年产10万吨f42果葡糖浆生产工艺设计方案毕业论文设计.docx

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年产10万吨f42果葡糖浆生产工艺设计方案毕业论文设计

山东理工大学

《食品工程原理》课程设计

年产10万吨F42果葡糖浆生产工艺设计

--异构化反应釜选型论证

学院：

农业工程与食品科学学院

专业：

＿＿食品科学与工程＿＿

学生姓名：

＿＿__＿马钰博＿＿＿＿

指导教师：

＿＿＿＿马成业＿＿＿＿

课程设计（论文）时间：

二О一一年六月二十八日～七月八日共两周

摘要

本设计为年产10万吨F42果葡糖浆的生产工艺设计，主要内容包括玉米淀粉的工艺流程，物料平衡的计算。

绘制出异构化反应釜装配图。

果葡糖浆是由植物淀粉水解和异构化制成的淀粉糖晶，是一种重要的甜味剂。

生产果葡糖浆不受地区和季节限制，设备比较简单，投资费用较低。

关键词：

果葡糖浆，玉米淀粉，液化，糖化，酶法，异构化

摘要.......................................................................................................................................................................1

目录2

第一章引言4

第二章原料选择及工艺流程选择与论证6

2.1原料选择6

2.2生产工艺选择论证及流程图6

2.3生产工艺要点论证8

2.4产品质量标准10

第三章物料平衡的计算11

3.1基础数据11

3.2物料衡算12

第四章设备选型…………………………………………………………………….13

4.1反应釜………………………………………………………………………...13

4.2设备列表……………………………………………………………..……….14

结束语………………………………………………………………………………..16

致谢…………………………………………………………………………………..17

参考文献……………………………………………………………………………..18

第一章引言

简介：

果葡糖浆是一种完全可以替代蔗糖的产品，并与蔗糖一样可广泛应用在食品及饮料行业，特别是在饮料行业中的应用，其风味与口感要优于蔗糖。

蔗糖价格的上涨，使得果葡糖浆在食品、饮料等工业中的应用尽显优势。

果葡糖浆的甜度接近于同浓度的蔗糖，风味有点类似天然果汁，由于果糖的存在，具有清香、爽口的感觉。

另一方面果葡糖浆在40℃以下时具有冷甜特性，甜度随温度的降低而升高。

果葡糖浆完全替代蔗糖，其甜度约相当于同浓度蔗糖的90％，部分替代蔗糖时，由于果糖、葡萄糖与蔗糖甜味的协同增效，总甜度仍与同浓度的蔗糖相同。

在食品、饮料等中以果葡糖浆替代蔗糖，不仅技术上可行，而且可凸显果葡糖浆清香、爽口的特性。

随着我国2000年糖业政策的调整，蔗糖价格开始上涨，果葡糖浆代替蔗糖应用于食品中的性价比优势逐渐显露出来，国内一些大的淀粉糖企业开始果葡糖浆的生产，果葡糖浆在中国发展的迎来了一次难得的机遇。

生产果葡糖浆不受地区和季节限制，设备比较简单，投资费用较低。

特性：

（一）甜味果葡糖浆的最大优点在于含量相当数量（42％－90％）的果糖，因而在甜味特性上与其他甜味剂共同使用，具有优越的协同增效作用，可改善食品与饮料的口感，减少苦味和怪味。

果葡糖浆与蔗糖结合使用，可使其甜度增加20％－30％，而且甜味丰满、风味更好。

（二）果糖的冷甜特性：

果糖的甜度与温度有很大关系，40℃以下时温度越低，果糖甜度越高，最高可达蔗糖的1.73倍；冷甜的原因是果糖具有两种分子构型；α型和β型，α型果糖的甜度是β型果糖的3倍，低温时部分β型果糖转化为α型果糖，而使甜度增加。

（三）果糖溶解度高：

果糖溶解度为糖类中最高，当温度为20℃、30℃、40℃、50℃时，果糖溶解度分别为蔗糖的1.88倍、2.0倍、2.3倍、3.1倍。

葡萄糖溶解度比蔗糖低，果糖葡萄糖溶解度随温度上升的速度比蔗糖快。

（四）果糖抗结晶性好：

果糖较蔗糖难于结晶，应用在某些食品上可以表现出抗结晶性。

（五）果糖保湿性好：

果糖为无定形单糖，很容易从空气中吸收水份，带有半分子和一分子的结晶水，吸湿性大，具有良好的保水分能力和耐干燥能力，这一特性可使糕点保持新鲜松软，从而延长了产品货架期。

