本發(fā)明屬于玉米深加工領(lǐng)域，尤其是一種玉米濕磨生產(chǎn)工藝中利用纖維素酶制劑生產(chǎn)玉米淀粉的方法。
背景技術(shù)：
玉米淀粉是以玉米粒為原料，通過亞硫酸浸泡、破碎篩分、分離洗滌、脫水烘干制成的產(chǎn)品。玉米淀粉除直接用于食品、造紙、紡織、醫(yī)藥等領(lǐng)域外，絕大多數(shù)用于深加工。淀粉工業(yè)是我國玉米使用量較大的一個行業(yè)，我國玉米淀粉的產(chǎn)量從2000年到2015年呈逐年增長趨勢。2001年全國玉米淀粉產(chǎn)量630萬噸，2015年達(dá)到2400萬噸，居世界第二位。淀粉糖是以玉米淀粉為原料的高級產(chǎn)品,有較高的經(jīng)濟(jì)價值和食用價值,被廣泛應(yīng)用在食品、醫(yī)藥、化工、發(fā)酵等行業(yè)中。玉米淀粉制取的淀粉糖包括葡萄糖、果糖、麥芽糖等。隨著發(fā)酵技術(shù)的進(jìn)步，目前淀粉發(fā)酵制取谷氨酸、賴氨酸、蘇氨酸等工藝得到快速發(fā)展，2015年我國淀粉發(fā)酵制取味精產(chǎn)量達(dá)到200萬噸，居世界第一。玉米淀粉深加工制成的玉米糖漿容易被人體吸收利用,是制作糖果、糕點(diǎn)、飲料和罐頭的優(yōu)良甜味劑。山梨醇是淀粉糖的衍生物,主要用于生產(chǎn)維生素，近年來國內(nèi)需求旺盛。在淀粉的基礎(chǔ)上進(jìn)行改性的變性淀粉是近幾年新發(fā)展起來的產(chǎn)品，用途廣泛，國外已開發(fā)出3000多個品種，而中國只開發(fā)出50多個品種。它廣泛應(yīng)用于造紙、紡織、食品、飼料、醫(yī)藥、日化、石油等工業(yè),使用量最大的是造紙、食品和紡織品等行業(yè),前景很好。因此,近年來國內(nèi)外對玉米淀粉的需求量大增。
另外，在玉米淀粉生產(chǎn)過程中，除玉米淀粉主產(chǎn)品外，還可得到玉米油、玉米纖維、蛋白粉和玉米漿三種副產(chǎn)品。玉米油的不飽和脂肪酸含量達(dá)85％以上，主要有油酸和亞油酸，人體吸收率達(dá)97％以上，玉米油中含有谷固醇，具有抑制膽固醇增加的作用富含維生素，對于人體細(xì)胞分裂、延緩衰老有一定的作用。玉米膳食纖維由纖維素和半纖維素組成，具有降血壓、預(yù)防心腦血管疾病的作用。蛋白粉是玉米濕法加工的重要副產(chǎn)品,其蛋白質(zhì)含量高達(dá)50-70％，主要作為生產(chǎn)高蛋白飼料的原料，也可用來生產(chǎn)醇溶蛋白等其他工業(yè)產(chǎn)品。玉米漿中總的蛋白質(zhì)含量為44-50％(干基)，作為飼料配方，玉米漿是一種高蛋白、高能量的營養(yǎng)物,同時含有豐富的維生素和礦物質(zhì)。
目前，玉米淀粉加工國際上普遍采用濕法加工工藝。玉米中淀粉、蛋白質(zhì)、胚芽、纖維等主要采用粉碎、篩分、離心、擠壓、過濾等機(jī)械方法進(jìn)行分離、濃縮和干燥。該方法技術(shù)比較成熟，淀粉收率維持在71-72％左右，纖維收率在11-13％左右。為了進(jìn)一步降低纖維收率，進(jìn)而提高淀粉收率，因此，亟需一種新的玉米淀粉的生產(chǎn)方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種玉米濕磨生產(chǎn)工藝中利用纖維素酶制劑生產(chǎn)玉米淀粉的方法，該方法是在傳統(tǒng)的濕磨加工工藝的基礎(chǔ)上，在纖維洗滌過程添加酶制劑，以提高機(jī)械分離效果和分離率，進(jìn)而有效提高分離物純度，提高了淀粉及蛋白收率，并同時能夠有效節(jié)約能源，提高生產(chǎn)負(fù)荷。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種玉米濕磨生產(chǎn)工藝中利用纖維素酶制劑生產(chǎn)玉米淀粉的方法，所述方法包括步驟：玉米浸泡；玉米破碎及胚芽的分離洗滌脫水；細(xì)磨；纖維洗滌與脫水；淀粉的分離洗滌干燥；
