马铃薯淀粉生产工1.docx
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马铃薯淀粉生产工1
马铃薯淀粉生产工艺
一、马铃薯的结构组成
1、各种组织结构及淀粉含量
马铃薯是块茎类农作物。
马铃薯的表面，覆盖着一层较密实的表皮。
表皮层是由僵死的厚皮细胞组成的，细胞中充满了干涸的细胞原生质。
紧贴着表皮的是木栓化的细胞层，一般称为周皮。
表皮和周皮是马铃薯的保护层，能不分的阻止块茎内水分的蒸发，并防止微生物侵入马铃薯体内。
在马铃薯表皮上，有许多暗色的小斑点。
这些斑点有时会稍微隆起。
这就是马铃薯的皮孔。
马铃薯的皮孔是供应呼吸用的，一般成缝隙状。
在通常情况下，马铃薯通过这些皮孔，吸入氧气，排除二氧化碳蒸汽。
绝大多数马铃薯的内部，都有一个层环。
这个层环是由于维管束的密集而形成的。
位于层环外面的薯肉是环外肉层，这里的淀粉颗粒的密度最大。
层环里是外薯肉，这里也含有相当多的淀粉颗粒。
在往里是内薯肉，内薯肉里的淀粉颗粒较少。
一些马铃薯的中心，还有一个呈放射状的心髓，，这里的淀粉颗粒更少。
有时薯块长的大，心髓会长空，并形成木栓化的内皮，俗称空心。
2、马铃薯中主要物质含量
二、马铃薯淀粉的生产过程
1、前言
马铃薯淀粉存在于马铃薯的块茎中，更确切地说是存在于马铃薯块茎的细胞中。
马铃薯细胞壁和细胞中的枝状脉，都是由细纤维组成的。
马铃薯淀粉颗粒，像一颗颗果实挂在树枝一样的枝状脉上。
除了淀粉和细纤维，马铃薯中还含有一定数量颗粒的蛋白质和其它物质。
为了使马铃薯中的淀粉颗粒能够尽多地被提取出来，就需要把马铃薯以致马铃薯内的绝大多数细胞都弄碎，使淀粉颗粒与支状脉脱离。
然后，借助于水的参与，利用淀粉比重大于水的原理，采用筛分、沉淀、离心、真空吸抽和蒸发减水等方法，将分离出来的淀粉颗粒进行收集、洗去杂质，去除多余水分，使之成为成品淀粉。
当今世界上所有马铃薯淀粉生产企业，都选择如下三种工业流程类型：
一是先脱汁工艺，二是后脱汁工艺，三是全旋流工艺。
先脱汁工艺。
马铃薯中含有龙葵素、褐变酶和氢氰酸等影响淀粉品质的物质。
在马铃薯被解碎以后，这些物质就存在于汁水里。
为了获得更高品质的马铃薯被解碎后立即脱出大部分汁水，然后再进行筛分等工序。
先脱汁工艺的主要工艺流程为：
预处理→解碎→脱汁→筛分→精制→脱汁→干燥→包装
后脱汁工艺，是最成熟的马铃薯生产工艺，也称先筛工艺。
在生产中，当马铃薯被解碎，首先进行的是筛分工作，将比较黏滑又含带大量汁水的细纤维筛除后，所收集的淀粉混浆的脱汁工作，便变得容易，脱除也较彻底。
而且，适宜后脱汁工作的机器设备，其种类也较多，可以根据实际需要来选择。
后脱汁工艺的主要工艺流程为：
预处理
→解碎→筛分→脱汁→精制→脱水→干燥→包装
全旋流工艺。
这是另一种成熟工艺，在前苏联及东欧一些国家的应用曾比较普及。
在马陵薯被解碎后，渣浆分离、脱汁和精制三项工作，全部由一种旋液式分离器来完成。
这种工艺就是全旋流工艺。
全旋流工艺的主要工艺流程：
预处理→解碎→除渣、脱汁→精制→脱水→干燥→包装
2、马铃薯加工前的运送
1〉水力冲运
这是马铃薯淀粉生产企业最常用的上料方法。
这种方法可以将马铃薯连续均匀地送到指定位置。
贮存马铃薯地贮池底部有多条流冲沟。
流冲沟是水和马铃薯共同流动的渠道。
贮池和流冲沟都必须有一定的坡度。
