玉米淀粉生產的產品質量和收率與各種因素關系

  • 作者: 白 坤1 張 振2 羅宏偉3
  • 時間: 2019-08-28 10:30:22
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摘要  本文對玉米淀粉生產的各道工序產品與產品收率和質量關系、產品收率控制、各種產品收率與各種因素的關系進行了論述,還論述了根據生產過程和中間體檢驗結果和根據產品質量檢驗結果和收率可以判斷生產過程和設備的問題。

關鍵詞  工序;產品;收率;質量

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  玉米淀粉產品生產

玉米淀粉生產是通過使用一些具有各種功能的設備、經過一系列加工將玉米籽粒中的結構和成分(可溶性物質、灰分、胚芽、種皮、蛋白質、淀粉)生產成各種產品(玉米漿、胚芽、纖維飼料、蛋白粉、玉米淀粉)的過程。

玉米淀粉的加工技術能將玉米籽粒中的各種成分分離出來,分離成多種較純凈、高純度的產品,為各種行業使用,獲得更高的商業價值。

濕磨法生產技術是一種連續、逆流、閉環、熱流程、穩定、平衡的濕法工藝加工技術,既玉米是在一個系統內水作用和參與下由各種設備進行各種性質機械加工作用,工藝過程是連續、逆流、閉環、熱流程、穩定、平衡的物理加工制造過程,只有在玉米浸漬工序有一些少量微生物作用(主要是乳酸菌繁殖和代謝)

1.1 玉米淀粉生產過程概括地說是一浸、二破、三篩分、四分離、五干燥,一浸是指玉米浸漬,二破是指玉米三次破碎,三篩分是指纖維洗滌篩分和一道磨、二道磨、針磨前篩分,四分離是指胚芽分離和蛋白質與淀粉分離,五干燥是指淀粉和副產品脫水干燥。

1.2 濕磨法工藝技術是將玉米由干態流態(濕態)→干態的過程。

1.2.1 干態-指玉米和各種成品狀態是干態,玉米水分14%左右,各種產品水分在8~14(其中:玉米漿水分55%、玉米油基本不含水)

1.2.2 流態(濕態)-指玉米加工過程是在水中進行的,是在以水為介質的液體流態(濕態)中對玉米進行加工的。在生產過程加入的水需要利用機械分離、擠壓脫水及熱力干燥方法除去。

1.3 濕磨法工藝技術是使用水、電、蒸汽為介質和動力將原料-玉米在水中進行一系列物理加工過程,使玉米成為液體(玉米漿、玉米油)、固體(胚芽、纖維飼料、蛋白粉、淀粉)產品。

1.3.1 水是伴隨玉米進行一系列加工過程的介質,水的存在使玉米實現了浸漬、破碎,胚芽分離和洗滌,纖維洗滌篩分,麩質分離,淀粉精制等生產工藝。

1.3.2 電能實現玉米加工設備運行和工作,使玉米完成一系列加工過程。

1.3.3 蒸汽將玉米加工過程加溫,將干燥物料設備加溫,使玉米在一定溫度下完成加工(浸漬、破碎、篩分、洗滌、分離、精制等),使得到的濕半成品和液體物料完成干燥、濃縮過程(產品干燥、蒸發濃縮),從而得到固體、濃縮液體產品。

1.4 生產過程第一個出產品的是玉米漿蒸發工序,產品是玉米漿。第二個出產品的是胚芽脫水和干燥工序,產品是胚芽。第三個出產品的是纖維脫水和干燥工序,產品是纖維飼料。第四個出產品的是麩質脫水和干燥工序,產品是蛋白粉。第五個出產品的是淀粉脫水和干燥工序,產品是淀粉。

1.5 重要工序-玉米浸漬、破碎和胚芽分離、纖維細磨和洗滌篩分、蛋白質分離和淀粉乳精制、淀粉脫水和干燥、副產品干燥六個,這六個工序的生產直接影響產品(玉米漿、胚芽、纖維飼料、蛋白粉、淀粉)收率和質量,也影響水、電、蒸汽消耗。

玉米淀粉生產的各道工序產品圖見圖1

2  玉米淀粉各道工序生產與產品收率和質量關系

各道工序有不同作用,對各種產品收率和質量有不同關系和作用,各道工序都是為了生產得到某種產品和為后續生產做準備而進行的,如果減少了其中某一個工序,就得不到某一種產品,后續生產也就混亂、生產不出來需要的產品了。

