第六章--玉米加工.ppt

第六章 玉米加工1.本章学习的目的和要求1.了解玉米干法和湿法加工的方法、原理；2.熟悉玉米干法和湿法加工设备的主要结构、工作原理、工艺参数的选定及主要影响因素；3.掌握玉米干法和湿法加工工艺。玉米干法和湿法加工工玉米干法和湿法加工工艺及及其玉米脱胚与破其玉米脱胚与破糁主要主要设备的的结构和工作原理构和工作原理学习的重点2.玉米加工：玉米加工：初初级加工：加工：破碎和分离技术，将玉米加工成玉米粉、玉米糁、胚和淀粉等初级产品深加工：深加工：针对玉米的淀粉进行再加工，采用生物技术、化工技术对淀粉进行转化，加工后的产品可以包括：醇类；糖类；有机酸类；氨基酸；变性淀粉全球每年种植玉米全球每年种植玉米约1.3亿多公多公顷，约占全球粮占全球粮食食总量的量的35%左右，主要生左右，主要生产国有美国（占国有美国（占40%以上）、中国（占以上）、中国（占20%左右）左右）3.第一节 概 述一、玉米加工一、玉米加工业现状状（一）国外玉米加工产业发展现状1乙醇：全球使用量最多的生物质动力燃料，美国和巴西是世界上两大酒精生产和消费大国第六章第六章第一第一节一、（一）一、（一）美国是全球玉米工美国是全球玉米工业利用最利用最为发达的国家，每年用于达的国家，每年用于工工业方面的玉米量在方面的玉米量在5000万吨以上，所生万吨以上，所生产的的产品品销售售额约为320亿美元，其中乙醇的美元，其中乙醇的销售售额为150亿美元，美元，产品主要用于代替汽油作品主要用于代替汽油作为汽汽车燃料燃料4.2有机酸：生物技术生产的有机酸有（柠檬酸、乳酸和衣康酸）产品，全球产量已达到140万吨，70%产品用于食品(主要是饮料)采用发酵技术生产的有机酸全球的产量为30左右万吨，约55%左右的产品用于食品工业第六章第六章第一第一节一、（一）一、（一）5.3氨基酸：除蛋氨酸和甘氨酸外，其他氨基酸基本上都可采用发酵技术生产 谷氨酸和赖氨酸是生产量最大的两种氨基酸；目前全球谷氨酸的生产量已达到200万吨左右，赖氨酸的生产量也接近80万吨 苏氨酸是近年来增长比较快的一种氨基酸，全球的消费量已达到3万吨第六章第六章第一第一节一、（一）一、（一）6.4淀粉糖系列：包括果葡萄糖、麦芽糖、葡萄糖，以及山梨醇、麦芽糖醇等糖醇类产品。目前全球淀粉糖的生产总量接近2000万吨，其中数量最多的是果葡糖。第六章第六章第一第一节一、（一）一、（一）美国淀粉糖消美国淀粉糖消费900万吨万吨玉米的用量玉米的用量（果葡糖）（果葡糖）葡萄糖消葡萄糖消费量量玉米的用量玉米的用量（葡萄糖）（葡萄糖）山梨糖醇山梨糖醇消消费量量玉米的用量玉米的用量（山梨糖醇糖）（山梨糖醇糖）1 400600100090150全球淀粉糖生全球淀粉糖生产、消、消费状况状况 单位：万吨位：万吨7.5变性淀粉：目前全球生产量在600万吨左右，造纸和食品加工是两大主要用户，美国每年的用量已达300万吨左右，其中60%左右的产品用于造纸工业。6抗生素：采用发酵方法生产的抗生物素有青霉素、金霉素、土霉素、四环素等，其中青霉素的生产量最大，接近4万吨。7.其他：以酶制剂、农药、黄原胶第六章第六章第一第一节一、（一）一、（一）8.