玉米幹法分離製糖工程
河北蘋樂集團深耕玉米加工範圍多年,持有豐富的玉米加工經驗和先進的玉米分離設備。在環保政策日益嚴格、産業追求可持續擴展的背景下,蘋樂集團潛心研究玉米幹法分離製糖技藝,成功將玉米脫胚、脫皮製粉與玉米製糖技藝相結合,達成了玉米幹法分離製糖技藝從實驗室走向工業化的新突破,為玉米深加工産業帶來了另外的利潤增長空間,推動了整個玉米加工工業的技藝擴展。
一、工業背景
玉米深加工是一個將玉米通過各種物理、化學和生物加工方法,轉化為具有更高附加值商品的產業。這些商品廣泛應用於食品、化工、醫藥、造紙等眾多範圍,是農業產業鏈向工業範圍延伸的重要環節。全球玉米深加工產能規模已經超過了3億噸。玉米作為生物經濟的主要原料,商品體系豐富,有燃料乙醇(酒精)、澱粉、澱粉糖等等,並延伸產業鏈到下遊發酵生產:氨基酸、有機酸、維生素、原料藥、食品添加劑、性能糖、生物基新材料等等幾千種商品。
目前玉米加工工藝技藝以美國道爾濕法工藝技藝為主。把玉米用亞硫酸進行四十多小時的浸泡,然後再破碎分離提取纖維、胚芽,再用離心機分離澱粉蛋白,分別得到澱粉及蛋白粉。這些產物再通過水洗、脫水、幹燥後得到成品,整個生產過程需要消耗大量蒸汽和電能,同時產生各種廢氣和汙水,加大環保治理成本。
河北蘋樂集團深耕玉米加工範圍多年,持有豐富的玉米加工經驗和先進的玉米分離設備。在環保政策日益嚴格、産業追求可持續擴展的背景下,蘋樂集團潛心研究玉米幹法分離製糖技藝,成功將玉米脫胚、脫皮製粉與玉米製糖技藝相結合,達成了玉米幹法分離製糖技藝從實驗室走向工業化的新突破,為玉米深加工産業帶來了另外的利潤增長空間,推動了整個玉米加工工業的技藝擴展。
二、工藝原理
我們的玉米幹法分離製糖工藝技藝主要分為兩個部分:一個是玉米幹法分離製粉工藝部分,通過調質、破碎、選胚、脫皮、篩理、色選等多個環節,將玉米的皮、胚乳和胚芽更完全地分離開來;另一個是脫脂玉米粉製糖部分,采用酶解等生物技藝將脫皮脫胚後的玉米胚乳粉(脫脂玉米粉)中的澱粉轉化為糖。
1、玉米幹法分離工藝
玉米幹法分離,主要是結構部位的直接變化,即玉米油全部來源於胚芽,澱粉及蛋白粉全部來自於胚乳,玉米皮纖維全部來自於玉米表皮。玉米顆粒的組成比例約為胚乳:玉米皮:胚芽為84:7:9,其中胚芽占比是所有谷物中最大的,這就給我們幹法提胚,去皮供應了必要前提。
圖1 玉米幹法分離工藝流程
我們第一步所做的商品為脫脂玉米粉,是玉米脫胚、去皮後,經過粉碎製得,品質標準如下:
1)水分:15%~17%
2)澱粉含量:85%~88%
3)蛋白質:7.5%~9%
4)纖維:1.2%~2.5%
5)脂肪:≤0.99%
6)灰分:0.3%~0.5%
6)細度:60目全通過
7)PH值:5.8~6.5
依托蘋樂先進的玉米成套加工設備,創新獨特的玉米加工工藝,極大地提高了玉米幹法分離的得率。蘋樂集團策劃安裝的玉米幹法分離生產線,標準脫脂玉米粉出率可以穩定在77%-81%之間,脂肪含量控製在0.99%以下,胚芽的出率穩定在9%左右,玉米皮和飼料的出率穩定在12%左右。是目前國內唯一一條玉米幹法分離水平如此之高的生產線。
2、脫脂玉米粉製糖工藝
利用酶解技藝,將脫脂玉米粉中的澱粉分子逐步分解轉化為糖類物質。澱粉是由大量葡萄糖單元通過糖苷鍵連接而成的大分子多糖,澱粉酶能夠特異性地作用於這些糖苷鍵,使其斷裂,生成糊精、低聚糖等較小分子的中間產物,特種復合酶可排除使液化更高效後續再經糖化酶作用,進一步把這些中間產物分解為葡萄糖等單糖。
圖2 脫脂玉米粉製糖工藝流程
優質的脫脂玉米粉,確保其脂肪含量達標(蘋樂集團研制設備產出的脫脂玉米粉脂肪含量可控製在0.99%以下),以免脂肪影響後續酶解及糖液純度。將脫脂玉米粉加水調配成合適濃度的粉漿,一般粉漿濃度維持在25%-30%,同時調節pH值至特定範圍(通常在5.5 - 6.5),為後續酶解創造適宜的酸堿環境。
