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课程设计1

山东理工大学

《食品工程原理》课程设计

题目：

年产20万吨葡萄糖浆生产工艺设计——过滤设备选型论证

学院：

农业工程与食品科学学院

专业：

食品科学与工程

姓名：

刘丽

学号：

0912032025

班级：

食品0901

指导老师：

马成业

课程设计时间：

2011年6月26---2011年7月11

摘要

该设计主要介绍了年产20万吨葡萄糖浆生产工艺设计—过滤设备选型论证，包括原料的选择，葡萄糖浆生产工艺流程的确定，工艺流程及操作重点、过滤基本要点及顺序，物料衡算与能量衡算，过滤设备的计算与选型，包括，过滤片数的计算、过滤面积的计算等。

对原料、流程、设备做出了合理的选择，以满足生产需要的同时尽量合理利用资源和节约能源。

关键词：

葡萄糖浆设备选型工艺流程过滤

目录

摘要………………………………………………………1

目录………………………………………………………2

引言………………………………………………………3

第二章工艺流程及操作重点……………………………4

2.1工艺流程……………………………………4

2.2操作重点………………………………………4

2.3过滤基本要点及顺序……………………………5

第三章设备选用及其计算………………………………6

3.1设备选用……………………………………………6

3.2物料衡算及过滤机选型……………………………6

3.3能量衡算……………………………………………7

结束语…………………………………………………………8

参考文献……………………………………………………9

致谢………………………………………………………10

第一章引言

葡萄糖浆是一种以淀粉为原料在酶或酸的作用产生的一种淀粉糖浆，主要成份为葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖、麦芽四糖及四糖以上等。

以下简要介绍葡萄糖浆的性质和用途。

性质：

以葡萄糖为主的糖浆，工业上产量最大的标准糖浆。

浅黄色透明黏稠浆体，呈甜味。

用途：

葡萄糖浆主要应用于食品工业，占全部用量的95％，非食品工业仅占5％，主要是医药工业。

在食品工业中使用量最大的是糖果，其次是水果加工、饮料，此外，在罐头、乳制品中也有使用。

葡萄糖浆用于酒精饮料有两方面的作用，一是控制悬浮性、熟度和甜度；二是作为发酵碳水化合物来源。

糖浆中的低聚糖能控制产品组织结构，高DE值葡萄糖浆能使蛋糕吸水防止干燥，延长货架期。

葡萄糖浆用于冰棋淋生产，能控制产品柔软度、晶体形成和冰点，使产品变得光滑，无冰晶产生，不过甜，不掩盖风味。

葡萄糖浆在医药工业领域的应用包括作为抗生素生产的原料，作为药丸糖衣，与蔗糖共同作为止咳液的载体。

此外，葡萄糖浆在烘焙食品中也起着非常重要的作用，主要有：

1．是烘焙食品良好的着色剂。

2．改善制品的风味。

3．改善制品的形态和口感。

4．作为酵母的营养物质，促进发酵。

5．对面团吸水率及搅拌时间的影响。

。

6．改善面团物理性质。

7．提高产品的货架寿命。

8．装饰美化产品。

9．提高食品的营养价值

葡萄糖浆在食品工业、非食品工业都起着非常重要的作用，因此，对葡萄糖浆的工艺设计具有非常重要意义。

第二章工艺流程及操作重点

我国生产葡萄糖浆多以淀粉为原料，近些年来，有些厂家试用大米或木薯片直接生产葡萄糖浆。

效果不错。

世界谷物资源中，玉米占有相当重要的地位，其产量为世界谷物产量的1/4，达5亿万吨，目前我国达1亿万吨，居世界第二位。

所以我国玉米资源是相当丰富的，用玉米做原料，简单易得。

且玉米营养丰富，生产玉米食品，不仅为我国传统食品增加花色品种，也为提高人民的饮食质量做出了贡献。

用玉米原粮生产淀粉糖浆可以提高玉米淀粉利用率，降低生产成本，增加经济效益。

2.1工艺流程

玉米→破碎→浸泡→磨碎→调浆→淀粉液化→糖化→脱色→除渣过滤→离交交换→浓缩→葡萄糖浆

2.2操作重点

2.2.1.将玉米破碎除去外皮和胚芽，用二氧化硫溶液于47～50℃浸泡16小时，使玉米的脆纤维组织变软，蛋白质与淀粉分离。

2.2.2.浸泡后磨碎，用氢氧化钙将粉浆pH值调至6.2～6.4，加入淀粉酶，采用三段液化法液化。

2.2.3.调浆调浆在调浆罐中，先加部分水，在搅拌情况下，加入粉碎的淀粉，投料完毕，继续加入80℃左右的水，使淀粉乳浓度达到22～24波美度（生产葡萄糖淀粉乳浓度为12～14波美度），然后加入盐酸或硫酸调pH值为1．8。

调浆需用软水，以免产生较多的磷酸盐使糖液混浊。

2.2.4.糖化调好的淀粉乳，用耐酸泵送入耐酸加压糖化罐。

边进料边开蒸汽，进料完毕后，升压至（2．7～2．8）×104pa（温度142～144℃），在升压过程中每升压0．98×104pa，开排气阀约0．5min，排出冷空气，待排出白烟时关闭，并借此使糖化醪翻腾，受热均匀，待升压至要求压力时保持3～5min后，及时取样测定其DE值，达38～40时，糖化终止。

2.2.5脱色过滤中和糖液冷却到70～75℃，调pH值至4．5，加入于物质量0·25％的粉末活性炭，随加随搅拌约5min，压人板框式压滤机或卧式密闭圆桶形叶滤机过滤出清糖滤液。

