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玉米淀粉生产的产品质量和收率与各种因素关系

  • 作者: 白 坤1 张 振2 罗宏伟3
  • 时间: 2019-08-28 10:30:22
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摘要  本文对玉米淀粉生产的各道工序产品与产品收率和质量关系、产品收率控制、各种产品收率与各种因素的关系进行了论述,还论述了根据生产过程和中间体检验结果和根据产品质量检验结果和收率可以判断生产过程和设备的问题。

关键词  工序;产品;收率;质量

ABSTRACT  In this paper, the relationship between product and product yield and quality in corn starch production and the relationship between product yield control, yield and various factors is discussed, and the problems of production process and equipment can be judged according to the results of production process and intermediates test and the results of product quality inspection and yield.

KEY WORDS  process; product; yield; quality

 

1  玉米淀粉产品生产

玉米淀粉生产是通过使用一些具有各种功能的设备、经过一系列加工将玉米籽粒中的结构和成分(可溶性物质、灰分、胚芽、种皮、蛋白质、淀粉)生产成各种产品(玉米浆、胚芽、纤维饲料、蛋白粉、玉米淀粉)的过程。

玉米淀粉的加工技术能将玉米籽粒中的各种成分分离出来,分离成多种较纯净、高纯度的产品,为各种行业使用,获得更高的商业价值。

湿磨法生产技术是一种连续、逆流、闭环、热流程、稳定、平衡的湿法工艺加工技术,既玉米是在一个系统内水作用和参与下由各种设备进行各种性质机械加工作用,工艺过程是连续、逆流、闭环、热流程、稳定、平衡的物理加工制造过程,只有在玉米浸渍工序有一些少量微生物作用(主要是乳酸菌繁殖和代谢)

1.1 玉米淀粉生产过程概括地说是一浸、二破、三筛分、四分离、五干燥,一浸是指玉米浸渍,二破是指玉米三次破碎,三筛分是指纤维洗涤筛分和一道磨、二道磨、针磨前筛分,四分离是指胚芽分离和蛋白质与淀粉分离,五干燥是指淀粉和副产品脱水干燥。

1.2 湿磨法工艺技术是将玉米由干态流态(湿态)→干态的过程。

1.2.1 干态-指玉米和各种成品状态是干态,玉米水分14%左右,各种产品水分在8~14(其中:玉米浆水分55%、玉米油基本不含水)

1.2.2 流态(湿态)-指玉米加工过程是在水中进行的,是在以水为介质的液体流态(湿态)中对玉米进行加工的。在生产过程加入的水需要利用机械分离、挤压脱水及热力干燥方法除去。

1.3 湿磨法工艺技术是使用水、电、蒸汽为介质和动力将原料-玉米在水中进行一系列物理加工过程,使玉米成为液体(玉米浆、玉米油)、固体(胚芽、纤维饲料、蛋白粉、淀粉)产品。

1.3.1 水是伴随玉米进行一系列加工过程的介质,水的存在使玉米实现了浸渍、破碎,胚芽分离和洗涤,纤维洗涤筛分,麸质分离,淀粉精制等生产工艺。

1.3.2 电能实现玉米加工设备运行和工作,使玉米完成一系列加工过程。

1.3.3 蒸汽将玉米加工过程加温,将干燥物料设备加温,使玉米在一定温度下完成加工(浸渍、破碎、筛分、洗涤、分离、精制等),使得到的湿半成品和液体物料完成干燥、浓缩过程(产品干燥、蒸发浓缩),从而得到固体、浓缩液体产品。

1.4 生产过程第一个出产品的是玉米浆蒸发工序,产品是玉米浆。第二个出产品的是胚芽脱水和干燥工序,产品是胚芽。第三个出产品的是纤维脱水和干燥工序,产品是纤维饲料。第四个出产品的是麸质脱水和干燥工序,产品是蛋白粉。第五个出产品的是淀粉脱水和干燥工序,产品是淀粉。

1.5 重要工序-玉米浸渍、破碎和胚芽分离、纤维细磨和洗涤筛分、蛋白质分离和淀粉乳精制、淀粉脱水和干燥、副产品干燥六个,这六个工序的生产直接影响产品(玉米浆、胚芽、纤维饲料、蛋白粉、淀粉)收率和质量,也影响水、电、蒸汽消耗。

玉米淀粉生产的各道工序产品图见图1

2  玉米淀粉各道工序生产与产品收率和质量关系

各道工序有不同作用,对各种产品收率和质量有不同关系和作用,各道工序都是为了生产得到某种产品和为后续生产做准备而进行的,如果减少了其中某一个工序,就得不到某一种产品,后续生产也就混乱、生产不出来需要的产品了。

