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对于焊接工具电烙铁的使用是本门课程的一个重点,要求学生熟练掌握,因此授课中只针对烙铁的种类及辅料进行简单的讲解和认识,用一个课时。那么焊接练习则要进行6—8学时。首先准备较多的电子厂报废的线路板,要求学生用元器件在上面进行焊接练习。例如一次要求40个焊点,之后又教师进行点评,指出其中的不良之处及发生原因,将统一的不良点进行分类,要求学生辨别。再经行练习,直到完全符合要求。其次,为锻炼学生的维修能力,还进行拆焊练习,将之前的焊接练习的元件再拆除下来。这样还可以下次继续使用。经过这样的练习之后,学生的手工焊接已经基本合格,可以焊接作品。同时拆焊的能力也得到锻炼。第三,经过前面的练习,学生已经没有耐心再练习了,因此为了调动学生的学习积极性,又开展一个焊接自创作品的比赛活动。先为学生准备焊接导线,要求学生进行创意产品的设计和制作,至少有20个焊点。完成后进行评分,选出有创意的好产品5个,老师进行奖励。学生表现出极大的兴趣,下课之后仍然不离去,甚至晚自习也要制作。课后将作品进行各班级展示,取得很好的效果。可见我们的学生也是有学习热情的,只要找对路,一定有效果。当然学生的奖励是没有经费的,因此就将课程最后学生组装的调频收音机作为奖品。
2.紧固件和紧固工具的学习
上课前将各种常用的紧固工具进行收集,针对实际的使用进行讲解,使学生的实际动手能力提高,特别讲解使用中的注意事项。例如:针对不同大小的螺钉应使用不同大小的改锥,但是怎样确定螺钉拧紧了没有,如何检验,为什么螺钉有脱扣的现象等等,将这样的问题留给学生,以提高其积极参与的热情。还有要求学生举出在生活中的紧固工具和使用方法。同学的学习积极性很高,各种各样的回答都有,既活跃了课堂气氛有提高了教学效果。总之学习这些理论性不强的知识时要让学生更多地参与进来,提高学生的兴趣。
下面我们来具体的分析一下:第一,生产的效率低下。就我国来看,我国的工业生产存在一个盲区,重点就在于生产的效率较低。在化学工程的研究的过程中,生产技术首先没有达到预期的效果,环境污染的现象依旧没有被制止。举个例子来说,在进行的化学生产的实验的过程中,材料的运用做不到理想的反应,反应现象达不到预计的效果。在这一系列的生产实验的过程中,事实上,环境污染的现象已经在悄然的发生了,化学实验所产生的残留物、化学实验败北过程中所造成的化学污染。实验过程造成了资源浪费的现象十分的严重,经济浪费更是不在话下,极大的降低了生产的效率水平。另一方面,实验没有达到预期的效果,化学产品的使用效率低下,根本不能够满足人们的生活所需。第二,化学工程的生产过程,给环境造成了较大程度的影响。化学污染在当下我国的环境污染的比重中占了较大成分。重工业,尤其是金属工业所产生的污染现象尤为严重。在对水资源的检测的过程中发现,废弃水中的金属含量严格的超过了安全性能的指标。水资源的污染,也会对地下的土质产生影响,而土质又会影响农业的产值,这样看来,化学生产所造成的污染现象是严重的。另外,在工业生产的过程中,废弃水的直接排放,给自然环境同样造成了污染。第三,化学工程的不连贯性,很容易生产的间断性,从而影响生产的进度,尤其是当它发生了不合理的间断的时候,很快就会对整个生产的过程产生影响。由此看来,生产效率的低下、生产过程中产生的污染以及生产的不合理的间断等等这一系列的问题,都在阻碍着化学工程的发展和进步。
2我国化工生产工艺解析
从上文中,对于我国目前的化工生产过程中,存在着主要的问题就在于我国的化工生产工艺还不是非常完善。针对这些存在的问题,化学的生产工艺需要有哪些改进呢?在化工生产过程中,采取哪些最新的化学生产工艺能够降低化学生产所产生的污染呢?第一,化学生产过程中,提高反应条件以及反应环境。反应条件是化工生产中最为重要的环节,为了达到高效生产,提高生产效率,减少废料的产生,反应条件是最为关键的因素。因此,提高化工生产效率的最为关键的因素就在于加强化学生产过程中的反应条件。催化剂以及反应所需条件一定要达到所需标准,才能保证在化工生产过程中,高效生产,并减少废物的产生。保证废物不直接排放到自然环境中,就能保证化工生产的相对环保。第二,化工生产过程中,并非只是提高产品生产的环境,更应该能够提供废物处理的程序以及治理系统。包括我们经常看到的废气,都应该经过适当处理后才能进行排放。废水的排放要采用化学综合的化工工艺。其原理很简单,主要是化学反应中最基本的原理,将废水中的重金属通过沉淀,从而减轻其危害性。此外,废气的处理应该在排气的中部以及顶部,都设置一出废气处理系统,这些装置可以将废气中的有毒气体以及废气中的粉尘过滤,从而保证排放到空气中的气体符合国家要求的标准。第三,真正从化学工程中的化工生产工艺技术入手,工艺技术是指从不同的反应原理以及反应条件进行分析与探讨。制造氧气的方式有很多种,那么哪种方式才是最效率高并且更适合化工生产呢?在不同的环境下,对于生产的原料以及方式都是可以随机改变的,并能通过改变来进行适应性生产,从而提高化学生产的效率,并实现高效以及绿色生产。
