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玉米淀粉加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展與技術(shù)

玉米加工淀粉產(chǎn)業(yè)發(fā)展

玉米深度加工,除了可獲得玉米胚芽油、玉米淀粉,副產(chǎn)品進(jìn)一步利用還能分離出玉米膳食纖維、高生物學(xué)價值的玉米胚芽蛋白及胡蘿卜素、玉米黃質(zhì)等抗衰老的抗氧化劑。玉米淀粉可制食用結(jié)晶葡萄糖和麥芽糖,葡萄糖和麥芽糖氫化以后,可以制成山梨醇和麥芽糖醇。玉米糖化液發(fā)酵可制谷氨酸,玉米發(fā)酵還可制檸檬酸、酒精�?梢姡衩咨罴庸た梢垣@得豐富多樣的食品添加劑與配料。

隨著玉米價格增長,玉米資源緊張,玉米的深度加工和充分轉(zhuǎn)化變得更為迫切。過去玉米加工業(yè)受各種因素限制,往往只注重利用原料中淀粉部分,當(dāng)然抓好70%淀粉的深度加工并沒有錯,但利用好玉米其他30%成分,將帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。目前包括美國的玉米加工業(yè),除淀粉外,只有玉米胚芽油作食品,而把其他成分,大約占玉米成分25%-27%,均當(dāng)作飼料處理,有些當(dāng)三廢處理。這樣不僅浪費(fèi)資源,經(jīng)濟(jì)效益低,而且造成環(huán)境污染。

自本期起,本版特開設(shè)玉米深加工技術(shù)與食品配料專欄,請權(quán)威專家尤新教授介紹玉米深加工技術(shù)的進(jìn)展和生產(chǎn)相關(guān)食品配料的知識。

淀粉是食品工業(yè)的基礎(chǔ)原料,2003年全世界玉米淀粉產(chǎn)量3940萬噸,占各種淀粉的80.24%。2005年增至5400萬噸。

美國年產(chǎn)玉米3億噸左右,有約15%用于工業(yè)。年產(chǎn)淀粉2000萬噸,主要用于淀粉糖。目前每年用于淀粉糖生產(chǎn)(包括固體葡萄糖、液體葡萄糖、果葡糖、麥芽糖)的淀粉占30%,用于酒精生產(chǎn)的占40%。用淀粉生產(chǎn)酒精是指玉米濕法生產(chǎn)酒精。美國ADM公司是最大的濕法生產(chǎn)酒精的公司,年產(chǎn)酒精14億升(110余萬噸),其他工業(yè)用淀粉包括變性淀粉約18%。其中60%用于造紙,10%用于紡織。造紙工業(yè)用淀粉約60萬噸國際上玉米淀粉多采用濕磨工藝進(jìn)行生產(chǎn),其工藝流程可分為開放式和封閉式(派生部分封閉式)兩種。在開放式流程中,玉米浸泡和全部洗滌水都用新水,因此該流程耗水多,干物質(zhì)損失大,排污量也多。封閉式流程只在最后的淀粉洗滌時用新水,其他用水工序都用工藝水,因此新水用量少,干物質(zhì)損失小,污染大為減輕。

我國2006年產(chǎn)玉米淀粉1050萬噸,比上年增16%,吉林、山東、河北、河南四省占70%以上。

不管應(yīng)用任何方法,其最佳目標(biāo)是能夠?qū)⒂衩字械闹饕M分淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維等物質(zhì),最大限度地相互分離,最終獲得高純度的單一組分,以滿足工業(yè)加工需要。

目前,國內(nèi)外已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的玉米組分分離提純的加工方法,普遍采用的是濕法和干法兩種方法。所謂濕法就是指淀粉工業(yè)中的玉米原料前處理的加工方法是將玉米用溫水浸泡,經(jīng)粗細(xì)研磨,分出胚芽、纖維和蛋白質(zhì),而得到高純度的淀粉產(chǎn)品。所謂干法就是不用大量的溫水浸泡,主要靠磨碎、篩分、風(fēng)選的方法,分出胚芽和纖維,而得到低脂肪的玉米粉。

濕法加工的興起,主要是因?yàn)橹鳟a(chǎn)品淀粉質(zhì)量純凈,可以滿足醫(yī)藥和特殊發(fā)酵制品的加工需要,副產(chǎn)品玉米蛋白、油脂、麩質(zhì)飼料的回收率高,整體經(jīng)濟(jì)效益可觀。但是,對比干法加工而言,它的投資較高,高出干法2倍以上(對年產(chǎn)萬噸淀粉和玉米粉而言,下同),用水量高出75倍,能耗高出5倍,環(huán)保處理較難。但是,干法加工的弱點(diǎn)也相當(dāng)突出。例如,玉米油的回收,濕法是干法的2倍以上;又如,玉米粉中的蛋白質(zhì)基本沒有分離。

