第一節(jié) 產(chǎn)品技術發(fā)展現(xiàn)狀
國內(nèi)淀粉加工企業(yè)目前依照的是《工業(yè)玉米淀粉國家標準》(GB12309-90)進行生產(chǎn)。蛋白質(zhì)含量、脂肪含量和水分是淀粉質(zhì)量的主要技術指標。大部分淀粉廠家產(chǎn)品質(zhì)量能夠達到國家一級標準,有些全套引進國外先進生產(chǎn)線的企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量能夠達到優(yōu)級標準。而一些設備比較落后的小型淀粉加工廠產(chǎn)品質(zhì)量只能達到國家二級標準。
通過對玉米淀粉加工技術的不斷 研究 和探索,玉米淀粉加工的技術和設備都有了很大的提高,目前國內(nèi)外有些廠家開始采用的旋液分離器就是玉米淀粉分離過程中比較先進的設備。這種分離器由尼龍制成,用12只分離器集中放在一個架子上,總長度不超過1米,占地面積小,生產(chǎn)能力大,分離效率高,可達95%以上。
同時在玉米淀粉的清洗過程中采用的旋液分離器進行清洗,一般用9~14級旋液分離器處理。根據(jù)測定,從離心機出來的淀粉乳蛋白質(zhì)含量不超過2.5%,經(jīng)過9級旋液分離器處理,成品淀粉中蛋白質(zhì)含量可降至0.35%。
第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點或流程
玉米淀粉加工設備:凸齒磨、針磨、胚芽旋流器、壓力曲篩、除砂旋流器、重力曲篩。
玉米淀粉加工工藝:以玉米為原料制造淀粉的方法很多,但是其基本生產(chǎn)程序大體一致,可以歸納為:玉米→清理→浸泡→粗碎→胚的分離→磨碎→分離纖維→分離蛋白質(zhì)→清洗→離心分離→干燥→淀粉。
玉米淀粉工藝流程圖
1、清理
清理玉米中含有各種塵芥、有機和無機雜質(zhì)。為了保證安全生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量,對玉米中存在的雜質(zhì)必須進行清理。清理玉米的方法,主要采用篩選、風選等。清理設備有振動篩、比重去石機、永磁滾筒和洗麥機等。
振動篩是用來清除玉米中的大、中、小雜物。篩孔配備,第一層篩面用直徑17~20毫米圓孔,第二層篩面直徑12~15毫米圓孔,除去大、中雜,第三層篩面選用直徑2毫米圓孔除去小雜。
比重去石機是用來除去玉米中的并肩石。由于玉米粒度較大,粒型扁平,比重也較大等特點,在操作時應將風量適當增大,風速適當提高,穿過魚鱗孔的風速為14米/秒左右。魚鱗孔的凸起高度也應適當增至2毫米,操作時應注意魚鱗篩面上物料的運動狀態(tài),調(diào)節(jié)風量,并定時檢查排石口的排石情況。
永磁滾筒是用來清除玉米中的磁性金屬雜質(zhì),應安置在玉米地入破碎機前面,防止金屬雜質(zhì)進入破碎機內(nèi)。
洗麥機可以清理玉米中的泥土、灰塵。經(jīng)過清理后玉米的灰分可降低0.02~0.6%。
2、浸泡
玉米浸泡方法目前普遍采用金屬罐幾只或幾十只用管道連接組合起來,用水泵使浸泡水在各罐之間循環(huán)流動,逆流浸泡。
在浸泡水中溶加浸泡劑經(jīng)試用的結(jié)果表明,石灰水、氫氧化鈉和亞硫酸氫鈉都不及二氧化硫效果好,二氧化硫的含量不宜太高。因為含二氧化硫的浸泡水對蛋白質(zhì)網(wǎng)的分散作用是隨著二氧化硫含量增加而增強。當二氧化硫濃度為0.2%時,蛋白質(zhì)網(wǎng)分散作用適當,淀粉較易分離;而濃度在0.1%時,不能發(fā)生足夠的分散作用,淀粉分離困難。一般最高不超過0.4%,因為二氧化硫的濃度過高,酸性過大,對玉米浸泡并沒有多大好處,相反地會抑制乳酸發(fā)酵和降低淀粉粘度。
