玉米淀粉生產(chǎn)中二氧化硫用量的研究

張全剛 夏尚磊

【摘? 要】通過學(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)中不同作用點的二氧化硫含量指標，依據(jù)玉米浸漬質(zhì)量進行調(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

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）;它來源于液體二氧化硫（外購）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，同時玉米粒內(nèi)部的可溶物容易浸出。

（2）亞硫酸對蛋白質(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，容易與纖維及蛋白質(zhì)分開。這種現(xiàn)象主要是亞硫酸鹽離子與蛋白質(zhì)基團反應(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，亞硫酸能使玉米粒內(nèi)部的可溶蛋白質(zhì)與無機鹽轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鉅顟B(tài)。

（3）老漿能促進乳酸菌的發(fā)酵。上料的新玉米必須經(jīng)過老漿（浸漬玉米時間最長的浸漬液）浸漬一段時間。（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，形成新玉米帶進的乳酸菌適宜的生長條件（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)及無機鹽轉(zhuǎn)為溶解狀態(tài)。乳酸菌生長狀態(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。一般來說，乳酸含量低于12%，浸漬效果不好。同時，生成的乳酸有抑制繁殖作用;所以，當乳酸菌旺盛后，其他微生物生長也受到抑制。

1.2亞硫酸在生產(chǎn)系統(tǒng)中對篩洗的作用

（1）調(diào)節(jié)酸度防止可溶性蛋白質(zhì)沉淀。蛋白質(zhì)的等電點為pH5.3，如果亞硫酸或酸度不夠（pH升高），蛋白質(zhì)達到等電點，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作用。微生物的生長，不但導(dǎo)致物料腐敗，而且會產(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%計算，玉米的堆積密度按750kg/m3計算，1000kg玉米粒之間的空隙應(yīng)該是0.53m3。也就是說，亞硫酸量是530kg/t新玉米（亞硫酸比重?。?）。

（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》中對采用不同類型的浸漬劑做了對比以亞硫酸浸漬效果最好;對不同濃度亞硫酸的淀粉抽提率的對比是：在溫度49°、時間24h的條件下，亞硫酸濃度為SO20.2%，0.3%，0.4%時的淀粉抽提率/%（干基）分別是83%，88%，89%。根據(jù)以上試驗對比，同時兼顧成品淀粉二氧化硫含量指標，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（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）。

當纖維篩理的洗滌水用量為2.5m3/t玉米時，二氧化硫用量為1.25 kg/t玉米。如果濕玉米帶進加工系統(tǒng)的浸泡液過多導(dǎo)致纖維篩理的洗滌水工藝（過程水）的酸度比較低時，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：對于硬質(zhì)玉米因吸水困難，亞硫酸的濃度應(yīng)適當提高;對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)適當提高;對于新上市水分較高的玉米，由于玉米粒內(nèi)部吸水相對較少，也應(yīng)適當提高亞硫酸濃度。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）兩項指標來確定。以下首先分析這兩項指標的量化與控制：

4.1玉米浸泡二氧化硫含量指標的分析與控制

（1）亞硫酸用量的控制。稀玉米漿產(chǎn)量（0.53m3/t玉米）應(yīng)有流量計隨罐計量控制。如果老漿不能按時按量排出，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，二是導(dǎo)致車間刺激性氣味過濃。

（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，二氧化硫控制濃度：0.3%?？刂品椒ǎ翰捎靡后w二氧化硫時，應(yīng)按制酸體積量在線計量液體二氧化硫的通入量（如：3kg/m3）來控制二氧化硫含量。采用硫磺燃燒、循環(huán)吸收時，應(yīng)通過在線分析亞硫酸濃度反饋控制吸收水的循環(huán)量來控制二氧化硫含量。②玉米浸泡液全為稀酸時，浸泡液用量按1m3/t玉米計算，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)量除檢測稀玉米漿的有關(guān)質(zhì)量指標外，應(yīng)著重綜合分析浸后玉米的實際加工效果。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。

當實際生產(chǎn)出現(xiàn)異常涉及玉米浸漬原因時，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狀況。浸漬正常時，浸漬液中乳酸發(fā)酵旺盛，乳酸菌粗壯菌體長（二、三個菌體首尾相連），數(shù)量多（60000-70000個/ml）。浸漬異常時，乳酸菌體細小而短，乳酸菌濃度也較低。所以，除玉米浸漬出現(xiàn)異常時，需要對浸漬液進行乳酸菌鏡檢。另外，還應(yīng)對玉米浸漬液進行正常的周期（如：次/10個工作日）鏡檢。出現(xiàn)乳酸菌生長異常時，應(yīng)采取相應(yīng)措施進行補救。如：往浸漬液中加入適量的可溶糖補充乳酸菌生長的營養(yǎng)或同時投入適量的乳酸菌。也可將一部分稀玉米漿返回浸漬液做為乳酸菌的補充。

6.總結(jié)

通過以上學(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程的濃度外，還應(yīng)該定期分析浸漬老漿與篩洗系統(tǒng)過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)實際工況做出綜合分析來確定。