小麦淀粉和谷朊粉生产技术

小麦淀粉和谷朊粉生产技术小麦的主要用途是制作食物和加工淀粉。近年来，世界上每年大约生产80万吨小麦淀粉。澳洲国家生产20万吨，北美和亚洲国家生产约30万吨。而谷朊粉或干面筋以及蛋白质浓缩物的世界年产量大约为15万吨。一、小麦粉的工艺特性我国小麦粉可分为专用粉和通用小麦粉两类。专用小麦粉分别为面包专用粉、饼干专用粉、糕点专用粉、馒头专用粉、饺子专用粉、面条专用粉、淀粉用专用粉等。通用小麦粉分为特制一等粉、特制二等粉、标准粉、普通粉。通用面粉所涉及的质量指标主要为加工精度指标和贮藏指标。其中灰分和粉色指标以及粗细度主要反映面粉中麸皮的含量，反映的是面粉的加工精度；含沙量和磁性金属物表示面粉中外来无机杂质的含量。反映小麦清理的效率；水分、脂肪酸发及气味、口味则反映面粉是否有利于储藏。对面粉的品质指标湿面筋含量则没有过细要求。而专用面粉质量指标除了对精度指标和贮藏指标作了同样要求之外，更着重于面粉品质指标的要求，对湿面筋含量、稳定时间、降落数值以及食品制品品质评分用了严格的规定。这些品质指标的制定使用小麦面粉不仅限于加工精度，而且与面制食品的最终质量联系起来，这就使面粉生产有的放矢，使优质的面制食品有了原料的保证。淀粉用小麦粉在我国还没有专用标准，但生产证明生产淀粉用面粉等同于通用面粉中的特制二等粉。从经济角度上讲，面筋质含量越高，淀粉生产的利润就越高，这是由于在淀粉生产中可得到两种主产品，即淀粉和谷朊粉（面筋粉）,其中谷朊粉的价值几倍于小麦淀粉。二、小麦淀粉生产工艺（一）面团法（马丁法）马丁法（Martin）又叫面团法，在加工中使用的原料是面粉而不是麦粒，加工过程的几个基本步骤组成为和面、清洗淀粉、干燥面筋、淀粉提纯和淀粉干燥。马丁法的工艺流程见图14-1所示。在各地实际应用中，这种加工方法的程序常有改变。面粉和水以2:1的比率放入和面机中，从而得到光滑、均匀、较硬但正无硬块的面团。面粉和水的比率视所用面粉的种类而定。硬质小麦面粉能和成弹性很强的面团，所以要比用软质小麦面粉多使用水；软质小麦面粉和成的面团容易断裂、撕开。和面所用的水须在200C左右，并含有某些矿物盐。用含盐量低的软水和面使面筋变得粘滑。面团在进入洗粉阶段之前应放置一定时间，使面筋饱吸水分，以提高其强度。（二）水力旋流法荷兰的K.S.霍尼公司提出了一种水力旋流法，用于从面粉中提取淀粉和面筋。面糊和循环水放入多段10毫米水力旋流器组。清洗出的A级淀粉与麦麸随最后一段底流排出。纤维经多级曲筛系统去除，A级淀粉的脱水和干燥前要经三段水力旋流器浓缩成21Be’.多段水力旋流系统的溢流液送入三段水力旋流器。溢流液中含有凝块状和最长可过10厘米的线状凝集面筋、B级淀粉和可溶物质。底流中的A级淀粉重返多级清洗系统。面筋采用网眼间隙0.5毫米的滚动式面筋过滤器收集并进行气流干燥。面筋清洗机中部分滤出液再循环至第一道工序，用于将面粉搅成糊状，其余部分经回收B级淀粉后再蒸发。（三）面糊法1.面筋蛋白在面糊形成中的变化（1）调糊阶段随着水的加入和机械搅拌作用，面粉颗粒在吸水胀润的同时被机械搅拌力打散，面粉中的蛋白质比淀粉颗粒吸水量大而且速度快，体积增大比较多。由于面粉颗粒中的蛋白和淀粉是相互包合的，这就加速了面粉颗粒的崩溃，在面粉颗粒崩溃的过程中，面粉中的可溶性成分溶解，最终面粉与水充分混合形成浓稠的面糊。（2）均质阶段面糊中的淀粉和蛋白质还是相互粘连的，如要使用离心设备分离它们，必须使二者在水中相互游离，使面糊形成比较理想的悬浮液，必须采用专用的均质设备对面糊进行均质。均质过程中蛋白质与淀粉逐渐完全分离，在分离过程中，麦谷蛋白通过分子间二硫键交联形成线状的大分子聚合物；麦胶蛋白通过分子内二硫键、氢键及疏水作用形成球状小分子聚合物。麦谷蛋白聚合物、麦胶蛋白聚合物以氢键、疏水键等非共价键结合形成微纤维束状。均质过程中非面筋蛋白质也形成强度很弱的网状聚合物，在面筋网络形成时进入麦谷蛋白聚合物形成的网络间隙中，它们与面筋网络间存在着弱共价键和疏水作用，比淀粉要难以洗去。