毕业设计-年产10万吨结晶葡萄糖

1、本科毕业论文题 目：年产10万吨结晶葡萄糖厂（糖化工段）的设计院 （部）： 市政与环境工程学院专 业： 生物工程班 级： 生物102姓 名： 刘海艳学 号： 2010041148指导教师： 张金凤完成日期： 2014年5月30日山东建筑大学毕业论文目 录摘 要IIIABSTRACTIV1 前 言11.1 葡萄糖简介11.2 结晶葡萄糖的性能11.2.1 结晶葡萄糖的物理性质11.2.2 结晶葡萄糖的化学性质21.3 葡萄糖的应用31.4葡萄糖的工业发展历程及前景41.5生产葡萄糖所用原料和一些辅料41.5.1 玉米淀粉41.5.2 液化酶51.5.3 糖化酶51.5.4 助滤剂 52 生产规模

2、及产品方案72.1 设计规模72.2 产品质量标准73 工艺流程及生产方法83.1 主要设备83.2工艺流程83.3工艺流程简介83.4生产工艺步骤93.4.1 调乳93.4.2 淀粉水解93.4.3 液化93.4.4 糖化93.4.5 配料103.4.6 过滤103.4.7 灭酶103.4.8 脱色103.4.9 离交103.4.10 蒸发113.4.11 灭菌113.4.12 精制113.4.13结晶113.5 生产工艺影响因素123.5.1 液化影响因素123.5.2 糖化影响因素144 工艺计算174.1 年产10万吨结晶葡萄糖的物料衡算174.2 酶改性葡萄糖的物料衡算174.3 年

3、产10万吨结晶葡萄糖厂的耗热量衡算185 主要设备计算215.1 主要设备215.2 层流罐215.3 高压喷射器215.4 糖化罐215.5 酸解罐225.6 过滤机235.7 脱色罐·中转罐·糖膏储存罐235.8 结晶罐235.9 离心机236 车间平面设置设计246.1 总平面布置基本原则246.2 车间布置设计原则25谢 辞25参考文献26摘 要葡萄糖（Glucose)（化学式C6H12O6）是自然界分布最广且最为重要的一种单糖，纯净的葡萄糖为无色晶体，有甜味，易溶于水。葡萄糖在生物学领域具有重要地位，是活细胞的能量来源和新陈代谢中间产物，或以糖原形式贮存，能促进肝

4、脏的解毒功能，对肝脏有保护作用，是生物体内最为常见的能源物资。本设计为年产10万吨葡萄糖厂（糖化阶段）的设计，以玉米淀粉乳为原料，在酶的作用下将淀粉水解，通过调乳液化糖化液化脱色过滤离交精制浓缩蒸发结晶分离干燥包装生产葡萄糖，本设计采用先进的葡萄糖生产工艺流程，对生产工艺、物料和能量的衡算和对重点工段的设备选型做了重点介绍。本设计的特点是工艺先进，结构布局合理，同时考虑系统的灵活性、经济性及安全、环保的要求，并降低交叉污染的几率等。关键词：玉米淀粉乳；葡萄糖；糖化；淀粉水解ABSTRACTGlucose (chemical formula C6H12O6) is the most import

5、ant and widely distributed monosaccharide in nature. Pure glucose is colorless crystals which is sweet and soluble in water. Glucose is the source of energy metabolism of living cells and an intermediate product, i.e. or in the form of glycogen storage, which plays an important part in biology. More

6、over, it has a protective effect on the liver and promotes liver detoxification. Therefore, it is the most common energy supplies.The design is the saccharification stage design for the annual production capacity of 100000 tons of glucose factory. The glucose is produced under the action of the enzy

7、me hydrolysis of starch with the corn starch milk as raw material. The whole stages include adjusting the corn starch milk liquefactionsaccharificationliquid-ion exchange purificationdecolorization filtration-evaporation-crystallization drying and packaging. Advanced glucose production process is ad

8、opted in this factory design, and the production process, material and energy balance and equipment selection of key section are introduced. The design is characterized by advanced technology, reasonable structure, considering the flexibility of the system, economy and safety, environmental protecti

9、on requirements, and reduced the chances of cross contamination.Key words：Corn starch milk ;Glucose ;Saccharification;Starch hydrolysisV山东建筑大学毕业论文1 前 言1.1 葡萄糖1.1.1 概述 葡萄糖（又称右旋糖）是自然界分布最广且是最为重要的单糖，葡萄糖可以由人直接吸收，是人体机体所需营养素的主要能源，在人体内可直接参与代谢过程。在消化道中，比任何其他单糖的葡萄糖更容易被吸收，并且葡萄糖所产生的能量能被人体组织直接吸收。人体摄取的低聚糖（例如蔗糖）和多糖

10、（如淀粉）也必须经过转换成葡萄糖才能被吸收并通过身体组织的利用。葡萄糖在人体内可被氧化成二氧化碳和水，每克葡萄糖被氧化为二氧化碳和水时能够产生17.1KJ热量，因此人类和动物需要能源的50由葡萄糖提供。葡萄糖通过制造工艺过程中的结晶可分为结晶葡萄糖一水合物和无水结晶葡萄糖。其中一水结晶葡萄糖分为食品级葡萄糖和药用级葡萄糖，医药级一水葡萄糖主要应用于口服医药的原（辅）料，可用于各种疾病治疗和营养元素强化剂。无水葡萄糖主要用于制造医药针剂和输液，能增加人体能量、耐力、并具有利尿、强心、解毒作用。1.2 结晶葡萄糖1.2.1 物理性质葡糖糖的构型：葡萄糖主要为六环结构。应用酶法糖化工艺，使用糖化酶催

