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�，玉米深加工可以獲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%,均當作飼料處理,有些當“三廢”處理。這樣不僅浪費資源，經(jīng)濟效益低，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(約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，其最佳目標是能夠?qū)⒂衩字械闹饕�組分淀粉、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，主要是因為主產(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，干法加工的弱點也相當突出。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，可以各得其所，長期并存。濕法的加工設(shè)備,先進高效，部分還是引進國外的，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、斗式提升機進入原料貯倉，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1：2.5—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氫氧化鈉標準液中和，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)除石器進入濕玉米貯斗，再進入頭道凸齒磨，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，進入一次胚芽分離器，底流漿料送入細磨工序。進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，淀粉乳與細磨后分離出的粗淀粉漿液匯合后進入淀粉分離工序；篩上物進入沖擊磨(針磨)進行細磨，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%。細磨后的漿料進入纖維洗滌槽。

5．纖維的分離、洗滌、干燥

細磨后的漿料進入纖維洗滌槽，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，與細磨后的漿料合并，共同進入第一級壓力曲篩，分出粗淀粉乳。該乳與細磨前篩分出的粗淀粉乳匯合，進入淀粉分離工序。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)螺旋擠壓機脫水送纖維飼料工序。

細磨后漿料濃度為13—17Bè，壓力曲篩進料壓力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)。粗淀粉乳中細渣含量0.1g/L,進入螺旋擠壓機濕皮渣含水60%左右，壓榨后皮渣水分50%—55%。

6.淀粉的分離洗滌干燥

由細磨前后曲篩分離得的粗淀粉經(jīng)除砂器、回轉(zhuǎn)過濾器，進入分離麩質(zhì)、淀粉的主離心機。頂流分出麩質(zhì)水濃度1%—2%，送濃縮分離機，底流淀粉乳濃度19—20Bè，送十二級旋流分離器進行逆流洗滌。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%，去精淀粉乳貯罐進行脫水干燥。由第一級旋流器頂流的澄清液作為主離心機的洗水。

7.蛋白質(zhì)分離與干燥

從主離心機頂流分離出的麩質(zhì)水，含固形物2%左右，經(jīng)過濾器進入(麩質(zhì))濃縮離心機，頂流為工藝水，進入工藝水貯槽，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)鼓式真空吸濾機脫水，得濕蛋白質(zhì)，其中含水50%—55%，用干燥機干燥，經(jīng)冷卻、包裝后出廠。真空過濾機保持真空度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)，進入胚芽擠壓脫水機,經(jīng)脫水后的濕胚芽含水約55%，去干燥機，干胚芽(水分≤5%，含油率≥48%，淀粉≤10%)送壓胚機破胚，經(jīng)炒鍋蒸炒，然后入95A榨油機榨油，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，進管束式干燥機干燥至含水12%左右進行造粒，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噸(含水14%)，每噸淀粉需1.56噸原料玉米。

凈化玉米151190噸(含水14%)，每噸淀粉需1.51噸凈化玉米。

淀粉100000噸(含水14%)。

蛋白粉9529噸(含蛋白質(zhì)60%，含水10%)。

粗玉米油4160噸。

纖維飼料35750噸(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)每噸淀粉的先進指標如下：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。