流冲沟的横断面，以矩形、圆底形和角底形三种形式为多。
有资料指出，润湿表面积越小，则水龙头损失越小，那么水深圳特区与沟宽相等并且是圆底的流冲沟效果最好。
但在经常产生淤积的情况下，要保持住光滑的圆底几乎是不可能的，除非坡度越过正常情况。
所以，在实际工作中，流冲沟底尽管形状有所不同，但能力和效果相差不多。
因此，在进行流冲沟砌筑时，应该选择最方便施工的形状。
在一般情况下，冲运马铃薯的流冲沟，宽为25~35厘米；深度是逐渐加深的，从一开始的10厘米，到最后可达50~70厘米，以能够把马铃薯冲进生产加工区为准。
流冲沟底的坡度为：
直段10/1000~15/1000，角度为0.6º~0.9º；弯段为15/1000~20/1000，角度为0.9º~1.2º。
流冲沟在需要转弯时，弯部要尽量平滑工整，弯曲半径不小于1.2米。
用水力冲运马铃薯耗水比较多。
耗水量的多少，与工人操作的熟练程度有关。
在一般情况下耗水量是马铃薯冲运量的2~3倍。
2〉马铃薯泵运送
马铃薯泵也是一种离心泵。
其工作原理与开式叶轮污水泵的工作原理相类似。
在马铃薯需要运送到较高位置时，可以采用马铃薯泵来完成。
在上料平台下游尽头，设置贮料坑，坑内安设有马铃薯泵。
生产时用马铃薯泵把马铃薯送到送料溜子内。
3、马铃薯加工前的预处理
1〉除石
（1）逆螺旋式连续除石机
逆螺旋式连续除石机是一种既能连续通过马铃薯，又能连续捕除砂石的机械。
除石机有机架和转鼓两大部分。
而转鼓又分为排沙鼓和筛筒两部分。
筛筒的筒壁上钻有直径为16—18毫米的圆孔或开有长圆孔。
该机械工作时，直径小于孔径或孔宽的砂####，会从孔中漏到筛筒外。
在筛筒外壁上逆推螺旋带的作用下，向水流的逆方向前进，落入机器前面的集砂槽内，由排砂鼓上的侧截砂口和正截砂口，被截入排砂鼓的环腔，经卸砂
板排到鼓外的流砂槽板上，被排出机器外。
直径大一些的重杂物，如砖头和石块等，由于它不能漂浮，进入筛后会贴在筛筒的内壁上，在筛筒内逆螺旋带的推动下，也向水流的逆方向前进，并落入环腔的内凹槽中，最后从落重物口进入环腔的尾端，也经卸砂板和流沙槽板，被排出机器外。
2〉洗涤
（1）转筒式洗涤机
转筒式洗涤机的主要工作部件，为一长筒形筛状转筒。
马铃薯进入转筒后，在转筒内壁上的正推螺旋带的带动和转筒内壁的摩擦力作用下，作径向和轴向转滚运动，从而达到洗涤的目的。
水力冲运的形式的转筒式洗涤机采取半程逆流洗涤方式。
洗涤机的排水口需设置在洗涤机的中部或靠首部1/3处。
洗涤水也是从洗涤机的尾部加入的，在排水口位置，洗涤水与冲运水汇合，一起从排水口排出，因而排水口要大一些。
3〉暂贮均料
马铃薯经洗涤后，要用提升机械将其送到匀料贮仓中，匀料贮仓要有一定的暂贮能力，其马铃薯贮量不应小于半小时加工量。
在一般情况下，要等贮仓内的马铃薯达到1/2贮量时，才开始向下一级供料。
均料贮仓的输出设备，是用调速搅龙，调速搅龙可以控制马铃薯的输送量，使马铃薯均匀准确地进入下一级。
4、马铃薯的解碎
1〉解碎系数
马铃薯解碎的目的，就是使用最小的动力，在最短的时间内，尽最大可能地使马铃薯的组织细胞全部破裂，从而释放出绝大多数的淀粉颗粒。
马铃薯被解碎后，可以得到既有淀粉颗粒、又有马铃薯的已破裂和极少量未破裂的细胞，既有薯皮碎块，又有含细胞水的汁水的混合浆料。
未破裂和未完全破裂的马铃薯细胞中，仍会含有少量的淀粉，这些淀粉在以后的工序中会随薯渣一道被排出生产线。
