年产10万吨麦芽糊精厂设计设计毕业设计

年产10万吨麦芽糊精厂 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 设计毕业设计 毕业设计(论文) 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目 年产10万吨麦芽糊精厂设计 学 院 食品与生物工程学院 专业班级 学生姓名 指导教师 成 绩 2012 年 6 月15日 摘 要 麦芽糊精(也称水溶性糊精，酶法糊精)是一种聚合度介于淀粉和淀粉糖之间的，经控制降解而成为低程度淀粉水解的产品，DE值在20%以下，其产品的英文简称为MD。麦芽糊精的主要成分是糊精和四糖以上的低聚糖，还含有少量的麦芽糖和葡萄糖。麦芽糊精系列产品均以淀粉为原料，其原料来源广泛且非常充足。目前主要以玉米淀粉为原料经酶法 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 控制水解转化而成，是国内近年来市场前景比较好、用途广泛、以及 [1]生产规模发展较快的玉米淀粉深加工系列产品之一。 本设计是对年产10万吨麦芽糊精厂的设计:以玉米淀粉为原料，采用一系列先进的生产技术、生产设备及工艺流程加工制成的麦芽糊精。本设计流程是采用双酶法工艺，将淀粉经调浆?液化(加氯化钙，加淀粉酶)?过滤?脱色?离交?蒸发?喷雾干燥，制成DE值为20，水分含量为?5%的麦芽糊精。 本设计完成了生产工艺流程的确定，物料、热量和水三大平衡的计算，以及设备选型等工艺设计。设计由四部分组成:设计说明书、生产工艺流程图、生产设备平面布局图、重点生产设备装配图。此外，对人员编制和成本及经济效益等进行了初步设计核算。本厂以先进设备及技术为依托，采用自动控制生产工艺，保证了产品的质量优良性和生产的连续性。 关键词: 麦芽糊精; 工厂设计; 酶法工艺 I Abstract Maltodextrin (also known as water,soluble dextrin enzymatic dextrin) is a degree of polymerization between starch and starch sugar, the control of degradation and a low degree of starch hydrolysis products, the DE value of 20%,their products in English referred to as the MD. The main ingredient is maltodextrin, dextrin and sugar more than oligosaccharides also contain small amounts of maltose and glucose. Maltodextrin series products are starch, its sources of raw materials is extensive and very adequate. Conversion of corn starch as raw materials by controlled hydrolysis of the enzymatic process is the domestic market prospects in recent years, a wide range of uses, one of the development of rapid corn starch deep processing of products and production scale The design is the design of an annual output of 100,000 tons of malt dextrin plant: corn starch, using a series of advanced production technology, production equipment and technological process of processing made of maltodextrin. The design process is the use of the double enzyme process, starch mixing ?liquefaction (plus calcium chloride, plus amylase) ? filter ? the decolorization ? Ion Exchange ? evaporation ? spray drying, made of by DE value of 20, the moisture content 5% of maltodext. The design is completed to determine the production process, materials, heat and water three balance calculations, as well as equipment selection, process design. The design consists of four parts: design specifications, production process flow chart, the graphic layout of production equipment, focusing on production equipment assembly drawings. In addition, staffing and costs, and economic benefits of the preliminary design of accounting. Our advanced equipment and technology as the basis, the use of automatic control of production processes to ensure products of good quality and continuity of production. Keywords: Maltodextrin; Design; Enzymatic proce II 目 录 摘 要 ......................................................................................................................................... I Abstract ..................................................................................................................................... II 第1章 绪论 ............................................................................................................................ 1 1.1 概述 .............................................................................................................................. 1 1.1.1 淀粉糖行业的发展 ................................................................................................ 1 1.1.2 麦芽糊精的生产原理、性质、应用及国内外发展现状 .................................... 1 1.2 设计依据及设计原则 ....................................................................................................... 4 1.2.1 设计依据 ................................................................................................................ 4 1.2.2 设计原则 ................................................................................................................ 5 1.3 设计范围 ...................................................................................................................... 5 1.4 设计选用设备的先进程度及特点 .............................................................................. 5 1.4.1 液化方法 ................................................................................................................ 6 1.4.2 离子交换 ................................................................................................................ 6 1.4.3 四效蒸发 ................................................................................................................ 6 第2章 工厂建设技术基础 .................................................................................................... 7 2.1 原料、燃料的来源及产品供销 .................................................................................. 7 2.2 原材料、辅料及产品规格 .......................................................................................... 7 2.3 厂区概述 ...................................................................................................................... 7 2.4 供应 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 以及自动化程度的说明 .............................................................................. 8 2.4.1 供热方案 ................................................................................................................ 8 2.4.2 供电方案 ................................................................................................................ 8 2.4.3 水处理系统 ............................................................................................................ 9 2.4.4 控制程度 ................................................................................................................ 