反应釜课程设计.doc
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1、目 录第1章 概述 1 1.1 选题意义1 1.2 茶多酚的简介2 1.3 茶多酚的理化性质2 1.4 茶多酚的药理作用 2 1.5 茶多酚的主要用途4 1.6 茶多酚的使用限量5 1.7 茶多酚的医学价值5 1.8 茶多酚制备工艺的发展7第2章 工艺流程说明 9 2.1 工艺流程简图9 2.2 制备工艺讨论9第3章 物料衡算和热量衡算10 3.1 物料衡算10 3.2 热量衡算11第四章 浸提罐的设计12第五章 反应釜釜体的设计5.1 釜体DN 、PN的确定145.2 釜体筒体壁厚的设计 155.3 釜体封头的设计 1654筒体长度H的设计175.5外压筒体壁厚的设计185.6外压封头壁厚的
2、设计19第六章 反应釜夹套的设计6.1夹套DN的确定、PN的确定206.2夹套筒体壁厚的设计206.3夹套封头的设计206.4传热面积的校核 22第七章 反应釜釜体及夹套的压力试验7.1釜体的水压试验 237.2釜体的气压试验 237.3夹套的液压试验 24第八章 反应釜附件的选型及尺寸设计8.1釜体法兰联接结构的设计 268.2工艺接管的设计 278.3管法兰尺寸的设计 278.4垫片尺寸及材质 288.5固体物料进口的设计 298.6 视镜的选型308.7 支座的选型及设计31第九章 搅拌装置的选型与尺寸设计9.1 搅拌轴直径的初步计算319.2 搅拌轴临界转速校核计算319.3联轴器的型
3、式及尺寸的设计319.4搅拌桨尺寸的设计339.5搅拌轴的结构及尺寸的设计33第十章 传动装置的选型与设计10.1电动机的选型3510.2减速机的选型3510.3机架的设计3610.4底座的设计3710.5反应釜的轴封装置设计38第十一章 焊缝结构的设计11.1釜体上的主要焊缝结构3811.2夹套上的焊缝结构的设计39第十二章 固体物料进口的开孔及补强计算12.1封头开人孔后被削弱的金属面积A的计算4012.2有效补强区内起补强作用金属面积的计算4112.3接管起补强作用金属面积的计算4212.4 焊缝起补强作用金属面积的计算4312.5判断是否需要补强的依据 44第三章 反应釜的装配图及部件
4、图13.1 反应釜的装配图4513.1 搅拌轴的部件图46鸣谢 47摘 要 介绍了茶多酚的一般特性和生理功效,以及在食品、药品、日用化工等领域的重要应用。简单介绍茶多酚的组成和性质以及未来的应用前景。茶多酚的制取工艺及方法也成为研究的热点,介绍了几种常见的茶多酚提取工艺,并对工艺进行了对比分析得出从低档绿茶中提取茶多酚的工业生产工艺,工艺的主要流程为茶汤预处理后的多级逆流萃取、真空浓缩、纯化沉淀、低温真空干燥。该工艺的工业规模生产茶多酚得率大于8%,纯度高于95%1。工艺设计中主要针对浸提萃取设备,其规格、尺寸、车间设计和工作原理是设计的重点,因为该设备为现行的中药提取行业比较成熟和应用十分广
