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淀粉生产

从谷物和薯类提取淀粉的过程。淀粉是谷物和薯类的主要成分,以淀粉粒的形式贮存在薄壁细胞中。通过湿磨使细胞破裂,利用淀粉粒不溶于水和比重大于水的特性,使其从水中沉淀或离心分离出来。流程和方法 淀粉生产的原料主要有玉米、小麦、大米、甘薯,马铃薯、木薯等。各淀粉粒的性状特征见表1。各类淀粉的生产原理基本相同、但因谷类和薯类的形状、结构和性质有显著差异,提取方法也不一样。

从谷物和薯类提取淀粉的过程。淀粉是谷物和薯类的主要成分,以淀粉粒的形式贮存在薄壁细胞中。通过湿磨使细胞破裂,利用淀粉粒不溶于水和比重大于水的特性,使其从水中沉淀或离心分离出来。

流程和方法

淀粉生产的原料主要有玉米、小麦、大米、甘薯,马铃薯、木薯等。各淀粉粒的性状特征见表1。各类淀粉的生产原理基本相同、但因谷类和薯类的形状、结构和性质有显著差异,提取方法也不一样。

玉米淀粉生产

其流程如下图所示:①清理。玉米籽粒通过风选、筛理、磁选、水洗等工序清除泥土、石块、草秆及金属件等夹杂物。常用一种风筛结合的组合筛,出口处加装一排永久性磁铁,清理后的物料直接送进水槽清洗,随即进入浸泡工序。②浸泡。使玉米籽粒软化、淀粉粒与蛋白质的结合松弛,便于分离。此外,浸泡液中的乳酸菌能起防腐作用。浸泡液用0.1~0.3%亚硫酸液,一般浸温为48~52℃,时间为36~56小时。在一般工厂规模的生产中多用8~12个容积为7~10吨或更大的浸泡桶组成一个浸泡系统,使玉米与浸液进行逆流式接触,玉米吸收的水分最后达45%,干物溶出6.0~6.5%,浸泡液浓度约为2%,后者通过真空蒸发浓缩。③脱胚。浸泡过的玉米籽粒,先用粉碎机进行粗碎,以胚芽脱离胚乳而不破碎为度。然后在一个分离槽中将粗碎的淀粉调制浓度为7波美(Be')的淀粉乳,比重较小的胚芽即从淀粉乳中浮选出来。如用水力旋流器则可将玉米胚直接分出。随后用水洗去附着的淀粉,再用离心机甩去表面水,最后用沸腾床干燥机烘干,即得较纯的干玉米胚。④粉碎。脱胚后的玉米碎粒含有纤维较多,需用1~2道冲击磨或3~4道砂轮磨进一步粉碎,使淀粉最大限度地游离出来,形成较均匀的淀粉乳。⑤筛分。粉碎所得的淀粉乳,通过4~5道80~130目离心筛或5~6道筛条缝隙为50~75微米的曲筛将纤维分出。随即送往粗制工序。分出的纤维经离心脱水,最后烘干。⑥精制。经筛分的淀粉乳中含较多的蛋白。

表1 几种谷物和薯类的淀粉粒性状

图1 玉米淀粉生产流程

小麦淀粉生产

主要有两种方法:①马丁(Man-tin)法。小麦面粉先在搅拌机中加水到50~80%,并在每分钟40转的速度下搅拌30分钟,揉捏成面团,静置30分钟,待面筋充分膨润和互相粘结,使淀粉粒易于从中游离出来。酸度高的面粉,要用Ca(OH)2溶液中和。添加适量的食盐可使面筋品质得到改进。静置后的面团放在5~8倍的水中揉洗3~4次,使淀粉粒转入乳状液,然后经过筛理使面筋和淀粉乳分离。面筋沥去洗水经气流快速干燥,可制成活性面筋粉,或作其他用途。分离出来的浓度约波美4°~6°的淀粉乳,其中混有破碎细胞壁,细麸皮粒和碎面筋等,经过100~200目离心筛或振动筛除去粒径40微米以上的杂物。过筛的淀粉乳用沉淀法或离心法经脱水精制得出含水量约40~50%的湿淀粉,最后经气流干燥,即得干小麦淀粉。②连续法。面粉中加进少量的水(面筋含量高的面粉要适当多加水)放在螺旋和面机中揉成表面平滑而有弹性的奶质,通过精制尽量除去。其原理是利用二者在比重差别进行分离。例如通过一道倾斜度为1/200~1/500,宽60~95厘米,长30~36米的淌槽,或用一组由3~4台蝶片离心机组成的分离系统,使淀粉粒跟蛋白质分离,本产品的蛋白质,残留量降低到0.5%以下。采用螺旋沉降离心分离机(或蝶片离心机)与水力旋流器联用,或用一组12~14级水力旋流器系统都能达到更好的分离效果。分离出来的蛋白质残液,则利用沉淀法或离心法加以浓缩,再经过滤得出含水量40~50%的玉米蛋白,最后经过气流干燥成为含蛋白质60%以上的玉米蛋白粉。⑦脱水干燥。精制后的浓缩淀粉乳,一般由连续式刮刀离心脱水机,或采用真空过滤器使水分下降到42~45%,随后经过打碎,再送入气流干燥机进行干燥(进口气流温度为120~160℃),最后用一道100目的圆筛筛得干淀粉成品。

