專利名稱：分段式玉米浸漬方法
技術領域：
本發明涉及一種玉米淀粉生產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：
目前主流的濕法玉米淀粉生產過程中的浸潰機理，為Cox, MacMasters和Hibert提出的，利用亞硫酸對玉米麩質蛋白的作用，其反應式為
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，蛋白質硫代硫酸鹽可逐漸擴散，轉入玉米浸潰液(玉米漿)中，玉米粒的蛋白質網狀結構被部分分散，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エ藝的第一歩，這種浸泡方法用“化學能”，為蛋白和淀粉顆粒的分離創造了基本條件。然而，其缺陷有四點無法避免
I、設備量龐大，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變化可見，玉米胚芽中糖分，礦物質和可溶性蛋白損失達90%，而且由于酸溶液的作用，導致胚芽異味嚴重，作為原料搾油之后，只能做畜禽飼料使用。4、環保壓力巨大，由于浸潰水水量大，浸泡出來的蛋白質及雜質可溶物等含量很高(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、過濾和多效蒸發器等多種綜合エ藝手段回收其中干物質，導致進ー步耗能，而相對于玉米漿中蛋白回收的研究，由于蛋白質在長時間的高溫和亞硫酸作用下變性，導致也只能停留在飼料級別的方向上。
發明內容
本發明針對上述現有技術中存在的問題，經過多次試驗和研究，提供了一種分段式玉米浸潰方法，解決了現有技術中耗時長，成本高的問題。本發明的技術方案包括如下步驟
凈化玉米清潔，去除雜質；
預熱在預熱罐中，將上述浄化后的玉米與水以重量份數比為，玉米水=1:1. 5 3的比例混合預熱；預熱流動水55°C 60°C，熱水循環預熱時間為15分鐘至30分鐘；
浸潰I :上述預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，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纖維，得粗淀粉乳。所述的預熱至射流步驟，各個步驟均保持溫度為50°C。所述的預熱步驟中，玉米與水的重量份數比為，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比為，干基亞硫酸溶液=1:1.5。本發明的優點效果如下
I、設備投資
現有技術中單罐浸潰，典型設備為400m3的大罐，玉米罐中保持50°C需48h。現有技術中逆流浸潰，典型設備為8臺一組，浸潰罐，總容積400m3，則每罐至少50m3，也按典型48h計。本發明，同生產量,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節內的設備投資，浸潰罐設備總計投入節省80%以上。由于浸泡水無浸出雜質，進入脫胚磨流程，另計算，用于濃縮浸泡水的“多效蒸發器”并蒸汽發生系統，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節，整個過程需最少48小時，長的可達72小時。而利用本發明分段浸潰法的浸潰I步驟，即壓力罐浸潰，可于2小時內完成，故降低熱能流失的耗能相當可觀。3、新副產品玉米胚芽的生產
玉米胚芽內的蛋白質，是對人體來說營養價值極高的蛋白源，因其氨基酸構成與大豆迥異，是用作食用植物全價蛋白的不可或缺的蛋白源，也可做醫用植物蛋白提取原料。但是，經過玉米淀粉流程的亞硫酸浸泡，其蛋白質變性變味嚴重，只能做飼料蛋白源，而使用本發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致蛋白變性問題，可為玉米淀粉廠生產高質素的植物蛋白，提供可行性基礎。4、節能環保
玉米浸泡工序段產生的含有亞硫酸和蛋白質的廢水，必須使用蒸發的方式回收蛋白質，而進入到“浸潰II”階段所需分離的蛋白質為酸溶和醇溶蛋白，由于蛋白質分子結構比較大，溶液則不必采取蒸發的方式回收蛋白，利用氣浮和過濾方式即可，這樣就為污水處理系統降低壓力。“浸潰I”階段的浸潰水蛋白浸出量微小，可積累處理，并循環利用浸潰用水，故無原濕法浸潰工藝中所謂“玉米漿”的過程產物。
圖I為本發明工藝流程框圖。圖2為玉米浸潰過程浸潰液干物質變化情況曲線圖。 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，本發明包括如下步驟
凈化玉米清潔，去除雜質；
預熱在預熱罐中，將上述凈化后的玉米與水以重量份數比為，玉米水=1:1. 5的比例混合預熱。預熱流動水50°C _60°C，熱水循環預熱時間為15分鐘至30分鐘；
浸潰I :將上述預熱好的玉米用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下盡可能吸水，從而達到水分飽和狀態；
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，與現有技術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，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，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纖維，得粗淀粉乳。實施例2
所述的預熱步驟中， 玉米與水的重量份數比為，玉米水=1:1。采取熱水循環式預熱，可于15分鐘內完成預熱過程。所述的浸潰II步驟中，干基與&503溶液的重量份數比為，干基=H2SO3溶液=1:2。其它步驟同實施例I。實施例3
所述的預熱步驟中，玉米與水的重量份數比為，玉米水=1:3。采取靜態式預熱，于15分鐘內完成預熱過程。其它步驟同實施例I本發明的工作原理如下
