玉米淀粉生产技术研究 玉米净化及浸泡.doc

玉米净化及浸泡玉米淀粉生产技术研究专题之四内容提要：本专题内容主要包括以下几部分：（1）充分认识玉米粒的组成及化学成分，玉米粒的质量对加工的影响，提出玉米清理的必要性。（2）针对目前玉米清理设备状况，提出改进方案。（3）深入探讨玉米浸泡机理及浸泡“三要素”的作用。（4）通过半连续逆流循环浸泡的原理，讨论逆流浸泡的具体操作方法。（5）探讨逆流浸泡自动化控制和多罐串联全连续逆流浸泡流程。（6）讨论亚硫酸制取方法。关键词：玉米清理，玉米浸泡机理，半连续逆流浸泡，亚硫酸制取。以下是专题的具体内容：一、玉米的质量与净化 首先认识玉米的组成及化学成分1、玉米的组分 玉米粒主要有胚乳、胚芽、皮和根帽组成。据有关资料报道，胚乳是玉米粒的最主要部分，约占玉米粒干重的82%84%。胚乳中淀粉是主要成分占87.6%，另外有脂肪0.8%、蛋白质8.0%、灰分0.3%，糖0.62%，其他2.7%，胚芽约占玉米粒干重的11.1%。胚芽成分中脂肪占33.2%，另外还有淀粉8.3%、蛋白质18.4%、灰分10.5%、糖10. 8%、其他8.8%。皮约占玉米粒干重的5.3%，皮中纤维是主要成分约占86.7%。另外还有淀粉7.3%、脂肪1.0%、蛋白质3.7%、灰分0.8%、糖0.34%。根帽约占玉米粒干重的0.8%。根帽中主要含纤维占78.6%。另外还有淀粉5.3%，脂肪3.8%，蛋白质9.1%，灰分1.6%，糖1.6%。从以上可以看出，胚乳主要含淀粉和蛋白质，胚芽主要含脂肪和可溶性物质，皮和根帽主要含纤维和其他。对于整粒玉米而言，各种组分所占干物比例为淀粉71.7%、蛋白质9.5%、脂肪4.3%、灰分1.4%、戊聚糖6.2%、纤维9.5%、纤维素和木质素3.3%、糖2.6%、各类胡萝卜素30mg/kg。除以上成分外，还含有许多有高营养价值的成分，如各种矿物质，维生素及不饱和脂肪酸等。这些矿物质中磷是主要的，并且大部分以肌醇六磷酸酯的形式存在，有80%左右存在于玉米胚芽中，还有以有机物存在的氨基酸。玉米粒中的蛋白质又分为醇溶性蛋白，谷蛋白和球蛋白以及不溶性蛋白。主要分布在胚乳和胚芽中。胚乳中蛋白质占12%（干基），其中主要是醇溶性蛋白（占52%），另外有球蛋白（20%），谷蛋白(17%)，不溶性蛋白（11%）。胚芽中蛋白质占18.4%，其中主要是谷蛋白（51%），另外还有球蛋白（37%）醇溶蛋白（5%），不溶性蛋白（7%）。玉米粒中纤维素物质主要分布在皮中（占51%），另外胚芽（16%），角质胚乳（15%），粉质胚乳（12%），其他在根帽中。以上分析玉米粒组分的目的主要在于充分认识淀粉及各种副产品的成分组成，尽可能利用有利于生产的相关因素，克服影响生产的不利因素，便于生产过程中的操作控制及进一步深加工开发的研究。2、玉米的质量对加工淀粉影响关于玉米的质量标准，各企业参照国家标准都制定了各自的收购标准。以下主要讨论影响玉米质量的因素及对加工淀粉的影响。（1）玉米粒水分的影响玉米粒水分对工业生产影响较大，水分在14%以内为安全贮存。水分超过14%时，玉米细胞的呼吸强度将高出几倍甚至几十倍，酶促反应增强，使碳水化合物降解为二氧化碳和水，同时放出大量热能。据有关资料报道：在一定温度下，不同水分的玉米需要在规定时间内加工，例如：温度25时，玉米水分20%时加工期为4天，23%时为3天，超过25%时最多不超过2天。同时高水分玉米不易浸泡（因玉米水分很快达到平衡，可溶性物质不易浸出）且浸泡液浓度低，蛋白质不易分离。（2）玉米存放时间的影响玉米在安全贮存水分（14%）以内，存放时间对加工也有着一定影响。据报道，在安全水分贮存期间，随贮存时间的延长，玉米粒发生酶解作用使淀粉降解转化为可溶性糖类增多降低玉米品质，加工淀粉收率降低，无形损失增加。