專利名稱：分段式玉米浸漬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種玉米淀粉生產(chǎn)エ藝中的浸潰玉米的方法，尤其涉及一種分段式玉米浸潰方法。
背景技術(shù)：
目前主流的濕法玉米淀粉生產(chǎn)過程中的浸潰機理，為Cox, MacMasters和Hibert提出的，利用亞硫酸對玉米麩質(zhì)蛋白的作用，其反應(yīng)式為
RS-SR+ S032_--RSSO3^RS- 亞硫酸作為浸潰液，浸潰溫度50°C，時間24小時以上，蛋白質(zhì)硫代硫酸鹽可逐漸擴散，轉(zhuǎn)入玉米浸潰液(玉米漿)中，玉米粒的蛋白質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被部分分散，其余則松軟易于脫開淀粉顆粒，以便進入研磨和分離エ序段。作為濕法玉米淀粉生產(chǎn)エ藝的第一歩，這種浸泡方法用“化學(xué)能”，為蛋白和淀粉顆粒的分離創(chuàng)造了基本條件。然而，其缺陷有四點無法避免
I、設(shè)備量龐大，耗能高，浸潰用水量大。2、浸泡時間長。“逆流浸潰法”普遍采用56 70小時不等的エ藝，而整個エ藝過程皆須對大量的水和玉米進行50°C的保溫處理，特別是在北方的冬天，龐大的浸泡罐的熱損耗，是相當驚人的。3、從玉米粒浸潰過程中的干物質(zhì)變化可見，玉米胚芽中糖分，礦物質(zhì)和可溶性蛋白損失達90%，而且由于酸溶液的作用，導(dǎo)致胚芽異味嚴重，作為原料搾油之后，只能做畜禽飼料使用。4、環(huán)保壓力巨大，由于浸潰水水量大，浸泡出來的蛋白質(zhì)及雜質(zhì)可溶物等含量很高(玉米漿干基含量4%左右)，直接排放將是很嚴重的污染問題，故此，需使用氣浮、過濾和多效蒸發(fā)器等多種綜合エ藝手段回收其中干物質(zhì)，導(dǎo)致進ー步耗能，而相對于玉米漿中蛋白回收的研究，由于蛋白質(zhì)在長時間的高溫和亞硫酸作用下變性，導(dǎo)致也只能停留在飼料級別的方向上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，經(jīng)過多次試驗和研究，提供了一種分段式玉米浸潰方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中耗時長，成本高的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟
凈化玉米清潔，去除雜質(zhì)；
預(yù)熱在預(yù)熱罐中，將上述浄化后的玉米與水以重量份數(shù)比為，玉米水=1:1. 5 3的比例混合預(yù)熱；預(yù)熱流動水55°C 60°C，熱水循環(huán)預(yù)熱時間為15分鐘至30分鐘；
浸潰I :上述預(yù)熱好的玉米打入壓カ罐，并且封住所有閥門，用高壓泵給壓至I. 5MP，浸潰2小時；
釋壓放液將上述浸潰I好的物料釋放壓力，并將玉米與浸泡水同時放至緩存罐，靜置或利用機械均勻攪拌15分鐘；
破碎將上述釋壓放液后的玉米破碎；
旋流分離將上述破碎后的玉米旋流分離玉米胚芽；
粗磨將上述去胚芽并破碎后的玉米粗磨；
去皮將上述粗磨后的玉米去皮；
浸潰II :將上述去皮后的玉米破碎顆粒，此時為玉米糝狀態(tài)，通過射流方式吸入S02，并做浸潰，浸潰時間為2小時，亞硫酸溶液的S02濃度為O. 15% O. 25%，干基與亞硫酸溶液的重量份數(shù)比為，干基亞硫酸溶液=1:1. 5 2 ;
細磨將上述射流后的物料細磨；
