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1、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
2、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
3、.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
4、%（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
5、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
6、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，
7、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.
8、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/
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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
15、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-