在所述纖維洗滌步驟中加入纖維素酶制劑，以所述玉米的重量計(jì)，所述纖維素酶制劑的添加量為每噸玉米中添加纖維素酶制劑0.023-0.046千克。
而且，具體步驟如下：
⑴玉米凈化輸送
原料玉米經(jīng)除石、計(jì)量后用水力輸送去浸泡系統(tǒng)，水力輸送速度為0.9—1.2m/s，玉米和輸送水的質(zhì)量比例為1：2.5—3，溫度為50±1℃；經(jīng)脫水篩，脫除的水回頭作輸送水用，濕玉米進(jìn)入浸泡罐；
⑵玉米浸泡
玉米的浸泡是在亞硫酸水溶液中逆流進(jìn)行的；共12個浸泡罐，浸泡過程中玉米留在罐內(nèi)靜止，用泵將浸泡液在罐內(nèi)一邊自身循環(huán)一邊向前一級罐內(nèi)輸送，始終保持新的亞硫酸水溶液與浸泡時間最長的玉米接觸，而新入罐的玉米與即將排出的浸泡液接觸，浸泡溫度50±2℃，亞硫酸質(zhì)量濃度為0.08％—0.13％，浸泡時間36—42h；
完成浸泡的浸泡液即稀玉米漿含干物質(zhì)7％—9％，送到蒸發(fā)工序濃縮成含干物質(zhì)40％以上的玉米漿；
浸泡終了的玉米含水40％—46％，含可溶物不大于2.5％，用手能擠裂，胚芽完整擠出，得浸泡后的玉米；
⑶玉米破碎及胚芽的分離洗滌脫水
浸泡后的玉米由濕玉米輸送泵送入濕玉米貯斗，再進(jìn)入頭道凸齒磨，將玉米破碎成4—6瓣，含整形玉米量不超過總質(zhì)量的1％，并分出75％—85％的胚芽，同時釋放出20％—25％的淀粉；
破碎后的玉米經(jīng)胚芽一次旋液分離器，分離器頂部流出的胚芽去洗滌系統(tǒng)，洗滌后的胚芽干燥后輸送至玉米油壓榨工序，干燥后的胚芽水分含量控制在6％-9％之間；底流物經(jīng)曲篩濾去漿料，篩上物進(jìn)入二道凸齒磨，玉米被破碎為10—12瓣；在此漿料中不含有整粒玉米，處于結(jié)合狀態(tài)的胚芽不超過總質(zhì)量的0.3％；
經(jīng)二次破碎的漿料經(jīng)胚芽泵送入二次旋液分離器；頂流與頭道磨破碎的漿料混合一起，進(jìn)入一次胚芽分離器，底流漿料送入細(xì)磨工序；
進(jìn)入一次旋流分離器的淀粉懸浮液濃度為7-9Bé，進(jìn)入二次旋流分離器的淀粉漿料濃度為8-10Bé；
⑷細(xì)磨
經(jīng)二次旋流分離器分離出胚芽后的稀漿料通過壓力曲篩，篩下物為粗淀粉乳，淀粉乳與細(xì)磨后分離出的粗淀粉漿液匯合后進(jìn)入淀粉分離工序；篩上物進(jìn)入針磨進(jìn)行細(xì)磨，以最大限度地使與纖維聯(lián)結(jié)的淀粉游離出來，細(xì)磨后的漿料進(jìn)入纖維洗滌槽；
⑸纖維洗滌與脫水
細(xì)磨后的漿料進(jìn)入纖維洗滌槽，在此與洗滌纖維的洗滌水一起用泵送到第一級壓力曲篩，篩下分離出粗淀粉乳，篩上物再經(jīng)7級壓力曲篩逆流洗滌，洗滌工藝水從最后一級篩前加入，通過篩面，攜帶著洗滌下來的游離淀粉逐級向前移動，與細(xì)磨后的漿料合并，共同進(jìn)入第一級壓力曲篩，分出粗淀粉乳，并與細(xì)磨前篩分出的粗淀粉乳匯合，進(jìn)入淀粉分離工序；
篩面上的纖維從最后一級曲篩篩面排出，然后經(jīng)螺旋擠壓機(jī)脫水送纖維飼料工序，壓榨后纖維含水分60％—65％，纖維素酶制劑在纖維洗滌的第五級加入，隨著工藝水逐級返回到纖維洗滌的第一集，纖維在流動過程中被纖維素酶制劑所作用，洗滌效果大為改善，里面的夾帶及聯(lián)結(jié)淀粉降低，提高了淀粉收率，同時纖維素酶制劑進(jìn)入工藝水，隨著工藝水的流動，進(jìn)入整個生產(chǎn)系統(tǒng)，直至浸泡工序，最后隨著玉米漿排除系統(tǒng)；