得粗淀粉乳細磨后篩去麩質(zhì)纖維，得粗淀粉乳。所述的預(yù)熱至射流步驟，各個步驟均保持溫度為50°C。所述的預(yù)熱步驟中，玉米與水的重量份數(shù)比為，玉米水=1:1. 5。所述的浸潰I步驟中，每半小時用泵補壓，使玉米含水量的質(zhì)量百分比達到40% 45%。所述的射流步驟中，利用文丘里管的低壓原理和微湍流原理，將混合液用O. 9 I. 5Mp的壓力通過低壓射流器噴射。所述的浸潰II步驟中，干基與亞硫酸溶液的重量份數(shù)比為，干基亞硫酸溶液=1:1.5。本發(fā)明的優(yōu)點效果如下
I、設(shè)備投資
現(xiàn)有技術(shù)中單罐浸潰，典型設(shè)備為400m3的大罐，玉米罐中保持50°C需48h?，F(xiàn)有技術(shù)中逆流浸潰，典型設(shè)備為8臺一組，浸潰罐，總?cè)莘e400m3，則每罐至少50m3，也按典型48h計。本發(fā)明，同生產(chǎn)量,壓力I. 5Mp，壓力罐容積約為35m3，保溫50°C,時間2h。以此計算，由于壓力I. 5Mp，壓力罐比普通罐體成本偏高，計算需16_18mm鋼板制，另需各種壓力閥門和壓力儀表，淀粉廠在玉米浸泡環(huán)節(jié)內(nèi)的設(shè)備投資，浸潰罐設(shè)備總計投入節(jié)省80%以上。由于浸泡水無浸出雜質(zhì)，進入脫胚磨流程，另計算，用于濃縮浸泡水的“多效蒸發(fā)器”并蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，包括配電、鍋爐等可完全省略，即100%。2、浸泡工序段用于保溫的耗能
北方地區(qū)天氣寒冷，容積總當量400m3的金屬罐體，暴露于廠房或場地，全部依賴“逆流”的中間加熱浸潰液的環(huán)節(jié)，整個過程需最少48小時，長的可達72小時。而利用本發(fā)明分段浸潰法的浸潰I步驟，即壓力罐浸潰，可于2小時內(nèi)完成，故降低熱能流失的耗能相當可觀。3、新副產(chǎn)品玉米胚芽的生產(chǎn)
玉米胚芽內(nèi)的蛋白質(zhì)，是對人體來說營養(yǎng)價值極高的蛋白源，因其氨基酸構(gòu)成與大豆迥異，是用作食用植物全價蛋白的不可或缺的蛋白源，也可做醫(yī)用植物蛋白提取原料。但是，經(jīng)過玉米淀粉流程的亞硫酸浸泡，其蛋白質(zhì)變性變味嚴重，只能做飼料蛋白源，而使用本發(fā)明壓力罐浸潰可完整提取玉米胚芽，解決高溫壓榨玉米油導(dǎo)致蛋白變性問題，可為玉米淀粉廠生產(chǎn)高質(zhì)素的植物蛋白，提供可行性基礎(chǔ)。4、節(jié)能環(huán)保
玉米浸泡工序段產(chǎn)生的含有亞硫酸和蛋白質(zhì)的廢水，必須使用蒸發(fā)的方式回收蛋白質(zhì)，而進入到“浸潰II”階段所需分離的蛋白質(zhì)為酸溶和醇溶蛋白，由于蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)比較大，溶液則不必采取蒸發(fā)的方式回收蛋白，利用氣浮和過濾方式即可，這樣就為污水處理系統(tǒng)降低壓力?！敖”階段的浸潰水蛋白浸出量微小，可積累處理，并循環(huán)利用浸潰用水，故無原濕法浸潰工藝中所謂“玉米漿”的過程產(chǎn)物。


圖I為本發(fā)明工藝流程框圖。圖2為玉米浸潰過程浸潰液干物質(zhì)變化情況曲線圖。 圖3為玉米浸潰過程乳酸含量變化情況曲線圖。
具體實施例方式實施例I
如圖I所示，本發(fā)明包括如下步驟
凈化玉米清潔，去除雜質(zhì)；
預(yù)熱在預(yù)熱罐中，將上述凈化后的玉米與水以重量份數(shù)比為，玉米水=1:1. 5的比例混合預(yù)熱。預(yù)熱流動水50°C _60°C，熱水循環(huán)預(yù)熱時間為15分鐘至30分鐘；
浸潰I :將上述預(yù)熱好的玉米用PW型污泥泵打入壓力罐，并且封住所有閥門，用高壓泵給壓至I. 5MP，保持溫度50°C，并每半小時用高壓泵補壓，共浸潰2小時；使玉米含水量的質(zhì)量百分比達到40% 45% ；
