年產(chǎn)10萬噸液體葡萄糖生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

孔凡強(qiáng)

摘要：本文介紹了年產(chǎn)10萬噸液體葡萄糖生產(chǎn)工藝選擇及選

型，包括原料的選擇、液體葡萄糖（漿）生產(chǎn)工藝流程的確定、工藝流程及操作重點(diǎn)、物料衡算與能量衡算等。

關(guān)鍵詞：液體葡萄糖設(shè)備選型工藝流程

1 概述

1.1 定義

葡萄糖漿是一種以淀粉為原料在酶或酸的作用產(chǎn)生的一種淀粉糖漿，主要成份為葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖、麥芽四糖及四糖以上等。 又稱為液體葡萄糖，葡麥糖漿。

1.2 性質(zhì)

又稱右旋糖。一種單糖，含醛基的己糖。固體狀態(tài)為白色結(jié)晶，溶于水稍有甜味，有旋光性，其水溶液旋光向右。廣泛存在于生物體內(nèi)，為某些雙糖（如蔗糖、麥芽糖等）和多糖（如淀粉、纖維素等）的組成成分。

1.3 用途

葡萄糖漿主要應(yīng)用于食品工業(yè)，占全部用量的95%，非食品工業(yè)僅占5%，主要是醫(yī)藥工業(yè)。在食品工業(yè)中使用量最大的是糖果，其次是水果加工、飲料、焙烤，此外，在罐頭、乳制品中也有使用。葡萄糖漿在糖果制造中的作用主要是控制結(jié)晶度，以滿足不同類型糖果的需要。醫(yī)藥工業(yè)：有食品級和醫(yī)藥兩種。口服糖標(biāo)準(zhǔn)低于醫(yī)藥級，同時(shí)有的還加入維生素、鈣質(zhì)等以提高營養(yǎng)供病人、老人、兒童服用。葡萄糖同時(shí)還是重要的化工原料，是生產(chǎn)山梨醇、革露醇、維生素丙、維生素C、葡萄糖酸、葡萄糖醛、味精、醋酸等各種產(chǎn)品的原料，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)。

1.4 設(shè)計(jì)原則

首先，離子交換設(shè)備應(yīng)符合用玉米制造葡萄糖漿的工藝流程。離子交換樹脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工業(yè)裝置上。

2 工藝流程選擇及操作重點(diǎn)

2.1 工藝流程

玉米→破碎→浸泡→磨碎→調(diào)漿→淀粉液化→糖化→脫色→除渣過濾→離子交換→濃縮→葡萄糖漿

2.2 原料

原料選擇普通黃玉米，淀粉含量取72.2%，玉米在山東省玉米是種植面積最為廣泛的糧食作物之一，所以為我們的生產(chǎn)加工提供了更為廣泛的生產(chǎn)原料，并且價(jià)格偏低，這就更加降低了我們的生產(chǎn)成本，更有利于經(jīng)濟(jì)效益的提升。

表1玉米成分

[化學(xué)成分

水分%

淀粉%

粗蛋白質(zhì)%

油脂%

粗灰分%

粗纖維%

糖%

范圍

7-23

64-78

8-10

3.1-5.7

1.1-3.9

1.8-3.5

1.0-3.0

平均值

16.7

72.2

9.91

4.78

4.78

2.66

2.58]

2.3 操作重點(diǎn)

2.3.1 破碎。將玉米破碎除去外皮和胚芽，用二氧化硫溶液于47～50℃浸泡16小時(shí)，使玉米的脆纖維組織變軟，蛋白質(zhì)與淀粉分離。

2.3.2 浸泡、磨碎。浸泡后磨碎，用氫氧化鈣將粉漿pH值調(diào)至6.2～6.4，加入淀粉酶，采用三段液化法液化。

2.3.3 調(diào)漿、淀粉液化。在調(diào)漿罐中，先加入部分水，在攪拌情況下，加入粉碎的淀粉，投料完畢，繼續(xù)加入80℃左右的水，使淀粉乳濃度達(dá)到22～24波美度（生產(chǎn)葡萄糖淀粉乳濃度為12～14波美度），然后加入鹽酸或硫酸pH值為1.8.調(diào)漿需用軟水，以免產(chǎn)生較多的磷酸鹽使糖液混濁。

2.3.4 糖化。糖化調(diào)好的淀粉乳，用耐酸泵送入耐酸加壓糖化罐。邊加料邊開蒸汽，進(jìn)料完畢后，升至（2.7～2.8）×104pa（溫度142～144℃），在升壓過程中每升壓0.98×104pa，開排氣閥約0.5min，排出冷空氣，待排出白煙時(shí)關(guān)閉，并借此使糖化翻騰，受熱均勻，待升壓至要求壓力時(shí)保持3～5min后，及時(shí)取樣測定其DE值，達(dá)38～40時(shí)。糖化終止。