1材料与方法
1.1实验材料使用马鲛鱼为原料,采用去头去内脏后部分,清水洗净,再按下面两种不同的工艺进行处理。
传统工艺:采肉一次漂洗回旋筛脱水二次漂洗回旋筛脱水三次漂洗回旋筛脱水精滤螺旋压榨机压榨脱水。
新工艺:采肉线型混合器漂洗管道式滞留室漂洗倾析式离心机预脱水精滤螺旋压榨机压榨脱水。
1.2测定方法
1.2.1固形物含量的测定称取一定量的鱼糜,采用直接干燥法进行测定。
1.2.2凝胶强度的测定将各种鱼糜解冻,加入3.0%食盐,擂溃30min,灌肠后于90℃加热40min使之凝胶化,将样品切成直径2.6cm、高度1.3cm的圆柱体,于NRM-1002A食品流变仪上测定。
1.2.3白度的测定用ZBD型白度仪测定,将工作白度标准板放在试样座上进行白度校正,然后将样品放在试样室测定。
2结果与讨论
2.1漂洗工艺的特点将马鲛鱼用二种不同的工艺处理,比较在不同工艺阶段对漂洗液中固形物回收率的影响,见表1。
由表1可见,在传统工艺中,鱼糜经三次漂洗后固形物损失了29.29%,而经精滤和压榨后,又有16.14%的固形物损失掉,也就是说,总共有45.43%的固形物将在加工中流失掉。其中,有三分之二左右的固形物是在漂洗中流失掉的,而漂洗中固形物的流失又集中在回旋筛的预脱水过程中。为进行预脱水以便于下一次漂洗的有效进行,在回旋筛的圆筒中分布大量直径为0.4mm的小孔,这是造成固形物流失的
主要原因。而改用新的漂洗和预脱水设备后就能有效地降低固形物的流失,由于这类漂洗设备的内部是一个线型混合器,鱼肉和水可在混合器内得到充分的搅拌混合,然后直接输入由许多弯管所组成的滞留室,在滞留室内,随着水流的快速运动,鱼肉颗粒周围产生了小的湍流,从而使鱼肉与水之间进行了充分的交换,可有效地使鱼肉中不需要的水溶性蛋白质和色素等成分溶出。由于这一新工艺中不使用回旋筛预脱水的方法,因而固形物的流失就很少,只有4.91%,比相应的三次漂洗中固形物的损失下降了24.38%。此外,在这一新工艺中,用水量上只比传统的漂洗工艺中一次漂洗用水量稍多一些即可,即鱼肉对水的比例根据不同鱼种控制在1∶6~8范围内,基本上能起到传统工艺中三次漂洗的效果,因而大大减少了用水量,节约了能耗,降低了生产成本。值得一提的是,滞留室的管道还可根据鱼种和漂洗要求的不同而在长度上予以调整,即漂洗白色鱼肉或新鲜鱼可缩短管道,而漂洗血红肉或鲜度稍差的鱼可加长管道,所以这套设备使用方便,尤其适合新鲜原料鱼的加工,因为原料鱼越新鲜,漂洗因素对凝胶强度影响就越小。
2.2倾析式离心机的作用
倾析式离心机的结构如图2所示,用于对漂洗鱼糜进行预脱水,使鱼糜中的固形物与水能有效地分离。
从倾析式离心机的结构来看,它能起到使鱼糜预脱水的作用。固形物在螺杆的转动下被送入狭窄的一端出来,而漂洗水部分则流向相反的一端出来,比较二种不同工艺在精滤后固形物的损失,新工艺中固形物的损失比传统工艺要低22.98%,说明经倾析式离心机预脱水比传统工艺中三次回旋得预脱水对固形物的回收率要高。这主要是因为这类离心机使鱼糜中的固液两相分别从二端出来,其液相中虽能带走一部分固形物,但流失量还是较少,而在回旋筛中,则一部分固形物转出水一起从网孔中流失,所以传统工艺中三次漂洗后的预脱水将使固形物的流失大为增加。从数据结果分析看,用倾析式离心机预脱水其固形物的损失率仅相当于第一次回旋筛预脱水的结果。所以,倾析式离心机在鱼糜生产工艺中的最大作用就是大大降低了固形物的损失,值得推广应用。
2.3鱼糜制品的凝胶强度
将传统的经一、三、五次漂洗和新工艺漂洗后的鱼糜制品的凝胶强度列于表2。
表2凝胶强度的比较
样品漂洗一次漂洗二次漂洗三次新工艺漂洗
凝胶强度(g.cm)195115230217
由表2可知,采用新工艺漂洗后鱼糜制品凝胶强度与二次漂洗的效果相同,仅比三次漂洗的结果下降5.6%。因此,新工艺对凝胶强度稍有影响。
2.4鱼糜制品的白度传统漂洗和新工艺制备的鱼糜制品的白度如表3。
表3白度的比较
样品漂洗一次漂洗二次漂洗三次新工艺漂洗
白度50.253.355.252.6
2不淘洗米质量与标准
现阶段,我国广大人们群众对此种大米了解不多,而我国没有大量的进口与加工,因此不淘洗米在我国并没有得到广泛的推广,基于此,我国目前还没有颁布有关此种大米的国家标准,但是通常情况下,企业生产工艺应该超过国家规定的标准,即大米外观要有明显的光泽,经过一段时间的储存之后,其表面依然光泽;另外,大米背沟没有皮,米胚去除率要达到90%以上,大米中所含有的水分应该低于14%,其中不饱满颗粒要低于2%,此种卫生标准正好符合我国规定的相关卫生标准。此种大米在日本比较流行,但是尽管如此,日本也没有相关的质量标准,不过,为了保证大米质量,日本有关企业也执行了相关的规范,并且做出了有关的规定。
3不淘洗米生产工艺
不淘洗米的生产工艺相比较普通大米而言,难度更大,要求更高,但是只要按照生产工艺要求规定进行生产加工,几乎不会出现质量问题。其有三种方法可以进行生产加工。
3.1干法加工