（3）面筋网络的形成微纤维束形成初期，内部构象处于高能量状态，非常不稳定，其中的麦谷蛋白聚合物呈无规则弯曲状，线状聚合物之间无规则地相互缠绕，麦胶蛋白聚合物充填其间。这时的微纤维束虽然可以形成非常脆弱的网络，但是难以形成令人满意的面筋网络。如果将这时的面糊停止搅拌，放置一段时间，麦谷蛋白聚合物中的巯基和二硫基团就会不断发生交换反应，使内部构象向低能量转化，内部应力逐渐松弛，网状麦谷蛋白聚合逐渐有序定向排列，球状麦胶蛋白聚合物充填其间，形成构象稳定的微纤维束。这个过程在离心分离工艺中称为熟络中，用水洗涤可以除去大部分的残留的淀粉和部分非面筋蛋白聚合物，但要注意控制搅拌的强度和洗涤的时间，否则会适得其反，降低湿面筋的质量。2.面糊法的工艺特点把面粉调和成非常软的面团，接近糊状，可以提高其耐搅拌时间。改进搅拌方法使用低转速螺杆泵作为淀粉洗涤时的搅拌和输送设备，搅拌对面筋网络的破坏作用大大减小。改进面筋网络的形成，逐渐形成小片状的面筋网络，在开始洗涤淀粉时只是形成了一部分面筋，在以后的洗涤过程中，随着螺杆泵的搅拌和水的不断加入，面筋不断形成，不断被曲筛筛出来。面筋受到的搅拌比较柔和，而且时间可以缩短，这样就可提高湿面筋的质量。3.三相卧螺工艺方法三相卧螺工艺是德国开发的一种较新的小麦淀粉与谷朊粉分离方法。它因工艺中采用了独特的专利技术-三相卧螺分离机而得名。（1）面粉制备三相卧螺工艺同样了是采用面粉作为原料。尽量采用高出粉率、高面筋含量、低灰分、低破损率的接近于特制二等粉的面粉。（2）面糊制备原料面粉定量后进入混合器中与水混合形成面糊，面粉与水的比例大约为1:（0.85-0.95）.混合器使面粉颗粒充分水化，形成均匀的面糊，不能存在混合不均匀的大颗粒或不均匀的小面团，以便于后续均质工序的顺利进行。（3）均质混合之后是均质。面糊打入均质机中，均质机的压力可通过改变均质阀的间隙进行调整，压力可高达100bar（1bar=105ba）.面糊通过均质阀时由高压迅速恢复到常压，由于压力的骤然变化，以及均质阀的剪切作用，便面糊熟化并实现蛋白质网络的迅速凝聚。均质使用的设备为普通的乳品工业中常用的均质机。（4）分离均质熟化后的面糊用偏心螺杆泵输送到相卧螺离心机，进行各成分的分离。进机前可加入一定量的新鲜水或工艺水来稀释面糊。但此工艺中所加的水比马丁法及水力旋流法中的要少，大约每吨面粉需要0.3-0.9t就可以了。卧螺离心机是一种卧式离心机，内部安装有螺旋，螺旋的转速与转鼓的转速稍有不同，速差约为60r/min.这种离心机的分离因素在2000-4000之间。三相卧螺采用双电机双减速器技术使得螺旋与转鼓的速差可以随时调节。同时，在溢流出口端设有喷嘴，可以分离出第三相――中相，这是三相卧螺离心机与普通卧螺离心机的重要区别之处。固体是进料中密度最大的部分，经卧螺分离后由螺旋推进器推进，作为底流排出。溢流由一台内置的向心泵排出，这样可以将工艺中形成的泡沫状物料迅速地强制排出，同时还节省了一台输送泵。三相卧螺离心机与普通卧螺离心机的区别在于它能够分离出中相，中相的流量可以通过调节喷嘴的数量和位置来调节。经三相卧螺离心机分离后三相的成分组成见表14-1.表14-1三相卧螺分离所得三相的成分组成（%）相总固体A-淀粉B-淀粉蛋白纤维可溶物进机100.069.08.512.52.87.2溢流7.01.02.50.50.52.5中相27.08.03.511.01.82.7底流66.060.02.51.00.52.0因为戊聚糖的密度比较小，所以它主要分布在溢流中。这样，在工艺的前端就将这种黏稠的物料与面筋分离开，使得工艺中所需的新鲜水量减少，而且后续面筋分离和产品的品质都不会再受到戊聚糖的影响。（5）面筋分离工序将面筋与水按一定比例送入连续式揉和机中混合搅拌，使物料在机器内既受轴向挤压力，又受到一定的径向力，经过充分揉和，使面粉中的蛋白质与水均匀接触，并产生水和作用，使其连续输出类似牙膏状的面粉浆。