这些淀粉称为结合淀粉。
而从细胞中被释放出来的淀粉，被称为游离淀粉。
在混合浆料中，其结构淀粉和游离淀粉的比值，称为马铃薯的解碎系数。
公式为：
K=a×100/（a+b）
公式中：
K为马铃薯的解碎系数（%）；a为单位重量浆料中游离淀粉的重量；b为单位重量浆料中结合淀粉的重量。
马铃薯的解碎系数，是马铃薯淀粉生产过程中十分重要的参量系数。
因为解碎系数直接关系着另一个重要的生产系数---淀粉提取率。
淀粉提取率对生产企业的经济效益，有着直接的影响。
在理论上，马铃薯被解碎的越细小，则解碎系数较高。
但是如果要求过高的解碎系数，就势必要增加解碎机械的加工能力。
2〉解碎
我们公司采用锉磨机对马铃薯进行解碎。
锉磨机由转鼓、机架、机壳和动力系统组成。
在转鼓的外圆面上装有90根带有锋利小齿的钢条，也称锯条。
锯条是两边都带齿的，以便在一边损坏后可以翻个用另一边。
齿尖露出转鼓外圆面约2毫米。
在机架上设有两个可调节的限位板，也称限位刀铁或限位锉板。
限位锉板与转鼓锯齿间的间隙是可调的。
限位锉板的作用有两个：
一是起到对马铃薯的挡顶作用，以便于转鼓上的锯齿擦碎马铃薯；二是使马铃薯的最后余片非常薄。
限位锉板与转鼓上锯齿的间隙为2—3毫米。
在锉磨机的底部装有筛板。
筛板上钻有小孔，孔径不大于2毫米，以使已经被锉磨的马铃薯细丝和已经游离出来的淀粉及细胞水等，落入锉磨机下方的浆料池中
5、筛分和脱汁
1〉筛分
筛分工作，在马铃薯淀粉生产的后脱汁工艺中，是应该先进行的。
筛分的目的，就是要把浆料中的细纤维和淀粉尽可能地分离开。
（1）卧式离心筛
离心筛主要结构由进出料装置、转鼓、喷淋装置、水平轴系、电机、机身等部分组成。
浆料从筛门上的导管进入锥形筛篮的底部，在离心力的作用下，浆料均匀地沿着筛面分布。
并向大径方向运动。
在锥形筛篮内，浆料表面受切线、法线两方向力的共同作用，沿内锥面做较复杂的曲线运动，甚至翻滚，直至到达锥形筛篮的外沿，被离心力的作用而向四周溅射，落入集渣室。
而淀粉颗粒由于直径小于筛网网眼或隙宽，在离心力和重力的作用下，透过网眼或缝隙，一部分直接落入积粉室
在锥形筛篮的前面和背面，都设置了喷水的喷嘴，能够均匀地向锥形筛篮喷水，以将薯渣中的淀粉颗粒冲洗出来。
同时，喷水也能提高淀粉颗粒和细纤维的运动速度。
2〉旋转过滤器
自清式旋转过滤器的工作目的，也是清除淀粉清浆中的细小纤维，但工作性能比较差，出渣口容易产生浆和渣同排的现象。
这主要是旋转过滤器使用不当而造成的。
其具体表现，一是进浆方法不正确，二是内转式渣刷工作不力。
在实际工作中，要尽量减少和避免这两种现象的出现，提高其工作效率。
3〉脱汁
后脱汁工艺的脱汁工作，应在筛分后立即进行。
由于混浆中含有褐变（在加工过程中或长期贮存于湿热环境下，其所含的氨基化合物如蛋白质、氨基酸及醛、酮等与还原糖相遇，经过一系列反应生成褐色聚合物的现象称为褐变反应，简称褐变。
）物质，混浆不应该进入较大容积的贮罐暂贮，而应该直接进入脱汁机械进行脱汁，必要时可以在途中设置小容量密闭式暂贮罐。
（1）旋流管
旋流管的外形一般为长锥形。
大多数用尼龙制造，个别的也有用其它容易加工且耐磨、耐水的材料制造。
工作压力为不低于0.4兆帕，最佳工作压力为0.6兆帕。
工作压力的大小与内锥孔锥度有关。
（2）淀粉浆料的浓度
在常温下淀粉不容于水，只是悬浮在水中。