（六）果葡糖浆渗透压大：

物质的浓度差造成渗透压力。

糖的渗透压力与物质的分子大小有关，即与分子量有关，分子量小的物质渗透压大于分子量大的物质。

果葡糖浆的主要成分是单糖，分子量小，其渗透压高与双糖（如蔗糖），用于蜜饯、果脯生产时可以缩短糖渍时间。

高渗透压还可以抑制微生物生长，从而具有防腐保鲜作用，所以果葡糖浆用于食品保藏，比蔗糖更为有利。

（七）果葡糖浆发酵性能好：

果葡糖浆用于酵母发酵的食品加工方面优于蔗糖。

酵母菌能利用葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖发酵，但葡萄糖和果糖属于单糖，能被酵母直接利用，发酵速度快，在面包和利用酵母的糕点生产中，能产气多，食品疏松。

（八）果葡糖浆抗龋齿性好：

果糖不是口腔微生物的合适底物，口腔中的细菌对果糖的发酵性差，这利于保护牙齿珐琅质，不易造成龋齿。

（九）化学稳定性：

果糖和葡萄糖具有还原性（使某些物质的分子还原），化学稳定性较蔗糖差，果糖比葡萄糖更易受热分解，发生褐变着色反应即美拉德反应。

美拉德反应产生的有色物质具有特殊风味；生产面包烘干食品时，可以获得美观的焦黄色表层和焦糖风味。

（十）代谢的特性：

糖类物质（包括大量食进的淀粉）被人体吸收的形式是葡萄糖。

蔗糖为双糖，食用后需经转化成果糖和葡萄糖方被吸收。

我们食用果葡糖浆，其中的果糖、葡萄糖可直接被吸收，这对病、弱、孕、婴是很为有利的。

发展趋势：

　果葡糖浆在国外发展较早，70年代我国才开始发展，但由于生产工艺落后，产品成本较高，折合成干固物的价格远远高于蔗糖，因而限制了它的发展，我国在70年代末建立起来的几个工厂也逐渐处于停产状态。

直到90年代中期，淀粉糖工业在我国逐渐兴起，新的制糖工艺、设备的不断改进，使得产品成本大大降低，同时随着我国2000年糖业政策的调整，蔗糖价格开始上涨，果葡糖浆代替蔗糖应用于食品中的优势逐渐显露出来，国内一些大的淀粉糖企业开始果葡糖浆的生产，果葡糖浆在中国发展的迎来了一次难得的机遇。

2000-2004年，果葡糖浆在中国逐渐兴起，食品工业也开始认识到果葡糖浆的一些特性以及应用到食品中的优势，但是在果葡糖浆的应用过程中，大部分食品工业企业仍以蔗糖的价格作参考，在蔗糖价格不断波动下，果葡糖浆没有得到充足的发展。

05年，蔗糖价格势头强劲，一路走高，加之近年来果葡糖浆在一些食品中的应用宣传，果葡糖浆市场需求量猛增，呈现出了前所未有的势头，迎来了历史发展中的黄金机遇期。

第二章原料选择及工艺流程选择与论证

2.1原料选择

主要原料：

玉米淀粉

原因：

据试验匡算，如以玉米为原料，每生产100吨淀粉糖浆，可得胚芽饼7.5吨，蛋白粉7.5吨；以糖槽40吨为原料，可得蛋白颗粒饲料30吨；以浸泡玉米的废液1500吨，可用来提取肌醇六磷酸钙镁或可制得单细胞蛋白15吨，由此可知玉米经综合利用后不仅利用价值可以翻番，且饲料价值也会有明显的提高，玉米与薯类相比，玉米易于运输和贮藏，可供周年使用，不受季节限制，淀粉含量高，制作较简便，主产品质量好，副产品种类多，利用价值高，玉米已逐渐成为我国制造淀粉的主要原料，玉米淀粉已占据我国淀粉产量的90%左右，也就成了制造淀粉果葡糖浆的理想选择。