9 2.5 ―三废‖处理及综合利用方案....................................................................................... 9 2.5.1 废气的处理 ............................................................................................................ 9 2.5.2 废水的处理 ............................................................................................................ 9 2.5.3 废渣的处理 .......................................................................................................... 10 第3章 工艺设计及论证 ...................................................................................................... 11 3.1 酶法生产工艺的合理性 ............................................................................................ 11 3.1.1 酸法 ...................................................................................................................... 11 3.1.2 酶法 ...................................................................................................................... 11 III 3.2 工艺设计基础 ............................................................................................................ 11 3.2.1 工艺流程及控制参数 .......................................................................................... 11 3.2.2 产品、副产品产量、去向 .................................................................................. 12 3.2.3 工艺论证 .............................................................................................................. 13 3.3 重点工段设计论证 .................................................................................................... 14 3.3.1 蒸发工艺论证 ...................................................................................................... 15 3.3.2 多效蒸发工艺原理 .............................................................................................. 15 3.3.3 真空浓缩系统 ...................................................................................................... 15 3.3.4 蒸发流程的确定 .................................................................................................. 15 3.3.5 长管液膜蒸发器的选择 ...................................................................................... 16 3.4 本设计的突出特点 .................................................................................................... 17 第4章 工艺计算 .................................................................................................................. 18 4.1物料衡算 ....................................................................................................................... 18 4.1.1 调浆工段 .............................................................................................................. 18 4.1.2 液化工段 .............................................................................................................. 19 4.1.3 过滤 ...................................................................................................................... 20 4.1.4 精制 ...................................................................................................................... 20 4.1.5 离子交换 .............................................................................................................. 21 4.1.6 蒸发浓缩 .............................................................................................................. 22 4.1.7 喷雾干燥 .............................................................................................................. 22 4.2 热量衡算 .................................................................................................................... 22 4.2.1 蒸发工段 .............................................................................................................. 22 4.2.2 喷干工段 .............................................................................................................. 27 4.2.3 各工段耗气耗热计算 .......................................................................................... 28 4.3 水平衡计算 ................................................................................................................ 29 4.3.1 该工程中所有用水的项目 .................................................................................. 29 4.3.2 用水量计算 .......................................................................................................... 30 第5章 重点设备结构设计及选型 ...................................................................................... 32 5.1 蒸发罐的结构设计 .................................................................................................... 32 5.1.1 管子的选择与排列 .............................................................................................. 32 5.1.2 各壳体内径确定 .................................................................................................. 33 5.1.3 壳体壁厚的确定与校验 ...................................................................................... 33 5.1.4 管板厚度的确定 .................................................................................................. 34 5.1.5 上下不凝汽排出管 .............................................................................................. 35 IV 5.1.6 冷凝水排出管 .................................................................................................... 35 5.1.7 封头与筒体连接 .................................................................................................. 35 5.1.8 支座 ...................................................................................................................... 35 5.2 分离器结构设计 ........................................................................................................ 35 5.2.1 直径的确定 .......................................................................................................... 