（3）玉米粒发芽率的影响玉米粒发芽率的高低表示玉米胚芽的完整程度。淀粉生产要求发芽率在80%以上。当玉米粒受损丧失发芽时，其内部将发生化学、生物和酶的变化，使湿磨度质量降低。发芽率低的玉米，不但胚芽分离困难，胚芽收率低，而且因湿磨质量的降低而导致淀粉收率降低。（4）玉米粒干燥方式的影响玉米粒干燥方式对淀粉生产有着重要影响，最大限度地降低玉米干燥温度和速率对提高玉米质量至关重要。干燥温度超过60时，将引起胚芽变脆，玉米胚芽收率降低；淀粉变性甚至糊化，淀粉质量差；蛋白质变性，导致浸渍困难。纤维渣带走淀粉多，淀粉收率低。企业加工利润降低。所以国家对玉米淀粉及发酵工业用玉米质量标准中规定，烘干玉米不宜做淀粉及发酵工业用。自然晒干的玉米淀粉收率高，质量好，淀粉损失少。（5）玉米中杂质的影响工厂收购的玉米中会含有塑料绳头、玉米碎芯、穗花、秕粒等有机杂质以及砂、石、泥土、无机杂质与铁类金属物质等杂质。各种杂质的存在给玉米加工带来了不少麻烦。例如：绳头、玉米碎芯会堵塞管道，砂、石、泥土不但增加设备磨损，而且将导致产品中灰分增加；砂石、金属等坚硬物质，会损坏设备。所以在加工前必须进行清理净化。净化效果主要取决于清理设备。下面主要讨论玉米的清理设备。3. 玉米的清理设备根据玉米中的各类杂质的特性，清理设备有轻杂吸风分离器、清理分离筛、除尘器、去铁器及去石装置。由于玉米杂质中轻杂（绳头、芯、秕粒、穗）影响着清理分离筛的正常运行，在清理分离筛前加轻杂吸风分离器是必要的。 轻杂吸风分离器轻杂吸风分离器是近两年消化吸收国外技术研制开发用于玉米轻杂的分离设备。由于各方面原因，至今都没有用好，甚至成了除杂的摆设，有必要加以改进。下面研究讨论一下其结构及工作原理。结构示意图如右图：工作原理：毛玉米沿下落时，气流将杂质从与之间的空隙中吸走，大杂在中收集，轻杂经吸入收集，灰尘有收集。轻杂分离的关键在于：一是与的间距中的风速能吸走杂质而吸不走玉米（建议风速14m/s-20m/s）；二是内的风速小于杂质的悬浮速度，能使杂质不落。三是内的风速小于大杂的悬浮速度而大于轻杂的悬浮速度，即能吸走轻杂而使大杂下落（建议风速5-8m/s）；四是、配置合理。希望根据以上分析，并进一步探讨，将原有的吸风分离器加以改进，使其起到应有的作用，有利于清理筛的正常运行。 清理分离筛清理分离筛是玉米净化中的主要设备。它是根据玉米粒与杂质的体积不同而将二者进行分离的。它属于粮食加工行业通用的粮食清理机械。根据结构不同，可分为平筛（振动筛、平面回转筛）和圆筒筛。其中平面回转筛清理效果最好，但处理能力较小不适应较大规模的玉米淀粉生产。目前玉米淀粉生产的玉米清理普遍采用双层圆筒筛。其工作原理是毛玉米进入旋转圆筛的内筛筒除去大杂，小杂经外筛筒落下，净玉米从两筛筒之间排出。目前清理筛较普遍存在内筒筛孔径过大（>20mm），玉米进入内筛后大杂没有得到清理旧过早地筛下。由于进入外筛筒的粮层过厚，降低了小杂的清理效果。加上进入清理筛的轻杂质过多等各方面因素，所以目前玉米清理效果都不理想。尽管配置了两道清理筛，但由于两道的筛孔质量相同，还是因玉米杂质过多而给生产带来了不利。现有清理筛的改进非常必要。第一，双层圆筒筛内筛孔径选择应分成三段（f18-f16-f14），外筛孔径（f7-f5-f3）。筛体倾斜角随进料大小进行调整，充分利用筛理面积。筛体转速要合理，尽量增加筛下物通过率。筛体吸风配制合理，既做到筛下物负压运行，最大限度将轻杂吸走。第二，选择锥式双层圆筛。毛玉米从内锥筛小流进入，在离心力的作用，大杂从大端筛上抛出，筛理面积得到完全利用。筛孔径可（f14-f16），大杂分离彻底。同理，外筛小杂也能得到充分分离。注意：锥筛转速直径以及锥角的确定。第三，采用两道玉米清理。