11、化水解，生成的葡萄糖是ß - 构型；在酶水解的过程中构型发生了转变，生成的ß - 葡萄糖在水溶液中向a-构型转变，最后这两种异构体达到动态平衡。不论酸法还是酶法糖化工艺，所得淀粉糖化液中的葡萄糖都是不同异构体的平衡体系。在水溶液中，葡萄糖主要是以六环结构存在，但也有微量的开链异构体。开链异构体虽然微量，但是作用并不小，a-和ß-异构体的互相转变都是经过它为中间体。这3种异构体是呈动态平衡状态存在，a-和ß-异构体的比例为36%和64%。这种动态平衡受浓度和温度的影响很小。在工业生产的糖化液中，葡萄糖异构体间的转变度已达到这动态的平衡。a-葡萄糖异构体的比

12、旋光度为+122.2o,ß-葡萄糖异构体的比旋光度为+18.7o。随着异构体的转变，比旋光度也随着转变，这种现象称为“变旋光”现象。若溶解a-葡萄糖于水中，葡萄糖溶液将向ß-异构体转变，比旋光度逐渐降低，达到平衡状态时，比旋光度为52.5o，不在变化。若溶解ß-葡萄糖于水中，将向a-异构体转变，比旋光度逐渐升高，达到平衡状态时，比旋光度达到相同的平衡值+52.5o，不在变化。结晶葡萄糖是以在结晶状态下存在的葡萄糖的总称，它是相对液体葡萄糖和固体全糖粉葡萄糖而言的。葡萄糖的物理性质主要有甜度，发酵性，溶解度，吸潮性，保湿性，渗透压力，粘度，冰点等，其中葡萄糖的甜度是

13、它的重要性质之一。在常温下的溶解度是54%。它是可以不经过消化而直接能被人体吸收的，所以适用于特殊人群食用，也可以直接注射到血液中供严重病人急用。葡萄糖是食品及糕点加工中蔗糖的替代品，同时也是发酵工业的基础原料。（1）甜度：葡萄糖溶液的甜度会随着浓度增高的程度而逐渐大于蔗糖，在较低的浓度下葡萄糖的甜度会低于蔗糖，但随浓度的增高差别会减小。（2）发酵度：淀粉糖浆的发酵糖分为葡萄糖和麦芽糖，它的含量随转化程度的增高而增高，而葡萄糖同时也能被酵母发酵，所以葡萄糖是生产发酵食品的首选物质。（3）溶解度：一般情况下,葡萄糖的平衡溶解度较低，在室温下浓度大约在50%左右，而浓度过高葡萄糖将以结晶的形式析出

14、。（4）吸潮性和保湿性：葡萄糖在它的相对湿度60%以上时吸收水分，随着湿度增高吸收水分加快，当水分含量达到15%18%时晶粒开始溶化。（5）渗透压力：较高浓度的葡萄糖溶液能抑制许多种微生物的生长，在生活中,糖藏是一种非常重要的保存食品的方法，糖液的渗透压力能使微生物菌体内的水分被吸走，同时生长受到抑制，糖液的渗透压力随浓度的增高而增加。（6）粘度：一般情况下,葡萄糖粘度较蔗糖低。（7）冰点降低：葡萄糖冰点降低的程度高于蔗糖。1.2.2 化学性质（1）葡萄糖分子中有醛基和羟基，它的醛基有还原性，能与银氨溶液反应,在反应过程中葡萄糖被氧化成葡萄糖酸铵。（2）葡萄糖的醛基还能被还原为己六醇。（3）葡

15、萄糖分子中有多个羟基，它的羟基能与酸发生酯化反应。（4）葡萄糖能在生物体内发生氧化反应，放出大量热量。（5）葡萄糖可以用淀粉在酶或硫酸的催化作用下水解,通过反应制得。（6）植物光合作用能制造有机物,这些有机物主要是葡萄糖.（7）葡萄糖还可以与新制的氢氧化铜溶液反应,方程式如下：CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2->CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O+2H2O。（8）葡萄糖在一定条件下,如生物体内通过呼吸作用分解成为水和二氧化碳,并同时释放出大量的能量。1.3 葡萄糖的应用结晶葡萄糖是以在结晶状态下存在的葡萄糖的总称，它是相对液体葡萄糖和固体全糖粉而言的，按用途分为工

16、业级、口服级、注射级这三种;按其分子结构可以分为：一水-D-六环葡萄糖、无水-D-六环葡萄糖和无水-D-六环葡萄糖三种。葡萄糖的甜味是它的重要性质之一，在常温下溶解度为54%。它是可以不经过消化而直接能被人体吸收的物质，所以适用于一些特殊的病人食用，它也可以直接注射到血液中供一些严重病人急用。在工业生产中，葡萄糖是发酵工业的基础原料，同时在食品及糕点加工过程中，它还可以作为蔗糖的替代品使用。 由于气候的影响，目前国际上的甘蔗和甜菜在不断的减产，国际糖价持续增长，目前，国内结晶葡萄糖产量大约为100万吨，需求量可达200万吨以上，并且年需求以15%的速度递增。同时，结晶口服葡萄糖还可广泛应用于食

