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1、本科毕业设计说明书题 目： 年产4万吨玉米糖浆厂的 设计院 （部）： 市政与环境工程学院专 业： 生物工程班 级： 生物052姓 名： 杨晓林学 号： 2007041158指导教师： 张超完成日期： 20年月日目 录摘 要ABSTRACT前言1第一章 绪论2第二章 工艺论证42.1原料输送42.2粉碎装置52.3液化技术52.4糖化92.5板框压滤102.6.离子交换工艺及设备112.7脱色工艺及设备122.8糖液的蒸发132.9工艺流程13第三章 物料衡算143.1物料衡算143.2年产20000t糖糖浆厂的衡算163.3热量衡算(日耗量) 183.4抽真空量的计算19第四章 设备计算214
2、.1原料输送装置的选型214.2原料粉碎装置的选型214.3调浆桶的计算224.4层流罐容积234.5 汽液分离器的计算244.6真空冷却器的计算254.7喷射管路计算254.8单体设备-糖化罐尺寸计算264.9脱色柱及贮罐的设计294.10板框压滤洗糟水的综合利用304.11糖化车间CIP清洗系统的设计304.12泵的选用324.13喷射液化器的设计计算34第五章 糖化车间平面里面布置图40第六章 成本核算41结 论44谢 辞45参考文献46摘要本课题任务为年产2万吨啤酒专用玉米糖浆厂的设计。本产品的特点是在 酒的酿造过程中，可以在麦汁煮沸锅中添加，从而改变啤酒辅料的结构，降低粮耗。本产品以
3、玉米糁为原料，酶法生产玉米糖浆。本课题重点对液化、糖化过程进行了设计、计算。液化过程采用加入耐高温-淀粉酶进行喷射液化，并对喷射液化器进行了设计、计算。糖化锅是重点设计的单体设备，由于糖化锅的体积较大，底部加热较困难，本设计改变以往的夹套加热，采用先进的蒸汽管道加热，并作出管道排列图。节能是本设计的又一特点，本设计对低压蒸汽进行处理，将其热量传给低温工艺水，以达到调浆的温度。本设计除对糖化车间进行了平面、立面布置外，还作出管道与仪表设备流程图。关键词：玉米糖浆 液化 糖化ABSTRCTThe assignment of this subject is a design of a corn sy
4、rup factory which manufactures 20000 tons products every year only used for brewing. The attribute of this product is that adding it in the kettle during the brewing process, which can change the structure of beer adjunct and reduce consumption of foodstuff. Taking corn granule as raw material, this
5、 method products corn syrup by enzyme technologies.The emphasis of this subject is doing some design and calculation for liquefication and saccharification processes. The liquefication process adopts a jet-cooking liquefication with high temperature rsistent -amylase and these devices also have been