入仓前的初清筛，出仓进车间前为清理精筛。初清筛内孔径可适当加大以适应玉米收购量。清理精筛内孔径可适当变小（因加工量投料量较收购量小），以保证清理效果。 去石（并肩石）设备毛玉米中体积小于玉米粒的砂石已经清理筛去除，体积与玉米相同的砂石（并肩石）需要进一步去除。并肩石的去处在其他粮食加工中常用比重去石机干法去石。由于比重去石机的处理能力不能满足玉米淀粉生产中工厂玉米清理量大的要求，所以目前国内大都采用湿法去石。湿法去石的方法：一是在玉米水力输送槽中的沉淀去石，由于沉淀时间较短，去石作用不大。二是采用旋流分离去石（砂石旋流捕集器）。由于影响旋流分离效果的因素很多，加上砂石对器体的磨损严重，目前砂石旋流捕集器的应用效果都不甚理想。 在以上方法中，去除的砂石中含玉米太多，两者的二次分离至今没有很好的办法，只能靠人工去挑拣，非常费工。为防止砂石进入淀粉成品，在淀粉分离前采用淀粉乳旋流砂石捕集器进行去石。在实际生产中，旋流除砂效果也不太理想，还将有淀粉损失。目前，净化玉米中的并肩石去除，至今没有得到很好的解决。以下提出一种方法供大家探讨。玉米进入水力输送槽前经过一道风力输送去石。即出仓玉米采用诱导式接料器经输送，卸料进入水力输送槽。由于玉米比重小于并肩石，可以在一定风速下使两者分离，这样，可能增加动力消耗，但是去石效果可能较好。统筹分析，干法去石可能好于湿法去石。 去铁磁选器目前在粮食加工行业，有很多类型的磁选器。如永磁筒、电磁除铁器（自动去铁器）供使用选择。最简单有效的方法还要在头道磨进料口设置永久磁铁块。4. 玉米水洗除尘玉米经轻杂吸风分离、清理筛分离、去石、去铁等装置清理后，其中的杂质绝大部分已清除干净，但表面粘连的灰尘还将导致因玉米浸泡水中会有泥沙，而影响玉米浸泡水蒸发浓缩和玉米浆质量。生产实际表明，玉米浸泡前再经水洗去除表面粘连的泥土是十分必要的。水洗除尘流程：玉米水洗输送泵泵重力曲筛浸泡输送槽沉淀罐泵排污去废水治理高温废水 洗水可用生产过程高温废水（如三效汁气冷凝水50左右），这样可利用废热提前给玉米加温。在实际生产中，人们对淀粉生产主车间倍加关注，对玉米清理重视程度不够，加上清理设备的不足，往往因清理效果不好而影响淀粉的正常生产，所以，玉米清理应引起足够重视，要对清理设备加以改进。净化后的玉米浸泡是“泡、磨、分”生产淀粉过程的首要工序。“泡”是“磨和分”的重要基础条件。由于玉米浸泡工艺比较抽象和复杂，浸泡质量难以量化和控制，因浸泡质量直接影响淀粉生产过程的问题不断发生，所以必须弄清保证玉米浸泡质量必须具备哪些条件，这些条件对玉米浸泡各起哪些作用？怎样去提供和控制这些条件？以下讨论玉米浸泡的有关问题：玉米浸泡是利用一定浓度的亚硫酸在一定温度下，将玉米浸泡一定的时间。浸泡的目的：第一可降低玉米粒的机械强度，使玉米软化，便于后道工序的减积操作。第二是抑制微生物的有害活动，防止生产过程中物料的腐败。第三是浸出玉米粒的可溶矿物质，减少成品中的灰分。第四是破坏或削弱玉米粒内部各组分之间的联接，分散胚乳细胞中的蛋白质网，使被蛋白质网紧裹的淀粉游离出来。为达到玉米浸泡的目的，保证浸泡质量，下面研究分析玉米浸泡的机理。1.玉米浸泡机理：大家都知道，亚硫酸浓度、浸泡温度和时间是玉米浸泡的“三要素”。下面首先分析亚硫酸的作用： 亚硫酸的作用第一、 亚硫酸可将玉米的半渗透膜转变成渗透膜，促使浸泡水进入玉米内部进行作用，同时有利于籽粒内部可溶物向外渗透。第二、亚硫酸能破坏玉米粒内部的蛋白质网，使被蛋白质网紧裹的淀粉颗粒游离出来，容易与纤维蛋白质分开。第三、亚硫酸又能使一部分蛋白质转为溶解状态。此现象主要是亚硫酸离子与蛋白质基团反应生成易溶于水的硫代硫酸盐，表达式为：H2SO3 H+ + HSO3-HSO3- + RS-SR- RSSO3- + RS-蛋白质硫代硫酸盐可以逐渐扩散转入浸泡水中，但扩散作用较慢，所以玉米浸泡一般需要2-3天的时间。