17、品、医疗、工业发酵等行业。(1)食品行业食品级葡萄糖大多用于食品工业的生产，如糖果，面包，糕点，罐头等食品的甜味剂和营养剂，同时在蔬菜的保鲜方面可以用作蔬菜保鲜剂，使蔬菜在长期的运输过程中保持水分不流失，保证蔬菜的鲜嫩；而在食品的烘焙方面，主要是用来生产面包，春卷，甜食，面包圈，饼干，馅饼以及糕点。葡萄糖用于面包的生产时，主要是可以促进酵母生长，并产生气体二氧化碳，同时还会促进面包皮的褐变反应，使最终生产的食品在外观及风格和口感上更受人喜欢，在提高食品风味的同时，又符合了现代人对营养保健的要求。葡萄糖还能用来生产葡聚糖，葡聚糖是一种功能性甜味剂，它广泛应用于生产低热量食品及可溶性纤维饮料和特殊

18、人群食品等。除这些功能之外，我们都知道，糖都是甜的，但甜也有质量和风味。结晶葡萄糖入口，我们会感觉到一种清凉感，这是因为它溶解时吸热造成的。这种特点被广泛应用在饮料，冰点及液态乳制品和特殊人群配方牛奶中。结晶葡萄糖还可以为口香糖和泡泡糖进行涂层并增加其甜度，它可以提高口香糖涂层的颜色和光泽，而且可以产生很凉爽的口感，同时它还为糖涂层提供很高的硬度。（2）医药行业口服用葡萄糖可用于各种疾病治疗和作为营养元素强化剂。葡萄糖醛酸在肝中可与有毒物质如醇和酚等结合变成无毒化合物由尿排出体外，达到解毒作用。兽药行业可直接用于做饮水剂或做载体应用于各个品种的动物药物。（3）发酵行业作为发酵工业培养基一碳源来

19、生产各种食品及医药产品，如亮氨酸，异亮氨酸及各种氨基酸等。（4）衍生产品促进相关行业的发展葡萄糖的各种衍生物在当前也成为国内外研究开发和应用的热点产品。例如在食品医药及其它领域也呈现出广阔的市场前景。例如葡萄糖酸及其它的盐，葡萄糖酯，盐酸氨基酸葡萄糖，低聚氨基酸糖等都有广泛应用。其中葡聚糖和葡萄糖还是山梨醇的原料，进一步加工可做成VC，麦芽糖，麦芽糖醇和低聚糖醇等。聚葡萄糖作为水溶性膳食纤维，应用于功能性食品，饮料医药等行业。山梨醇是生产维生素C的主要原料，并广泛应用于牙膏，食品，化妆品，医药，化工行业。利用葡萄糖母液生产赖氨酸及牙膏用山梨醇，也可供发酵工业用，其母液还可直接生产高级焦糖色素，

20、供可乐饮料长用，也应用于采油业，黄酒长生产。1.4 葡萄糖的工业发展状况及前景淀粉是一种用途极广泛的工业原料。淀粉的加工,除大规模的工业生产以外,在广大农村中一家一户作坊式的机械化、半机械化生产仍占很大比例。这些作坊,多采用传统工艺,加工技术落后,出粉率低,经济效益不佳。以千粒重300克以上的中丹号玉米为例,淀粉含量是7580,而用传统加工工艺,出粉率只达到4748,其余部分都混入粉渣成了饲料。近年来,我县科技人员对传统的小型淀粉加工工艺进行了四方面改革,使玉米淀粉的出粉率达到60以上,比传统加工工艺提高10以上。1.5 生产葡萄糖所用原料和一些主要辅助材料1.5.1 玉米淀粉：(1)物理性状

21、颗粒：淀粉呈白色粉末状，但在显微镜下观察,却是些形状和大小都不同的透明小颗粒；一斤玉米淀粉据估计约有8500亿个颗粒。颗粒的性状可大致分为圆形、卵形和三角形。玉米淀粉颗粒有圆形和多角形两种，用显微镜观察淀粉颗粒能鉴别不同的淀粉品种。水分含量：淀粉含有相当高的水分，如玉米淀粉在一般情况下，含水约为12%，其他淀粉含水有20%。虽然含有这样高的水分，却不显潮湿而呈干燥的粉末状。这是因为淀粉分子中的羟基和水分子相互生成氢键的缘故。淀粉的水分含量受周围空气湿度的影响，在阴雨天，湿度大，淀粉吸收空气中的水汽使水分含量增高；在干燥的天气湿度小，淀粉失散水分，使淀粉水分降低。糊化：淀粉混于冷水中，经搅拌成乳

22、状的悬浮液，称淀粉乳。若停止搅拌，淀粉则慢慢沉淀。若将淀粉乳加热到一定温度，淀粉颗粒开始膨胀，温度继续上升，颗粒继续膨胀，可达原体积的几倍到几十倍。由于颗粒的膨胀，晶体结构的消失，体积胀大，互相接触，变成粘稠糊状液体。虽停止搅拌，淀粉也不再会沉淀，这种现象称为糊化，发生此糊化现象的温度称为糊化温（4672）(2)淀粉的化学结构和性质淀粉颗粒含有微量的非碳水化合物质，如蛋白质、脂肪酸、无机盐等。这些非碳水化合物与淀粉的化学结构没有什么关系，淀粉是纯粹的碳水化合物。淀粉是葡萄糖组成的多糖。淀粉是由直连淀粉和支链淀粉所组成。玉米淀粉中直连淀粉和支链淀粉的含量因品种不同而不同，玉米含直连淀粉一般为26