由于淀粉比重大于水，所以在静止中，淀粉会在重力作用下产生沉淀现象。
为了使淀粉在水中始终保持悬浮状态，需要让淀粉悬浮液不停地流动。
在生产过程中，悬浮的流动形式有两种：
一是定向流动（管道中的淀粉悬浮液）；二是环状紊流（搅拌罐中的淀粉悬浮液）
悬浮液中的淀粉含量，习惯上称为淀粉浆料的浓度。
在生产实践中，可以在现场用波美计来对其进行测量。
由于马铃薯淀粉沉淀较快，因此，测量操作要迅速。
以防产生较大的误差。
要想得到比较准确的数据，可以采用测验单位淀粉浆中的绝干淀粉含量的方法，来测量淀粉浆料的浓度。
下表是每立方米浆料所含绝干淀粉重量，与淀粉浆料浓度的换算表
浓度（波美度）
1
2
3
4
5
6
7
8
每立方米浆料含淀粉量（千克）
23
36
55
74
92
111
132
150
含水（18%）成品淀粉量（千克）
28
43
67
90
112
135
161
183
浓度（波美度）
9
10
11
12
13
14
15
16
每立方米浆料含淀粉量（千克）
168
185
203
221
239
257
275
293
含水（18%）成品淀粉量（千克）
205
226
248
270
291
313
335
357
旋流站在工作时，对淀粉浆料的浓度是有要求的。
在正常情况下，进浆浓度范围为2—8波美度，每立方米浆料所含淀粉量为36—150千克。
以4波美度时的效果最理想。
所以，许多旋流站的进料浓度都确定在4波美度。
如果前段工序所产生的浆料浓度偏低时，可先增加一级减流量纯串联的旋流站来实现浓度浓缩。
旋流站的出浆浓度一般为8—17波美度。
旋流站末端采用等流量纯串联连结形式时，出浆浓度低一些，一般为8—10波美度；旋流站末端采用减流量纯串联连结形式时，出浆浓度高一些，一般为14—17波美度。
（3）旋流器
单只旋流管的工作能力不大，一般情况下的工作能力，都小于1000升/小时。
常见的规格为：
1、用于小颗粒淀粉的工作能力为300升/小时的10毫米旋流管；2、用于马铃薯淀粉脱汁、精制的工作能力为500升/小时的15毫米旋流管；3、用于全旋流工艺渣浆分离的工作能力为1000升/小时的30毫米和工作能力为750升/小时的25毫米旋流管。
在实际应用中，需要把许多支旋流管并联组合到一起来共同工作。
由于淀粉生产的工艺、淀粉含量不同，每个淀粉厂家旋流器中的旋流管的数目也不同，这样在旋流板上空缺的地方，就要加一些不能通过浆液的盲管。
许多支旋流管，许多盲管以及夹板、壳体，共同组成了旋流器。
（4）旋流站
旋流器和供给旋流器浆料的泵构成一级旋流站。
把若干级旋流站科学地编结到一起，用以共同完成脱汁和其后的精制工作，这样的若干级旋流站就叫做多级旋流站。
有多少级就叫多少级旋流站，如五级脱汁旋流站、九级精制旋流站和十二级旋流站等。
（5）旋流管工作原理
旋流管是利用流体力学的原理制作的。
当有一定压力的浆料从进浆口的切线方向进入旋流管后，浆料以及浆料中的淀粉，开始沿旋流管内壁产生高速旋转流动。
其中淀粉颗粒的运动速度大于水及其它轻杂质的运动速度。
在变径旋流中，淀粉颗粒及一部分水形成环状浆料水柱贴着锥形内壁向直径逐渐减小的方向运动。
在旋流管中心轴线附近，也会产生一个同向旋转的芯状水柱，其旋转速度略低于处于外部的环状浆料水柱。
浆料中的轻物质会集中在芯状水柱中央。
