发酵用液体葡萄糖工艺设计.doc

发酵用液体葡萄糖工艺设计第一节特殊的全连续喷射液化复合酶法制糖新工艺在味精生产厂中的应用一技术的可行性一特殊的全连续喷射液化复合酶法生产葡萄糖新工艺的技术可行性众所周知以精制淀粉或大米等为原料应用酸水解或酸酶法或酶酸法制葡萄糖由于需要高温高压和盐酸作催化剂因此在生产葡萄糖的同时必定伴有葡萄糖的复合分解反应产生一些不可发酵性糖及其一系列有色物质这不仅降低淀粉转化率而且由于生产的糖液质量差对发酵以及后道提取精制都带来不利影响尤其是粉浆浓度高时值一般小于透光率将低于未加活性炭的过滤液随着一次性高糖谷氨酸发酵工艺低糖流加工艺半连续发酵工艺的试验成功改善谷氨酸发酵的碳源一葡萄糖的质量引起人们的高度重视如何提高淀粉或大米的转化率和改善糖液质量提高糖浓度已成为谷氨酸发酵工业亟待解决的一个重要问题例如威海味精厂年引进复旦大学菌种进行中糖试验发酵产酸水平虽高但提取收率较低因而试验失败如果采用酶法制糖工艺将能解决谷氨酸一次性高糖发酵或低糖流加发酵或半连续发酵的糖浓度以及糖液质量问题为提高谷氨酸生产水平提供了一条新的途径例如威海味精厂年月双酶糖试验成功后重新以为菌种进行中糖试验年月份月平均产酸率为月平均糖酸转化率为月平均一次等电提取收率为自年淮海工学院进行酶制剂糖化小试工作确定了糖化时间与酶用量的关系对中温液化酶与高温液化酶进行了比较试验并将酶糖用于谷氨酸发酵进行了摇瓶试验连续喷射液化双酶法生产葡萄糖技术是淮海工学院的科研成果我院于年在国内首先完成了以精制淀粉为原料以连续喷射为液化方法酶法制糖的工业化生产南方各味精厂生产葡萄糖是以大米为原料并且经湿磨磨成粉浆我们用国内现有的几家连续喷射器进行反复试验后发现由于大米渣较粗无法工业化生产后来我们吸收了国内外各种喷射器的优点自己设计了一种新型喷射器型型型型型及型于年月我院与江苏凯享生化实业集团公司如东生物化学总厂进行技术合作科技实业家石瑞祥总经理甘为天下先对原来的酶酸法制糖工艺进行了全面改进如东生化总厂为连续喷射液化酶法制糖的工业化作出巨大的贡献和牺牲经过双方共同努力最后取得成功米糖转化率大于即大米能制以上纯糖透光率为分光光度计测定不加活性炭及助滤剂经过实践证明以大米为原料采用双酶法制糖工艺和连续喷射液化技术进行改造设备投资少上马快淀粉转化率高可以大幅度降低生产成本解决了过滤困难发酵泡沫多糖化周期长等困难完全达到了工业化要求味精行业的老前辈冯容保老师对以大米为原料采用连续喷射液化工艺给予热情指导及大力支持在他参观了如东生化总厂双酶糖车间后说以大米为原料进行连续喷射液化双酶法制糖如东生化总厂是国内第一家液化液和糖化液采用一次性过滤也是国内第一家应该全行业推广此项先进工艺但是如东生化总厂的液化工艺实为半连续喷射液化工艺操作较复杂蒸汽用量大加上本工艺采用中温淀粉酶固体糖化酶值与国外先进水平相比还有差距糖化终了有微量糊精再者在该液化工艺中中温淀粉酶用量大过滤速度尚不理想特别是对玉米淀粉来说由于液化工艺不完善导致液化不彻底针对以上问题淮海工学院与南通生化制药厂如东生化总厂无锡星达生物工程有限公司合作对全连续喷射液化酶法制糖新工艺在味精生产的应用进行更深一步研究提出喷射液化采用高温淀粉酶和高转化率糖化酶制取糖液达到如下指标精制淀粉转化率透光率不加活性炭助滤剂的过滤糖液光电比色计由精制淀粉制备的葡萄糖浓度糖化液质量透光清亮无悬浮物无糊精值根据课题指标先后在如东生化总厂南通生化制药厂进行了工业性试验最终全面完成上述指标并在此基础上先后又在江苏海安山东威海浙江钱江等多家味精厂进行工业性推广应用均获成功并且上述指标进一步