35 5.2.2 分离器入口矩形尺寸的确定 .............................................................................. 36 5.1.3 汁汽直径的确定 .................................................................................................. 37 第6章 人员编制与经济核算 .............................................................................................. 38 6.1 人员配置 .................................................................................................................... 38 6.2 经济核算 .................................................................................................................... 39 6.2.1 产品核算 .............................................................................................................. 40 6.2.2 经济核算 .............................................................................................................. 40 6.2.3 年利润的计算 ...................................................................................................... 40 6.2.4 投资回收期 .......................................................................................................... 41 附录1 ....................................................................................................................................... 42 参考文献 .................................................................................................................................. 43 致 谢 ...................................................................................................................................... 44 V 第1章 绪论 1.1 概述 1.1.1 淀粉糖行业的发展 淀粉糖行业是发酵工业的一个分支产业，是以淀粉质为原料， 经过不同程度水解的深加工衍生物。它作为甜味剂，主要包括葡萄糖、麦芽糖、高麦芽糖、麦芽糖、果葡糖、麦精糖、各种低聚塘、各种糖醇、麦芽糊精等品种。各种淀粉糖具有不同的甜度和独特的风味，为食品、发酵、制药等工业提供糖源。淀粉糖行业既是传统产业，又是新型的生物科学工程技术产业。随着国民经济的发展， 特别是改革开放以来，酶制剂工业的发展进一步促进了淀粉糖产业结构调整， 淀粉糖新品种迅速涌现升级换代，满足食品工业需求，丰富人民物质生活，淀糖行业呈现良好的发展前景。 淀粉糖行业是高科技生物工程的重要组成部分，是发酵工业制品乃至许多食品的物质基础，是淀粉深加工产量最大的产品。目前，淀粉糖已不仅仅是食糖市场的重要补充元素，而且在改善人民的生活质量、提高生活水平方面也扮演着重要的角色。这使得它的消费领域扩大，消费数量迅速增长，为推动食品工业的迅猛发展和促进以生物科技带动农业发展作出了重要贡献。 我国淀粉糖行业从“九五”后期开始迅速发展，随着行业的生产工艺和技术的进步，生产效率和产品质量不断提高，产品成本大幅度下降，市场逐渐扩大。特别是在“十五”、“十一五”期间，淀粉糖工业在规模、品种、产量、生产技 [1]术水平等各方面更是步上了一个新的台阶。就目前而言,淀粉糖工业的发展呈现出企业规模和产业集中度不断提高，产品质量和食品安全水平不断上升，标准建设有序开展，产业竞争力显著增强，重视资源的节约和环境保护，节能减排初见成效，企业品牌效应日渐突出的特点。 1.1.2 麦芽糊精的生产原理、性质、应用及国内外发展现状 1.1.2.1麦芽糊精的生产原理 淀粉是葡萄糖分子的高聚体，有直链淀粉和支链淀粉。淀粉的分子结构中大部分是由α-1,4键连接，少量的是由α-1,6键连接。α淀粉酶的催化水解具有高度的专一性，即水解过程中只能破坏α-1,4键不能破坏α-1,6键，而且不容易水解麦芽糖和麦芽三糖中的α-1,4键，所以二糖、三糖和其它低分子量的多糖，尤其是含有α-1,6键的淀粉糖，都在 [1,2]最后的水解产物中。 1 1.1.2.2 麦芽糊精的性质 (1)一般性状 麦芽糊精粉一般为白色粉末，随水解程度不同有时略带黄色，不甜或微甜，耐温高，无异味，发酵性低，易溶于水，在一定条件下，可以和水形成凝胶，与脂肪有些相似，也能与油混溶，得乳白色分散体系。麦芽糊精的性状与DE值有直接的关系，麦芽糊精的DE值在4,6时，其糖组份全部是较大分子的糖。DE值在9,12时，其糖组份含有较少的低分子糖类，含有较多的高分子糖类。因此，此产品无甜味，不易受潮，难以褐变。DE值在13,17时，不易受潮，还原糖比例较低，难以褐变。用于食品中，能产生一定的黏度。DE值在18,20时，略有甜味，还原糖比利适宜，溶解性良好，在食品中 [2]使用不能产生提高黏度的效果。 (2)稳定性 麦芽糊精一般通过喷雾干燥而制成成品，从而有利于保藏，提高货架期。在一些应用上，溶解的麦芽糊精要求长期保藏而没有出现任何沉淀。几位研究者研究了DE值与溶液中麦芽糊精稳定性的关系DE值11以上低聚糖的麦芽糊精，在溶液浓度为50%时，会产生沉淀。直链糖DE值至少8或9以上才会发生沉淀。 (3)浑浊度 淀粉中直链淀粉的比例和淀粉的液化方法都直接影响麦芽糊精溶液的浑浊度。直链淀粉含量高，会表现出老化的趋势，从而促使溶液浑浊度增加。酸制麦芽糊精都比酶制的浑浊，是因为用酸分解淀粉不均匀，麦芽糊精中含有大量的高聚合物分子。但是，不 [2]同DE值的麦芽糊精表现出较高差异的浑浊度，因此浑浊度和DE值无任何直接关系。 (4)凝胶特性 许多研究者提出，低DE值(DE<5)麦牙糊精能形成柔软的、可伸展的、热可逆的凝胶，并且入口即溶，使产品具有类似脂肪的口感，这是麦芽糊精适用于脂肪替代品的关 [17]键的物理特性。麦芽糊精重现类脂肪口感大概是当它形成凝胶的时候，三围网状结构将一定量的水吸收在里面。在溶胶阶段，麦芽糊精与水结合并且膨润，长的螺旋结构被一些短的，无序区干扰。高浓度的双螺旋分子聚集，接着形成结晶域。因此，麦芽糊精中有一大部分平均长度足够长的构成热不可逆胶。 (5)总述 麦芽糊精系列产品其外观是呈白色的，非结晶状物质, 流动性好，无异味;溶解性能好，有适当的粘性;耐热性强，不褐变;吸湿性小，不结团;即使在浓厚状态使用，也不会掩盖其他原料风味和香味。 麦芽糊精的水解程度越高，产品的溶氧性、甜度、吸湿性、渗透性、发酵性、褐变 [3]反应及冰点下降越大;而组织性、粘度、色素稳定性、抗结晶性越差。 1.1.2.3 麦芽糊精的应用 2 (1)在食品工业中的应用 麦芽糊精的耐高温性和发酵性低，是糖果工业的理想原料。加入到糖果中，能降低糖果的甜度，增进光泽，防止潮解，解决了糖的粘牙现象。 [3]麦芽糊精在牛奶中有良好的分散性，并有吸附作用，使易挥发的物质保存在产品中，是饮料良好的载体、填料，也是碳水化合物的重要来源。添加到速溶可乐和菊花晶中，突出了原有风味，减少了营养损失，增加了稠度，改善了口感。 将麦芽糊精、麦芽糖和一种成膜多糖混合，可制成调味料载体，再加柠檬油等调味 [2]料，喷雾干燥，即得一种不含抗氧化剂而能在21?下稳定一年以上的调味料。 (2)麦芽糊精在造纸工业中的应用 麦芽糊精具有较好的流动性及较强的粘合能力，在国外已将其应用于造纸行业中， [5][4]作为表面的施胶剂和涂料的粘合剂，国内有的造纸厂将其应用于铜版纸的生产，用于表面旋胶时，不但吸附在纸面纤维上，同时也向纸内渗透，提高纤维间的粘合力，改 [5]善外观及物理性能。用它代替先前的干酪素或聚乙烯醇，可显著降低生产成本和能耗。 (3)日用化工及精细化工行业中的应用 在粉状化妆品中作为遮盖剂和吸附剂，对增强皮肤的光泽和弹性，保护皮肤有较好的功效。在牙膏生产上可代替部分CMC，作为增稠剂和稳定剂可改善牙膏的结构。在 [6]各种化工溶剂生产上作为填充剂，可提高产品的稳定性，延长货架期。 (4)医药行业中的应用 麦芽糊精具有良好的溶解性和粘结力，复形效果很好，可做片剂和冲剂的赋形剂和填充剂。而且还具有一定的生理功能，在儿童食品中添加，可使可使婴儿肠道内的双歧 [7]杆菌活化和增殖，促使儿童消化吸收，有利于婴儿成长和发育。 1.1.2.3 麦芽糊精在国内外的发展现状和展望 麦芽糊精具有许多功能性，在食品工业中广泛应用。如麦芽糊精在糖果、麦乳精、果茶、奶粉、冰淇淋、饮料、罐头及其他食品中广泛应用，它是各类食品的填充料和增 [8]稠剂。麦芽糊精无色无味可溶于水， 广泛应用于焙烤、饮料、糖果、调味料、肉制品及冷冻制品等,从而降低产品的甜度、抑制冰晶生长替代脂肪和改变质构等，另外，它还可以作为喷雾助剂或干燥载体等，是市场前景较好且具有高附加值的玉米深加工产品之一。 目前为止，国内有些厂家在生产DE值小于10的麦芽糊精，但是克服不了麦芽糊精回生的现象;另外，还没有对其生产的产品的组分作出更明确的要求，和国外一些同一类别的产品相比，还有很大的差距，因而在产品的生产和应用的方面受到了一定的限制。国际上一些技术先进的公司(如ADM公司)已经开始在我国推广性能优良、受市场欢迎的麦芽糊精，而且对其中的组分已有明确指标。 麦芽糊精的生产工艺一般有酸法、酶法和酸酶法三种方法。酸法是将淀粉调浆后， 3 加入一定量的无机酸(如盐酸) 进行水解，直到DE 值达到20 以内就成为产品。这种产品中会产生一部分分子链较长的糊精，因而过滤会很困难，产品的溶解度低，容易易变混浊或凝聚沉淀，所以工业化生产一般不用这个方法。一般酶法和酸酶法应用较多。酶法是在淀粉调浆后，在淀粉浆中加入α一淀粉酶进行水解， 再经过精制而成，可用于生产DE值范围在5一25的产品。酶法又分为一步加酶法和二加酶步法:一步加酶法是指进行一次投酶就完成液化，达到所需要的的DE 值;二加酶步法则是分两次投酶，首先进行喷射液化，再加酶转化从而达到所需要的DE值。其生产工艺不复杂，但其工艺参数却不容易控制。在液化过程中，只要淀粉浆浓度、温度、酸度、和反应时间中任何一个参数条件控制不准，即可以使产品质量发生很大的差异。所以在生产中要必须掌握好工艺 要点 综治信访维稳工作要点综治信访维稳工作要点2018综治平安建设工作要点新学期教学工作要点医院纪检监察工作要点 ，控制好工艺参数。国内外采用二步法工艺的比较多，它能使原料淀粉充分水解，提高产品的得率( 一般为75 %一90 % )，产品质量好。酸酶法是将淀粉浆先进行酸水解到DE值在5一12 后，再加入α,淀粉酶转化到DE值在15一20，经过精制而成。通过这种方法生产的产品和酶法相比，过滤性好、透明度高，不变混浊，但灰分比酶法稍高，生 [9]产工序增加,比较繁琐。 目前麦芽糊精的生产仍带有一定的经验性，产品质量并不十分稳定，精确控制产品的DE值和组分分布仍有一定困难。为了满足日益增长的市场需要，提供各种精确控制DE值和分子量分布的高档产品仍是研究的重中之重，因此有必要开发一种高效的可控制的生产工艺，这将是工艺研究的热点。 1.2 设计依据及设计原则 1.2.1 设计依据 本麦芽糊精厂采用工业玉米淀粉为原料，其原料来源广泛而且非常充足。麦芽糊精具有很多优良特性，近年来在食品工业中得到广泛的应用，是理想的食品基础原料，促进了食品工业的发展，供不应求，市场前景良好。 根据齐齐哈尔大学食品与生物工程学院教研室下达的毕业生设计任务，综合理论基础知识，采用先进工艺技术而设计，并在原有基础上加以创新和改进，考虑麦芽糊精的良好发展前景，设计年产100，000吨麦芽糊精厂，其主要参数: 年产100，000吨麦芽糊精(DE值为20) 年生产天数300天 原料为工业玉米淀粉(含水量14%) 淀粉转化率(商品麦芽糊精/商品淀粉)?96% 浓缩后水分含量为50% 4 喷雾干燥后含水量?5% 1.2.2 设计原则 本设计拟采用双酶法生产麦芽糊精，设计尽可能按照以下原则进行:选用成熟可行的国内外先进新工艺，努力使本设计达到先进技术水平，生产切实可行、利用率高、节省成本、安全可靠、经济合理。