产2.5万吨果葡糖浆工厂设计.doc

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1、 至诚学院年产2.5万吨果葡糖浆工厂设计课程设计说明书学生姓名： 210893525 学 号： 林 夏 欢 专业班级： 生物工程 指导教师： 朱 秋 享 2011年 9 月 15 日前言果葡糖浆也称高果糖浆(High Fructose Syrup)或异构糖浆，它是以酶法糖化淀粉所得的糖化液经葡萄糖异构酶的异构作用，将其中一部分葡萄糖异构成果糖，由葡萄糖和果糖而组成的一种混合糖糖浆，它越来越受到人们的重视和欢迎。果葡糖浆无色无嗅，常温下流动性好，使用方便，在饮料生产和食品加工中可以部分甚至全部取代蔗糖，而且，较其更具有醇厚的风味，应用于饮料中可以保持果汁饮料的原果香味。果葡糖浆的优点，主要来自于

2、其成分组成中的果糖，并随果糖含量的增加更为明显。果糖服用后，在人体小肠内吸收速度缓慢，而在肝脏中代谢快，代谢中对胰岛素依赖小，故不会引起血糖升高，这对糖尿病患者有利。在医药上，吡喃果糖可以加快乙醇的代谢作用，可用治疗乙醇中毒。静脉注射500ml质量分数为40的果糖溶液可达效果。美国果糖液也有取代葡萄糖大输液的迹象。果葡糖浆还能抑制体内蛋白质消耗，利于运动员和体力劳动者作营养补给。果葡糖浆主要特性：（1）甜度，果葡糖浆的甜味接近于蔗糖其味觉甜度比蔗糖浓。在与其它甜味剂共同使用时，具有优越的协同增效作用。（2）风味，果葡糖浆的主要成分和性质接近于天然果汁，有水果的香味。（3）保湿性好由于果葡糖浆中

3、的果糖为无定形单糖，很容易从空气中吸收水份，带有一分子的结晶水，吸湿性大，具有良好的保水分能力和耐干燥能力。（4）渗透压大，高渗透压还可以抑制微生物生长，从而具有防腐保鲜作用，所以果葡糖浆用于食品保藏，比蔗糖更为有利。（5）发酵性能好，能被酵母直接利用，发酵速度快，在面包和利用酵母的糕点生产中，能产气多，食品疏松。（6）抗龋齿性好，口腔中的细菌对果糖的发酵性差，这利于保护牙齿珐琅质，不易造成龋齿。（7）化学稳定性较蔗糖差。（8）代谢快用果葡糖浆，其中的果糖、葡萄糖可直接被吸收，这对老、弱、病、孕、婴是很为有利的。果葡糖浆主要用于食品工业，也有少量高纯果糖应用于医药工业，在食品工业中又主要应用于

4、软饮料行业当中。目前，在美国本土和欧洲的所有可口可乐和百事可乐均采用果葡糖浆作为甜味剂。在国内目前的市场当中，正有越来越多的行业开始使用果糖产品。从目前的发展趋势来看，国内主要的果葡糖浆消耗领域为饮料行业（包括果汁行业和茶饮料）、乳制品行业、罐头工业、糕点行业。目前国内市场上的果葡糖浆需求不断增加，质量要求不断提高，应用领域更加广泛。作为食品饮料基料的新型食糖果葡糖浆越来越被人们认可和重视；尤其是“协同增效、冷甜爽口”等特性，倍受饮料厂家青睐。果葡糖浆是由玉米淀粉水解而制得，属淀粉糖类，在当前玉米价格相对稳定的情况下，生产成本不会升高，因而市场价格稳定。淀粉糖工业符合农业产业化政策，在国家“三

