玉米淀粉生产基础知识.docx

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玉米淀粉生产基础知识

玉米淀粉生产基础知识

大宗生物开发股份

二零一七年四月

第1章淀粉的生成及结构

1、淀粉的生成

2、淀粉的物理性状

3、淀粉的化学组成和结构

4、淀粉的用途

第2章玉米淀粉及生产方法

1、玉米的性质和组成

2、玉米的生产过程概述及工艺流程

1、亚硫酸的制备

2、玉米的浸泡

3、玉米的破碎及胚芽分离

4、玉米的精磨与纤维分离

5、淀粉与蛋白质的分离

6、淀粉脱水与干燥

第三章副产品的加工

一、玉米浆与菲订

二、玉米胚芽与玉米油

三、蛋白粉

四、纤维粉

第一章淀粉的生产及结构

一、淀粉的生成

淀粉碳水化合物，它在自然界分布很广，是植物的主要成分。

碳水化合物中最多的是纤维素，其次是淀粉，这二种物质是葡萄糖的聚合物。

纤维素是构成细胞壁的主要成分，可以说是植物生长中的建筑材料，淀粉则是植物所储存的食粮。

植物叶绿素在照射下，能将二氧化碳和水变成淀粉，同时产生氧气，这个现象称为“光合作用”，可用化学式简单表示如下：

日光

NOC2+NH2O-------------------（C6H10O5）n+NO2

叶绿素

光合作用的变化过程，实际上并不像上面方程式表示的那样简单，叶绿素是复杂的化合物，含有镁，能由日光中吸收红、蓝和少量的绿光，被吸收的光能促进光合作用的进行。

绿叶在白天所生成的淀粉，存在于叶绿素的微粒，可用碘液定性检测：

用酒精将叶绿素溶解，然后加几滴稀碘溶液，若颜色变蓝，则表示有淀粉存在。

植物生长成熟后，有许多淀粉储藏在植物的种子（玉米、麦、米等），根（如甘薯、木薯）和块茎（马铃薯）中，各种植物含淀粉的量因品种、气候、土质以及其他生产条件的不同而不一样。

即使在同一块地里生产的不同植株，其所含淀粉的量也不一定相同。

二、淀粉的物理性状

淀粉是白色的微小颗粒，不溶于水和有机溶剂，颗粒都呈复杂的结晶组织。

淀粉乳遇热糊化呈粘稠的液体。

这些性质是一般淀粉所共有的，但由于各种原料制造的淀粉不同，其性状不一样，分别说明如下：

1、颗粒的形状与大小

在显微镜下观察淀粉的颗粒是透明的，不同的淀粉具有不同的形状和大小。

淀粉的性状有原型、椭圆形和多角形三种。

一般含水分高、蛋白质含量低的植物的淀粉颗粒比较大，多成圆形和椭圆形，如马铃薯、木薯，相反颗粒小的呈多角形，如大米淀粉。

淀粉颗粒形状又因生长的部位和生产期间遭受压力的大小而不同。

如玉米淀粉有园型和多角形二种。

园型的生长在玉米粒的上部，多角形的生长在胚芽两旁。

淀粉颗粒的大小并不是均匀的，玉米淀粉最小的5uM，最大的为26uM，有人做过估计，500克玉米淀粉约含有8500亿个颗粒。

2、偏光十字

在偏光显微镜下观察，淀粉颗粒具有黑色十字，称为偏光十字。

将淀粉颗粒分成白色的四个部分，十字的位置各种植物不同。

如马铃薯淀粉不在颗粒的中心；玉米淀粉在颗粒的中心。

其次，偏光十字的明显程度不同，利用这些区别，可借助于显微镜鉴别淀粉的种类。

3、淀粉含水量

淀粉含有较多的水分，但并不潮湿。

玉米淀粉在一般情况下含水约12%，淀粉虽然还有这么多水分，却呈干燥状态，这是由于淀粉分子中的羟基（-OH）和水分子互相作用，生成氢键的缘故。

淀粉含水分的多少，因空气温度和室温度而异，阴雨天气湿度大，淀粉含水多，干燥天气湿度低，淀粉含水量降低。

玉米淀粉一般含水12%，这个指标称为平分。

国家标准为≤14%水分，水分略高于平分。

4、其他物理参数

玉米比重：

玉米粒：

700-750Kg/m3

玉米穗：

450-480Kg/m3

淀粉的比重：

1.61

夫质（蛋白质）比重：

1.13

胚芽的比重：

0.96

玉米输送：

玉米：

水=1:

3-1:

5

浸泡罐装料量：

55%-58%

三、淀粉的化学组成和结构

淀粉是碳水化合物的一种高分子化合物，组成的元素为碳、氢和氧。

其百分率为碳44.4%，氢6.2%、氧49.4%，组成淀粉分子的单位为葡萄糖，为六碳糖，分子式为C6O12H6。

淀粉分子的结构有两种，一种称为直链淀粉，各缩水葡萄糖连接成直链状，玉米淀粉含直链淀粉27%，其余为支链淀粉，性状犹如树枝。

直链淀粉和支链淀粉性质不同，其含量百分率不同也影响到淀粉的性质。

例如：

全部含有直链淀粉的豆类淀粉，经与水共煮也不能生成糊，颗粒不膨胀，玉米淀粉生成不透明的糊，冷却后凝结成半固体的凝胶体。

其他若干淀粉的不同性质，也都是由于所含直链淀粉和支链淀粉量不同的缘故。

淀粉分子的大小，很不规律，不仅各种淀粉分子大小不同，即同一种淀粉也含有不同大小的分子，淀粉含有直链和支链分子两种，又易结合，故分子量的测定很困难，淀粉分子式常用（C6O10H5）n表示，n是一个未知数，表示淀粉是由若干（C6O10H5）的单位组成。

4、淀粉的用途

淀粉的用途很广，除直接使用外又可加工制成各种变性淀粉、糊精、糖等。

1、食品工业

淀粉是人类主要的食品，是身体热能的主要来源之一，淀粉制成的食品如粉条、粉皮等，其原料以豆类淀粉为好。

糖果制造时除用大量淀粉生产的饴糖浆外，还使用原淀粉和变性淀粉。

流行的火腿肠、肉制品、冷冻食品、冰淇淋等都要用淀粉为填充剂，保潮剂、乳化剂、增稠剂、粘合剂等。

用来调味的味精也是有淀粉转化成葡萄糖再经发酵提纯而制成的。

淀粉还是淀粉糖工业的基础，美国和日本淀粉产量的70%转化为糖浆和葡萄糖。

2、造纸工业

造纸工业使用大量淀粉上胶和涂料，以改善纸性质和增加强度。

制造纸板、纸袋、纸箱等也试用大量淀粉制品作为胶粘剂。

变性淀粉代替干酷素用于造纸，纸可长久保存不致发生腐败现象。

3、纺织工业

棉、麻、毛、人造纺织工业用淀粉浆纱，可增加纱的强度，防止纱和织机直接摩擦，试用变性淀粉作浆料可提高纺织品质量并降低成本。

淀粉糖还有染料的作用，能使颜色固定在布上而不褪色。

4、医药工业

压制药片是由淀粉做塑性剂起粘合和填充作用，有些药物用量很小，必须用淀粉稀释后压制成片供临床用。

另外，淀粉吸水膨胀，有促进片剂的崩解作用。

淀粉制成淀粉海绵经消毒放在伤口上有止血作用。

葡萄糖的生产主要原料是淀粉。

抗菌素类、维生素类、柠檬酸、溶剂、甘油等发酵工业也是用淀粉转化而作培养基的。

5、其他

如铸造、冶金、石油、酿造、啤酒、胶粘剂、涂料、化妆品、干电池等都要使用淀粉。

第二章玉米淀粉及生产方法

一、玉米的性质和组成

玉米（CORN）又名玉蜀黍，俗名苞谷、苞米、棒子、珍珠米等名称。

玉米是我国重要粮食作物之一，种植面积仅次于稻、麦而居杂粮之首，年产量约为九千多万吨，占世界总产量的20%，仅次于美国，居世界第二位。

玉米是丰产谷物之一，为一年生植物，属禾本科。

它即可用为粮食直接食用，又在工业上有广阔的用途，同事玉米比较易于栽培，适应性强，产量较稳定，亩产一般七、八百斤，高的可达千斤以上，玉米易于贮存，玉米淀粉工厂可以常年生产，不受季节限制。

玉米由于品种、产地和栽培种植条件不同，颜色和化学组成也都各有特点。

从形态上可分为粉质玉米，马牙玉米和硬皮玉米三种。

粉质玉米质地柔软，含粉量高，角质胚层少，适宜于淀粉生产；马牙玉米，粒扁而长，顶端有凹处似马齿，故称马牙玉米，其含粉量仅次于粉质玉米，胚芽较大，胚芽两侧多为角质淀粉，适宜制作淀粉和饲料；硬皮玉米，主要含角质淀粉，外形较圆滑，无凹凸处，粒小，不适宜制淀粉，它蛋白质含量高营养丰富，适宜饲料厂使用。

