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        淀粉液糖生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)

        2017-02-02 12:19:47官雪薇江招財(cái)國(guó)糧武漢科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司
        食品安全導(dǎo)刊 2017年21期

        □ 官雪薇 江招財(cái) 國(guó)糧武漢科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司

        淀粉液糖生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)

        □ 官雪薇 江招財(cái) 國(guó)糧武漢科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司

        淀粉是植物通過光合作用合成的天然高分子有機(jī)化合物,是食物的主要構(gòu)成部分,可以從富含淀粉的廉價(jià)食物中提取出來。玉米是很好的淀粉生產(chǎn)原料,在我國(guó)有廣泛種植。淀粉是一種重要的工業(yè)原料,進(jìn)一步深加工可以生產(chǎn)發(fā)酵用糖、醫(yī)用無(wú)水葡萄糖等。在淀粉和葡萄糖生產(chǎn)過程中,尤其在淀粉糊化及蒸發(fā)過程的溫度、密度控制過程中,自動(dòng)控制起著非常重要的作用。

        淀粉液糖生產(chǎn)過程;自控系統(tǒng);研究

        1 淀粉生產(chǎn)過程

        玉米的主要成分是:淀粉、蛋白質(zhì)、纖維和麩質(zhì)。淀粉主要存在于胚乳,其他部分(主要包括種皮、胚根、胚芽等)應(yīng)該去除而獲得玉米油、蛋白、纖維等其他副產(chǎn)品。在淀粉生產(chǎn)工藝中,①將凈化后的玉米用亞硫酸水浸泡,軟化其組織便于分離,浸泡過程中游離出的蛋白部分及其他可溶性物質(zhì)與水弧硫酸形成玉米漿。蒸發(fā)濃縮后的玉米漿是很好的發(fā)酵用氮源。浸泡過程中,溫度控制在48~52 ℃,為方便操作,通常將溫度監(jiān)測(cè)儀表安裝于現(xiàn)場(chǎng)浸泡罐上,但要注意防水和亞硫酸腐蝕,鑒于控制竄和浸泡罐的距離可現(xiàn)場(chǎng)配置對(duì)講機(jī),便于收發(fā)指令,增加互操作性[1]。

        淀粉乳進(jìn)入儲(chǔ)罐后,調(diào)配一定密度值,滿足要求后,開始生產(chǎn)液糖部分。

        2 淀粉液糖生產(chǎn)過程

        2.1 淀粉乳調(diào)漿

        淀粉乳可從淀粉車間直接獲取,也可通過商品淀粉加水調(diào)節(jié)得到。如果從淀粉車間打來,一般濃度為20~22波美(干物37%~39%),pH值5.5~6.5,需加水調(diào)節(jié)到干物30%~35%(16~19波美),pH值5.5~6.0,因?yàn)榧尤氲乃话阌没赜玫奶鹚?,PH值較低,在液化之前需加碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)淀粉乳的pH值。同時(shí)加入耐高溫淀粉酶,準(zhǔn)備進(jìn)行噴射液化。

        2.2 液化

        目前世界上液化工藝有幾種方式,一次噴射一次加酶、一次噴射兩次加酶和兩次噴射兩次加酶等。本次實(shí)驗(yàn)采用兩次噴射兩次加酶,在淀粉乳調(diào)漿的過程中先加入總加酶量的2/3。根據(jù)淀粉乳的干物視噴射器的性能,一般干物高一點(diǎn)對(duì)糖化罐的pH值保持、防止染菌有好處,但國(guó)產(chǎn)噴射器如果干物過高,不能保證液化效果,一般控制在33%以下;國(guó)外噴射器主要是丹麥尼魯和美國(guó)水熱公司生產(chǎn),可在干物35%噴射。

        一次噴射溫度在105~110 ℃,噴射后經(jīng)維持管20 s,維持過程盡量保持物料先進(jìn)先出,保證足夠的反應(yīng)時(shí)間,維持結(jié)束后經(jīng)一個(gè)反應(yīng)器,閃蒸降溫到98~100 ℃,反應(yīng)20~30 min,出料直接溫度145~155 ℃二次噴射,維持20 s進(jìn)入閃蒸罐降溫到98~100 ℃,再加入剩余部分的液化酶,進(jìn)入到層流反應(yīng)柱維持90~120 min。層流柱要求物料下進(jìn)上出,是為了保持物料的先進(jìn)先出,流出層流柱的物料DE值控制在12~14,也可以適當(dāng)放寬,保證碘試不顯藍(lán)色,物料流動(dòng)性好,蛋白凝聚好。