5、农”政策的影响下，在淀粉糖工业生产技术不断改进、规模不断扩大下，生产成本将会迅速降低，而且随着果葡糖浆在食品中应用技术的不断提高，其与蔗糖的性价比将更加突出，越来越多的人将会了解果葡糖浆，越来越多的食品企业也将会选择它，因而，食品工业中果葡糖浆大部分替代蔗糖将成必然。 一、课程设计目的课程设计是一门综合性、实践性很强的专业课。其目的是培养学生具备工厂工艺设计的能力，扎实掌握基础理论、工程技能及专业理论和专业知识。除了要求掌握具有计算、绘图、表达等基本功和专业理论、专业知识外，还应对工厂设计的工作程序、范围、设计方法、内容等等 通过课程设计进一步巩固专业知识,通过自己设计整个工艺流程及规划工厂,

6、来运用所学的专业知识,不仅可以锻炼同学们的实践动手能力,也提高独立思考与学习的能力,也促进了同学们的合作能力;也使同学们获取市场信息的能力进步一提高了。对工厂设计有了初步的了解，进一步提高同学们的学习兴趣。二、课程设计题目和要求 题目：为“年产0.5万吨果葡糖浆的工厂设计” 要求：查阅文献，选择合适的工艺路线生产果葡萄糖浆。要阐明选择工艺的理由，并进行工艺路线设计，求出相关的物料平衡、热量衡算、设备管道的选型及画出工厂设计，工艺流程、管道设备布置相关图纸。三、课程设计报告内容总论1、厂址选择工厂的厂址位置必须符合国家工业布局，城市或地区的规划要求，尽可能选择成熟开发的工业区入驻，宜选在原料、公

7、用工程供应和产品销售便利的地区，靠近水量充足的水质良好的水源地，有便利的交通运输条件，靠近热电供应地，节约用地，注意环保，避离低于洪水位等不能确保不受水淹的地段，有可靠的污水处理设施。（1）场地条件：场地的有效面积必须使工厂企业在满足生产工艺过程中货物运输和安全卫生要求的条件下，能够经济合理地布置场内外一切工程设施，根据现代化食品工厂从原料到精制、包装是一条流水作业线的特点，厂址选在城镇郊区比较好。车间占地面积避开平面利用率低的三角、边角地带，以边长比1:1.5的矩形场地比较经济合理。（2）地形：一般厂址宜选择地形较简单，平坦而又开阔的且便于地面水能够自然排出的地带，自然坡度最好为5/1000

8、以下，不易受洪水或内涝威胁，地质条件应符合建筑工程要求，一般地面耐力不低于120150kn/m2，地下水位最高在车间地面标高-2.5m以下。还应避开易形成窝风的地带和大挖大填地带。（3）水文：要有充足的水源，并且其水质满足生产工艺要求。一般要求厂址的相对标高在最高洪水水位的0.5m以上（4）环境：周围应清洁卫生，厂区应在居民的下风侧，河流的上流，远离有毒的工厂和有机废料、化学废料堆放处及疾病传染中心地点。（5）运输：工厂大规模使用果葡糖浆必须采用储罐储存 、槽车运送、管道输送糖浆。因为管道输送不但使生产环境更卫生，而且更符合人们的卫生要求 ， 并能起到简化工序、提高生产效率、减少搅拌和降低成本

9、的作用。食品工厂的运输量一般较大，因此厂址附近要具有可靠的运输系统。新建企业必须与城市规划相符。（6）能源：能源供应方便是选择厂址的重要原则之一，应对厂址的能源供应情况进行了解，以确定配电室、锅炉房等配套设施的具体方案。（7）给排水：食品工厂用水量较大，对水质也有较高要求，因此，厂址必须具有有效是供水水源或系统。必须建立有效的废水、污水、雨水排放、处理系统。2、车间平面布置根据工厂建筑群的组成内容及使用功能要求,结合厂址条件及有关技术要求,协调研究建、构筑物及各项设施之间的相互空间和平面关系，正确处理建筑物、交通运输、管路管线、绿化区域等布置问题，充分利用地形，节约场地，使所建工厂形成布局合理