人們不難取得共識,濕法和干法各有特點(diǎn),可以各得其所,長期并存。濕法的加工設(shè)備,先進(jìn)高效,部分還是引進(jìn)國外的,投資較大,規(guī)模宜大不宜小。而干法的加工設(shè)備,全部可以國產(chǎn)化,而且已有許多改進(jìn)之處,投資較省,規(guī)模可大可小,以中小型為宜,尤其適合于現(xiàn)有發(fā)酵企業(yè)增加一個干法玉米工序。

濕法玉米淀粉的生產(chǎn)工藝及設(shè)備

一、工藝流程及工藝參數(shù)

1.玉米貯存與凈化

原料玉米(要求成熟的玉米,不能用高溫干燥過熱的玉米)經(jīng)地秤計量后卸入玉米料斗,經(jīng)輸送機(jī)、斗式提升機(jī)進(jìn)入原料貯倉,經(jīng)振動篩選、除石、磁選等工序凈化,計量后去凈

化玉米倉。由玉米倉出來的玉米用水力或機(jī)械輸送去浸泡系統(tǒng)。水力輸送速度為0.9—1.2m/s,玉米和輸送水的比例為12.5—3。溫度為35℃—40℃,經(jīng)脫水篩,脫除的水回頭作輸送水用,濕玉米進(jìn)入浸泡罐。

2.玉米浸泡

玉米的浸泡是在亞硫酸水溶液中逆流進(jìn)行的。一般采用半連續(xù)流程。浸泡罐8—12個,浸泡過程中玉米留在罐內(nèi)靜止,用泵將浸泡液在罐內(nèi)一邊自身循環(huán)一邊向前一級罐內(nèi)輸送,始終保持新的亞硫酸溶液與浸泡時間最長(即將結(jié)束浸泡)的玉米接觸,而新入罐的玉米與即將排出的浸泡液接觸,從而保持最佳的浸泡效果。浸泡溫度(50±20,浸泡時的亞硫酸濃度為0.2%—0.25%,浸泡時間60—70h。完成浸泡的浸泡液即稀玉米漿含干物質(zhì)7%—9%pH3.9—4.1,送到蒸發(fā)工序濃縮成含干物質(zhì)40%以上的玉米漿。浸泡終了的玉米含水40%—46%,含可溶物不大于2.5%,用手能擠裂,胚芽完整擠出。其酸度為對100kg干物質(zhì)用0.1mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液中和,用量不超過70mL。

3.玉米的破碎

浸泡后的玉米由濕玉米輸送泵經(jīng)除石器進(jìn)入濕玉米貯斗,再進(jìn)入頭道凸齒磨,將玉米破碎成4—6瓣,含整形玉米量不超過1%,并分出75%—85%的胚芽,同時釋放出20%—25的淀粉。破碎后的玉米用胚芽泵送至胚芽一次旋液分離器,分離器頂部流出的胚芽去洗滌系統(tǒng),底流物經(jīng)曲篩濾去漿料,篩上物進(jìn)入二道凸齒磨,玉米被破碎為10—12瓣。在此漿料中不應(yīng)含有整粒玉米,處于結(jié)合狀態(tài)的胚芽不超過0.3%。經(jīng)二次破碎的漿料經(jīng)胚芽泵送二次旋液分離器;頂流物與經(jīng)頭道磨破碎和曲篩分出的漿料混合一起,進(jìn)入一次胚芽分離器,底流漿料送入細(xì)磨工序。進(jìn)入一次旋流分離器的淀粉懸浮液濃度為7—9Bé,壓力為0.45—0.55MPa。進(jìn)入二次旋流分離器的淀粉漿料濃度為7—9 Bé,壓力為0.45—0.55MPa,胚芽分離過程的物料溫度不低于35℃。

4.細(xì)磨

經(jīng)二次旋流分離器分離出胚芽后的稀漿料通過壓力曲篩,篩下物為粗淀粉乳,淀粉乳與細(xì)磨后分離出的粗淀粉漿液匯合后進(jìn)入淀粉分離工序;篩上物進(jìn)入沖擊磨(針磨)進(jìn)行細(xì)磨,以最大限度地使與纖維聯(lián)結(jié)的淀粉游離出來。經(jīng)磨碎后的漿料中,聯(lián)結(jié)淀粉不大于10%。細(xì)磨后的漿料進(jìn)入纖維洗滌槽。

5.纖維的分離、洗滌、干燥

細(xì)磨后的漿料進(jìn)入纖維洗滌槽,在此與以后洗滌纖維的洗滌水一起用泵送到第一級壓力曲篩。篩下分離出粗淀粉乳,篩上物再經(jīng)5級或6級壓力曲篩逆流洗滌,洗滌工藝水從最后一級篩前加入,通過篩面,攜帶著洗滌下來的游離淀粉逐級向前移動,直到第一級篩前洗滌槽中,與細(xì)磨后的漿料合并,共同進(jìn)入第一級壓力曲篩,分出粗淀粉乳。該乳與細(xì)磨前篩分出的粗淀粉乳匯合,進(jìn)入淀粉分離工序。篩面上的纖維、皮渣與洗滌水逆流而行,從第一篩向以后各篩移動,經(jīng)幾次洗滌篩分洗滌后,從最后一級曲篩篩面排出,然后經(jīng)螺旋擠壓機(jī)脫水送纖維飼料工序。

