麦芽糊精工艺设计

麦芽糊精工艺设计

一、连续喷射液化酶法生产麦芽糊精工程设计(200t／日) (一)麦芽糊精的定义、分类及其应用

1、麦芽糊精是指淀粉经酶法控制低度水解、净化、喷雾干燥制成DE值≤20％,不含游离淀粉的淀粉衍生物。商品规格按DE值分为：

MDl00 DE值≤10％ MDl50 DE值≤15％ MD200 DE值≤20％ 2、麦芽糊精的性能：

据不完全统计,到目前为止,全国麦芽糊精消费量为60万吨,并且随着蔗糖价格的上涨,麦芽糊精的消费正以30％左右的速度递增,麦芽糊精作为食品添加剂之所以迅速发展起来,关键因素是它具有多种功能,并且随着DE值的变化,产品性能也随之变化。

随着DE值增加,平均分子量减少,平均分子量的变化通过低聚糖组成反映的更清楚(见下表) 表：酶法转化的麦芽糊精的典型低聚糖含量 葡萄糖值 5 lO 15 20 25 DP1 0.1 O.3 0.7 1.4 2.4 DP2 1.3 3.4 5.5 7.6 9.7 DP3 1.8 4.3 5.9 9.4 12.0 DP4 1.8 3.5 5.2 6.9 8.6 DP5 1.8 3.6 6.5 7.4 9.3 DP6 3.3 7.O 10.6 14.3 18.0

DP7和以上 89.9 77.9 55.6 53.O 40.O DP15 10.1 22.1 31.4 74.O 60.O

DP15／葡萄糖值 2.0 2.2 2.3 2.4 2.4 (1)粘度(赋形剂)

总体说来,麦芽糊精在通常浓度下粘度很低,例如DE值为10-15的麦芽糊精,若固形物含量为40-50％,则粘度为O.1P,随着DE值下降,粘度增加。固形物为40％以上的较低DE值产品粘度可达几帕秒,在应用麦芽糊精时,应注意这一性能变化。 (2)褐变反应

在食品加工中,若温度较高,还原糖含量与蛋白含量均较高时,即会发生褐变反应,随着DE值的增加,反应的可能性增大,由于麦芽糊精DE值较低,所以褐变反应也较弱。 所有的麦芽糊精都是一种惰性物质,能与敏感性化学物质结合而不起不良反应。 (3)粘合性：

随着DE值增加,麦芽糊精的粘合能力下降,其性能与糖的分子链大小有关,分子链变小时,粘合力减弱,形成膜的能力下降,DE值越低,分子链越大,成膜能力越好,即涂膜性能越好。 (4)冰点下降：

冰点对于冷冻甜食及一些蜜饯很重要。随着DE值增加,分子量下降,糖单个分子数增加,冰点随之下降。用麦芽糊精部分取代蔗糖或葡萄糖,可改变食品的冰点。 (5)吸湿性

吸湿性是产品的吸水能力,尽管DE值的增加会增加吸湿能力,但几乎所有的麦芽糊精均不吸水而用于许多食品中保持产品的低水分含量。 (6)防止粗晶产生

在冷冻甜食产品中,不希望有结晶产生,因此用低DE值,高分子量麦芽糊精代替玉米糖浆或固体糖可减少晶体生成。 (7)溶解性

尽管在DE值5～15范围内产品很相似,但高DE值产品相应的溶解性也较高。另外普通玉米淀粉生产的5DE值麦芽糊精在高固形物含量的情况下出现浑浊,不完全溶解,而蜡质玉米为原料的5DE值麦芽糊精溶解度高,很少浑浊。 (8)甜度

随着DE值增加,葡萄糖含量越大,产品甜度越大。但当DE值在5～15范围内时,葡萄糖最大含量为1％,对甜度几乎没有什么作用,麦芽糊精的口感都很温和,没有甜味,因此适用于在食品中作为载体或填充剂,不会掩盖风味。 3、麦芽糊精的应用