由于底流孔面积较小，在环状浆料水柱涌出底流孔时，所产生的反应作用力，作用于中间的芯状水柱，使芯状水柱向溢流孔运动，并涌出溢流孔。
（6）旋流器的分离效果
旋流器的分离效果，是指旋流器能把浆料中的轻杂质分离掉的比例。
旋流器的主要工作目的是将轻杂质与淀粉颗粒相分离。
具体表现为：
将总进浆流量一分为二，底流部分带出绝大多数淀粉和一部分水，溢流部分为绝大多数的水和极少量的淀粉。
由于如此，单级旋流站的分离能力不是很高，一般为48%--60%。
具体情况因连结形式而定。
旋流站的级间连结形式分为纯串联和逆流洗涤两种。
纯串联：
纯串联的级间连结形式，又分为减流量串联和等流量串联两种。
减流量串联：
旋流站的后一级只通过前一级的底流的连结形式，称为减流量串联。
后一级的流量是前一级的1/2。
这种串联方法叫浓缩串联。
由于受旋流器出浆浓度范围的限制，因而在正常情况下，减流量串联的相联级数不多，一般为1—3级。
减流量串联多用于旋流站的首尾两极。
当淀粉浆料浓度偏低时（＜3波美度），旋流站的首级可用减流量串联来使用浆料浓度变大。
当下级工序对淀粉浆料的浓度要求高一些时，旋流站的末端也可采用减流量串联的连结方式。
减流量串联连结如图所示。
δ=〔50÷（50-浆料中淀粉含率）〕×44
在浆料浓度为4波美度时，分离效果为51.5%
在浆料浓度为8波美度时，分离效果为62.9%
减流量
从计算看，进浆浓度大一些，则分离效果高一些。
但进浆浓度增大时，旋流站的溢流所携带的淀粉量会增加。
等流量串联：
人为地让相连结的旋流站的进浆量相等，这种连结方式称为等流量串联。
所采用的办法，就是在旋流站级间加水，水要加在旋流站淀粉泵的吸口处，同时要求所加的水要有一定的压力，压力值不小于上一级旋流站底流压力的3/5。
等流量串联，由于加入许多清水，所以分离效果有明显提高。
但耗水太多，在多极旋流站中等流量串联的级数不应大于总级数的1/3。
等流量串联连结，多用于淀粉浆料进浆浓度正常或偏高（4波美度以上时）的脱汁旋流站的第二级和末级，以及精制旋流站的末级。
等流量串联连结如图水
等流量串联连结
等流量串联连结的分离效果，可用以下公式计算：
δ=〔50÷（50-浆料中淀粉含率）〕×48
在浆料料浓度为4波美度时分离效果为56.3%；在浆料浓度为8波美度时，分离效果为68.6%。
逆流洗涤逆流洗涤也是一种等流量串联连结形式，只不过加的不是清水，而是下一级旋流站的溢流液。
由于下级溢流液中轻物质浓度低于本级浆料中的轻物质浓度，因而可以作为等流量的级间用水。
这就跟用洗脸水洗袜子的情况差不多。
逆流洗涤，节水效果明显，但分离效果有所降低，需要增加旋流站级数来满足分离的要求。
逆流洗涤如图所示
逆流洗涤连结示意
逆流洗涤的分离效果，在各级之间是不同的，从后向前逐级减少。
可用以下公式计算每级的分离效果。
δ=〔50÷（50-浆料中的淀粉含率）〕×44×0.95×……n
式中n为逆流级数。
6、淀粉清浆的精制
1〉精制前的杂质分离
（1）旋流式细砂分离器
旋流式细砂清除器，简称除砂器，是用于清除淀粉清浆中细砂的专用设备，除砂器，由两个工作室组成，当淀粉清浆以0.12兆帕德压力进入旋流室后，浆液沿着切线方向作旋转运动，因砂的比重大于淀粉颗粒的比重，贴着室壁向直径变小的下端前进。
由于出砂锥孔绝对小于上部的出浆孔，在反作用力的作用下，淀粉颗粒和绝大多数的水涌出出浆孔，进入下一道工序。