玉米淀粉各道工序生產與產品收率和質量關系見表1

3  產品收率控制

3.1 玉米漿:主要控制玉米浸漬技術、加酸量和出漿濃度。使用完全、正確的逆流浸漬技術玉米籽粒中可溶性物質浸出的多,玉米漿收率高,乳酸含量高;不完全、不正確的逆流浸漬技術玉米籽粒中可溶性物質浸出的少,玉米漿收率低,乳酸含量低。加酸量多玉米籽粒中的可溶性物質浸出的多,玉米漿收率高;加酸量少玉米籽粒中的可溶性物質浸出的少,玉米漿收率低。出漿濃度高低與玉米漿收率關系不大。

3.2 胚芽:主要控制玉米浸漬,一、二道磨性能和破碎程度,胚芽旋流分離器和泵性能,胚芽中種皮含量。使用完全逆流、正確的逆流浸漬技術胚芽好分離、收率高;不完全逆流、不正確的浸漬技術胚芽不好分離、收率低。一、二道磨性能好和齒盤間隙調節的恰當時胚芽破碎的少、收率高;一、二道磨性能不好和齒盤間隙調節的不恰當時胚芽破碎的多、收率低。胚芽旋流分離器和泵配置的正確、性能好,胚芽收率高;胚芽旋流分離器和泵配置的不正確、性能不好,胚芽收率低。胚芽中種皮含量高低與胚芽收率高低關系不大。

3.3 纖維飼料:主要控制玉米浸漬,纖維細磨,纖維洗滌篩分。使用完全、正確的逆流浸漬技術針磨破碎和洗滌篩分好、纖維收率低;不完全、不正確的逆流浸漬技術針磨破碎和洗滌篩分不好、纖維收率高。使用大規格、性能好的針磨纖維收率低;使用小規格、性能不好的針磨纖維收率高。纖維洗滌篩分使用7級、科學的圓滑式無滯留纖維洗滌槽+壓力曲篩片性能和質量好時纖維收率低;使用6級、結構不正確的纖維洗滌槽+壓力曲篩片性能和質量不好時纖維收率高。

3.4 蛋白粉:主要控制玉米浸漬,纖維細磨和纖維洗滌篩分,蛋白質分離技術,淀粉分離機和十二級淀粉旋流洗滌器性能質量,麩質生產技術。使用正確的逆流浸漬技術玉米浸漬效果好、蛋白粉收率高,不正確的逆流浸漬技術玉米浸漬效果不好、蛋白粉收率低。纖維細磨和纖維洗滌篩分效果好、蛋白粉收率高,纖維細磨和纖維洗滌篩分效果不好蛋白粉收率低。使用主分離機+十二級淀粉旋流洗滌器的分離技術蛋白粉收率較高,使用預濃縮蛋白粉收率低。使用大規格、性能質量好淀粉分離機蛋白粉收率較高,使用小規格、性能質量不好淀粉分離機蛋白粉收率低。使用大規格、性能質量好麩質濃縮機,麩質濃縮機的頂流使用性能好溶氣氣浮處理,使用真空轉鼓吸濾機時蛋白粉收率高;使用小規格、性能質量不好麩質濃縮機,麩質濃縮機頂流不處理,使用板框過濾機時蛋白粉收率低。

3.5 淀粉:主要控制玉米成熟度、玉米浸漬、針磨破碎、淀粉分離機等因素。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。粉質型玉米淀粉收率高,其它品種玉米淀粉收率低。使用完全、正確的逆流浸漬技術玉米浸漬質量好,淀粉收率高;不完全、不正確的逆流浸漬技術使得玉米浸漬質量不好,淀粉收率不高。使用大規格(動盤直徑1000mm)、性能好針磨淀粉收率高,使用小規格(動盤直徑750mm以下)、性能不好的針磨淀粉收率低。使用大規格(碟片直徑800mm以上)的分離機淀粉收率高,使用小規格下傳動(碟片直徑560mm以下)的分離機淀粉收率低。

3.6 各種產品干基收率是在玉米干基成分含量之內的,玉米淀粉收率在68.5~70.6(干基),玉米漿收率在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)。如果產品干基收率小于以上數據說明生產線技術、設備、管理等環節有問題,如果某產品干基收率大于玉米中干基成分含量說明原料采購有特殊之處。

3.7 根據現在的生產技術控制水平和相關設備性能,可以提取出玉米籽粒中的脂肪干基在2.9~3.2%,胚芽含脂肪干基應在45~50%,這樣胚芽的干基收率范圍控制在6.4~7.1%。如果胚芽干基收率>7.1%,顯然其它部分就是種皮和角質胚乳了,這就減少淀粉和蛋白質收率了。如果胚芽干基收率<6.4%,顯然是胚芽提取出來的少,這就減少脂肪收率了,纖維、蛋白粉和淀粉中脂肪含量過高了。過高的胚芽收率(7.1)和胚芽含脂肪過低(45)都是不對的。