(1)糖果：由于麦芽糊精有防止粗晶产生,吸湿性低的性能；因此麦芽糊精应用于糖果后,可防止糖果返砂或洋化,大大延长了糖果的货架保存期。

(2)脂肪替代物：麦芽糊精能用于脂肪含量高的雪糕、冰淇淋等冷食产品,代替一部分油脂,降低发热量(减少1g脂肪可减少37.6J热量,减少每lg碳水化合物可减少热量为167J),但不影响其口感,因为糊精遇水生成凝胶的口感与油脂相似。

(3)干调味品：由于麦芽糊精的低价位,吸湿性小,霉变反映弱,甜度低等特性,可代替部分价值昂贵的阿拉伯胶作为香料油的载体,如生产鸡精等干调味品。 干调味品有两种生产方法：

第一种方法是于70～80℃分散阿拉伯树胶和麦芽糊精,冷却至50℃,加入香料油,乳化约lO分钟,喷雾干燥得香料粉沫产品。

第二种方法是使用挤压法。将麦芽糊精乳化液与香料油混合约11O℃,引入挤压机中,由另一端卸出后落入异丙醇中,因麦芽糊精不容于异丙醇,形成香料包裹体。此法的优点是温度较喷雾干燥低,香料油中挥发性物质损失少,产品的储存稳定性高,油状香料成粉末,储存与使用都更方便。

(4)赋形剂、填充剂：由于麦芽糊精粘度大、惰性(褐变反应小)及吸湿性低,因此广泛用作赋形剂、填充剂。

(a)干混饮料：如咖啡饮料 (b)干混汤料：如方便面汤料

(c)酶制剂：NOVO公司、无锡酶制剂厂均使用麦芽糊精作为载体,减少酶活力损失。 (5)医药：用于制药可以改善片剂的赋形效果,用结晶糖(如葡萄糖)与15％麦芽糊精混合。把干混合物与麦芽糊精溶液一同喷雾,干燥至含水10％以下并制成粒状产品。 (6)奶粉、营养麦片：改善营养配比,提高营养比价。

(7)方便面等方便食品：增加稠度,改善结构,改善消费直观效果。 (二)设计依据

1、年产≥60000吨麦芽糊精(含水量≤6％)

2、淀粉：糊精收率≥86％(即lOOg淀粉含量在85％以上的商品淀粉,能生产出86g固形物含量≥94％的麦芽糊精)

3、淀粉含量≥85％(玉米精制淀粉)

4、喷射液化速度20m3／hr(采用HYZ-6型喷射器,不锈钢)。 5、粉浆浓度≥17Be

6、平均过滤速度lOOL／hr-m2-O.2MP,采用三班二运转 7、年工作日300天。(每班工作21小时 (三)实验材料及方法

l、精制玉米淀粉

2、酶制剂： 液化酶 丹麦NOVO公司产

3、喷射液化器：规格HYZ-8型不锈钢 上海兆光公司提供 4、测试方法：

(1)还原糖：斐林氏法

(2)DE：阿贝折光仪测固形物。斐林氏法测还原糖。 DE值=还原糖/干物质 ×100％

(3)透光率：721分光光度计640nm下测定。

(4)糊精分析：O.5％的碘液、70％酒精及75％酒精(低聚糖) (5)过滤速度：O.5％活性炭,过滤速度为二小时的平均值。 (6)糖组份分析：高压液相色谱仪。 (四)工艺流程及工艺条件 l、工艺流程

