張全剛 夏尚磊
【摘? 要】通過(guò)學(xué)習(xí)二氧化硫在玉米浸漬中的作用,擬定二氧化硫用量(kg/t玉米);分析二氧化硫用量的相關(guān)效果因素;結(jié)合生產(chǎn)系統(tǒng)中不同作用點(diǎn)的二氧化硫含量指標(biāo),依據(jù)玉米浸漬質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整。
【關(guān)鍵詞】亞硫酸;二氧化硫含量;乳酸菌;乳酸;浸漬;滲透;蛋白質(zhì)網(wǎng);浸漬液;老漿;稀玉米漿;等電點(diǎn)
1.二氧化硫在玉米淀粉生產(chǎn)中的作用
二氧化硫是玉米淀粉生產(chǎn)中唯一的輔料(除水與空氣外);它來(lái)源于液體二氧化硫(外購(gòu))或硫磺燃燒(自制)。它在玉米淀粉生產(chǎn)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)于亞硫酸在玉米浸漬過(guò)程中的作用。二氧化硫在玉米浸漬中的應(yīng)用表現(xiàn)反應(yīng)式:SO2+H2O=H2SO3 ,由于反應(yīng)的可逆性,亞硫酸是二氧化硫、亞硫酸氫根與水的混合溶液。
1.1亞硫酸在玉米浸漬過(guò)程中的作用
(1)亞硫酸的滲透功能.亞硫酸具有將玉米皮的半滲透膜轉(zhuǎn)變?yōu)闈B透膜的特殊功能。玉米皮轉(zhuǎn)變成滲透膜后,浸漬液容易滲入玉米粒內(nèi)部發(fā)揮作用,同時(shí)玉米粒內(nèi)部的可溶物容易浸出。
(2)亞硫酸對(duì)蛋白質(zhì)網(wǎng)的破壞。亞硫酸能將玉米粒的蛋白質(zhì)網(wǎng)破壞,使被蛋白質(zhì)網(wǎng)包裹的淀粉顆粒游離出來(lái),容易與纖維及蛋白質(zhì)分開(kāi)。這種現(xiàn)象主要是亞硫酸鹽離子與蛋白質(zhì)基團(tuán)反應(yīng),形成容易溶于水的硫代硫酸鹽,從而使蛋白質(zhì)變?yōu)榭扇苄?。亞硫酸在水中電離式: H2SO3---H++HSO3-
與蛋白質(zhì)反應(yīng)式:RS-SR+ HSO3—RSSO3+RS
同時(shí),亞硫酸能使玉米粒內(nèi)部的可溶蛋白質(zhì)與無(wú)機(jī)鹽轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鉅顟B(tài)。
(3)老漿能促進(jìn)乳酸菌的發(fā)酵。上料的新玉米必須經(jīng)過(guò)老漿(浸漬玉米時(shí)間最長(zhǎng)的浸漬液)浸漬一段時(shí)間。(注:待加工玉米接觸的是新酸---亞硫酸;從待加工玉米罐倒出來(lái)的浸漬液,稱中酸;浸漬新玉米后排出的老漿則稱稀玉米漿。)老漿中必須具有一定的二氧化硫含量。它的作用:一是,抑制新玉米帶入的雜菌繁殖,防止物料腐敗;二是,形成新玉米帶進(jìn)的乳酸菌適宜的生長(zhǎng)條件(溫度45-55℃,pH3.9-4.1,SO2含量0.05%以內(nèi))。
乳酸能使玉米粒內(nèi)部的一部分蛋白質(zhì)及無(wú)機(jī)鹽轉(zhuǎn)為溶解狀態(tài)。乳酸菌生長(zhǎng)狀態(tài)良好,乳酸發(fā)酵旺盛,產(chǎn)乳酸多;乳酸能將玉米粒內(nèi)部的不溶性物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄晕镔|(zhì)從內(nèi)部滲出而溶入浸漬液;浸漬液酸度高,溶出的蛋白質(zhì)多,稀玉米漿的干物質(zhì)含量高,浸漬效果較好。一般來(lái)說(shuō),乳酸含量低于12%,浸漬效果不好。同時(shí),生成的乳酸有抑制繁殖作用;所以,當(dāng)乳酸菌旺盛后,其他微生物生長(zhǎng)也受到抑制。
1.2亞硫酸在生產(chǎn)系統(tǒng)中對(duì)篩洗的作用
(1)調(diào)節(jié)酸度防止可溶性蛋白質(zhì)沉淀。蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)為pH5.3,如果亞硫酸或酸度不夠(pH升高),蛋白質(zhì)達(dá)到等電點(diǎn),可溶性蛋白質(zhì)即沉淀在篩網(wǎng)上,致使篩孔堵塞,降低篩洗效果。
