鮑大權(quán)，袁建斌，胡明輝，姜升燚

(邁安德集團(tuán)有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127)

淺談豌豆淀粉加工工藝

鮑大權(quán)，袁建斌，胡明輝，姜升燚

(邁安德集團(tuán)有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127)

目前傳統(tǒng)的酸漿法生產(chǎn)豌豆淀粉加工工藝比較落后，自動化程度不高。隨著行業(yè)的快速發(fā)展，對生產(chǎn)線自動化、智能化提出了更高的要求。借鑒了玉米淀粉先進(jìn)生產(chǎn)工藝，來優(yōu)化現(xiàn)有豌豆淀粉生產(chǎn)工藝流程和設(shè)備，設(shè)計(jì)了新型豌豆淀粉大型機(jī)械化生產(chǎn)線,可降低生產(chǎn)能耗，減少人員配備及污染。主要生產(chǎn)工序由豌豆清理、豌豆浸泡、豌豆破碎、粗纖維篩分、淀粉與蛋白質(zhì)分離、細(xì)纖維篩分、淀粉濃縮、淀粉精制、淀粉脫水、淀粉干燥和副產(chǎn)品回收等組成的。詳細(xì)地介紹了各個生產(chǎn)工序的內(nèi)容和關(guān)鍵控制點(diǎn)，為豌豆淀粉的生產(chǎn)提供參考。

豌豆淀粉；浸泡；破碎；分離；靜置；脫水；干燥

豌豆原產(chǎn)于歐洲南部和地中海沿岸，是重要的食用豆類之一，具有糧食、蔬菜、飼料和醫(yī)藥等多種用途，其產(chǎn)量在豆科類農(nóng)作物中排名第4，僅次于黃豆、花生和干大豆，產(chǎn)量超過1 000萬t，我國2016年的產(chǎn)量大約為21萬t，進(jìn)口了約90萬t。豌豆含有豐富的淀粉、蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)，與玉米淀粉、小麥淀粉和馬鈴薯淀粉相比，豌豆淀粉被認(rèn)為是一種相對便宜的淀粉來源。利用豌豆淀粉制成的粉條(粉絲)、豌豆纖維制成的膳食纖維、豌豆蛋白制成的面制品或肉制品均廣受好評。

豌豆淀粉加工過程中的產(chǎn)品有淀粉、纖維和蛋白質(zhì)，副產(chǎn)品纖維不僅可以制作飼料，而且經(jīng)過超微粉碎之后還可以做成供人類食用的膳食纖維；副產(chǎn)品蛋白質(zhì)中含有人體所必需的18種氨基酸，屬于全價(jià)蛋白質(zhì)，并且豌豆蛋白中不含膽固醇。

我國豌豆淀粉機(jī)械法生產(chǎn)工藝規(guī)模相對較小，部分企業(yè)仍采用酸漿法生產(chǎn)工藝，但酸漿法受原料和氣候等因素的影響很大，產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)淀粉時經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng)、不易操作，且生產(chǎn)用水量大。國外一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)采用相對較先進(jìn)的機(jī)械法生產(chǎn)工藝。近些年，玉米淀粉工業(yè)迅速發(fā)展，行業(yè)水平已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，生產(chǎn)線規(guī)模由20年前的300 t/d玉米加工量，增加到現(xiàn)在3 000 t/d玉米加工量。本研究通過借鑒玉米淀粉生產(chǎn)工藝，優(yōu)化工藝流程和設(shè)備，設(shè)計(jì)了新型豌豆淀粉大型機(jī)械化生產(chǎn)線,可降低生產(chǎn)能耗，減少人員配備及污染。

1 豌豆淀粉生產(chǎn)工藝

商品豌豆淀粉的生產(chǎn)工藝流程見圖1。

豌豆淀粉生產(chǎn)工藝由豌豆清理、豌豆浸泡、豌豆破碎、粗纖維篩分、淀粉與蛋白質(zhì)分離、細(xì)纖維篩分、淀粉濃縮、淀粉精制、淀粉脫水、淀粉干燥和副產(chǎn)品回收等多道工序組成。