调 浆

↓

连续喷射液化 ↓

糖渣 ← 除渣过滤 → 喷雾干燥 → 低档麦芽糊精 ↓

再生 ← 炭渣 ← 一次脱色过滤 → 浓缩 → 喷雾干燥 → 中档麦芽糊精 ↓ ↖ 新鲜活性炭 → 二次脱色过滤 → 炭渣 ↓

水 → 水离交 → 离交脱色除杂 ↓

浓缩 → 喷雾干燥 → 高档麦芽糊精 2、工艺流程简述

在配料罐内,把粉浆乳调到Be’17、pH用Na2C03调至pH5.0-7.0、并加O.15％氯化钙,作为淀粉酶的保护剂和激活剂,最后加入耐高温a-淀粉酶,料液搅拌均匀后用泵把粉浆泵入喷射液化器,在喷射器中粉浆和蒸汽直接相遇,出料温度控制在100-110℃,从喷射器中出来的料液经降温后,进入层流罐保温90-120分钟,温度维持在95-97℃。然后进行二次喷射,在第二只喷射器内料液和蒸汽直接相遇,温度升至110-145℃以上,并在高温维持罐内维持3-5分钟左右把耐高温a-淀粉酶彻底杀死,同时利用温压差的作用淀粉会进一步分散,蛋白质会进一步凝固。经真空闪急冷却系统料液经冷却后降温到95℃保温,同时将pH值降至4.8-5.0。

首先用过滤机除渣过滤,再加入旧活性炭脱色半小时,进行脱色过滤,然后将糖液进行二次脱色,脱色后离交。将离交后的糖液用五效降膜式蒸发器浓缩到50％-60％,然后喷雾干燥,包装得成品。

3、酶法制糖工艺条件 粉浆浓度Be’17 CaCL2浓度0.15％ pH5.0-7.O

耐高温α-淀粉酶用量0.4-1.OL／t

喷射液化温度100-115℃,液化保温时间90-120分钟；灭酶温度110-145℃ 。 4、工艺操作规程

(1)调浆：

A、粉浆浓度Be’17

B、CaCL2浓度O.15％(以干物计) C、pH5.0-7.0

D、耐高温淀粉酶用量0.4-1.OL／t (2)喷射液化：

首先预热喷射器及层流罐至100℃,然后进行喷射液化,喷射器内温度控制在100-115℃,层流罐内温度控制在95℃-97℃。 (3)高温处理：通过第二次喷射将料液加温110℃-145℃,通过高温维持罐维持5-10分钟,110℃-145℃以上热处理可以达到三个目的：(1)灭酶、(2)蛋白凝固、(3)不溶性淀粉颗粒分散。 (4)真空闪急冷却：经过真空闪急冷却系统温度从l1O℃-145℃降至70℃-90℃。并且调整pH值至4.8-5.O

(5)过滤基本要点及顺序：(除渣过滤) 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、为了减少滤液中有悬浮物及缩短过滤时间,过滤压力不能超过0.4Mpa。 F、过滤困难时,可以通空气,以疏通滤渣。

G、为防止糖液变质,在糖化料液过完后清洗糖化罐,洗液也要用泵打去过滤。 H、过滤结束后,用热水洗涤,水温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。 (6)一次脱色及过滤：在一次脱色罐中,量好体积浓度然后加入旧炭脱色,脱色时要求在80℃脱色30分钟即可过滤。

(7)二次脱色：将一脱未净的色素,用新鲜的活性炭脱除。 (8)离交脱色除杂：糖的重金属盐以及色素用树脂除去。

(9)洗树脂柱以及前后的过滤用洗水,凡进入糖浆中的水,必须用无离子水。 (10)浓缩：经离交脱色处理后的糖浆用四效降膜蒸发器浓缩至50-60％。

(11)压力喷雾干燥：将浓缩后的糖液用高压均质机加压,至干燥塔喷雾干燥即得成品。 (12)、整个生产过程结束后,设备、管道、泵等要清洗干净。 (五)工艺及设计特点：