10、、协调一致、生产井然有序，并与四周建筑群相互协调的有机群体。该项目平面设计主要依据以下的原则：（1） 布置紧凑合理，因地制宜，节约用地，节省投资和留有发展的余地。（2） 符合生产流程的要求。原料、半成品、成品的生产作业线段。（3） 应该将主要生产车间，大型生产车间布置在中心（4） 将人流、物流分开，管道运输分开，保证物流的通畅，避免交叉污染（5） 遵从城市规划，国家有关的规划和规定。满足食品工厂卫生及HACCP和GMP规范的要求。本设计作为一家食品公司的一个车间，只对果葡糖浆项目所在的生产车间布局进行设计，其余的功能性建筑物的设计本设计不涉及。3、生产建筑布局根据生产果葡萄浆工业化的实际生产情

11、况以及文献所查的要求，联系实际建设设备要求如下：一般由生产车间，辅助车间，动力车间，仓库和堆场部分，三废治理部分，厂前区行政福利部分等组成。 生产部分包括：生产车间:液化间、糖化间、过滤间、产品检测化验间，包装车间等。辅助动力部分包括：水处理车间、空压机房、锅炉房、配电室、机修车间等由该公司统一提供。原辅料仓库:存放果葡糖浆生产所用的辅料及包装材料。成品仓库：存放果葡糖浆成品。行政部分：全厂性行政，后勤，生产指挥服务中心。生活部分包括：车间办公室、会议室、更衣室、休息室、浴室及厕所等。废水废物处理部分：工业生产后的污水处理。4、生产方案（1）设计规模：糖化车间年产2.5万吨过葡糖浆，日产量83

12、.33t（2）设计指导思想：本车间生产过果葡糖浆，糖化使用全酶法，相对于其他酸解法安全系数更高而且更经济，对环境污染微乎其微。酶法制糖始于我国，我国饴糖的制造已有2000 多年的历史，古籍早有记载：“饴，米蘖煮也”（说文），就是说饴糖是米饭与谷芽共同煮熬而成。并且用双酶法生产糖浆也是现在世界上生产糖浆的主要生产方法。再以葡萄糖为原料经 葡萄糖异构酶转化得到含量约42 %的异构糖。葡萄糖异构酶固定化技术的应用，实现了葡萄糖的连续异构化反应，提高了酶的利用率，提高了生产效率和产品质量，大大推动了果葡糖浆工业的发展。根据“满足劳动力平衡;满足产品产量的要求;原料综合利用的要求;设备生产能力要平衡;水

13、、电、汽负荷要平衡”的要求，本设计的产品方案和技术指标具体如下：生产方法：二次喷射糖化法、双酶糖化法、固定化异构酶酶法，真空冷却法。生厂日程: 每年生产300天，日生产83.33t，每天早、中、晚三班，每班生产27.78t，工人每次轮班8个小时。原料规格：工业玉米淀粉,水分14 %，淀粉（干基）85.4%，蛋白质（干基）0.4%，脂肪（干基）0.1%，灰分（干基）0.1 %。产品规格：F-42型果葡糖浆，果糖42%，葡萄糖53%，低聚糖5%，固形物(干基) 7075%。添加剂：硫酸盐灰分(干基) 1701%，DE 5.20.1，pH 5.201，色泽0.030.0，略清晰，色泽稳定性0.046

14、0.0，清晰略黄。酶的指标：耐高温的-淀粉酶的活力20000u/g原料，用量8u/g糖化酶的活力50000u/g原料，用量200u/g,异构酶活力标准360igiu/g5、F-42型果葡糖浆工艺流程 H2O,CaCl2,HCl 耐高温淀粉酶 （1）物料流程：工业玉米淀粉 调浆 蒸煮 液化(二次喷射) 葡萄糖淀粉酶糖化 喷射灭酶脱色离子交换过滤初浓缩42%45%葡萄糖浆葡萄糖异构酶固定化连续异构化二次脱色二次离子交换二次过滤再浓缩42%果葡糖浆成品（2）工艺条件液化工艺各项指标测定 斐林试剂法测定液化后的还原糖 用阿贝折光仪测固形物的含量，斐林试剂法测还原糖算DE值 721分光光度计 640nm