6、 calculated and designed. Lauter tun is the most important single equipment to this design. Because of its tremendous volume, it is very difficult in heating its bottom. This design changes from cannula heating to steam pipeline heating and has drawn a picture of array of pipelines.Saving energy is
7、another character of this design. We deal with low-pressure steam and tansfer its energy to low-temperature process water,which lead to the temperature for mixing. This design not only does complanate and tridimensional pictures for arrangement of saccharification workshop, but also a picture of pip
8、elines and instrument flow chart.Key words: corn syrup liquefication saccharification前言玉米的主要加工成为饲料、淀粉和食品用的各种糖浆，目前我国东北还有4000万吨的库存。本设计一方面能缓解玉米库存的压力，另一方面能改变啤酒辅料的结构。利用玉米干法脱胚生产的玉米糁，酶法生产啤酒专用玉米糖浆，以满足酿造啤酒的要求。本产品的特点是在啤酒的酿造过程中,可以在麦汁煮沸锅中添加玉米糖浆。用玉米糖浆代替大米作为啤酒生产的辅料，可以节省我国粮食（大米）的耗量，同时酿造的啤酒品质更佳，并具有抗老化作用。第一章 绪论我国是一个
9、产玉米的大国，去年我国玉米总产量达1.05亿万吨，光吉林、辽宁、黑龙江和内蒙古的一年产量就在45005000万吨 。玉米的主要加工成为饲料、淀粉和食品用的各种糖浆，目前我国东北还有4000万吨的库存。玉米的主要加工成为饲料、淀粉和食品用的各种糖利用玉米干法脱胚生产的玉米糁，酶法生产啤酒专用玉米糖浆，以满足酿造啤酒的要求。众所周知，在啤酒麦汁制造的原料中，除了主要原料大麦芽以外，还包括特种麦芽、小麦麦芽和辅助原料。麦芽的价格要远远高于不发芽的大麦、小麦、玉米等谷物，在麦汁酿造过程中加入适当比例的辅料，虽然要增加辅料加工设备，有热能消耗，及处理过程中的酶，但总成本是降低的。另外，由于大多数的辅料含
10、有可溶性氮很少，因此可以降低麦汁总氮，从而提高啤酒的非生物稳定性。辅料中很少含有多酚类化合物，故可以提高啤酒的泡持性和降低啤酒的色泽。随着啤酒技术的日益完善和发展，最近出现了利用淀粉转化糖浆作为啤酒辅料，而且在麦汁煮沸锅加入的是高转化糖浆和葡萄糖值在62以上的高麦芽糖浆。高转化糖浆的成品浓度一般在80%-83%，相对葡萄糖值在60-70之间。若采用酶法转化，其麦芽糖比例高，更适合做啤酒辅料。糖浆按其糖的组成分为果葡糖浆、麦芽糖浆、异麦芽糖浆、低聚糖浆；按其原料，分为玉米糖浆、大麦糖浆、小麦糖浆和燕麦糖浆；按其使用性质分为啤酒专用糖浆、乳酸麦芽糖浆、焙焦麦芽糖浆和晶状麦芽糖浆。本设计是利用玉米脱
11、胚后的产物玉米糁生产啤酒专用糖浆。本产品的特点是在啤酒的酿造过程中，可以直接在煮沸锅中添加。因此，若采用玉米糖浆代替大米作为啤酒生产的辅料，可以大大减轻劳动强度，提高工作效率和设备的利用率，改善啤酒工艺，节省能耗，降低粮耗，制造的啤酒品质更佳，并具有抗啤酒老化和风味稳定性更好的功能。我国国内有100万吨淀粉糖加工能力，而实际生产各种淀粉糖仅30万吨，有着巨大的生产潜力。在当前制糖业不景气的情况下，对淀粉糖厂稍做技术调整就可以进行玉米糖浆的生产，这对其经济效益的提高是很有帮助的。但在啤酒酿造中添加糖浆而不是大米，这与我国100多年来啤酒辅料结构相违背，势必一些啤酒生产厂家不敢或不愿意冒这个险，因
