年产10万吨液体葡萄糖生产工艺设计

摘要：本文介绍了年产10万吨液体葡萄糖生产工艺选择及选

型，包括原料的选择、液体葡萄糖（浆）生产工艺流程的确定、工艺流程及操作重点、物料衡算与能量衡算等。

关键词：液体葡萄糖设备选型工艺流程

1 概述

1.1 定义

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。 又称为液体葡萄糖，葡麦糖浆。

1.2 性质

又称右旋糖。一种单糖，含醛基的己糖。固体状态为白色结晶，溶于水稍有甜味，有旋光性，其水溶液旋光向右。广泛存在于生物体内，为某些双糖（如蔗糖、麦芽糖等）和多糖（如淀粉、纤维素等）的组成成分。

1.3 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、焙烤，此外，在罐头、乳制品中也有使用。葡萄糖浆在糖果制造中的作用主要是控制结晶度，以满足不同类型糖果的需要。医药工业：有食品级和医药两种。口服糖标准低于医药级，同时有的还加入维生素、钙质等以提高营养供病人、老人、儿童服用。葡萄糖同时还是重要的化工原料，是生产山梨醇、革露醇、维生素丙、维生素C、葡萄糖酸、葡萄糖醛、味精、醋酸等各种产品的原料，广泛地应用于工业。

1.4 设计原则

首先，离子交换设备应符合用玉米制造葡萄糖浆的工艺流程。离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工业装置上。

2 工艺流程选择及操作重点

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→离子交换→浓缩→葡萄糖浆

2.2 原料

原料选择普通黄玉米，淀粉含量取72.2%，玉米在山东省玉米是种植面积最为广泛的粮食作物之一，所以为我们的生产加工提供了更为广泛的生产原料，并且价格偏低，这就更加降低了我们的生产成本，更有利于经济效益的提升。

表1玉米成分

[化学成分

水分%

淀粉%

粗蛋白质%

油脂%

粗灰分%

粗纤维%

糖%

范围

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 操作重点

2.3.1 破碎。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。

2.3.2 浸泡、磨碎。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。

2.3.3 调浆、淀粉液化。在调浆罐中，先加入部分水，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。

2.3.4 糖化。糖化调好的淀粉乳，用耐酸泵送入耐酸加压糖化罐。边加料边开蒸汽，进料完毕后，升至（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。

2.3.5 脱色过滤。中和糖液冷却到70～75℃，调pH值至4.5，加入干物质0.25%的粉末活性炭，随加随搅拌约5min，压入板框式过滤机或卧式密闭圆桶形叶滤机过滤出糖滤液。

2.3.6 离子交换。将第一次脱色滤出的清糖液，通过阳-阴-阳-阴4个离子交换柱进行脱盐提纯。

2.3.7 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。

3 设备选用及计算

3.1 设计及操作条件

3.1.1 生产能力：年产10万吨。

3.1.2 设备型式：阴阳离子交换器。

3.1.3 操作条件：①日产334t葡萄糖浆（含水量≤

9%）。②葡萄糖浆的收率≥98%（111g理论葡萄糖能生产出98g葡萄糖，固形物含量≥91%的葡萄糖浆）。③淀粉含量≥86%（玉米精制淀粉）。④粉浆浓度17 Be。⑤CaCl2浓度0.15%。⑥pH= 5.0-7.0。⑦耐高温a-淀粉酶用量0.4-1.0L/t。⑧喷射液化温度100-115℃，液化保温时间90-120分钟，灭酶温度110-145℃。⑨年工作日300天，日工作时间20h。

3.2 物料衡算

①理论收率：纯淀粉通过完全水解，因有水解增重的关系，每100g淀粉能生成111.11g葡萄糖，反应如下：

(CnH10O5)n+nH2OnC6H12O6

16218 180

100.00g 111.11g

因此，葡萄糖的理论收率为111.11%。

②实际收率：在生产过程中，由于复合反应的发生及生产管理过程中的损失，葡萄糖的实际收率仅为105～108%。

③浓缩过程：日产334t的葡萄糖浆，含水量≤9%，按含水量9%计算的话，纯葡萄糖的量为334×91%=304t。

④按实际收率为108%计算。需要淀粉的量为304÷108%=281.5t，按玉米精制淀粉中，淀粉含量≥86%，按86%计算，得到所需玉米量为281.5÷86%=327.3t。

3.3 热量衡算

3.3.1 蒸汽用量

①一次喷射液化蒸汽量。蒸汽压力0.5Mpa，r=

2113KJ/kg.k，CP=4.18kj/kg.k，淀粉乳在冬天时温度为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高温热处理蒸汽用量。蒸汽压力为：

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

Q=MsCp△T

=(606.3+200.2)×1000×4.18×（125-100）

=8.4×107

蒸汽用量为：8.4×107/2113=39.8

液化部分用气量为：200.2+39.8=240t

因此液化部分用气强度为：240/20=12t/h

3.3.2 蒸发

若糖化结束后，脱色过滤及离交后还要增加水量，若所有以上增加因素都考虑在内，蒸发前浓度为26%，因此蒸发前糖液体积为：400.3×86%÷26%=1324.1m3

若蒸发至糖浓度为止72%，因此蒸发后体积为：1324.1×26%÷72%=478.15m3

蒸发去水量 1324.1-478.15=845.95

每天三班，每班工作7小时，故蒸发器规格为：

845.95÷（3×7）=40.3t/hr

若回配量为50%，故选用五效降膜式蒸发器：

40.3t/h×150%=60.45t/hr

取60t/hr一套故用蒸汽强度为：

60/5=12t/hr

4 结束语

根据自己在淀粉糖发酵行业工作多年的积累和总结，做了本次工艺设计：年产10万吨液体葡萄糖浆生产工艺设计。经过大量的实践考察与计算，能够满足生产需求。当然其中存在着不可避免的不足之处，这将在以后的生产过程中逐步得到改进和完善。

参考文献：

[1]尤新.淀粉糖品生产与应用手册[M].北京：中国轻工业出版社，2010.

[2]王兆光.连续喷射液化酶法制糖技术[D].上海：兆光生物工程设计研究院，2008.

[3]崔云洪.玉米淀粉湿磨加工技术与管理[M].济南：山东科学技术出版社，2007.

[4]朱有庭.化工设备设计手册[M].北京：化学工业出版社，2005.

[5]王博彦.金其荣.发酵有机酸生产与应用手册[M].北京：中国轻工业出版社，2007.

[6]陈璥.淀粉与淀粉糖.石家庄.中国淀粉工业协会，2012.

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