15、状态下测定透光率。 .5%的碘液、70%酒精及75%的酒精测定糊精含量采用高压液相色谱仪分析糖组分黏度仪液化后糊精的粘度，粘度是糊精的重要指标 本次项目工艺设计所具有的特点：1、采取特殊的二次喷射液化系统，高温下-淀粉酶液化更加彻底、蛋白絮凝效果好，不产生不溶性淀粉酶颗粒，不发生老化现象，提高糖收率，糖化液的过滤性能好，安全性好。 2、采用低压蒸汽喷射液化，采用HYW型喷射器，对蒸汽压要求低0.4Mpa，该型号的喷射器无振动、无噪音，改善了操作环境，同时加热均与，节省了蒸汽。 3、通过设计流程的改善进步一步可共线生产葡萄糖浆、低聚果糖浆等多种产品。充分利用了设备与原材料。6、生产操作流程（1）

16、调浆工业玉米淀粉加水（1:2）调成浓度至30%32%的淀粉浆， 用5%的Na2CO3将玉米淀粉浆pH调至-淀粉酶作用最适酸碱值pH6.06.5。（2）液化特点：高温喷射，低温维持，高温喷射可以使淀粉颗粒较好地膨化 ，糊化 ， 但维持时间不宜过长 ，否则酶易失活。低温维持可以选择酶的最大活力与酶活时间较长的温度，（9 5 97)这样可以节约用酶，提高糖液质量。带搅拌层流液化；带搅拌的层流罐内有挡板和搅拌叶，挡板能保证料液先进先出； 搅拌能充分打散料液，避免结团、结块，促进酶与淀粉颗粒作用；可以有效地防止局部液化过头。 液化是将淀粉糊化，水解成较小的分子，其作是降低加热糊化后的淀粉糊的粘稠度。耐高

17、温的-淀粉酶的用量是由所用酶制剂酶的活力单位确定的,每克绝对干淀粉用量为8单位,采用二次加酶喷射法：入口的pH6.0温度50，一次用酶量0.03%0.05%（固形物）粉浆溅人喷射器瞬时升温至 110，管道液化反应1015min ，料液输送至液化维持管管 ，温度降为 102。然后料液在闪蒸分离器的作用下，温度降到95。再经过真空冷却系统将料液冷却到60。 （3）糖化将液化液温度降至6062,用稀盐酸或稀硫酸调节pH至4.6左右, ,加入糖化酶200u/g ，间隙搅拌 ，至DE值达到95,糖化完成。升温至100150进行灭酶。（4）脱色 经糖化后的糖由于色素、蛋白质和无机杂质的存在,致使糖液带色和

18、浑浊,而这些混杂物各有不同的等电点,可通过调节pH的方法使部分杂质沉淀, 能被色素物质加入的糖用活性所吸收,再经过滤能使糖液变清澈,糖用活性碳的用量,按干物质计,为1%1.5%,用5% 的Na2CO3溶液调节pH至4.75.0,加热至8090,保温脱色30分钟,而后用框板压滤机过滤,用稀HCl或稀H2SO4调节pH至4.04.2。（5）离子交换 在生产过程中为了激活酶的活力和除去色素、蛋白质以及无机盐等,按不同操作过程随时须加碳酸盐、氯化物、硫酸或盐酸,以供给无机盐和调节pH,与此同时也增加了糖液中金属阳离子和氯根、硫酸根等阴离子的含量。这不仅会降低异构酶的活力也会影响成品的色泽与品质。离子交

19、换按阳阴阳阴进行,交换时,阳树脂（732)pH由2上升到4为交换终点;阴树脂(701)pH由7降到4为交换终点。交换时糖液由上向下流经离子交换树脂柱,糖液流速每小时约为34离子交换树脂体积,温度控制在4050之间。离子交换树脂柱用后,阳树脂(732)可用5%HCl,阴树脂(701)可用4%NaOH处理,使树脂再生后,可继续使用。（6）浓缩 经脱色和离子交换后的糖液为30%的较纯净的葡萄糖液,浓缩至78%即为葡萄糖浆。如浓缩至45%,经异构酶的异构化作用,再经脱色和离子交换,将所得45%左右浓度的果葡糖浆进行第二次浓缩至71%72%即为果葡糖浆。加热浓缩时的蒸汽压力为2kg/m2,浓缩锅内的真空