所谓干法加工,就是指在生产加工时并不需要添加任何的水或者只添加非常少部分的水,以用来能够完全的除掉大米表面的糠粉。干法加工可以使用不同的设备,因为设备的不同,也可以选择使用分为不同的加工方法。BG就是英文BranGrind首字缩写,为“糠磨”之意。BG法是利用米粒表面米糠粘着力,在加工时不需添加水等任何物质,使米表面糠粉与高速运转不淘米设备内壁接触相互粘附,并与米粒表面分离,最终除去米糠方法。目前,BG法在国外己被广泛采用,在日本,BG米市场占有率已达七成以上。以该法生产不淘洗米白度可达47%以上,水分含量小于15%,增碎率仅为0.5%~1.4%,胚芽保留率可达6%~12%,浊度在40ppm以下。白度上升1~2个百分点,水分损失小于0.4%,浊度小于90ppm,几乎不产生碎米。而卡比卡装置(卡比卡为新创名词,意为亮晶晶)则由日本山本制作所于1995年研制成功,原理与抛光机相似,该装置不产生碎米,可增加白度、米浊度与里福来装置相当。
3.2湿法加工
3.2.1碾磨法。碾磨法又叫渗水碾磨法,我国早期最常用一种不淘洗米加工法。利用该法生产不淘洗米,具有含糠粉少、米质纯净、米色和光泽度好等优点。渗水法加工不淘洗米是将糙米碾白后(达到一定加工精度),再擦米时,采用渗水碾磨以去净米粒表面附着糠粉方法。渗水碾磨不同于碾米机对米粒碾白作用,仅对米表面进行抛光,作用力极为缓和。碾磨中渗水主要是利用水分子在米粒与碾白室构件之间、米粒与米粒之间形成一层水膜,有利于碾磨使米粒表面光滑和细腻,如同磨刀加水一样。另外,借助水作用对米粒表面进行“水洗”,去净附着米粒表面糠粉。为提高工艺效果,碾磨时一般渗入热水。因热量可加速水分子运动,促使水分子迅速渗透到米粒与碾磨室工作构件间、米粒与米粒间,起到良好碾磨作用。此外,热量有助于水分蒸发,使分布在米粒表面水分迅速蒸发,缩短水分向米粒内部渗透作用时间,以保证大米不因渗水碾磨而增加其水分和破碎率。
3.2.2水洗法。白米经供料装置进入一次洗米机,边搅拌边水洗,然后进入二次洗米机,将米粒表面糠粉洗去,同时进行离心分离、脱水。干燥机呈圆筒状,外界空气经袋式过滤器吸入后,对米粒进行吹干,最终得到不淘洗米产品。洗米后污水经泵送入污水处理装置后可循环使用,沉积物可做肥料。生产不淘洗米出米率随糙米品质、大米精度不同而异,大致在88.5%以上(糙米出米率),加水量为糙米质量15%。成品米品质:白度45%~49%、水分增加0.2%~0.5%、几乎不产生碎米,浊度50ppm以下。
3.3特殊型
膜化法,白米在上光机内,利用碾磨过程产生热湿气流作用,在完全去除粒面糠粉同时将大米表面淀粉颗粒通过预糊化作用转变成包裹米粒表面胶质化淀粉膜(表面α化),使米粒表面光滑洁净,呈现晶莹如珠光泽,这种生产方法称为膜化法。膜化法不淘洗米生产要求加强糙米精选和大米抛光。
聚丙烯生产工艺中的爆炸危险是由多项原因引起的,而且爆炸危险表现在多个方面,如:闪爆、聚爆等,严重影响了聚丙烯生产工艺的安全控制。分析聚丙烯生产爆炸危险的原因,如:
(1)聚丙烯生产原料引起的爆炸,丙烯是生产中的主要原料,一旦工艺中发生丙烯泄露,即会在设备生产底部聚集,导致设备膨胀爆炸;
(2)温度失控,聚丙烯生产过程中的聚合反应,需要严谨控制温度,如果温度与生产工艺矛盾,就会引起爆炸;
(3)粉尘聚集,粉尘占据了聚丙烯反应的空间,受到膨胀影响而发生爆炸。
1.2静电火灾
静电是聚丙烯生产中比较常见的一类危险源,虽然聚丙烯是非导体,但是表面很容易聚集静电电荷,特别是在聚丙烯流动的状态下,静电电荷与周围的设备、管道发生摩擦,长期摩擦的过程中发生静电感应,如果聚丙烯生产的环境较为干扰,也能发生静电火灾,引发严重的危险事故。
1.3堵塞危险
因为聚丙烯生产的产物,具有粘合、依附的特性,容易粘结在聚丙烯生产的设备表面,长期以来形成了固结体,所以引起了堵塞的危险。例如:聚丙烯生产中采用管式聚合器,在反应后期产生大量的粘合物,集中粘结在管道内壁上,导致管式聚合器内形成了堵塞的问题,如果管式聚合器内聚集物较多,即会影响管道的输送水平,管内的压强、温度等都会偏离正常的数值,也能引起爆炸或火灾风险。
2聚丙烯生产工艺的安全措施
综合评价聚丙烯的生产工艺,针对工艺的危险性提出安全控制的措施,确保聚丙烯生产的安全性。聚丙烯生产工艺中,可以采用蒙德法分析危险源,落实相关措施的安全控制。
2.1爆炸控制的措施
聚丙烯生产工艺危险性中的爆炸控制,需要根据爆炸危险的原因规划措施应用。首先是防止丙烯过度聚合,聚丙烯生产时严格按照原料的投放顺序和比例执行,消除潜在的聚合危险,监督聚丙烯生产的过程,防止原料聚合;然后控制聚丙烯生产的温度,可以在聚丙烯生产中安排冷却工艺,重点控制工艺生产过程中的放热;最后是预防粉尘爆炸,规范处理聚丙烯生产工艺中的堵塞问题,遵循聚丙烯生产的要求,防止粉尘堵塞聚丙烯生产的设备和管道。全面控制聚丙烯生产工艺中的爆炸危险,保障聚丙烯生产的经济效益。
2.2静电火灾控制的措施