23、%；高连玉米淀粉中直连淀粉为7080%左右；粘玉米和糯米等含直连淀粉不超过1%，基本上是支链淀粉，所以粘性大。1.5.2 液化酶液化酶采用地衣芽孢杆菌经深层培养、提取等工序精制而成,能随机水解淀粉等碳水化合物。使淀粉乳溶液迅速产生可容性糊精和麦芽糖的液化液。液化酶的PH范围为5.5-7.0；有效温度范围在喷射液化工艺中瞬间温度可达105-145仍能有效水解淀粉乳。 1.5.3 糖化酶 糖化酶是由黑曲霉优良菌种经深层发酵精制提炼而成的。淀粉乳液化后产生较短链的糊精和麦芽糖，糖化酶则主要用于这些短链液化液的继续水解而最终成为葡萄糖。糖化酶活力pH范围为4.0-4.5，最佳温度范围58-60。酶制剂

24、的物理特性：外观-褐色液体；气味-无刺激性气味；溶解度-易容于水；比重:1.15-1.25g/ml。1.5.4助滤剂：硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，由古代硅藻的遗骸组成。它具有一些独特的性能，如：多孔性、较低的浓度、较大的比表面积、相对的不可压缩性及化学稳定性，特点是多孔而轻，表面积很大。硅藻土的单体多成长针状，沉积于滤布上形成硅藻土层的孔隙，比原滤布的滤孔小的多，能阻挡很细小的固体颗粒如糖液中的蛋白质。硅藻土没有化学活性，与糖液不起因何化学反应，不影响葡萄糖溶液的物理或化学性质。葡萄糖生产中使用硅藻土的目的就是吸附、过滤糖液中的蛋白质等杂质。2生产规模及产品方案本项目的设计按照国家要求投

25、资小、产出大、见效快的原则，尽可能使建筑设施、能源（水、电、汽）在设计时与治理三废、环保、消防同步进行。2.1设计规模 设计项目： 年产10万吨结晶葡萄糖厂（糖化工段）设计 设计规模： 日产285.8吨 生产天数： 350天/年 投料次数： 6次/天 液化使用-淀粉酶，时间100-120分钟，pH为5.6±0.2，酶加量为0.060-0.072 KNU克干基淀粉；糖化使用复合糖化酶，糖化pH值在4.1-4.3，温度60-63，时间32-36小时，酶加量为0.475-0.570 AGU克干基淀粉，糖化灭酶的温度为85，时间为30分钟。 本厂建设采取统一的规划布局，规范化建设，科学化管理

26、，规模化生产，一体化经营，完全采用现代化企业管理模式将逐渐形成规模。2.2产品质量标准（1）质量特征：无色结晶或粉末，吸湿性不大，易溶于水、乙醇，溶液稳定性好，在一般饮料食品的pH范围内，进行加热处理很稳定，味纯正，清凉绵长，味感近似白糖，甜度却为蔗糖的150300倍。（2）产品质量标准等级/指标/项目 国家一级品 （GB82701999）一级品 精制品A 精制品B 精制品C 精制品D 含量% 85 90 95 结晶葡萄糖（40%） 结晶葡萄糖（60%） ；甜度 200 250 270 300 350 100-200 ；旋光度a20D -30°-38° -30°-

27、38° - 30°-38° -30°-38° -30°-38° -30°-38° ；比吸光度E1%1CM 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 ；灼烧残渣% 0.2 0.10 0.10 0.10 0.10 0.8 ；干燥失重% 5 3 3 3 3 3 ；重金属（以Pb计）% 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 ；砷（以As计）% 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001。 （3）产品卫生标准：卫生指标按GB

28、2758执行产品用途：广泛用于食品及餐饮行业。3工艺流程及生产方法3.1 主要设备主要生产设备为：喷射器、糖化罐、板框压滤机、烛式过滤器、离子交换柱、四效六体降膜蒸发器、水平叶片过滤机、结晶机、离心机、气流干燥机等。3.2 工艺流程调乳液化糖化液化脱色过滤离交精制浓缩蒸发结晶分离干燥包装生产葡萄糖3.3工艺流程简述 在配料罐内，首先把粉浆乳调到Bel7，然后用Na0H溶液调到pH5.0-PH6.0的弱酸性溶液，最后加入耐高温的-淀粉酶，把料液搅拌均匀后，用物料泵把淀粉浆泵入到喷射液化器，此时在在喷射器中淀粉浆和蒸汽直接相遇，搅拌均匀，同时把出料温度控制在100-110度。然后物料流出喷射器，从

29、喷射器中出来的料液经降温后，进入到下一步中，在层流罐中保温90-120分钟，把温度维持在95-97度。然后要进行二次喷射，在第二只喷射器内使料液和蒸汽直接相遇，温度升到120-145度以上，并且在高温条件下，在维持罐内维持3-5分钟，把耐高温的a-淀粉彻底的杀死，同时利用高温压差的作用下淀粉会进一步分散开，同时蛋白质会进一步凝固。在经过真空闪急冷却系统，把料液经冷却后降温到95，并保温。在碘试反应合格的情况下，再进一步把料液降温到60，同时将料液的PH值调至4.2，加入糖化酶，同时保温糖化48小时左右，达到糖化终点后，升温至80,以此达到灭酶的目的，同时将PH值调到4.8-5.0,同时用压滤机

30、过滤。再加入活性炭脱色半小时，同时进行脱色过滤，然后将糖液进行离交，离交的糖液再用四效降膜式蒸发器浓缩到70左右。最后将调配好的糖浆用泵输入到结晶罐内，同时用搅拌器搅拌2个小时左右，温度保持在48下，养晶8小时，打开冷却水，降温至40至44,在此过程中，按结晶曲线控制降温，使糖液不断达到饱和状态。此时葡萄糖分子会以晶核的表面析出，结晶完全，达到平衡。化验母液浓度达到要求以后，即可放料。晶浆会通过分离机，将母液分离出来，此时湿糖经过振动流化床，被烘干。冷却床冷却后，进入自动包装系统，进行包装得结晶葡萄糖产品。3.4 生产工艺步骤3.4.1调乳 工艺过程：用低于42的水先将粉乳的比重调到17-18