20、度控制为泵柱高600mm,真空浓缩锅内的浓缩温度为6065。（7）固定连续异构化 采用丹麦固定化异构酶(Sweetzyme T)它能催化D-葡萄糖和D-果糖间的异构化反应，将其加入浓度为35%45%的糖液中，在异构酶的作用下,使葡萄糖液中的部分葡萄糖转变为果糖。异构前为了使糖液中影响异构酶活力的钙离子浓度下降至1ppm以下,须加硫酸镁,使糖液中的镁离子浓度达50ppm100ppm,调节入口pH至7.57.8,升温至5560,糖液引入异构柱进行连续异构化。糖液引入异构柱的流量,按异构后糖液中果糖的含量若低于42%，则须减小流量,如异构酶低于原活力的10%，则需要重新换酶。（8）二次脱色、二次离子

21、交换、再浓缩 异构化反应后，所得糖液含有色物质，并在贮存期间能产生颜色及灰分等杂质，所以，需二次脱色。将糖液送入脱色桶，加入定量新鲜活性炭，操作与第一次脱色相同。二次树脂交换：经二次脱色的糖液需再进行一次树脂交换，方法同前。最后流出的糖液pH值较高，可用盐酸调节pH值至4.04.5。 精制的糖液经真空蒸发罐浓缩到需要的浓度，即得果葡糖浆。由于葡萄糖易于结晶，为了防止糖浆在贮存期间出现结晶析出，不能让糖液蒸发到过高浓度，一般要求在70%75%(干物质浓度)之间。其中果糖含量42%,葡萄糖53%。表1 果葡糖浆的产品标准（GB/T 20882-2007）项目F42标准感官糖浆为无色或者淡蓝色，透明

22、的粘稠液体。甜度柔和，具有果葡糖浆特有的香味，无异味。无正常视力可见的杂质固形物（%）F4271.0、F5577.0果糖含量 F424244、F555557葡萄糖+果糖（占干物质）/%F4292、F5595PH值3.3-3.4色度/RBU 50透光度（%） 96.0硫酸灰度（%） 0.05砷（以As计）mg/kg 0.5铅（以Pb计）mg/kg 0.5细菌总数，个/100mg1500大肠菌群，个/100g30致病菌不得检出7、工艺计算表2 生产过程各阶段淀粉损失率生产项目淀粉损失率备注液化1%糖化1%脱色0.5%前后2次离子交换0.5%前后2次过滤1%前后2次浓缩0%前后2次固定连续异构化1%

23、 合计 4% 一、1000kg淀粉生产果葡糖浆的物料衡算1000kg淀粉，实际淀粉含量86%，即实际淀粉100086%=860kg（1） 调浆 不损失 1：2配比（2） 液化 损失1% 860（1-1%）=851.4kg（3） 糖化 损失1% （C6H12O6）n + nH2O nC6H12O6 162 18 180 增加 851.4/（162/180）=946kg 损失1% 9461%=9.46kg 净增加 946-9.46=936.54kg（4） 脱色 损失0.5% 936.54（1-0.5%）=931.86kg（5） 过滤 损失1% 931.86（1-1%）=922.54kg（6） 离子

24、交换 损失0.5% 922.54（1-0.5%）=917.93kg（7） 浓缩 不损失（8） 异构化 损失1% 917.93（1-1%）=908.75kg（9） 脱色 损失0.5% 908.5（1-0.5%）=904.21kg（10）过滤 损失1% 904.21（1-1%）=895.17kg（11）离子交换 损失0.5% 895.17（1-0.5%）=890.69kg（12）果葡糖浆 含71%的果葡糖 其中又含92%干物质 总果葡糖浆的量 890.69/0.71/0.92=1363.58kg二、蒸煮醪量的计算水加入量 8602=1720kg（1）调浆 不损失粉浆量为2580kg干物质量w0=8