为了防止静电火灾,聚丙烯生产的过程中需要采取静电接地的方式,还要注重聚丙烯生产环境的控制,防止生产环境过于干燥。聚丙烯生产时,应该定期检查静电接地的可靠性,也可利用加湿的方法,消除聚丙烯表面的静电电荷,降低静电火灾的危害。除此以外,聚丙烯的输送工艺中,增加氮气物质,防止聚丙烯表面的静电与设备或管道结合,保障聚丙烯在管道运输中的安全性,充氮控制的方法是目前防静电火灾中最简单的一类,解决了精丙烯生产中的静电问题。
2.3堵塞危险的控制措施
聚丙烯生产工艺中安装自动控制系统,监控聚丙烯生产的堵塞危险。自动控制系统检测到堵塞危险时,会自动发出警报,促使生产工艺进入紧急处理的状态,提高聚丙烯生产系统的输送能力,以免聚丙烯的产物过度聚集在生产管道内。部分情况下,自动控制系统具有报警的功能,提供紧急处理的手段,有利于控制聚丙烯的堵塞问题。自动化控制系统非常注重堵塞风险的控制,通过实践性的操作方式,杜绝堵塞的风险,防止聚丙烯生产中发生危险事故,提高聚丙烯生产的效率。综上所述,聚丙烯生产工艺的危险性,需积极采取相关的安全措施,利用可靠的安全控制措施,规避聚丙烯生产中潜在的危险隐患,加强聚丙烯生产安全控制的水平,消除聚丙烯的危险源,促进生产工艺的安全进行。所以,在聚丙烯生产工艺中实行安全控制,保障聚丙烯生产的安全水平。
2板材生产工艺研究
2.1研究方案对消失模板材生产进行全程跟踪记录,记录过程控制参数;分析生产异常并提出改进措施。找出与板材质量相关的问题点,提出改进措施。本实验采用可发性聚苯乙烯(EPS)珠粒,相应的参数指标如表1。本次研究过程发泡20g/cm³的板材。以板材重要的质量标准融合度来说明生产工艺控制要点。
2.2结果及讨论
2.2.1预发过程预发珠粒质量与后序板材成型质量息息相关。通过预发过程的异常统计与分析,制定相关问题解决措施,为后续板材成形提供合格的珠粒。异常问题及解决措施见表2。
2.2.2熟化过程熟化过程参数与板材质量的对应关系如图5所示。由图可知,随着熟化时间的增长,板材融合度先上升后下降;相同熟化时间不同环境下熟化,板材的融合度不同。长时间熟化导致预发珠粒内的发泡剂挥发严重,后续板材成形不能充分熔接。温度偏低时要达到理想熟化程度需增长熟化时间。要获得优良的熟化珠粒,需制定严格的熟化时间、温度、湿度标准。不同密度的珠粒熟化时间也不相同,一般大密度的熟化时间应当长于小密度的预发珠粒。详细的预发过程问题点及解决措施见表3。
2.2.3板材成型板材融合度与一次加热蒸汽压力(二次加热压力0.8MPa,加热时间5s)关系如图6所示。由图6可以看出,随着蒸汽压力的上升,板材融合度先上升后下降;加热时间对融合度的影响不大,低压加热时间可对融合度起到轻度的修复作用,高压时几乎没有影响。板材成形应遵循“低压大流量原理”,实现瞬间穿透。压力大温度高,板材表面迅速融结,进入板材内部的蒸汽过少导致无法融结,融合度降低且会引起板材过烧(表面烧焦)、粘模。压力适中,如果流量不够,“文火慢攻”同样无法实现瞬间穿透,导致板材融合度过低。可见要生产出高质量的板材,需要严格控制加热蒸汽压力、流量。板材融合度与二次加热蒸汽压力(一次加热压力0.12MPa,时间10s)的关系如图7所示。由图7可以看出,二次加热蒸汽压力及加热时间对板材融合度影响不是很大,随着蒸汽压力的上升板材融合度有轻微的上升趋势。一次加热使板材表面已基本封闭,二次加热只有少量的蒸汽能够进入板材内部,二次加热对板材四个小平面附近的融合度起修复作用。二次加热蒸汽压力过大、时间过长会引起板材表面过烧、粘模。蒸汽压力与时间需要严格控制。
1.1伐区划分
凡经过森林经理调查林区,伐区划分时,结合自然条件的地势,尽量利用已有的林班线为界限。配合运输网的铺开,一般由沟口向沟里顺次区划。为了发挥运输效能,克服当前运输能力不足。伐区划分不宜过分分散,先近后远地布置当年的采伐的地区。为了使伐区划分更加有利于木材生产,区划前先搜集森林经理调查资料、施业案、分区图等原始资料,并到现地进行验证。根据现场材料,在分区图基础上绘出伐区划分平面图。除了伐区划分的形状结合自然地势考虑外,其他如宽度、间隔期等均按“国有林主伐规程”及林业政策规定等文件执行。
1.2伐区踏查及资源复查
在林业局、林场开发伐区平面图上,划出年伐区。然后对这个伐区进行踏查及资源情况复查,或进行资源统计工作。踏查工作可由林场领导、工人、技术人员组成3结合小组进行,实地了解情况,明确区域边界,并作出标志。对原森林调查时划分的林班、小班是否合理、适用进行验证。对原调查林班蓄积量发生疑义时。可选择一些标准林班进行每木调查,调查原调查区域的10%~15%,将复查数字和森林调查统计数字相比较,求得误差修正值,或者根据邻近地区的修正值。进行立木蓄积量的修正,以期达到比较准地确定蓄积量和出材量。经过踏查根据自然条件,地势确定下列问题。确定生产期间(冬季或夏季),确定装车场或伐区椤场的位置,确定采伐方式及集材方式,确定伐区集材主道支道,确定伐区面积,区域、边界。
2.再割区隔距