l、采用特殊喷射液化系统、液化彻底,蛋白质与淀粉分离效果好,蛋白絮凝效果好。这不仅使糖收率高(≥89％),而且解决了酶法生产麦芽糊精最大的难题—过滤问题。

2、糖化均匀,在碘试合格的前题下,可控制较低的液化DE值,可生产MDl00的高难度、售价较高的高档麦芽糊精。

3、适当调整工艺路线及工艺条件,采用一条生产线,既可生产麦芽糊精,又可生产喷雾干燥难度较大的异麦芽低聚糖。

4、液化、糖化、浓缩,特别是喷雾干燥在设计时,根据实际情况采用露天化布置、土建投资可节省70％。

5、节能显著：(1)耗电≤180Kwh／t(2)耗汽≤3.Ot／t(高压过热蒸汽或采用导热油炉) 6、性能稳定,造价低：在同样产量的情况下,相对国内同类产品造价低50％。

7、收率高达86％,由于液化彻底及干燥回收系统特殊性,麦芽糊精的收率高达86％ (六)工艺计算

1、物料衡算(以日产200T麦芽糊精为例)即60000T／300天=200T／天

(1)每日所需商品淀粉200T／86％=232.6T (2)层流罐的公称体积为：

液化保温90分钟,喷射速度36m3／h(液体计)故层流罐的有效保温容积为54m3／h。 (3)高温维持罐的公称体积为：36×6／60=3．6m3

(4)喷射液化器的选型,选HYZ--8,60m3／hr即18t／hr(干物)实际喷射速度36m3／hr,建立一套液化系统,分三班,每班实际工作7小时,因此每天处理淀粉11.5×7×3=241.9T≥232.9T。所需层流罐容积54m3。 (5)、过滤机的公称面积

为达到最佳速度,过滤时间应等于非过滤时间,若要求24小时内完成,其过滤面积为： (24小时内滤完=12小时过滤时间+12小时非过滤时间)

(232.9×86％)／(17×2％)×1.2×103／100L／m2h／12h=589.1m2 共选用200m2×9台箱式过滤机(除渣4台,一脱3台,二脱2台)。 (6)脱色罐、中转罐及糖液储罐 A、一次脱色罐25m3×2台 B、二次脱色罐25m3×2台 C、离交前后罐25m3×4台 D、浓缩后中转罐25m3×2台 2、热量衡算 (1)液化蒸汽用量

A、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20℃

Q=MsCp△t=(232.6×86％)/(17×2%)×103×4.18×(108-20)=21.6×107(kj) 故需蒸汽21.6×107／2113=102.4T B、高温热处理蒸汽用量

蒸汽压力O.5Mpa r=2113KJ／Kg CP=4.18KJ／Kg.k

Q= MsCp△t =(588.3+102.4)×103×4.18×(125-100)=7.2×107 蒸汽用量为：7.2×107／2113=34.2T 液化部分用汽量为：102.4+34.2=136.6T

因此液化部分用汽强度为：136.6／21=6.5T／hr C、真空闪急冷却除去水量：

Q=MsCp△t= (588.3+136.6)×103×4.18×(125-75)=15.2×107 此闪急冷却去水量为15.2×107／2113=71.7T

每小时闪蒸水量71.7／21=3.4t／h,表面冷凝器面积3.4t／h×60m2h／t=204.9 m (2)蒸发：

若糖化结束后,脱色过滤及离交后还要增加水量,若离交甜水增加因素都考虑在内,蒸发前浓度为22％,因此蒸发前糖液体积为： 232.6×86％÷22％=909.3m3

若蒸发至糖浆浓度65％为止,因此蒸发后体积为：

909.3×22％÷65％=307.8m3,蒸发去水量：909.3-307.8=601.6m3 每天三班,每班工作7小时,故蒸发器规格为：601.6÷(3×7)=28.6t／h 故选用五效降膜蒸发器15t／h×2套 故蒸发用汽强度6t／h (30×0.2=6)