12、此要推动啤酒厂采用此技术成果，需要做大量技术工作和技术人员在啤酒厂实际使用，协助测定效果，经济分析，才能逐步为广大啤酒厂接受使用。玉米糖浆其他用途还有：1.充二氧化碳饮料，可部分或全部用高果糖玉米糖浆作甜味剂。 2 对于充二氧化碳饮料的基础糖浆和香味浓缩物可用高果糖玉米糖浆作唯一的甜味剂；对于不起泡的饮料，可以将高果糖玉米糖浆与葡萄糖或高的值的玉米糖浆一起使用。 3在酱油中，可用高果糖玉米糖浆并加高值的玉米糖浆。 4 流动的和可用调匙的色拉调味用料，可以单独用高果糖玉米糖浆或与其它糖浆合用。 5 酵母发酵烘焙食品：高果糖玉米糖浆可以单独使用或与其它玉米糖浆合用。高果糖玉米糖浆可以增加发酵能力和
13、残留甜度，并形成烘焙食品的褐色。使用高果糖玉米糖浆的其它烘焙食品是糕点、无花果饼和小甜饼。 第二章 工艺流程论证2.1原料输送在糖厂中，原料输送可采用气流输送、带式输送、螺旋输送、刮板输送及斗式提升输送。2.1.1气流输送气流输送就是利用高速流动的空气在管道中运送物料。其优点是设备紧凑，主要装置是运送物料的管网；投资和维修费用较省；车间内部整齐清洁。气流输送又有真空吸引式输送、压力压出式输送以及混合式输送。2.1.1.1真空吸引式气流输送真空吸引式输送是糖浆厂普遍采用的输送方式。在整个系统中，空气与淀粉原料按一定的比例由吸料器吸入输料管中，并被输送到指定的地点，经卸料器分离出物料，由关风排料器
14、将物料卸出，经卸料器出来的空气进行进化后被风机吸出。由于系统维持负压，消除了物料和尘埃的渗漏，有利于车间的卫生。为使气流输送的顺利进行，整个系统在安装时必须注意密封，不能渗漏。卸料器的关风机质量要有保证，使在空气中既能封闭空气的进入，又能顺利卸料。2.1.1.2压力压出式气流输送系统中始终保持正压。其关键在于加料，采用与真空吸引式气流输送卸料关风机相似的机构就能顺利加料，并防止物料的反吹。这种气流输送系统的安装也必须严格，否则回有尘埃从输送系统中溢出，影响环境卫生。2.1.1.3混合式气流输送混合式气流输送是将真空式和压力式相结合。其优点在于能充分利用风机吸入口和压出口的动能。缺点在于设备较复
15、杂，费用较大。2.1.2机械输送2.1.3带式输送2.1.4斗式输送2.1.5螺旋输送本设计采用真空吸引式气流输送。2.2粉碎装置粉碎的方法有以下几种: 挤压:适于坚硬物料 撞击: 适于坚硬物料 研磨:适于韧性物料 劈列:适于脆性物料淀粉质原料的粉碎设备型式很多，但糖厂几乎都采用锤式粉碎机。因为锤式粉碎机的适应性强，单位产品的能量消耗较低，且体积小，生产能力大。机内的筛网可根据物料的性能、要求粉碎度随时更换，还可根据需要调节锤刀和筛网之间的间隙。为了能使玉米糁得到更好的糊化和液化，要求粉碎度在40-60目。2.3液化技术2.3.1糊化若将淀粉乳加热到一定温度，淀粉颗粒开始膨胀，偏光十字消失。温
16、度继续上升，淀粉颗粒继续膨胀，可达原体积的几倍到几十倍。由于颗粒的膨胀，晶体结构消失，体积膨大，互相接触，变成糊状液体，淀粉不再沉淀，这种现象叫“糊化”。糊化分成三阶段：第一阶段：预糊化淀粉吸入少量水分，体积膨胀很少，淀粉乳的粘度增加也少。第二阶段：糊化淀粉颗粒突然膨胀很多，体积膨胀几倍到几十倍，吸入大量水分，很快失去偏光十字，淀粉乳的粘度大为增高，透明度也增高，并且有一小部分的淀粉溶于水中，淀粉乳变成淀粉糊。第三阶段：溶解继续加热，糊化淀粉溶解于水中。2.3.2液化2.3.2.1液化方法分类按水解动力不同可分为：酸法、酸酶法、酶法及机械液化法；按生产工艺不同可分为：间歇式、半连续式和连续式按
17、设备不同可分为：管式、罐式和喷射式按加酶方式不同可分为：一次加酶、二次加酶、三次加酶按原料精粗不同可分为：淀粉质原料直接液化法、精制淀粉液化法2.3.2.2各种液化方法的优缺点（1）酸液化法工艺：淀粉乳浓度30%，PH1.8-2.0,在135时，加热10min,液化DE15%-18%。此法优点：适合任何精制淀粉，所得糖化液过滤性好。此法缺点： 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。（2）酶液化法a.间歇液化法： 工艺：淀粉乳浓度30%，PH6.5,加Ca离子保护，在剧烈搅拌下