（二）国内玉米加工产业发展现状1淀粉糖：我国淀粉糖中葡萄糖所占比重较大2酒精：主要消费领域是白酒、医药以及化工等3味精：我国是全球最大的味精生产国和消费国4赖氨酸：2006年全国赖氨酸的产能达到60万吨第六章第六章第一第一节一、（二）一、（二）国内每年用于工国内每年用于工业方面的玉米量方面的玉米量 单位：万吨位：万吨玉米用量玉米用量淀粉糖淀粉糖酒精酒精味精味精2 00045012003209.5柠檬酸：我国是全球最大的柠檬酸生产国，超过全球总消费量的60%6酶制剂：糖化酶、-淀粉酶、蛋白酶等3大类为主，果胶酶、-葡聚糖酶、纤维素酶、碱性脂肪酶、木聚糖酶、-乙酰乳酸脱羧酶、植酸酶7变性淀粉：第六章第六章第一第一节一、（二）一、（二）10.二、玉米加工的一般方法二、玉米加工的一般方法按是否使用大量的水作为介质干法加工：是否进行水汽调质处理湿法加工：第六章第六章第一第一节二二半湿法加工完全干法加工11.按生产的产品类型分：（1）饲用加工（2）食用加工（3）食品加工（4）淀粉加工（5）发酵深加工（6）联产加工第六章第六章第一第一节二二12.(一)饲用联产加工方法 即在加工提取饲用产品的同时，优先分离提取玉米胚、玉米皮和少量低脂肪、低蛋白的玉米粉，从而强化玉米资源的综合利用与开发。或者采用其他玉米加工、深加工的产品和副产品等用作饲用原料，达到联产增效的目的。第六章第六章第一第一节二、（一）二、（一）13.(二)食用产品联产加工方法 以半湿法联产工艺为代表，主流工艺包括玉米清理、水热调质处理、破糁脱胚、提糁提 胚(分级)，研磨筛分等工序，并配合设置胚糁分离提纯的辅助工艺，可以生产玉米糁、玉米粗粉、玉米粉、低脂玉米粉和其他专用玉米制品以及玉米胚、玉米皮等副产品。第六章第六章第一第一节二、（二）二、（二）14.(三)湿法淀粉加工方法 玉米湿法加工生产淀粉的同时，还可生产玉米胚、玉米蛋白粉、玉米 皮、饲料等副产品，进一步综合利用(四)玉米发酵及其深加工方法(五)玉米食品加工和副产品综合利用 玉米片、人造米、玉米面条、面包、膨化食品、消闲食品和功能性保健食品(如玉米素，玉米膳食纤维等)以及罐头食品、玉米油、玉米胚芽食品、玉米肽、玉米膳食纤维和DDGS(高蛋白浓缩饲料)第六章第六章第一第一节二、（三二、（三-五）五）15.三、玉米加工及其开三、玉米加工及其开发利用的利用的趋势(一)玉米原料专用化 饲用玉米和加工专用玉米(二)强调玉米深度加工和综合利用(三)设备专用化(四)产品系列化和专用化第六章第六章第一第一节三、（一三、（一-四）四）16.第二节 玉米干法加工一、概述一、概述(一)玉米干法加工及其产品玉米糁、玉米粗粉、玉米粉、玉米胚和玉米皮第六章第六章第二第二节一、（一）一、（一）17.二、玉米清理二、玉米清理（一）清理目的 玉米的杂质含量一般在1.01.5。清理相对比较容易。（二）清理设备 玉米清理常用筛选法、风选法、比重分选法和磁选法。筛选是玉米清理的主要方法。常用的筛理设备有振动筛和平面回转筛第六章第六章第二第二节二、（一、二）二、（一、二）振振动筛平面回平面回转筛18.去石一般采用干法去石，主要使用吸式比重去石机磁选一般采用永磁筒或永久磁钢洗麦机对玉米进行充分的洗涤，可以除去玉米表面的泥灰和微生物，并能清除并肩石吸风分离器可有效地去除玉米中的轻杂质吸式比重去石机吸式比重去石机永磁筒永磁筒永久磁永久磁钢第六章第六章第二第二节二、（一、二）二、（一、二）19.（三）清理流程第六章第六章第二第二节二、（三）二、（三）除 清筛称重玉 米仓震动筛（或回旋平面筛）净 玉 米仓去 石机磁选毛 玉米20.三、玉米脱皮三、玉米脱皮干法脱皮：玉米经过清理后，不经过水汽调节工序，直接进入脱皮设备进行脱皮湿法脱皮：玉米清理后，经水汽调节工序后脱皮两种。