玉米蛋白粉生产技术

玉米蛋白粉生产技术韩振全白坤(齐齐哈尔大学应用技术学院，齐齐哈尔市l61006)(郑州万谷机械有限公司，郑州市450064)0概述在玉米淀粉生产过程中，玉米蛋白粉生产工序是十分重要的，因为蛋白粉的生产关系到主产品一一淀粉的得率和质量，也关系到蛋白粉的得率和质量。麸质浓缩机、真空转鼓吸滤机和其工艺技术是我国在20世纪80年代从国外引进的，经过多年的实际使用，这些技术有了很大的改变，提升了我国玉米淀粉的生产技术。蛋白粉是使用主分离机的顶流(麸质液)物料经过浓缩、脱水、干燥后生产的玉米蛋白质产品。蛋白粉生产工艺流程图见图l。1麸质脱水工艺技术生产蛋白粉的液体(麸质液)是主分离机产生的溢流(顶流)，这种液体中的干物质很少，约为1．5°Be’，含干物2．6％，呈酸性。其中成分主要是蛋白质和淀粉，蛋白质约占全部干物质的55％以上。这种液体的悬浮性特殊，使用专业设备和工艺技术处理后得到两种产物，一种是蛋白粉，另一种是过程水。麸质脱水工艺技术一般有两种：一种是使用麸质浓缩机(碟片分离机)和真空转鼓吸滤机的工艺；另一种是使用气浮槽和板框过滤机的工艺。使用麸质浓缩机或气浮槽将麸质液中的干物质浓度提高的过程称麸质浓缩(GlutenConcentration)，它是将主分离机顶流(麸质液)出来的液体物料中的水与干物质进一步分离的过程。麸质浓缩的设备可以使用碟片分离机，也可以使用气浮槽，或联合使用碟片分离机和气浮槽。麸质浓缩机将物料分为顶流和底流两种液体物料，顶流是过程水，过程水去各工序使用。底流是浓麸质液，浓麸质液去真空转鼓吸滤工序生产蛋白粉产品。气浮槽也是将主分离机的顶流(麸质液)进行浓缩，将蛋白质与水分离的过程。使用气浮槽处理后得到三种液体。第一种液体是在气浮槽的上层物料，这些物料是含有很多蛋白质的浓麸质液，作为生产蛋白质粉使用。第二种液体是在气浮槽的中问得到的较澄清的过程水，这部分水含有的干物质很少，量很大。第三种液体是在气浮槽的底部得到的含有较多淀粉的液体，量很小，这部分液体回到主分离机的进料罐中。过程水的质量、温度和使用量在玉米淀粉生产中是十分重要的，它既能影响各种产品的收率，使干物质的收率增加或减少，又能影响各种产品的质量，使主要产品的质量上升或下降，还能影响生产过程的控制难度。将蛋白粉从浓麸质液中与水分离得到固体湿麸质的过程称麸质脱水(GlutenDe-hydration)。麸质脱水使用的设备有真空转鼓吸滤机或板框压滤机。(1)将浓麸质液送人真空转鼓吸滤机的物料箱中，真空转鼓吸滤机在旋转工作时将麸质吸附在滤布外表面上，在负压真空作用下水分被真空泵吸人真空转鼓内抽走，而在滤布外表面的麸质脱水成滤饼，滤饼厚度3～6mm，含水60％左右。滤饼进入管束干燥机中干燥生产蛋白粉产品用，吸滤下来的过滤水去过程水罐中作为过程水用。真空吸滤的作用是将蛋白质从悬浮液中提取出，得到可以使用管束干燥机干燥的蛋白粉。使用真空转鼓吸滤机脱水用电量多，过程水回收率高，占地面积小，电耗高，自动化控制程度高。使用麸质浓缩机和真空转鼓吸滤机丁艺技术图见图2。(2)将浓麸质液用泵打入板框压滤机中，板框压滤机将浓麸质液中的水过滤出去，干物质在板框内留下挤压成固体滤饼，当板框内的干物打满后即卸料，滤饼进入管束干燥机中干燥生产蛋白粉产品用。使用板框压滤机脱水用电量少，过程水回收率低，占地面积大，电耗少，自动化控制程度不高。使用气浮槽和板框过滤机工艺技术图见图3。2设备2．1真空转鼓吸滤机真空转鼓吸滤机是一种使用真空泵抽吸而在设备的内腔产生真空的设备，转鼓每转一周相继完成吸滤、脱水、卸料、洗布四个工艺过程。真空转鼓吸滤机主要部件是：槽体、滤布、转鼓、传动系统、卸料装置、洗布装置、输送螺旋、气水分离器等。主体设备为转鼓，φ2250真空过滤机的转鼓24格、φ1840真空过滤机的转鼓l8格，作用是外表面各格分别安放滤篦，两端孔道与空心轴相连，是将物料吸附起来并脱水，起支撑滤篦并将其分成若干滤室的作用。滤篦为条子L状的弯行板。