18、加热到85-90，并维持30-60min，使DE值15-18。优点：设备简单，操作容易。缺点：糖化后醪液的过滤性差b.半连续液化法工艺：90调淀粉乳，泵送经喷淋头引入液化桶内，并使桶内物料温度在902。淀粉受热糊化液化，由桶底流入保温桶中，维持30-60min，达到所需的液化程度。优点：设备简单，操作容易。缺点（与喷射液化相比）：a) 在开口容器中进行，料液易溅出烫伤操作工人b) 蒸汽用量大，煤耗多c) 因为开口，液化温度无法达到耐高温-淀粉酶的最佳作用温度105c.喷射液化法喷射液化器根据其推动力的不同分成两大类：高压蒸汽喷射液化器和低压喷射液化器。由于国内蒸汽压力普遍偏低且不稳定，当前国内
19、使用的大多是低压喷射液化器。根据加酶方式的不同，喷射液化可分为：一次加酶法、二次加酶法、三次加酶法。在耐高温-淀粉酶出现以前采用中温淀粉酶的中温喷射液化法，虽然升温很快，但因糊化温度受酶的最高耐热温度限制，液化液中仍有难溶性淀粉颗粒存在。难溶性淀粉颗粒除淀粉中固有部分外，还有在液化过程中直链淀粉与脂肪酸形成的络合物，组织紧密，在糖化过程中不能被糖化酶水解，影响水解液性能。耐高温-淀粉酶出现后，产生了高温喷射液化法，酶的热稳定性好，在105-110下仍有较大的活性，因此高温喷射液化法是目前正在兴起的方法。它提高了液化的过程温度，在喷射过程中形成较大的剪切力使淀粉颗粒充分分散使其全部接受酶的作用，
20、加之高剪切力产生的稀化作用，淀粉乳粘度下降而完成液化过程。其工艺特点如下：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，瞬间完成糊化、液化。液化效果好，蛋白质凝结在一起，糖化液过滤性好，设备简单，便于连续操作。层流罐的应用传统的液化保温罐，先进的物料不能保证先出去,造成先进料液液化过头，后进料液液化不完全。本设计的一系列三个层流罐，罐细而高，料液从上部切线进料，以防料液走短路，料液从下部派出，从而保证了料液先进先出，液化均匀一致。快速升温灭酶高温处理时，通过喷射液化器快速升温120灭酶，快速升温比逐步升温产生的“不溶性淀粉颗粒少”，所得得液化液既透明又易过滤，淀粉出糖率高，同时由于采
21、取快速升温法，缩短了生产周期。高温分散通过喷射器加热到145，在维持罐内维持3至5分钟左右，使已形成的“不溶性淀粉颗粒”在高温作用下分散，同时蛋白质进一步凝固。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。（3）酸酶液化法工艺：淀粉乳调浆30%，PH2.2,在140加热5min,葡萄糖值达5%7%，中和PH至6.5，冷却至902，加入液化酶，反应30min,达到所需的程度。优点：过滤性好，糖化程度高缺点：工艺过程较复杂（4）机械液化法此法不使用任何催化剂，将淀粉乳喷入蒸汽加热器（温度160），通过强烈的机械剪力，使淀粉分散，然后急剧冷却，这样得到糊精分子的聚
22、合度为200-300，较高于酶法，糖化后过滤液DE值可达99%。但此法还不成熟，工艺上有待完善。2.3.2.3液化DE值的控制液化的程度通常是用DE值来衡量的。为了提高麦芽糖的 生成量，必须防止葡萄糖的聚合度为奇数的低聚糖的生成。液化后DE值越高，则奇数聚合度低聚糖的机会也越多，糖化后会生成较多的麦芽三糖而使麦芽糖的收率降低。表3、液化液的DE值与-淀粉酶水解后糖类组成之间的关系液化液DE值葡萄糖，%麦芽糖，%麦芽三糖，%其它糖类，%12.61.474.418.06.214.01.671.820.96.719.62.766.223.47.625.54.265.224.06.631.87.161