得到提高如威海味精厂精制淀粉转化率透光率不加活性炭助滤剂的过滤糖液光电比色计由精制淀粉制备的葡萄糖浓度糖化液质量值尽管淮海工学院生物技术研究中心对课题推广取得了很大成绩但是我国味精厂多数为中小企业蒸汽不稳且压力偏低大型的味精厂为过热蒸汽对于低压或过热蒸气应于型喷射器喷射液化生产很不稳定为此我中心又设计了低压蒸汽喷射液化器型已申请国家专利并在青岛味精厂首先使用经双方努力最终取得巨大成功喷射温度为时蒸汽压力需要即可进行喷射液化型低压蒸汽喷射液化器技术的出现适合国情为双酶糖的进一步推广应用辅平了道路但是由于原材料蒸汽水质等多方面的原因一些单位不能达到较高水平生产不太稳定有待进一步研究提高二连续喷射液化双酶法生产葡萄糖新工艺的试验结果改造完成后达到如下主要理化指标淀粉水解完全玉米精制淀粉的淀粉葡萄糖转化率为最高达比酸法转化率提高比酸酶法转化率提高大米米糖转化率为最高达比酶酸法提高以上糖液的纯度高葡萄糖值值可达以上糖液质量好色泽浅不需脱色未加活性炭的过滤液透光率大于分光光度计测定不需要活性炭不加助滤剂的过滤工艺技术属国内首创糖液浓度由酸法的提高到酶法的以上连续喷射液化双酶法生产的糖液有利于发酵产酸糖酸转化率及提取收率的提高由于双酶糖液的质量比较稳定因此双酶糖不仅可以作为后补流加糖而且经过实践证明只要适当减少生物素及无机盐的用量双酶糖完全可作为底糖发酵采用酶法水解条件温和营养物质破坏少可减少发酵中的生物素等培养基的用量糖液发酵性好发酵终了残糖低小于并且由于糖液浓度高纯度高可采用高糖发酵工艺或中途流加糖发酵工艺或半连续发酵工艺产酸大于糖酸转化率大于由于采用特殊的全连续喷射液化原料中淀粉液化糖化彻底无糊精存在蛋白质凝聚效果好因此在发酵时与以前酸解糖或酶酸糖相比泡沫并没有增加并且进行高糖发酵时等电提取收率不但不降低反而高出以上谷氨酸外观质量明显提高透光率达以上测定方法为取麸酸溶解于的的盐酸中静止两小时后用测定本工艺的其它优点由于采用全连续喷射液化及特殊的液化工艺原料中的淀粉液化彻底蛋白质果胶类物质凝聚效果好蛋白质与淀粉分离效果好因此糖化过滤速度快在不加任何助滤剂及活性炭的情况下液化糖化采用一次性过滤其速度高于液化液糖化液单独过滤的任何一次过滤面积仅为原来的分之玉米淀粉糖过滤速度为糖浓度为过滤速度为连续小时的平均值以下类同大米淀粉糖过滤速度为大米淀粉糖液化糖化采用一次性过滤工艺技术属国内首创一次性过滤的米渣由于受高温影响米渣呈粉红色但是与二次过滤的米渣就营养成份相比蛋白质含量由提高到淀粉含量由下降为浙江味精厂测定原料来源丰富由于采用特殊的喷射液化技术即可用精原料如淀粉也可用粗原料如原粮即可用淀粉质疏松的大米木薯淀粉也可用淀粉质紧密的玉米淀粉小麦淀粉以大米玉米小麦粗淀粉等粗原料进行连续喷射液化制糖属国内首创另外可采用质量较差的淀粉原料液化效率高每小时处理淀粉大米干物质计不等连续液化的效率大大高于间歇液化设备投资少上马快连续酶法液化设备的投资视生产规模仅为万元不需要水解液化罐不需要中和脱色罐仅需一组层流罐或一组层流管道并且液化糖化完全可以露天化由于我们采用特殊的全连续喷射液化技术及复合酶使糖液值由原来普通双酶法喷射液化法的提高到现在的以上这不仅提高了收率改善了糖液的过滤性能更主要的是降低了液化酶的用量特殊的连续喷射液化用酶量仅为普通的连续喷射液化用酶量的分之由于酶反映条件比较温和并且连续化生产用汽量比较稳定加热均匀低压蒸汽操作因此蒸汽能源大大降低蒸汽用量为净糖包括淀粉糖渣或大米渣烘干用汽三工艺路线大米浸泡磨米调浆特殊的全连续喷射液化糖化灭酶过滤贮糖计量发酵四年产吨味精工厂双酶糖车间