淀粉液化生产工艺及其生产系统的制作方法

本发明涉及淀粉液化技术领域，尤其涉及一种淀粉液化生产工艺，及淀粉液化生产系统。

背景技术：

淀粉糖制糖工艺一般采用酶液化与酶糖化的双酶法，即液化酶先随机将淀粉分子切成平均7～8个葡萄糖分子(对应de值12～14)单元的短链分子，再依靠大量的糖化酶逐个与短链分子结合后逐次把葡萄糖单元一个一个水解下来。

淀粉液化是淀粉遇水后在加热情况下迅速膨胀，料液黏度增加，淀粉分子间作用力减弱，引起淀粉颗粒解体，此时高温淀粉酶开始作用，快速水解淀粉，不断变成更小的葡萄糖聚合体，最终得到短链糊精，这一过程是淀粉糖生产的关键工序，可以快速降低料液黏度，并利于糖化酶进一步水解成单糖。液化程度不好，不但后续工序过滤困难，甚至会由于大分子糊精的存在让结晶和离心分离变得非常困难甚至无法结晶。现有淀粉液化通常需经过二次喷射工艺，其中一次喷射维持罐设计为上进下出，喷射压力在0.5mpa左右，蒸汽压力推动物料在维持盘管内不能达到湍流、碰撞，维持时间约在54s左右，维持时间短物料未能得到充分水解，导致酶制剂用量较大，糖转化收率降低，增加生产成本。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种淀粉液化生产工艺，通过在喷射承压罐内增设分散板结构加强淀粉乳的湍流、碰撞与分散作用，同时在进入维持盘管前结合增设静态混合器，从而显著提高淀粉乳的液化效果，实现以一次喷射工艺替代现有淀粉液化的二次喷射工艺，既保障了淀粉液化效果，又简化生产工序，极大降低生产成本。

为实现上述目的，本发明提供的淀粉液化生产工艺，采用一次喷射工艺对加有α-淀粉酶的淀粉乳进行液化，所述一次喷射工艺包括以下步骤：

a、将加有α-淀粉酶的淀粉乳以连续方式输送至蒸汽喷射器，然后从蒸汽喷射器的出口经过不少于2m的垂直射程进入承压罐；

b、在承压罐内，淀粉乳从承压罐顶部的入口喷洒下来，经过悬置在承压罐内、呈锥面状的分散板进行二次分散，然后沿分散板与承压罐内壁之间的空隙落入承压罐底部，汇集至承压罐底部的出口流至静态混合器；

c、物料以下进上出的方式经过静态混合器后，进入入口直径大于出口直径的维持盘管，最后进入液化闪蒸罐，完成淀粉液化反应。

本发明的淀粉液化生产工艺，利用在承压罐内增设的分散板结构，使从蒸汽喷射器射出的淀粉乳在分散板表面进行高速碰撞与分散，增强淀粉乳的湍流，经二次分散后的淀粉乳沿承压罐内壁从分散板与内壁间的空隙汇集到承压罐底部，再以下进上出的方式经过静态混合器的充分混均，在保证静态流动的前提下强化混合效果并适当延长经承压罐和静态混合器内的淀粉乳在液化压力、温度下的维持时间，从而显著提高液化效率与后续糖转化率，还可节约淀粉酶用量，最后从静态混合器顶部流出的淀粉乳再经过维持盘管进入液化闪蒸罐泄压完成液化。经由上述一次喷射工艺的淀粉液化，不仅能提高液化效果，促使后续糖化流程达到较高的糖转化率，还能够减少淀粉酶用量。本发明的一次喷射工艺，可保证稳定的高反应率，实现对现有淀粉液化二次喷射工艺的替代，从而简化生产工序，显著降低生产成本。

作为对上述技术方案的限定，所述分散板设置在承压罐内距离顶部入口2.0～2.3m处，所述分散板顶部夹角为110～120°。

作为对上述技术方案的限定，所述淀粉乳的波美度为17.0～18.5°bé，所述淀粉乳中α-淀粉酶的加入量为0.10～0.16kg/t干淀粉。

作为对上述技术方案的限定，所述承压罐、静态混合器、维持盘管中压力均为0.1～0.2mpa，温度均为105～108℃。

作为对上述技术方案的限定，所述淀粉乳从进入承压罐到进入液化闪蒸罐的时间为5～10min。

进一步限定分散板在承压罐内悬置的位置、分散板顶部夹角，淀粉乳浓度、α-淀粉酶加入量，液化压力、温度以及从进入承压罐到液化闪蒸罐泄压的维持时间等工艺参数，使淀粉液化反应率更高，更利于提高后续糖化转化率。