23、.225.66.3但是DE值太低，则糖液粘度太高而难以操作。而本设计的玉米糖浆用作啤酒的辅料，要求麦芽糖含量较高，葡萄糖含量低，因此我认为液化液的DE值应在1520之间。综上所述，对于本设计的年产4万吨的玉米糖浆厂，液化工段采用喷射液化能进行连续操作，且淀粉的液化也较彻底，蛋白质类絮凝效果好，适合以玉米糁为原料的液化，在当今大多数糖厂也广泛使用。有关喷射液化器的计算在设备计算一章进行了详细的说明。2.4糖化2.4.1糖化用酶2.4.1.1-淀粉酶-淀粉酶（E.C.3.2.1.2）是一种外切型淀粉酶，它作用于淀粉时从非还原性末段依次切开-1,4糖苷键，生成麦芽糖，同时将C1的构型由-型转变成-型
24、。-淀粉酶不能水解支链淀粉的-1,6键，也不能跨过分支点-1,6键而切开内部的-1,4键，故水解支链淀粉是不完全的。由于在生成50%-65%麦芽糖时就不在进一步水解残留下大分子的所谓-界限糊精，故对于分支密集的糖原，麦芽糖的生成量只有40%-50%。-淀粉酶也不能水解-1,6键附近的2-3个-1,4键，故-极限糊精的侧支外常挂有2-3个葡萄糖残基，-淀粉酶即使作用于直链淀粉时，也只能使淀粉的70%-90%水解成麦芽糖。与-淀粉酶相比，-淀粉酶的热稳定性是比较低的，70加热可使之失活。各种不同来源的-淀粉酶的作用最适温度集中在50-60。2.4.1.2普鲁蓝酶普鲁蓝酶（E.C.3.2.1.41）
25、,属于脱支酶的一种,是水解支链淀粉或糖原等大分子化合物中的-1,6糖苷键的酶。它切开分支点的-1,6键而使整个侧支切下成为短直链糊精，以利于-淀粉酶的作用。普鲁蓝酶的酸热稳定性较高，最适PH5.0，最适温度60，与糖化酶，-淀粉酶的最适条件一致，有利于提高糖化得率。当用普鲁蓝酶水解支链淀粉与-极限糊精时，随着水解作用的深入，对碘的呈色反应由红变蓝，还原力增强，从碘反应增强的程度，可以反应出普鲁蓝酶活力的强弱。实验证明，当普鲁蓝酶与-淀粉酶一起作用于支链淀粉与糖原时，几乎100%生成麦芽糖。2.4.2糖化工艺液化结束时，迅速将料液用酸将PH调至4.2-4.5,同时通过真空冷却器降温至60，泵送入
26、糖化锅，加入普鲁蓝酶与-淀粉酶，保温24小时升温到80灭酶，然后醪液送过滤。2.5板框压滤自60年代末以来，酶法制糖开始试用于味精等发酵工业。但是，由于当时国产酶制剂质量差，液化设备庞大，投资高，液化效率低，更为突出的问题是糖化醪液过滤相当困难。现在，通过使用耐高温-淀粉酶进行喷射液化及双酶糖化，大大提高了过滤速度，使以玉米糁为原料的糖化液过滤速度达到180L/(m2.h)-0.2MPa。因此，对糖厂进行设计，必需要考虑到过滤速度是否符合要求。从滤渣成分分析可知，影响过滤速度的主要因素为两大类物质：一类为蛋白质，另一类为糊精类（包括不溶性淀粉颗粒及老化的糊精）。要想提高糖化液的过滤速率，在制糖
27、中必须消除糊精类物质的存在，并使蛋白质物质凝聚。2.5.1影响过滤的因素及提高过滤速度的方法（1）酶活力对过滤速度的影响酶本身是蛋白质，如果酶活力低，酶蛋白增加，过滤速度就会减慢。如杰能科生产的耐高温-淀粉酶(15000u/ml)比中温-淀粉酶(6000u/g)活力高，所以从此意义上讲应用耐高温-淀粉酶。（2）液化酶种类对过滤速度的影响液化实际上是淀粉由悬浮液变为透明胶体的过程。BF-7658-淀粉酶在液化时，还有部分颗粒结晶，不能完全形成亲水胶体，而耐高温-淀粉酶能形成稳定的亲水胶体，没有不溶性淀粉结晶体沉淀，糖化终了无糊精，因此过滤速度快。不同液化酶比较如下（以玉米为原料）：项目液化酶类型
28、耐高温-淀粉酶中温-淀粉酶过滤速度/L. (m2.h)-0.2MPa18070不溶性淀粉颗粒不存在存在，约2%淀粉转化率%9896蛋白质类凝聚效果好差2.5.2工艺对过滤速率的影响 （1）淀粉要用温水调浆 淀粉用温水调浆（50左右），可以提高液化效果，液化时形成不溶性淀粉颗粒较少，过滤速度加快。（2）液化DE值的控制 若DE值较高，小分子类物质过多，不宜于糖化酶形成络合物。糖化终了，麦芽糖等小分子物质的含量较大，不仅导致淀粉转化率降低，而且使糖化液粘度增大，过滤速度减慢。若DE值过低，液化液易老化，糖化酶对老化糊精不起作用。糖化终了，由于大分子类物质的存在，糖液粘度更大过滤会更困难。（3）液化