⑹淀粉的分離洗滌干燥
由細(xì)磨前后曲篩分離得的粗淀粉經(jīng)除砂器、回轉(zhuǎn)過濾器，進(jìn)入分離麩質(zhì)、淀粉的主離心機(jī)，頂流分出麩質(zhì)水質(zhì)量濃度1％—2％，送濃縮分離機(jī)，底流淀粉乳濃度16—18Bè，送入十二級旋流分離器進(jìn)行逆流洗滌，洗滌水用新鮮水，洗水溫度43-46℃，經(jīng)十二級旋流器洗滌后的淀粉乳含水質(zhì)量60％，蛋白質(zhì)含量小于0.35％，SO2含量小于50ppm，去精淀粉乳貯罐后，經(jīng)刮刀離心機(jī)脫水后輸送至氣流干燥器干燥，得到水分≦14％的成品玉米淀粉。
本發(fā)明取得的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
1、本發(fā)明的方法是在傳統(tǒng)的濕法加工工藝的基礎(chǔ)上，在纖維洗滌過程加入酶制劑，提高了機(jī)械分離效果和分離效率，進(jìn)而有效提高分離物純度，提高了淀粉及蛋白收率，并同時降低了能源消耗，有效節(jié)約能源，提高生產(chǎn)負(fù)荷，改善了生產(chǎn)環(huán)境，生產(chǎn)效益得到明顯提升。
2、本發(fā)明方法不僅可以提高玉米淀粉的收率，也可以提高蛋白粉的收率。因?yàn)楸景l(fā)明沒有添加蛋白酶，可以避免蛋白質(zhì)溶解，減少了玉米淀粉生產(chǎn)過程最具有經(jīng)濟(jì)價值的蛋白質(zhì)的損失，減少了排放水中可溶性蛋白的污染。
3、本發(fā)明方法選擇在玉米破碎后的纖維洗滌步驟中加入酶制劑，利用現(xiàn)有濕法玉米淀粉加工設(shè)備，不增加新的能源消耗，提高了酶制劑的作用效率，降低了酶制劑的添加成本，提高了機(jī)械分離效果和分離效率，降低了濕纖維總淀粉含量，提高了經(jīng)濟(jì)效益，具有極大的應(yīng)用價值。
附圖說明
圖1為本發(fā)明濕法玉米淀粉的一種生產(chǎn)流程以及工藝水的循環(huán)流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，不能以下述實(shí)施例來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
下述實(shí)施實(shí)例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所使用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
一種玉米濕磨生產(chǎn)工藝中利用纖維素酶制劑生產(chǎn)玉米淀粉的方法，所述方法包括步驟：玉米浸泡；玉米破碎及胚芽的分離洗滌脫水；細(xì)磨；纖維洗滌與脫水；淀粉的分離洗滌干燥；
在所述纖維洗滌步驟中加入纖維素酶制劑，以所述玉米的重量計(jì)，所述纖維素酶制劑的添加量為每噸玉米中添加纖維素酶制劑0.023-0.046千克。
具體地，操作步驟可以如下：
⑴玉米凈化輸送
原料玉米經(jīng)除石、計(jì)量后用水力輸送去浸泡系統(tǒng)，水力輸送速度為0.9—1.2m/s，玉米和輸送水的質(zhì)量比例為1：2.5—3，溫度為50±1℃；經(jīng)脫水篩，脫除的水回頭作輸送水用，濕玉米進(jìn)入浸泡罐；
⑵玉米浸泡