第六章第六章第二第二节三三我国北方地区的加工厂在秋我国北方地区的加工厂在秋季加工季加工刚收收购的高水分玉米的高水分玉米（18以上）以上）玉米加工中（特玉米加工中（特别是提胚制是提胚制糁）采）采用用较为普遍，尤其是加工低水分玉普遍，尤其是加工低水分玉米，必米，必须采用湿法脱皮，否采用湿法脱皮，否则严重重影响脱皮效率和提胚率影响脱皮效率和提胚率21.（）玉米脱皮的目的意义1提升玉米制品的食用品性2提高工业用途的玉米制品的品质3玉米皮有较高的综合利用价值4提高玉米脱胚效率第六章第六章第二第二节三、（一）三、（一）22.（二）玉米脱皮的方法与原理 利用碾削碾白原理：利用高速旋转的金刚砂刃对玉米皮层进行连续切削和摩擦，破坏玉米皮与胚乳和胚的结合强度，使玉米皮层逐步被碾削擦离，从而达到脱皮目的。遵循“多级轻碾”原则，玉米胚皮工艺通常采用23道串联脱皮路线。湿法脱皮：玉米水分在16%17%干法脱皮：玉米水分在18%以上第六章第六章第二第二节三、（二）三、（二）适宜的含水量可以使玉米皮层有较好的韧性23.（三）脱皮设备1横式砂辊脱皮机第六章第六章第二第二节三、（三）三、（三）橫式砂辊脱皮机通常两道串联使用1集料斗；2主轴带轮；3流量调节装置；4进料斗；5螺旋输送器；6头段砂辊；7筛筒；8中段砂辊；9末端砂辊；10铁辊排料；11出料口 24.2立式砂臼脱皮机第六章第六章第二第二节三、（三）三、（三）1立轴；2筛筒；3流量调节插板；4进料斗；5调节螺丝手柄；6顶盖；7阻力刀；8砂臼；9阻力刀调节手轮；10出口；11传动轮；12砂臼调节手轮 25.（四）脱皮流程 脱皮机出机物有两类（1）“下脚”（集料斗出口物）：过筛物料，即玉米籽粒各结构组织部分的破碎物料（2）主流出机物（脱皮室主流出口物料）：即玉米皮、玉米粒（包括脱皮玉米粒和未脱皮玉米粒）和少量破碎物等物料第六章第六章第二第二节三、（四）三、（四）比比较混混杂、量少，一般不、量少，一般不加整理分离而作加整理分离而作饲用用及及时分离分离处理，理，进入下入下一道工序脱胚破一道工序脱胚破糁26.脱皮后物料分选的设备：风选设备：吸风分离器、垂直吸风道。分离提取玉米皮（玉米皮与玉米粒和其他碎料的悬浮速度差异）筛选设备：平筛、小方筛，平面回转筛（料粒度大小）第六章第六章第二第二节三、（四）三、（四）吸吸风分离器分离器平面回平面回转筛27.第六章第六章第二第二节三、（四）三、（四）橫式砂橫式砂辊脱皮机脱皮流程脱皮机脱皮流程28.立式砂臼脱皮机脱皮流程立式砂臼脱皮机脱皮流程第六章第六章第二第二节三、（四）三、（四）29.四、玉米脱胚与破四、玉米脱胚与破糁（）玉米脱胚与破糁的工作原理过程 玉米脱胚：玉米脱胚：通过施加一定的机械作用力，将脱皮后玉米的胚与胚乳之连接结构破坏，使胚芽脱离的过程。破破糁：将玉米胚乳结构破坏，使之破碎成一定粒度的碎粒的过程。第六章第六章第二第二节四、（一）四、（一）脱胚和破脱胚和破糁可在同一工序中采用同一可在同一工序中采用同一设备同同时完成完成30.（二）玉米脱胚与破糁的目的与要求1保持胚的完整，为胚的分离提取和纯化提供良好的前提条件2玉米籽粒破碎程度适中，一般要求分成46瓣；粒形为近似方形，且相对整齐3减少大碎粒或整粒（未破碎粒）和粉状物和小糁数量第六章第六章第二第二节四、（二）四、（二）31.