玉米淀粉各道工序生产与产品收率和质量关系见表1

3  产品收率控制

3.1 玉米浆:主要控制玉米浸渍技术、加酸量和出浆浓度。使用完全、正确的逆流浸渍技术玉米籽粒中可溶性物质浸出的多,玉米浆收率高,乳酸含量高;不完全、不正确的逆流浸渍技术玉米籽粒中可溶性物质浸出的少,玉米浆收率低,乳酸含量低。加酸量多玉米籽粒中的可溶性物质浸出的多,玉米浆收率高;加酸量少玉米籽粒中的可溶性物质浸出的少,玉米浆收率低。出浆浓度高低与玉米浆收率关系不大。

3.2 胚芽:主要控制玉米浸渍,一、二道磨性能和破碎程度,胚芽旋流分离器和泵性能,胚芽中种皮含量。使用完全逆流、正确的逆流浸渍技术胚芽好分离、收率高;不完全逆流、不正确的浸渍技术胚芽不好分离、收率低。一、二道磨性能好和齿盘间隙调节的恰当时胚芽破碎的少、收率高;一、二道磨性能不好和齿盘间隙调节的不恰当时胚芽破碎的多、收率低。胚芽旋流分离器和泵配置的正确、性能好,胚芽收率高;胚芽旋流分离器和泵配置的不正确、性能不好,胚芽收率低。胚芽中种皮含量高低与胚芽收率高低关系不大。

3.3 纤维饲料:主要控制玉米浸渍,纤维细磨,纤维洗涤筛分。使用完全、正确的逆流浸渍技术针磨破碎和洗涤筛分好、纤维收率低;不完全、不正确的逆流浸渍技术针磨破碎和洗涤筛分不好、纤维收率高。使用大规格、性能好的针磨纤维收率低;使用小规格、性能不好的针磨纤维收率高。纤维洗涤筛分使用7级、科学的圆滑式无滞留纤维洗涤槽+压力曲筛片性能和质量好时纤维收率低;使用6级、结构不正确的纤维洗涤槽+压力曲筛片性能和质量不好时纤维收率高。

3.4 蛋白粉:主要控制玉米浸渍,纤维细磨和纤维洗涤筛分,蛋白质分离技术,淀粉分离机和十二级淀粉旋流洗涤器性能质量,麸质生产技术。使用正确的逆流浸渍技术玉米浸渍效果好、蛋白粉收率高,不正确的逆流浸渍技术玉米浸渍效果不好、蛋白粉收率低。纤维细磨和纤维洗涤筛分效果好、蛋白粉收率高,纤维细磨和纤维洗涤筛分效果不好蛋白粉收率低。使用主分离机+十二级淀粉旋流洗涤器的分离技术蛋白粉收率较高,使用预浓缩蛋白粉收率低。使用大规格、性能质量好淀粉分离机蛋白粉收率较高,使用小规格、性能质量不好淀粉分离机蛋白粉收率低。使用大规格、性能质量好麸质浓缩机,麸质浓缩机的顶流使用性能好溶气气浮处理,使用真空转鼓吸滤机时蛋白粉收率高;使用小规格、性能质量不好麸质浓缩机,麸质浓缩机顶流不处理,使用板框过滤机时蛋白粉收率低。

3.5 淀粉:主要控制玉米成熟度、玉米浸渍、针磨破碎、淀粉分离机等因素。玉米成熟度高浸出物少,淀粉收率高;不成熟玉米浸出物多,淀粉收率低。粉质型玉米淀粉收率高,其它品种玉米淀粉收率低。使用完全、正确的逆流浸渍技术玉米浸渍质量好,淀粉收率高;不完全、不正确的逆流浸渍技术使得玉米浸渍质量不好,淀粉收率不高。使用大规格(动盘直径1000mm)、性能好针磨淀粉收率高,使用小规格(动盘直径750mm以下)、性能不好的针磨淀粉收率低。使用大规格(碟片直径800mm以上)的分离机淀粉收率高,使用小规格下传动(碟片直径560mm以下)的分离机淀粉收率低。

3.6 各种产品干基收率是在玉米干基成分含量之内的,玉米淀粉收率在68.5~70.6(干基),玉米浆收率在5.5~6.6(干基),胚芽收率在6.8~7.6(干基)(含脂肪48~50),蛋白粉收率在5.0~5.5(干基)。如果产品干基收率小于以上数据说明生产线技术、设备、管理等环节有问题,如果某产品干基收率大于玉米中干基成分含量说明原料采购有特殊之处。

3.7 根据现在的生产技术控制水平和相关设备性能,可以提取出玉米籽粒中的脂肪干基在2.9~3.2%,胚芽含脂肪干基应在45~50%,这样胚芽的干基收率范围控制在6.4~7.1%。如果胚芽干基收率>7.1%,显然其它部分就是种皮和角质胚乳了,这就减少淀粉和蛋白质收率了。如果胚芽干基收率<6.4%,显然是胚芽提取出来的少,这就减少脂肪收率了,纤维、蛋白粉和淀粉中脂肪含量过高了。过高的胚芽收率(7.1)和胚芽含脂肪过低(45)都是不对的。