选用国家有关部门批准的设备系列和单机设备。在条件允许的情况下下，提高劳动生产效率，提升产品质量，节约能源消耗，减低成本，进一步提高工厂的机器化、自动化水平。充分利用能源，并提出合理的―三废‖处理方案，厂 [10]区设计及经济核算。 1.3 设计范围 1100000()本设计是设计生产能力为年产，吨的麦芽糊精厂的设计，设计主要的设计任务为:麦芽糊精厂的工艺设计(工艺流程确定、工艺参数选择)，设备选型，物 料、水、汽系统的三大平衡计算，并针对重点设备(蒸发罐)做详细的设计。 2()对全厂进行车间总平面布置设计，并对原辅料的来源及综合利用，该排水，电、 ―‖ 汽及三废治理等公用设施做出合理而且经济的设计。 3()对厂址选择、厂区布置、自动控制、工厂环境、交通运输、人员配置、经济核 算和全厂的安全提出合理化建议。 1.4 设计选用设备的先进程度及特点 本设计以国内外成熟的工艺和设备为依据的，采用酶法生产，酶法是在淀粉调浆后， [1]在淀粉浆中加入ɑ-淀粉酶进行水解，再经过精制而成，可用于生产DE值范围在5—25 的产品。用二加酶步法:二加酶步法则是分两次投酶，首先进行喷射液化，再加酶转化从而达到所需要的DE值。其生产工艺不复杂，但其工艺参数却不容易控制。在液化过程中，只要淀粉浆浓度、温度、酸度、和反应时间中任何一个参数条件控制不准，即可以使产品质量发生很大的差异。所以在生产中要必须掌握好工艺要点，控制好工艺参数。 [12]国内外采用二步法工艺的比较多，它能使原料淀粉充分水解，提高产品的得率( 一般为75 %一90 % )，产品质量好。另外生产设备投资低，降低了酸法对设备造成的腐蚀。设计中离子交换可以去除盐类及少量的有色物质，进一步提高糖液的纯度和色泽。本设计采用三组离子交换树脂柱串联使用，离子交换柱排列顺序为阳—阴—阳。采用的两次 `喷射液化的方法，这一新型工艺的主要优点是蛋白质絮凝效果好，以便于料液的过滤。 5 另外，采用了四效逆流真空降膜蒸发浓缩，在此过程中降低了蒸汽的消耗量，节省了能源,而且达到高效浓缩的目的。 1.4.1 液化方法 淀粉乳液化效果的好坏，直接影响到淀粉乳的下一工序的完成的质量，从而影响到 [13]产品的质量和得率。喷射液化法液化效果好，蛋白质类杂质絮凝好、液化液的过滤性 好、杂质少。因此，本设计也采用了喷射法，且用二次喷射，保证了连续性生产。1.4.2 离子交换 [14]离子交换的作用是除去有色的离子，进一步提高糖液的纯度和色泽，从而提高麦芽糊精的颜色和品质。本设计采用的是三组离子交换树脂柱串联使用，为离交柱的再生， ——pH 生产和应急提供条件。离子交换树脂排列顺序为阳阴阳，降低电导率调节值。1.4.3 四效蒸发 蒸发器设备是食品工厂生产过程主要设备之一，它利用真空蒸发或机械分离等方法 [15]来实现，目前多采用真空蒸发方法，加热蒸汽与沸腾液体之间的温度差可以增大，防止物料外喷，可以利用压强较低的蒸汽作为加热蒸汽，采用逆向降膜式蒸发器，防止料液焦糊和营养物质的损失。 由于糖液属于热敏性物料，其生产过程对时间、温度有严格要求，要在低温短时条 [16]件下进行，故采用真空逆流降膜式蒸发器。 6 第2章 工厂建设技术基础 2.1 原料、燃料的来源及产品供销 由于工厂位于东北玉米主产区，玉米资源丰富，可以提供大量的原料。燃料以煤为主，齐齐哈尔附近有丰富的煤矿，可为该厂提供大量的燃料。此地交通便利，供电条件良好，地域优越，便于―三废‖的处理。又因本地附近麦芽糊精的市场需求量大，并且周围有很多大型食品厂，所以产品的销路较好。 2.2 原材料、辅料及产品规格 本设计生产需要的原料、辅料及得到的产品规格列表2,1所示。 21 表,原料、辅料及得到的产品规格 类别名称项目规格 18?Bé 浓度 % 0.350.40 总蛋白(), 原料淀粉乳% 0.020.026 可溶蛋白(), % 0.10.15 脂肪(), % 0.10.15 灰分(), 10% 氢氧化钠浓度 10% 盐酸浓度 10% 碳酸钠浓度 辅料 10% 氯化钙浓度 a 0.6kg/t ,淀粉酶加入量干淀粉 95% 麦芽糊精浓度 DE 18 产品pH 4.56.5 , 感官浅黄色无定形粉末，无肉眼可见杂质 2.3 厂区概述 7 厂址的选择应符合国家方针政策，生产条件，经济核算。它直接影响工农关系，城乡关系，并影响基建速度，投资费用以及投产后生产成本等。同时也影响职工的劳动环 [10]境，厂区的卫生条件，产品的质量等。厂址选择应遵循以下原则: (1)厂址应符合国家工业布局，城市或地区的规划要求。 (2)节约用地，少用农地，原料来源充足。 (3)水源和排水:必须有充足的水源，且水质要求必须符合饮用水的标准。地形和地势应符合环保法，不得危害农副生产。 (4)靠近原料产地中心，原料来源充足，选择厂址时要对原料玉米产量进行调查。 (5)交通运输便利，与各种辅料产地中心较近，产品有很好的销售市场。 (6)供电条件良好、方便。 (7)地势应基本平坦，如有坡地，则产区应按不同标高建筑标注，以尽量减少土地用量，厂区标高应高出通常的洪水位。厂址不应选在矿山、下沉、淤泥和流沙地区。厂址有一定的耐力，在地震区建厂要考虑相应的抗震措施。 (8)注意―三废‖的处理及综合利用。 (9)厂址所在地应尽可能具有较好的协作条件，能协调解决包装材料的加工，运输，设备维修及技术培训等工作。 综上，厂址选在齐齐哈尔市龙沙区的郊区。 2.4 供应方案以及自动化程度的说明 2.4.1 供热方案 麦芽糊精厂蒸汽消耗量较大，故本厂供热自设蒸汽炉。本设计采用四效逆流降膜式 380t真空浓缩设备，蒸汽消耗较大，根据计算结果可知每日用蒸气量为，所以选用日生 1004 产能力为吨蒸汽的锅炉个。 2.4.2 供电方案 工厂的供电是电力系统的一个组成部分，必须符合电力系统的要求，如按电力负荷分级供电。工厂的供电系统必须满足工厂生产需要，报证高质量的用电，必须考虑电路的合理利用与节约，供电系统的安全与经济运行，施工与维修方便。 本设计为中型的麦芽糊精厂，耗电量大，可以考虑从地方供电，如果经济情况允许 [10]则可以考虑建设电站以避免供电不足所带来的损失。具体方案如下: (1)整体供电范围包括:全厂的变配电工程，厂区供电外线供电工程，车间内设备配电系统，厂区及室内照明供电，自动控制电器及仪表供电等。 (2)麦芽糊精厂生产随季节变化不大，用电负荷波动小，但也需设置2台变压器供 8 电，以防止出现紧急情况。 (3)随着工厂机械化水平不断提高，用点设备的增加，要求变配电设施的容量要有一定的余地。 (4)采用双电源供电，避免意外停电(供电不稳定地区)时候导致的原料腐败和变质，减少不必要的浪费。 (5)为了减少电能消耗和改善供电质量，厂内变电所应接近或毗邻负荷高集中部门。 (6)供电管线及电气设备应采取防潮措施，防止发生事故。 2.4.3 水处理系统 麦芽糊精厂作为食品工厂，必须考虑食品安全等方面的问题，用水是其关键因素，所以本设计采用经多介质过滤后的地下水作为用水的主要来源。水处理主要包括:取水及净化工程、厂区及生活区的给排水网、车间内外给排水管网、室内卫生工程、冷却循 环水系统和消防系统等。 2.4.4 控制程度 为了保证生产能够正常运行，故关键步骤如喷射液化等工序，采取设置气动自动阀 OCC门。有工作人员实时监控，其自动化程度设计的目的在于节省人力，力求提高生 pH产效率和产品质量。其控制的变量有:温度、压力、流量、液位、值、密度以及电 导率等。 2.5 ―三废‖处理及综合利用方案 ―‖ 所谓三废，即废气、废水、废渣。其处理方案如下: 2.5.1 废气的处理 COSO四效工序会产生不凝气体，供热系统以煤为燃料，会释放、等气体和一些22有害烟尘，这些气体会对环境造成污染，所以就应该对这些废气进行处理，达到国家要 求标准后再排放到大气中。 2.5.2 废水的处理 本工厂的废水成分主要有离子交换洗涤树脂的废酸、废碱，可采用A/O污水处理技术进行处理。另外，糖化罐、板框、喷射器等设备的洗涤用水中会含有少量的糖和可溶性蛋白等，使污水的BOD值超标，为避免这种情况，这些洗涤用水要先经过厌氧发酵，使BOD值低于国家标准后再排放。为了满足需求就应该建设污水处理设施来解决污水问题。同时在生产过程中，要注意水循环利用，节约用水，降低生产成本，达到最高的 9 利用率。 2.5.3 废渣的处理 脱色工序所使用的活性炭在用完以后一部分被再次利用作为一脱的旧炭，但是在被再次利用以后则就成为废渣。这些活性炭废渣还可以作为燃料来使用，所以就可以将这些活性炭作为供热工序的燃料来循环使用，过滤工段所过滤掉的絮凝蛋白可以作为饲料销售。 10 第3章 工艺设计及论证 3.1 酶法生产工艺的合理性 麦芽糊精是利用含淀粉的粮食、薯类等为原料，经过酸法、酶法制取的 淀粉糖，这两种方法得到的产品主要差别如下。 3.1.1 酸法 在酸的作用下，使淀粉水解，此方法带有副反应，产生一些不可降解的糖及其它一系列的有色物质，同时灰份高，糖液转化率低，副产物多，糖液浓度低，增加精制困难，而且生产的糖液质量差。糖化葡萄糖值低于酶法， 液化生成的糊精结构与酶法不同，不利于和糖化酶分子结合，影响糖化效率。 酸法的弱点还有在高温下糖会分解、焦糖化，同时在淀粉转化成单糖的 同时，还发生单糖的回聚，生成低聚糖，因而酸法工艺的转化率很低，不仅 浪费原料，而且降低糖液纯度，增加后段工序的难度。 3.1.2 酶法 国外酶水解理论研究的新发展，促使淀粉酶法水解取得重大突破，即采用酶使淀粉液化。利用液化酶使糊化淀粉水解成低聚糖，大大降低料液粘度，提高料液流动性。 酶法得到的产品最理想，液化彻底，且反应条件温和，糖液纯度高，颜 [1,2] 色纯正，外观透明，无色素和副产品产生，质量好，更适于工业生产。 现在的酶有较强的选择性，淀粉酶只对淀粉作用，而对蛋白质不起作用。不像酸，无选择性。淀粉中的蛋白质绝大部分是醇溶性的谷蛋白，在糖化过程不会溶解。而且在喷射液化过程分散在糊精液中的蛋白质，会在二级喷射灭酶时，被凝结成固体，因此给后面的过滤等工序带来了方便，所以本设计 采用酶法。 3.2 工艺设计基础 3.2.1 工艺流程及控制参数 本设计生产工艺流程为:调浆?液化?过滤?脱色?离交?蒸发?喷干 各工段的主要参数如表3,1所示。 11 31 表, 各工艺参数 名称或工段参数 14% 淀粉商品淀粉，含水 pH 5.56.032%18?Bé4550?,，淀乳浓度()，用,的去离子水或 10μs/cm30minα电导率为以下温水，充分搅拌后加耐高温,淀粉 调浆 0.6/t15min 酶加?干淀粉、氯化钙和纯碱搅拌 105?4.0kgf/cm2 一次喷射:温度，喷射压力 3 9598? 2030min1220m/h 液化层流液化:,，高温维持,，液化流量:, 125? 二次喷射:温度 95?pH5.55.8 至，, 闪蒸 80? 冷却至 80%80? 除渣过滤透光率?，温度小于 85%80?5kg/t 透光率?，温度小于，加碳量干淀粉 一次脱色 7580?pH4.85.05kg/t?95% 二次脱色温度,，,，加碳量干淀粉，透光率 60? 冷却t? 27%60?100μs/cm 进料浓度左右，t?，出料电导率? 离子交换pH 5.06.098% 出料,，透光率? pH 4.66.0 50?1%50% 四效真空降,出料浓度()，浓度 膜浓缩 5% 水分含量 麦芽糊精 3.2.2 产品、副产品产量、去向 本设计生产高麦芽糖浆，还有其它副产物如絮凝下来的蛋白质等，其产32 量如表,。 32 / 表,产品、副产品名称、产量和去向(万吨年) 序号名称产量去向1 10 麦芽糊精粘合剂、稳定剂等2 蛋白质饲料3 废碳燃料 12 3.2.3 工艺论证 3.2.3.1 调浆工序 生产麦芽糊精的原料是从其他公司采购的精制淀粉乳，然后直接打到淀 α粉乳罐内。影响,淀粉酶催化活力的主要因素有:淀粉乳的浓度、淀粉乳 pH15?的值、水解的温度、和钙离子浓度。操作时，用的甜水(来自离交 50?洗水回收)进行调浆，然后用板框将淀粉乳升温到后使淀粉结晶区充分 NaCOpH5.56.0α溶胀，便于糊化，用溶液将值调到,，这是,淀粉酶的23 pHα-最适值。钙离子对淀粉酶的热稳定性有明显的增大作用，实践证明， α-50ppm如采用耐高温的淀粉酶，钙离子含量只需，即可起到保护淀粉酶活 化的作用。 3.2.3.2 液化工序 α液化的目的是通过淀粉酶的作用，将淀粉分解为糊精。要求液化液不粘稠，表面不结皮，具有良好的流动性和过滤性，用碘液检查不应有蓝色反 DE 应，值达到规定标准。 调浆后的物料经搅拌均匀，去喷射器进行喷射液化。液化喷射采用两次喷射，此法的优点是液化效果好，蛋白质类杂质的凝结好，糖液的过滤性质 [1,2] 好，适于连续操作。 α1,40.5kpa 一次喷射:切断,,糖苷键，使淀粉链变短。进料时压力为保10 min105?1720?Bé压，物料温度达到，此时淀粉乳的浓度为,。