然后再将其送入熟化罐进行熟化，其目的是使面浆再加一定的水稀释，经过搅拌使部分淀粉游离出来；同时面筋类蛋白质聚成丝状小面筋。此时用泵将其输送到分离因数为3000-4000的卧式螺旋沉降机中进行分离。成熟的面浆在分离中由于淀粉与面筋的沉降速度不同，被分离成两相。淀粉的密度较大，作为浓相从分离机的底流输出；而面筋的密度较小，则作为轻相从分离机的溢流输出。它是面筋与小颗粒淀粉的混合物，再经过圆筛冲洗除去淀粉后得到湿面筋，将其送到谷朊粉干燥系统干燥后即得到谷朊粉。（6）淀粉洗涤由三相卧螺离心机分离出的底流通常加工艺水稀释后，送往离心筛处理，除去残余的纤维。然后进入多级旋流器洗涤，通常采用12级淀粉洗涤旋流器。在底流中还含有一些小的B-淀粉、戊聚糖和细纤维，为了能更好的将其分离，本工艺采用一种立式高速三相碟片喷嘴离心机放在旋流器组之前与旋流器组搭配使用，保证了淀粉洗涤的高效、彻底。（7）面筋收集三相卧螺离心机所得的底流和溢流分别由筛子处理一下，以回收更多的可以形成团块的面筋。回收的面筋再回工艺中与中相一起处理，得到的湿面筋进一步脱水、干燥制成谷朊粉。（8）副产品溢流中的戊聚糖可以液体状态直接作为饲料，也可以加酶反应后分离出固体部分；液体部分与工艺废水一起浓缩处理，再与纤维等一起烘干作为饲料。（9）纤维筛分工序从卧螺机底部得到的粗淀粉乳是含有少量的纤维及蛋白质的混合物，通过串联的三级离心筛可将纤维筛出。然后将其送到干燥系统干燥即得到麸皮。（10）淀粉、谷朊粉的干燥经过分级、精制的A级淀粉乳送到全自动刮刀离心机中脱水后，用气流干燥系统干燥后即得到较纯净的A级淀粉。而从分级系统得到的B级淀粉乳，它的浓度较低，可利用卧螺机的浓缩效应将B级淀粉从高度分散的悬浮液中收集淀粉。从卧螺机分离出来的小面筋滤去淀粉后收集起来，再经挤压脱水后送到环式谷朊粉干燥系统干燥即得到谷朊粉。（11）工艺特点三相卧螺工艺由于采用了三相卧螺离心机，把物料分为三相，在工艺前端就将戊聚糖分离除去，因此节省了水的用量，保证了成品的质量。淀粉洗涤采用高速三相碟片喷嘴离心机与旋流器组合处理，使淀粉的纯度更高。当然，本工艺多采用进口设备，工艺较复杂，操作较麻烦，成本较高。三、典型设备介绍我国目前小麦淀粉厂多采用马丁法生产工艺，其主要设备为面筋机、锥形筛、面筋干燥机等。（一）MJ面筋机MJ面筋机，具有底部为双弧形的筒体，下部装有两支并列的带螺旋形的搅拌叶片，叶片系采用优质钢锻成，中间无穿心转轴，工作时两支搅拌叶片相向旋转，使面团从前后左右向中间推挤，从而使面团搅拌均匀并有上劲的作用。由于中间无穿心转轴，因此在工作时不会产生抱轴现象，从而消除了一般搅拌机中易产生搅拌死角和面团夹生弊病，同时也减轻了割取面筋的劳动强度。由于面筋揉造和面筋的洗涤在同一体内进行，所以面筋的收率较高。MJ型面筋机，采用专用减速箱或摆线针轮减速电机，运转平稳、噪声较低、操作方便。MJ型面筋机的主要技术参数见表14-2.MJ型面筋机是一种半自动间歇式机器，开机时应检查电机的正反转。操作时应注意面团的硬度不能过高，避免停机和损伤电机，和好的面团应有足够的静置时间，以使面筋的形成。使用应保持上水多孔管的清洁，以防喷水孔堵塞。MJ型面筋机常见故障有为：面团过硬而停机，应加水点动搅拌；上水管局部堵塞，面团软硬不均匀，应清除堵塞管孔，并检查来水含杂质情况；水压不够，而使加水速度缓慢，造成面团形成时间过长，致使产量降低，应加大水压。表14-2MJ型面筋机主要技术参数型号特性单位MJ125AMJ250AMJ250BMJ500容量公斤/次125250250500按每次投入重量计投料量公斤/时187.5375375650按每小时投入重量计清水面筋产量公斤/时85170170350混水面筋产量公斤/时105210420搅拌轴转速转/分62.662.66363总功率千瓦4.487.515电机型号--Y160M-6-台数--1-减速电机型号BWD22.2-23BWD44-23-