主要设备一览表序号设备规格及型号材料数量价格万元离心泵不锈钢离心泵不锈钢离心泵离心泵喷射器压滤机箱式蒸汽水力喷射器待定调浆罐层流罐缓冲罐热处理罐汽液分离器糖化罐糖液地池水泥糖液计量罐热水罐盐酸罐液碱罐五投资预算不包括土建序号项目金额万元主要设备费管道阀门费安装费技术转让费其它共计注年产以上的味精厂的双酶糖车间投资大约万元味精六经济技术分析不同原料不同制糖方法的纯糖成本项目木薯淀粉木薯粉玉米淀粉大米小麦湿粗淀粉淀粉含量制糖方法酸法双酶法双酶法酸法酸酶法双酶法双酶法酸酶法双酶法酸法双酶法原料价元吨淀粉糖转化率米糖转化率单耗元原料成本元吨辅料成本元动力等成本元米渣元纯糖成本元注以精制淀粉为原料双酶法比酸法糖液质量好每吨糖成本低元左右但相差不大双酶法成本为元左右酸法为元吨味精成本下降元左右木薯粗粉玉米加工制糖纯糖成本元若纯糖生产吨味精即每吨味精的主要原料成本分别为元和元由此可见粗淀粉吨味精成本降低元左右大米纯糖成本比精制淀粉吨味精成本低元自制淀粉与大米相比吨糖成本降低约元味精成本降低元七环境效益连续喷射液化酶法制糖为清洁生产同时减轻了发酵工段的环境污染由于酶反应的专一性淀粉水解酶在水解淀粉的同时对淀粉中蛋白质等其它物质不水解淀粉糖渣中蛋白含量米渣蛋白含量因此淀粉糖渣米渣是很好的饲料淀粉糖渣米渣特别是淀粉渣能否作为饲料关键取决于淀粉糖渣脱水难易过去采用间歇液化生产双酶糖糖液过滤困难需加助滤剂过滤淀粉糖渣不但不能被利用而且是作为废弃物被环保部门罚款现在采用低压蒸汽喷射液化技术糖液过滤速度加快三小时平均值糖渣脱水容易易烘干作为饲料年产万吨味精厂光省去助滤剂珍珠岩和利用淀粉糖渣年增加经济效益万元沈阳味精厂提供粗原料的应用柠檬酸发酵原料的改变山芋干玉米低压蒸汽喷射液化技术的应用为综合利用原料减少废弃物创造了条件过去采用酸法糖生产味精必须采用精制淀粉为原料生产淀粉糖产生的污水是味精生产的主要污染源之一由于低压蒸汽喷射液化酶法制糖技术的成功生产味精的原料可以用粗原料代替一方面降低了味精生产成本另一方面消除了生产淀粉的污水排放采用粗玉米淀粉生产味精是今后味精工业发展方向之一由于糖液质量的提高发酵转化率及提取收率也相应提高终端废液中的残留有机物也相应减小因此连续喷射液化酶法制糖工艺的应用减轻了发酵工段的环境污染喷射液化器属无声加热器无噪音产生不仅改善了制糖工段的操作环境而且可用在连消上改善连消工段的操作环境由于整个酶水解反应不采用强酸作催化剂因此整个生产过程中无有害气体产生第二节以玉米为原料复合酶法全连续喷射液化新工艺在柠檬酸生产中的应用一应用的可行性一前言我国柠檬酸发酵生产主要依赖薯干作原料东北地区部分工厂以精制玉米淀粉为原料众所周知日前薯干精制玉米淀粉供应紧张价格高特别是薯干质量次混有大量泥沙影响产酸水平提取收率及设备的正常运转直接威胁着我国柠檬酸发酵生产而且薯干种植地区窄收购季节短贮藏损失大占用流动资金多等等使生产成本急剧上升鉴于目前形势迫切需要我们寻找其它原料代替上述原料目前玉米价格基本与薯干拉平在山芋干产地每吨山芋干低于玉米元且玉米供应稳定淀粉质量好不但生产吨柠檬酸产出吨玉米干渣含蛋白售价元吨具有较高的直接经济效益每吨柠檬酸成本下降元同时由于以玉米为原料生产的液化液质量高有利于提高产酸水平及提取收率特别是提取收率提高例蚌埠柠檬酸厂用山芋干为原料时提取收率为现以玉米为原料提取收率为因此间接经济效益更为突出成本下降元因此以玉米为原料复合酶法全连续喷射液化新工艺在柠檬生产中的应用具有很好的经济效益每吨柠檬酸成本下降元以上目前安徽蚌埠柠檬酸厂山东日照柠檬酸厂黑龙江甘南柠檬酸厂河北定州