（三）玉米脱胚与破糁设备主要设备：锤片式脱胚破糁机：工作原理类同于锤片式粉碎机打板式脱胚破糁机：工作原理类同于打麦机碾辊式脱胚破糁机：工作原理类同于铁辊碾米机第六章第六章第二第二节四、（二）四、（二）32.1FTPW型玉米脱胚机：集打、擦、刷、筛等多种机能为一体，可同时完成脱皮、脱胚和破糁三种功能第六章第六章第二第二节四、（二）四、（二）1三角带传动机及防护罩；2进粮口及观察窗；3进粮斗；4鱼鳞孔板筛筒；5打板转子；6吸风盘；7出粮端盖；8压力门；9集糠斗；10驱动电机 33.2MHXG型玉米脱胚机：形体结构类似于卧式打麦机，其内部工作机构及工作原理也与卧式打麦机类同第六章第六章第二第二节四、（二）四、（二）1进料口；2主流物料出口；3筛下物收集斗34.第六章第六章第二第二节四、（二）四、（二）3P-215横式破糁脱胚机 1阻力刀；2皮带轮；3流量调节手轮；4进料斗；5螺旋输送器；6铁辊；7砂辊；8排料铁辊；9出料压力门 35.4锤片破糁脱胚机：利用高速旋转的锤片对玉米施加击打和剪切作用力，并使玉米粒在机内快速运动，玉米粒相互之间、与壳体和筛板之间发生碰撞、摩擦第六章第六章第二第二节四、（二）四、（二）1出料收集斗及出口；2下机壳；3主轴；4筛板；5锤片轴；6进料口；7上机壳；8锤片；9支架；10皮带轮 36.五、提胚提五、提胚提糁与在制品分与在制品分级（）提胚提糁与在制品分级的方法 通常采用筛选法将再制品分级 风选法：玉米皮 密度分选法或风选法：提胚提糁“压胚工艺”：将玉米胚挤压或碾压成片状而不使其破碎第六章第六章第二第二节五、（一）五、（一）名称破碎强度(kg/cm2)密度/(g/cm3)悬浮速度/(m/s)糁胚皮103020501.301.350.780.9812137823 玉米玉米糁、玉米胚、玉米皮的主要物理特性、玉米胚、玉米皮的主要物理特性37.（二）在制品分级 在制品：玉米经脱皮、脱胚和破糁后所得产物总称第六章第六章第二第二节五、（二）五、（二）品种玉米含胚率（%）在制品分类含胚率（%）占玉米含胚率（%）马齿行11.55W/7 W17.08.27 W/10 W8.32.410 W/4.30.9硬粒型9.05W/7 W14.05.37 W/10 W6.02.210 W/4.51.0表5-12 胚在各种在制品中的分布38.（三）常用设备1风选设备：吸式风选器、蜗壳风选器2筛选设备：平筛、方筛3密度分选设备：吸式去石机、种子精选机、重力分级机第六章第六章第二第二节五、（三）五、（三）吸式吸式风选器器重力分重力分级机机分分糁提胚效果很提胚效果很好，一般分出好，一般分出3种种物料，即吸走的物料，即吸走的玉米皮、玉米皮、较轻的的玉米胚和玉米胚和较重的重的玉米玉米糁39.（四）提胚提糁及在制品分级工艺流程工艺确定原则先用风选设备分离提出玉米皮及少量其他物料碎屑，减少其对分级工作的影响；采用平筛对在制品进行粒度分级，确定各类物料的合理去向；对分级后大渣、中渣采用密度分级机进行提胚提糁并按物料密度再次分级；采用风选设备分离糁中含皮和碎屑，提高糁的质量；采用2道以上的压胚提胚工艺对含胚物料进行提胚及纯化，确定其他物料的合理去向第六章第六章第二第二节五、（四）五、（四）40.提胚提提胚提糁及分及分级基本工基本工艺流程流程第六章第六章第二第二节五、（四）五、（四）41.大糁、中糁通常在玉米制粉前提取，小糁一般在玉米制粉工艺中提取。提糁量的大小决定因素：（1）取决于玉米品质，蛋白质含量较高、角度率较高的玉米，提糁量可适当加大。（2）取决于产品用途需求。一般提糁量为2030。第六章第六章第二第二节五、（四）五、（四）42.