第2章 工艺计算
2.1味精生产糖化阶段工艺流程
淀粉浆—预蒸—糊化—气液分离—真空冷却—糖化—压虑
2.2糖化的主要工艺参数
糖化的主要工艺参数如下表2-1所示[4]。
表2-1 糖化的主要工艺参数
液化来料DE值： 糖化前pH值： 加酶量： 糖化温度： 糖化时间： 糖化结束pH值： 灭酶温度： 灭酶保温时间：
15～19 % 4.2±0.1
100-300 u/g淀粉
58-60 ℃ 60min 4.8～5.0 75-80 ℃后 30 min
2.3 物料的计算
糖化工段物料衡算如图2.1所示。
商品淀粉 配料水 液化酶 CaCl2 糖化酶 蒸汽冷凝水及洗水量 图2.1 制糖工序物料衡算图
糖化工段 滤渣 30%糖液 2.3.1 味精厂的总物料衡算
味精厂的总物料衡算如下表2-2所示。
表2-2 味精厂的总物料衡算
原料消耗的计算： 中间产品：
主要原料为淀粉，其他原料有α－淀粉酶、糖化酶、尿素 蒸煮醪、糖化醪、发酵醪量等。
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成品、副产品以及废气、废水、废渣等
生产工艺采用双酶法糖化、间接发酵和等电点结晶、流化床干燥。
2.3.2主要工艺参数及经济指标
味精主要工艺参数及经济指标如下表2-3。
表2-3 味精主要工艺参数及经济指标
生产规模（t/a） 生产方法 生产天数 味精日产量
80000 t/a味精
双酶法糖化 间接发酵 等电点结晶
每年30天
60t
产品质量 味精纯度99％
原料 淀粉80％，水份12％ α－淀粉酶 8u/g原料， 糖化酶 150u/g原料 尿素
204.59kg/t味精
2.3.3 原料消耗的计算
1．淀粉原料生产味精的总化学反应式为：
糖化：（C6H10O5）n + n H2O→ n C6H12O6
发酵：C6H12O6＋NH3＋1.5O2→ C5H9NO4＋CO2+ 3H2O
2．生产1吨味精的理论淀粉消耗量1.6096 t
3．α-淀粉酶消耗量：应用酶活力为2000 u/g的α－淀粉酶使淀粉液化，促进糊化，可减少蒸汽消耗。α-淀粉酶的用量按8 u/g原料计算。
用酶量为：
1.6096?10?820003?6.4384(kg)
4．糖化酶消耗量：若所用糖化酶的活力为20000 u/g，使用量为150 u/g原料，则糖化
酶消耗量为：
5．尿素的用量：204.59 kg/t味精
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1.6096?10?150200003?12.072(kg)
2.3.4 蒸煮醪量的计算
生产5000吨味精大米原料消耗量：根据基础数据给出，大米原料含淀粉80%[11]，故5000吨味精耗大米量为：
5000×1.6096×103/80%=1.006×107 kg/a
根据生产实践，淀粉原料连续蒸煮的粉料加水比为1：3，故粉浆量为：
1.006×107×（1+3）＝4.024×107 kg/a
蒸煮过程使用直接蒸汽加热，在后熟器和汽液分离汽减压蒸发、冷却降温。在蒸煮过程中，蒸煮醪量将发生变化，故蒸煮醪的精确计算必须与热量衡算同时进行，因而十分复杂。为简便计算，可近似求解。
已知蒸煮醪比热容为3.62 [kJ/(㎏·K)],水的比热容为4.18 [kJ/(㎏·K)],假定蒸煮醪的比热容在整个蒸煮过程维持不变。 1.经蒸煮柱加热后蒸煮醪量为：
4.024× 107 ×3.62 ×(88 ? 50)/（2748.9 ? 88 × 4.18）+ 4.024×107= 4.256×107 kg/a
式中 2748.9——蒸煮柱和后熟器加热蒸汽的焓（kJ/K) 2.后熟器出来的蒸煮醪量为：
4.024×107 + 4.024×107× 3.62 × (84 ? 50)/2288.3 = 4.24 ×107 kg/a
式中 2288.3——后熟器的温度为84℃下饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/K) 3.经后熟器后的蒸煮醪为：
4.24 ×107 + 4.24 ×107 × 3.62 × (115 ? 84) / (2748.9 ? 115 × 4.18)= 4.45×107 kg/a 式中 115——灭酶温度（℃） 2748.9——饱和蒸汽的焓（kJ/K) 4.经汽液分离器后的蒸煮醪量：
4.45×107 + 4.45×107 × 3.62 × (115 ? 104.3) / 2245=4.53×107 kg/a
式中 2245——104.3℃下饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/K) 5.经真空冷却器后最终蒸煮醪液量为：
4.53×107+4.53×107× 3.62 × (104.3 ? 63) / 2351=4.82×107 kg/a
式中 2351——真空冷却温度为63℃下的饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/K)
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第3章 相关设备的计算与选型
3.1蒸煮设备
在我国发酵厂，将喷射加热器与后熟器、糖化罐组成了连续蒸煮糖化流程，提高了生产能力和出酒率，降低了煤耗，改善了劳动条件。后来又实现了蒸煮醪液的真空混合，蒸煮糖化使用了仪表自动控制。
本设计采用罐式连续蒸煮糖化。其特点为： a) 采用喷射加热器连续加热，节省能耗； b) 操作容易控制；
c) 设备结构简单，为大中型工厂广泛采用； d) 采用真空冷却器冷却，提高效率，降低费用 本设计的煮沸锅的型号为A411-003[10]。
3.2糊化设备
糊化锅是用于加热煮沸大米或其他辅料粉，使淀粉糊化和液化的设备。我国行业标准ZBY99030。锅体型式：由圆柱形锅身，球形底或圆锥形底，和弧形顶盖或锥形顶盖组成。锅身直径与高度之比1.5:1~2:1，有效容量系数58%~60%，锥底角度以α＜120°为宜。
加热方式：夹套间接蒸汽加热，夹套蒸汽压力为0.3~0.6MPa[9]。 升温速度：不低于1.5 ℃/min。
搅拌装置：为了防止物料沾锅和提高传热效果，在靠近锅底处设有桨式搅拌器。搅拌器的转速一般在20~50r/min，圆周速度3~4m/s。
材质：锅身、锥底和顶盖宜采用不锈钢。球底宜采用紫铜。 净空高度：不小于500mm。
排气管截面积与锅身截面积之比：1/30~1/50[5]。
需设附件：人孔门，照明灯，液位、温度测量装置，清洗装置，安全装置，排气管蝶阀。
表面要求：锅盖、锅身和锅底内表面焊缝应磨平抛光，应作耐腐蚀的酸性钝化处理。外露表面抛光，不应有碰伤、划伤痕迹。
本设计采用10立方米的糊化锅：
V有效=V总?=10?0.6=6 m
3设圆柱高H=2D，圆锥角α= 60°，则：
锥高： h=D2tan?2
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