会超过55%-60%。所以,如要生产55%以上的高麦芽糖浆,就必须同时使用脱支酶,以能切开淀粉分子中的α-1,6葡萄苷键,达到更深层的水解。
五 离子交换树脂的优点是,处理能力大,脱色范围广,脱色容量高,能除去各种不同的离子,可以反复再生使用,工作寿命长,运行费用低。所以选用离子交换法
六 蒸发浓缩
淀粉经糖化后精制,精制后的糖液经过蒸发浓缩后达到一定的浓度,依据此浓度可将麦芽糖浆分为不同麦芽糖浆、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆。在本次设计所要的生产的是高麦芽糖浆,其浓度为≥50%[12]。
由于淀粉糖工业中的浓缩属于低温蒸发浓缩,因此可选用低温连续式的蒸发浓缩。具有传热效率高,物料受热时间短等特点,特备适用于热敏性、粘滞性、发泡性等物料的蒸发浓缩[2,3,8]。
第三章 工艺设计论证
现在市场上83%的玉米淀粉供货充足,故以该淀粉做原料以保证生产的连续顺利进行
基本工艺如下
淀粉
水、液化酶 PH值
调蒸汽
液糖化酶 PH值
糖化 脱色
活性炭
酸 碱
活性炭渣 存放台
一 工艺流程
4%蛋白絮状物 废碳→再生→脱
色
↑ 过滤 冷凝↑↓蒸汽 ↑
麦芽糖→→→半框过滤机→→暂存罐→→ 脱色罐→→暂存罐→→半框过滤机→暂存罐
60度 50-70度 80℃ ↓
Ph4.5-5 ↓
搅拌30分 ↓
转述20-25r/每分 ↓
40℃ ↑ ↓
阳离子交换←换热降温←暂存罐←←←板框过滤机←←←←暂存罐←←←脱色罐←蒸汽
↓ 0.5%↑75℃
↓pm5.0 新碳↑ph4.5-5
阴离子交换 20r/min↑搅拌30min
↓
阳离子交换→阴离子交换→暂存罐→多效蒸发→75%麦芽糖浆固形物→包装
二 工艺流程简述
在配料罐内,把粉浆乳调到17波美,PH值用Na2CO3调到PH5.0-7.0,最后加入耐高温α-淀粉酶,料液搅拌均匀后用泵把粉浆泵入喷射液化器,在喷射器中粉浆和蒸汽直接相遇,出料温度控制在110-115度,从喷射器中出来的料液,进入层流罐保温60分钟到90分钟,温度保持在95-97度。然后进行二次喷射,在第二只喷射器内料液和蒸汽直接相遇,温度升至120-145度以上,并在高温维持3-5分钟左右把耐高温α-淀粉酶彻底杀死,同时淀粉会进一步分散,蛋白质会进一步凝固。然后料液进入真空闪急冷却系统降温到53度保温【4.5.6】,同时将PH值降到4.5-6.5,加入β一淀粉酶和普鲁兰酶,糖化到终点后,将料液喷射加热并降温到60度灭酶,首先用过滤机除渣过滤,再升温到80℃,加入旧活性炭脱色半小时,进行脱色过滤,然后将糖液进行二次脱色(温度下到75℃,可不加温),脱色后换热降温到40℃离交。将离交后的糖液用三效降膜式蒸发器浓缩得到产品,达到产品要求。
三 酶法制糖工艺条件
(一)液化工艺:
粉浆浓度17波美(淀粉浓度30%),PH5-7耐高温α-淀粉酶﹙规格30000μ/g﹚,加入量为15μ/g﹙以淀粉计,u为活力单位﹚,喷射液化温度110-115℃,液化保温时间60-90分钟,灭酶温度120-145℃。
(二)糖化工艺:
PH4.5-6.5,温度:53±2℃,β-淀粉酶﹙规格120000μ/g﹚加入量为80μ/g原料淀粉;普鲁兰酶,加入量为3μl/kg原料淀粉,糖化时间:24hr
四 操作规程
1.调浆:粉浆浓度17波美,PH5.0-7.0,耐高温α-淀粉酶﹙规格30000μ/g﹚,加入量为15μ/g﹙以淀粉计,u为活力单位﹚
2.喷射液化:首先预热喷射器及层流罐至100℃,然后进行喷射液化,喷射器内温度控制在100-115℃,层流罐内温度控制在95-97℃。
3.高温处理:通过第二次喷射将料液加温120-145℃,通过高温维持罐维持3-5分钟,120-145℃,以上热处理可以达到三个目的:A、灭酶 B、蛋白凝固 c、
淀粉进一步分散
4.真空闪急冷却:经过真空闪急冷却系统温度从120℃降至53℃。
5.糖化工艺操作规程:A、PH4.5-6.5 B、温度:53±2℃,为防止糖焦化,用热水循环保温C、糖化时间:24小时 6.糖化灭酶:当70%和75%的酒精检验合格后,糖化结束,然后将PH调至4.8-5.0,并喷射加热后降温60℃灭酶。 7.过滤基本要点及顺序:(除渣过滤) A、过滤前将料液冷却至60℃。 B、过滤时压滤机同时使用。