細(xì)磨后漿料濃度為13—17Bè,壓力曲篩進(jìn)料壓力0.25—0.3MPa,洗滌用工藝水溫度45℃,可溶物不超過1.5%,纖維洗滌用水量210—230L/100kg絕干玉米,洗滌后物料中含游離淀粉3%干物質(zhì)。粗淀粉乳中細(xì)渣含量0.1g/L,進(jìn)入螺旋擠壓機(jī)濕皮渣含水60%左右,壓榨后皮渣水分50%—55%。

6.淀粉的分離洗滌干燥

由細(xì)磨前后曲篩分離得的粗淀粉經(jīng)除砂器、回轉(zhuǎn)過濾器,進(jìn)入分離麩質(zhì)、淀粉的主離心機(jī)。頂流分出麩質(zhì)水濃度1%—2%,送濃縮分離機(jī),底流淀粉乳濃度19—20Bè,送十二級旋流分離器進(jìn)行逆流洗滌。洗滌水用新鮮水,洗水溫度40℃。經(jīng)十二級旋流器洗滌后的淀粉乳含水60%,蛋白質(zhì)含量小于0.35%,去精淀粉乳貯罐進(jìn)行脫水干燥。由第一級旋流器頂流的澄清液作為主離心機(jī)的洗水。

7.蛋白質(zhì)分離與干燥

從主離心機(jī)頂流分離出的麩質(zhì)水,含固形物2%左右,經(jīng)過濾器進(jìn)入(麩質(zhì))濃縮離心機(jī),頂流為工藝水,進(jìn)入工藝水貯槽,其固形物含量約0.25%—0.5%,供胚芽、纖維洗滌用。底流濃縮后的麩質(zhì)水(含固形物約15%),經(jīng)轉(zhuǎn)鼓式真空吸濾機(jī)脫水,得濕蛋白質(zhì),其中含水50%—55%,用干燥機(jī)干燥,經(jīng)冷卻、包裝后出廠。真空過濾機(jī)保持真空度0.053—0.067MPa(400—540mmHg)。

8.胚芽洗滌、干燥和榨油

自一級胚芽旋流器頂部流出的胚芽,經(jīng)三級曲篩洗滌后(含水分75%以上),進(jìn)入胚芽擠壓脫水機(jī),經(jīng)脫水后的濕胚芽含水約55%,去干燥機(jī),干胚芽(水分≤5%,含油率≥48%,淀粉≤10%)送壓胚機(jī)破胚,經(jīng)炒鍋蒸炒,然后入95A榨油機(jī)榨油,胚芽油經(jīng)沉淀槽及粗油過濾器裝桶后出廠。胚芽餅可作為產(chǎn)品或混入纖維飼料出廠。

9.玉米漿蒸發(fā)

含固形物5%—7%的稀玉米漿,通過三效降膜式蒸發(fā)系統(tǒng),濃縮到含固形物45%—50%,與濕纖維和胚芽餅混合一起干燥后作為飼料出廠,或以玉米漿形式直接作為抗生素企業(yè)培養(yǎng)基的營養(yǎng)液出售。

10.纖維飼料干燥造粒

濕纖維、胚芽餅、玉米漿加在一起混合后,進(jìn)管束式干燥機(jī)干燥至含水12%左右進(jìn)行造粒,成為含21%蛋白質(zhì)的纖維飼料出廠。

二、玉米淀粉生產(chǎn)的物料平衡

1.玉米質(zhì)量

含淀粉≥70%,碎玉米及雜質(zhì)≤3%,蛋白質(zhì)8%—10%,脂肪4%—6%。

2.物料平衡基數(shù)

原料玉米含水14%,雜質(zhì)1%,碎玉米2%,淀粉提取率94.3%,淀粉(干基)收率66%,蛋白質(zhì)收率6.6%,胚芽收率6.9%,纖維收率12.5%,玉米漿收率6.0%,損失2%。

10萬噸淀粉廠的主副產(chǎn)品產(chǎn)量為:

原料玉米155740(含水14%),每噸淀粉需1.56噸原料玉米。

凈化玉米151190(含水14%),每噸淀粉需1.51噸凈化玉米。

淀粉100000(含水14%)。

蛋白粉9529(含蛋白質(zhì)60%,含水10%)。

粗玉米油4160噸。

纖維飼料35750(含蛋白質(zhì)21%,含水12%)。

三、原輔材料及能源消耗

原輔材料及能源消耗與企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)水平有較大關(guān)系。國內(nèi)生產(chǎn)每噸淀粉的先進(jìn)指標(biāo)如下:商品玉米量1.56噸,耗電量210千瓦小時,凈化玉米量1.51噸,硫磺量3—4公斤,耗水量2-3噸。

 


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