釋壓放液將上述浸潰I好的物料釋放壓力，并將玉米與浸泡水同時放至緩存罐，靜置或利用機械均勻攪拌15分鐘，此過程為壓力浸潰法中不可缺少的壓力反釋放過程，可使一直受水壓的玉米粒在無壓狀態(tài)下盡可能吸水，從而達到水分飽和狀態(tài)；
破碎將上述釋壓放液后的玉米用脫胚磨破碎；
旋流分離將上述破碎后的玉米用胚芽旋流器旋流分離玉米胚芽；
破碎與旋流分離兩步，與現(xiàn)有技術(shù)中濕法玉米淀粉工藝同，為分2級磨與2級旋流；粗磨將上述去胚芽并破碎后的玉米通過齒輪磨粗磨，此時干基呈玉米糝狀態(tài)，除玉米種皮之外，玉米糝80目透過率可達90%以上，由于水的軟化作用，玉米皮無“過度破碎”可通過簡單篩分分離；
去皮將上述粗磨后的玉米用離心篩將玉米皮篩去；此步驟目的并非篩去麩質(zhì)纖維，故使用粗篩即可完成去皮；
射流利用文丘里管的低壓原理和微湍流原理，將混合液用O. 9 I. 5Mp的壓力通過低壓射流器噴射；
浸潰II :將上述去皮后的玉米破碎顆粒，此時為玉米糝狀態(tài)，通過射流方式吸入S02，并做浸潰，浸潰時間為2小時，亞硫酸溶液的S02濃度為O. 2% O. 3%，干基與H2SO3溶液的重量份數(shù)比為，干基亞硫酸溶液=1:1. 5 ;
細磨用籠式粉碎機將上述射流后物料細磨；得粗淀粉乳細磨后篩去麩質(zhì)纖維，得粗淀粉乳。實施例2
所述的預(yù)熱步驟中， 玉米與水的重量份數(shù)比為，玉米水=1:1。采取熱水循環(huán)式預(yù)熱，可于15分鐘內(nèi)完成預(yù)熱過程。所述的浸潰II步驟中，干基與&503溶液的重量份數(shù)比為，干基=H2SO3溶液=1:2。其它步驟同實施例I。實施例3
所述的預(yù)熱步驟中，玉米與水的重量份數(shù)比為，玉米水=1:3。采取靜態(tài)式預(yù)熱，于15分鐘內(nèi)完成預(yù)熱過程。其它步驟同實施例I本發(fā)明的工作原理如下
本發(fā)明主要區(qū)別于濕法浸潰玉米的技術(shù)關(guān)鍵點就在于將原來“一次浸潰”分成“兩階段”，即下文所提到的“浸潰I”和“浸潰II”，并且將第二階段移至淀粉分離工藝流程前，這樣“浸潰II ”階段的工藝耗時即可平行于其他工藝時間進程了。本發(fā)明浸潰I步驟，其目的與現(xiàn)有浸泡法不同，僅為使玉米浸軟，易于破碎，而不以分解玉米麩質(zhì)蛋白為目的。故全過程為水在高壓作用下，向玉米粒內(nèi)部運動，而基本無干物質(zhì)從玉米粒中向外轉(zhuǎn)移至浸泡液，浸泡液內(nèi)也沒有添加任何酸堿鹽類物質(zhì)，故此，無需釋放浸泡液，可讓浸泡液隨原料進入下一流程即脫胚磨。經(jīng)旋流分離步驟所得玉米胚芽，與現(xiàn)有工藝有所不同，因并為被亞硫酸作用，短短2個小時之內(nèi)，乳酸未來得及發(fā)酵，故胚芽當中纖維含水剛剛達到飽和而不易破碎，但其中的糖類、礦物質(zhì)和可溶纖維素并未浸泡至漿液，最重要的是，胚芽當中的水溶蛋白和酸溶蛋白也并未浸泡至漿液，而是完整地保留在胚芽當中，若在壓榨玉米油的過程中，保持蛋白不變性，其回收的高品質(zhì)蛋白可做食品——植物蛋白粉的原料，而不是像現(xiàn)有技術(shù)中逆流浸泡法所產(chǎn)生的玉米漿經(jīng)過多效蒸發(fā)器的濃縮，只能噴液在纖維飼料上。射流方式依靠文丘里(Giovanni WattistaWenturi )管形成低壓真空區(qū)的文氏效應(yīng)，將去皮去胚芽并且初步粉碎的淀粉粗漿，用O. 9 I. 5Mp的壓力射入射流器，射流器形成的低壓區(qū)將預(yù)制好的亞硫酸溶液吸入，并且，利用湍流反應(yīng)區(qū)的微湍流效應(yīng)，即大雷諾系數(shù)下射流產(chǎn)生的溶液超飽和現(xiàn)象，使H2SO3呈瞬間超飽和狀態(tài)，進而令亞硫酸迅速完成上述需24小時以上的蛋白質(zhì)的散解反應(yīng)。