超高麦芽糖工艺流程.docx

一 概述产品功能超高麦芽糖是一种用途广范的新型营养糖品，具有甜度温和、风味独特、容易消化吸收等特点，其糖分组成主要是麦芽糖，也有少量的葡萄糖及低聚糖。产品应用  食品行业如高级糖果、保健饮品、口服液、麦乳精、糕点、饮料等方面作为营养甜味剂、填充剂应用广泛，在医药工业，配制各种中成药、止咳糖浆，具有润肺、补虚、治疗腹痛、咳嗽的作用。 超高麦芽糖浆经氢化后可用来生产麦芽糖醇，亦可用来生产纯麦芽糖。超高麦芽糖浆在食品工业中应用，具有与高麦芽糖浆、液体葡萄糖相近的功能。二 麦芽糖浆精制工艺流程图 4%蛋白质絮状物 废炭再生脱色 滤液 蒸汽冷凝水 滤液麦芽糖浆板框过滤机暂存罐脱色罐暂存罐板框过滤暂存罐60 5070 11.5% 7580 旧炭 pH4.55 搅拌30分钟 转速2025r/min 冷凝水阳离子交换 换热降温 暂存罐 板框过滤机 暂存罐 脱色罐 蒸汽 pH5.0 滤液 0.5% 7580 阴离子交换 新炭 pH4.55 搅拌30分钟 阳离子交换 转速2025r/min 暂存罐多效降膜蒸发70%麦芽糖浆固形物包装 一效 真空度0MPa蒸发温度 99 二效 真空度 -0.06MPa蒸发温度 76 三效 真空度 -0.085MPa蒸发温度 53 生蒸汽压力 0.41Mpa三 工艺论证1工艺流程论证原料糖浆过滤和脱色后的两次过滤,都要滤出较多的滤渣应该用板框过滤而且板框过滤处理料液量比较大. 而精滤适用与滤渣较少的过滤要求较高的过滤。脱色设备应选用脱色罐 若用脱色柱处理料液量比较小而且与脱色剂不能充分接触。而脱色罐可以一次性处理大量料液，通过搅拌可以使料液与脱色剂充分接触，并且可以方便的控制脱色时间。脱色工艺用二次脱色。这样可以充分去掉料液中的色素，而且可以提高脱色剂的利用率。脱色剂应选活性炭。目前通用的树脂型离子交换剂脱色，其比表面积小、交换容量小、脱色效率高、再生时间长、使用寿命短。而活性炭在结构上有两大特点：一是内部与表面孔隙发达。二是比表面积大。即1克活性炭粒子的表面积与所有孔隙面积的总和，一般活性炭为500M2/g至1500/g，国外的超级活性炭可达3000/g（约为足球场面积）。由于活性炭吸附能力强，操作简单，价格便宜所以应该选用活性炭。活性炭应该选用颗粒状活性炭而不选择粉末状活性炭。因为颗粒状活性炭能够再生并且容易过滤分离。而粉末状活性炭不能再生并且相对不容易分离. 活性炭的再生条件 用NaOH溶液做洗脱剂,解析吸附的色素.用HCL溶液做再生剂解析吸附的铁离子洗脱剂和再生剂的浓度低效果差,浓度高效果增加不明显.生产上一般选用2-4%的NaOH溶液和2-4%的HCL溶液. 离子交换树脂的优点主要是处理能力大，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，运行费用较低(虽然一次投入费用较大)。所以选用离子交换法。离子交换应该用阳离子-阴离子-阳离子树脂进行离子交换。 因为料液中含有较多的金属离子杂质 与采用两级串联相比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未除尽的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。 蒸发器的选择（1）升膜式蒸发器：适用于蒸发量较大，热敏性、粘度适中和易产生泡沫的料液。（2）降膜式蒸发器：适于蒸发浓度较高、黏度较大的料液。（3）刮板式薄膜蒸发器：适于高粘度、易结垢的蒸发浓缩。但结构复杂，动力消耗大。（4）离心式薄膜蒸发器：通过离心使料液分布成0.051mm的薄膜，再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。由于麦芽糖浆浓度较高，黏度较大，非热敏，不容易结垢所以选择降膜式蒸发器。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。由此可以极大地减少生蒸汽用量，达到最大的节能效果。当废热蒸汽有充分供应量时，可完全不用生蒸汽、取得显著的经济效益。所以应该选择多效降膜蒸发器。 2工艺条件的论证 工业过滤机在0.28MPa的压强差下进行过滤，规定每一操作循环处理料液10m3，过滤时间为30min，滤饼不洗涤，过滤至框内全部充满滤渣时为止，卸饼、清洗、重装等辅助时间为20min。由于糖化后的麦芽糖温度大约在60，这样到达板框过滤机的料液的温度大约在5060。过滤后料液还要脱色，脱色温度在7580。所以料液不用冷却降温，过滤温度为5060同样脱色后的过滤温度为7080。