年产2万吨结晶木糖醇生产车间设计.doc
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年产2万吨结晶木糖醇生产车间设计.doc
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北京理工大学珠海学院2014届本科生毕业设计
诚信承诺书
本人郑重承诺:
我所呈交的课程设计是在指导教师《年产2万吨结晶木糖醇生产车间设计》的指导下,独立开展研究取得的成果,文中引用他人的观点和材料,均在文后按顺序列出其参考文献,
设计使用的数据真实可靠。
承诺人签名:
日期:
年月日
年产2万吨结晶木糖醇生产车间设计
摘要
随着人们对木糖及木糖醇的特殊功能的了解,木糖醇被广泛用于食品、医药等领域;如利用木糖醇渣作基料成功开发出食用菌产品[1],也可作为糖尿病患者的辅助治疗剂。
本设计是采用木糖结晶法来生产结晶木糖醇。
结晶木糖醇的生产步骤是首先将玉米芯进行清洗,后送入水解罐中,再加入硫酸进行酸解;通过中和脱色罐进行中和脱色,接着将中和脱色液进行板框过滤,后进入离子交换柱吸附除杂质;再进行第一次蒸发浓缩,继续进行二次离子交换,和二次蒸发浓缩;将浓缩液打入卧式结晶机中进行木糖结晶,然后对其连续氢化,使木糖液转化为木糖醇液,最后利用离子交换柱进行交换,蒸发器蒸发浓缩木糖醇液;然后采用梯度降温对浓缩液进行结晶,通过离心机分离木糖醇晶体与母液,得到木糖醇晶体,利用蒸汽去除水分,最获得晶体木糖醇成品。
本设计是采用木糖结晶法可以提高和净化结晶木糖醇的质量[2]。
设计内容包括工艺原料的选择;生产设备选型;工艺中的物料衡算,以及工艺流程图和车间布置图。
关键词:
木糖;木糖醇;玉米芯;木糖结晶法
Anannualoutputof20000tonsofcrystallinexylitolproductionworkshopdesign
Abstract
Alongwiththespecialfunctionofxyloseandxylitolunderstanding,xylitoliswidelyusedinfood,medicineandotherfields;suchastheuseofxylitolslagastherawmaterialofediblefungusproductssuccessfullydeveloped[1],alsocanbeusedastheauxiliarytreatmentofdiabetespatients.Thisdesignistheuseofxylosecrystallizationmethodtoproducecrystallinexylitol.Theproductionstepscrystallinexylitolisfirstcleanedthecorncob,sentinthehydrolysistank,addingsulfuricacidsolutionisneutralizedbyneutralization;decolorizationdecolorizationtank,thenneutralizingdecoloringsolutionofplateandframefilter,afterenteringtheionexchangecolumnadsorptionimpurities;thenthefirstevaporation,continuetocarryoutatwoionexchange,andtwoevaporation;xylosecrystallizationwillconcentrateinthehorizontalcrystalmachine,andthenthecontinuoushydrogenationofxyloseintoxylitol,liquidliquid,theionexchangecolumnexchange,evaporatorevaporationandcoolingcrystallizationofxylitolliquid;theconcentrategradient,separatethexylitolcrystalandthemotherliquorbycentrifuge,toobtainxylitolcrystal,removingwaterusesteam,theobtainedcrystalxylitolproducts.Thisdesignistheuseofxylosecrystallizationmethodcanimprovethequalityof[2]purificationandcrystallizationofxylitol.Designcontentincludingtheprocessofselectionofrawmaterials;productionequipment;materialbalanceintheprocessofcalculation,andprocessflowdiagramsandworkshoplayout.
本设计工艺流程为:
Keywords:
Xylose;Xylitol;Corncob;Xylosecrystallizationmethod
目录
1前言 1
1.1木糖醇的简介 1
1.2木糖醇的物化性质 1
1.2.1物理性质 1
1.2.1化学性质 1
1.3木糖醇的用途 2
1.4木糖醇的发展与意义 2
1.5木糖醇工艺设计的简述 2