一次喷射的目的:蛋白质絮凝效果好，防止淀粉颗粒产生，防止老化，同时避免一些小分子物质生成。其要点是蒸汽直接喷射进入淀粉乳薄层，使淀粉乳液化， α蒸汽喷射产生的湍流使淀粉乳受热均匀而且速度快，,淀粉酶开始对淀粉乳 起作用，粘度降低较快，然后进入层流液化罐保温液化。 9798?二次喷射:在一次喷射结束后层流保温温度为,，保温时间为90120min DE125?,，彻底水解到要求的值。二次喷射温度是，保压时间 5minα为。目的是把耐高温,淀粉酶彻底杀死，进一步凝固蛋白质，同时使 淀粉分散，便于进行下道工序。 3.2.3.3 过滤工序 液化后，淀粉水解成可溶性糊精，玉米中所含的蛋白质、脂肪及其它不溶性杂质絮凝成渣，必须除去这些以便得到澄清的物料。过滤时，要求减少残液量，使滤渣压缩成饼状。滤液应该澄清透明，不显浑浊。所得滤液要及时浓缩，以防发酵变质。同时滤液也要及时会收用于调浆。 采用板框过滤除渣，使用时，先将板框和滤布压紧，开离心机将滤液打入压滤机。糖液在滤框内，沿板上的沟槽流下，从下端口流出，而杂质形成滤饼，滤饼充满框后结束过滤。用压缩空气将剩余的糖液顶出，除去蛋白质 13 及杂质后的料液经泵送入下道工序。 3.2.3.4 脱色工序 过滤后的料液必须除去其中的色素，料液通过换热器加热后进入脱色罐，同时加入活性炭吸附色素，活性炭脱色是物理吸附作用，是将有色的各种物质吸附在表面，从而达到脱色的目的。活性炭还可以吸附少数无机盐，以降低糖化液的灰分含量。采用板框过滤机进行两次脱色，从而得到无色透明的液体。料液再经过换热器降温后进入离交罐。其过程分一次脱色和二次脱色，其中一次脱色加旧碳0.5%，二次脱色加新碳0.5%。 3.2.3.5 离子交换工序 经过脱色的糖液中还含有很多有色离子，而且电导率也远远超出了标注， 3物料进入离子交换器时温度不超过60?，其过程中电导率不超过30Ω/cm，此交换柱由三组―阳—阴—阳‖离子柱串联而成。料液通过离子交换柱，将糖液的阴阳离子与离交柱内阴阳树脂所携带的OH,离子和H+离子进行交换，以实现除去糖化液中阴阳离子和有机杂质，通过调节柱，达到调整pH值的目的。离子交换交换结束后，糖液透光率?98%。 3.2.3.6 四效蒸发工序 麦芽糊精含水量低于5%，喷干工序无法将含水量太高的物料直接喷干，所以在喷干工序前需要去除物料中的大量水分，为了得到合乎要求的产品，离子交换后无色透明的稀糖浆须进行浓缩。由于糖液属于热敏性物料，其生产过程对时间、温度有严格要求，要在低温短时条件下进行，并且要求最终产品糖浆符合国家质量标准，本次设计采用真空降膜浓缩设备。为节省能源，有效利用蒸汽采用多效蒸发，本设计选择四效逆流降膜蒸发器，各效传热面 2积156m。进入蒸发器的稀糖浆液含干物为27.48%，物料温度为60?，被浓缩到含干物(50?1)%，浓缩后糖浆输送至喷干工段。蒸发冷凝液分别送至凝结水罐储存，被系统重新利用。 3.2.3.7 干燥工序 向干燥塔内引入温度较高而相对湿度很低的干空气，物料经高压泵或高速离心机被分散成雾滴，与热风相接触而产生热量交换。目前食品物料的干燥主要采用压力式喷雾干燥器，将物料喷成雾滴后与热风接触，物料被瞬间 蒸发干燥成粉末状，经旋风分离回收，然后筛分得到成品，进行计量包装。 3.3 重点工段设计论证 14 3.3.1 蒸发工艺论证 蒸发工段采用了四效逆流降膜式蒸发器，即稀糖液由四效引入，用泵依次输送至前效，浓糖液由第一效排出，加热蒸汽是由第一效进入并依次通过 各效，并从四效排除。 3.3.2 多效蒸发工艺原理 1kg无论常压、加压或真空蒸发，每从溶液中蒸发出水。均需消耗不少1kg于的加热蒸汽，因此在大规模工业生产中，往往需蒸发大量水分。这就 [20]需要消耗大量蒸汽。为了减少加热蒸汽的消耗，可采用多效蒸发。选择的效数越多越节省蒸汽，但是与此同时工艺引起设备的投资相应也增加，所以 综合考虑，本设计采用了四效蒸发器。 3.3.3 真空浓缩系统 蒸发按操作压力的不同可分为:常压、加压和减压蒸发，减压蒸发也称为真空蒸发浓缩。减压浓缩的沸点温度随真空度的上升而降低，因而可以在较低的温度下蒸发，避免糊精焦化，保持糊精色泽这是减压浓缩的优点。同时，减压浓缩蒸发速度快，在抽真空强制蒸发时，因降低了沸点的温度，而加大了热源(蒸汽)和物料(糊精)之间的温度差。根据传热原理，热量始终是从高温度传递给低温度物体的，两者之间温差越大，传热速度越快，故可加速水分蒸发，提高生产效率。 真空浓缩设备是食品工厂生产过程中的主要设备之一，它具有很多优点:可以增大加热蒸汽与沸腾料液体之间的温度差，在相同传热的条件下比常压蒸发时的蒸发速率高、效果好，可减少料液营养物质的损失;可以利用压强较低的蒸汽作为物料的加热蒸汽;对料液起加热杀菌作用，有防止食品品质下降的作用等。而且还可以防止物料外喷，保证车间环境，降低劳动强度。 由于糖液属于热敏性物料，其生产过程对时间、温度有严格要求，需要在低温短时条件下进行，故本次设计采用真空浓缩设备。 3.3.4 蒸发流程的确定 按照加料方式的不同，常见的多效蒸发流程有三种:逆流、平流、并流。 [20] 以下是分别介绍各流程的特点。 1()逆流的特点:逆流的流程是料液和蒸汽流动的方向相反，即料液由最后一效进入，依次用泵送入前效，最后的浓缩液由一效放出。而蒸汽从第一效依次至末效，其优点是溶液浓度升高时，溶液的温度也升高，因此各效 :的粘度相差不致太大，使各效的传热系数也大致相同，其缺点是需要泵输送， 能量消耗大，且各效进料均低于沸点。 15 2:()并流的特点:并流可以靠各效的压力进入下一效，不用泵。缺点由于后一效的浓度依次比前一效的升高，但温度又降低，所以随溶液的流动 方向其粘度逐渐升高，致使传热系数一次下降。 3()平流的特点:平流法蒸发原料分别加入每一效中料液也是分别自各效排出，蒸汽的流向仍是由一效流向末效，平流适于处理过程中伴有结晶析 出的物料。 综上所述，考虑原料属于热敏性物料，糖液的温度与浓度和粘度的关系， 本设计的流程选用逆流。 3.3.5 长管液膜蒸发器的选择 蒸发要求时间要短，避免物料在蒸发器停留时间过长，长管液膜具有上述特点，即溶液通过加热室一次到达所需的浓度，溶液沿着热管壁呈膜状流动，其主要优点是溶液在蒸发器内停留时间短，蒸发速率快，传热效率高，因而特别适合蒸发热敏性的物料。根据物料在蒸发器中流向的不同，又分为 以下几种: 12550mm100()升膜式蒸发器:常用的加热管直径为,，管长径比为,150。料液经预热后由蒸发器底部引入，加热蒸汽的管外对管内溶液加热后冷凝，溶液受热迅速汽化，生成的蒸汽在加热管内高速上升。并在此过程中继续蒸发，当汽、液混合物进入分离器的底部后料液与二次蒸汽分离后由分离器的底部排出，二次蒸汽由顶部导出，为了能在加热管内有效地成膜，进入的加热蒸汽的流速要求很大，所以升膜式蒸发器不适用于较浓物料的蒸发， 也不适用于粘度很不易结晶或结垢的物料。 2()刮板搅拌薄膜蒸发器:刮板搅拌薄膜蒸发器是利用外加动力成膜的单程蒸发器，适用于易结晶、易结垢或热敏性材料的蒸发。缺点是结构复杂， 动力消耗大、传热面积较小，处理能力不大。 3()降膜式蒸发器:它与升膜式蒸发器的区别在于，料液是从蒸发器的顶部加入。料液在重力作用下沿管壁成膜状下降。并在此过程中不断被蒸发增浓，在蒸发器的底部可得到料液，为了使液体在进入加热管后能有效地成膜，每根管的顶部都要装有液体分配器，降膜式蒸发器可蒸发浓度要求较高 的溶液，对于粘度较大的物料也适用。 降膜蒸发器的优点是可以不计液柱高度造成的沸点上升，热效率高;物料单程通过，可获得较高的浓缩度，适用于浓缩粘稠的物料;物料受热时间短，对热敏性物质影响小;处理少量的物料也能连续而经济地浓缩，而且物化容易，迅速分离;处理量大，占地面积小;清洗方便，洗涤剂耗量少，可 进行原地无拆卸循环清洗;蒸汽及冷却水耗量大大下降。 综上所述:根据本设计料液的特点，选用了降膜式蒸发器，它的主体是 16 100垂直于列管式的换热器，其加热管长和管径之比必须大于，以保证蒸发 在管中有效的进行，保证较高的传热系数。 所以，最后确定本次设计的浓缩工段采用了真空四效逆流降膜蒸发系统。 3.4 本设计的突出特点 (1)选用耐高温的α,淀粉酶，淀粉的晶体型结构决定了淀粉只能在高温高压下与耐高温α,淀粉酶作用，从而破坏其晶体型结构使淀粉颗粒完全糊化以使后面工序正常进行，提高产品收率。 (2)采用二次喷射液化，蒸汽直接喷射入淀粉乳薄层，使液化更彻底，蛋白絮凝效果好，而且可以消除阻滤因子，容易过滤。二次蒸汽喷射产生的湍流使淀粉受热快而均匀，糖化液的过滤性好，设备少，也适于连续化操作。 (3)采用四效真空逆流降膜浓缩，使得热能利用比较合理，在该工艺过程中降低了蒸汽消耗量，而且在此基础上达到了高效浓缩的目的。 17 第4章 工艺计算 4.1物料衡算 已知:糊精收率(商品淀粉转化率)96%; 糊精DE=20; 淀粉含水量:14%; 理论绝干淀粉转化为绝干糊精转化率:102%; 实际转化率:96%; 日产糊精:333.33(一年按300天计算); 糊精含水量:5%; 损失:5.0% 4.1.1 调浆工段 根据调乳水温15.5?查表: 淀粉乳浓度:32%; 3密度:1169.6kg/m; CaCl用量:0.15%; 2 310%CaCl溶液浓度:1083.5 kg/m 2 NaCO用量:1.8kg/t淀粉乳; 23 310%NaCO溶液浓度:1102.9 kg/m 23 耐高温α,淀粉酶用量:0.6kg/t 干淀粉pH:5.5,6.0 333.33，1000，(1,5%)(1)日处理绝干淀粉量= =310454.41kg 102% 310454.41(2)日处理湿淀粉量==360993.5 kg 1,14% 310454.41(3)淀粉乳重==970170.03 kg 32% 970170.033(4)淀粉乳体积==829.49m 1169.6 (5)CaCl用量=淀粉乳重×0.15%=970170.03×0.15%=1455.26 kg 2 1455.26(6)10% CaCl用量==14552.6kg 210% 14552.63(7)10% CaCl体积==13.43 m 21083.5 18 淀粉乳重970170.03，1.8(8) NaCO用量===1746.31kg ，1.82310001000 1746.31(9)10% NaCO用量==17463.1kg 2310% 17463.13(10)10% NaCO体积==15.83 m 231102.9 ,,33(11)加酶量=日处理绝干淀粉量×0.6×10,310454.41×0.6×10,186.27kg (12)加水量=970170.03,310454.41=659715.62kg (13)固形物量=日处理绝干淀粉量+ CaCl用量+ NaCO用量+加酶量 223 =310454.41+1455.26+1746.31+186.27=313842.25kg (14)料液量=淀粉乳重+10% NaCO用量+10% CaCl用量+加酶量 232 =970170.03+14552.6+17463.1+186.27=1002372kg 313842.25固形物量(15)锤度(DS)===31.31% 料液量1002372 4.1.2 液化工段 工艺参数: 3 蒸汽喷射压力:4.0 kg/m 蒸汽温度:142.8? 淀粉乳比热:0.9kcal/kg?? 饱和蒸汽比热:1kcal/kg?? 汽化潜热:511.24 kcal/kg?? 一喷温度:105?1? 二喷温度:125?1? 3液化液比重:1106kg/ m 热量损失:3% 物料损失:1% 淀粉乳初温:50? 