25、6%的原来淀粉的比热容为：C0=4.18（1-0.7 w0）=1.6636 kJ/（kg.k）粉浆干物质含量 w1=86/（3600）=28.67%蒸煮醪比热容为 C1=w1C0+（1-w1） =28.67%1.6636+（1-28.67%）4.18 =3.46 kJ/（kg.k）a-淀粉酶 应用酶活力20000u/g的a-高温淀粉酶使淀粉液化，a-高温淀粉酶用量8mg原料计算用酶量为：（86081000）/20000=344g=0.344kg糖化酶用量 用酶活50000u/g使用量200u/g原料，则糖化酶用量为： （851.42001000）/50000=3405.6g=3.41kgCaC

26、l2用量 Ca2+用于促进a-淀粉酶；a-淀粉酶的分子量为50000 （0.344111）/50000=7.6410（-4）kg异构酶用量，每kg国定化酶异构20t果葡糖浆 917.93/（201000）=0.46g 蒸煮醪总质量为 m0=m粉浆+ma-淀粉酶+mCaCl2 =（1000+2000）0.86+7.6410（-4）+0.344 =2580.34kg经喷射液化器加热后蒸煮醪量为： 2580.34+2580.343.46（105-103）/（2478.9-1054.18）=2792.91kg式中 2580.34生产过程中各原辅料总重量（kg）2478.9喷射液化器加热蒸汽（0.5MP

27、a）的焓（kJ/kg）经液化维持罐出来的蒸汽醪量为：2792.91-2792.913.46（105-102）/2253=2780.04kg式中 2253102（经液化维持管后的温度）下饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/K）经汽液分离器后的蒸煮醪量为：2780.04-2780.043.46（102-95）/2271=2750.39kg式中 227195（汽液分离后的温度）下饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/K）经真空冷却器后最终蒸煮醪液量为：2750.39-2750.393.46（95-63）/2351=2620.86kg式中 2355.160（真空冷却后的温度）下的饱和蒸汽的汽化潜热(kg/K)（1） 液化后

28、质量 损失1% 2620.860.99=2594.6514kg（2） 糖化质量 损失1% （2594.6514+3.41）0.99=2572.081kg（3） 脱色质量 损失0.5% 2572.0810.995=2559.220kg（4） 过滤质量 损失1% 2559.2200.99=2529.933kg（5） 离子交换质量 损失0.5% 2529.9330.995=2517.283kg（6） 浓缩质量（至50%） 917.932=1835.860kg（7） 异构化质量 损失1% （1835.860+0.046）0.99=1817.501kg（8） 脱色质量 损失0.5% 1817.5010.

29、995=1808.460kg（9） 过滤质量 损失1% 1808.4600.99=1790.330kg（10） 离子交换质量 损失0.5% 1790.3300.995=1781.318kg（11） 浓缩质量（至71%） 890.69/0.71=1254.49kg（12） 果葡糖浆量 1254.49/0.92=1363.58kg三、F-42型玉米果葡糖浆生产的热量衡算根据生产实践,淀粉原料连续蒸煮的粉料加水比为1:2，粉浆量为:157.673t，液化耗热量Q Q = Q1 + Q2 + Q3 (1)液化罐内淀粉醪由初温t0加热至105耗热Q1 Q1 = G0 C1 （105 - t0） 淀粉醪的

30、初温设为原料的初温为18，而热水为50，则t0= （G0 C1 18 + G水Cw 50 ）/ G0 C1 =（52.5581.663618+126.1394.1850）/（157.6733.46） =51.2即 Q1 = G0 C1（105 - t0）= 157.67310003.46（105-51.2） =2.935107KJ (2) 蒸汽带走的热量Q2 液化时间为60min，蒸发量为每小时5%，则蒸发水分量为： Mv1 = G05% 60/60 = 157.67310005%=7883.65 kg故 Q2 = mv1I =7883.65x 2668.8 = 2.104107kJI 为95

31、下汽化潜热（kJ/kg）。(3)热损失Q3淀粉醪升温的液化过称的热损失约为前二次耗热的15%，即Q3 = 0.15（Q1 + Q2）=0.15(2.935107+2.104107)=7.559106kJQ = Q1 + Q2 + Q3=5.795107kJ表3 年产25000 t玉米淀粉原料果葡糖浆厂物料衡算表年产2.5万吨果葡糖浆的物料衡算表物料1000淀粉生产果葡糖浆物料量每年数量（t）每天数量（t）实际淀粉原料86015767.3 52.558 纯水172031534.6 105.115 淀粉乳258047302.0 157.673 CaCl2量0.0007640.014 0.00004