六、研磨、六、研磨、筛分与清粉分与清粉 玉米制粉环节最重要的工艺目的：通过多种研磨与筛分，逐步剥刮、分离和研磨，制取含皮胚组织尽量少的玉米粉（）研磨 遵循逐道研磨、逐道筛分的工艺原则 23道胚磨系统（压胚工艺）、45道皮磨系统、23道心磨系统，还可配置次磨或尾磨第六章第六章第二第二节六、（一）六、（一）43.胚磨系胚磨系统：处理高含胚物料，通过研磨挤压扩大胚、糁粒度差异，使胚、糁能够有效分离，有利于提胚及胚的纯化，同时剥离胚粒上的连带胚乳皮磨系皮磨系统：处理玉米渣料，通过研磨挤压造成胚、糁粒度差异，以提取高含胚物料和较好品质的小糁，剥刮胚粒上的胚乳和剥离前路工艺中未擦离的玉米皮，大量出粉心磨系心磨系统：处理粗粒和粗粉，磨细出粉，少量提胚第六章第六章第二第二节六、（一）六、（一）44.主要设备：辊式磨粉机第六章第六章第二第二节六、（一）六、（一）辊式磨粉机式磨粉机45.（二）筛分 主要目的：提胚、在制品分级和筛粉 主要设备：高方筛、挑担平筛、面粉检查筛（三）精分与风选 主要设备：蜗轮风选器第六章第六章第二第二节六、（二）六、（二）高方高方筛挑担平挑担平筛面粉面粉检查筛46.七、玉米干法加工工七、玉米干法加工工艺流程流程工艺可分为：玉米玉米联产加工工加工工艺：提取较多、较纯的玉米胚芽，其他产品的得率和纯度也较高提胚制提胚制糁加工工加工工艺提胚制粉加工工提胚制粉加工工艺全部磨粉不脱胚的加工工全部磨粉不脱胚的加工工艺：玉米经过清理，着水湿润一段时间后，不去胚直接把整粒玉米破碎，研磨成各种玉米掺或玉米粉第六章第六章第二第二节七七在玉米水分较低的情况下脱胚，湿润时间较短，不需蒸汽装置，动力消耗低，产品不需要干燥已很少采用47.（）玉米联产加工 指在玉米加工过程中同时提取玉米糁、玉米胚和多种玉米粉的玉米加工工艺。玉米联产有利于充分利用玉米资源，生产多种产品，出品率比单独制糁高15左右第六章第六章第二第二节七、（一）七、（一）玉米清理水汽调节脱皮破糁与脱胚提糁与提胚磨粉与提胚48.日加工日加工90吨玉米的吨玉米的联产工工艺流程流程图49.（二）玉米提胚制粉工艺 即在玉米加工中同时生产玉米粉和玉米胚两种产品的加工工艺 方法提胚率高，胚芽纯度好，但用设备多，单位产品动力消耗大；方法提胚效率较低，但所用设备少，动力消耗低第六章第六章第二第二节七、（二）七、（二）玉米清理水汽调节脱皮脱胚重力分级机提胚磨粉与提胚 玉米清理水汽调节脱胚磨粉与提胚50.日加工日加工100吨玉米的提胚制粉流程吨玉米的提胚制粉流程图51.（三）国外玉米干法加工 工序包括：清理，水分调节，脱胚，干燥与冷却，分级与磨粉 美国，有95的玉米加工厂采用贝尔脱胚机；经贝尔脱胚机处理后的物料，必须进行干燥，使水分降低至1515.5。干燥可采用回转式蒸汽干燥机 欧洲，玉米脱胚常甩撞击脱胚机第六章第六章第二第二节七、（三）七、（三）52.玉米干法加工粉路玉米干法加工粉路图53.第三节 玉米湿法加工 玉米湿法加工主要是生产玉米淀粉，同时生产胚、玉米浆、蛋白粉和饲料等副产品。一般选用马齿型和半马齿型玉米。一、玉米湿法加工的技一、玉米湿法加工的技术与与设备引进国外较先进的整套生产线引进主要设备（如蝶片离心机、冲击磨（针磨）、曲筛、旋流分离器、干燥机等），配以国产的辅助设备形成生产线全部采用国产设备组成的生产线第六章第六章第三第三节一一54.二、玉米湿法二、玉米湿法(淀粉淀粉)加工工加工工艺（一）玉米清理1筛选2比重（密度）分选3磁选4清洗第六章第六章第三第三节一、（一）一、（一）55.