从颜色上分，可分为白玉米、黄玉米和杂花玉米。

白玉米一般质软易浸泡，制出的淀粉颜色洁白，而黄玉米制作的淀粉带微黄色阴影，杂花玉米介于两者之间。

不同品种的玉米粒平均化学组成（干物%）

玉米品种

淀粉

蛋白质

脂肪

纤维素

聚合物

碳水

化合物

灰分

粉质玉米

78

8.53

5.25

1.71

4.25

3.25

1.35

马牙玉米

70.5

9.5

5.4

1.71

4.25

3.50

1.45

硬皮玉米

68.5

9.8

5.8

1.78

4.34

4.5

1.61

各地区玉米粒的化学组成（干物%）

品种名称

产地

水分%

淀粉干物

蛋白质

脂肪

灰分

淀粉收率

白马牙

14

73.65

8.03

5.36

1.33

65--68

粉质及半白马

广西

11.5

72.35

8.91

5.20

1.55

65--70

黄马牙

16.5

71.57

8.41

5.59

1.34

62--64

黄硬皮

东北

23.4

69.90

9.08

5.14

1.64

60--62

玉米粒个本分的化学组成（按干基%）

部分

淀粉

脂肪

蛋白质

灰分

糖

整粒

67.8-74

3.9-5.8

8.1-11.5

1.27-1.52

1.61-2.22

胚芽

5.1-10.0

31.1-33.9

17.3-20.0

9.38-11.3

10.0-12.5

胚层

82.9-88.9

0.7-1.1

6.7-11.1

0.22-0.46

0.47-0.82

冠

3.7-3.9

9.1-16.7

1.4-2.0

皮

3.5-10.4

0.7-1.2

2.9-3.9

0.20-1.0

0.19-0.52

二、玉米玉米淀粉生产过程概述及工艺流程

淀粉生产的目的是要从玉米粒中最大限度的踢出纯净的淀粉和分出其它非淀粉部分。

一般来说，生产玉米淀粉并不难，要想生产出高质量的淀粉和尽可能高的淀粉收率以及高质量的副产品，在工艺和设备方面有很多课题值得研究。

由于淀粉粒除含淀粉外，其非淀粉部分同样是具有营养价值很高的有价值成分，如蛋白质、脂肪、无机糖等，即使营养价值不太高的纤维和半纤维素也是重要的牲畜饲料，都需要尽可能分别指出，以获取最大效益，据预算，工厂效益中淀粉占20%，其余80%是从副产品中获取的。

玉米淀粉加工主要利用世界通行的“湿磨法”工艺，根据淀粉不溶于水，玉米粒各部分比重不同这样二条原理制成合理的工艺流程。

玉米经亚硫酸浸泡后，采用高效设备，用物理分离的方法，如破碎、撞击、筛洗、旋流分离、离心分离、浮选、气浮分离、挤压脱水、干燥等方法，将玉米的各组织部分分别分离和进一步加工，以制得高价值的产品，本工艺加工主要特点如下：

（1）利用亚硫酸浸泡玉米，是玉米软化，各组织部分易于分离，而且采用逆流浸泡法，尽可能多的踢出玉米粒可溶物质。

（2）利用逆流操作原理，使新水用量降低至最低，新水仅用于淀粉的最终洗涤，充分利用过程水，使废水排放量降至最低。

（3）利用高效分离设备，使玉米粒各有效成分几乎无损的分出，产品回收率可达95%-99%。

（4）生产过程连续化，除浸泡过程及必要的中间贮罐外，生产过程连续化，缩短了生产周期。

玉米淀粉工艺流程请参阅工艺流程图，该图中罗列了各工序及主要设备的工艺控制点。

下面列出工艺流程图。

玉米淀粉生产工艺流程图

玉米

净化

┌→中和→压滤→烘干→菲汀

硫磺→制酸→H2SO3浸泡→稀玉米浆---|

└→浓缩→玉米浆

破碎→胚芽→洗涤→脱水→干燥→榨油

精磨玉米油油粕

加浆

筛洗→渣皮→脱水→干燥→粉碎→纤维粉

夫质分离→浓缩→脱水→干燥→蛋白粉

净水→淀粉洗涤

精制淀粉乳→制淀粉糖、糊精、变性淀粉等

脱水干燥淀粉

1、亚硫酸的制备

制取亚硫酸的方式有几种，但其原理如下：

燃烧

S+O2SO2

SO2+H2OH2SO3

一般采用硫磺在燃烧炉中燃烧，生成SO2气体，溶解于水或称之为水吸收SO2即可生成亚硫酸。

为使硫磺燃烧完全，需借助鼓风机或空压机将空气进入，燃烧出来的气体含有SO27-9%，最高含量可达16%。

产生的SO2