作用是支撑滤布、抽吸滤水、减压，用以吸附、粘附滤饼。转鼓分成许多格子，每一个格子都有孔道与之相连，孔道又与端面的错气盘及分配头紧紧连接．真空管和吸水管连接在分配头上。当转鼓回转时每个格子都能陆续在液体里通过，在吸水的作用下完成固液分离。滤布是缠绕在转鼓外面吸附麸质的一层布，麸质吸附在滤布外表面上、水被吸出后形成一层滤饼，当滤布转动到折滚处时，滤布上的滤饼掉下进人下道工序，滤布用涤纶布。真空系统是由真空泵和滤水罐等组成，是使转鼓内产生负压、将麸质吸附在滤布表面、麸质中水抽走的系统。传动系统是使转鼓和滤布转动的系统，由电动机、变速机、齿轮等组成．也有直接采用无级变速电机传动的。真空转鼓吸滤机通过与转鼓同步运转的滤布在真空(负压)作用下实现液体中的麸质与水分离，靠洗涤水喷淋实现滤布的再生。真空转鼓吸滤机自动化程度高，操作连续。在2min的过滤时间内吸附的滤饼厚度大于5mm，粘度较小不易堵塞滤布。2．2气浮槽气浮槽是利用气浮原理使麸质与水分离的箱式设备，是利用物料不同悬浮性和吸附气泡(气体分子)的原理将麸质颗粒与水分离的设备。气浮是利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附过程水中的麸质颗粒，使其视密度小于水而上浮到水面，实现固液分离的过程。是向水中通人空气而产生高度分散的微小气泡，使水中的麸质颗粒与空气泡粘附在一起，靠气泡的浮力一起上浮到水面形成浮层。气浮具有以下特点：气浮槽的表面负荷达12m3／m2·h，水在槽中停留时间l0～20min。气浮槽具有预曝气作用，气浮处理效率高，出水水质较好。实现气浮分离的必要条件是向水中提供足够数量的微细气泡，气泡理想尺寸15～30μm。麸质颗粒是呈悬浮状态于水中，具有疏水性，气泡与麸质颗粒产生粘附作用而附着二F气泡上浮升。气浮过程包括气泡产生、气泡与麸质颗粒附着以及上浮分离等连续步骤。当气泡和麸质颗粒共存于水中，即液、气、颗粒三相介质共存的情况下，每两相之间的界面上都存在着各自的界面张力和界面能，界面能有降低到昀小的趋势。当水中有气泡存在时，麸质颗粒就粘附在气泡L而降低其界面能。气浮槽是溶气气浮的一种，利用水在不同压力下溶解度不同的特性．对全部或部分待处理(或处理后)的水进行加压加气，增加水的空气溶解量．将空气通入水中在常压下释放，空气析什{时形成小气泡，气泡粘附在麸质颗粒上,造成麸质颗粒密度小于水而上升，从而使麸质颗粒与水分离。加压溶气法有泵前进气和泵后进气两种进气方式。麸质浓缩机出来的顶流(麸质液)进入气浮槽的进料端，曝气泵输入气体电进入气浮槽的进料端，进入气浮槽的气体由曝气头形成气泡扩散到液体中，这些气泡将顶流(麸质液)中的麸质颗粒粘附，并随着流动向上漂浮，而不能与气泡结合的淀粉颗粒随着流动逐渐向下沉淀，水逐渐得到澄清。进入气浮槽中的气体和麸质液在后面不断加入的推动下向前流动，在流动的过程中没有与麸质颗粒粘附的气泡还在逐渐与麸质颗粒粘附，粘附后的麸质颗粒连续不断地向上漂浮，大量漂浮的麸质颗粒积聚成为浓度较高的液体，然后从气浮槽的出料端被拨料板拨下流人下道工序。逐渐向下沉淀的淀粉颗粒在气浮槽的下部引出流回其它工序。在气浮槽的中间部位是澄清的、比较纯净的过程水，过程水引出来用于生产过程使用，气浮槽将麸质、水、淀粉三相分离。气浮槽的性能参数：浓麸质干物浓度≥8％，底流干物浓度≥3％，过程水清澈。气浮槽由曝气头、曝气泵、气浮区、出浆区组成。稀麸质部分通过泵泵入曝气头，通过曝气头的作用在曝气区使部分浆液与空气形成乳化状态，呈乳化状态的浆液中含有大量微小的气泡，在气浮区中对稀麸质中的蛋白颗粒进行气浮，气浮出的蛋白颗粒在液面上呈絮凝状态向刮板区推进。气浮的过程同时也是稀麸质中少量的淀粉颗粒沉淀过程。顶流浓麸质在槽体末端通过刮板刮出直接过蛋白吸滤机过滤，中流是清澈的工艺水可直接用于淀粉工段重新利用，底流在达到一浓度时可直接泵入顶流同去被过滤。气浮槽配套的设备有泵和贮罐等。气浮槽结构图见图4。2．