亚硫酸对蛋白质的抽提效果和浓度有关。据有关研究资料表明：亚硫酸浓度与蛋白质抽提效果存在如下关系：亚硫酸SO2含量/% 抽出总蛋白质含量/%（干基）0.040.100.150.180.250.400.8011.4715.5216.2716.1013.6011.4010.70从上表可以看出，亚硫酸SO2含量以0.15-0.18%为好。单罐浸泡研究试验表明：玉米在浸泡过程中，浸泡液干物质含量也随SO2的变化而变化。开始阶段（0-8h），浸泡液中的SO2浓度量直线下降（0.1% 0.05%左右），干物质呈直线上升（1.8g/100ml 5.88g/100ml），16 h以后，SO2浓度变化很慢，干物质也增加缓慢，至56h时增加至7g/100ml，浸泡液pH值随之变化开始偏低（仅3.7左右），以后由于亚硫酸被玉米吸收，pH逐步不断增加，到16h时，pH值达最高值5.0左右，以后随乳酸量的增加pH值随之降低，至32h时，基本保持在4.0左右。研究资料表明，SO2浓度与玉米吸水速度有一定关系，SO2浓度高，玉米吸水速度快。但浓度过高，将抑制浸泡过程乳酸菌的生长，降低乳酸含量，对浸泡不利。具体操作中SO2浓度还要根据玉米品种与质量、生产季节以及浸泡罐密封程度第四、亚硫酸可使无机盐转为溶解状态，溶入玉米浸泡液成为稀玉米浆，稀玉米浆具有重要用途。第五、亚硫酸可防止杂菌繁殖，抑制玉米浸泡过程产生腐败。而亚硫酸又不抑制乳酸菌的繁殖生长，产生乳酸，这是亚硫酸的特殊作用。大量的研究试验表明，其他浸泡剂（如醋酸、盐酸、乳酸、亚硫酸盐）对玉米的浸泡效果都不如亚硫酸。 乳酸的作用首先认识乳酸的生成。玉米浸泡过程不仅是物理扩散过程，同时也是生物化学过程乳酸发酵过程。因浸泡过程条件（如温度、酸度等）适合于乳酸菌生长，玉米本身带有乳酸菌能转化浸泡液中的可溶性糖生成乳酸。其转化反应式如下： CH2OH CH3 CH3C6H12O6 2CHOHH2O2C=O H2O 2CHOH 己糖 CHO CHO COOH 丙糖 丙酮糖 乳酸乳酸菌随着玉米与浸泡液接触时间的延长和SO2含量的降低而逐渐增加，乳酸发酵旺盛，乳酸量随之增加。单罐浸泡研究资料表明，由于玉米中的可溶性糖最先溶出，浸泡液中的还原糖量在浸泡的前16h上升迅速（从0.4g/100ml上升到1.8g/100ml），以后随乳酸的发酵，糖量随之减少，到浸泡56h时，糖含量仅为0.3g/100ml，同时乳酸菌的相对活性也从16h后随之增加，乳酸含量也从16h的0.2 g/100ml左右上升到56h的2.0 g/100ml（对浸泡液中干物质相当于28%）。浸泡质量的好坏，在实际生产中往往以检测分析浸泡液中乳酸含量来检查或镜检观察乳酸菌的生长情况来推测（菌体粗状较长）每毫升浸泡液中菌体数量6×1047×104个为好）。当发现异常时，可人为地采取措施，增加系统乳酸菌的量。如：在浸泡罐中适当添加还原糖含量（可以加入0.2%的葡萄糖母液来促使乳酸菌繁殖），或加入纯化培养的乳酸菌，或采取自身接种的方式（从生长较旺盛的罐取出倒入较差的罐）。以下再讨论乳酸的作用。乳酸的生成对其他微生物的繁殖生长有抑制作用。但乳酸菌本身对乳酸的耐受性也有一定限制，所以乳酸量过多也会抑制乳酸菌的发酵而影响乳酸产量。浸泡液乳酸含量越高，玉米中蛋白质溶出的也越多，浸泡液中蛋白质含量越高。有研究资料表明，浸泡液中乳酸含量与蛋白质含量存在如下关系：乳酸含量/%（干基） 蛋白质含量/%（干基）7.858.9910.3512.0912.5113.9118.7425.0531.2138.2541.1244.3746.6547.80从上表可以看出，浸泡液中乳酸含量在12%以上为好。