(2)具有抑制微生物生長(zhǎng)作用。微生物的生長(zhǎng),不但導(dǎo)致物料腐敗,而且會(huì)產(chǎn)生異味影響環(huán)境。篩洗系統(tǒng)亞硫酸含量應(yīng)控制在0.05%左右。
2.玉米淀粉生產(chǎn)用二氧化硫的量
2.1玉米浸泡用二氧化硫的量
二氧化硫在玉米淀粉生產(chǎn)中的應(yīng)用表現(xiàn)于溶于水生成的亞硫酸;亞硫酸主要用于玉米浸漬。二氧化硫的用量(kg/t玉米)則取決于亞硫酸濃度(二氧化硫含量)與亞硫酸(新酸)的用量(kg/t新玉米)。
(1)亞硫酸(新酸)的用量(kg/t新玉米)。按照逆流浸漬倒罐流程,新酸用量應(yīng)等于老漿(稀玉米漿)排出量。老漿排出量至少是新玉米粒間的空隙量。按照玉米粒的一般空隙率40%計(jì)算,玉米的堆積密度按750kg/m3計(jì)算,1000kg玉米粒之間的空隙應(yīng)該是0.53m3。也就是說(shuō),亞硫酸量是530kg/t新玉米(亞硫酸比重取:1)。
(2)亞硫酸的二氧化硫含量(%)。陳璥老師在《玉米淀粉生產(chǎn)工藝》中對(duì)采用不同類(lèi)型的浸漬劑做了對(duì)比以亞硫酸浸漬效果最好;對(duì)不同濃度亞硫酸的淀粉抽提率的對(duì)比是:在溫度49°、時(shí)間24h的條件下,亞硫酸濃度為SO20.2%,0.3%,0.4%時(shí)的淀粉抽提率/%(干基)分別是83%,88%,89%。根據(jù)以上試驗(yàn)對(duì)比,同時(shí)兼顧成品淀粉二氧化硫含量指標(biāo),亞硫酸的二氧化硫含量推薦值:0.3%。
(3)玉米浸泡用二氧化硫的量。按照每噸玉米用亞硫酸0.53m3,亞硫酸的二氧化硫含量為0.3%;那么,玉米浸泡用二氧化硫:1.59 kg/t玉米。
2.2纖維篩理用二氧化硫的量
由于纖維中的蛋白質(zhì)沉積于纖維篩的背面,堵塞篩縫而降低篩理效果,纖維洗滌水的pH值需要低于蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(pH5.3)。纖維洗滌水中的二氧化硫含量推薦值:0.05%左右(即0.5kg/ m3洗滌水)。
當(dāng)纖維篩理的洗滌水用量為2.5m3/t玉米時(shí),二氧化硫用量為1.25 kg/t玉米。如果濕玉米帶進(jìn)加工系統(tǒng)的浸泡液過(guò)多導(dǎo)致纖維篩理的洗滌水工藝(過(guò)程水)的酸度比較低時(shí),纖維篩理的二氧化硫用量將相應(yīng)減少。
2.3玉米淀粉生產(chǎn)二氧化硫用量
1.59+1.25=2.84 (kg/t玉米)。隨以上纖維篩理二氧化硫用量的降低,生產(chǎn)系統(tǒng)的二氧化硫用量也相應(yīng)的減少。
3.二氧化硫用量的相關(guān)因素
玉米淀粉生產(chǎn)中二氧化硫的實(shí)際用量與玉米品種、品質(zhì)以及浸漬工藝與設(shè)備工況等因素有關(guān)。如:對(duì)于硬質(zhì)玉米因吸水困難,亞硫酸的濃度應(yīng)適當(dāng)提高;對(duì)于高溫烘干玉米因淀粉與蛋白質(zhì)的變性兩者結(jié)合比較緊密,蛋白質(zhì)網(wǎng)難以破壞,亞硫酸的濃度應(yīng)適當(dāng)提高;如果玉米中的雜質(zhì)較多或含有霉變粒,亞硫酸的濃度也應(yīng)適當(dāng)提高;對(duì)于新上市水分較高的玉米,由于玉米粒內(nèi)部吸水相對(duì)較少,也應(yīng)適當(dāng)提高亞硫酸濃度。另外,浸漬倒罐的方式與浸漬罐的密封程度等因素也與二氧化硫用量有關(guān)。
4.生產(chǎn)系統(tǒng)二氧化硫含量指標(biāo)的分析與控制
二氧化硫用量應(yīng)有亞硫酸用量(m3/t玉米)與亞硫酸濃度(SO2%含量)兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)確定。以下首先分析這兩項(xiàng)指標(biāo)的量化與控制:
4.1玉米浸泡二氧化硫含量指標(biāo)的分析與控制