浸泡溫度對二氧化硫的浸泡作用具有重要的影響,提高浸泡水溫度,能夠促進二氧化硫的浸泡作用。但溫度過高,會使淀粉糊化,造成不良后果。一般以50~55℃為宜,不致于使淀粉顆粒產(chǎn)生糊化現(xiàn)象。
浸泡時間對浸泡作用亦有密切的關系。在浸泡過程中,浸泡水不是從玉米顆粒的表皮各部分滲透到內(nèi)部組織,而是從顆粒底部根幅處的疏松組織進入顆粒,通過麩皮底層的多孔性組織滲透到顆粒內(nèi)部,所以必須保證足夠的浸泡時間。玉米在50℃浸泡4小時后,胚芽部分吸收水分達到最高值,8小時后,胚體部分也吸收水分達最高值。這個時候玉米顆粒變軟,經(jīng)過粗碎,胚芽和麩皮可以分離開。但蛋白質(zhì)網(wǎng)尚未被分散和破壞,淀粉顆粒還不能游離出來。若繼續(xù)浸泡,能使蛋白質(zhì)網(wǎng)分散。浸泡約24小時后,軟胚體的蛋白質(zhì)網(wǎng)基本上分散,約36小時后,硬胚體的蛋白質(zhì)網(wǎng)也分散。因為蛋白質(zhì)網(wǎng)的分散過程是先膨脹,后轉(zhuǎn)變成細小的球形蛋白質(zhì)顆粒,最后網(wǎng)狀組織破壞。所以要使蛋白質(zhì)網(wǎng)完全分散,需要48小時以上的浸泡時間。
各地工廠的玉米浸泡條件不完全相同。一般操作條件如下:浸泡水的二氧化硫濃度為0.15~0.2%,pH值為3.5。在浸泡過程中,二氧化硫被玉米吸收,濃度逐漸降低,最的放出的浸泡水內(nèi)含二氧化硫的濃度約為0.01~0.02%,pH值為3.9~4.1;浸泡水溫度為50~55℃;浸泡時間為40~60小時。浸泡條件應根據(jù)玉米的品質(zhì)決定。通常是貯存較久的老玉米含水分低和硬質(zhì)玉米都需要較強的浸泡條件,即要求較高的二氧化硫濃度、溫度和較長的浸泡時間。
玉米經(jīng)過浸泡以后,含水分應達40%以上。
3、玉米粗碎
粗碎的目的主要是將浸泡后的玉米破成10塊以上的小塊,以便分離胚芽。玉米粗碎大都采用盤式破碎機。粗碎可分兩次進行。第一次把玉米破碎到4~6塊,進行胚芽分離;第二次再破碎到10塊以上,使胚芽全部脫落,進行第二次胚芽分離。
4、胚芽分離
目前國內(nèi)胚芽分離主要是使用胚芽分離槽。優(yōu)點是操作比較穩(wěn)定,缺點是占地面積大,耗用鋼材多,分離效率低,一般不超過85%。
5、玉米磨碎
經(jīng)過分離胚芽后的玉米碎塊和部分淀粉的混合物,為了提取淀粉,必須進行磨碎,破壞玉米細胞細胞,游離淀粉顆粒,使纖維和麩皮分開。
磨碎作業(yè)的好壞,對淀粉的提取影響很大。磨得太粗,淀粉不能充分游離出來,因被粗細渣帶走,影響淀粉出度。太細,纖維分離不好,影響淀粉質(zhì)量。
為了有效地進行玉米磨碎,通常采用二次磨碎。第一次用錘碎機進行磨碎,經(jīng)篩分淀粉乳后;第二次用砂盤淀粉磨進行磨碎。有的用萬能磨碎機作第一次磨碎,經(jīng)篩分淀粉乳后,再用石磨進行第二次磨碎。
根據(jù)各地生產(chǎn)實踐證明:金剛砂磨較石磨好,硬度高,磨紋不易磨損,磨面不需經(jīng)常維修,磨碎效率也高?,F(xiàn)已逐步以金剛砂磨代替石磨。
6、淀粉篩分
玉米碎塊經(jīng)過磨碎后,得到玉米糊,可以采用篩分的方法將淀粉和粗細渣分開。常用的篩分設備有六角篩、平搖篩、曲篩和離心篩等。
篩分淀粉的篩孔應根據(jù)篩分設備的種類和淀粉質(zhì)量要求決定。六角篩清洗粗渣篩孔直徑為0.6毫米,細渣篩孔直徑為0.12毫米,平搖篩篩分粗渣篩孔用7××號雙料尼龍,篩分細渣篩孔用12××號雙料尼龍,曲篩清洗粗、細渣使用六級的120°曲篩,篩長1.6米,第一級曲篩的篩縫寬0.05毫米,其余各級篩縫寬0.075毫米;離心篩的轉(zhuǎn)子篩板篩孔為2×0.24毫米。一般是用四級連續(xù)操作。