同时，本发明还提供了一种淀粉液化生产系统，包括蒸汽喷射器，所述蒸汽喷射器的进料口与淀粉乳输送管路连接，所述蒸汽喷射器的出料口经过垂直管路连接至承压罐的物料入口，所述物料入口设置在承压罐的顶部，在承压罐内、于中上部悬空设置呈锥面状的分散板，在承压罐底部设置物料出口，所述物料出口通过管路连接至静态混合器底部的进口，所述静态混合器的出口设置在顶部，并从顶部出口再经过维持盘管连接至液化闪蒸罐。

作为对上述技术方案的限定，所述分散板通过固定在承压罐内壁的支撑杆悬空设置在承压罐内距离顶部物料入口2.0～2.3m处，所述分散板顶部夹角为110～120°，分散板朝向物料入口的板面为光滑面。

作为对上述技术方案的限定，所述分散板围构的圆锥底面面积与承压罐横截面面积比例为(0.70～0.80)：1。

作为对上述技术方案的限定，所述承压罐的底部呈倒锥形，物料出口设置在倒锥形的锥尖处。

为方便淀粉液化工艺的进行，本发明提供了配套的生产系统，便于液化工序的操作与控制，同时还可确保液化反应的稳定、高效进行。进一步限定分散板的结构、在承压罐内的悬置位置、与承压罐内部空隙的大小，承压罐底部结构，维持盘管入口、出口直径等设备参数，以使淀粉如的二次分散效果、维持时间达到最优，获得较高的淀粉糖转化率。

综上所述，采用本发明的技术方案获得的淀粉液化生产工艺，将承压罐内分散板对淀粉乳的高速碰撞与分散作用，与静态混合器的均浆作用进行结合，在保证淀粉乳静态流动的前提下强化淀粉乳的湍流、分散与混合，并适当延长经承压罐和静态混合器内的淀粉乳在液化压力、温度下的维持时间，从而显著提高液化效率与后续糖转化率，还可节约淀粉酶用量。经由上述一次喷射工艺，可替代现有淀粉液化技术的二次喷射，简化生产工序，降低生产成本，进一步在本发明提供的配套生产系统中进行淀粉乳一次喷射液化，不仅便于工序的操作与控制，还可确保液化反应的稳定、高效进行，获得较高的淀粉糖转化率。

附图说明

下面结合附图及具体实施例方式对本发明做更进一步详细说明：

图1为本发明所述淀粉液化生产系统结构示意图。

图中：1-蒸汽喷射器；101-蒸汽喷射器的蒸汽进口；2-蒸汽喷射器的进料口；3-蒸汽喷射器的出料口；4-承压罐；41-支撑杆；5-物料入口；51-球阀阀门；6-分散板；7-物料出口；8-静态混合器；81-螺旋片；9-维持盘管；10-液化闪蒸罐。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例涉及一种淀粉液化生产工艺，尤其适合在图1所示的连续生产系统中进行。如图1所示，该淀粉液化生产系统包括蒸汽喷射器1，蒸汽喷射器的进料口2与淀粉乳输送管路连接，蒸汽喷射器的出料口3经过不少于2m的垂直管路连接至承压罐4的物料入口5，如垂直管路为2m，蒸汽喷射器的蒸汽进口101与蒸汽管道相连；承压罐4的物料入口5设置在罐体顶部，在物料入口5旁还设有球阀阀门51；在承压罐4的内部、距离物料入口2.0～2.3m处，最佳距离为2.3m处，通过固定在承压罐4内壁的支撑杆41悬空设置分散板6，所述分散板6呈圆锥状，其顶部夹角为110～120°，最佳的顶部夹角为110°，分散板6朝向物料入口5的板面为光滑面，为便于控制淀粉乳流速，分散板6围构的圆锥底面面积与承压罐4横截面面积比例为(0.70～0.80)：1，最佳比例为0.75：1；承压罐4底部呈倒锥形，在倒锥形的锥尖处设置物料出口7。所述物料出口7通过设有球阀的管路连接至静态混合器8底部的进口，所述静态混合器8的出口设置在顶部，从顶部出口再经过维持盘管9连接至液化闪蒸罐10。在承压罐4的罐体上还设有压力表与温度表，用于检测相连通的承压罐4、静态混合器8、维持盘管9内的压力与温度，所述承压罐4还设有换热泵，用于保持承压罐4内的恒温条件；在静态混合器8内通过螺旋片81对料液进行静态混合。