31、.5Be°，再用泵将调好的淀粉乳打入到调节罐，并在不断搅拌的条件下，加入一定量的10%稀碱溶液，使淀粉PH达到5.5-5.8之间。在得到的溶液中，加入一定量的耐高温的淀粉酶进行液化。加入的耐高温的淀粉酶的量要根据液化液的DE值来确定，在调乳时，要求DE值要在13-17%之间。 技术参数：波美：17-18.5Be°/20；PH值：5.5-5.8 ；化酶量：0.5L/T干物（随工艺调整） 注意事项：在实际操作中，操作者交接班时，要仔细查看原始记录，并且检查设备运转情况，确保设备能正常运行。粉乳的浓度很高，操作过程中切勿停止搅拌，否则会发生淀粉的沉淀现象。操作过程中切勿忘记加液化

32、酶，因为液化酶在调乳过程中非常重要。调乳时的粉乳应先调PH值，调好PH值后再加入液化酶，否则会影响酶的活性。3.4.2淀粉水解淀粉的水解过程一般要分为两步进行：第一步，先用耐高温的-淀粉酶进行淀粉的液化；第二步，在液化结束后，再用淀粉糖化酶对液化后的料液进行进一步的水解，此时把淀粉水解为葡萄糖，此时要使DE值达到98%以上。3.4.3液化 工艺过程：首先将一定浓度，一定PH值的淀粉乳液连续的用泵打入到连续液化器中进行淀粉的液化。在进行一喷液化温度时，要将温度控制在106-110，然后进行二喷液化，同样将二喷液化的温度控制在135-145，并且控制出料的速度，使液化液的碘色反应为棕红色。如果此时

33、得到的液化液并没有达到工厂产品出场要求，液化液不合格，此时必须进行返工，重新液化 。 技术参数：一喷温度：106-110;二喷温度：135-145；碘色反应：棕红色 ；BX值：32.5-34.0%；DE值：13-17% ；滤速：3.5min/20ml 注意事项：进入到配料罐的粉乳必须先要经过筛网，将杂质除掉，以免杂质堵塞了喷射器。喷射器必须要预热到一定温度后，才能达到进料的条件，进行进料。要随时检查料液的碘色反应，根据料液的碘色反应调整加酶量。保证蒸汽压力和喷射温度的恒定。3.4.4糖化 工艺过程：降温后的液化料液，调好PH值，按液化料液的干物量比加入糖化酶。在一定的温度条件下，糖化一定时间，

34、使DE值达到98%以上。冷却到6062，加稀酸调节液化液的PH值，使液化液的PH值达到4.14.3，此时加复合糖化酶1000ml/t干基。静态反应48小时。保证糖化终点DE值98%。在这个过程中，糖化罐可选用压缩空气搅拌。液化液的降温可选用立管式或螺旋板式换热器。选用糖化罐的底部为锥形。这样的目的是确保每次出料无残液，防止料液染菌发酵。 技术参数：糖化酶量：0.45L/T干物 ；糖化周期：60小时（根据实际生产情况而定）；糖化温度：5961；PH值：4.2-4.5 ；DE值：98% ；糊精反应：无白色絮凝物 。注意事项：先调PH值，再加入糖化酶，以免酶的活力降低，影响结晶葡萄糖产品的效率。糖化

35、时，加入酶的温度要严格的控制，否则会影响糖化效率。温度过高糖化酶容易失活；温度过低，糖化酶活力会大大降低。3.4.5配料 即糖化液和葡萄糖母液混合的过程，目的是为了提高结晶葡萄糖的收率，减少母液的外排量。糖化液和葡萄糖母液配料的质量标准为DE值到94%，得到的物料新鲜并且清澈。悬浮在糖化液上部的那层油脂蛋白类的糖液不可用于配料，DE值89%的母液不可用于配料。结晶罐的每第六个生产周期的糖膏所分离出的母液不能用于配料，全部要外排销售。正常情况糖化液和母液的配料体积比为80：20。 3.4.6过滤 首先要将料液升温，使料液升温至7580，加入活性炭。用量为干基的1.5%（也可利用后道脱色和浓滤拆下

36、的废炭）。糖化液上部的那层油脂蛋白类的糖液应在压滤机到达饱和之前单独处理。本次设计过滤时用到的脱色罐可选用压缩空气搅拌。过滤后得到的糖液清澈、透明、无杂质。透光率达到94%。 3.4.7灭酶 本设计灭酶时选用喷射器，在灭酶的过程中要边出料边升温至7580，保证料液在脱色罐内保持20分钟即可。灭酶要与过滤同步进行。3.4.8脱色 在糖液中加入新活性炭，用量为糖液干重的3%。在脱色罐内搅拌20分钟后进入压滤机。本设计脱色用的活性炭选湿炭，湿炭的效果最好。本次设计的压滤机选用片式机械压滤机或暗流式板框压滤机，便于生产车间的环境，使生产车间保持清洁。脱色后的糖液应为清澈、透明、无色、无泡沫和无炭粒。透

37、光率达到96%。 3.4.9离交 工艺流程为：阳床阴床阳床阴床。离交共分三组离交柱，运行排列组合（1.2）（2.3）（3.1）。离交的流量为2.5 BV/h ,温度要小于 55，离交前糖液的电导率应小于700 us/cm。运行时第一个柱内的压力应小于2.0/cm2。树脂层高为2.1.3 米。 离交柱的下部有花板，装置水帽并铺设一定高度的石英砂。本次设计的离交柱要设中排管，这样会降低再生剂的消耗，减少效率。树脂穿透后，柱里的糖液应由洁净压缩空气压至交前罐或调粉罐。 再生前必须大水量（5.08.0 BV/h）的反洗，直至上排管出水的透光率大于96%。本次设计的再生剂的稀酸浓度为45、稀碱浓度4。再

