀粉质量要求决定。六角筛清洗粗渣筛孔直径为0.6毫米，细渣筛孔直径为0.12毫米，平摇筛筛分粗渣筛孔用7××号双料尼龙，筛分细渣筛孔用12××号双料尼龙，曲筛清洗粗、细渣使用六级的120°曲筛，筛长1.6米，第一级曲筛的筛缝宽0.05毫米，其余各级筛缝宽0.075毫米；离心筛的转子筛板筛孔为2×0.24毫米。一般是用四级连续操作。筛分粗、细渣需要清水量，按100公斤干物质计算，筛分粗渣需230～250升，细渣需10～130升，水温为45～55℃，含有0.05%二氧化硫，pH约为4.3～4.5为宜。细磨后的浆料进入纤维洗涤槽，在此与以后洗涤纤维的洗涤水一起用泵送到第一级压力曲筛。筛下分离出粗淀粉乳，筛上物再经5级或6级压力曲筛逆流洗涤，洗涤工艺水从最后一级筛前加入，通过筛面，携带着洗涤下来的游离淀粉逐级向前移动，直到第一级筛前洗涤槽中，与细磨后的浆料合并，共同进入第一级压力曲筛，分出粗淀粉乳。该乳与细磨前筛分出的粗淀粉乳汇合，进入淀粉分离工序。筛面上的纤维、皮渣与洗涤水逆流而行，从第一筛向以后各筛移动，经几次洗涤筛分洗涤后，从最后一级曲筛筛面排出，然后经螺旋挤压机脱水送纤维饲料工序。细磨后浆料浓度为13—17Bè，压力曲筛进料压力0.25—0.3MPa，洗涤用工艺水温度45℃，可溶物不超过1.5%，纤维洗涤用水量210—230L/100kg绝干玉米，洗涤后物料中含游离淀粉3%干物质。粗淀粉乳中细渣含量0.1g/L,进入螺旋挤压机湿皮渣含水60%左右，压榨后皮渣水分50%—55%。（5）分离麸质脱水分离粗、细渣后的淀粉乳浓度为6～8波美度，含干物质约11～14%。这里的淀粉化学组成分析如下：表3-3成分含量(%)成分含量(%)淀粉88～92水溶物质2.5～4.5蛋白质6～10二氧化硫0.035～0.045脂肪0.5～10细渣0.05~0.1g/l灰分0.2～0.4从上表可以看出，淀粉乳中干物质除了淀粉以外，主要是蛋白质和水溶性物质，所以必须进行蛋白质分离和淀粉清洗。分离蛋白质一般采用离心机分离。但要求淀粉乳中含渣子要少，防止碟片内喷嘴堵塞，造成机械振动。分离蛋白质后的粗制淀粉乳必需进行清洗。从主离心机顶流分离出的麸质水，含固形物2%左右，经过滤器进入(麸质)浓缩离心机，顶流为工艺水，进入工艺水贮槽，其固形物含量约0.25%—0.5%，供胚芽、纤维洗涤用。底流浓缩后的麸质水(含固形物约15%),经转鼓式真空吸滤机脱水，得湿蛋白质，其中含水50%—55%，用管式干燥机干燥，经冷却、包装后出厂。真空过滤机保持真空度0.053—0.067MPa(400—540mm