C、滤布为两套,以减少过滤和储糖时间。
D、过滤时,通过调节回流,使过滤压力流线增加。
E、为了减少滤液中的悬浮物及缩短过滤时间,过滤压力不能超过0.2MPa【2.4】。 F、过滤困难时可以通空气,以疏通滤渣。
G、为防止糖液变质,在糖化料液过完后清洗糖化罐,洗液也要用泵打去过滤。 H、过滤结束后用热水洗涤,温度60-70℃,用水量1.5m3/m3-2.0m3/m3。 I、过滤洗涤后,用压缩空气将滤渣吹干。
8.一次脱色及过滤:在一次脱色罐中,量好体积浓度,然后加入旧炭脱色,脱色时要求在80℃时脱色30分钟即可过滤,滤液供二次脱色待用。
9.二次脱色及过滤:在二次脱色罐中,量好体积浓度,然后加入新炭脱色,第一次加温到80度现已经下降到75℃左右,不用加温,时脱色30分钟即可过滤,滤液供离交待用。
10.离交脱色除杂:糖的重金属盐以及色素用树脂除去。 洗柱用水以及前后过滤用洗水:凡进入糖浆中的洗水必须经离交处理或用蒸发凝水。
11.浓缩:经离交脱色处理后的糖浆,用三效降膜蒸发器浓缩到75%以上。 12.整个生产过程结束后,设备、管道、泵要清洗干净。
五 工艺论证
年产量15万吨,一年300个工作日,一天产500吨,处理量大,故过滤机用板框过滤机。
脱色设备应选用脱色罐,脱色柱处理量少且不能与脱色剂充分接触。脱色罐处理量大,通过搅拌可以充分接触脱色剂,还可以很好的控制时间。
工艺上用两次脱色,可以很好的去掉色素,也可以提高脱色剂利用率。 前面已经提到,脱色剂用活性炭,活性炭在结构上有两大特点,一是内部与表面空隙发达。二是比表面积大。由于活性炭吸附能力强,操作简单,价格便宜,所以选用活性炭。活性炭应该选用颗粒状活性炭,容易洗涤过滤分离。粉末状的不能再生,不易分离。活性炭的再生条件,用氢氧化钠做洗涤剂,解析吸附的色素,用盐酸溶液做再生剂解析吸附的钛离子洗脱剂和再生剂的浓度效果差,浓度高效果增加不明显,生产上一般用2-4%的氢氧化钠溶液和2-4%盐酸溶液。
离子交换树脂的优点是,处理能力大,脱色范围广,脱色容量高,能除去各种不同的离子,可以反复再生使用,工作寿命长,运行费用低。所以选用离子交换法。离子交换应该用阳离子-阴离子-阳离子树脂进行交换。因为料液中有较多的金属离子杂质,因为料液中含有较多的金属离子杂质和有机杂质,采用两级串联可以大大提高糖浆的纯度。第一个阳离子交换柱用来去除料液中的大量的阳离子杂质,阴离子交换柱用来除去色素和其他有机杂质。第二个阳离子交换柱用来去除料液中的未除尽的阳离子杂质,阴离子交换柱用来去除料液中的未除尽的色素和其他有机杂质。。
六 蒸发器的选择
(一)离心式薄膜蒸发器,通过离心使料液分布成0.05~1mm的薄膜,在通过锥形盘加热面被蒸发浓缩。适于高热敏性物料蒸发浓缩。
(二)刮板式薄膜蒸发器,适于高粘度,容易结垢的蒸发浓缩。但结构复杂,动力消耗大
(三)降膜式蒸发器,适于蒸发浓度较高粘度较大的料液。
(四)升模式蒸发器,适用于蒸发量大,热敏性,粘度适中和容易产生泡沫的料液。
由于麦芽糖浆浓度较高,粘度大,非热敏,不易结垢,所以选用降膜式蒸发器
多效浓缩:将前效所产生的二次蒸汽作为加热蒸汽引入另一串联的后效蒸发器组成的蒸发装置。可以极大的减少生蒸汽用量,达到最大的节能效果。当废热蒸汽有充分的供应时,可完全不用再生蒸汽,取得显著的经济效益。所以选用多效降膜蒸发器。
七 脱色条件的选定
(一)脱色时间
活性分子向活性炭表面扩散以及吸附都需要一定时间只有充分接触才能发挥脱色效力,但是,达到一定时间后,再延长时间,脱色效率并不增加,反而影响设备效率。生产上一般加炭后搅拌30分钟,搅拌转速20~25r/min即可达到脱色饱和[2,4,7]。
(二)Ph值选择
溶液的ph值对脱色效果影响很大,在4.5~5最好
(三)温度选择
在一定范围内,温度升高,分子运动速度加快,同时料液的粘度也降低,色素分子向活性炭表面移动速度加快,进入小孔的机会多,增加接触的机会,有利于吸附。但是温度过高,分子运动过剧,反而使色素解析的速度增大,有利于色素的解析。综合吸附与解析两方面的得失,一般控制在75~80摄氏度。