5、泛的先进设备。本设计还在车间总体布局、主要设备车间布置、车间洁净区域划分、车间纯化水系统和空气净化系统、安全生产与劳动保护等都有所涉猎。关键词:茶多酚;工业提取;工艺;车间设计 第一章 概述1.1 选题意义饮茶在我国有着数千年的历史,至今已成为一种风靡全球的保健饮料。茶的可考历史可以追溯到中国上古神农时代,我国唐代本草拾遗中说:“诸药为各病之药,茶为万病之药”;明代大药学家李时珍在本草纲目中也记载说:“茶苦而寒,最能降火,火为百病之因,火降则百病清也”;诗人李白在茶序中更是写道:“还童振枯,扶人寿也”。这是历史经验的总结,说明古代人们对茶的保健、防病除病等功效已有了非常深刻的认识,而且广泛地应
6、用于日常生活实践中。茶的药效是由其本身特定的化学成分决定的,显著特点是富含多酚类化合物。实际上茶叶的许多作用是因为茶叶中茶多酚在起作用。茶多酚(Tea Polyphenols)是茶叶中多酚类物质的总称,包括黄烷醇类、花色苷类、黄酮类、黄酮醇类和酚酸类等。其中以黄烷醇类物质(儿茶素)最为重要。 茶多酚又称茶鞣或茶单宁,是形成茶叶色香味的主要成份之一,也是茶叶中有保健功能的主要成份之一。本草千叶IT茶中含有丰富的茶多酚 (学名Camellia sinensis)。日本千叶大学山下泰德教授等科学家研究表明,茶多酚等活性物质具解毒和抗辐射作用,能有效地阻止放射性物质侵入骨髓,并可使锶90和钴60迅速排
7、出体外,被健康及医学界誉为“辐射克星”。目前,茶多酚在食品、医药保健、日化、精细化工等领域的应用越来越广泛。随着茶多酚应用价值的发现和市场前景的开拓,茶多酚生产工艺问题也成了这些年来相关科研机构、企业关注较多的一个热点课题。茶多酚具有很强的抗氧化性和生理活性,是人体自由基的的清除剂。据有关部门研究证明,1毫克茶多酚清除对人体有害的过量自由基的效能相当于9微克超氧化物歧化酶(SOD),大大高于其他同类物质。茶多酚有阻断脂质过氧化反应,清除活性酶的作用。我国是世界上最大的茶叶生产国之一,每年约产65万吨茶叶,其中有13万吨茶片、茶末,可提取约1.3万吨的食品级茶多酚。另外,茶树中尚有大量修剪叶、粗
8、老叶,如果利用起来,其量远超茶片、茶末的量。因此,开发天然抗氧化剂茶多酚将有充足的资源保障。随着茶多酚各种深层次的研究,已经开发出来了淡黄色医药级茶多酚(低咖啡碱、高纯度的茶多酚)、绿色医药级茶多酚、饲料级茶多酚、高咖啡碱茶多酚、茶多酚儿茶素单体等茶多酚系列产品,另外还开发出了天然咖啡碱、茶多糖等副产品。茶多酚天然抗氧化剂中国、日本的食品领域已应用广泛,在美国、欧共体也有用户。1.2 茶多酚的简介学 名:Camellia sinensis 茶叶简 称:GTP 别 名:茶鞣质、茶单宁 物理性状 : 1 外观:白色晶体。2 易溶于水及有机溶液,味苦涩。 稳定性 :在 PH4-8 稳定。遇强碱、强酸
9、、光照、高热及过渡金属易变质。最高耐热温度在1个半小时内,可达250左右,在三 价铁离子下易分解。 安全性评价 :无毒定 义:是茶叶中儿茶素类、丙酮类、酚酸类和花色素类化合物的总称。成 分:是一种稠环芳香烃,可分为黄烷醇类、羟基-4-黄烷醇类、花色苷类、黄酮类、 黄酮醇类和酚酸类等。其中以儿茶素最为重要,约占多酚类总量 的60%-80%;儿茶素类主要由EGC、DLC、EC、EGCG、GCG、ECG等几 种单体组成。茶多酚在茶叶 中的含量一般在2035%。 在茶多酚中各组成份中以黄烷醇类为主,黄烷醇类又以儿茶素类物质为主。儿茶素类物质的含量约占茶多酚总量的70%左右。1.3 茶多酚的理化性质1.