38、生完成淋洗时要先慢（1.01.5 BV/h），后快（5.08.0 BV/h）。离交后糖液的电导率应小于50 us/cm，PH值3.84.5，透光率大于98%。 3.4.10蒸发 通过多效降膜蒸发器将糖液浓缩到固形物为72.573.5%。加热器的工作要保持连续性，蒸汽时总的压力应大于0. 5Pma。蒸发时保证一效蒸发室的糖温 8090，二效蒸发室的糖温为 6575，三效蒸发室的糖温为 4555，在蒸发过程中，所有的汽凝水全都应收集，这些汽凝水主要用于锅炉和离交工序（用于淋洗树脂时的水温应小于50）。3.4.11灭菌 本次设计采用板式换热器。 经过蒸发后，将多效蒸发器输出的中温糖浆通过板式换热器加

39、热，使料液的温度瞬间升温至95105，维持0.81.4min即可。 3.4.12精制 将高温灭菌后的糖浆由经已涂铺炭层的片式机械压机进行过滤脱色。活性炭（湿）的添加量为0.5%/t干基。滤布铺设时要确保糖浆不漏炭粒。一台浓浆脱色压滤机能使用30小时，卸下的废炭可再用于前道脱色工序，循环利用。3.4.13结晶 将经过精制后的浓糖浆调节浓度至7274%、温度在6062、PH值达到3.8.等达到指标后，直接送入结晶罐。结晶罐要留种2530%，满罐时浓糖浆与晶种的混合液温度应大于48。结晶使，结晶降温曲线为：结晶总时间60小时。养晶时间为12小时，本设计采用自然降温法。冷却结晶48小时，分二个阶段完成

40、。第一段28小时，将糖液的温度从46降到35，每小时降温0.4；第二段20小时，将糖液的温度从35降到22，每小时降温0.65。结晶罐夹层冷却水温与糖温的温差应15。结晶罐搅拌转速为3min/360°。结晶罐和出料系统设备匀为密闭装置，在这个过程中由无菌压缩空气保持容器内呈正压状态。结晶收率 ，糖膏干基/湿糖干基应为53%。3.5生产工艺影响因素生产工艺的影响因素主要是：糖化，液化程度，液化时间，酶用量，温度和PH对生产工艺的影响。3.5.1 液化影响因素(1) 粉浆浓度对液化的影响本设计采用耐高温的-淀粉酶作为液化酶，采用的液化温度为97，pH6.0，酶用量为16u/g 淀粉、液化

41、时间60min，以上述条件作为实验条件，研究了不同粉浆浓度对液化DE值和液化液的透光率的影响，结果见图1。从图1中可以看出，液化DE值和透光率都会随着粉浆浓度的增大而降低。其中，液化DE值在粉浆浓度为20%30%时，变化不大，但随着浓度的进一步增大，则会表现出明显下降的趋势，透光率则会随着粉浆浓度的增大，下降趋势一直比较明显。分析得知，液化DE值随粉浆浓度增大而下降的原因可能是：粉浆浓度增大会不利于底物与淀粉酶的结合，这种现象在粉浆浓度大于30%时表现的尤为突出；透光率随粉浆浓度增大而下降，则可能是由于粉浆浓度增大导致了液化液中蛋白质等杂质及大分子糊精的含量增加造成的。根据以上分析，粉浆浓度应

42、控制在20%30%最为合适。(2) 液化时间对液化结果的影响本次设计采用耐高温的-淀粉酶作为液化酶，在一定实验条件下，一般为30%浓度的粉浆、酶用量16u/g 淀粉、温度100、pH6.0，分别测定了不同液化时间的DE值及透光率，并研究了液化时间与液化DE 值及透光率的关系，结果见图2。从中可以得出，淀粉液化时在60min以内时速度很快，液化DE值及透光率也增加迅速，而在60min以后，液化DE值及透光率的增加量会随之趋缓。出现这样的现象原因，分析原因可能是：耐高温的-淀粉酶对长链淀粉或糊精水解的速度比短链淀粉快，随着淀粉水解的进行，液化液中短链淀粉的数量逐渐增加，从而使淀粉水解的速度变慢。同

43、时，耐高温的-淀粉酶是一种内切酶，只能水解-1，4糖苷键，而不能水解支叉地位的-1，6糖苷键，这样，玉米淀粉中-1，6糖苷键的存在，又会进一步影响酶的水解速度。因此，将液化时间控制在60min左右最为合适。 （3）酶用量对液化的影响 玉米淀粉在60下调浆，保温15min，以300r/min的速率搅拌均匀，调节pH至6.0，加入耐高温-淀粉酶12U/g，以1/min的升温速率，加热至90，保温一定时间。初始调浆温度控制在60，有助于克服高浓度玉米淀粉乳很难搅拌与混合均匀这一问题；采取1/min的升温速率对淀粉乳进行缓慢加热，在淀粉糊化的同时，耐高温-淀粉酶将其酶解，能有效降低在糊化、液化过程中高