圖1 商品豌豆淀粉的生產(chǎn)工藝流程圖

1.1豌豆清理輸送

一般采購的豌豆原料中含有很多雜質(zhì)，主要是輸運(yùn)和收獲過程中產(chǎn)生的鐵屑、砂石、根莖和灰塵等。鐵屑和砂石進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)會磨損甚至損壞設(shè)備，根莖和灰塵則會影響淀粉質(zhì)量。

(1)豌豆接收時清理。豌豆接收時的清理與玉米類似，豌豆卸車之后經(jīng)過皮帶輸送機(jī)和斗式提升機(jī)輸送依次進(jìn)入兩級清理篩，除去夾雜在豌豆中的大雜和小雜，初步清理之后經(jīng)由皮帶輸送機(jī)和斗式提升機(jī)進(jìn)入筒倉存貯，但是這種方法無法清理并肩石。其他雜質(zhì)去除率可以達(dá)到98%以上。

(2)豌豆輸送后清理。筒倉中的豌豆出倉后經(jīng)由皮帶輸送機(jī)和斗式提升機(jī)再進(jìn)一次進(jìn)入清理篩清理，清理之后的豌豆通過計(jì)量秤，進(jìn)入除石槽中。除石槽是通過水力除砂原理，去除豌豆中的并肩石和泥土。

1.2豌豆浸泡

浸泡是豌豆淀粉生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，浸泡質(zhì)量直接影響出粉率和淀粉的質(zhì)量。浸泡的目的是降低豌豆顆粒的強(qiáng)度，以利于豌豆的破碎和分離，豌豆浸泡使用的浸泡液是自來水。豌豆需要在一定的溫度下浸泡足夠的時間，才能保證浸泡的結(jié)果。豌豆浸泡過程中浸泡液需要自循環(huán)加熱。豌豆浸泡液加熱可采用夾套加熱器或噴射器加熱，以減少換熱器內(nèi)結(jié)垢。由于豌豆浸泡過程容易發(fā)芽、浸泡后豌豆在管道中流動性不好，所以豌豆在浸泡罐中待加工時，必須保證豌豆完全浸沒在水中，且豌豆在下料時，下料管道中必須要使用一定壓力的水流來沖洗豌豆。玉米淀粉浸泡時間一般為40～48 h，浸泡溫度為48～52℃。豌豆淀粉浸泡時間則為16 h左右。浸泡后的水進(jìn)入污水處理場進(jìn)行處理。

1.3豌豆破碎

豌豆經(jīng)過浸泡之后，顆粒充分吸水體積膨脹，硬度變小。浸泡后的豌豆濾去輸送水之后，即可進(jìn)行破碎。豌豆的破碎一般利用磋磨機(jī)，通過調(diào)節(jié)磋磨機(jī)定盤與轉(zhuǎn)子上刀具之間的間距，使豌豆充分破碎，釋放豌豆顆粒中的淀粉。由于磋磨機(jī)的加工量是一定的，為防止磋磨機(jī)進(jìn)料量不穩(wěn)定，豌豆在進(jìn)入磋磨機(jī)之前，需要在磨前儲罐中暫存。豌豆經(jīng)過磋磨之后，其中的淀粉和纖維均呈游離態(tài)，需要在磨后儲罐中暫存，方便下一工段的進(jìn)料。磋磨機(jī)在加工豌豆時，需要同時通入過程水，以調(diào)節(jié)磋磨機(jī)出料溶液濃度，使之控制在質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%左右。為了方便控制磋磨機(jī)出料濃度，進(jìn)過程水的管道上最好配備流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥，以實(shí)現(xiàn)自動化控制。經(jīng)過磋磨后的豌豆呈糊狀，含有大量纖維，一般稱為粗纖維漿。

1.4粗纖維提取

粗纖維漿中含有淀粉、粗纖維、細(xì)纖維和蛋白質(zhì)。粗纖維提取工段指利用纖維篩分離出粗纖維漿中的粗纖維。在分離的過程中，用水洗滌纖維，將纖維中夾雜的淀粉充分分離。每組纖維篩由若干級纖維篩組成，每臺纖維篩有篩上物泵和篩下物泵，在泵的作用下，篩上物纖維逐級往后，而篩下物淀粉乳逐級往前，洗滌水在最后一級加入，實(shí)現(xiàn)逆流洗滌。纖維篩組上方有三根水管，分別是洗滌水管、正沖水管和反沖水管，由電磁開關(guān)閥控制正沖水管和反沖水管的開關(guān)，沖洗篩籃；洗滌水管內(nèi)通有自來水，用來洗滌纖維，同時除第一級篩下物外，其他級篩下物也進(jìn)入洗滌水管，接入前幾級纖維篩。每組纖維篩組成自循環(huán)，不僅能將纖維和淀粉分離，同時也可以洗滌纖維。粗纖維漿分離出粗纖維之后的物料，稱為淀粉漿。