出于对后纺加工的考虑,要将毛条的纤维长度控制在合理的范围之内。腈纶丝束经过预拉断区和主拉断区的拉断处理后,大多数的纤维已经被拉成了短纤维,但是还有一小部分长纤维存在,所以要通过再割区将这一小部分长纤维进一步拉断。通过对再割区隔距的调整,可以将毛条中最长纤维的长度控制在合理范围之内。需要指出的是对待不同的原丝,再割区的隔距也有所不同,比如用湿法制作的腈纶,其前后再割区的距离为110毫米或者120毫米,而本实验中的干法腈纶的再割区隔距应为115毫米或者125毫米。经过这种工艺调整后,取样分析纤维长度的均方差和离散系数等有关数据,发现两者都比较合理,而且主体长度和主体基数也在正常范围之内,尤其是长毛率、短毛率等指标均到达优质产品的标准[3]。
3.梳理制条工艺的选择
由于干法腈纶的截面是犬骨状的,所以它不像圆形截面的纤维那样,可以紧紧的“靠”在一块,它会显得更加蓬松。经过试验发现,如果采用腈纶湿法的梳理工艺来梳理干法腈纶,就比较容易出现绕梳箱、堵塞喇叭口的现象,同为2000米长的条子,干法腈纶在筒中的堆积高度要比湿法腈纶高出30厘米。所以我们对梳理工艺进行了调整,结果发现在两道针梳机喂入纤度和梳理区的拉伸倍数都小于湿法腈纶的时候,梳理效果会比较好。
1.2灵杆菌素TLC分析[7,8]精确称取灵杆菌素(批号070627)0.025g溶于3mol/L的硫酸,用蒸馏水稀释至10mL,振荡溶解,密封置110℃烘箱中加热12h后,冷却至室温,加适量碳酸钡,4000r/min离心20min,取上清,用1mol/L氢氧化钠调至中性,浓缩后真空冷冻干燥。取干品0.050g,溶解并定容50mL,待其溶解,得灵杆菌素多糖水解液。取混合单糖溶液和多糖水解液各10μL,分别点样于硅胶GF254薄层板上,以正丁醇:乙酸乙酯:异丙醇:冰醋酸:水:吡啶=3:8.5:5.25:3:2.5:2.5为展开体系,室温展开。待展开剂前沿距板顶2cm时,取出,自然晾干,苯胺-二苯胺-磷酸显色剂,置于85℃烘箱内加热10min后观察现象。(结果见2-4)
1.3灵杆菌素HPLC分析[12-15]精密称取灵杆菌素(批号070627)适量,用去离子水配制成10μg/mL、20μg/mL、40μg/mL、80μg/mL四个浓度对照品溶液,0.22μm水膜过滤,备用;以10μg/mL大肠杆菌脂多糖为对照品,各取5μL进行HPLC分析。
2结果与讨论
2.1灵杆菌素生产工艺优化结果
2.1.1灵杆菌素提取工艺优化结果灵杆菌素提取工艺优化结果表明,以糖含量、蛋白含量及多糖提取效率综合评价结果显示,酚水法提取灵杆菌素效果显著,超声法在破壁效果上显著,因此在生产工艺中利用超声破壁,酚水法提取。
2.1.2灵杆菌素制备工艺优化结果灵杆菌素制备工艺优化结果表明破壁时间、菌体:苯酚液比、乙醇沉淀体积对灵杆菌素的多糖和蛋白含量均有影响,影响顺序分别为C>B>A和B>C>A,为了确保灵杆菌素收率,降低杂蛋白含量,最适工艺条件为:超声破碎时间为30min、菌体:45%苯酚液(g:v)比例为1:30、3倍体积95%乙醇沉淀。
2.2灵杆菌素的组成结构分析结果
2.2.1理化反应分析结果灵杆菌素理化分析结果表明,灵杆菌素与对照品相比在苯酚硫酸法、蒽酮硫酸法、莫氏试剂法、茚三酮法、双缩脲法等检测项中颜色反应一致,多糖特征反应明显,并有一定量的蛋白质。斐林试剂法和三氯化铁法颜色反应现象不一致,可初步断定市售样品中含有右旋糖苷、甘露醇等冻干制品赋形剂成分及工艺中有去除溶媒残留过程,因此不含有苯酚。
2.2.2TLC分析结果灵杆菌素水解液经薄层色谱分析呈现四个斑点,与对照品甘露糖、半乳糖、葡萄糖颜色(浅棕黄、深棕黄、黄色)和Rf(0.53、0.50、0.45)相一致,另外还有一个未知斑点(黄色,Rf为0.41),表明灵杆菌素是由多种单糖组成的多聚糖。
2.2.3灵杆菌素HPLC分析结果灵杆菌素经高效液相色谱法分析后出现明显脂多糖特征峰,且出峰时间基本一致,且峰面积与样品浓度间有明显的线性关系。
(2)酶解型。山药中含有大量的淀粉,全浆型饮料存在淀粉返生问题、容易造成饮料成品分层、结块沉淀,影响饮料感官。对山药淀粉进行酶解,使其转化为低分子糖类,从而避免了山药淀粉返生沉淀的问题,从而提高了饮料的稳定性,但也存在山药风味丢失的缺点。汪伦记等研究了酶解法制山药饮料的工艺条件。具体工艺是山药去皮护色蒸煮熟化打浆酶解过滤调配精滤均质(灭菌)脱气灌装灭菌冷却成品。结果表明,经过淀粉酶酶解和不经过酶解处理相比,制成的山药饮料沉淀明显减少,但山药特有的香气明显减弱,且外观色泽发暗。孔瑾等以怀山药为原料,将怀山药浆料加热至80℃保温10min左右进行糊化,升温至90~95℃,加入α-淀粉酶进行酶解,完成后煮沸灭酶,通过配料灌装灭菌制成酶解型怀山药饮料,具有很好的稳定性。兰社益等通过使用耐高温α-淀粉酶水解山药淀粉和食品增稠剂来解决山药饮料易发生分层和沉淀的问题,从而提高山药饮料的稳定性和感官品质。酶解条件为:温度90℃,酶用量0.005%,酶解时间40分钟,配以增稠剂,制得稳定性很好的山药饮料。赵静等以鲜山药为主要原料,用耐高温淀粉酶酶解山药浆中的淀粉,酶添加量为原料的0.005%、酶解时间40分钟、酶解温度为70℃;酶解后离心分离,离心液加入增稠剂,能得到感官较好且几乎没有沉淀的饮料。