29、液老化 影响液化液老化的因素有：PH值：碱性条件下有抑制老化的作用，酸性条件下易于老化时间：其液化时间长或液化时升降温速度慢，都会加快液化液老化。液化液老化，会严重影响过滤速度及淀粉转化率。（4）过滤PH对过滤速度的影响综合蛋白质凝聚、糖液颜色、糖化透光等因素，以玉米糁淀粉为原料，过滤PH值以4.8-5.0为佳。2.6.脱色工艺及设备2.6.1脱色的目的及原理糖液中含有的有色物质和一些杂质必须除去，方能获得澄清透明、甚至无色的糖浆产品。工业上一般采用活性炭脱色，活性炭又分颗粒炭和粉末炭两种。粉末活性炭为黑色粉末，除含少量的水分和微量的灰分外，其余为炭。酶克活性炭的吸附面积高达500m2。活性炭
30、脱色就是将有色物等杂质吸附在活性炭的表面，从糖液中除去。2.6.2脱色工艺条件（1）糖液温度活性炭的表面吸附力与温度成反比，但温度高，吸附速率快，在较高温度下，糖液粘度较低，加速糖液渗透到活性炭的吸附内表面，对吸附有利。但温度不能太高，以免造成糖分解而着色。一般以80为宜。（2）PH值在较低PH值下进行，脱色效率高，糖液也稳定。（3）脱色时间一般认为吸附是瞬间完成的，为了使糖液与活性炭充分混合均匀，脱色时间以25-30min为好。2.6.3脱色设备糖液脱色是在具有防腐材料制成的脱色罐内完成。罐内设有搅拌器和保温管，罐顶部有排气筒。脱色后的糖液经过滤得到无色透明的液体。糖浆的脱色用活性炭，活性炭
31、的吸附作用是可逆的，它吸附颜色物质的量决定于物质的浓度，所以先脱颜色浅的物料，再脱颜色深的物料，这种方法可以减少炭的用量，降低成本，在工业上叫逆流法。从脱色的效果来看,由于酿酒用糖浆不需脱至无色,一次脱色已基本达到要求,若再次脱色,势必会加大蛋白质的损失。所以一次脱色后，即可送去浓缩。2.7糖液的蒸发经过净化精制的糖浆浓度比较低,不便于运输和贮存,必须将其中大部分水去掉,即采用蒸发使糖液浓缩,达到要求的浓度。而且浓缩后的糖浆浓度较高，不容易染菌。高浓度的玉米糖浆能抑制微生物的生长，可放置较长时间不变质。刚脱色过滤得到的固形物浓度只有30%左右，须经加热蒸发，以除去多余水分，提高浓度，便于保存和
32、运输。浓缩一般在减压下进行，减压浓缩的沸点随真空度的上升而下降，因而可以在较低的温度下进行蒸发，以避免糖浆的焦化，保持色泽，这是减压浓缩的优点。同时，减压浓缩速度快，在抽真空强制蒸发时，因降低了沸点温度，加大了热源和物料之间的温度差。根据要求，一般将糖液浓缩至75%即可。2.7.1蒸发方式的选择淀粉糖浆为热敏性物质，受热易着色，一般蒸发温度不超过68。蒸发操作有间歇式、连续式和循环式三种:a.采用间歇式蒸发，糖液受热时间长，不利于糖浆的浓缩。b.采用连续式蒸发，糖液受热时间短，适用于糖浆的浓缩，处理量大，设备利用率高；但终浓度不易控制，在浓缩比很大时难于一次蒸发达到要求。c.采用循环式蒸发可使
33、一部分浓缩液返回蒸发器，物料受热时间比间歇式短，浓度也较易控制，较适合糖浆的浓缩。蒸发操作中的主要费用是蒸汽消耗量，为了节约蒸汽，可采用多效蒸发，充分利用二次蒸汽，又节约大量的冷却用水。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，采用双效蒸发就可节约43%的蒸汽。2.7.2蒸发设备2.7.2.1内循环蒸发器内循环蒸发器属于间歇式蒸发器，已逐步被其他形式的蒸发器所取代。2.7.2.2外循环蒸发器外循环蒸发器的加热室与蒸发室分开，属于循环式，循环速度快，物料受热时间比内循环短，检修和清洗也较方便，被淀粉糖工业广泛使用。2.7.2.3长管薄膜蒸发器长管薄膜蒸发器式
34、利用沸腾后蒸汽的推动作用，使液体在传热面上形成薄膜，因而强化传热效果，降低物料受热时间，蒸发速度快，传热效率高，特别适用与热敏物料和粘度较大的物料的浓度。2.7.2.4刮板薄膜蒸发器刮板薄膜蒸发器是利用旋转的刮板，借离心力和刮板的刮带作用，使料液在传液面上形成液膜而蒸发。刮板薄膜蒸发器可以处理其他蒸发器所不能处理的高粘度液体，物料受热时间短，可以蒸发热敏性物料。根据实践经验，本设计采用外循环蒸发器。2.8工艺流程原料预处理调浆（料水比1:3,50）喷射液化（96）层流喷射液化灭酶（120，5min）汽液分离真空冷却糖化（60,24h）板框压滤脱色真空浓缩第三章 物料衡算3.1物料衡算3.1.1