玉米的浸泡是在亞硫酸水溶液中逆流進(jìn)行的；共12個浸泡罐，浸泡過程中玉米留在罐內(nèi)靜止，用泵將浸泡液在罐內(nèi)一邊自身循環(huán)一邊向前一級罐內(nèi)輸送，始終保持新的亞硫酸水溶液與浸泡時間最長的玉米接觸，而新入罐的玉米與即將排出的浸泡液接觸，浸泡溫度50±2℃，亞硫酸質(zhì)量濃度為0.08％—0.13％，浸泡時間36—42h；
完成浸泡的浸泡液即稀玉米漿含干物質(zhì)7％—9％，送到蒸發(fā)工序濃縮成含干物質(zhì)40％以上的玉米漿；
浸泡終了的玉米含水40％—46％，含可溶物不大于2.5％，用手能擠裂，胚芽完整擠出，得浸泡后的玉米；
⑶玉米破碎及胚芽的分離洗滌脫水
浸泡后的玉米由濕玉米輸送泵送入濕玉米貯斗，再進(jìn)入頭道凸齒磨，將玉米破碎成4—6瓣，含整形玉米量不超過總質(zhì)量的1％，并分出75％—85％的胚芽，同時釋放出20％—25％的淀粉；
破碎后的玉米經(jīng)胚芽一次旋液分離器，分離器頂部流出的胚芽去洗滌系統(tǒng)，洗滌后的胚芽干燥后輸送至玉米油壓榨工序，干燥后的胚芽水分含量控制在6％-9％之間；底流物經(jīng)曲篩濾去漿料，篩上物進(jìn)入二道凸齒磨，玉米被破碎為10—12瓣；在此漿料中不含有整粒玉米，處于結(jié)合狀態(tài)的胚芽不超過總質(zhì)量的0.3％；
經(jīng)二次破碎的漿料經(jīng)胚芽泵送入二次旋液分離器；頂流與頭道磨破碎的漿料混合一起，進(jìn)入一次胚芽分離器，底流漿料送入細(xì)磨工序；
進(jìn)入一次旋流分離器的淀粉懸浮液濃度為7-9Bé，進(jìn)入二次旋流分離器的淀粉漿料濃度為8-10Bé；
⑷細(xì)磨
經(jīng)二次旋流分離器分離出胚芽后的稀漿料通過壓力曲篩，篩下物為粗淀粉乳，淀粉乳與細(xì)磨后分離出的粗淀粉漿液匯合后進(jìn)入淀粉分離工序；篩上物進(jìn)入針磨進(jìn)行細(xì)磨，以最大限度地使與纖維聯(lián)結(jié)的淀粉游離出來，細(xì)磨后的漿料進(jìn)入纖維洗滌槽；
⑸纖維洗滌與脫水
細(xì)磨后的漿料進(jìn)入纖維洗滌槽，在此與洗滌纖維的洗滌水一起用泵送到第一級壓力曲篩，篩下分離出粗淀粉乳，篩上物再經(jīng)7級壓力曲篩逆流洗滌，洗滌工藝水從最后一級篩前加入，通過篩面，攜帶著洗滌下來的游離淀粉逐級向前移動，與細(xì)磨后的漿料合并，共同進(jìn)入第一級壓力曲篩，分出粗淀粉乳，并與細(xì)磨前篩分出的粗淀粉乳匯合，進(jìn)入淀粉分離工序；
篩面上的纖維從最后一級曲篩篩面排出，然后經(jīng)螺旋擠壓機(jī)脫水送纖維飼料工序，壓榨后纖維含水分60％—65％，纖維素酶制劑在纖維洗滌的第五級加入，隨著工藝水逐級返回到纖維洗滌的第一集，纖維在流動過程中被纖維素酶制劑所作用，洗滌效果大為改善，里面的夾帶及聯(lián)結(jié)淀粉降低，提高了淀粉收率，同時纖維素酶制劑進(jìn)入工藝水，隨著工藝水的流動，進(jìn)入整個生產(chǎn)系統(tǒng)，直至浸泡工序，最后隨著玉米漿排除系統(tǒng)；
⑹淀粉的分離洗滌干燥
由細(xì)磨前后曲篩分離得的粗淀粉經(jīng)除砂器、回轉(zhuǎn)過濾器，進(jìn)入分離麩質(zhì)、淀粉的主離心機(jī)，頂流分出麩質(zhì)水質(zhì)量濃度1％—2％，送濃縮分離機(jī)，底流淀粉乳濃度16—18Bè，送入十二級旋流分離器進(jìn)行逆流洗滌，洗滌水用新鮮水，洗水溫度43-46℃，經(jīng)十二級旋流器洗滌后的淀粉乳含水質(zhì)量60％，蛋白質(zhì)含量小于0.35％，SO2含量小于50ppm，去精淀粉乳貯罐后，經(jīng)刮刀離心機(jī)脫水后輸送至氣流干燥器干燥，得到水分≦14％的成品玉米淀粉。