44、浓度玉米淀粉乳的粘度。其次，以升温糊化、液化过程中淀粉乳的粘度和葡萄糖当量（Dextrose Equivalent，DE）为指标，研究了初始浓度对玉米淀粉乳液化的影响，并通过核磁共振、差示扫描量热仪、光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜等方法对其机理进行了分析。结果表明，反应体系中玉米淀粉浓度越高，-淀粉酶的酶解效率越低，特别是初始浓度超过45%（w/w，以干基计）时，淀粉酶解速率明显降低。通过研究不同浓度的玉米淀粉乳在90下保温1h后的样品发现，随着淀粉乳浓度的增加，体系中水分含量减少，水分运动性明显降低；同时，淀粉颗粒的膨胀系数和糊化焓变明显下降，说明高浓度下，淀粉颗粒不易溶胀、分裂。进一步研

45、究发现，浓度低于30%时，淀粉颗粒结构的破坏程度较高，偏光十字和X射线衍射特征峰基本消失，淀粉糊冷冻干燥后可见有序的网络结构；浓度增加到45%时，淀粉颗粒结构破坏不完全，淀粉分子分散程度较低，且出现较弱的偏光现象和X射线衍射特征峰；继续增大淀粉乳浓度，淀粉颗粒几乎保持原有形状，仅有不同程度的膨胀，偏光十字和X射线衍射特征峰明显，且淀粉糊冷冻干燥后可见较多的颗粒。因此，高浓度下玉米淀粉较低的液化速率可能与体系中水分运动性差、淀粉糊化程度低、淀粉结晶度高密切相关。同时，以升温糊化、液化过程中淀粉乳的粘度和DE值为指标，研究了微波预处理对高浓度玉米淀粉乳液化的影响，并对其机理进行了探讨。 本设计采用

46、耐高温的-淀粉酶为液化酶，在一定条件下，30%浓度的粉浆、pH6.0、液化时间60min、温度100，分别测定了不同酶用量时的液化DE值和透光率，并研究了酶用量与液化DE值及透光率的关系。试验结果见图3。从中得出，液化DE值及透光率在较低的酶用量时，会随着酶用量的增加而迅速的增加，而当酶用量达到32u/g 淀粉后，液化DE值的增长会渐缓，淀粉透光率反而会下降。出现这种现象的原因可能是：当酶用量达到32u/g 淀粉后，酶接近趋于饱和，酶用量的增加，对淀粉的水解速率的影响会减弱，同时由于酶本身就是蛋白质的原因，酶量的增加又会导致反应液中蛋白质等杂质的含量也会增加，从而使淀粉的透光率下降。由此可见，

47、酶用量以控制在32u/g 淀粉左右最为合适。（4）温度对液化的影响本次设计采用耐高温的-淀粉酶作为液化酶，在一定条件下，30%浓度的粉浆、酶用量16u/g 淀粉、pH6.0、液化时间30min，分别测定了不同液化温度下的DE值及透光率，研究了液化温度与DE值及透光率的关系。试验的结果见图4。从中得出，液化DE值的最高点出现在温度为80左右，随着温度的升高DE值会略有下降，透光率的变化也有所不同，随着温度的升高，透光率下降的幅度较小。透光率总体的变化趋势是增加的，在低于88时透光率的变化并不大，但高于88时则会随着温度的升高而有明显增加。分析液化DE值出现以上变化的原因可能是:温度高时淀粉链大多

48、较为伸展，淀粉酶在切分时比较均匀，因此生成的糊精多，还原糖少；而在温度低时淀粉链并不能得到充分的伸展，淀粉酶切分时只能在局部进行，因此生成的糊精少，还原糖多。透光率出现以上变化的原因则可能是：温度在低于88时，蛋白质等杂质凝聚相对较差，在高于88时则会随温度的越高凝聚的越好。综合DE值和透光率两个方面的变化规律，本次设计的液化温度应控制在91以上比较适宜。（5）PH对液化的影响以耐高温-淀将酶为液化酶，在一定条件下，25%浓度的粉浆、酶用量16u/g 淀粉、温度97、液化时间60min，分别测定了不同pH值下的液化DE值及透光率，研究了pH值与液化DE值及透光率的关系。从中可以看出，pH从5.

49、0增大到5.2时DE值增长比较明显，从5.2增大到6.0时，DE值增长趋势渐缓，在6.0时达到最大值，之后随着pH值的增大DE值又出现下降趋势。透光率随pH值的变化与DE值略有不同，透光率最高点出现在pH5.8，低于5.6或高于6.0则明显下降。因此，液化中所用耐高温-淀粉酶适用pH值，以控制在5.66.2为宜。所以本次设计利用新型耐高温-淀粉酶可以缩短液化时间，改善液化液中蛋白质等杂质的凝聚性，提高液化液的质量。以耐高温-淀粉酶为液化酶，葡萄糖淀粉酶为糖化酶，用玉米淀粉制备结晶葡萄糖过程中，液化DE值控制在15%20%，葡萄糖最终转化率最高。以耐高温-淀粉酶为液化酶。3.5.2糖化的影响因素

50、 （1）不同液化程度对糖化DE值的影响本次设计采用耐高温的-淀粉酶作为液化酶，以葡萄糖淀粉酶作为糖化酶，对不同液化程度的液化液进行了糖化试验。通过糖化实验得出结果，绘制表1。从表1 试验的结果中可以看出：若液化的糖化DE 值控制在15%20%，此时糖化的DE值达到最高。分析出现这种现象的原因可能是：糖化DE值过高时，液化的程度随之升高，这样会使得葡萄糖淀粉酶的底物变小，从而降低了葡萄糖淀粉酶的作用速度，使糖化的反应效率降低；糖化DE值过小时，液化程度会随之降低，此时料液的粘度会加大，此时也不利于葡萄糖淀粉酶与底物的结合，从而会导致糖化效率的降低。分析结果后得知，液化程度的不同会影响糖化的DE值