脱色条件的选定1)温度. 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扩散速度加快,进入小空的机会多,增加接触的机会,有利于吸附.但温度过高,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. 2 ) pH值 溶液的pH值对脱色效果影响很大, pH值在4.5-5脱色效果较好.3)脱色时间 活性分子向活行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,脱色力并不增加,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2025r/min即可达到脱色饱和。4）活性炭用量 活性炭用量一般取决于其本身质量与料液的质量.麦芽糖浆中一般含有较多的色素一般选用较多用量。活性炭用量不是越多越好,因为活性炭也含有钙铁镁氯等杂质,用量过多反而使系统内杂质增多一般用量在0.5%(W/V),旧炭可适当增加约为11.5%（W/V）。离子交换前料液温度要从75下降到40然后才能进行离子交换。离子交换时进料流量为为12 BV/h,采用顺流交换. 如果流速过快则不能进行有效的离子交换，使杂质未经过交换就流出；如果流速过慢则影响生产效率，提高生产成本。树脂的选用。阳离子为了有效除去金属离子杂质选用大孔强酸性阳离子交换树脂。阴离子交换树脂为了除去剩余色素和其 他有机杂质选用强碱性阴离子交换树脂。实际运用中，为降低再生费用，要适当控制再生剂用量，使树脂的性能恢复到最经济合理的再生水平，通常控制性能恢复程度为7080%。如果要达到更高的再生水平，则再生剂量要大量增加，再生剂的利用率则下降。再生剂的种类应根据树脂的离子类型来选用，并适当地选择价格较低的酸、碱或盐。钠型强酸性阳树脂可用10%NaCl  溶液再生，用药量为其交换容量的2倍  (用NaCl量为117g/ l  树脂)；氯型强碱性树脂，主要以NaCl  溶液来再生，但加入少量碱有助于将树脂吸附的色素和有机物溶解洗出，故通常使用含10%NaCl + 0.2%NaOH  的碱盐液再生，常规用量为每升树脂用150200g NaCl  ，及34g NaOH。为加速再生化学反应，通常先将再生液加热至7080。它通过树脂的流速一般为12 BV/h。也可采用先快后慢的方法，以充分发挥再生剂的效能。再生时间约为一小时。随后用软水顺流冲洗树脂约一小时(水量约4BV)，待洗水排清之后，再用水反洗，至洗出液无色、无混浊为止。多效浓缩蒸发器蒸发量在3900kg/h时，蒸汽用量为1300kg/h。 散热量小，特别是二次蒸汽。 出料浓度4082%。多效浓缩时 一效 真空度0Mpa即常压。蒸发温度 99。选用常压蒸汽可以有效节约能源。 二效 三效适当降低压强使冷却水形成二次蒸汽。二效 真空度 -0.06Mpa蒸发温度 76即，使压强下降0.06Mpa，使冷却水形成二次蒸汽。三效 真空度 -0.085MPa蒸发温度 53 让压强下降0.085Mpa使冷却水再次形成蒸汽。 四 原料的选定活性炭选用湖南省南县湘红活性炭厂的XH-302型活性炭。该炭粒度180200目，亚甲基兰脱色11%，焦糖脱色95%，干燥减量10，pH值25.0，灰分5.0%，铁含量0.1，比表面积1300平方米/克。树脂的选用。阳离子选用大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂(牌号树脂结构D061strene- DVB粒度95含水5060全交换量（a）4.2毫摩尔/克（干) （b）1.4毫摩尔/毫升（湿) 阴离子选用强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂。(牌号树脂结构201×4 styreneDVB粒度95含水5462全交换量（a）3.8毫摩尔/克（干) （b）1.10毫摩尔/毫升（湿)。麦芽糖浆质量标准 下列标准适用于以大米或碎米为原料，用1%麦芽为糖化剂所制成的麦芽糖浆。1. 感观指标：色泽：淡黄微明。味道：无异味。2. 理化指标。还原糖：以100%干物质计算，DE值34以上。浓度：以室温折成100%干物质计算，按各生产单位自定(一般采用35%)。五 物料衡算产量衡算麦芽糖精制车间年产量为15万吨，成品固形物70%，麦芽糖纯度50%。一年有300个工作日，则日产量为150000÷300=500吨。原料衡算原料糖浆麦芽糖浓度在35%左右。根据麦芽糖质量守衡可以求出每天可以加工的麦芽糖液的量为500×0.7÷0.35=1000吨。