35、基础数据表1、玉米糁的物理性质项目结果淀粉71.86%水分15.10%蛋白质7.93%脂肪0.48%粗纤维4.63%色泽正常气味正常表2、糖浆的检测结果项目单位葡萄糖+果糖7.58%麦芽糖+麦芽三糖81.43%蛋白质0.42%发酵度68.84%淀粉转化率105.20%3.1.2以1000Kg糖浆计算(1)1000Kg中的含糖量：1000*75%=750 (Kg)(2)淀粉对糖的转化率为105.2%,则生产1000Kg糖浆所需的淀粉: 750105.2%=713 (Kg)(3)生产1000Kg糖浆实际淀粉耗量: 设原料处理中淀粉损失0.4% 蒸煮过程中因淀粉残留及糖分破坏损失淀粉0.5% 板框压
36、滤过程中糟中含糖而损失淀粉1.0% 脱色、浓缩过程中损失0.8% 总淀粉损失为2.7%生产1000Kg糖浆实际淀粉耗量为:713(100%-2.7%)=732.8 (Kg)(4)生产1000Kg糖浆玉米糁原料消耗量: 已知玉米糁含淀粉71.86%故1000Kg糖浆耗玉米糁原料:732.871.86%=1019.8 (Kg) 设调浆罐中粉浆温度为50,应用喷射液化器使粉浆迅速升温至96,然后经层流罐连续液化,再经120灭酶后,在真空冷却器中闪急蒸发至60后进糖化罐(5)蒸煮醪量的计算根据生产实践,玉米糁原料的粉料加水比为1:3故粉浆量为:1019.8*(1+3)=4079.2 (Kg)干物质含量
37、Bo=86.8%的玉米糁比热容为:Co=4.18*(1-.7Bo)=1.63 KJ/(Kg.K)粉浆物质浓度为:B1=86.8(4*100)=21.7%蒸煮醪的比热容为:C1= B1 Co+(1.0- B1)Cw =21.7%*1.63+(1.0-21.7%)*4.18 =3.63 KJ/(Kg.K)为简化计算,假定蒸煮醪的比热容在整个蒸煮过程维持不变 经喷射液化器加热后蒸煮醪量为: 经层流罐后温度从9694,蒸煮醪量可忽略不计,仍为4378(Kg) 经第二次喷射液化后的蒸煮醪为：27060.2Mpa饱和蒸汽的焓(KJ/K) 经汽液分离器后的蒸煮醪液量为2245104.3下饱和蒸汽的汽化潜热(
38、KJ/K) 经真空冷却后醪液量按工艺要求，真空冷却前后蒸煮醪液的温度分别为t1=104.3，t2=60 真空冷却过程的二次蒸汽量为：W1=G1C1(t1-t2)/I-C2t2=4449*3.63*(104.3-60)/(2609-3.63*60)=300 KJ经真空冷却后醪液量为:4449-300=4149 (Kg) 糖化过程中视为无物质加入和损失,糖化醪量仍是4149Kg 湿糖化糟量根据小实验得湿玉米糟含水量81.35%玉米淀粉浸出率94.3%(淀粉糖品生产与应用手册)(1-15.1%)*(100-94.3)/(100-81.35)*1019.8=264.6 (Kg) 再经过脱色工序,到达真
39、空浓缩之前的稀糖浆量:4149-264.6=3884.4 (Kg)3.2年产20000t糖浆厂的衡算糖浆成品日产糖浆量:20000/300=66.7 (t/d)实际年产量:300*66.7=20010t/y)原料玉米糁耗用量 日耗量:66.7*1019.8=67.8 (t/d) 年耗量:67.8*300=20340 (t/y)蒸煮粉浆 日产量:4079.2*66.7=271.3(t/d) 年产量:271.3*300=81380(t/y) 一次喷射后的醪液量 日产量:4378*66.7=291.2 (t/d) 年产量:291.2*300=87345 (t/y) 熟蒸煮醪(送糖化前) 日产量:41