10、3.1物理性质茶多酚在常温下呈浅黄或浅绿色粉末,易溶于温水(40一80)和含水乙醇中;稳定性极强,在PH值48、250左右的环境中,1.5个小时内均能保持稳定,在三价铁离子下易分解。1989年被中国食品添加剂协会列入GB2760-89食品添加剂使用标准,1997年列为中成药原料。1.3.2、化学性质茶多酚是从茶叶中提取的全天然抗氧化食品,具有抗氧化能力强,无毒副作用,无异味等特点。茶多酚是指茶叶中一大类组成复杂、分子量及其结构差异很大的多酚类及其衍生物混合物,主要由儿茶素、黄酮醇、花色素、酚酸及其缩酚酸等组成的有机化合物,以儿茶素为主的黄烷醇类化合物占茶多酚总量的60%一80%,其中含量最高的
11、几种组分为LEGCG(50%-60%)、LEGC(15%-20%)、LECG(10%-15%)和LEC(5%-10%)。1.4 茶多酚的药理作用1.4.1抗癌 茶多酚能极强的清除有害自由基,阻断脂质过氧化过程,提高人体内酶的活性,从而起到抗突变、抗癌症的功效。据相关资料显示,茶叶中的茶多酚(主要是儿茶素类化合物),对胃癌、肠癌等多种癌症的预防和辅助治疗均有益处。 1.4.2、防治心血管疾病 降血脂、预防肝脏及冠状动脉粥样硬化 茶多酚对人体脂肪代谢有着重要作用。人体的胆固醇、甘油三酯等含量高,血管内壁脂肪沉积,血管平滑肌细胞增生后形成动脉粥样化斑块等心血管疾病。茶多酚,尤其是茶多酚中的儿茶素EC
12、G和EGC及其氧化产物茶黄素等,有助于抑制这种斑状增生,使形成血凝黏度增强的纤维蛋白原降低,凝血变清,从而抑制动脉粥样硬化。 降血压 茶多酚具有较强的抑制转换酶活性的作用,因而可以起到降低或保持血压稳定的作用。 降血糖 茶多酚对人体的糖代谢障碍具有调节作用,能降低血糖水平,从而有效的预防和治疗糖尿病。 防治脑中风 茶多酚有遏制过氧化脂质产生的作用,能消除血管痉挛,保持血管壁的弹性,增加血管的有效直径,通过血管舒张使血压下降,从而有效地防止脑中风。 1.4.3、提高人体的综合免疫能力 通过调节免疫球蛋白的活性,间接实现提高人体综合免疫能力、抗风湿因子、抗菌抗病毒的功效 茶多酚通过提高人体免疫球蛋
13、白总量并使其维持在高水平,刺激抗体活性的变化,从而提高人的总体免疫能力。间接实现抑制或杀灭各种病原体、病菌和病毒的功效。 抗变态反应和皮肤过敏反应 茶多酚能强烈的抑制组胺的释放作用,实验证明茶多酚抗变态反应和抗皮肤过敏反应比目前常用的抗过敏药的抑制效果强210倍。茶多酚能抑制活性因子如抗体、肾上腺素、酶等引起的过敏反映,对哮喘等过敏性病症有显著疗效。 舒缓肠胃紧张、止泻和利尿 茶多酚具有刺激胃肠道反应,加速大肠蠕动以达到治疗便秘的效果。茶多酚通过提高人体的综合免疫能力,抑制和杀灭引起腹泻的各种有害病原菌,并舒缓肠胃的紧张状态,以达到消炎止泻的效果。茶多酚中黄烷醇类化合物能够刺激肾血管舒张,增加
14、肾脏的血流量,从而增加肾小球的滤过率,使尿液中的乳酸获得排除。人体肌肉、组织中的乳酸是一种疲劳物质,乳酸排出体外能使疲劳的肌体获得恢复。 促进Vc的吸收,防治坏血病 茶多酚能够促进人体对维生素C的吸收,从而有效地预防和治疗坏血症。 1.4.4、其它保健治疗功效 抗脂质过氧化,预防衰老 茶多酚有清除自由基的作用,可抑制皮肤线立体中脂氧合酶和脂质过氧化作用,从而具有抗衰老效应。研究表明,茶多酚的抗氧性明显优于维生素E,且与维生素C、E有增效效应。 对重金属盐和生物碱中毒的抗解作用 茶多酚对重金属具有较强的吸附作用,能与重金属形成络合物而产生沉淀,有利于减轻重金属对人体产生的毒害作用。另外,茶多酚还
15、具有改善肝功能和利尿的作用,因而对生物碱中毒有较好的抗解作用。 防辐射损伤,减轻放疗的不良反应 茶多酚及其氧化产物具有优异的抗辐射功能,可吸收放射性物质,阻止其在人体内扩散,被称为天然的紫外线过滤器。茶多酚作为辅助治疗手段,能够有效地维持白细胞、血小板、血色素水平的稳定;改善由于放化疗造成的不良反应;有效的缓解射线对骨髓细胞增重的抑制作用;有效地减轻放化疗药物对肌体免疫系统的抑制作用。 防龋固齿和清除口臭的作用 茶多酚类化合物可以杀死在齿缝中存在的乳酸菌及其他龋齿细菌,具有抑制葡萄糖聚合酶活性的作用,这样病菌就不能在牙上着床,有效的中断了使龋齿形成的过程。残留于齿缝中的蛋白质食物成为腐败细菌增