液化后化学增重:102% 一次喷射: (16)所需热量Q=CM(t,t)=0.9×料液量×(105,50) 112 =0.9×1002372×55=49617414kcal/kg 所需热量49617414(17)所需蒸汽量D===90371.22kg 1r，c?t511.24(142.8105)，, (18)蒸汽实量=所需蒸汽量D×(1+0.03)=93082.36kg 1 19 (19)料液量=蒸汽实量+料液量(14)=1095454.36kg 二次喷射: (20)所需热量Q=CM(t,t)=料液量(19) ×0.9×(125,105)223 =19718178.48kcal/kg 所需热量19718178.48(21)所需蒸汽量D===35913,92kg 2r，c?t549.04 (22)蒸汽实量=D×(1+0.03)=36991.34kg 2 23)料液量=料液量(19)+ 蒸汽实量=1095454.36+36991.34=1132445.7kg ( (24)液化过程蒸汽喷射量=蒸汽实量(18)+蒸汽实量(22)=130073.7kg 固形物量313842.2525)锤度(DS)===27.68% (料液量(23)1132445.7 闪蒸: (26)释放热量Q=G×C×(t,t) 放二喷物料水20 ,113245.7×4.1868×(125,100),118533091.40 kcal/kg 118533091.40(27)自蒸发水量==52485.43kg 2258.4 4.1.3 过滤 糖损失:0.5%，固形物损失:0.5% (28)糖量=固形物量×20%=313842.25×0.20=62768.45kg (29)糖损失量=62768.45×0.5%=313.84 kg (30)固形物损失=313842.25×0.5%=1569.21kg (31)固形物量=313842.25,321.84,1569.21=311959.2kg (32)料液量=料液量(23),糖损失量,固形物损失,自蒸发水量 =1132445.7,313.84,1569.21,52485.43kg 固形物量(31)311959.2(33)锤度(DS)= ==28.94% 料液量(32)1078077.22 (34)溶剂量=1078077.22,311959.2=766118.02kg 4.1.4 精制 一次脱色:依据:加旧炭0.5%，固形物损失0.5%，固形物糖损失0.5% (35)加炭量=固形物量(31) ×0.5%=311959.2×0.5%=1559.80kg (36)固形物量=311959.2+1559.80=313519 kg (37)物料总量=料液量(32)+加炭量=1078077.22+1559.8=1079637.02kg 1078077.223(38)体积==9963.43m 1119 20 (39)实际固形物量=固形物量(36) ×(1,1%)=310383.81kg (40)洗水量=(实际固形物量+溶剂量)×1%=10765.02kg (41)过滤后料液量=洗水量+溶剂量+实际固形物量 =10765.02+766118.02+310383.81=1087266.85kg 实际固形物量310383.8142)锤度(DS)===28.55% (过滤后料液量1087266.81 (43)实际还原糖量=(糖量,糖损失)×(1,0.5%)=62142.34kg 二次脱色: (44)加炭量=实际固形物量×0.5%=310383.81×0.5%=1551.92kg (45)固形物量=310383.81+1551.92=311935.73kg (46)物料总量=过滤后料液量+加炭量=1087266.85+1551.92=1088818.77kg (47)实际固形物量=实际固形物量(39)×(1,1%)=307279.97kg (48)洗水量=(实际固形物量+溶剂量+洗水量(40))×1% =(307279.97+766118.02+10765.02) ×1%=10841.43kg (49)过滤后料液量=洗水量(48)+溶剂量+实际固形物量+洗水量(40) =10841.43+766118.02+307279.97+10765.02=1095004.64kg (50)实际还原糖量=62142.34×0.995=61831,63kg 实际固形物量(47)307279.97(51)锤度(DS)===28.06% 过滤后料液量(49)1095004.64 4.1.5 离子交换 进料浓度:28.06% 出料电导率?100 精制工段的料液损失:1.5% (52)离交后的糖量=实际还原糖量(50) ×0.985=61831.63×0.985=60904.16kg (53)离交后固形物量=实际固形物量(47) ×0.985 =307279.97×0.985=302670.77kg 60904.16(54)DE(%)==20.12% 302670.77 (55)含水量=1095004.64,307279.97=787724.67kg (56)洗水量=(含水量+离交后固形物量)×1% =(787724.67+302670,77)×1%=10903.95kg (57)料液量=含水量+离交后固形物量+洗水量=1101299.39kg 离交后固形物量302670.77(58)锤度(DS)===27.48% 料液量(57)1101299.39 21 4.1.6 蒸发浓缩 进料浓度:27.48% 出料浓度:50% 固形物无损失 离交后固形物量302670.77(59)料液量===605341.54kg 50%50% (60)含水量=料液量,离交后固形物量=302670.77kg (61)蒸发水量=含水量(55)+洗水量,含水量(60)=495956.95kg 4.1.7 喷雾干燥 进料浓度:50% 出料浓度:95% 固形物损失:1.5% (62)固形物量=离交后固形物量×(1,1.5%)=302670.77×0.985=298130.71kg 固形物量298130.71(63)产品量===313821.8kg 95%95% 固形物量298130.7(64)产品实际得率===96.03% 日处理绝干淀粉量310454.41 4.2 热量衡算 4.2.1 蒸发工段 由于蒸发水量不是很大，故采用四效逆流降膜式蒸发器，用总物料量衡算确定总蒸发量。 x0公式:W=F×(1,) 1x 由第一效加热蒸汽温度为120.2?，查表得绝对压强为200kPa。 再由末效冷凝器温度为60.1?，查表得绝对压强为20kPa。 料液量(57)1101299.39进料量F===45887.47kg/h 2424 总蒸发量及各效蒸发水量计算 22 27.48%x0W=F×(1,)=45887.47×(1,)=20667.72kg/h 150%x 假设各效蒸发水量相同，即: 20667.72WW=W=W=W===5166.93kg/h 123444 估算各效排液浓度 X=0.5 1 FX045887.4727.48%，X===0.41 2F,W4,W3,W245887.47-5166.933， FX0X==0.35 3F,W4,W3 FX0=0.31 X=4F,W4 估算各效二次蒸汽压强:假设蒸汽通过各效压强降相等 200,20Pi,Pk?P===45 kPa in4 ?P=200,45=155 kPa 1 ?P=155,45=110 kPa 2 ?P=110,45=65 kPa 3 由T=60.1?得知最后一效二次蒸汽温度T4=61.1?(因流动阻力损失1?)，k [17]查《化工原理》附表10得: ?P=21.56 kPa 4 ''''T=112.05?，T=102.05?，T=87.75?，T=61.1? 1234查《化工原理》附表10得二次蒸汽焓为: r'=2226.8kJ/kg r'=2253.2kJ/kg 12 r'=2388.6kJ/kg r'=2773.5kJ/kg 34 2 估算各效沸点升高，由经验公式:?=1.78X+6.22X得各效沸点升高 iii ，2?=1.78×0.5，6.22×0.5,2.405? 1 ，2?=1.78×0.41，6.22×0.41,1.78? 2 ，2?=1.78×0.35，6.22×0.35,1.38? 3 ，2?=1.78×0.31，6.22×0.31,1.15? 4 估算各效管路损失 ,,,2=3=4,1==1? '''T=120.2?， T= T,1=111.05?， T= T,1=101.05?， T= T,1= 1213243 86.7? 查《化工原理》附表10得: r=2204.6kJ/kg r=2229.4kJ/kg 12 23 r=2255.7kJ/kg r=2364.3kJ/kg 34 各效比热容计算 公式:Cp=1.6×糖的百分比+C×水的百分比 水0 T=60?，Cp=4.178kJ/kg?? 水0w Cp=1.6×0.2748+4.178×0.7252=3.47kJ/(kg•?) 0 Cp=1.6×0.41+4.178×0.59=3.12 kJ/(kg•?) 2 Cp=1.6×0.35+4.178×0.65=3.28 kJ/(kg•?) 3 Cp=1.6×0.31+4.178×0.69=3.38kJ/(kg•?) 4 各效沸点和有效温差计算 ''一效:t=T+?=112.05+2.405=114.5? 111 ''二效:t=T+?=102.05+1.78=103.83? 222 ''三效:t=T+?=87.75+1.38=89.13? 333 ''四效:t=T+?=61.10+1.15=62.25? 444 有效温差 ?t=T,t=120.2,114.5=5.7? ?t=T,t=111.05,103.83 =7.22? 111222 ?t=T,t=101.05,89.13=11.87? ?t=T,t=86.75,62.25=24.5? 333444 ??t=?t+?t+?t+?t=5.7+7.22+11.87+24.5=49.25? 1234 对各效焓列平衡得 ’Dr=(F,W,W,W)Cp(t,t)+Wr 123421211 ’Wr=(F,W,W)Cp(t,t)+Wr 123432322 ’Wr=(F,W)Cp(t,t)+Wr 23443433 ’ Wr=FCp(t,t)+Wr3404044 代入数值解得: W=6932.97kg/h，W=6061.06kg/h，W=4207.25kg/h， 123W=3466.43kg/h D=7488.3kg/h 4 求传热面积:(取K=2000W/(m2•?)) Dr17488.32204.6，2S===402.06m 13.6K,t13.620005.7，， W1r22S==297.33m 23.6K,t2 W2r32S==159.97m 33.6K,t3 W3r42S==56.39m 43.6K,t4 Smin56.39相对偏差εs=1,=1,,3%，故进行第二次核算 Smax402.06 24 重新分配有效温差 402.265.7297.337.22159.9711.8756.3924.5，，，，，，，2 S==156.75m 49.25 S1402,26297.33' '?t===14.63?， ?t==13.70?,t1，5.7，7.2212S156.75156.75 159.9756.39''?t==12.11?， ?t==8.81? ，11.87，24.534156.75156.75 '??t= 14.63+13.70+12.11+8.81=49.25? 重新核算各效浓度及各沸点升高 X=0.5 1 FX045887.4727.48%，X===0.39 2F,W4,W3,W245887.47-3466.43-4207.25-6010.06 FX045887.4727.48%，X===0.33 3F,W4,W345887.473466.434207.25,, FX045887.4727.48%，X===0.30 4F,W445887.47-3466.43 2由经验公式?=1.78X+6.22X，得各效沸点升高 iii ，2?=1.78×0.5，6.22×0.5,2.45? 1 ，2?=1.78×0.39，6.22×0.39,1.64? 2 ，2?=1.78×0.33，6.22×0.33,1.26? 3 ，2?=1.78×0.30，6.22×0.30,1.09? 4 重新核算各效加热蒸汽温度，二次蒸汽温度及各效沸点 '''T=120.2?， t=T,?t=120.2,14.63=105.57?， T=t,?=103.12? 1111111 '''T=103.12?，t=T,?t=103.12,13,7=?， T=t,?=86.78? 2222222 '''T=85.78?， t=T,?t=85.78,12.11=73.16?， T=t,?=72.41? 3333333 '''T=71.41?， t=T,?t=71.41,8.81=62.6?， T=t,?=61.51? 4444444查表得: 'r=2204.6kJ/kg r=2250.4kJ/kg 11 'r=2253kJ/kg r=2363.5kJ/kg 22 'r=2389.3kJ/kg r=2318.7kJ/kg 33 'r=2321.3kJ/kg r=2732.7kJ/kg 44 各效沸点和有效温差计算 公式:Cp=1.6×糖的百分比+C×水的百分比 水0 T=60?，Cp=4.178kJ/kg. ? 水0w Cp=1.6×0.2748+4.178×0.7252=3.47 kJ/(kg??) 0 Cp=1.6×0.39+4.178×0.61=3.17 kJ/(kg•?) 2 Cp=1.6×0.33+4.178×0.67=3.33kJ/(kg•?) 3 Cp=1.6×0.30+4.178×0.70=3.40kJ/(kg•?) 4 25 将以上数值带入焓平衡方程解得: W=6459.77kg/h， W=5379.65kg/h， W=4860.42kg/h， 123W=3967.86kg/h D=7375.19kg/h 4 求传热面积:(取K=2000W/(m2•?)) 7375.192204.6，2S==154.37m 13.6200014.63，， 6459.772253，2S==147.55m 23.6200013.70，， 5379.652389.2，2S==147.41m 33.6200012.11，， 4860.422321.3，2S==177.87m 43.620008.81，， Smin147.41相对偏差εs=1,=1,,3%，故进行第三次核算。 Smax177.87 重新分配有效温差 154.3714.63+147.5513.70+147.4112.11+177.878.81，，，，2 S==154.97m 49.25 S1154.37147.55' ''''?t===14.57?