40、49*66.7=276 (t/d) 年产量:276*300=82800(t/y) 糖浆量: 日产量:3884.4*66.7=258.3 (t/d) 年产量:258.3*300=77490 (t/y)活性炭耗量 根据经验,干炭耗量10kg/t糖 日耗量:66.7*75%*10=498.8 (Kg) 年耗量:498.8*300=149625 (Kg)酶的耗量耐高温-淀粉酶 12u/g原料 -淀粉酶 80u/g原料 普鲁蓝酶 3l/g原料 耐高温-淀粉酶耗量:67.8*1000*12000/20000=40.68(L)-淀粉酶耗量:67.8*1000*80000/120000=45.2(Kg)普鲁蓝
41、酶耗量：67.8*1000*3/1000=203.4(ml)年40000吨玉米糖浆厂物料衡算项目单位日产（耗）量年产（耗）量糖浆成品t66.720010原料耗量t67.820340蒸煮粉浆t2710381380第一次喷射后的醪液量t291.287345成熟蒸煮醪（送糖化前）t552165600稀糖浆量t258.3 77490活性炭耗量kg498.8149625耐高温-淀粉酶L40.686102-淀粉酶Kg45.213560普鲁蓝酶ml203.4610203.3热量衡算(日耗量)（1）调浆用水耗热以日耗原料玉米糁67.8t计,料水比1:3每天需调浆水67.8*3=203.4 (t)取自来水平均温
42、度20,调浆用水温度50，故耗热为Q1=203.4*4.18*(50-20)=2.55*107 (KJ)（2）设醪液的初温为to,原料的初温为20，而热水为50 则to=( G玉米Co*20+G水Cw)/G醪液C醪液 =（67.8*1.63*20+203.4*4.18*50）/（67.8*4.3.63）=45.4 第一次喷射液化耗热：Q2= G醪液C醪液*(104-45.4)=542.5*3.63*58.6=1.154*108 (KJ)（3）在层流过程中能量的损失 Q3=582.3*3.63*（96-94）=0.423*107 （KJ）（4）第二次喷射灭酶的能耗为Q4 G醪液=582.3 （t
43、） Q4= G醪液C醪（120-94） =582.3*3.63*26=5.496*107 （KJ）（5）糖化过程耗热Q5糖化过程为24h,主要耗热为糖化设备向环境散热Q5=FT(tw-ta)F设备总表面积T壁面对空气的联合给热系数（W/m2.）tw壁面温度（）ta环境空气温度（）操作过程时间（S）T=8+0.05* tw设tw=60，T=8+0.05*60=11 （W/m2.）F=DH+41.6=3.14*3.5*7+41.6=810.9m2Q5=6*810.9*11*(60-30)*24*3600/1000=6.98*108KJ3.4抽真空量的计算3.4.1真空冷却醪液真空冷却过程中产生的二
44、次蒸汽按工艺要求，真空冷却前后蒸煮醪的温度分别为t1=104.3，t2=6024985Kg/d查表知60饱和蒸汽比容为Vg=7.68m3/Kg,故二次蒸汽的体积为：V=VgW1=24985*7.68=191885 m3/d一 水力喷射泵循环水量设循环水的初温t3=34，t4=42，则循环水量为：W2= W1(I- t4Cw)/ Cw (t4- t3)=24985*(2609-42*4.18)/4.18(42-34) =18183.5Kg/d=1818m3/d=75.8m3/h二 抽气量验算泵吸入蒸汽压力Ps=20.314(相当与60)，泵工作压力P1=0.4Mpa(排出压力)，吸入口P2=0.1Mpa若取系统空气等不凝性气体渗透量A=0.3% W1则（1） 应排除的不凝性气体量为：Ga=2.5*10-5(W1+ W2)+A =121Kg/d式中2.5*10-5水中溶解的空气量（2） 喷射器引射系数（3） 喷射泵排除的气体量为Va=K W2/=0.649*1818167/1000=1185 m3/d相当质量流量为：Ga=349 Va(Ps-Pw)/(273+ t4)*105 =349*1185*(20314-8208)/(273+42)* 105 =158Kg/dGa=121 Kg/dPw为相