篩分粗、細渣需要清水量,按100公斤干物質(zhì)計算,篩分粗渣需230~250升,細渣需10~130升,水溫為45~55℃,含有0.05%二氧化硫,pH約為4.3~4.5為宜。
7、蛋白質(zhì)分離和淀粉清洗
分離粗、細渣后的淀粉乳濃度為6~8波美度,含干物質(zhì)約11~14%。
玉米淀粉乳化學組成
從上表可以看出,淀粉乳中干物質(zhì)除了淀粉以外,主要是蛋白質(zhì)和水溶性物質(zhì),所以必須進行蛋白質(zhì)分離和淀粉清洗。
分離蛋白質(zhì)一般采用流槽分離,因占地大,分離效率低,現(xiàn)在逐步改用離心機分離。但要求淀粉乳中含渣子要少,防止碟片內(nèi)噴嘴堵塞,造成機械振動。
分離蛋白質(zhì)后的粗制淀粉乳必需進行清洗。淀粉清洗大都在清洗池內(nèi)進行,但清洗時間長,淀粉損失大。
8、離心分離和干燥
從旋液分離器出來的淀粉乳含水分78%,如果淀粉車間與淀粉糖車間結(jié)合在一起,就可直接送至淀粉糖車間使用。不必進行淀粉乳脫水和干燥處理。但是從清洗桶得到的淀粉乳含水分離,必須進行脫水處理。
把淀粉乳送入離心分離機進行脫水,可得含水分為45%的濕淀粉,這種濕淀粉也可以作為成品出廠。為了便于運輸和貯藏,最好進行干燥處理,將淀粉含水分降低至12%的平衡水分。然后作為成品干淀粉出廠。
為了保證成品細度均勻,有時還要進行成品整理。先經(jīng)篩分處理,篩出規(guī)定細度的淀粉,篩上物送入粉碎機進行粉碎,然后再行篩分,使產(chǎn)品全部達到規(guī)定的細度。
第三節(jié) 國內(nèi)外技術未來發(fā)展趨勢 分析
1、生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動控制,廣泛推廣節(jié)能技術和能耗低、效率高的設備。目前技術趨勢是發(fā)展現(xiàn)代化淀粉生產(chǎn)技術和設備。建立工藝控制系統(tǒng)(PCS)和合理的控制程序(PLC),以確保最佳的工藝自控,穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量,降低成本,提高產(chǎn)量。通過采用負壓脈沖氣流烘干機,配置熱風分配調(diào)節(jié)裝置,循環(huán)使用部分干燥氣等,噸淀粉耗標煤下降到0.1噸以下。例外開發(fā)和推廣應用生產(chǎn)過程的自動控制,通過先進技術和設備的研發(fā)來提高玉米淀粉的生產(chǎn)效率,降低資源的損耗。
2、玉米濕磨加工及制品的開發(fā)
玉米濕磨加工及制品的開發(fā),以玉米為原料,采用濕磨加工技術制成玉米淀粉,并采用化學方法對玉米淀粉變性加工制的制品。具有可生物降解性能,可作為淀粉塑料母料?,F(xiàn)已使用美國進口高玉米淀粉進行了變性試驗,已表現(xiàn)出較好的生物可降解性。目前我國該項技術正在研發(fā)和試驗階段,該技術的進一步應用對玉米淀粉 行業(yè) 的發(fā)展具有極大的促進作用。
3、采用閉環(huán)流程工藝
生產(chǎn)過程中只從淀粉洗滌的最后一級加入新鮮水,系統(tǒng)多余的工藝水、淀粉刮刀離心機脫水后的濾液和溢流水進行分離處理后,排放一定量的清液,這時清液干物含量一般在0.3%以下,從而避免大量干物質(zhì)從廢水中帶走,同時也保證補充一定量的新鮮水,防止系統(tǒng)內(nèi)細菌的增加。由于此處排放的清液較易分離,因而減輕了污水處理的負擔。
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