(1)亞硫酸用量的控制。稀玉米漿產(chǎn)量(0.53m3/t玉米)應(yīng)有流量計(jì)隨罐計(jì)量控制。如果老漿不能按時(shí)按量排出,新酸就不能按量加入與倒出;這樣,不但減少了浸漬過(guò)程的二氧化硫用量,而且高濃度的浸漬液將帶入生產(chǎn)系統(tǒng),一是造成二氧化硫的浪費(fèi),二是導(dǎo)致車(chē)間刺激性氣味過(guò)濃。
(2)亞硫酸濃度的控制。①新酸用量等于老漿(稀玉米漿)排出量時(shí),二氧化硫控制濃度:0.3%??刂品椒ǎ翰捎靡后w二氧化硫時(shí),應(yīng)按制酸體積量在線計(jì)量液體二氧化硫的通入量(如:3kg/m3)來(lái)控制二氧化硫含量。采用硫磺燃燒、循環(huán)吸收時(shí),應(yīng)通過(guò)在線分析亞硫酸濃度反饋控制吸收水的循環(huán)量來(lái)控制二氧化硫含量。②玉米浸泡液全為稀酸時(shí),浸泡液用量按1m3/t玉米計(jì)算,新酸的二氧化硫控制濃度:0.159%。
(3)老漿的二氧化硫含量分析控制。按照亞硫酸在玉米浸漬中的作用分析,老漿中的二氧化硫具有重要的作用。一方面促進(jìn)乳酸菌的發(fā)酵。另一方面,將玉米種皮的半滲透膜變?yōu)闈B透膜,加快浸泡劑的滲滲入玉米粒內(nèi)部發(fā)揮對(duì)玉米的浸泡作用。老漿中的二氧化硫含量應(yīng)控制在0.05%以內(nèi)。
4.2纖維洗滌水的二氧化硫分析與控制
纖維洗滌水中的二氧化硫含量推薦值:0.05%左右(即0.5kg/ m3洗滌水)。
5.二氧化硫用量的綜合分析與判斷
二氧化硫的作用主要在玉米浸漬;其用量應(yīng)取決于玉米的浸漬質(zhì)量。玉米浸漬質(zhì)量除檢測(cè)稀玉米漿的有關(guān)質(zhì)量指標(biāo)外,應(yīng)著重綜合分析浸后玉米的實(shí)際加工效果。浸漬質(zhì)量好的玉米柔軟有彈性易破碎、胚芽易分離連接皮渣少;細(xì)磨纖維連接淀粉含量低,易篩洗、脫水與干燥;淀粉與麩質(zhì)分離正常,淀粉收率高、質(zhì)量好。
當(dāng)實(shí)際生產(chǎn)出現(xiàn)異常涉及玉米浸漬原因時(shí),除分析二氧化硫用量因素外,往往需要分析玉米浸漬液中乳酸菌的生長(zhǎng)狀況。浸漬正常時(shí),浸漬液中乳酸發(fā)酵旺盛,乳酸菌粗壯菌體長(zhǎng)(二、三個(gè)菌體首尾相連),數(shù)量多(60000-70000個(gè)/ml)。浸漬異常時(shí),乳酸菌體細(xì)小而短,乳酸菌濃度也較低。所以,除玉米浸漬出現(xiàn)異常時(shí),需要對(duì)浸漬液進(jìn)行乳酸菌鏡檢。另外,還應(yīng)對(duì)玉米浸漬液進(jìn)行正常的周期(如:次/10個(gè)工作日)鏡檢。出現(xiàn)乳酸菌生長(zhǎng)異常時(shí),應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行補(bǔ)救。如:往浸漬液中加入適量的可溶糖補(bǔ)充乳酸菌生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)或同時(shí)投入適量的乳酸菌。也可將一部分稀玉米漿返回浸漬液做為乳酸菌的補(bǔ)充。
6.總結(jié)
通過(guò)以上學(xué)習(xí)分析得出:二氧化硫在玉米淀粉生產(chǎn)中有著重要作用;其基本用量為1.59kg/t玉米—即在稀玉米漿產(chǎn)量(0.53m3/t玉米)一定的條件下,亞硫酸濃度為0.3%。亞硫酸實(shí)際濃度與玉米品種、品質(zhì)、雜質(zhì)含量、浸漬工藝與設(shè)備等因素有關(guān)。除在線控制亞硫酸制取過(guò)程的濃度外,還應(yīng)該定期分析浸漬老漿與篩洗系統(tǒng)過(guò)程水的二氧化硫含量分別在0.05%以內(nèi)與0.05%左右,以做為確定亞硫酸濃度的補(bǔ)充分析判斷。二氧化硫用量應(yīng)根據(jù)玉米原料、浸漬工藝與設(shè)備、以及生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)際工況做出綜合分析來(lái)確定。