其他原材料

酶类：

α一淀粉酶、糖化型淀粉酶和固定化异构酶。

脱色剂：

糖用活性碳

离子交换树脂：

阳离子交换树脂，阴离子交换树脂。

2.2生产工艺选择论证及流程图

一、生产工艺的选择与论证

淀粉是由葡萄糖组成的多糖，采用大麦芽能将淀粉糖化成麦芽糖，这是我国古老传统的制糖方法。

随着科学技术的发晨，逐渐出现了酸法、酶法、酸酶法和多酶法等糖化技术。

由于酸性糖化有复合反应和分解反应的欠缺，影响糖浆的品质和收得率，因此酸性糖化工艺又逐渐被酶法糖化工艺所代替。

如今可根据用途选用不同特性的酶来控制淀粉的水解，生产出不同糖分组成的淀粉糖浆。

生成葡萄糖以后可以采用异构酶将部分葡萄糖异物化而生产出果葡糖浆其甜度与蔗糖相等，以代替蔗糖广泛地满足食品和饮料工业应用的需要，而且其加工适性、产品适口性和人体吸收营养的效果，均优于蔗糖。

应用多酶法以玉米淀粉为原料生产果葡糖浆是较有生产潜力和市场前景的选择。

二、生产工艺流程示意图

水，α-淀粉酶

糖化酶

活性炭

40-45%

质量分数

71%

质量分数

42±1%

果糖

2.3生产工艺要点

1、调浆

按淀粉液化的特性，玉米淀粉加水词成浓度以30％一32％为宜，用5％碳酸钠溶液将淀粉乳调至α一淀粉酶作用最适酸碱值pH60—6．5，为了保持α一淀粉酶的催化活性，按每公斤淀粉计，须添加氯化钙500毫克和氯化钠5毫克一10毫克

2、液化

添加Na2CO3溶液,将30%～40%淀粉乳的pH调到615,再向淀粉乳中添加三分之一量的液化酶,然后将其送去一次喷射液化。

在一次喷射液化中,直接蒸汽使淀粉乳的温度迅速升高到110℃。

大约015h后,进行二次喷射液化,在二次喷射液化中,直接蒸汽将水解液的温度迅速提升到135℃,补加三分之二量的液化酶,重新加入的液化酶在合适的温度下发挥出了强大的效力,水解液中的所有糖类分子因而都得以降解得比较彻底,每个分子中含有的葡萄糖单元数几乎都变成了10个以下。

整个液化工段大约2h。

上述液化工段主要设备有:

酶制剂计量泵,液化喷射器,维持罐,闪蒸罐,板式冷凝器。

3、糖化

加入盐酸将液化液pH调到415,通过板式换热器,使用冷却水降温糖化罐到45～50℃,然后添加复合糖化酶,糖化酶将会在72h左右完成液化液中糖类的最终水解过程,得到95DE,1～2cP粗的糖化液。

上述液化工段主要设备有:

糖化罐,pH调节罐。

4、真空转鼓过滤

真空转鼓过滤主要是滤除水解液当中悬浮或沉积的不溶于水的杂质,连续旋转的转鼓以及预涂好的硅藻土助滤剂使得过滤操作的劳动强度减到了最低程度,且获得了最高的过滤速度。

上述工序主要设备有:

真空过滤机,滤液分离器,转鼓真空泵。

5、脱色、压力过滤

往糖液中添加对有机杂质具有强吸附能力且本身不溶于水的粉末活性炭,然后利用压力过滤器将活性炭滤除的同时也就除去了糖液当中的有机杂质。

上述工序主要设备有:

活性炭罐,脱色罐,叶片过滤机,精密过滤机,废碳收集罐,板框过滤机。

6、离子交换阶段

糖液中的水不溶性杂质和有机杂质除去后,仍含有许多溶于水中的无机杂质,这些杂质在水中以阳离子和阴离子的形式存在,离子交换的目的就是除去这些水溶性的无机杂质,糖液中的阳离子与阳离子交换树脂上的H+发生交换,糖液中的阴离子与阴离子交换树脂上的OH-发生交换,最后交换入糖液中的H+和OH-结合成水,糖液中的无机杂质都变成了相应量的水得以除去。

当离子交换树脂的交换能力下降的时候,分别利用酸和碱对阳离子交换树

脂和阴离子交换树脂进行再生。

上述离交工段主要设备有:

糖浆罐,离子交换器,阴、阳离子交换柱。

7、葡萄糖异构化工段

加入硫酸将混合糖溶液pH调到7.5～7.8。

将异构化酶装于直立保温反应塔中,葡萄糖浆由柱顶进料,流经酶柱,发生异构化反应,由柱底部出料,连续操作。

混合糖液进入装有固定化异构酶的异构柱,其中葡萄糖量的42%被异构成果糖,得到F-42果葡糖浆。

进料糖浆工艺控制条件[2]:

DX:

>96;

pH:

7.5～7.8;

DS:

45%～50%;

T=55～60℃;Ca2+<2mg/kg;

Mg2+>45mg