淀粉液糖生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)

□ 官雪薇 江招財(cái) 國糧武漢科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司

淀粉液糖生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)

□ 官雪薇 江招財(cái) 國糧武漢科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司

淀粉是植物通過光合作用合成的天然高分子有機(jī)化合物，是食物的主要構(gòu)成部分，可以從富含淀粉的廉價(jià)食物中提取出來。玉米是很好的淀粉生產(chǎn)原料，在我國有廣泛種植。淀粉是一種重要的工業(yè)原料，進(jìn)一步深加工可以生產(chǎn)發(fā)酵用糖、醫(yī)用無水葡萄糖等。在淀粉和葡萄糖生產(chǎn)過程中，尤其在淀粉糊化及蒸發(fā)過程的溫度、密度控制過程中，自動(dòng)控制起著非常重要的作用。

淀粉液糖生產(chǎn)過程；自控系統(tǒng)；研究

1 淀粉生產(chǎn)過程

玉米的主要成分是：淀粉、蛋白質(zhì)、纖維和麩質(zhì)。淀粉主要存在于胚乳，其他部分（主要包括種皮、胚根、胚芽等)應(yīng)該去除而獲得玉米油、蛋白、纖維等其他副產(chǎn)品。在淀粉生產(chǎn)工藝中，①將凈化后的玉米用亞硫酸水浸泡，軟化其組織便于分離，浸泡過程中游離出的蛋白部分及其他可溶性物質(zhì)與水弧硫酸形成玉米漿。蒸發(fā)濃縮后的玉米漿是很好的發(fā)酵用氮源。浸泡過程中，溫度控制在48～52 ℃，為方便操作，通常將溫度監(jiān)測(cè)儀表安裝于現(xiàn)場(chǎng)浸泡罐上，但要注意防水和亞硫酸腐蝕，鑒于控制竄和浸泡罐的距離可現(xiàn)場(chǎng)配置對(duì)講機(jī)，便于收發(fā)指令，增加互操作性[1]。

淀粉乳進(jìn)入儲(chǔ)罐后，調(diào)配一定密度值，滿足要求后，開始生產(chǎn)液糖部分。

2 淀粉液糖生產(chǎn)過程

2.1 淀粉乳調(diào)漿

淀粉乳可從淀粉車間直接獲取，也可通過商品淀粉加水調(diào)節(jié)得到。如果從淀粉車間打來，一般濃度為20～22波美（干物37%～39%），pH值5.5～6.5，需加水調(diào)節(jié)到干物30%～35%（16～19波美），pH值5.5～6.0，因?yàn)榧尤氲乃话阌没赜玫奶鹚?，PH值較低，在液化之前需加碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)淀粉乳的pH值。同時(shí)加入耐高溫淀粉酶，準(zhǔn)備進(jìn)行噴射液化。

2.2 液化

目前世界上液化工藝有幾種方式，一次噴射一次加酶、一次噴射兩次加酶和兩次噴射兩次加酶等。本次實(shí)驗(yàn)采用兩次噴射兩次加酶，在淀粉乳調(diào)漿的過程中先加入總加酶量的2/3。根據(jù)淀粉乳的干物視噴射器的性能，一般干物高一點(diǎn)對(duì)糖化罐的pH值保持、防止染菌有好處，但國產(chǎn)噴射器如果干物過高，不能保證液化效果，一般控制在33%以下；國外噴射器主要是丹麥尼魯和美國水熱公司生產(chǎn)，可在干物35%噴射。

一次噴射溫度在105～110 ℃，噴射后經(jīng)維持管20 s，維持過程盡量保持物料先進(jìn)先出，保證足夠的反應(yīng)時(shí)間，維持結(jié)束后經(jīng)一個(gè)反應(yīng)器，閃蒸降溫到98～100 ℃，反應(yīng)20～30 min，出料直接溫度145～155 ℃二次噴射，維持20 s進(jìn)入閃蒸罐降溫到98～100 ℃，再加入剩余部分的液化酶，進(jìn)入到層流反應(yīng)柱維持90～120 min。層流柱要求物料下進(jìn)上出，是為了保持物料的先進(jìn)先出，流出層流柱的物料DE值控制在12～14，也可以適當(dāng)放寬，保證碘試不顯藍(lán)色，物料流動(dòng)性好，蛋白凝聚好。