所述液化工艺具体操作步骤如下：

(一)液化前准备

1、淀粉乳输送管路的冲洗，必须从淀粉车间的淀粉乳储罐出料口处进行，全管冲洗；当班开始打淀粉乳前，必须再进行冲洗，冲洗至洗后水清澈无味为标准；

2、对淀粉乳贮罐和混合罐要进行蒸汽灭菌，然后进行彻底清洗；

3、在用蒸汽和热水清洗设备和管路时，要提前用蒸汽预热各管路，预热时蒸汽阀门要逐渐开启，先小后大；

4、液化前必须进行以水带料联动试车预热管路，热水从液化柱排入糖化罐；采用一次喷射工艺，α-淀粉酶加入量为0.10～0.16kg/t干淀粉，在确保液化de值合格的前提下降低酶耗。

(二)液化一次喷射

a、用泵将淀粉乳打入调节罐，稀释至波美度17.0～18.5°bé，在不断搅拌中加入少量10％稀碱液，调节ph值至5.5～5.8，加入α-淀粉酶0.10～0.16kg/t干淀粉；将调节好的混合淀粉乳用螺杆泵变频调节，经换热器加温至45～60℃，连续打入一次喷射器进行喷射液化，喷射流量为20～30m³/h，温度控制在105～108℃，从蒸汽喷射器的出口经过不少于2m的垂直射程进入承压罐；

b、在承压罐内，淀粉乳从承压罐顶部的入口喷洒下来，经过悬置在承压罐内、呈锥面状的分散板进行二次分散，然后沿分散板与承压罐内壁之间的空隙落入承压罐底部，汇集至承压罐底部的出口流至静态混合器；

c、物料以下进上出的方式经过静态混合器后，进入入口直径出口直径的维持盘管，最后进入液化闪蒸罐，液化闪蒸罐液位控制在20～30％，液化柱维持液化时间约90～120min，液化de值13～16％合格出料；液化液碘色反应为棕色，蛋白絮凝现象明显为合格，根据工艺要求调整出料，柱式液化合格后，经冷却换热和真空闪冷降温至58～62℃后，将液化液送入糖化工段。

(三)糖化工段

1、在搅拌状态下，用4～5％稀盐酸将液化液ph调节至5.5～6.0(一般无需调整)，然后加入真菌酶0.15～0.20kg/t干基；

2、打开糖化罐的进料泵和进料阀，将加酶混合液送入糖化罐；

3、当物料离人孔口约30cm时，关闭糖化罐进料阀，搅拌3～4h停搅拌，取样检测ph值、浓度、de值。保温58～60℃，糖化24～30h；

4、糖化终了时，取样检测de值，de值≥52％，通知转鼓除渣岗位开始糖化罐出料；

5、糖化罐出料完毕后关闭出料泵、出料阀；用cip清洗系统对糖化罐进行切底清洗，然后关闭该糖化罐所有阀门，做好原始记录待用。

实施例二

本实施例涉及生产条件对液化效果的影响，按照实施例一的生产工艺，经过相同的后续糖化工段，不同实施例生产条件及获得的液化效果见下表。

对比例1

本对比例采用淀粉液化二次喷射工艺，即淀粉乳经过蒸汽喷射器、承压罐、维持盘管和液化闪蒸罐对淀粉进行一次喷射液化，从液化闪蒸罐流出的料液补加α-淀粉酶后重复经过蒸汽喷射器、承压罐、维持盘管和液化闪蒸罐进行二次喷射，本对比例的承压罐为不具有分散板的常规承压罐，淀粉液化后糖化工序与实施例2.1相同。

对比例2

本对比例采用淀粉液化一次喷射工艺，与实施例2.1的区别在于：加有α-淀粉酶的淀粉乳从设有分散板的承压罐直接进入维持盘管，不经过静态混合器，其它液化步骤及后续糖化工序均相同。

对比例3

本对比例采用淀粉液化一次喷射工艺，与实施例2.1的区别在于：加有α-淀粉酶的淀粉乳经蒸汽喷射器射入至不具有分散板的常规承压罐，其它液化步骤及后续糖化工序均相同。

对比例1-3的淀粉液化效果及糖化转化率结果如下表所示：

对比实施例二与对比例1-3的结果，相较于实施例二，对比例1不仅α-淀粉酶加入量多，液化柱液化维持时间耗时长，糖转化率却反而较低，还产生了具有差异的液化de值；对比例2虽然在α-淀粉酶加入量方面低于对比例1，但为维持糖转化率，需延长液化柱液化维持时间，由此造成液化de值差异更大，另外对比例2的α-淀粉酶加入量仍显著高于实施例二；对比例3的α-淀粉酶加入量较对比例1、2都有下降，但也略高于实施例二，而液化柱液化维持时间也最长；由此可见本发明的淀粉液化生产工艺，实现以一次喷射工艺替代现有淀粉液化的二次喷射工艺，能够保证产品质量的基础上，有效提高淀粉乳的液化效果，缩短生产周期，降低生产成本。