2.2.6离子交换将第一次脱色滤出的清糖液，通过阳一阴一阳一阴4个离子交换柱进行脱盐提纯。

2.2.7浓缩将提纯糖液调pH值至3．8～4．2，用泵送入蒸发罐保持真空度66.661Pa以上浓缩

2.3过滤基本要点及顺序

A过滤前将料液冷却到70℃℃

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时间，过滤压力不能超过0.2MPa

F过滤困难时，可以通空气，以疏通滤渣

G为防止糖液变质，在糖化料液过滤完后清洗糖罐

H过滤结束后用热水洗涤，温度60℃—70℃，用水量为1.5—2.0m³/m³

I过滤洗涤后，用压缩空气将滤渣吹干

第三章设备选用及计算

3.1设备选用

现在国内的压滤机设备的类型主要还是板框式压滤机以及带式压滤机，再就是离我们心式压滤机，这几种压滤机还是各具优点。

随着国内的压滤机设备的发展以及国外设备的大量的引进，板框压滤机现在已经成为传统化工工业常用设备。

由于板框过滤机比较常见，且容易操作，所以本设计过滤设备选择的是板框式过滤机。

3.11板框过滤机的优点：

结构简单、制造容易、过滤面积大而占地面积小、操作压力高、滤饼含水量少、对各种物料的适用能力强。

3.12板框过滤机的缺点：

间歇操作，劳动强度大，生产效率低。

3.2物料衡算及过滤机选型

1.年产20万吨

2.葡萄糖浆收率97%

3.淀粉含量≥70%

4.过滤速度483.6L/（㎡.h）

5.葡萄糖浆密度1100kg/m³

6.年工作日300天

7.日工作时间20小时

8.过滤周期为2小时

玉米粒中一般化学成分（%）

成分

水分

淀粉

蛋白质

脂肪

纤维素

糖

灰分

含量

7-23

64-78

8-14

3.1-5.7

1.8-3.5

1.5-3.7

1.1-3.9

（C6H10O5）+nH2O→nC6H12O6

162n180n

100gx

解得x=111.1g

即100g淀粉可得111.1g葡萄糖

糖浆溶液中成分比例：

糖浆：

水=3：

1

淀粉转化率95%

一年共需玉米量为：

（20×0.25）÷（1.11×95%×70%）=6.8万吨

其中

水分6.8×9%=0.612

淀粉6.8×70%=4.76

蛋白质6.8×10%=0.68

脂肪6.8×4%=0.272

纤维素6.8×3%=0.204

糖6.8×2%=0.136

灰分6.8×2%=0.136

过滤一次时间为2h，葡萄糖浆产量为

20万吨÷（300×20）=34吨/小时

每小时可得葡萄糖浆的体积为

V=34000kg÷1.1kg/L=31000L

过滤时葡萄糖浆的收率为97%，故需原浆液体积为

V=31000÷97%=32000L

所以选用过滤框片数为100片，滤液量为400L/片，最高工作压力为0.3Mpa，板框尺寸为300mm×300mm×30mm的GL40型板框过滤机

年产滤渣量为

6.8×4—20=7.2（万吨）

3.3能量衡算

设整个流程进料温度为20℃，出料温度60℃，若食品中非脂肪成分的比热容取837J/（kg.k），水的比热容为4186J/（kg.k）

则葡萄糖浆的比热容为

Cp=837×25%+4186×75%=3348.75J/（kg.k）

Q=Cpqm△T=3348.75×340000÷3600×40=1.27×10*7J

～

结束语

本工艺设计的是年产20万吨葡萄糖浆的生产工艺——过滤设备选型论证，经过大量的查阅资料、思考和计算，该板框过滤机基本符运作条件，能满足生产需要。

所选设备等也有很多不足的地方，这将会在以后的生产过程中加以改进和完善。

对于这次课程设计感触很深。

在拿到课程设计指导书后我在图书馆查找了大量的资料，但随着设计的进行，发现前几天几乎做的都是无用功，查找结果慢慢的都被否认并抛弃了，所以，我的结论是，在动手之前，最应该动的是大脑，必须先理清思路，知道自己真正需要什么，而不是盲目的搜资料，看到什么再想自己需不需要，或者，不管需不需要，只要靠边的都一并收拢。

后来，老师给我们安排的一次答疑，让我找到了思路，从此，就正式步入正规了。

这是我第一次做课程设计，虽然一开始只是盲目的搜、查，时间过去大半个周还是没有什么进展，但设计的过程就是学习和修炼的过程，除了设计中遇到的知识外，我查找文献的能力和思维能力都得到了提高，现在想想，当时那种埋头苦干的画面是那么的美好，值得永远回忆。

参考文献

【1】中国食品发酵工业研究所等.《食品工程全书》.2004.中国轻工业出版

【2】许占林主编《中国食品与包装工程装备手册》

【3】崔建云主编《食品加工机械与设备》

【4】陈从贵、张国治主编《食品机械与设备》

【5】刘玉田主编《淀粉类食品工艺与新配方》

【6】尤新主编《淀粉糖品生产与应用手册》.北京.1997.中国轻工业出版

致谢

本次设计在选择课题及设计进行过程中得到了马老师的悉心指导，老师帮我理清思路，让我在计算及设备选型中找到了头绪。

在我遇到困难，不知如何下手时，老师给了我指明了前进的方向。

老师严谨求实的治学态度，踏实认真的工作精神，将是我收益终身。

再多华丽的语言也难以表达我的感激之情，希望以后还能有机会跟着老师学习……至此课程设计完成之际，谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

另外，衷心的感谢那些曾给我帮助和指导的同学们，我们一起泡图书馆，泡机房，一起埋头苦干。

在我遇到问题时，他们放下自己的设计帮我分析问题、解决问题，使我能够完成这次课程设计，衷心的谢谢你们