0.7：产品中糖液的浓度。过滤衡算麦芽糖浆中含有4%的蛋白质，絮化过滤后滤渣的量为1000×0.04=40吨，滤液的量为1000-40=960吨。脱色衡算第一次脱色时，加活性炭为旧碳，加入量为1.5%（W/V）。所以每天糖浆加活性碳的量约为960×0.015=14.4吨。活性炭主要吸附焦糖和亚甲基兰，其它计算中忽略。由于使用旧炭，吸附能力按20%计算。则吸附亚甲基兰的量为14.4×0.11×0.2=0.32吨；0.11：活性炭吸附亚甲基兰的能力为0.11g/g。吸附焦糖的量为14.4×0.95×0.20=2.74吨。0.95：活性炭吸附焦糖的能力为0.95 g/g。糖化灭酶后的糖浆的pH为4.85.0而脱色时pH在4.55.0所以不需要调pH。过滤衡算脱色后经过过滤活性炭和有色有机物被滤出。滤渣为14.4+0.32+2.74=17.46吨。滤液为960-0.32-2.74=956.94吨。二次脱色衡算二次脱色使用的是新炭用量为0.5%。所以每天加炭量为956.94×0.005=4.785吨。吸附亚甲基兰的量为4.785×0.11=0.53吨；吸附焦糖的量为4.785×0.95=4.55吨。过滤衡算再次过滤后得滤液956.94-0.53-4.55=951.86吨，滤渣4.785+0.53+4.55=9.87吨。离子交换衡算离子交换树脂体积取料液体积的1/20。故树脂体积约为951.86÷20=48m3。水洗时用4BV的水，水洗一小时，故用水量为48×4=192m3再生交换量为总交换量的70%，工作交换量为再生交换量的60%。故阳离子工作交换量为48×106×1.4×70%×60%=28224000mmol=28224mol。1.4：阳离子树脂全交换量1.4毫摩尔/毫升（湿)。阴离子工作交换量为48×106×1.1×70%×60%=22176000 mmol=22176 mol。 1.1：阴离子树脂全交换量1.1毫摩尔/毫升（湿)。离子交换时料液体积基本不变。阳离子交换树脂用10%NaCl  溶液再生，用药量为其交换容量的2倍。故NaCl  溶液的体积为48×2×58.5÷10%=56160kg=56.16 吨。58.5：NaCl的物质的量。阴离子交换树脂，主要以NaCl  溶液来再生，但加入少量碱有助于将树脂吸附的色素和有机物溶解洗出，故通常使用含10%NaCl + 0.2%NaOH  的碱盐液再生，常规用量为每升树脂用150200g NaCl  ，及34g NaOH。为了取得好的再生效果，每升树脂用200g NaCl  ，及4g NaOH。所以再生剂用量为48×200÷10%=48000kg=96 吨浓缩衡算浓缩时每小时进料951.86吨得到产品500吨。蒸发除水量为951.86-500=451.86吨。滤渣40吨 17.46吨 废炭再生脱色 960吨 滤液 蒸汽冷凝水 956.94吨滤液麦芽糖浆板框过滤机暂存罐脱色罐暂存罐板框过滤暂存罐1000吨 14.4吨 旧炭 冷凝水阳离子交换 换热降温 暂存罐 板框过滤机 暂存罐 脱色罐 蒸汽 951.86吨滤液 4.785吨 阴离子交换 再生剂阳离子56.16吨 阴离子96 吨 新炭 水洗用水 192吨 阳离子交换 暂存罐多效降膜蒸发70%麦芽糖浆固形物包装 蒸发除水量为451.86吨 500吨物料衡算表 生产每批（48h）产品消耗原料列为表1 表1 每批产品物料衡算表 加入物料 排出物料 序号 物料名称 组成（%） 100%物料量（t） 序号 物料名称 组成（%） 100%物料量（t）1 料液 35%麦芽糖浆 2000 1 滤渣 蛋白质 802 旧炭 活性炭 28.8 2 滤渣 活性炭 34.923 新炭 活性炭 9.57 3 滤渣 活性炭 19.744 阳离子 10%NaCl 112.32 4 阳离子 10%NaCl 112.32 再生剂 再生剂 5 阴离子 10%NaCl 192 5 阴离子 10%NaCl 192 再生剂 2%NaOH 再生剂 2%NaOH6 水洗用水 水 384 6 水洗用水 水 384 7 蒸发除水 水 903.72 8 浓缩糖浆 70%麦芽糖浆 1000合计 2726.69 2726.7 表2 150000t/a麦芽糖厂物料衡算表 生产1000kg70%麦 每小时数量（t） 每天数量（t） 每年数量（t）芽糖物料量（kg） 料液 2000 41.67 1000 300000旧炭 28.8 0.6 14.4 4320 新炭 9.57 0.2 4.785 1435.5阳离子再生剂 112.32 2.34 56.16 16848阴离子再生剂 192 4 96 28800水洗用水 384 8 192 57600六 能量衡算脱色能量衡算 脱色时用蒸汽加热，使料液温度由55升温至80。