(3)提取型。焦作大学符德学等利用提取技术研制清汁型怀山药饮料,该工艺是去除山药的纤维、淀粉,仅保留粘蛋白、粘多糖和山药中的可溶性成分。具体做法是:山药挑选,清洗去皮,切段(粒),护色,粉碎、提取、过滤去渣,离心去淀粉。去除粗纤维和淀粉,可提高饮料的稳定性,利口不黏口。但为保护材料的风味,山药的用量必然增大,粘蛋白的含量必然升高,蛋白质热变性问题又凸显出来,必须配以合适的稳定剂和灭菌温度、时间,以防蛋白质变性。该技术能保留和浓缩山药营养精华部分和香味,稳定性好,不需或少加稳定剂,可获得稳定性好、口感清爽的怀山药饮料,但存在操作复杂、制作成本高的缺点,适应大规模生产。
(4)复合型山药饮料。为丰富山药饮料的风味和营养,也可将山药与其他原料复配成饮料,一般先把山药煮熟打浆、其他原料蒸煮取汁,二者混合后再加入稳定剂均质而成,如山药红枣复合饮料、山药枸杞复合饮料、山药胡萝卜复合饮料、山药菠萝复合饮料、山药银耳复合饮料、山药杏仁复合饮料、山药、葡萄、梨复合运动饮料等。具体做法是:将新鲜山药先制成熟山药浆汁,将其他原料洗净后分别与水混合熬两次,滤液与山药浆汁混合配以稳定剂,通过均质、灌装、灭菌而成。
(5)发酵软饮料。将山药和其他原料熟化后制浆,加入菌种,在一定条件下发酵,再加入稳定剂均质而成,如山药黑豆发酵饮料。将山药浆和黑豆浆混合加入嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳酸杆菌、双歧杆菌,在42℃下发酵5个小时,然后再加辅料进行调配、均质、灌装、杀菌而成,该饮料具有黑豆及山药复合香气,无分层、沉淀,无肉眼可见杂质。山药与南瓜发酵型饮料是将山药和南瓜分别去皮护色后煮沸5~8分钟,用胶体磨制取混合浆液,经糊化后添加0.5%糖化酶在pH4.5时加热至60℃糖化30分钟,再加入6%蔗糖和稳定剂混合均质,经灭菌冷却后再接种双歧杆菌发酵而成。该饮料色泽乳黄鲜亮,质地均匀稳定,具有特殊宜人的风味。
(6)山药固体饮料。山药也可以制成固体饮料,如速溶山药粉、复合山药粉等。速溶山药粉有两种制作工艺,一种是打浆后喷雾干燥法,其工艺流程为:山药去皮护色(熟化)打浆调配均质喷雾干燥包装灭菌。另一种是干燥粉碎法,其工艺流程为:山药去皮护色干燥粉碎调配包装灭菌,也可制成山药泡腾片固体饮料。速溶山药粉除主要原料为山药外,还需另加植脂末、白砂糖等辅料。复合山药固体饮料是以山药为主要原料,加入其他天然产物如茯苓、枸杞、葡萄、芡实等,通过制浆、喷雾干燥而成。成品外观呈粉末状,方便保存和携带,冲调方便,开水冲调易分散,呈糊状,不易分层,具有愉快的香甜味和山药味,口感舒爽。
2.生产工艺中需要解决的问题
2.1山药饮料褐变问题
山药中含有多酚氧化酶和过氧化酶,山药去皮与空气接触后很易发生酶促褐变,从而造成饮料变色,影响外观。赵喜亭等研究了铁棍山药中多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性与褐变度的关系,以及pH和温度对其非酶褐变的影响。研究表明,酚类物质的分布与褐变发生部位相关,PPO、POD和PAL的活性与褐变度呈正相关,相关性为PPO>POD>PAL,研究还发现,酸性条件下有利于抑制非酶褐变,低于或高于40℃,非酶褐变均有降低的趋势。苏宇杰等对以怀山药和银耳为主要原料的饮料的护色工艺进行了研究。对怀山药漂烫6分钟后用0.2%柠檬酸、0.25%抗坏血酸和0.5%NaCl组成的护色液浸泡45分钟可以达到理想的护色效果;用0.001%的葡萄糖氧化酶在30℃下对怀山药浆酶解2小时能够显著抑制饮料高温杀菌中的非酶褐变。金苏英等比较了不同护色剂的护色效果,并确定了最佳护色工艺。最佳护色条件为在20℃把山药切片后放进含0.01%氯化钠、0.5%柠檬酸和0.5%抗坏血酸的水溶液中浸泡15分钟,可防止其切片后褐变。原德树[24]通过感官评定和正交试验,对怀山药饮料的护色工艺条件进行优化,得出最佳工艺条件和配方为0.1%EDTA-2Na、0.06%D-异抗坏血酸钠、0.06%植酸和0.07%柠檬酸,护色效果最好。张驰等以湖北省利川市红皮山药为原料,对饮料中的护色工艺条件进行研究,认为用0.1%Vc、0.4%CaCl2和0.5%NaCl混合浸泡45分钟后,褐变指数最小,并发现煮后榨汁比榨汁后煮易发生褐变。张敏等对麻山药为原料饮料加工过程中的防褐变问题进行了研究,表明麻山药去皮切块后及时浸入0.08%亚硫酸氢钠、0.6%柠檬酸和0.6%VC的水溶液中,可防止去皮后麻山药块的褐变。
2.2稳定性