1.5蛋白質(zhì)分離干燥

淀粉漿中主要含有淀粉、細(xì)纖維和蛋白質(zhì)，其中蛋白質(zhì)是主要副產(chǎn)品之一，其營養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值極高，而且蛋白質(zhì)會糊住細(xì)纖維篩的篩網(wǎng)和旋流器的旋流管，影響后面的細(xì)纖維提取流程和淀粉濃縮精制流程，故需要將蛋白質(zhì)從淀粉漿中分離。一般采用臥螺離心機(jī)分離蛋白質(zhì)，臥螺離心機(jī)輕相即是蛋白質(zhì)，重相則是分離出蛋白質(zhì)后余下的物料，稱為粗淀粉乳。蛋白質(zhì)經(jīng)過濃縮和噴霧干燥，得到商品蛋白質(zhì)出售。

1.6細(xì)纖維提取

粗淀粉乳中含有淀粉和細(xì)纖維，以上的粗纖維提取流程中，纖維篩的篩孔太大，無法有效提取其中的細(xì)纖維，而大量細(xì)纖維又會堵塞旋流器中的旋流管，故淀粉濃縮之前需要增加一道細(xì)纖維提取工序。細(xì)纖維提取用到的纖維篩和粗纖維提取流程中的纖維篩原理一樣，只是纖維篩的數(shù)量和篩孔直徑不一樣。粗淀粉乳分離出細(xì)纖維之后的物料，稱為細(xì)淀粉乳。

1.7淀粉乳濃縮精制

經(jīng)過蛋白分離和兩次纖維提取，副產(chǎn)品與淀粉已基本分離。由于纖維提取時，物料中加入了大量自來水和過程水，細(xì)淀粉乳的濃度很低，所以在淀粉精制洗滌之前需要對物料進(jìn)行濃縮處理，以增加物料的濃度，并且減小洗滌旋流器的處理壓力。細(xì)淀粉乳濃縮可以使用濃縮旋流器，其原理與目前廣泛使用的精制旋流器基本一樣，只是要求旋流器泵的流量逐級減小，也不需要使用自來水逆流洗滌。濃縮旋流器的溢流作為過程水再利用，底流即濃度提高的物料，稱為濃淀粉乳，質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為25%～27%。

1.8淀粉精制

雖然經(jīng)過幾道分離流程，但纖維和蛋白質(zhì)不可能完全分離，故還需要對濃淀粉乳進(jìn)行精制，以進(jìn)一步利用自來水洗去其中的非淀粉物質(zhì)，提高淀粉的純度。淀粉精制需要利用淀粉洗滌旋流器。淀粉洗滌采用逆流洗滌。濃淀粉乳從第一級進(jìn)入洗滌旋流器，逐級往后；自來水從最后一級進(jìn)入洗滌旋流器，逐級往前。逆流洗滌使自來水洗滌即將出料的淀粉乳，能保證淀粉洗滌效果。洗滌旋流器的溢流作為過程水再利用，底流即干凈的淀粉乳，稱為精淀粉乳。淀粉經(jīng)過洗滌之后必須保證精淀粉乳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30%～32%，以利于淀粉的脫水。為了更簡單的檢測旋流器出料的濃度，旋流器出料一般需要使用質(zhì)量流量計(jì)與調(diào)節(jié)閥連鎖。

1.9淀粉脫水、干燥、包裝

精淀粉乳中含有大量水分，需要對其進(jìn)行脫水，以得到濕淀粉。豌豆淀粉一般采用真空轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行脫水。