2.3 糖化

液化液經(jīng)換熱器或閃蒸降溫到55～63 ℃，加入糖化用酶，進(jìn)入糖化罐糖化。糖化加酶品種根據(jù)產(chǎn)品要求的不同而有所不同。如果生產(chǎn)結(jié)晶葡萄糖，直接加入糖化酶，一般加酶量為0.6 kg/ t，進(jìn)糖化罐前要調(diào)節(jié)液化液的pH值到4.0～4.5，糖化時(shí)間一般在40～50 h，糖化罐出料DE值要求95以上。

2.4 過濾

糖化出料進(jìn)入過濾工序，主要是除去淀粉中帶來蛋白質(zhì)和脂肪等雜質(zhì)。過濾一般采用板框過濾機(jī)或真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)，過濾過程中沒有特別的工藝要領(lǐng)，按設(shè)備操作方法操作即可。過濾效果取決于蛋白凝聚的效果，追要溯源在于液化效果[2]。

2.5 脫色

脫色向糖液中加入活性炭，通過吸附除去糖液中的有色物質(zhì)，然后通過過濾將糖活性炭除去。一般脫色之前糖液要升溫到70～80 ℃，以保證脫色的效果，活性炭與產(chǎn)品接觸時(shí)間為30 min左右，濾除活性炭的糖液透光率要達(dá)到98%以上，同時(shí)不能使活性炭粉末跑到后道工序。

2.6 離子交換

離子交換過程是通過陽陰離子交換樹脂除去糖液中的無機(jī)離子。一般是走陽柱、陰柱，有的再走一遍陽、陰柱，再走1 h調(diào)節(jié)pH值。樹脂使用前要大處理，大處理需經(jīng)水洗（用脫鹽水）、鹽洗（用8%食鹽和2%堿溶液）、水洗（用脫鹽水清洗樹脂中的鹽和堿）、轉(zhuǎn)型、定型（用4%的鹽酸溶液沖洗陽樹脂，用5%的氫氧化鈉溶液沖洗陰樹脂）、淋洗（用脫鹽水沖洗樹脂中的酸、堿，直到出水電導(dǎo)率小于30）。經(jīng)上述處理后，樹脂柱可進(jìn)糖。從脫色工序過來的糖液需經(jīng)降溫，一般降到60 ℃以下就可以，根據(jù)樹脂要求降溫到45℃。陰柱出料電導(dǎo)率正常運(yùn)行可在10左右，出料pH值可通過調(diào)節(jié)陽柱和陰柱的出料比例控制，當(dāng)電導(dǎo)率超過30時(shí)，就要考慮換柱，對(duì)換下的柱子再生。

再生時(shí)，用4%鹽酸再生陽柱，用5%的氫氧化鈉溶液再生陰柱。再生前，用壓縮空氣將柱內(nèi)的殘?zhí)琼敾剡M(jìn)料罐，再用脫鹽水蒸發(fā)凝結(jié)水洗出樹脂上的殘?zhí)?，洗出甜水可用來調(diào)節(jié)淀粉乳濃度，殘?zhí)窍磧艉?，進(jìn)酸、堿分別對(duì)陽柱和陰柱再生，進(jìn)酸、堿時(shí)間一般2～3 h，靜置浸泡4～8 h，然后用蒸發(fā)冷凝水沖洗至電導(dǎo)率100以下，再生結(jié)束。

2.7 蒸發(fā)

蒸發(fā)工序?qū)⑶暗拦ば蚓坪玫奶且簼饪s的過程，一般用三效或四效真空蒸發(fā)。蒸發(fā)過程控制好進(jìn)料量和蒸汽流量，控制出料干物濃度。蒸發(fā)形成的冷凝液收集進(jìn)入冷凝液罐，用來作為離交工序的洗水。

[1]張旺.玉米全糖粉生產(chǎn)工藝中關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].吉林大學(xué)，2009.

[2]關(guān)正軍，申德超，劉遠(yuǎn)洋.擠壓膨化對(duì)玉米淀粉糊化程度影響的研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2003（1）:51-52.