同一研究资料表明，浸泡液中乳酸最大允许量为22%。逆流浸泡研究试验资料表明：浸泡液中干物质随玉米浸泡时间的延长，乳酸含量不断增加而增加（乳酸含量0.6g/100ml上升至1.648g/100ml，干物质含量1.5%上升至6.5%）。为了促进浸泡过程的乳酸发酵，应该根据乳酸菌的生长特点，制造适合于乳酸菌的生长条件。下面分析乳酸发酵条件。大量研究试验证明：玉米浸泡过程中的乳酸菌是一种耐高温的乳酸菌。菌种发育生长的条件是：温度4555，pH3.94.1，SO2含量在0.05%以内。浸泡系统乳酸菌的来源主要有两个渠道，一是新加料玉米的带入，二是来自浸泡过程的老浆（浸泡时间最长的浸泡液）。再加上老浆中SO2含量低（0.05%以内）正适合乳酸菌的生长。所以只有往老浆中加入新玉米最适合于乳酸的发酵，即是应采用逆流循环浸泡。在逆流浸泡中老浆加入新玉米，新酸加入老玉米（浸泡时间最长待加工的玉米）新酸中SO2虽然浓度大大高于0.05,但两者接触时间较短，对乳酸发酵影响也不大。同时为最大限度地萃取玉米粒内部的可溶物，提高可溶物与亚硫酸的浓度差，所以老玉米加入新酸还是十分必要的。所以玉米浸泡过程切忌打乱逆流循环系统。在玉米浸泡机理的讨论中，除研究分析亚硫酸和乳酸的作用外，还存在玉米粒中溶解性物质的扩散过程。扩散过程玉米粒在浸泡过程中，不断吸水膨胀，而玉米粒内部的可溶物不断向浸泡液中扩散，从而使玉米粒组分发生了变化，经有关研究分析：玉米粒经浸泡后，其灰分（矿物质）可以浸出70，可溶性碳水化合物可以浸出42，含氮物质进出16。胚芽中浸出的干物质为最多（约占胚芽重量的35），胚芽中85%的矿物质和60%蛋白质被萃取浸出（因为胚芽中的蛋白质有70%-75%是酸溶性的球蛋白）。而胚乳和皮中的蛋白质大部分是醇溶蛋白和谷蛋白（碱溶），球蛋白仅占10%，所以玉米浸泡中胚乳和皮中仅仅提出了13%-14%的蛋白质。浸泡液中的含氮物有63%是胚乳和皮的蛋白质，37%是胚芽的蛋白质。在玉米浸泡中总可溶物的60%在开始的10-12个小时浸出，最后的30-40小时仅浸出10%，其余30%的可溶物仍残留在湿玉米粒中，矿物质主要在浸泡的前期被浸出，蛋白质则在整个浸泡过程均衡被浸出，胚芽含氮物大部分在前24小时被浸出，以后骤然减少。浸泡温度对浸泡的影响浸泡温度的高低与玉米浸泡关系极大，温度高可增加玉米膨胀速度，缩短浸泡时间。但温度过高也会带来不利影响，如：超过55°C就会抑制乳酸菌的生长，超过60°C就会引起蛋白质变性而凝固，导致淀粉分离困难，影响蛋白质抽提。超过65°C就造成淀粉糊化，致使收率和质量下降，所以最适浸泡温度是48-52°C浸泡过程要求温度要稳定，不能忽高忽低，特别是已软化的玉米不能与冷水接触。浸泡时间对浸泡的影响浸泡时间的长短对玉米粒的吸水、膨胀、可溶物的抽提量等都成正比关系。但是，往往在浸泡前期表现比较明显，当玉米粒的水分达到平衡，继续浸渍时，玉米粒的含水量不但不再增加，反而略有降低（因随时间的延长，蛋白质逐渐变性失去水分子而重量减小）。浸泡吸水时间与玉米品种有很大关系。对马牙玉米而言，一般浸泡18-36小时，吸水量可达最大值。但统筹考虑亚硫酸与乳酸的作用，玉米浸泡时间应控制在40-55小时。具体浸泡时间还要根据玉米品种及玉米烘干方式，生产季节及亚硫酸浓度等因素确定。通过以上对浸泡机理的分析，可得出：温度、时间及亚硫酸中SO2浓度是保证浸泡质量的“三要素”。充分认识掌握浸泡机理，在实际操作中加强对“三要素”的控制，确保玉米浸泡质量。以下讨论玉米浸泡方法。2.玉米浸泡方法玉米浸泡通常有以下几种方法：间歇浸泡一般指单罐浸泡，即加玉米、加酸、浸泡、排浆、洗涤、卸料六大过程都在同一罐间歇进行，浸泡液循环液在本罐进行。