2.3.5 脫色過濾。中和糖液冷卻到70～75℃，調(diào)pH值至4.5，加入干物質(zhì)0.25%的粉末活性炭，隨加隨攪拌約5min，壓入板框式過濾機(jī)或臥式密閉圓桶形葉濾機(jī)過濾出糖濾液。

2.3.6 離子交換。將第一次脫色濾出的清糖液，通過陽-陰-陽-陰4個(gè)離子交換柱進(jìn)行脫鹽提純。

2.3.7 濃縮。將提純糖液調(diào)pH值至3.8～4.2，用泵送入蒸發(fā)罐保持真空度66.661pa以上濃縮。

3 設(shè)備選用及計(jì)算

3.1 設(shè)計(jì)及操作條件

3.1.1 生產(chǎn)能力：年產(chǎn)10萬噸。

3.1.2 設(shè)備型式：陰陽離子交換器。

3.1.3 操作條件：①日產(chǎn)334t葡萄糖漿（含水量≤

9%）。②葡萄糖漿的收率≥98%（111g理論葡萄糖能生產(chǎn)出98g葡萄糖，固形物含量≥91%的葡萄糖漿）。③淀粉含量≥86%（玉米精制淀粉）。④粉漿濃度17 Be。⑤CaCl2濃度0.15%。⑥pH= 5.0-7.0。⑦耐高溫a-淀粉酶用量0.4-1.0L/t。⑧噴射液化溫度100-115℃，液化保溫時(shí)間90-120分鐘，滅酶溫度110-145℃。⑨年工作日300天，日工作時(shí)間20h。

3.2 物料衡算

①理論收率：純淀粉通過完全水解，因有水解增重的關(guān)系，每100g淀粉能生成111.11g葡萄糖，反應(yīng)如下：

(CnH10O5)n+nH2OnC6H12O6

16218 180

100.00g 111.11g

因此，葡萄糖的理論收率為111.11%。

②實(shí)際收率：在生產(chǎn)過程中，由于復(fù)合反應(yīng)的發(fā)生及生產(chǎn)管理過程中的損失，葡萄糖的實(shí)際收率僅為105～108%。

③濃縮過程：日產(chǎn)334t的葡萄糖漿，含水量≤9%，按含水量9%計(jì)算的話，純葡萄糖的量為334×91%=304t。

④按實(shí)際收率為108%計(jì)算。需要淀粉的量為304÷108%=281.5t，按玉米精制淀粉中，淀粉含量≥86%，按86%計(jì)算，得到所需玉米量為281.5÷86%=327.3t。

3.3 熱量衡算

3.3.1 蒸汽用量

①一次噴射液化蒸汽量。蒸汽壓力0.5Mpa，r=

2113KJ/kg.k，CP=4.18kj/kg.k，淀粉乳在冬天時(shí)溫度為10℃，Q=MSCPS△T=400.3×86%/（17×2%）×1000×4.18×（110-10）=42.3×107（kJ），故蒸汽42.3×107/2113=

200.2t。

②高溫?zé)崽幚碚羝昧俊Ｕ羝麎毫椋?/p>

0.5Mpar=2113KJ/KgCp=4.18KJ/Kg.k

Q=MsCp△T

=(606.3+200.2)×1000×4.18×（125-100）

=8.4×107

蒸汽用量為：8.4×107/2113=39.8

液化部分用氣量為：200.2+39.8=240t

因此液化部分用氣強(qiáng)度為：240/20=12t/h

3.3.2 蒸發(fā)

若糖化結(jié)束后，脫色過濾及離交后還要增加水量，若所有以上增加因素都考慮在內(nèi)，蒸發(fā)前濃度為26%，因此蒸發(fā)前糖液體積為：400.3×86%÷26%=1324.1m3

若蒸發(fā)至糖濃度為止72%，因此蒸發(fā)后體積為：1324.1×26%÷72%=478.15m3

蒸發(fā)去水量 1324.1-478.15=845.95

每天三班，每班工作7小時(shí)，故蒸發(fā)器規(guī)格為：

845.95÷（3×7）=40.3t/hr

若回配量為50%，故選用五效降膜式蒸發(fā)器：

40.3t/h×150%=60.45t/hr

取60t/hr一套故用蒸汽強(qiáng)度為：

60/5=12t/hr

4 結(jié)束語

根據(jù)自己在淀粉糖發(fā)酵行業(yè)工作多年的積累和總結(jié)，做了本次工藝設(shè)計(jì)：年產(chǎn)10萬噸液體葡萄糖漿生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。經(jīng)過大量的實(shí)踐考察與計(jì)算，能夠滿足生產(chǎn)需求。當(dāng)然其中存在著不可避免的不足之處，這將在以后的生產(chǎn)過程中逐步得到改進(jìn)和完善。

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