（二）玉米浸泡1浸泡的目的和作用机理玉米浸泡的目的：降低玉米籽粒的机械强度削弱胚乳中淀粉颗粒间保持的连结键浸提出籽粒中的部分可溶性成分通过浸泡使玉米籽粒吸水膨胀，使皮层、胚芽、胚乳易于分离第六章第六章第三第三节一、（二）一、（二）亚硫酸水溶液硫酸水溶液56.亚硫酸水溶液优点可以迅速增加玉米皮层膜的透水性，促进籽粒吸水并使籽粒中的可溶性成分溶出可以使包围在淀粉颗粒周围的蛋白质网膜打开，有利于淀粉颗粒的游离有效地抑制随玉米带进来的微生物的活动第六章第六章第三第三节一、（二）一、（二）亚硫酸水溶液的浓度0.20.3，pH值3.5，浸泡水温度4855，浸泡时间6070小时57.3玉米浸泡工艺 静止浸泡法：每个浸泡罐都是一个独立的浸泡单位，互相之间不发生联系。很少采用 逆流浸泡法：把几个或十几个浸泡罐用管路连接起来，组成一个相互之间的浸泡液可以循环的浸泡罐组第六章第六章第三第三节一、（二）一、（二）新装罐的玉米浸泡过较短时间玉米的亚硫酸水溶液浸泡过较短时间的玉米新鲜的亚硫酸水溶液浸泡过较长时间的玉米浸泡过较长时间玉米的亚硫酸水溶液泵出58.连续浸泡法：在逆流浸泡的基础上，罐内装入的玉米通过卸料口和空气升液器也可实现罐与罐之间的循环，并且与浸泡液的循环方向相反。进一步加大了玉米浸泡水之间可溶性物质的浓度差，达到理想的浸泡效果。连续浸泡法工艺、设备布置比较复杂。第六章第六章第三第三节一、（二）一、（二）59.4玉米浸泡的要求 浸泡好的玉米籽粒含水量应达到 4046 籽粒中可溶性物质的含量不高于1.8 100克干物料用0.1mol/L的NaOH标准溶液的量不高于70毫升第六章第六章第三第三节一、（二）一、（二）60.玉米浸泡前后干物玉米浸泡前后干物质的的变化化玉米成分各组分百分含量（干物质质量%）浸泡前浸泡后淀 粉69.8074.7蛋白质11.238.42纤维素2.322.48脂肪5.065.40戊聚糖4.935.27可溶性糖3.11.73灰 分1.630.52其他物质1.521.48第六章第六章第三第三节一、（二）一、（二）61.（三）玉米籽粒的破碎和胚芽分离1玉米的破碎主要设备：冲击式破碎机第六章第六章第三第三节一、（三）一、（三）1进料；2反向转动磨面；3磨面；4冲击环62.（四）研磨（二次粉碎）主要设备：砂轮磨或锤碎机（五）皮渣的筛分与洗涤第六章第六章第三第三节一、（四、五）一、（四、五）砂砂轮磨磨锤碎机碎机皮渣皮渣筛选示意示意图63.（六）淀粉与蛋白质的分离1流槽分离：流槽为狭长的平底槽，总长3040米，槽宽 4050厘米，槽底坡度为0.3，槽头至槽尾高度逐渐降低。流槽一般用砖砌成，表面涂层为水泥或环氧树脂第六章第六章第三第三节一、（六）一、（六）小型淀粉厂采用64.2离心分离法多台离心机连续进行第六章第六章第三第三节一、（六）一、（六）碟片离心机的分离示意碟片离心机的分离示意图65.3气流浮选法气流浮选法一般不单独采用，往往与其他分离方法结合应用第六章第六章第三第三节一、（六）一、（六）淀粉与蛋白淀粉与蛋白质的分离示意的分离示意图66.（七）淀粉的洗涤 真空过滤器或螺旋离心机第六章第六章第三第三节一、（七）一、（七）螺旋离心机螺旋离心机真空真空过滤器器67.（八）淀粉的干燥1机械脱水：离心式过滤机中进行2气流干燥：淀粉干燥广泛应用的方式第六章第六章第三第三节一、（八）一、（八）离心式离心式过滤机机淀粉气流干燥示意淀粉气流干燥示意图68.