51、，并且液化DE值的高低程度对糖化过程中葡萄糖的产率影响也很大。表1 不同液化程度对糖化DE值的影响液化DE 值（%） 9.7 12.8 15.0 16.0 17.6 20.0 21.7糖化DE 值（%） 92.6 92.9 94.8 94.9 94.9 94.8 93.2（2）糖化温度对糖化 DE 值的影响 以曲霉葡萄糖淀粉酶为糖化酶，在一定条件下（18的液化 DE 值、酶用量 300u/g淀粉、pH4.5、糖化时间 60 小时）分别测定了 48、52、56、60、64温度下的糖化 DE 值，研究了糖化温度与糖化 DE 值之间的关系。从不同温度对糖化 DE 值的影响结果可以看出， 温度在 60

52、以下时 DE 值随温度升高而增大，60时达到最高值 94.26，随着温度的升高，达到 64时 DE 值反而下降至 86.75。这说明该葡萄糖淀粉酶最佳作用温度在 60左右，超过 60后 DE 值下降可能是因为酶在温度较高时被钝化（李志达，1994）。因此，糖化温度以控制在 60左右为宜。（3）PH对糖化的影响以曲霉葡萄糖淀粉酶为糖化酶，在一定条件下（18的液化 DE 值、酶用量 300u/g淀粉、糖化温度 60、糖化时间 60 小时）分别测定了 pH3.0 、pH3.5 、pH 4.0、pH4.5、 pH5.0、 pH5.5 时的糖化 DE 值，研究了 pH值与糖化 DE 值之间的关系。从 p

53、H 值对糖化 DE 值的影响结果可以看出，pH4.04.5 时糖化 DE 较高，pH 值在 3.5 以下及 5.0 以上时 DE 值将明显下降。因此，该葡萄糖淀粉酶的适用 pH 值以控制在 4.04.5 为宜。（4）糖化时间对糖化DE值的影响以曲霉葡萄糖淀粉酶为糖化酶，在一定条件下（18的液化 DE 值、酶用量 300u/g淀粉、糖化温度 60、pH 4.5）分别测定了糖化 12 小时、24小时、36 小时、48 小时、60 小时、72 小时的糖化 DE 值，研究了糖化时间与糖化 DE 值之间的关系。 从.中可以看出，糖化时间在 36 小时以内时，DE 增长很快，36 小时以后，DE 值增长非

54、常缓慢，在测试条件下，即使到 72 小时也只有 94.62。导致 DE 值达到一定浓度后增长缓慢的原因可能与葡萄糖淀粉酶的水解方式及玉米淀粉的分子结构有关，葡萄糖淀粉酶是一种外酶，水解淀粉或糊精时，是从非还原末端的1，4 糖苷键开始，使一个葡萄糖单位分离，水解产物只有葡萄糖，葡萄糖淀粉酶作用于长链比短链活性大，随着水解的进行，糊精链会越来越小，从而导致水解速度变慢。另外，葡萄糖淀粉酶虽然能水解1，6 糖苷键，但水解速度很慢（高嘉安，2001）。玉米淀粉中支链淀粉的含量达 74（张力田，1997），因此，支链淀粉中1，6 糖苷键的存在也是导致玉米淀粉糖化后期速度变慢的原因。由此可见，糖化时间以选

55、择 3660 小时为宜。（5）葡萄糖淀粉酶加量对糖化DE值的影响从不同葡萄糖淀粉酶用量的糖化 DE 值测试结果可以看出，在用量较低时糖化 DE 值随着葡萄糖淀粉酶用量的增加而直线增加，当达到 300 u/g淀粉后，DE 值变化趋缓，甚至稍有下降。原因可能是由于葡萄糖在较高浓度下发生复合反应所致。因此，糖化过程中，葡萄糖淀粉酶用量以控制在 300 u/g淀粉左右，否则用量过多，反而会起到相反的结果。经过上述试验的讨论分析可以得出：DD46的标记浓度为2mg/mL，标记物稀释倍数为800倍，DD46与染料Cy3的最佳摩尔比为1:10；抗D-二聚体单克隆抗体DD22采用0.6mg/mL的浓度作为检测

56、线包被浓度，羊抗鼠抗体采用0.8mg/mL的浓度作为质控线包被浓度；对100mL标记物稀释液样本加样量为5L，总加样量为60L。4 工艺计算4.1年产100000t 结晶葡萄糖的物料衡算按工艺，生产时间350天/年，每天投料次数6批。(1)经喷雾干燥后，年产100000t产品中葡萄糖的含量：设产品中葡萄糖的重量含量百分比为w1，则年产100000t产品中葡萄糖的含量为：100000*w1=100000*99%=99000(t)(2)重结晶后产品的重量由于喷雾干燥过程收得率为99%。纯水溶解和接受配制过程中无损失，所以产品经重结晶后的重量为：100000/99%=101010.10(t)(3)粉碎后的产品的重量又知重结晶过程中，产品的收得率为95%，酒精溶解过程中可视为无损失，则粉碎后应得产品量为:101010.101/95%=106326.42(t)(4)真空干燥后的产品的重量已知，粉碎过程中，产品的收率为99%，所以，干燥后，粉碎前的产品重量应为：106325.42/99%=107400.42(t)(5)分离后应得产品量由于真空干燥的产品收得率为99%，产品在真空浓缩过程中视收率为1，移动床分离后后，应得产品的重量为：107400.42/99%=108485.27(t)(6)溶解投料量由于配料后的产品受得率为98%,原料中葡萄