        2.3 糖化

        液化液經(jīng)換熱器或閃蒸降溫到55~63 ℃,加入糖化用酶,進(jìn)入糖化罐糖化。糖化加酶品種根據(jù)產(chǎn)品要求的不同而有所不同。如果生產(chǎn)結(jié)晶葡萄糖,直接加入糖化酶,一般加酶量為0.6 kg/ t,進(jìn)糖化罐前要調(diào)節(jié)液化液的pH值到4.0~4.5,糖化時(shí)間一般在40~50 h,糖化罐出料DE值要求95以上。

        2.4 過濾

        糖化出料進(jìn)入過濾工序,主要是除去淀粉中帶來蛋白質(zhì)和脂肪等雜質(zhì)。過濾一般采用板框過濾機(jī)或真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī),過濾過程中沒有特別的工藝要領(lǐng),按設(shè)備操作方法操作即可。過濾效果取決于蛋白凝聚的效果,追要溯源在于液化效果[2]。

        2.5 脫色

        脫色向糖液中加入活性炭,通過吸附除去糖液中的有色物質(zhì),然后通過過濾將糖活性炭除去。一般脫色之前糖液要升溫到70~80 ℃,以保證脫色的效果,活性炭與產(chǎn)品接觸時(shí)間為30 min左右,濾除活性炭的糖液透光率要達(dá)到98%以上,同時(shí)不能使活性炭粉末跑到后道工序。

        2.6 離子交換

        離子交換過程是通過陽(yáng)陰離子交換樹脂除去糖液中的無(wú)機(jī)離子。一般是走陽(yáng)柱、陰柱,有的再走一遍陽(yáng)、陰柱,再走1 h調(diào)節(jié)pH值。樹脂使用前要大處理,大處理需經(jīng)水洗(用脫鹽水)、鹽洗(用8%食鹽和2%堿溶液)、水洗(用脫鹽水清洗樹脂中的鹽和堿)、轉(zhuǎn)型、定型(用4%的鹽酸溶液沖洗陽(yáng)樹脂,用5%的氫氧化鈉溶液沖洗陰樹脂)、淋洗(用脫鹽水沖洗樹脂中的酸、堿,直到出水電導(dǎo)率小于30)。經(jīng)上述處理后,樹脂柱可進(jìn)糖。從脫色工序過來的糖液需經(jīng)降溫,一般降到60 ℃以下就可以,根據(jù)樹脂要求降溫到45℃。陰柱出料電導(dǎo)率正常運(yùn)行可在10左右,出料pH值可通過調(diào)節(jié)陽(yáng)柱和陰柱的出料比例控制,當(dāng)電導(dǎo)率超過30時(shí),就要考慮換柱,對(duì)換下的柱子再生。

        再生時(shí),用4%鹽酸再生陽(yáng)柱,用5%的氫氧化鈉溶液再生陰柱。再生前,用壓縮空氣將柱內(nèi)的殘?zhí)琼敾剡M(jìn)料罐,再用脫鹽水蒸發(fā)凝結(jié)水洗出樹脂上的殘?zhí)?,洗出甜水可用來調(diào)節(jié)淀粉乳濃度,殘?zhí)窍磧艉?,進(jìn)酸、堿分別對(duì)陽(yáng)柱和陰柱再生,進(jìn)酸、堿時(shí)間一般2~3 h,靜置浸泡4~8 h,然后用蒸發(fā)冷凝水沖洗至電導(dǎo)率100以下,再生結(jié)束。

        2.7 蒸發(fā)

        蒸發(fā)工序?qū)⑶暗拦ば蚓坪玫奶且簼饪s的過程,一般用三效或四效真空蒸發(fā)。蒸發(fā)過程控制好進(jìn)料量和蒸汽流量,控制出料干物濃度。蒸發(fā)形成的冷凝液收集進(jìn)入冷凝液罐,用來作為離交工序的洗水。

        [1]張旺.玉米全糖粉生產(chǎn)工藝中關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].吉林大學(xué),2009.

        [2]關(guān)正軍,申德超,劉遠(yuǎn)洋.擠壓膨化對(duì)玉米淀粉糊化程度影響的研究[J].農(nóng)機(jī)化研究,2003(1):51-52.

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