2材料的确定于生产工艺的论述 4
2.1材料的确定 4
2.1.1木糖醇的原料 4
2.1.2木糖醇的辅料 4
2.2木糖醇工艺的论述 4
2.2.1水洗和水解工序 4
2.2.2中和和脱色工序 5
2.2.3一次离子交换工序 6
2.2.4一次蒸发浓缩工序 6
2.2.5二次离子交换工序 7
2.2.6二次蒸发浓缩工序 7
2.2.7结晶工序 7
2.2.8加氢工序 7
2.2.9三次离子交换工序 8
2.2.10三次浓缩工序 8
2.2.11再结晶工序 8
2.2.12离心分离工序 8
2.2.13干燥工序 9
2.2.14内外包装工序 9
3木糖醇工序的物料衡算 10
3.1水洗和水解工序的物料衡算 10
3.1.1水洗和酸预处理的物料衡算 10
3.1.2水解,水洗回收糖的物料衡算 11
3.2中和和脱色工序的物料衡算 13
3.3一次离子交换工序的物料衡算 15
3.4一次蒸发浓缩工序的物料衡算 16
3.5二次离子交换工序的物料衡算 17
3.6二次蒸发浓缩工序的物料衡算 18
3.7结晶工序的物料衡算 19
3.8加氢工序的物料衡算 19
3.9三次离子交换工序的物料衡算 20
3.10三次浓缩工序的物料衡算 21
3.11再结晶工序的物料衡算 22
3.12干燥工序的物料衡算 22
4木糖醇生产设备选型 24
4.1水解工序设备选型 24
4.2中和,脱色工序设备选型 24
4.3一次交换工序设备选型 25
4.4一次蒸发浓缩工序设备选型 25
4.5二次交换工序设备选型 26
4.6二次蒸发浓缩工序设备选型 26
4.7木糖结晶工序设备选型 27
4.8木糖加氢工序设备选型 27
4.9三次交换工序设备选型 28
4.10三次蒸发浓缩工序设备选型 28
4.11再结晶工序设备选型 28
4.12离心分离工序设备选型 28
4.13干燥工序设备选型 29
4.14总设备选型 30
5能量估算与污染物处理 31
5.1能量估算 31
5.1.1水电气用量 31
5.1.2劳动力估算 32
5.2污染处理 32
5.2.1水污染处理 32
5.2.2噪声污染处理 33
5.2.3废渣污染处理 33
6设计总结 34
主要参考文献 35
谢辞 36
附录 37
1前言
1.1木糖醇的简介
木糖醇的分子式是C5H12O5,木糖醇和阿拉伯糖醇、核糖醇、来苏糖醇互为同分异构体[2]。
木糖醇是具有甜味的醇,但它却不是糖,原因是它并没有糖类的醛基,而是拥有5个羟基,也正是羟基使其具有甜味;木糖醇拥有5个羟基使其甜味甜过蔗糖,比果糖稍低点[2]。
糖类一般是应用于制作甜味剂,而木糖醇具有甜味,便也可用来制作甜味剂,可它们的物化性质是不同的,木糖醇一般不能被细菌发酵,而有的糖类却可以被各种酵母发酵成不同的产品,这就说明了木糖醇具有它本身独有的作用,有很大的研究的价值。
不过,木糖醇本性偏凉,对肠胃有刺激作用,不易被胃酸分解[3]。
木糖醇是一种重要的食品添加剂[4],木糖醇具有很大的营养价值,不过它的提取所花费的费用巨大,但它却普遍存在于自然界。
但这并不能阻碍人们对木糖醇的需求,有需求便有效益,便促进企业不断地研发新的制木糖醇工艺。
因为农林废料含有丰富的多缩戊糖[2],而多缩戊糖可通过加酸的化学水解及结晶得到木糖,进一步通过加氢还原成木糖醇。
1.2木糖醇的物化性质
1.2.1物理性质
木糖醇是五元醇,它的相对分子质量是152.12;其外形一般以结晶状或粉末状[2]。
果糖的甜度是木糖醇的1.15倍,其热量和蔗糖相同,鉴于木糖醇的优点,它大有取代蔗糖成为第一甜味剂的趋势[5];木糖醇可代替蔗糖按正常生产需要用于糖果、糕点、饮料[6]。
木糖醇的熔点比蔗糖低,是92~95℃;溶于水时会发生吸热反应。
由于相似相容原理,木糖醇微溶于酒精,易溶于水,难溶于有机溶剂。
1.2.1化学性质
木糖醇是戊五醇,与其他醇类物质一样拥有羟基,故木糖醇具有其他醇类物质的通性。
既可以被氧化生成酸,又可以被还原成醛,更可以与有机酸发生反应生成相对应的酯;聚丙烯酸树脂与木糖醇可以发生酯化反应[7];还可以分子内脱水形成脱水木糖醇。
脱水木糖醇与液体木糖醇(木糖醇结晶后的木糖醇母液)的形态相似[2],都是液体;但它们不是同一种物质,并不是熔化了的木糖醇液体,两者的性质有很大的区别。
不过与甘油有太多的相似的地方,由于相似相容的原理,脱水木糖醇具有甘油一些性质,脱水木糖醇可运用于军工和食品等行业[2]。
1.3木糖醇的用途
木糖醇有广泛的作用,比如木糖醇可以改善肝功能,降低转氨酶,可制作营养剂和辅助治疗剂;木糖醇可以延长食品保质期,缓慢物品潮湿度,可以制干燥剂;木糖醇可以防止龋齿,抑制链球菌的生长及酸的产生,可以制木糖醇口香糖[8];木糖醇可增加相容性,提高绝缘电阻,可以制耐热的增塑剂;木糖醇具有相当强的吸湿性,降低了物体的干燥度,可以制保湿剂;木糖醇具有抑制肥胖,消除人体内有害酮体的产生,可制作减肥甜点。
木糖醇具有无刺激作用,可调节化妆品类的湿润度,可以制调整剂。
糖醇来源广泛,价格低廉,具有开发绿色增塑剂的潜在优势[9]。
1.4木糖醇的发展与意义
一开始,开发研究木糖醇是为了解决甘油缺乏的问题,从而寻找甘油的代替品。
我国的木糖醇发展史悠久,将近40多年。
木糖醇开发起步时,由于技术不够成熟,耗能高,所付出的成本远大于甘油的,导致不能广泛运用于其他工业部门[2]。
我国是农业发展的大国,每年产生大量的农业废料,而木
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