文氏效應(yīng)的真空效率不高，約為10%左右，但是，其瞬間形成溶液400倍溶解力的超飽和效應(yīng)卻為用物理條件提高化學(xué)反應(yīng)速度，提供了相當有利的條件，相當于化學(xué)反應(yīng)當中的微攪拌。故進入細磨步驟，以用物理能幫助其將微小的淀粉顆粒釋放出來。由于進料前物料顆粒均勻，沒有胚芽和玉米皮等雜質(zhì)，故使籠式粉碎機或叫針磨機的效率，也有相應(yīng)提高，無需分級，可節(jié)省粉碎能源35%。浸潰II步驟目的，是將已經(jīng)成為玉米糝混合液的原料中的蛋白質(zhì)解散，故此步驟加入亞硫酸溶液。SO2濃度為O. 15% O. 25%。但是，由于此階段原料已經(jīng)形成分散的玉米粉混合液狀態(tài)，浸潰水與干物質(zhì)比例照原浸潰水與干物質(zhì)比例可不同，噴射前調(diào)整至1:1. 5即可。浸潰II步驟雖稱之為浸潰，但是其浸潰過程完全是工藝時間內(nèi)的，無需保溫狀態(tài)下的長時間浸潰和大容積的罐或池。利用文丘里管的低壓原理和微湍流原理，將混合液噴射，吸入一定比例的亞硫酸溶液，可在幾分鐘之內(nèi)完成整個蛋白質(zhì)分解的過程。
本發(fā)明以浸潰玉米IOOkg為例，一次為靜態(tài)浸潰法時間56h，一次為分段浸潰法中浸潰I步驟的2h所得浸潰液。兩次實驗總結(jié)數(shù)據(jù)如表I所示。通過表I可以看出，本發(fā)明浸潰I步驟的壓力浸潰法，不會造成玉米粒中的干物質(zhì)向浸泡水中轉(zhuǎn)移，特別是玉米胚芽的蛋白損失非常小，接近于無。分離胚芽和玉米皮之后，利用噴射的方式進行第二步驟，以分離麩質(zhì)蛋白為目的的浸潰。而此時，物料總干物質(zhì)量降低20%以上，并且含“生命物質(zhì)”形態(tài)的蛋白質(zhì)，已經(jīng)隨胚芽離開工序，不參與反應(yīng)過程，所以可以大幅降低SO2用量，實驗為原靜態(tài)浸泡法使用量的80%。浸泡過程的另一目的，即通過浸泡令麩質(zhì)纖維和蛋白質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)疏解，已經(jīng)由粉碎步驟部分完成，故也可一定程度地降低SO2用量和反應(yīng)時間。通過表I可以看出，壓力浸潰法產(chǎn)生的玉米漿其干物質(zhì)含量相當?shù)停矣捎谄渲形刺砑尤魏位瘜W(xué)藥劑，可直接參與破碎工藝而不必另行處理。此玉米漿已經(jīng)不是傳統(tǒng)工藝所產(chǎn)生的必須經(jīng)由蒸發(fā)回收蛋白意義上的玉米漿。圖2為玉米粒單罐浸潰，溫度50°C，周期56h，起始亞硫酸質(zhì)量百分比濃度為SO2 O. 1%，浸潰O 8h浸潰液中SO2濃度直線下降，8h處，干物質(zhì)曲線與SO2含量曲線相交處，為反應(yīng)活躍點，16h及之后，SO2變化放緩，56h時，浸潰液干物質(zhì)含量達到工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗值7g/100mL。由圖3可見，16h及以后浸潰時間越長，浸潰液中乳酸含量越高，56h時達到2. Og/HiL(于浸潰液則相當于28g/100g)，16 35h時，乳酸菌活性直線升高，以后逐步降低。這兩個圖說明，無論是SO2作用于玉米，還是乳酸作用于玉米，在時間軸上，干物質(zhì)的變化都有一個峰值，噴射作用就是通過為這個峰值創(chuàng)造物理條件，從而達到瞬間完成反應(yīng)，以節(jié)省時間的。經(jīng)過噴射后的粗玉米漿，不必等待乳酸作用，直接進入細磨流程，而細磨過程中，對粗玉米漿的攪動可以幫助亞硫酸溶液作用于蛋白質(zhì)，使其呈松散狀態(tài)，從而達到釋放淀粉顆粒的最終目的。