油状面团。经螺旋挤出机切成小块,同时加三倍冷水冲稀,然后放在振动筛上用水冲洗除去淀粉,筛上物料再次挤切冲洗,反复3~4次。最后从筛上取得面筋,过筛物则为淀粉乳,依上述方法进行精制和干燥即得小麦淀粉产品(见小麦制粉)。

大米淀粉生产

大米中的淀粉粒与蛋白质结合紧密。制取淀粉时,需先将大米粉碎,放在0.3%的氢氧化钠稀溶液中浸泡12小时,促使蛋白质大部分溶解,然后用离心机回收淀粉,在离心机中用水洗涤多次,最后通过干燥即得大米淀粉产品。

薯类淀粉生产

薯类淀粉的生产流程如图2所示:

图2 薯类淀粉生产流程

处理新鲜薯料时主要通过水力输送和水洗等机械除去石块、泥砂、草秆及其它夹杂物。每吨薯料用水量为1~2吨,对薯干则直接用水洗净,或联合采用筛理、风选及磁选的干法清理。清洗干净的鲜薯块,可刨丝或直接用锤碎机加以粉碎,也可先刨丝后粉碎。

木薯则预先用摩擦式去皮机剥掉含有氢氰酸的皮层,然后刨丝或粉碎。所用设备需用不锈钢制造,以免氢氰酸与钢铁接触产生亚铁氰化物使物料呈现蓝色,影响产品质量。

以甘薯干为原料则可先磨成1~2毫米的薯干碎片,在pH8.5~9.2的NaOH或Ca(OH)2溶液中浸泡4~5小时,使淀粉产品保持正常色泽。在鲜薯块粉碎的同时,需加入H2SO3溶液以便抑制氧化酶的褐变作用。亦可在其他工序中一次或分次加入。

从薯类制出的淀粉乳也要经过筛理除去其中的纤维组分,筛理方法和设备与上述玉米淀粉乳的方法和设备基本相同。只有马铃薯淀粉乳要求配备孔径较大(120~125微米)的筛片。筛分以后的各工序亦与玉米淀粉生产相似。

中国淀粉质量标准

见表2,表3,表4

淀粉及副产品利用

淀粉可供直接食用或作为食品如蛋糕、饼干等的配料。或作为食品添加剂如甜味剂及增稠剂等的原料。但较大规模的应用则是用来生产饴糖浆、低聚糖、葡萄糖、果葡糖浆、果糖等。此外通过深加工制成各种变性淀粉,广泛应用于纺织、造纸、冶金、石油、塑料、化学合成等工业。

玉米淀粉生产中有许多副产品可以综合利用。玉米浸泡液其浓缩物含有35%氨基氮,26%乳酸、18%灰分、7%磷酸和一定量的B族维生素。它是制造抗生素常用的微生物培养基或禽畜饲料用的添加剂。玉米浸泡液中加进石灰中和以后可制得植酸钙。

从湿磨法中分出玉米蛋白质粗粉,其中含蛋白质约60%,还有少量残留淀粉及粗纤维。这是一种很好的饲料源,它跟玉米皮渣相混合即成为玉米蛋白饲料。脱下来的玉米胚可榨油。

表2 食用玉米淀粉质量标准(1983年中国商业部部颁标准)

表3 食用马铃薯淀粉质量标准

表4 甘薯淀粉质量指标

小麦面筋通过低温或快速闪蒸干燥以防蛋白质变性,制成活性面筋粉。可用作面包的添加剂,增进面筋含量和烘焙性能。添加到饲料中则可改善其粘结性。

大米浸泡液用盐酸调整pH值,使蛋白质沉淀,再用水洗涤,所得大米蛋白在食品制造中可作发泡剂、蛋白质营养强化剂或作配合饲料中的添加物。

薯类淀粉生产中的浆状废弃物,经过滤和脱水后,即可作为饲料。滤液中含有蛋白质、糖类、有机酸矿物质等可溶性成分,其利用途径与玉米浸泡液大致相同。