16、殖的基质,茶多酚可以杀死此类细菌。 助消化作用 茶多酚可以增强消化道的蠕动,预防消化器官疾病的发生。另外茶多酚化合物可以薄膜状态附着在胃的伤口上,对溃疡创面起到保护作用。 有助于美容护肤 茶多酚是水溶性物质,用它洗脸能清除面部的油腻,收敛毛孔,具有消毒、灭菌、抗皮肤老化,减少日光中的紫外线辐射对皮肤的损伤等功效。茶多酚能够阻挡紫外线和清除紫外线诱导的自由基,从而保护黑色素细胞的正常功能,抑制黑色素的形成。同时对脂质氧化产生抑制,减轻色素沉着。1.5 茶多酚的主要用途糕点及乳制品:对高脂肪糕点及乳制品,如月饼、饼干、蛋糕、方便面、奶粉、奶酪、牛奶等,加入茶多酚不仅可保持其原有的风味,防腐败,延长
17、保鲜期,防止食品退色,抑制和杀灭细菌,提高食品卫生标准,延长食品的销售寿命。另外,还可使甜味“酸尾”消失,味感甘爽。饮料生产:茶多酚不仅可配制果味茶、柠檬茶等饮料,还能抑制豆奶、汽水、果汁等饮料中的VA、VC等多种维生素的降解破坏,从而保证饮料中的各种营养成份。水果和蔬菜保鲜:在新鲜水果和蔬菜上喷洒低浓度的茶多酚溶液,就可抑制细菌繁殖,保持水果、蔬菜原有的颜色,达到保鲜防腐的目的。畜肉制品:茶多酚对肉类及其腌制品如香肠、肉食罐头腊肉等,具有良好的保质抗损效果,尤其是对罐头类食品中耐热的芽胞菌等具有显著的抑制和杀灭作用,并有消除臭味、腥味,防止氧化变色的作用。食用油贮藏:食用油中加入茶多酚,能阻
18、止和延缓不饱和脂肪酸的自动氧化分解,从而防止油脂的质变腐败,使油脂的贮藏期延长一倍以上。茶多酚在日用化工中的应用:添加于化妆品中,可防止皮质胶原蛋白的氧化褐色素的形成,与抗氧化物歧化酶(SOD)有着同工异曲的作用,且茶多酚属小分子,更易皮肤吸收。同时茶多酚本身具有的抑菌、消炎、除臭、抗幅射等功能,是人体皮肤健康的优良添加材料。目前已使用于膏霜类化妆品,护肤品、化妆水、浴液、除臭剂、牙膏、漱口水等产品中。1.6 茶多酚的使用限量根据我国食品添加剂使用卫生标准(GB 2760-1996)规定: 用于含油脂酱料时最大使用限量为0.1g/kg 用于油炸食品、方便面时最大使用限量为0.2g/kg 用于肉
19、制品、鱼制品时最大使用限量为0.3g/kg 用于油脂、火腿、糕点及其馅时最大使用限量为0.4g/kg 备注 以油脂中儿茶素计 另外,茶多酚的副产品咖啡因,又称为咖啡碱,为白色晶体或粉末,溶于水、乙醇等,能兴奋大脑皮层,所以有提神作用。常用的制剂是安钠咖(苯甲酸咖啡因),一种中枢兴奋药,能加强大脑皮层兴奋过程,用于神经衰弱和精神抑制状态以及配制复方乙酰水杨酸和氨非咖片等作医药器品。 1.7 茶多酚的医学价值1.7.1、清除活性氧自由基,阻断脂质过氧化过程,提高人体内酶的活性,从而起到抗突变、抗癌症的功效:诸多的医学实验已经证明,茶多酚有极强的清除有害自由基,阻止脂质过氧化的作用;诱导人体内代谢酶
20、的活性的增高,促进致癌物的解毒;抑制和阻断人体内源性亚硝化反应,防止癌变和基因突变。抑制致癌物与细胞DNA的共价结合,防止DNA单链断裂;提高肌体的细胞免疫功能。研究表明,每人每天摄入160mg茶多酚即对人体内亚硝化过程产生明显的抑制和阻断作用,摄入480mg的茶多酚抑制作用达到最高。1.7.2、防治高脂血症引起的疾病: 增强微血管强韧性、降血脂,预防肝脏及冠状动脉粥样硬化;茶多酚对血清胆固醇的效应主要表现为通过升高高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)的含量来清除动脉血管壁上胆固醇的蓄积,同时抑制细胞对低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)的摄取,从而实现降低血脂,预防和缓解动脉粥样硬化目的。 降血压:
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