山药含有大量的淀粉、蛋白,其淀粉颗粒大而不易溶胀,做成饮料后淀粉易返生而引起沉淀和分层问题。淀粉返生凝沉的解决:一是采用高压均质的方法来减少颗粒直径,从而提高成品稳定性;二是人工加入增稠剂,来减少颗粒沉降速度,有效防止淀粉颗粒沉淀;三是可通过酶处理使淀粉分子酶解成可溶性小分子来解决其稳定性问题;四是合适的灭菌温度和时间,由于山药含有蛋白,灭菌温度过高、时间过长也易引起饮料分层;五是适宜的酸度调节,酸度太高也是引起沉淀产生的因素之一,因为蛋白质在酸性环境中易发生变性而产生沉淀。张敏等以麻山药为原料,0.1%海藻酸钠、0.05%CMC的复配稳定剂对麻山药果肉饮料的稳定效果明显,所得麻山药饮料的浆液形态均匀,长时间放置不分层。陈颖等以怀山药为主要原料,研究不同粒度、不同浓度和均质条件等工艺参数以及稳定剂对山药饮料稳定性的影响。研究表明:山药含量16.7%时、二次均质、粒度15μm,加入0.04%的琼脂、0.04%的黄原胶、0.05%的海藻酸钠和0.06%的羧甲基纤维素钠,可得到稳定性较好的山药饮料。原德树对怀山药饮料稳定剂的研究:先对怀山药浆进行酶解,调配时pH6.0,以0.06%蔗糖酯、0.1%单甘脂、0.08%卡拉胶、0.02%结冷胶、0.06%CMC-Na和全脂乳粉2.0%,稳定期可达一年。李会芬以麻山药为原料,以0.04%果胶、0.05%琼脂和0.02%卡拉胶为稳定剂,能有效地保证产品均匀一致、不分层、不沉淀,稳定效果较好。兰社益等研究耐高温A-淀粉酶水解山药淀粉和用增稠剂来解决山药饮料容易分层和沉淀的问题,研究表明,高温灭菌后增稠剂性质改变是造成山药饮料沉淀的一个重要因素。金苏英等用0.2%CMC、0.15%卡拉胶和0.15%瓜尔豆胶复配成稳定剂对山药果肉饮料的稳定效果最为明显,所得山药饮料的浆液组织形态均匀,长时间放置不分层。兰社益等认为增稠剂自身受溶液酸碱性、温度等因素的变化可能引起增稠剂理化性质发生改变,造成其稳定性的降低。对于高淀粉山药饮料,高温灭菌是影响增稠剂特性的重要因素,羧甲基纤维素钠在高于80℃长时间加热的情况下,会降低黏度并形成水不溶物。兰社益等针对高温灭菌后复合增稠剂水溶液的沉淀率及相对沉淀率(增稠剂沉淀量占成品饮料沉淀量的比例)进行了研究,表明高温灭菌后增稠剂沉淀占成品饮料沉淀中很大一部分,最大可达94%,说明复合增稠剂在高温灭菌后产生沉淀是造成饮料沉淀的重要因素。在选用增稠剂时,应先对增稠剂在不同的酸碱度、温度、剪切力大小环境下测定其稳定性,保证其在饮料加工要求条件下,本身性质不发生改变,也不会产生沉淀,增稠剂之间也不会产生负面的相互作用而影响饮料的稳定性和增稠效果。
2精准控制制丝生产线的实现
2.1设计具有自身品牌特色的生产工艺流程是实现精确控制的前提
《中国卷烟科技发展纲要》指出,“中国卷烟科技发展的方向和目标是以市场为导向,保持和发展中国卷烟的特色,大力发展中式卷烟,巩固发展国内市场,积极开拓国际市场,提高中国卷烟产品市场竞争力和中国烟草核心竞争力,保持中国烟草持续、稳定、健康发展。”因此在新形势下,制丝生产生产工艺流程应满足品牌加工特色,满足分组加工、柔性制造的需要,提升市场竞争力。分组加工在对片烟原料的加工特性、感官特性和化学特性进行研究、分析的基础上,将原料分为主料烟、辅料烟和填充料烟模块,分别进行分组加工,确定不同模块适宜的加工路径、加工参数,以彰显不同模块的原料特性。根据品牌需求及生产线产能配制一条或多条能满足不同要求的加工路线,一般而言,可根据模块加工的需求,配置2~3条不同加工能力的制丝生产线,每条线具有不同的加工路线,关键设备可设置不同的加工参数,如叶片松散回潮机设定不同的热风温度、不同的加水量,针对不同模块,采取不同的加工强度,取得不同的处理效果;叶片处理既可以一次加料,也可以两次加料;加料前可以增温增湿,也可以不增温增湿;切后烟丝可以经过薄板式干燥机干燥,也可以经过高温气流干燥机干燥,还可以设定不同的干燥温度,等等。
2.2选择一流的生产工艺加工设备是实现精准控制的关键
一流的生产工艺加工设备性能稳定、效率高、可靠性高、故障率低,参数调节快捷、准确,是实现精确控制的关键。即可选择HAUNI、GARBUIO等世界领先的进口设备,也可选择秦皇岛烟机公司、昆船公司等国产设备。可以选择两段式烘丝机、具有断丝功能的切丝机、具有低温生产工艺处理的气流式烘丝机、具有片烟长度测量及调整切片宽度功能的切片机、多喷嘴回潮机、加料机等。
2.3基于MES系统、智能控制技术为一体的管控系统是实现精确控制的保障
制丝线管控系统主要由底层设备控制层、集中监控层和生产管理层三层体系结构构成。工业以太网在制丝生产线监控系统中得到广泛的应用,能满足PLC间通讯要求,TCP/IP通讯网构成上层通讯链路,满足集中监控层数据通讯要求,集中监控系统为ERP和MES系统提供生产、质量等数据。MES系统可监控从原材料进厂到产品的入库的全部生产过程,记录生产过程的生产工艺路线,以及加工过程中所使用的材料、设备,产品检验数据以及产品在每个工序上生产的时间、人员等信息。设备控制层主要实现对生产工艺段的设备进行控制,完成对阀门通断、电机启停等数字开关量和物料水分、生产工艺热风温度、电子皮带秤流量等生产工艺参数实施控制以及泵的频率调整、薄膜阀门开度等其它控制元器件的参数化控制。生产管理系统定位于生产现场管理的业务系统,系统通过与集中监控系统的配合,对MES系统没有进行管理的内容进行细化管理,实现对工单执行过程中的跟踪管理、操作工操作的跟踪记录、生产设备及其参数管理,以满足制丝线现场管理的需求。