3.8 玉米籽粒含有淀粉、蛋白质、脂肪、可溶性物质等多种成分,生产过程中这些成分必须生产出各种副产品,这些副产品都是玉米籽粒不同成分,重视副产品提取率和生产就是重视淀粉提取率和质量就是重视玉米资源利用率、生产经济性。

3.8.1 从成分分离和产品质量看

淀粉产品是第一个追求的目标产品,各种副产品是随着各道生产工序进行而得到、成分专一的产品,副产品成分和收率是由于玉米本质和加工技术决定的,如果不能按玉米各种成分含量和工艺技术水平、设备性能在各道生产工序提取出来各种副产品、或物料(即各道生产工序不能分离出来需要分离玉米成分、或制成各种浓度浆料),各道生产工序不能得到成分比较纯净副产品,也不能得到适合去下道生产工序加工物料(多是液体浆料),其中一些工序生产过程要困难,进入废水中干物质多(产品收率低),最后也得不到高质量各种产品,也不能高收率地加工出各种产品。

3.8.2 从资源利用看

(1) 玉米是世界三大农业作物之一、是一种粮食、一种再生能源和战略资源、一种工业原料、是人类和动物生存的能量和营养来源之一,是一年时间里生长收获的、且一年只能收获一次;

(2) 不能将这么宝贵、一年生长粮食原料浪费在生产过程中,要在生产过程中得到最高回收率,只有很高干物质收率才能减少国家资源浪费,提高企业效益。

3.8.3 从经济目的看

(1) 生产的各种产品价值中,淀粉产品价值只能达到生产原料成本和动力成本,生产人员工资和企业效益存在于各种副产品价值中;

(2) 要十分重视副产品提取率、质量,要保证淀粉产品质量和收率、保证各种副产品收率,只有高副产品收率企业才能有效益。

4  玉米淀粉生产中各种产品生产收率与各种因素的关系

影响各种产品收率因素很多,主要与生产技术、各道工序物料浓度、设备规格和性能、管理水平有关。

4.1 浸渍液收率 

    玉米淀粉生产中影响浸渍液收率因素见表2

注:玉米籽粒中可以浸出的干物质达5.5~6.6%,这些物质如果不浸出会造成后序生产困难和过程水中可溶性物质含量增高。玉米浆收率高说明浸出可溶性物质多,后序生产使用新水少;反之,收率低时浸出可溶性物质少,后序生产使用新水多。玉米浆收率高过程水中可溶性物质少;反之,收率低过程水中可溶性物质多,这是因为可溶性物质不被浸出就只能进入过程水中而造成的。

4.2 胚芽收率

    玉米淀粉生产中影响胚芽收率因素见表3

注:脂肪提取率高则纤维饲料、蛋白粉、淀粉中脂肪含量低;反之,提取率低则纤维饲料、蛋白粉、淀粉中脂肪含量高。

4.3 纤维收率

玉米淀粉生产中影响纤维收率因素见表4

注:纤维饲料收率高则废水中干物质少;反之,收率低则废水中干物质多,这是因为纤维滤液会部分进入废水中的原因。

4.4 蛋白粉收率 

玉米淀粉生产中影响蛋白粉收率因素见表5

注:蛋白粉产品中蛋白质含量高则蛋白粉收率低;反之,蛋白质含量低则蛋白粉收率高。淀粉产品中蛋白质含量高则蛋白粉收率低;反之,蛋白质含量低则蛋白粉收率高。蛋白粉收率高则过程水中干物质少;反之,收率低则过程水中干物质多,这是因为没有回收的蛋白质和淀粉进入过程水中了。

4.5 淀粉收率

玉米淀粉生产中影响淀粉收率因素见表6

注:蛋白粉产品中蛋白质含量高则淀粉收率高;反之,含量低则淀粉收率低,这是由于蛋白粉产品中除主要含有蛋白质成分外就是淀粉。

5  根据生产过程和中间体检验结果可以判断生产过程和设备问题 

5.1 根据生产过程检验结果判断生产过程和设备问题见表7

5.2 根据中间体检验结果可以判断生产过程和设备问题 

根据中间体检验结果判断生产过程和设备问题见表8

6  根据产品质量检验结果和收率可以判断生产过程和设备问题

6.1 根据产品质量检验结果可以判断生产过程和设备问题 

    根据产品质量检验结果判断生产过程和设备问题见表9

6.2  根据产品收率可以判断生产过程和设备问题

根据产品收率判断生产过程和设备问题见表10

 

作者单位:1河南工业大学设计研究院精华淀粉所,河南 郑州  4500642山东福宽生

物工程有限公司,山东 肥城  2716003秦皇岛骊骅淀粉股份有限公司,河北 抚宁

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