这种方法工艺简单、安全、方便。但浸泡效果差，浸出可溶物质少，早在90年代初 小规模（日加工50吨以内）的工厂都用此方法，现在已无采用。半连续浸泡指玉米加入一个浸泡罐后，即在本罐完成浸泡的全（六大）过程，中间不再运动，只是浸泡液循环流动。由于玉米在罐内不运动，只有亚硫酸在连续倒灌，所以称半连续浸泡。半连续浸泡的浸泡液流动方式也有多种多样。一种是完全按逆流方式连续流动即除正在加料和卸料的罐外，新酸连续加入玉米浸泡时间最长的罐，此罐的浸泡液按逆流方式倒灌，最后至新加玉米的罐，老浆（浸泡时间最长的浸泡液）从新玉米罐排出。此种循环方式没有自身循环，玉米是间歇加料及卸料，亚硫酸是连续进出料，浸泡液浓度和量需要很好的控制。目前国内很少采用。另一种方法是自身循环加倒灌循环即老浆倒入新玉米罐浸泡，在倒灌过程中，各罐浸泡液均按逆流方式同时倒灌，直至浸泡液没过（新加玉米罐）的玉米30cm左右，可停止倒灌，此时各罐液面应保持基本一致，最后一罐即尾罐（玉米浸泡时间最长的罐）的浸泡液已基本倒空，可将新酸加入尾罐，然后各罐进行自身循环。老浆在新玉米罐自身循环几小时（一般6-8小时）后排出（稀玉米浆去浓缩）。稀玉米浆排除后，再按逆流方式逐级将新亚硫酸倒入相邻的尾二罐（玉米浸泡时间比较长的罐），尾罐倒空后可以加入过程水洗涤，洗涤后的玉米卸料去头道破碎。当卸料完后，此尾罐又变为首罐，尾二罐成为尾罐，这样周而复始的连续运转此种方法称为半连续半逆流浸泡。当新玉米采用老浆输送时，称半连续全溢流浸泡，目前国内大都采用此法浸泡玉米。有关研究单位对半连续逆流浸泡各浸泡罐中浸泡液的成分进行了检测，各成分变化有以下规律（如下图）。在上图中，新酸从1#罐加入，新玉米（老玉米罐）从10#罐加入。分析图中各成分变化可以看出，新酸SO2浓度开始为0.13%。加入1#罐（老玉米罐）。以后随着按逆流倒灌顺序与玉米接触时间的延长而逐步降低，最后至新加玉米10#罐时，SO2浓度降至0.01%以下成为老浆（稀玉米浆）排出。浸泡液中干物质和乳酸含量均随浸泡液与玉米接触时间的延长而不断增加，乳酸含量由起始的0.6g/100ml增至1.46g/100ml，干物质由1.5%增至6.5%.pH一直稳定在3.6-4.0左右。菌活性在浸泡系统中部（5#罐）才随SO2浓度的降低而提高。经生产实际中检测，浸泡液成分变化情况基本符合上图规律。所以上图规律为指导浸泡质量检测控制很有价值。希望结合现有生产中的浸泡方法对上述浸泡方法加以讨论，取得一定的改进效果。多罐串联全连续浸泡多罐串联连续浸泡是玉米粒连续进入首罐，洗水（洗水）连续进入尾罐，新酸连续加入尾二罐。倒罐时前一罐的玉米和浸泡液经罐底输送装置（泵或空气介料器）一同送至下一罐顶分水曲筛，分出的浸泡液按逆流方式回至再前一罐浸泡玉米，这样逆流倒至新加玉米罐，再随首罐玉米送至第二罐顶分水筛分出即为稀玉米送去浓缩。浸泡后的玉米连同新加的洗水送出头道破碎机上部分水曲筛，湿玉米进磨加工，洗水加入SO2（新酸）后再进入尾二罐，这样周而复始地连续运转。连续浸泡流程如下图：本流程特点：一是新玉米只能从首罐进入，老玉米（浸后玉米）只能从尾罐出料加工。二是能严格逆流方式循环浸泡。始终保持系统浸泡液与玉米之间具有最大浓度差。玉米可溶物不断扩散至浸泡液中，可达最佳抽提效果。三是玉米浸泡时间稳定。可提高系统浸泡能力。缺点：设备复杂，一次性投资大。全连续浸泡，有利于保证浸泡质量，值得进一步探讨。其他浸泡方法随着技术的不断进步，对玉米浸泡方法也有不少的新技术在研究。如：高压分解技术，简称HD技术用高压的物理分解技术（用高压泵将玉米与水通过一个特别的分解阀，通过后压力突然降低而形成高速造成相当大的冲力和机械力，从而使玉米内部结构疏松，玉米含水在1-2h可达到4050%）。