添加適量的特種復合酶(耐高溫α-澱粉酶),在特定溫度條件下(95℃-108℃)維持一段時間,使澱粉與蛋白快速分離,使澱粉迅速糊化並初步水解,降低澱粉糊的粘度,將大分子澱粉分解為較小分子的糊精,此過程持續約60分鐘,直至澱粉乳的碘反應呈棕紅色。
液化液在一定壓力作用下,通過濾布,固體被攔截在濾布表面,形成濾餅(水洗),而清液則透過濾布流出。幹燥後的濾餅(水分10%)中蛋白質約含58-60%,脂肪約含8%,纖維或半纖維素約含18%,另外還有約2%的灰分及2%的殘糖。得到的清液迅速降溫至60℃左右,調節PH值加入糖化酶,在該溫度下持續反應40小時左右,促使糊精等中間產物進一步轉化為葡萄糖,通過定期檢測糖液的DE值判斷糖化進程,如生產葡萄糖時DE值達到98%以上(葡萄糖含量DX值大於96%),糖化完成。
糖化後的葡萄糖液用於發酵產業或脫色、離交、膜過濾精製後製備葡萄糖漿或果葡糖漿。
三、技藝特點及優勢
1、綠色環保,可持續擴展。玉米幹發分離沒有浸泡工藝,沒有化學藥品,不產生廢水、廢渣等汙染物,對環境友好。
2、生產效率高,運行成本低。省去了玉米浸泡等耗時的工序,能夠直接對幹燥的玉米粒進行處理,大大縮短了生產周期,提高了生產效率,幹法分離用水量極少,蒸汽消耗量極少。每噸絕幹葡萄糖的生產加工成本較濕法降低約20%。
3、沒有低價值的玉米漿產生。在傳統的玉米濕法加工製糖流程中形成大量玉米漿,玉米漿成分復雜,除了含有部分可利用的可溶性蛋白、氨基酸、糖類以及微量元素外,還裹挟着諸多雜質及大量的毒素,且水分含量極高,存儲和運輸難度較大。通常,濕法工藝產出的玉米漿,因後續處理繁琐、利用途徑有限,只能通過噴漿到纖維或胚芽粕中,大幅度降低了纖維或胚芽粕做為飼料原料的適口性,這使其經濟價值大打折扣。而玉米幹法分離從根源上杜絕了玉米漿的生成,這意味着無需投入額外資源去處理玉米漿這類棘手的副產物。
4、副商品開發潛力大。由於加工過程中無需長時間浸泡,避免了玉米中的營養成分在水中的流失,更好地保留了玉米中的蛋白質、膳食纖維、維生素等營養成分,使加工出的玉米商品營養價值更高,更綠色健康。
胚芽——由於胚芽中油脂沒有被亞硫酸破壞,製得的玉米胚芽油香味濃郁,銷售價比濕法所得玉米胚芽壓榨出的油風味好、價值高。
玉米蛋白——分離出的蛋白粉為食品級蛋白。可做小分子玉米肽等營養保健性能食品,食品級玉米蛋白粉的價錢比飼料原料級的價錢高。
纖維——部分纖維可以加工餐盒,替代塑料;可以加工成膳食纖維,做為瘦身保健食品;還可以用於宠物工業的貓砂等原料,附加值更高。
5、規模可控。蘋樂公司充分考量國家對玉米深加工項目管理有關事項的管理規定,結合各地政府政策,深入探究製糖工業的多元需求之後,充分考量蘋樂公司現有設備的生產能力、運行效率以及可拓展空間等多方面因素,我們製定系列化標準生產線,規範如下:
四、擴展趨勢
1、幹法分離工藝精細化、智能化
蘋樂集團將不斷優化玉米幹法分離製糖的工藝流程,提高各環節的精準度和穩定性。通過引入更先進的傳感器和自動化控製系統,達成對生產過程的實時監測和精準調控,如精確控製調質、破碎、選胚等環節的參數,提高商品品質和生產效率。
2、發酵環節表現更優秀
由玉米幹法分離生產出的葡萄糖漿含有多種微量元素,這可以提高參與發酵過程的關鍵酶的活性,從而加快發酵速率。豐富的微量元素有助於微生物更好地吸收和利用葡萄糖漿中的碳源、氮源等營養物質,使微生物的代謝活動更加旺盛,從而加速底物的轉化和利用。其在發酵環節獨特的表現亟待另外的産業驗證。
3、商品多元化與高值化
玉米幹法分離製糖技藝的應用,進一步提高玉米蛋白、玉米皮、玉米胚芽等副產物的彙總利用水平,開發出另外高附加值的商品,如玉米蛋白肽、膳食纖維、生物活性物質等,達成玉米資源的全值化、高值化利用。
4、推動產業升級,提升國際市場競爭力
憑借成本優勢和商品品質優勢,蘋樂集團的玉米幹法分離製糖商品有望在國際市場上獲得更大的市場份額,提升品牌國際知名度和市場影響力。