濕淀粉經(jīng)過螺旋輸送機(jī)收集和輸送后，進(jìn)入到氣流干燥系統(tǒng)，對其進(jìn)行干燥，使其水分降到14%左右。淀粉氣流干燥采用負(fù)壓干燥，冷空氣經(jīng)過過濾器，將空氣中的粉塵濾除，純凈的空氣進(jìn)入熱交換器，經(jīng)過熱交換器的空氣溫度升高到一定溫度；濕淀粉經(jīng)過喂料器(采用變頻控制)進(jìn)入揚(yáng)升器，經(jīng)過揚(yáng)升器加速后進(jìn)入有熱空氣的干燥管道，在干燥管道內(nèi)濕淀粉與熱空氣充分混合，經(jīng)過傳質(zhì)、傳熱，淀粉被干燥；干燥的淀粉與濕熱空氣進(jìn)入旋風(fēng)分離器，淀粉與空氣分離，淀粉經(jīng)過螺旋輸送機(jī)收集經(jīng)過閉風(fēng)器排到下一道打包工段，濕熱空氣由風(fēng)機(jī)抽出并經(jīng)干燥系統(tǒng)排出室外。

1.10纖維脫水干燥

在粗纖維提取和細(xì)纖維提取流程中，纖維篩將粗、細(xì)纖維提取出來，這兩部分纖維需要混合在一起脫水濃縮，以得到濕纖維。纖維脫水可以利用板框式壓濾機(jī)或者臥螺離心機(jī)，鑒于連續(xù)性生產(chǎn)的要求，推薦使用臥螺離心機(jī)進(jìn)行纖維脫水。臥螺輕相作為過程水再利用，重相即濕纖維。濕纖維經(jīng)過皮帶輸送機(jī)或者螺旋輸送機(jī)收集之后，輸送到干燥工段。

纖維氣流干燥采用多級氣流干燥方式。干燥后的物料根據(jù)需要是否粉碎，粉碎后的纖維可以作為膳食纖維外賣，普通纖維可以作為飼料纖維外賣。

1.11公用工程

豌豆淀粉生產(chǎn)工藝中的公用工程包括自來水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、CIP系統(tǒng)、消泡系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)等。

2 小結(jié)

目前傳統(tǒng)的豌豆淀粉加工工藝比較落后，自動化程度不高。隨著行業(yè)的快速發(fā)展，對生產(chǎn)線自動化、智能化提出了更高的要求。必能緊抓機(jī)遇，充分發(fā)揮跨界應(yīng)用和系統(tǒng)成套工程的能力，結(jié)合豌豆淀粉加工的特點(diǎn)，創(chuàng)新工藝及裝備制造，助推行業(yè)技術(shù)升級，節(jié)能減排，提高收率，為客戶創(chuàng)造更大價(jià)值。

[1] BEMILLER J N,WHISTLER R L.淀粉化學(xué)與技術(shù)[M].岳國君，郝小明譯.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

[2] 程建軍.淀粉工藝學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2011.

[3] 劉文鼎，曾凡逵.酸漿法生產(chǎn)粉絲的工藝特點(diǎn)及其設(shè)備改進(jìn)[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù),2016,23:61-64.

(責(zé)任編輯：趙琳琳)

Discussiononpeastarchprocessingtechnology

BAO Da-quan, YUAN Jian-bin,HU Ming-hui, JIANG Sheng-yi

(Myande Group Co., Ltd., Yangzhou 225127, China)

At present, the traditional pea starch processing technology by physalis method is relatively backward, the degree of automation is not high. With the rapid development of the industry, higher requirements for automation and intelligence production lines are put forward.Using the advanced experience of corn starch industry for reference, we optimized the existing pea starch production process and equipment, and designed a new type of pea starch large machinery production line,which could reduce the production energy consumption, staffing and pollution. The main production processes inculded pea cleaning, steeping, grinding, screening and separation of crude fiber, starch and protein, fine fiber screening, starch concentration, starch refining, starch dehydration, drying and starch by-product recovery, etc.We introduced in detail the contents of various production processes and key control points, to provide reference for pea starch production.

pea starch；steeping;grinding;separation;settlement;dehydration;drying

2017-07-31；

2017-09-27

鮑大權(quán)(1982-)，男，工程師，主要從事玉米淀粉工藝設(shè)計(jì)。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.11.010

TS235.3

A

1003-6202(2017)11-0043-03