柠檬酸厂江苏省无锡市中亚柠檬酸厂湖北宜昌柠檬酸厂等八家单位均采用我院提供的连续喷射液化新技术二材料及方法原料玉米玉米不经干脱去皮去胚淀粉含量左右玉米粉玉米经干脱去皮去胚淀粉含量一精制玉米淀粉东北产淀粉含量山芋干山东安徽产淀粉含量左右酶制剂耐高温一一淀粉酶万无锡酶制剂厂生产中温一一淀粉酶干无锡酶制剂厂生产喷射液化器技术技术提供单位上海兆光公司液化喷射器规格附表一序号型号规格每小时处理量价格万元台干物质计液体计碳钢为材质不锈钢为材质一一一一一一注碳钢材质保证使用年限为二年不锈钢材料的保证使用年限为五年液化方法及液化工艺条件的控制工艺流程调浆一配料一喷射液化一液化保温一二次喷射一高温维持一闪急冷却一中和一过滤一贮糖一低温连续消毒一发酵液化工艺条件控制粉浆浓度一次喷射液化温度一一次喷射液化保温时间一二次喷射温度二次喷射保温时间分钟三以玉米为原料复合酶法全连续喷射液化新工艺在柠檬酸生产中的应用试验结果直接经济效益高由于玉米与山芋干价格拉平若单耗相等山芋干换成玉米的经济效益首先体现在玉米渣上附表二玉米蛋白粉干玉米渣成本估算法序号原料或费用名称单位单价元单耗单位成本元进项增值税元玉米渣吨蒸汽吨电车间经费管理费合计玉米蛋白粉售价元吨吨玉米生产吨柠檬每吨玉米生产干玉米渣因此吨柠檬酸成本降低一一元年产柠檬酸山芋干换成玉米粉年直接经济效益万元年提取收率大幅度提高成本大幅度降低由于玉米液化液发酵前过滤去除玉米渣安徽蚌埠柠檬酸厂提取收率由过去的以山芋干为原料提高到现在的以玉米为原料提高柠檬酸价格元吨成本下降元年产柠檬酸年直接经济效益为万元年连续喷射液化工艺优于间歇液化工艺喷射液化相比间歇液化液化彻底间歇法玉米转化率仅为连续法玉米转化率为高出喷射液化相比间歇液化加热均匀无噪声可节省蒸汽间歇液化生产每吨糖需酶制剂元连续液化需酶制剂仅为元间歇液化过滤速度为一三小时平均值连续喷射液化过滤速度三小时平均值年产吨柠檬酸厂间歇液化需要过滤面积为每天过滤小时每年生产天料液浓度玉米单耗吨可选台过滤机而连续喷射液化需过滤面积为可选台过滤机节省投资万元台台万元附表三间歇液化与连续化理化指标对比序号液化方法喷射液化间歇液化玉米转化率吨糖耗酶价格元蒸汽单耗吨汽吨糖过滤速度一三小时平均值附表四间歇液化与连续喷射液化经济技术分析液化方法喷射液化间歇液化序号项目单价元单耗成本元单耗成本元一原辅料一玉米粉淀粉酶二能源二水电汽三车间经费三工资及福利折旧维修其它合计年产吨柠檬酸液化方法由间歇法改为连续喷射法年直接经济效益为万元注提取收率糖酸转化率为因此吨柠檬酸耗糖吨糖玉米粉单价元吨已包括加工费内产地为安徽省年月份价间接经济效益更为突出由于液化液质量改善为提高产酸打下了基础由于发酵前液化液过滤去除米渣因此发酵时搅拌容易耗能低同时也为发酵罐的改革由机械搅拌改为气升式打下了基础环境效益好由于采用发酵罐外液化并采用低温连续消毒技术液化及消毒时无噪音产生改善了操作环境由于原料的改变发酵前过滤去玉米渣玉米渣是较为高档的蛋白饲料因此原料的综合利用好同时减轻了对环境的污染由于糖液质量的提高发酵转化率及提取收率也相应提高终端废液中的残留有机物也相应减少因此连续喷射液化酶法制糖工艺的应用减轻了发酵工段的环境污染四年产吨柠檬酸工厂连续喷射液化车间主要设备一览表序号设备名称规格及型号材质数量价格万元备注离心泵一不锈钢喷射器一层流罐高温维持罐调浆罐汽液分离器贮罐过滤泵一不锈钢五年产柠檬酸工厂连续喷射液化车间投资预算不包括土建序号项目金额万元备注主要设备调浆罐贮罐离心泵若可利用可降低投资技术转让费根据规模大小转让费可适当调整安装费管道阀门费其它合计