(3)干燥：

干燥部分去水量为：由于产品比重不同DE值不同,因此进料浓度不同。所以进料以最低55％计, 蒸发水量为：[200×(1-6％)]÷55％-200=141.8T,每蒸去1T水,需3T蒸汽,那么干燥部分用气强度为141.8×3／21=20.3T／h,整个液化、蒸发、干燥用气强度为6.5+6+20.3=32.OT,适当调整工艺路线,用气强度可控制在30T／h以内。 干燥规格：200吨／天的脱水能力141.8／21=6.8T需选ZGYP-7000型压力喷雾干燥塔2台。 (七)主要设备一览表

设备号 设备名称 规格型号 数量 材质 电动机功率(kW) 价格(万元) 单电功率 台数 总电功率 单价 总价

MY-l 配料罐 φ3600×4200 2 304 4.O 2 8.0 3.0 6.O

MY-2 配料泵 WZG50-200Q=45m3／h H=30m 2 304 ll 2 22 O.8 1.6

MY-3 上料罐 φ3600×4200 l 304 4.O l 4.0 3.0 3.O

MY-4 上料螺杆泵 NM076BYO1L04B45m3／h 40m 2 304 11 2 22 4.O 8.O

MY-5 承压罐 φ1200×6000 1 304 1.4 1.4 MY-6 喷射器 HYZ-8 1 304 4.9包括自控 4.9

MY-7 盘管 φ159×150m(壁厚2.5mm) 1 321 2.5 4.0 MY-8 喷射后中转泵 NM076BYO1L04B45m3／h 40m 1 304 11 11 4.O 4．0

MY-9 汽液分离器(A) φ1300×6000 1 304 1.5 1．5 MY-1O 蒸汽分汽罐 φ500×3000 A3 O.4 O．4 MY-11 层流罐 φ1400~1800×6000 5 304 2.O lO.0

MY-12 二喷泵 NM076BYO1L04B45m3／h 40m l 304 1l ll 4.O 4．O

MY-13 喷射器 HYZ-8 l 304 4.9 4.9

MY-14 高温维持罐 φ1200×4000 l 304 2.5 2.5 MY-15 汽液分离器(B) φ600×900 l 304 O.1 O．1

MY-16 二次液化罐 φ3600×4200 2 304 4.O 2 8.O 2.5 5.O

MY-17 汽液分离器(C) φ2000×4000 l 304 1.5 1．5 MY-18 过滤泵 WZG50-200Q=45m3／h H=30m 1 304 1l 1 ll 0．8 1.6

MY一19

MY-20 纯水罐 φ5000×6000 2 304 5.O lO.0

MY-21 无塔供水系统离心泵 WZG50-200Q=45m3／h H=40m 1 304 15 1 15 3.O 3.O

MY-22 转鼓过滤机 40m3 1 304 37 2 60 60

MY-23 配土罐 φ1600×2000 l 304 2.2 1 2.2 2.0 2.O MY-24 配碳罐 2 304 2.2 2 4.4 2.O 4.O

MY-25 脱色罐 φ2800×4200 2 304 3.0 2 6.O 2.2 4.4

MY-26 离心泵 WZG5O-200Q=45m3／h H=40m l 不锈钢 15 1 15 O.9 O.9

MY-27 过滤机 150m2／台机械自动保压 4 聚炳稀 3 4 12 6 24

MY-28 交前罐 φ2800×4200 2 304 3.O 2 6.O 2.2 4.4

MY-29 离心泵 WZG50-200Q=45m3／h H=30m l 不锈钢 11 l ll O.9 O.9

MY-30 板式换热器 40m2／台 1 不锈钢 2.8 2.8 MY-31 精密过滤器 4.O m2／台 3 不锈钢 O.5 1.5 MY-32 离交阳柱 φ1200×5000 12 A3衬胶 1.5 18 MY-33 离交中转罐 φ1200×5000 4 A3衬胶 2.5 6

