Оптимизация интегрированной системы управления глюкозо-паточным комбинатом
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
? использовать хроматографическую колонку с катионитом, который не полностью насыщен Са2+. Если инверсия осуществляется отдельно, то хроматографическое разделение проводят на катионите, полностью переведенном в Са-форму. Отбор глюкозной и фруктозной фракций с колонки проводят так, чтобы они имели чистоту 95 %.
Среднюю смешанную фракцию используют для приготовления раствора сахарозы. После фильтрования и обесцвечивания растворы глюкозы и фруктозы сгущают до получения сиропов с концентрацией СВ 50-70%. Из фруктозной фракции получают фруктозные сиропы с содержанием 90 и 95% фруктозы на СВ. Кристаллизацией из фруктозного сиропа можно получить 50% кристаллической фруктозы. Если же кристаллизация проводится с применением метанола, то выход кристаллической фруктозы возрастает до 80%. Для увеличения выхода фруктозы глюкозный сироп может быть подвергнут изомеризации с получением изосиропа. Этот сироп в отличие от глюкозы обладает такой же сладостью, как сахароза, и может применяться как ее заменитель или может быть подвергнут хроматографическому разделению.
Для получения 1 кг фруктозы с 100% содержанием СВ необходимо 2,1 кг сахарозы, если не проводится изомеризация глюкозы, а если она проводится, то 1,5 кг.
Применение фруктозы, полученной из сахарозы в качестве подслащивающего вещества, позволяет заменить 3/4 сахарозы. Из сахарозы кроме фруктозы получается также глюкоза с выходом 50 %. Глюкоза может быть использована, например, для производства витамина С. Переработка крахмала с получением фруктозосодержащих растворов рассмотрена далее.
Глюкозно-фруктозные сиропы
В качестве полноценного заменителя сахарозы в пищевой промышленности широко используют глюкозно-фруктозные сиропы (ГФС). Их получают из крахмала путем многостадийного ферментативного процесса с применением ?-амилазы, амилоглюкозидазы и глюкоизомеразы. Производят ГФС с 42, 55 и 90% содержанием фруктозы.
В качестве субстрата для изомеризации используют растворы глюкозы концентрацией 35-50%. Каждый ферментный препарат имеет свой оптимум рН, определяемый экспериментально, в основном, в пределах 7,5-8,2. Оптимальное значение температуры для большинства препаратов лежит в области 58-65 С.
Изомеризация глюкозы во фруктозу является обратимой реакцией. Равновесное состояние характеризуется содержанием 48-52 % фруктозы и зависит от температуры реакции.
Влияние температуры на процесс изомеризации глюкозы
Температура, СКонцентрация фруктозы после изомеризации, 46,54047,54548,26049,97052,47553,18054,28554,7
Процесс получения фруктозосодержащих продуктов из крахмала представлен в виде схемы на рис. 2. Он включает этапы гидролиза крахмала, изомеризации глюкозы, выделения фруктозы.
.1 Гидролиз крахмала
В соответствии с разработанной технологией 38-40% суспензию кукурузного крахмала смешивают с рециркулирующей частью разжиженного крахмала и проводят двухстадийное разжижение крахмала ферментным препаратом (основной фермент - ?-амилаза) из расчета 0,02 масс. % препарата от массы СВ. Крахмальное молоко шнековым насосом из сборника подается в инжектор, предназначенный для быстрого нагревания суспензиии острым паром. Нагретый крахмальный клейстер (110С) подается в выдерживатель, где поддерживается давление 0,3-0,4 МПа, затем в емкость-разжижитель, где из-за вскипания происходит дополнительная деструкция крахмала. Продолжительность выдерживания в разжижителе - 15-30 мин (100С). Степень гидролиза на первой стадии составляет 2-3% РВ.
Рис. 2. Принципиальная технологическая схема получения из крахмала глюкозно-фруктозного сиропа
Частично гидролизованный крахмал подается в инжектор, в котором сироп нагревается до 140С и впрыскивается в испаритель. Температура в испарителе устанавливается 85-90С, и оттуда сироп подается на вторую ступень разжижения, иногда называемую стадией декстринизации. В сироп после испарителя подается фермент ?-амилаза; обычно на эту стадию дается 2/3 всей нормы фермента. В конце второй ступени разжижения (1,5-3 ч) степень осахаривания достигает 14-17% РВ.
После разжижения крахмала гидролизат содержит 34-35% СВ, не дает синего окрашивания с иодом, глюкозный эквивалент его составляет 18-20%, вязкость - 20-25 МПа с. Осахаривание амилоглюкозидазой (0,3 масс % препарата от массы СВ) осуществляют при 50-60С, рН = 4,5 (4,2-4,7), 48-72 ч. Осахаривание сиропа ведут до достижения РВ 97-98%, что соответствует содержанию глюкозы в сиропе 93-94%. По достижении глюкозного эквивалента 97-98% (содержание глюкозы 96-97%) осахаривание крахмала прекращают, нагревая сироп до 90С.
Осахаренный сироп направляют на станцию механического фильтрования для удаления нерастворимых примесей.
От растворимых примесей раствор очищают угольной и ионообменной очисткой. Угольная очистка проводится обычно в две стадии. Общий расход порошкообразного угля составляет 10-15 кг/1 т СВ. На стадии очистки глюкозных гидролизатов используется около 40% общего количества угля, для очистки фруктозосодержащих сиропов - 60%. При использовании гранулированного угля сорбент может быть регенерирован водяным паром при 600-800С и использован повторно.
Очищенный от красящих веществ и части растворимых примесей глюкозный сироп поступает на ионообменную очистку. Обычно используются сульфостирольные катиониты и слабоосновные аниониты, например КУ-2-8 и АНТ-Э21. Колонны с ионитами обычно работают попарно - сироп последовательно проходит катионо- и анионообменник.
1.2 Изоме?/p>