2.4稳定的物料流量控制系统是实现精确控制的基础
制丝线物料流量控制系统包括切片机流量控制、叶片松散回潮机、润叶加料机、烘丝机、多丝掺配系统和混合丝加香机等流量控制系统。要求切片机切后烟片厚度均匀、相邻两片间隔时间相等。关键生产工艺设备前端的流量控制系统有多种形式,主要有喂料机+定量管+皮带秤三位一体的控制型恒流量控制系统、喂料机/定量管+皮带秤两位一体的流量稳定系统和喂料机流量均衡系统等,一般在关键生产工艺设备前端宜采用喂料机+定量管+皮带秤三位一体的流量稳定系统,其流量稳定性好、料仓缓存能力强,能保证进入关键生产工艺设备的物料流量恒定、不断料,为实现生产工艺参数的精确控制奠定基础。
3制丝关键过程精准控制的探索
对制丝线生产工艺参数控制精度起关键作用的是设备控制层,以下是几个关键工序的典型控制要点。
3.1切片机流量控制
常用的切片机有三刀四片和四刀五片。通常片烟箱的长度有差异,102~115cm,如何均匀地分切是切片机分切的关键。选用具有片烟箱长度测量功能的切片机,根据烟箱的长度自动调节切刀的位置,同时优化切片机的控制程序,保证分切后每片厚度基本一致、两片之间时间间隔相等,并柔和卸料,均匀排列,为后道工序精确控制创造条件。控制要点:准确测量片烟箱长度、等间隔分切。
3.2叶片松散回潮机水分控制
叶片松散回潮机前端配置调速皮带、控制型电子皮带秤,出口配置红外水分测定仪和温度传感器。回潮系统是多变量控制系统,当被控对象具有非线性、大滞后、强耦合等复杂特性,传统的回潮机只在入口配置双介质喷嘴,不能更好地满足加工生产工艺要求。可建立入口、出口双控制回潮系统,分别对滚筒内的物料进行增温增湿,入口回潮控制系统建立起水分调整平台,即“粗调”;出口回潮控制系统根据出口物料水分的瞬时值进行快速反馈调整,即“精调”。增加雾化水与物料接触面积,以提高出口烟叶水分的稳定性,提高卷烟产品内在质量的稳定性。控制要点:稳定的物料流量、可靠的检测装置、优化的控制模型和灵敏可靠的执行机构。
3.3加香(料)施加精度控制
根据配方及生产工艺要求,设定加香、加料比例。要保证加香加料的精度和精准施加,来料流量应测量准确、稳定、连续,控制系统和执行系统稳定可靠,喷嘴雾化良好和喷射方向正确。既要保证加香加料的比例恒定,又要保证香料均匀施加到物料上,实现精准施加。通常,在加香过程中,由于多丝掺配后形成的混合丝瞬时流量波动较大,导致加香料液流量瞬时波动较大、加香精度低。我们可以通过喂料机、定量管、皮带秤三位一体的恒流量控制系统来稳定混合丝流量,但这样做会增加造碎,通常仅配置一台计量型电子皮带秤,流量的瞬时波动是难以避免的。因叶丝主秤为控制秤,梗丝、薄片丝、膨胀丝等为配比控制秤,从而在某一时间段(如60s),混合丝的累积量是稳定的(即单位时间内混合丝的流量是稳定的),因此建议采取流量移动平均值代替瞬时流量值对加香流量进行控制,减小混合丝流量波动引起的加香料液流量波动,提高加香的稳定性。另外,对于流量较大的加香机还可以采用进料段和出料段两个喷头实现加香,进一步提高加香的均匀性。控制要点:配置高精度皮带秤,采取物料流量移动平均值代替瞬时流量值,提取稳定物料流量信号;配置雾化良好的喷头,精心调整喷射方向,实现精准施加。
3.4薄板式烘丝机水分控制
与回潮系统相同,烘丝系统也是多变量控制系统。在生产阶段,烘丝系统根据来料流量、来料水分、出口水分设定、干燥系数、出口水分实际值计算出炉壁温度设定值,炉壁温度由饱和蒸汽压力根据经验拟合求得,通过调节薄膜阀的开度控制蒸汽压力,使实际炉壁温度追踪设定炉壁温度,从而实现对烘丝水分的控制。以上是薄板式烘丝机的一般控制过程,设备的自动调整功能较差,仅能满足一般生产的需要。实际上影响烘丝机水分精确控制的因素有很多,如来料流量、来料水分的均匀性、系统控制模型的先进性、干燥系数的经验值、来料蒸汽的质量、水分仪、皮带秤精度和稳定性、控制参数的选定等。可对控制模型、控制程序进行优化,一是在一定范围内自动调节排潮风门的开度,以改变烘筒内排潮量、改变烘筒内温湿度环境,以快速改变出口水分,但风门调整范围要控制在一定范围内,避免引起系统的过度调整;二是在一定范围内,调整热风风量,调节系统的干燥能力;三是根据来料水分及系统的运行状况,自动调整干燥系数,从而改变烘丝机筒壁温度,实现设备的自动水分调整。控制要点:来料水分稳定、流量稳定;控制模型先进;检测装置、执行机构灵敏可靠;调节排潮系统提高烘丝水分控制系统的反应速度。
3.5多丝掺配均匀混配
多丝掺配系统将模块叶丝、梗丝、膨胀丝、薄片丝等按比例掺兑,可保证配方组分的一致性,但各种配比丝按掺兑顺序依次与叶丝混合,但在形成混合丝的过程中,各丝在运输带上输送相对静止,未能很好地混合,虽经加香滚筒混合,但配方的均匀性得不到保证。在空间允许的情况下,可配置混丝预配柜,将整组配方都进入到混丝预配柜,然后再进行加香;如果空间紧促,可在多丝掺配后加香前增加仓储式喂料机或多组混丝辊来提高多丝掺兑后混合的均匀性,为实现精准加香奠定基础。控制要点:组分温度、流量稳定,增加混丝辊或配置混丝预配柜,提高配方均匀性。