32、7 -淀粉酶0.3446.3 0.0210 蒸煮醪量2594.651447570.6 158.569 糖化酶3.41 62.5 0.208 糖化醪2572.081 47156.8 157.189 脱色醪2559.220 46921.0 156.403 过滤醪2529.933 46384.0 154.613 离子交换醪2517.283 46152.1 153.840 浓缩为50%1835.860 33658.8 112.196 异构化醪1817.501 33322.2 111.074 异构化酶0.0459 0.842 0.0028 脱色醪1808.460 33156.5 110.522 过滤醪1

33、790.330 32824.1 109.414 离子交换醪1781.378 32659.9 108.866 浓缩为71%1254.4922999.9 76.666 果葡萄浆1363.5825000 83.333 四、主要设备计算（1）液化喷射器液化淀粉干物质的量为：52.55886%=45.20 t每天工作24h，则每小时处理量为：45.20/24=1.883 t/h根据液化喷射器的规格型号选择型号为HYB-G-4，规格为2 t/h（干物质计），6m3/h（液体计）（2）糖化罐V=Va/式中 V为总的设备容积；Va为每小时糖化醪的体积流量；为操作周期42h ；V每天=157.189t Va=1

34、57.189*1000/24=6549.54kg/hVa=6549.54/(1.41000)=4.678 m3/h=0.8，则 V=4.67842/0.8=245.60m3选择 V=100 m3 =0.8设备的数量 n=245.60/100=2.456个 故取3个。选择3个V=100 m3 =0.8的钢制机械糖化罐。其中H=1.4D ,则V全=0.785D2H+0.15D3=0.785 D21.4D+0.15D3=100得，D=4.31m H=6.03m（3）液化罐根据物料衡算,V每天=158.569t Va=158.569*1000/24=6607.042kg/h蒸煮醪的体积流量为: 660

35、7.042/(1.41000)=4.719m3/h式中1.4为淀粉浆的密度，kg/l。V有效=V 其中V=4.179 m3/h =2h则 V有效=4.1792=8.358m3根据 n = V有效/V式中 n为设备的数量； V有效为设备有效总容积；V为单台设备容积；为填充系数。选择V=12m3 =0.8 代入上式得n=8.358(0.812)=0.871 取n=1选择1个V=12 m3 =0.8的钢制机械液化罐。其H=1.5D,则V全=0.785D2H+0.15D3=0.785 D21.5D+0.15D3=12得，D=2.15m H=3.23m（4）泵糖化车间糖化醪流量为4.678m3/h。查阅

36、相关数据，应选用流量为6.3 m3/h，扬程为5m，气蚀余量为2m的IS50-32-125单级单吸离心泵。安装高度公式： Hg允许=（Po-Pv）/g-hf-h式中Po为液面处的压力，101.3Kpa；Pv为63下淀粉浆的饱和蒸汽压，50Kpa；hf忽略不计；h为2。代入得出Hg允许=（101.3-50）1000/(1.410009.81)-2=1.74m故 实际安装高度：Hg=Hg允许-1=0.74m（5）糖化车间管道设计根据物料衡算和热量衡算，可得知工艺过程所需的各类流体介质的流量，根据流体的管内流量、流速与管径之间的关系可计算出管道内径：d = 18.8（Q/w）1/2式中 d 管道内径

37、 mm Q 流体流量 m3/h w 流体流速 m/s淀粉浆段管道V=157.673*1000/24=6569.708kg已知Q=6569.708/(1.41000)=4.692m3/h 查得w=0.8m/s数值带入（1）式得，d=18.8（4.692/0.8）1/2=45.52 mm选择规格为502.5的热轧无缝钢管。液化段管道V=158.569*1000/24=6607.04kg/h已知Q=6607.04/(1.41000)=4.719m3/h 查得w=0.7m/s数值带入（1）式得，d=18.8（4.719/0.7）1/2=46.74 mm选择规格为502.5的热轧无缝钢管。糖化段管道V=