， ?t==13.04?,t1，14.63，13.7012S154.97154.97 147.41177.87''''?t==11.52?， ?t==10.11? ，12.11，8.8134154.97154.97 ''??t= 14.57+13.04+11.52+10.11=49.24? 重新核算各效浓度及各沸点升高 X=0.5 1 FX045887.4727.48%，X===0.40 2F,W4,W3,W245887.47-3967.86-4860.42-5379.65 FX045887.4727.48%，X===0.34 3F,W4,W345887.47-3967.86-4860.42 FX045887.4727.48%，X===0.30 4F,W445887.47-3967.86 2 由经验公式:?=1.78X+6.22X得各效沸点升高 iii ，2?=1.78×0.5，6.22×0.5,2.45? 1 ，2?=1.78×0.40，6.22×0.60,1.71? 2 ，2?=1.78×0.34，6.22×0.34,1.32? 3 ，2?=1.78×0.30，6.22×0.30,1.09? 4 重新核算各效加热蒸汽温度，二次蒸汽温度及各效沸点 ''''T=120.2?， t=T,?t=120.2,14.57=105.63?， T=t,?=103.18? 1111111 ''''T=102.18?， t=T,?t=102.18,13.04=89.14?， T=t,?=87.43? 2222222 ''''T=86.43?， t=T,?t=86.43,11.52=74.91?， T=t,?=73.59? 3333333 ''''T=72.59?， t=T,?t=72.59,10.11=62.48?， T=t,?=61.39? 4444444 26 查表得: 'r=2204.6kJ/kg r=2250.2kJ/kg 11 'r=2252.8kJ/kg r=2346.8kJ/kg 22 'r=2372.5kJ/kg r=2315.8kJ/kg 33 'r=2318.3kJ/kg r=2749.8kJ/kg 44 各效沸点和有效温差计算 公式:Cp=1.6×糖的百分比+C×水的百分比 水0 T=60?，Cp=4.178kJ/kg. ? 水0w Cp=1.6×0.2748，4.178×0.7252=3.47kJ/(kg•?) 0 Cp=1.6×0.40+4.178×0.60=3.15kJ/(kg•?) 2 Cp=1.6×0.34+4.178×0.66=3.30 kJ/(kg•?) 3 Cp=1.6×0.30+4.178×0.70=3.40kJ/(kg•?) 4 将以上数值带入焓平衡方程解得: W=6449.96kg/h W=5455.96kg/h W=4838.77kg/h 123 W=3923.05kg/h D=7329.55kg/h 4 2求传热面积:(取K=2000W/(m•?)) 7329.552204.6，2S==154.03m 13.6200014.57，， 6449.962252.8，2S==154,76m 23.6200013.04，， 5455.962372.5，2S==156.06m 33.6200011.52，， 4838.772318.3，2S==154.11m 43.6200010.11，， Smin相对偏差εs=1,<3%， Smax 2 取传热面积为156m 蒸汽的经济程度为:W/D=20667.72/7329.55=2.82即1kg蒸汽可蒸发2.82kg 水。 该工程蒸汽消耗总量=7329.55×24=175909.2kg 4.2.2 喷干工段 (1)蒸发量 [17]W=G(X,X) 12 W2W150%5%X===1， X===0.05 121,W11,50%1,W21,5%G=G(1,W)=302670.77×(1,50%)/24=6305.64kg绝干料/h 11 W=G(X,X)=6305.64×(1,0.05)=5990.36kg水分/h 12 (2)新鲜空气消耗量 27 WL=， H2,H1 [17]由图5—3查出当t=20?，φ=60%时，H=0.012kJ/kg绝干气 000由空气离开干燥器时t=45?， φ=30%时，H=0.022kJ/kg绝干气 202 5990.36L==599036kg绝干气/h 0.0220.012, 新鲜空气消耗量为L=599036×(1+0.012)=606224.43kg新鲜空气/h 0 ，， (3)风机的风量V 〃V=Lν H 273，t020，2733ν=(0.773+1.244H)×=(0.773+1.244×0.012)×=0.85mH0273273 新鲜湿空气/kg绝干气 〃3V=Lν=599036×0.85=509180.6 m新鲜湿空气/h H (4)预热器中消耗的热量Q p Q=L(I,I) p10 当t=20?，φ=60%时，查得I=43kJ/kg绝干气，空气离开预热器时t=90?，0001 H=H=0.012 kJ/kg绝干气，查得I=115kJ/kg绝干气. 101 故Q=599036×(115,43) =43130592 kJ /h p (5)向干燥器补充的热量Q D 由空气离开干燥器时t=45?， φ=30%时，H=0.022kJ/kg绝干气 202由图5—3查出I=158kJ/kg绝干气 2 ，，Q= L(I,I)+G(I+I)+Q D2121L = L(I2,I1)+GC(θ,θ)+Q m21L =599036×(158,115)+6305.64×3.28×(60,20)+1.2×3600=26063016.46kg/h (6)干燥系统消耗的总热量Q Q=Q+Q=43130592+26063016.46=69197608kJ/h PD (7)干燥器系统的热效率η W(2490，1.88t2)5990.36(24901.8845)，，，，100%η===22.29% ，100%Q69193608.464.2.3 各工段耗气耗热计算 (1)调乳:15.5??50? Q=CM?t=0.9×970170.03×(50,15.5)=30123787.82kcal Q(1，3%)30123787.82D===49870.52kg r，c?t511.241(142.850)，，, (2)一喷:50??105? Q=CM?t=0.9×1002372×(105,50)=49617414kcal 28 Q(1，3%)49617414，1.03D===93082.36 kg 511.24，1，(142.8,105)r，c?t (3)二喷:105??125? Q=CM?t=0.9×1095454.36×(125,105)=19718178.48kcal Q(1，3%)19718178.481.03，D===34189.15kg r，c?t511.241(142.8125)，，, (4)浓缩前预热:50??60? Q=CM?t=0.9×1101299.39×(60,50)=9911694.5kcal Q(1，3%)9911694.51.03，D===17185.79kg r，c?t511.241(142.860)，，, (5)蒸发浓缩:60??120.2? Q=CM?t=0.9×1101299.39×(120.2,60)=59668400.95kcal Q(1，3%)59668400.951.03，D===115125.23kg r，c?t511.241(142.8120.2)，，, (6)喷雾干燥:120.2 ??183.8? Q=CM?=0.9×605341.54×(183.8,120.2)=34649747.75kcal t Q(1，3%)9911694.51.03，D===64626.33kg r，c?t511.241(183.8142.8)，，, 4.3 水平衡计算 4.3.1 该工程中所有用水的项目 (1)调水乳用水 (2)配制氯化钙用水 (3)配制碳酸钠用水 (4)液化液冷却用水 (5)板框过滤洗涤用水 (6)离子交换柱用水 (7)蒸发汁气冷凝水 (8)其它生活用水 29 4.3.2 用水量计算 调淀粉乳用水659715.62kg 调氯化钙用水13097.34kg 碳酸钠用水量15716.79kg 液化液冷却(通过板框换热器降温)用水: Q=0.9×(1132445.70,53528.94)×(95,60)=37762086kg 设汽冷却初温为20?， QQ=CM?得M==225957.91kg 水水t40，4.178 板框过滤用水量=10765.02+10841.63=21606.65kg 离子交换用水:用量约占物料每小时流量2~3倍 即:1101299.39×2.5/24=114718.69kg 浓缩后汁汽冷却用水 浓缩后汽冷却用水: (i,i),W,D c(t,t)KH D—二次蒸汽量(7329.55) Kg/h —二次蒸汽热焓(625.33Kcal) i —二次蒸汽冷凝焓(66.5Kcal/Kg) i, — 冷却水出口温度(60?) tK th—冷却水进口温度(20?) C—水的比热(1Kcal/(Kg??)) tK W=D(i,i)/c(t,t)=102399.31kg/h 0kw 自循环W=102399.31×24=2457583.44kg 设备洗涤用水:设备每天用水为淀粉乳的5% 即:970170.03×5%=48508.51kg 总洗涤用水=21606.65+114718.69+48508.51=184833.35kg 生活用水: 约占物料的2%共计:1091776.67×2%=21835.53kg 三大平衡计算结果: 30 41 表,物料衡算结果 物料量锤度 固形物量 含水量 体积 密度 项目 33(%) (kg) (kg) (m) (kg/ m) kg () 31.31 313842.25 688528.40 1002370.56 857.02 1169.6 调浆 27.71 313842.25 818753.38 1132595.63 1013.26 1119 液化 28.94 311959.20 765992.42 1077951.62 963.43 1106 过滤 28.55 310383.81 776774.89 1087158.70 一脱 , , 28.06 307279.97 787801.89 1095081.86 二脱 , , 27.48 302670.77 798751.25 1101422.02 离交 , , 50.00 302670.77 302670.77 605341.54 蒸发 , , 95.00 298130.71 15691.09 313821.80 干燥 , , 42 表,热量衡算结果 3项目 温度 (?) 压力(kg/ m) 耗气量(kg) 50 0.1258 49870.52 调浆 105 1.232 93082.46 一次喷射 125 2.367 34189.15 二次喷射 60 0.2031 17185.79 浓缩前预热热量 120.2 2.040 115125.23 蒸发浓缩 183.8 11.0 64626.33 喷雾干燥加热 43 表,水平衡计算结果 项目 耗水量(kg) 659715.62 调浆用水 2457583.44 液化冷却水 114718.69 浓缩后支汽冷却用水 48508.51 设备洗涤用水 21835.53 生活用水 31 第5章 重点设备结构设计及选型 5.1 蒸发罐的结构设计 由蒸发工段物料、汽平衡的计算可得，本次设计的蒸发罐为四效等面积 [19]2降膜蒸发器，每效传热面积为156m。 5.1.1 管子的选择与排列 5.1.1.1 规格的选择 换热器的管子构成换热器的传热面,管子的尺寸和形状对传热有很大的 [20]影响。采用小直径的管子时，换热器单位体积的换热面积大一些，设备较 [20]紧凑，单位传热面积的金属消耗量少，传热系数也稍高，但制造麻烦。小 [20]直径的管子容易结垢，不易清洗。大直径的管子用于粘性较大或污浊的流体，小直径的管子用于较清洁的流体。在条件不变的前提下，管径越小越有利于传热，但管径过小会给清洗和安装维修带来困难。综合考虑下，本设计采用Φ40×2，长8m的不锈钢管材料为Crl8Ni9Ti(CB2270,84)管子长径比L/D=8000/36=222，100合格。 5.1.1.2 管子的排列 换热管的排列应在整个换热器的截面上分布均匀，要考虑排列方式 管子在管板上排列有三种形式: 正三角形和转正三角形排列、正方形和 [20]转正方形、同心圆排列。其中，正三角形排列适合于壳程介质污垢少，且不需要进行机械清洗，而且在,定管板面积上三角形排列最多，因此选择正三角形排列。 (1)各效的布管数 为安全起见F=F×1.2 1 n=F/πDL=156×1.2/(3.14×0.036×8)=207根，取207根 1 (2)管心距的确定 管板孔径与中心距:设管子的外径为d，相邻的管中心距为a ，令Aoo A为一根管子的外截面(等于管板板孔截面)。