本發明主要區別于濕法浸潰玉米的技術關鍵點就在于將原來“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。本發明浸潰I步驟，其目的與現有浸泡法不同，僅為使玉米浸軟，易于破碎，而不以分解玉米麩質蛋白為目的。故全過程為水在高壓作用下，向玉米粒內部運動，而基本無干物質從玉米粒中向外轉移至浸泡液，浸泡液內也沒有添加任何酸堿鹽類物質，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。經旋流分離步驟所得玉米胚芽，與現有工藝有所不同，因并為被亞硫酸作用，短短2個小時之內，乳酸未來得及發酵，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，其回收的高品質蛋白可做食品——植物蛋白粉的原料，而不是像現有技術中逆流浸泡法所產生的玉米漿經過多效蒸發器的濃縮，只能噴液在纖維飼料上。射流方式依靠文丘里(Giovanni WattistaWenturi )管形成低壓真空區的文氏效應，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將預制好的亞硫酸溶液吸入，并且，利用湍流反應區的微湍流效應，即大雷諾系數下射流產生的溶液超飽和現象，使H2SO3呈瞬間超飽和狀態，進而令亞硫酸迅速完成上述需24小時以上的蛋白質的散解反應。文氏效應的真空效率不高，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卻為用物理條件提高化學反應速度，提供了相當有利的條件，相當于化學反應當中的微攪拌。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，故使籠式粉碎機或叫針磨機的效率，也有相應提高，無需分級，可節省粉碎能源35%。浸潰II步驟目的，是將已經成為玉米糝混合液的原料中的蛋白質解散，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形成分散的玉米粉混合液狀態，浸潰水與干物質比例照原浸潰水與干物質比例可不同，噴射前調整至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的，無需保溫狀態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，可在幾分鐘之內完成整個蛋白質分解的過程。
本發明以浸潰玉米IOOkg為例，一次為靜態浸潰法時間56h，一次為分段浸潰法中浸潰I步驟的2h所得浸潰液。兩次實驗總結數據如表I所示。通過表I可以看出，本發明浸潰I步驟的壓力浸潰法，不會造成玉米粒中的干物質向浸泡水中轉移，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，以分離麩質蛋白為目的的浸潰。而此時，物料總干物質量降低20%以上，并且含“生命物質”形態的蛋白質，已經隨胚芽離開工序，不參與反應過程，所以可以大幅降低SO2用量，實驗為原靜態浸泡法使用量的80%。浸泡過程的另一目的，即通過浸泡令麩質纖維和蛋白質的網狀結構疏解，已經由粉碎步驟部分完成，故也可一定程度地降低SO2用量和反應時間。通過表I可以看出，壓力浸潰法產生的玉米漿其干物質含量相當低，而且由于其中未添加任何化學藥劑，可直接參與破碎工藝而不必另行處理。此玉米漿已經不是傳統工藝所產生的必須經由蒸發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，干物質曲線與SO2含量曲線相交處，為反應活躍點，16h及之后，SO2變化放緩，56h時，浸潰液干物質含量達到工業生產經驗值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，干物質的變化都有一個峰值，噴射作用就是通過為這個峰值創造物理條件，從而達到瞬間完成反應，以節省時間的。經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，使其呈松散狀態，從而達到釋放淀粉顆粒的最終目的。
權利要求
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； 預熱在預熱罐中，將上述浄化后的玉米與水以重量份數比為，玉米水=1:1. 5 3的比例混合預熱；預熱流動水50°C _60°C，熱水循環預熱時間為15分鐘至30分鐘； 浸潰I :上述預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，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纖維，得粗淀粉乳。
2.根據權利要求I所述的分段式玉米浸潰方法，其特征在于所述的預熱至射流步驟，各個步驟均保持溫度為50°C。
3.根據權利要求I所述的分段式玉米浸潰方法，其特征在于所述的預熱步驟中，玉米與水的重量份數比為，玉米水=1:1. 5。
4.根據權利要求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，使玉米含水量的質量百分比達到40% 45%。
5.根據權利要求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比為，玉米亞硫酸溶液=1: I. 5。
6.根據權利要求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
本發明涉及一種分段式玉米浸漬方法，包括凈化、預熱、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。本發明與現有技術相比，設備投資節省89.5%；壓力罐浸漬可于2小時內完成，節省保溫耗能；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致蛋白變性問題，可為玉米淀粉廠生產高質素的植物蛋白，提供可行性基礎。同時，玉米浸泡工序段產生的含有亞硫酸和蛋白質的廢水，需蒸發回收蛋白，總體用量降低94.4%，為污水處理系統降低壓力。
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 優先權日2012年9月5日
發明者施韌 申請人:施韌