38、157.189*1000/24=6549.54kg/h已知Q=6549.54/(1.41000)=4.678m3/h 查得w=0.6m/s数值带入（1）式得，d=18.8（4.678/0.6）1/2=52.49mm选择规格为543的热轧无缝钢管。自来水管道V=105.115*1000/24=4379.79 kg/h已知Q=4.38m3/h 查得w=3.5m/s数值带入（1）式得，d=18.8（4.38/3.5）1/2=21.03 mm选择规格为221的冷拔无缝钢管。蒸汽管道已知Q=2580.343.46（105-50）2748.9-1054.182.778/1000=0.509m3/h 查得w

39、=20m/s数值带入（1）式得，d=18.8（0.509/20）1/2=3.0mm选择规格为61的冷拔无缝钢管。（6）糖化罐功率计算 搅拌功率 P=3.5d5n3/102 式中 d-搅拌器的直径，d=D/3 n-搅拌器轴转速，n=1.5r/min -溶液重度=1100kgdm/s，合112.1N/ m3 -搅拌器档数，=2 102-转换系数，由0kgd.m/sKm 糖化罐D=4.31 m，则d=D/3=4.37/3=1.44 mP= 3.5 1.4451.53112.12/102=160.76 kw电机功率 Pg=KP/式中 K-附加消耗功率系数，取1.5 -传动效率，取=0.9 P-轴功率(

40、kW)Pg=KP/=1.5160.76/0.9=267.93 kw表4 设备选型设备型号体积台数搅拌罐体积50L2液化罐12 m31糖化罐100 m36低压液化喷射器HYW2搅拌器功率160.76(kW)1电机功率267.93(kW)1异构化柱体积50L1离子交换柱DN80014浓缩器2 x BN-6000 BN-100001漩涡泵WZ型6脱色过滤机5000L/h4气液分离器体积6 m31真空冷却器体积6 m31糖化管道54x 3自来水管道22 x1液化管道50 x 2.5蒸汽管道6 x 18、环境效益 （1）废气 本生产线由于采用原公司锅炉供汽，没有新的废气产生。 本生产线废渣共有两种：纤维

41、及蛋白渣，这部分废渣在过滤后可挤干用做饲料卖掉约有3060吨/年。活性炭废渣，这部分废渣在过滤后也可压干，可送回工厂再生或作固体垃圾扔掉。约有50-90吨/年。 （2） 废水 废水也有两类 ：离子交换用废水 这部分废水因只有酸碱参与，可以靠自身的酸碱平衡中和或进行微调（在调节池中调整PH值，使之达到7.0左右）即可放掉，亦可用做热交换水。 冲洗板框及地面用水 这部分水中因含有较高的糖份必须经过污水处理才可放掉。9、存在的问题及相应的解决办法 在查阅文献的方面存在一些困难，对于设备的型号选择方面没有能够很好地进行考虑，物料衡算时，存在参数数据不准确的情况，设备的大小面积等只进行了估算,设备选型没

42、有足够依据，在制图方面也存在较多的问题，制作粗糙，对设备安装的具体定位把握不准确,管道布置是较为棘手的问题，望老师审核过后能指出并给予指导和帮助。四、总结本次课程设计在导师朱秋享老师的悉心指导下完成。在设计选题、设计方案的确定、说明书的撰写等方面老师都提前进行了详细讲解。连续三周的课设，朱老师用他在工厂设计方面丰富的经验指导同学们一步步完成，虽然一开学，同学们的状态调整得并不是很好，但是老师严谨的治学态度、敬岗敬业的教学精神和忘我的工作精神，对同学们行程了一定的鼓舞,悉心为大家解决难题，与同学们共同探讨，在此要感谢老师给我们的帮助。通过查阅文献，同学间的经验交流和自学，在老师的指导下，我在工厂设计方面学到了不少知识，联系并巩固以前所学的知识,同时也让我