为相当一根管子的管板面积，, 32222A/A,(d/4)/a,d/23a,,则有:，若以结构系数C表示全部孔oo,oo2 32 径的面积和装管部分的总面积的比率;当管板数为n时，则有C,nA/nAoo, 22,，可得:a/d,,/23C,0.907/C A/Aooooo, C随管径的增大而稍微增大，它表示管子排列的紧凑程度，同时考虑胀o 管时管板的稳定性与蒸汽的流通面积，在现代的蒸汽罐中， C=0.50—0.55， o为了使加热室结构紧凑，常采用较大值，取C=0.55，则oa=1.285d=1.285×40=52mm，取52mm。 o 5.1.2 各壳体内径确定 D=a(n,I)+4d100 式中 a—相邻两管中心距，mm; n—管束中心线上的管数; c d—管径，mm。 0 各效布管数为206根,按正三角形排列时，最外层管子和壳体之间的弓形部分，应配置附加换热管，从而增大传热面积消除管外空间这部分不利于传热的地[20]方。因此，查《化工设备机械基础》表7,4知道配置附加管后的总管数为217根，且管束中心线上的管数为17根。 D=52×(17,1)+4×40=992mm，取1000mm 1 5.1.3 壳体壁厚的确定与校验 壳体材料山经济取lCrl8Ni9Ti(CB2270,84)，设计的温度为110.9?， 2设压力为2kg/cm，假设属于短圆筒 5.1.3.1 壁厚的确定 壳体材料由经验选为 l Crl8Ni9Ti，由公式 mPH0.4S,D(，)，C0120.6ED 1 C,C，C12 式中 S—加热室或蒸发室壁厚mm 0 D—圆筒内径mm，取1000mm 1 2 p—操作压力 ，取2kg/cm m—稳定系数 ，lCrl8Ni9Ti制成壳体m=3 H—管体长度 ，取8000mm 62 E—弹性模数 ，取l.94×l0kg/cm C—腐蚀裕度，由介质对材质的均匀腐蚀速率与容器设计寿命决1 定，即C=K?β由于材质是不锈钢，则腐蚀速率K=0，即C=0C—钢板12212 负偏差，,般C=0.3,1mm，取0.3mm 2 33 将已知数据代入公式: 3，280000.4，取18mm S,1300，(，)，0.3,17.65mm0610000.6，1.94，10 5.1.3.2 计算临界长度 (LCr)及校验 0.5由《化工容器》得:LCr=l.l7D×(D/S) 100 式中: D—壳体内径 1 S—计算出的璧厚 0 0.51000/18)=8720.67mm,8000mm与假设相符 LCr=1.17×1000×( 各效外径为D=D+2S=1000+2×18=1036mm 1 5.1.3.3 确定封头结构尺寸 (1) 均采用椭圆型标标准头假没椭圆型封头的计算壁厚与筒体壁厚相等，即τ=21mm，则计算壁厚t=18,0.3=17.7mm (2) 封头高度D/4得H=1000/4=250mm (3)椭圆封头当量直径R选标准椭圆封头，其Di/zhi=2查《化工容器》1 P120表5,l得K=0.9Ri=0.9×700=630mm (4)封头内物料分配装置 物料的分配装置是降膜式蒸发器很重要的部件，它直接影响每根蒸发管内物料分配的均匀度和成膜好坏，本设计采用了折流分配结构，物料从进料管进入蒸发器封头，再进入分配盘落至分配管上，最后落到列管的管板上。这种结构的成膜装置具有物料分配均匀，加工制造简单，清洗方便的优点。 5.1.4 管板厚度的确定 管板厚度取决于下列条件:在胀管时能良好地调定管子;承受预定压力时，不锈钢不影响相邻管板管型而引起胀管渗漏;胀管厚能维持管板形状而不变形;当承受蒸汽压力所产生的附加载荷作用时，其强度有保证。 从胀管的可靠性来看，管板厚度可用最小截面积来计算。为了保证胀管 2后达到不渗透的要求具经验，管间的截面积f不能小于最小值f=190mm，最小管板截面积f的计算如下: f=(a,d)S (mm) 0 式中:a—相邻管心距:52mm d—管子外径 0 S—管板厚度 则S=f/(a,d)+C 0 其中: C—腐蚀裕度，一般取C=4mm S=f/(a,d)+C=190/(50,40)+4=20mm。 最小最小0 34 板厚此计算值大，主要考虑到受热时的内应力和面积的大小而采用的管子和管板之间采用不开槽胀缓，这样可保证连接紧密可靠，又起到密封作用。 5.1.5 上下不凝汽排出管 (1)不凝汽的害处 a据道尔顿分压定律:P=P+P 蒸发器积存的不凝汽较多时，P总压蒸汽水蒸气 升高而P汽下降，导致蒸汽稳定下降。 不凝汽蒸汽 b由于不凝汽不发生相变，会在蒸发罐内形成,个气带，减少传热面积。 (2)不凝汽种类 a氨气，它比蒸汽轻，停留在蒸汽上部 b溶在水中的空气比蒸汽重，停留在蒸发罐下部，所以在罐的上部没设置不凝汽管。上部、下部的不凝汽管排出管均选Φ25×2钢管，上部在距上管板130mm处，下部距下管板280mm处。 5.1.6 冷凝水排出管 直径选择应保持水流速不大于0.6m/s，选取第二效计算，根据蒸汽和冷凝水质量硫量相等，距下管板50mm处，尽量靠近管板，且符合化工设备焊接要求。 ,2d,水4W/3600=v 4 d=54.08mm，.取60mm 5.1.7 封头与筒体连接 上封头于筒体间连接采用快开盖法兰螺栓，回转螺栓M20×100。 5.1.8 支座 采用支撑式支座，支撑罐体，支座尺寸按标准选取，查《材料与零部件》用B型，尺寸见组装图。 5.2 分离器结构设计 5.2.1 直径的确定 d=， 4w/πw3600i0i 式中w—蒸发水分量(kg) 35 W=6449.96kg/h， 1 W=5455.96kg/h 2 W=4838.77kg/h， 3 W=3923.05kg/h 4 ''''由T= 103.18? T= 87.43? T= 73.59? T=61.39?查《化工原1234理》附表9得 3ρ—二次蒸汽的密度(kg/m) 3,,0.6648kg/m1 3,,0.3870kg/m2 3,,0.2293kg/m3 3,,0.1387kg/m4 w—蒸汽流速 (m/s) 0 34.26/,i w= 0i w=1.86m/s w=2.23m/s w=2.65m/s w= 3.13m/s 01020304代入数据:d=1.10m d=0.93m d=0.80m d=0.67m 1234为了制造和维修方便，取 d=d=d=d=1m 12345.2.2 分离器入口矩形尺寸的确定 根据abv=r 式中 :a，b—分别为矩形通道高宽 ，设比为 2:1 v—蒸汽流速，70m/s 3m/s r—蒸汽体积， wir,i,3600i 3333r=2.70m/s r=3.92m/s r=5.86m/s r=7.86m/s 1234 2r,abv 36 r2.701 b,,,0.1389m12v2，70 a,2b,2，0.1389,0.2778m11 r3.922 b,,,0.1673m22v2，70 a,2b,2，0.1673,0.3346m22 b,0.2046ma,0.4092m33 b,0.2369ma,0.4378m44 5.1.3 汁汽直径的确定 4v/π,sd’= 式中:v—汁汽体积流量=r s μ—为蒸汽流速一般为12—30m/s，取25m/s 代入数据: d,0.3709m1 d,0.4469m2 d,0.5469m3 d,0.6329m4 37 第6章 人员编制与经济核算 6.1 人员配置 为完成本设计生产任务，应需要以下生产技术人员、工人、行政辅助人员， 具体人数配置如表6,1、表6,2和表6,3所示。 表6,1 车间生产定员 人数 工种 班次 合计 男 女 4 1 1 8 预处理 4 2 1 12 液化 4 3 12 脱色 4 1 2 12 离交 4 1 1 8 浓缩 1 2 2 维修 表 6,2 行政组织人员表 部门 人员 部门 人员 3 1 行政 设备 2 1 品控 劳资 1 1 财务 文秘 38 表 6,3 辅助人员表 人数 工种 班次 合计 男 女 1 2 2 电工 2 2 4 运输 2 1 2 锅炉工 2 1 2 门卫 1 1 1 清洁工 1 1 2 3 食堂人员 工厂正副厂长、车间主任各一名，全厂人员共80人。 6.2 经济核算 本设计生产所需原辅料如表6,4所示。 表 6,4 原料、辅料单耗量 原料、辅料 价格 每天耗量 t 合计 333.33 933324 商品淀粉 2800元/t 0.18627 8382.15 a,淀粉酶 45000元/t 3.12866 3942.11 活性炭 1260元/t Cacl1.45526 2110.13 1450元/t 2 NaCO1.74631 2619.47 1500元/t 23 3328.59827 1997.16 水 0.6元/t 39 表6,5 投资概算 序号 项目 金额(万元) 1 1573.6 主要设备 2 20.86 管道阀门等 3 20.86 安装费(5%) 4 60 技术转让费 5 13040 厂房 6 20 安装电控 7 20 空气净化 6.2.1 产品核算 根据市场调查可知: 商品淀粉平均价格2100元/t，日处理商品淀粉333.33t，可得麦芽糊精312.33t，根据上表，则: 原料=933324+8382.15+3942.11+2110.13+2619.47=950377.86元 6.2.2 经济核算 根据市场调查可知 耗电量的费用=1.5×112.3×5=842.5元 耗水量的费用=0.6×3328.59827=1997.16元 耗煤量的费用=200×25.07=5014元 每日总费用=842.5+1997.16+5014=7853.66元 6.2.3 年利润的计算 目前麦芽糊精市场价格是4000元/t，则每日所得利润=4000×312.33=1249320 元 扣除原料费和水电费， 得每日的收入=1249320,950377.86,7853.66=291098.48元 则一个月按30天计，则每月的收入=291098.48×30=8732954.4元 全厂职工80人平均工资1500元/月1500×80=120000元 每月实验经费为利润的3% 上缴利税 :纯利润的10% 40 福利费:5000元/月 设备折旧及维修费用 5000元/月 则每月的纯利润=(8732954.4,120000,5000,5000,8732954.4×3%)×(1 ,10%)=8340965.78元 6.2.4 投资回收期 工厂总投资费用=1573.6+20.86+20.86+60+13040+20+20=14719.32万元 资金回收期=14719.32×10000/8340965.78=17.6个月 即18个月。 41 附录1 设备一览表 数量 设备名称 规格 材料 作用 2 Φ5000×8000 淀粉乳罐 不锈钢 储存淀粉乳 32 60m/h20 淀粉乳输送泵 不锈钢 输送淀粉乳 2 Φ5000×8000 调配罐 不锈钢 配置淀粉乳 1 Φ400×1000 酶罐 不锈钢 储存酶制剂 1 碳酸钠计量泵 0,200L/h，15 不锈钢 泵送碳酸钠 1 Φ1500×2500 氯化钙罐 不锈钢 储存氯化钙制剂 1 氯化钙计量泵 0,200L/h，15 不锈钢 泵送氯化钙 1 Φ1800×3000 碳酸钠罐 不锈钢 储碳酸钠 32 一次液化泵 60m/h，20m 不锈钢 输送淀粉乳 1 一次液化器 HYZ,8 不锈钢 一次喷射液化 6 Φ1500×8000 层流罐 不锈钢 液化淀粉乳 36 液化泵 60m/h，20m 不锈钢 输送物料液 31 F=20m 换热器 不锈钢 换热 22 除渣过滤器 105m/台，1250型 不锈钢 除酶、蛋白质 2 Φ5000×8000 一脱罐 不锈钢 脱色 22 板框过滤器 105m/台，1250型 不锈钢 除活性炭 2 Φ5000×8000 二脱罐 不锈钢 脱色 22 板框过滤器 105m/台，1250型 不锈钢 除活性炭 32 糖液过滤泵 60m/h，20m 不锈钢 输送物料液 2 Φ5000×8000 离交前罐 不锈钢 储存料液 3 Φ3900×8500 阳离子交换柱 不锈钢 离子交换 3 Φ3900×8500 阴离子交换柱 不锈钢 离子交换 1 Φ8000×12000 喷雾干燥塔 不锈钢 喷雾干燥 42 参考文献 [1] 尤新(淀粉糖品生产与应用手册[M](中国轻工业出版社，北京(1997:102-139( [2] 尤新(玉米深加工技术(第二版)[M](中国轻工业出版社，北京(2008:32-66( [3] 蒋继丰，吴红艳(麦芽糊精在食品中的应用[J](高师理科学刊，2002，22(3):67-78( [4] 刘文慧，王颉，王静(麦芽糊精在食品工业中的应用现状[J](中国食品添加剂，2007， 10(02):1-12( [5] 黄立新，陈玲，温其标(麦芽糊精在食品中的应用[J](食品工业1999(03):1-9( [7] 王雪璐，郑艳菊(麦芽糊精在食品中的应用[J](化学工程师，2004(04):1-5( [8] 卢义成.麦芽糊精产品的性能及应用[J](粮食与饲料工业，1996(10):2-7( [9] 张善成.麦芽糊精的开发及应用[J](粮食与饲料工业，1994(03):2-5( [10] 李洪军. 食品工厂设计[M](中国农业出版社，北京(2005:86-263. 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