權(quán)利要求
1.一種分段式玉米浸潰方法，其特征在于包括如下步驟 凈化玉米清潔，去除雜質(zhì)； 預(yù)熱在預(yù)熱罐中，將上述浄化后的玉米與水以重量份數(shù)比為，玉米水=1:1. 5 3的比例混合預(yù)熱；預(yù)熱流動水50°C _60°C，熱水循環(huán)預(yù)熱時間為15分鐘至30分鐘； 浸潰I :上述預(yù)熱好的玉米打入壓カ罐，并且封住所有閥門，用高壓泵給壓至I. 5MP，浸潰2小時； 釋壓放液將上述浸潰I好的物料釋放壓力，并將玉米與浸泡水同時放至緩存罐，靜置或利用機械均勻攪拌15分鐘； 破碎將上述釋壓放液后的玉米破碎； 旋流分離將上述破碎后的玉米旋流分離玉米胚芽； 粗磨將上述去胚芽并破碎后的玉米粗磨； 去皮將上述粗磨后的玉米去皮； 浸潰II :將上述去皮后的玉米破碎顆粒，此時為玉米糝狀態(tài)，通過射流方式吸入S02，并做浸潰，浸潰時間為2小吋，亞硫酸溶液的S02濃度為O. 15% O. 25%，干基與H2SO3溶液的重量份數(shù)比為，干基亞硫酸溶液=1:1. 5 2 ; 細磨將上述射流后的物料細磨； 得粗淀粉乳細磨后篩去麩質(zhì)纖維，得粗淀粉乳。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分段式玉米浸潰方法，其特征在于所述的預(yù)熱至射流步驟，各個步驟均保持溫度為50°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分段式玉米浸潰方法，其特征在于所述的預(yù)熱步驟中，玉米與水的重量份數(shù)比為，玉米水=1:1. 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分段式玉米浸潰方法，其特征在于所述的浸潰I步驟中，每半小時用泵補壓，使玉米含水量的質(zhì)量百分比達到40% 45%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分段式玉米浸潰方法，其特征在于所述的浸潰II步驟中，干基與亞硫酸溶液的重量份數(shù)比為，玉米亞硫酸溶液=1: I. 5。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分段式玉米浸潰方法，其特征在于所述的射流步驟中，利用文丘里管的低壓原理和微湍流原理，將混合液用O. 9 I. 5Mp的壓カ通過低壓射流器噴射。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分段式玉米浸漬方法，包括凈化、預(yù)熱、浸漬I、釋壓放液、破碎、旋流分離、粗磨、去皮、浸漬II、射流及細磨步驟，得粗淀粉乳。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，設(shè)備投資節(jié)省89.5%；壓力罐浸漬可于2小時內(nèi)完成，節(jié)省保溫耗能；并壓力罐浸漬可完整提取玉米胚芽，解決高溫壓榨玉米油導(dǎo)致蛋白變性問題，可為玉米淀粉廠生產(chǎn)高質(zhì)素的植物蛋白，提供可行性基礎(chǔ)。同時，玉米浸泡工序段產(chǎn)生的含有亞硫酸和蛋白質(zhì)的廢水，需蒸發(fā)回收蛋白，總體用量降低94.4%，為污水處理系統(tǒng)降低壓力。
文檔編號C08B30/02GK102850460SQ20121032347
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者施韌 申請人:施韌