这样可大大缩短周期。由于高压分解技术需要很高压力（1.5MPa以上）的管道及设备，至今没有实际应用。近年来，利用酶解取代亚硫酸浸泡技术研究不断取得进展，玉米浸泡酶解技术有望成为浸泡方法的改进方向。3、半连续逆流浸泡的操作浸泡工艺条件的确定：温度4852，最高不超过55，新亚硫酸含SO20.180.3%，浸泡时间4855小时。浸泡周期的确定：浸泡周期包括：加料、浸泡（含倒罐与自身循环排浆）、洗涤、卸料（加工）等四项操作时间。例如：上料4小时，浸泡50小时（采用老浆送料浸泡时间实为54小时），加工8小时，洗涤2小时，那么浸泡周期为64小时。浸泡罐容积及数量的确定：浸泡罐玉米总重量（t）=玉米加工量（t/h）×浸泡周期（h）例如：玉米加工量50t/h，浸泡周期64小时，则浸泡玉米总重量：50t/h×64h=3200t单罐浸泡玉米重量=每罐加工时间×每小时加工量为了便于生产管理，每班加工一罐，一般为一日三班，每班8小时。上例中：单罐浸泡玉米重量=8×50=400（t/个）浸泡罐数量=浸泡玉米总重量÷单罐浸泡玉米重量上例中浸泡罐数量=3200÷400=8（个）考虑生产规模的扩大，单浸泡罐玉米重量设计时，要留有扩产系数。在实际生产中项目扩产，增加单罐玉米的量，比增加浸泡罐数量要方便。浸泡操作工作顺序（如下图）双排罐交替运行操作在实际生产中，考虑浸泡罐的密封，倒灌频繁，SO2损失等因素，往往将双排列的浸泡罐分为A、B两组，A、B两组各自进行半连续逆流浸泡。例如：在上例中第I、III、号罐为A组，第II、为B组。按原工作顺序进行操作。4、玉米浸泡技术改进探讨浸泡剂的改良从分析玉米浸泡机理，得知，亚硫酸能使一部分蛋白质转为溶解状态，在这一现象中主要是HSO3-离子与蛋白质基团的反应，形成易溶于水的硫代硫酸盐，从而使蛋白质变为可溶性H2SO3H+HSO3-RS-SR+HSO3-2RSSO3-+RS-()H2SO3H2O+SO2根据这一原理，为抑制 的逆反应，为稳定浸泡液中HSO3-的数量，近年来，有一部分工厂往亚硫酸中适当加入碱（NaOH）液（H2SO3+NaOHNaHSO3+H2ONaHSO3Na+HSO3-H2SO3H2O+SO2由于此反应属强酸碱反应，生成NaHSO3的趋势大于的分解趋势，从而使HSO3-离子得到稳定。经实践证明用加碱（NaOH）液的浸泡液可缩短玉米浸泡时间，在相同时间可提高浸泡质量（主要表现在胚芽分离及淀粉与复制分离效果都有不同程度的提高），淀粉收率也有所增加。具体添加数量可依据化学平衡式与实际试验情况确定浸泡工艺自控探讨浸泡工艺自控内容主要有以下几个方面。一是浸泡温度自控。用温度传感器控制蒸汽加热自动阀来实现。二是液位自控。用液位传感器控制循环泵开启。三是在线监测浸泡液中乳酸含量，以采取一定的调节措施（如添加乳酸菌或添加乳酸菌生长用的营养剂）。浸后玉米洗涤水及玉米输送水的循环流程在逆流浸泡流程中，湿玉米（老玉米）破碎前，须用水洗去玉米表面粘连的亚硫酸，这样一是可避免湿玉米带走SO2，减轻工作环境中刺激气味。二是洗涤水（含SO2）去制酸可减少硫磺用量。湿玉米卸料大都采用过程水循环输送，由于湿玉米中的粉质物料洗涤水用澄清过程水，洗涤玉米后去制酸的存在将导致输送水中干物质浓度越来越高。采用此种方法，普遍存在输送水难以处理的问题。以下提出湿玉米卸料输送流程供研究讨论。头道磨中转槽泵洗胚芽输送槽泵分水筛卸料罐过程水过程水三、亚硫酸的制取 亚硫酸是目前玉米浸泡最好的浸泡剂，得到国内外淀粉生产中的普遍采用。其中的SO2含量是玉米浸泡质量保证的重要因素之一。它的制取方法如下：1、硫磺燃烧制取亚硫酸1）熔融式硫磺燃烧炉硫磺熔融式燃烧炉主要结构如下图： 主要有硫磺熔融燃烧室，升华硫磺沉降室和SO2气体冷却室组成。