3.8 玉米籽粒含有淀粉、蛋白質、脂肪、可溶性物質等多種成分,生產過程中這些成分必須生產出各種副產品,這些副產品都是玉米籽粒不同成分,重視副產品提取率和生產就是重視淀粉提取率和質量就是重視玉米資源利用率、生產經濟性。

3.8.1 從成分分離和產品質量看

淀粉產品是第一個追求的目標產品,各種副產品是隨著各道生產工序進行而得到、成分專一的產品,副產品成分和收率是由于玉米本質和加工技術決定的,如果不能按玉米各種成分含量和工藝技術水平、設備性能在各道生產工序提取出來各種副產品、或物料(即各道生產工序不能分離出來需要分離玉米成分、或制成各種濃度漿料),各道生產工序不能得到成分比較純凈副產品,也不能得到適合去下道生產工序加工物料(多是液體漿料),其中一些工序生產過程要困難,進入廢水中干物質多(產品收率低),最后也得不到高質量各種產品,也不能高收率地加工出各種產品。

3.8.2 從資源利用看

(1) 玉米是世界三大農業作物之一、是一種糧食、一種再生能源和戰略資源、一種工業原料、是人類和動物生存的能量和營養來源之一,是一年時間里生長收獲的、且一年只能收獲一次;

(2) 不能將這么寶貴、一年生長糧食原料浪費在生產過程中,要在生產過程中得到最高回收率,只有很高干物質收率才能減少國家資源浪費,提高企業效益。

3.8.3 從經濟目的看

(1) 生產的各種產品價值中,淀粉產品價值只能達到生產原料成本和動力成本,生產人員工資和企業效益存在于各種副產品價值中;

(2) 要十分重視副產品提取率、質量,要保證淀粉產品質量和收率、保證各種副產品收率,只有高副產品收率企業才能有效益。

4  玉米淀粉生產中各種產品生產收率與各種因素的關系

影響各種產品收率因素很多,主要與生產技術、各道工序物料濃度、設備規格和性能、管理水平有關。

4.1 浸漬液收率 

    玉米淀粉生產中影響浸漬液收率因素見表2

注:玉米籽粒中可以浸出的干物質達5.5~6.6%,這些物質如果不浸出會造成后序生產困難和過程水中可溶性物質含量增高。玉米漿收率高說明浸出可溶性物質多,后序生產使用新水少;反之,收率低時浸出可溶性物質少,后序生產使用新水多。玉米漿收率高過程水中可溶性物質少;反之,收率低過程水中可溶性物質多,這是因為可溶性物質不被浸出就只能進入過程水中而造成的。

4.2 胚芽收率

    玉米淀粉生產中影響胚芽收率因素見表3

注:脂肪提取率高則纖維飼料、蛋白粉、淀粉中脂肪含量低;反之,提取率低則纖維飼料、蛋白粉、淀粉中脂肪含量高。

4.3 纖維收率

玉米淀粉生產中影響纖維收率因素見表4

注:纖維飼料收率高則廢水中干物質少;反之,收率低則廢水中干物質多,這是因為纖維濾液會部分進入廢水中的原因。

4.4 蛋白粉收率 

玉米淀粉生產中影響蛋白粉收率因素見表5

注:蛋白粉產品中蛋白質含量高則蛋白粉收率低;反之,蛋白質含量低則蛋白粉收率高。淀粉產品中蛋白質含量高則蛋白粉收率低;反之,蛋白質含量低則蛋白粉收率高。蛋白粉收率高則過程水中干物質少;反之,收率低則過程水中干物質多,這是因為沒有回收的蛋白質和淀粉進入過程水中了。

4.5 淀粉收率

玉米淀粉生產中影響淀粉收率因素見表6

注:蛋白粉產品中蛋白質含量高則淀粉收率高;反之,含量低則淀粉收率低,這是由于蛋白粉產品中除主要含有蛋白質成分外就是淀粉。

5  根據生產過程和中間體檢驗結果可以判斷生產過程和設備問題 

5.1 根據生產過程檢驗結果判斷生產過程和設備問題見表7

5.2 根據中間體檢驗結果可以判斷生產過程和設備問題 

根據中間體檢驗結果判斷生產過程和設備問題見表8

6  根據產品質量檢驗結果和收率可以判斷生產過程和設備問題

6.1 根據產品質量檢驗結果可以判斷生產過程和設備問題 

    根據產品質量檢驗結果判斷生產過程和設備問題見表9

6.2  根據產品收率可以判斷生產過程和設備問題

根據產品收率判斷生產過程和設備問題見表10

 

作者單位:1河南工業大學設計研究院精華淀粉所,河南 鄭州  4500642山東福寬生

物工程有限公司,山東 肥城  2716003秦皇島驪驊淀粉股份有限公司,河北 撫寧

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