混合料液的比热容可由下公式算出。C=0.37×4.18X+4.18×（1-X） X：混合物中固性物的浓度。 故脱色时料液的比热容为C=0.37×4.18×35%+4.18×（1-35%）=3.26KJ/（kg·）。35%：脱色时料液的浓度约为35%脱色时料液吸收的热量为Q脱色=3.26×960000×（80-55）=78240000KJ 。二次脱色时温度下降在5以内，温度在7580范围内，不需要加热。离子交换前冷却降温能量衡算离子交换前要用冷却水把料液温度从75下降到40然后才能进行离子交换。用20冷却水冷却，出口温度为35。故Q=951.86×3.26×（75-40）=108607.23浓缩能量衡算多效浓缩蒸发器蒸发量在3900kg/h时，蒸汽用量为1300kg/h。故每1kg蒸汽可蒸发除水3900÷1300=3kg。所以生蒸汽用量为451.86÷3=150.62吨。 表3 能量衡算表操作单元 加入的 排出的 名称 温度/ 质量/t 名称 温度/ 质量/t脱色 水蒸汽 100 冷凝水 90 冷却降温 水 20 水 35 浓缩 水蒸汽 150.62 冷凝水 150.62表5-10 能量消耗综合表序号名称规格每吨产品消耗定额每小时最大用量每昼夜（或每小时）消耗量年消耗量备注 七 设备选型 4%蛋白质絮状物 废炭再生脱色 滤液 蒸汽冷凝水 滤液麦芽糖浆泵板框过滤机暂存罐泵脱色罐泵暂存罐泵板框过滤暂存罐60 5070 11.5% 7580 旧炭 pH4.55 搅拌30分钟 泵 转速2025r/min 冷凝水阳离子交换泵换热降温泵暂存罐 板框过滤机泵 暂存罐泵脱色罐 蒸汽 pH5.0 滤液 0.5% 7580 阴离子交换 新炭 pH4.55 搅拌30分钟 阳离子交换 转速2025r/min 泵 暂存罐泵多效降膜蒸发泵70%麦芽糖浆固形物泵包装 一效 真空度0MPa蒸发温度 99 二效 真空度 -0.06MPa蒸发温度 76 三效 真空度 -0.085MPa蒸发温度 53 生蒸汽压力 0.41Mpa脱色罐的设计该生产车间每天分3班，每班8小时生产。脱色每班可以完成2批生产任务。每天可以完成的生产任务为2×3=6批。所以每批生产所加料液以及活性炭的量为：（960+14.4）÷6=162.4吨162.4m3 脱色罐的填充系数为90%。故每批任务需要脱色罐的体积为162.4÷0.9=180.4 m3完成每批生产任务可以选用2个100 m3的平底平盖的脱色罐。二次脱色时生产任务基本与一次脱色相同，所以整个生产工艺共选用4个100 m3的平底平盖的脱色罐。 设定脱色罐的H：D=1.5：1。由于100=÷4×D2×H通过以上2个方程可以算得D=4.4mH=6.6m。由于脱色罐在常压下生产，整个筒体以及封头都选用6mm厚的A3碳钢。脱色罐使用的钢材料体积为：V脱钢=×D×H×+÷2×D2×=3.14×4.4×6.6×6×10-3+3.14÷2×4.42×6×10-3 =0.71 m3 脱色罐罐体的重量为7850×0.71=5573.5千克。搅拌器选用BLD摆线针轮减速器，转速为r=20-25r/min。脱色罐内安装蛇管式加热器。材料为合金钢，传热系数为(240-1170)kcal·m-2·h-1·-1泵的选型脱色罐操作周期为4小时，每个生产周期需要1小时加料，1小时排出料液。所以脱色罐前后的泵的最大流量为Q脱=960÷3÷2÷1=160吨/h160 m3/h。可以选用型号为150YG75A的泵。由于本工艺流程为二次脱色，前后共4个泵，1个备用泵共5个。材料为铸铁。连续生产环节，泵的最大流量为Q连Q连=1000÷24=41.67吨/h41.67 m3/h。可以选用80Y-60型号的泵8个。材料为铸铁。板框过滤机的选择第一次过滤每天过滤滤液1000吨。过滤几每台过滤30min,辅助时间20min。每班可以完成的批次为8÷（50÷60）=9.6=9批.没台每批处理料液10m3。故每班需要过滤机台数为nn=1000÷3÷9÷10=3.7=4 台。整个工艺流程共3次过滤而且生产任务基本相同。故整个工艺流程需要4×3=12台。由生产经验知单位过滤面积单位时间可以过滤滤液(300400)L·m-2·h-1可以算得总过滤面积为10000×50÷60÷300=27.78m2.可以选用总过滤面积为30 m2的过滤机。型号为BAS30/635-25的过滤机。材料：滤板滤框支架为灰铸铁，压紧螺杆及主梁为碳钢。