主要工作原理：利用硫磺燃烧放出的热量（S+02SO2+287kJ）将固体硫磺在熔融室加热融化，用针型调节阀控制液体硫的燃烧量，使硫磺在燃烧室充分燃烧（燃烧室有调节风门）。硫磺燃烧生成的SO2与空气中未燃烧气体混合进入沉降室，在沉降室未燃烧的升华硫粉得到沉降，以防止硫粉对筛道的堵塞，除尘后的混合气体进入到冷却器冷却，降温后的SO2进入吸收塔，增加了SO2的在水中的溶解度，促使SO2+H2O-H2SO3的正反应。硫磺燃烧过程气体的流动靠吸收塔的抽风机来实现。熔融式硫磺燃烧炉是目前较先进的硫磺燃烧设备，目前很多厂家都在使用。2）SO2吸收塔 硫磺在空气中燃烧生成的含有SO2的混合气体与水接触，其中的SO2被水吸收生成亚硫酸水（SO2+H2O-H2SO3）。SO2被水吸收设备称SO2吸收塔。吸收塔用耐腐蚀材质（一般为玻璃钢）制成。吸收方式分塔板喷淋吸收（塔内设有隔板）和喷嘴喷淋吸收。混合气体被塔顶风机从塔底吸入，吸收水从塔顶喷淋，在逆流过程中SO2溶解于水生成亚硫酸，未溶解气体有风机抽走排空。为防止风机将水带出，塔的高度一般大于11m。SO2被吸收生成的亚硫酸进入塔下收集器，收集器设有循环泵，酸度达不到要求时，用泵打入吸收塔循环吸收，达到浓度后（随时检测）排到亚硫酸储罐。为防止抽风机带走未吸收的SO2，往往采用两塔串联。 在循环吸收制酸过程中，应尽量减少循环吸收水（生产工艺过程水）中悬浮物含量，防止塔内泡沫过多而影响SO2吸收，甚至造成无法循环而制酸中断。也就是说制酸过程水最好用澄清过程水（干物量0.08%）。3）SO2的喷射吸收 近年来有的淀粉生产工厂亚硫酸制取采用SO2喷射吸收装置，其生产流程 本流程特点：1）经喷射吸收的亚硫酸在线检测，用酸度传感器调节控制，达不到浓度时排至稀酸中转罐继续循环，达浓度排至浓酸罐储存备用。可实现亚硫酸浓度的自动控制。2）浓酸罐顶设有气液分离器，收集浓酸中饱和水汽中的泡沫（含有未完全溶解的SO2），有效防止SO2对大气的污染。2、液体SO2的使用使用硫磺在空气中燃烧生成SO2，然后SO2被水吸收制取亚硫酸流程中，不论哪种燃烧方式还是哪种吸收方式，都有这样那样的不足。如果使用液体SO2就更加方便，所以今年来，有些工厂使用液体SO2制取亚硫酸（液体SO2减压汽化被水吸收）。 液体SO2的生产，一是硫酸制造厂的副产品，二是硫磺在纯氧气中燃烧，SO2加压液化用来生产。 由于液体SO2属于剧毒危险化学品，在运输储存，使用过程中应严格执行有关的安全规定，千万注意安全。液化钢瓶中SO2用完前一定要保持瓶内微正压，杜绝瓶内负压，将水吸入瓶内，所以在液硫减压汽化输送管道上安装压力表。 使用液体SO2的优点是，既方便酸浓度控制又易控制，但是也存在安全事故隐患，成本高，采购不便等问题。使用液体SO2制取亚硫酸的配制方法：按照要求的SO2含量往定量的过程水中通入定量的SO2气体。例如：配制0.15%的亚硫酸，即往1立方的水中通入1，5Kg的液体SO2。 3、纯氧燃烧制取SO2 硫磺在空气中燃烧，生产SO2气体与未能燃烧的气体的混合气体被水吸收过程中，不可避免的排出未完全溶解的SO2，对大气造成污染，同时存在燃烧硫与空气的比例难以调节和酸度难以控制的问题。 如果采用液体SO2专业生产中硫磺在纯氧中燃烧工序，生产纯SO2，然后再将SO2通入过程水中制取亚硫酸，即解决硫磺在空气中燃烧，SO2吸收制酸过程存在的问题，又能解决使用液体SO2存在的安全问题，可能是一个好的办法。硫磺在纯氧中燃烧制取SO2的技术关键在于硫磺燃烧量与氧气通入量比例的自动控制。针对目前亚硫酸制取中，存在的亚硫酸量制取不及时或浓度不稳定等方面问题，有必要探讨一种新的制酸方式。以上是对玉米净化及玉米浸泡的研究探讨。请大家提出意见。谢谢！2009年10月15日