而绝大多数砂子、极少量的淀粉颗粒和少量的水，会被射出出砂口，在挡流器的作用下，在回收室内产生
紊流，比重轻的淀粉颗粒悬浮在回收室上部，和部分水一起流出回收室。
比重大的砂子沉淀在回收室的下部，最后从排砂口排出。
2〉精制旋流站
精制工段的多级旋流站，与脱汁工段的多级旋流站是一样的，只是级数多一些，一般为5—15级。
具体的级数，因对淀粉品质要求不同而异。
精制旋流站多数采用逆流洗涤的连结方式，只是在首级和末级有所变化。
7、淀粉精浆脱水
经过精制工段加工过的淀粉精浆，为洁白色，称淀粉精浆，可以直接进入脱水工段。
在脱水设备能力足够的情况下，可以对淀粉精浆重新进行适当的稀释。
这样，能进一步提高淀粉的品质。
（1）真空脱水机及其工作原理
通过真空使淀粉乳脱水到湿淀粉饼。
真空转鼓脱水机的原理
真空脱水机示意图
滤布的局部放大
脱水机刮刀位置可调，刮刀刃采用硬合金制造。
滚筒转速可调。
滚筒的清洗采用间歇式全自动冲洗。
滤槽内配有桨式搅拌器，以防止淀粉沉淀到底部。
水平滚筒的多孔筒壳上覆有一定目数的滤布，在滤布和多孔的筒壳间安装有支撑网。
滚筒在穿入过滤机槽体内的辊式轴承上变速旋转。
槽体之内装着须脱水的淀粉糊。
通过水环式真空泵滚筒的内压降至最高200兆巴。
因为在内部与外部（大气）之间存在压差，液体将穿过滤布（或是预涂层）并到达滚筒内部。
收集的滤液将从安装于滚筒内部并与滤液泵相连的固定吸管被泵出。
（吸管不随筒旋转）
淀粉糊中的固体不能穿过过滤介质，将停留在滚筒外面。
在筒面再次浸入淀粉糊之前一个刮刀装置将连续地把固体从筒表面刮下。
7、马铃薯淀粉的干燥和整理
1）干燥系统
从真空脱水机输出的湿淀粉进入到一个搅动料盘内，该料盘起到柔和搅动缓冲暂存的作用。
湿料随后由一台输送绞龙喂入干燥机。
该管式输送绞龙速度可调，使输送机能够连续不断输送物料，并可控制喂入干燥机的湿料量。
输送绞龙将物料输送到中速旋转抛料器中，破碎并加速物料，并以一种均匀分散的方式，进入干燥机的脉冲部分。
高度分散的物料进入立式高速脉冲管，保证了热能与物料的快速混合，并使物料水份蒸发，温度降低，避免了物料的沉降损耗（不良设计干燥机经常会产生的问题），同时保证了成品淀粉的最佳质量和最低的热损。
物料在干燥管中输送并同时干燥，之后进入产品收集系统。
干物料通过高效旋风器与空气分离，并经过一个流槽系统通过气流冷却和输送装置，最后通过两台闭风绞龙和一台输送绞龙输出干燥系统。
进入系统空气通过防冻热交换器间接加热，首先通过空气过滤器，由鼓风机将其鼓入系统，并通过间接式蒸汽加热器加热至所需温度大约90ºC。
干燥机的排气通过一台引风机排出到大气。
鼓风机和引风机工作时形成一个系统平衡状态，对干燥机的工作压力实现精确控制，消除旋风器排风时的较高吸出作用，因此使分离效果达到最佳。
高流速的脉冲管设置消除了物料喂入点的正压（鼓风问题）造成的气流干燥机引风机工作状态不佳的问题。
2）冷却系统
干燥后物料需要经过一个气流输送机采用自然空气在输送时冷却，之后输送到客户的成品仓中。
空气由一台引风机输入输送系统，成品通过一台两极旋风器从冷却/输送气体中分离。
冷却干燥的成品通过闭风绞龙从输送旋风器中排出，并由一台斜置的流槽进入客户的料仓。
马铃薯淀粉加工工艺流程图
（注：
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