3板框压滤机板框压滤机是以压力差为推动力的过滤设备，是悬浮液固、液两相过滤的理想设备。具有密闭性好、过滤压力高、便于洗涤，对料浆适应性强等优点。板框压滤机的压紧方式有：手动压紧、机械压紧和液压。手动板框式压滤机分别由滤框、滤布、滤板组成的过滤部件和对过滤部件进行压紧(手轮、千斤顶)的机架部件。液压压紧板框式压滤机由主机(机架和滤室)、液压部件和电气等部分组成。板框压滤机整体分为过滤和机架两部分。过滤部分是由滤板、滤框和滤布组成的机构，机架部分是对过滤部分进行压紧的机构。压滤机的组成结构有：固定头板、可移动的尾板、滤框、滤布、滤板。所有的滤框、滤板都是搁挂在横梁上，并可沿横梁水平方向移动。活塞杆的前端与可拉动压紧板连接，当活塞在液压推力下推动压紧板，将所有框、板压紧在机架中，达到液压工作压力后，用锁紧螺母锁紧而保压。关闭液压站电机后，即可进料过滤。板框压滤机特点：过滤面积大，操作灵活，构造简单、可承受较大压力。劳动强度大，间歇操作，生产效率低。板框压滤机的排水可分为明流和暗流两种形式。滤液通过板框两侧的出水孔直接排出机外的为明流式，明流的好处在于可以观测每一块滤板的出液情况，通过排出滤液的透明度直接发现问题；滤液通过板框和后顶板的暗流孔排出的形式称为暗流。板框压滤机由多块滤板(洗涤板)和滤框交替排列组成，滤板和滤框的数量视生产能力和滤浆的情况可以增减。组装时，滤板与滤框之间加滤布，借手动螺杆或液压机构将其压紧，两相邻滤布之问的框间为过滤空间。滤布除起过滤介质的作用外，同时还起到密封垫圈的作用，防止板与框之问的泄漏。滤扳和滤框的四个角上开有通孔，组装后形成滤浆、洗涤液和滤液的通道。板框压滤机的工作过程：压紧滤板、进料、滤饼压榨、滤饼洗涤、滤饼吹扫、卸料。待过滤的料液通过输料泵在一定的压力下，从后顶板的进料孔进入到各个滤室，通过滤布，固体物被截留在滤室中，并逐步形成滤饼；液体则通过板框上的出水孔排出机外。3蛋白粉生产工艺技术3．1混料工艺流程由于滤饼含水较高，不适宜直接进入管束干燥机中干燥，所以需要混入一定量的干燥蛋白粉(即返料)，以降低进入管束干燥机的物料水分。加入干蛋白粉后的物料使用螺旋混料器混合，混合均匀的物料进入管束干燥机中进行干燥。一般进入管束干燥机蛋白粉的水分含量小于40％。当使用真空转鼓吸滤机脱水时，得到的滤饼直接加入到返料螺旋输送机中。当使用板框压滤机脱水时，得到的滤饼需要将其粉碎后再加入到返料螺旋输送机中。3．2蛋白粉干燥工艺流程干燥的作用是将湿麸质中含有的水分蒸发除去，达到蛋白粉要求的水分含量。干燥的目的是得到便于贮存、运输、适合各种使用的蛋白粉。脱水后的湿麸质含水58％～62％左右，还需要将其干燥到含水l0％以内。经过脱水后的湿麸质进入干燥机进行干燥，干燥后的蛋白粉用于销售。蛋白粉干燥可以使用的设备是管束干燥机和转筒干燥机。(1)使用管束干燥机干燥湿麸质由管束干燥机的进料端进入管束干燥机中，在管束干燥机中湿麸质与管束芯子直接接触，麸质中的水分在高温下逐渐蒸发，蒸发出水分后的麸质逐渐被干燥。在管束干燥机中，管束是匀速转动的，麸质由进料端被管束芯子外圈上的料铲带动不断翻动和向出料端运动，当达到出料端时水分降低到合格范围内，干燥后蛋白粉含水小于l0％，由出料端口排出。出料后的干燥蛋白粉一部分返料与湿料混合再进入管束干燥机中，大部分干燥的蛋白粉由输送机输送到下道工序。在管束干燥机中被蒸发的水分变为废蒸气，废蒸气使用风机吸出，在这些废蒸气中含有一定量的干物质，这些干物质用旋风分离器收集后回到蛋白粉中，废气排空放掉，也可以经过二次蒸汽回收系统回收后用于低压蒸汽使用。管柬干燥机干燥蛋白粉工艺技术图见图5。(2)使用转筒干燥机干燥湿麸质由螺旋输送机送入转筒干燥机中，在转筒干燥机中湿麸质与热风混合接触．湿麸质中的水分在高温下逐渐被蒸发。蒸发出水分后的麸质逐渐变得干燥。转筒是匀速转动的，湿麸质由进料端被料铲带动不断地向出料端运动，肖到达出料端时水分降低到要求的范围内．然后由出料端的出料口排出。出料后的蛋白粉由风送系统送走，或由输送机输送到下道工序。干