MY-34 离心泵 WZG40-160Q=15m3／h H=30m 4 304 5.5 4 22 O.6 2.4

MY-35 离交阴柱 φ1400×5000 12 A3衬胶 2.O 24 MY-36 离交小阳 φ1000×4000 8 A3衬胶 1 8

MY-37 浓酸罐 φ3000×3600 (卧式玻璃钢) 1 玻璃钢 3 3

MY-38 浓碱罐 φ3000×3600 (卧式玻璃钢) 1 玻璃钢 3 3

MY-40-43-45-47 配酸碱罐 φ2800×4200立式 4 玻璃钢 3 12

MY-39 -41-42-44-46-48 氟合金泵 FSB65-30LQ=30m3／h H=30m 6 合金 O.4

MY-49 交后罐 φ2800×4200 2 304 3.O 2 6.O 2.2

MY-50 离心泵 CHZ50-200Q=45m3／h H=30m l 304 ll 1 11 O.8

MY-51-52 板式换热器 30m2／台 6 304 2.1 12.6 MY-53 精密过滤机 4m2/台 6 304 O.5 3.O

MY-54 蒸发器 5效降膜(15t／h) 2 304321 111 2 222 168 336

MY-55 表面冷凝器 2 304 2 40

MY-56 离心泵 IS200-150-315400m2/h H=22m 2 A3 37 2 74 1.2 2.4

MY-57 凉水塔 400m2/台 2 玻璃钢 15 2 30 5 lO

MY-58 水池 400m3 l 水泥 4 4

MY-59 离心泵 WZG50-31525m2／H H=30m 2 304 7.5 2 15 1.8 3.6

MY-60 调节罐 φ2800×4800 2 304 5.5 2 1l 3.O 6.O MY-61 质量流量计 45m3／h 1 3.O 3.O

MY-62 高压均质机 12m3／h 400m 2 304 132 2 164 20 40

MY-63 干燥塔系统 φ13000×18000 2 304 470 2 940 250 500

MY-64 自动包装系统 WBN-25BS 2 11 2 22 8 16 MY-65 热水罐 φ2800×4200 2 2

MY-66 离心泵 WZG50-200Q=45m3／h H=30m l 不锈钢 1l l 11 0.9 O.9

MY-67 空压机 3L-10／3.O10m3／min 30m 1 37 1 37 8 8

(八)人员编制

序号 岗位 人数 1 经理 1 2 带班长 4 3 液化 12 4 糖化 8 5 过滤 24 6 离交 8 7 浓缩 8 8 维修 8 9 化验 4 10 其它 24 合计 101

每月产200吨/日，人工为40元/天，吨糖工资101×40/200=20.2元/吨糖，若再考虑福利，吨糖工资福利均为30元/吨。

（九）投资概算（不包括水、电、汽、土地征用等费用） 序号 项目 金额（万元） 1 主要设备费 1248.2 2 管道阀门费 150 3 安装费及吊装费 180 4 技术转让费 30 5 土建 138.2 6 树脂 80 7 其它 50 合计 1876.4

（十）水、电、汽配套负荷 序号 项目 负荷 1 水 100m3/hr 2 电 2000kw 3 汽 35t/hr

(十一)经济技术分析（年产60000吨）

序号 项目 单价（元/吨） 单耗 金额（元/吨） 1 淀粉乳 1650（收率86%） 1.16t/t 1914 2 高温酶 36000 0.6L/t 21.6 3 活性炭 2900 10kg/t 29 4 酸 590 30 17.7 5 碱 515 30 15.5 6 汽 35.5 3.0t/t 106.5

7 电 0.41元/kwh 180kwh/t 73.8 8 水 0.3元/m2 6m3/t 1.8

9 工资福利 30 10 管理费 15

11 折旧 10年折完 33.3 12 税金 50

13 利息 年利息按5% 16.7 14 其它 包装等 100 合计 2451.9 （十二）环境效益

1、整个生产过程无有害气体产生。 2、整个生产过程产生废渣可做饲料。

3、整个生产过程产生废液经中和pH5-7，COD≤350，易处理。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/z1dr.html