在實(shí)際生產(chǎn)過程中，操作者也可以在車間自制一個直徑1.5米，直桶段高1米的圓形容器，容器底部呈60度錐型，在錐型底部安裝一個直徑14毫米的管道，管道上安裝一個針閥，針閥下面用膠管連接至纖維洗滌的第五級洗滌槽。該容器安放在纖維洗滌曲篩第五級附近。
容器中添加1立方米工藝水，添加25千克纖維素酶(1桶)。通過針閥控制流量，以80-90升/小時的速度向纖維洗滌第五級槽中添加。
本添加方法的酶制劑可以隨工藝水一起被加入到玉米淀粉的生產(chǎn)步驟是：固體纖維素酶制劑用40倍的工藝水溶解稀釋，根據(jù)商品玉米加工量計(jì)算酶液流加體積，酶制劑的添加量為每噸商品玉米添加0.023-0.046千克。酶制劑進(jìn)入纖維洗滌系統(tǒng)后，隨著工藝水的分離，逆向進(jìn)入淀粉分離；胚芽洗滌；玉米破碎；玉米浸泡工序，作用周期長，對纖維上粘附的淀粉脫離效果明顯。
效益分析
1、本申請人的生產(chǎn)設(shè)備：2200噸/日的濕法加工玉米淀粉的生產(chǎn)線。
2、酶制劑的添加：根據(jù)商品玉米加工量計(jì)算酶液流加體積，酶制劑的添加量為每噸商品玉米添加0.023-0.046千克。每天添加50千克酶制劑。酶制劑添加點(diǎn)為纖維洗滌第五級，持續(xù)流加30天。在濕法加工玉米淀粉的生產(chǎn)過程中，原料的輸送依靠工藝水輸送，除淀粉洗滌用新水外，其它如胚芽洗滌，纖維洗滌用水為工藝水，如圖1所示工藝水可循環(huán)使用。
3、數(shù)據(jù)對照：
普通濕法玉米加工工藝30天平均：淀粉收得率71.3％，淀粉蛋白質(zhì)含量0.44％；蛋白質(zhì)收得率5.1％；蒸汽：1.21噸/噸淀粉；水耗：2.5噸水/噸淀粉；電耗：187度/噸；濕纖維水分：62％；纖維總淀粉23％。
酶法加工工藝30天平均：淀粉收得率71.6％，淀粉蛋白含量0.39％；蛋白質(zhì)收得率5.2％；蒸汽：1.12噸蒸汽/噸淀粉；水耗：2.2噸水/噸淀粉；電耗：182度/噸；纖維水分：59.2％；纖維總淀粉15.3％。
效益分析：
淀粉收得率提高0.3％，即多產(chǎn)生淀粉＝2200噸/日*0.3％＝6.6噸/日。以市場最低價格2300元/噸計(jì)，直接經(jīng)濟(jì)效益＝6.6噸/日*2300元/噸＝15180元/日。
蛋白質(zhì)收率提高0.1％，即多產(chǎn)生蛋白質(zhì)＝2200噸/日*0.1％＝2.2噸/日。以市場最低價格5000元/噸計(jì)，直接經(jīng)濟(jì)效益＝2.2噸/日*5000元/噸＝11000元/日。
節(jié)約蒸汽0.09噸/噸淀粉，以60元/噸蒸汽計(jì)算，每天生產(chǎn)1500噸淀粉，節(jié)約蒸汽1500*0.09＝135噸，產(chǎn)生效益60*135＝8100元/天
節(jié)約電5噸/噸淀粉，以平均0.725元/度計(jì)，每天生產(chǎn)1500噸淀粉，節(jié)約電耗1500*5＝7500度，產(chǎn)生效益7500*0.725＝5437元/天
節(jié)水0.3噸/噸淀粉，以平均3.6元/噸計(jì)，每天生產(chǎn)1500噸淀粉，節(jié)約水耗1500*0.3＝450噸，產(chǎn)生效益450*3.6＝1620元/天
龍江公司每天產(chǎn)生的綜合效益為15180+11000+8100+5437
1620＝41337元，纖維素酶制劑每噸80000元，每天費(fèi)用80000/1000*50＝4000元，純效益為41337-4000＝37337元/天
由于添加纖維素酶制劑產(chǎn)生的噸淀粉效益為37337/1500＝24.89元。