淀粉生產(chǎn)之分離與精制

1、 第四節(jié)玉米淀粉的分離與精制第四節(jié)玉米淀粉的分離與精制編講宗兆迎編講宗兆迎第四節(jié)玉米淀粉的分離與精制玉米經(jīng)浸泡濕磨分離出胚芽和纖維后的漿液（俗稱原漿）中，主要含有淀和粉麩質(zhì)顆粒。玉米濕磨加工基本過程中的“分”主要指淀粉與麩質(zhì)的分離。淀粉與麩質(zhì)的分離是玉米淀粉生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。一、淀粉與麩質(zhì)分離的工藝原理據(jù)有關(guān)資料表明原漿中干物質(zhì)的化學(xué)組成（按干基計算）如下：淀粉8992蛋白質(zhì)68（N6.25）脂肪0.5-1%可溶物0.10.3灰分0.20.3細(xì)渣0.1g/L。從以上組份可看出：原漿中固形物主要是淀粉、麩質(zhì)（不溶性蛋白質(zhì)）和細(xì)渣。它們各具有不同的粒徑和比重：淀粉526m，麩質(zhì)12m，細(xì)渣65m，比

2、重：淀粉1.61，麩質(zhì)1.18細(xì)渣1.3。根據(jù)原漿中各種固形物粒徑和比重的不同，可采用以下方法進行分離：第四節(jié)玉米淀粉的分離與精制 2、淀粉的離心分離 慣性離心力： 當(dāng)物體繞軸旋轉(zhuǎn)時，則有向心力作用于該物體，力的方向朝向轉(zhuǎn)軸。根據(jù)力學(xué)第三定律，則產(chǎn)生與向心力大小相等方向相反的離心力。這種與向心力大小相等、方向相反的這種與向心力大小相等、方向相反的離心力即為改變物體運動方向的慣性力。亦稱慣性離心力離心力即為改變物體運動方向的慣性力。亦稱慣性離心力 物體繞軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生慣性離心力的大小與轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速的平方成正比正比，與旋轉(zhuǎn)直徑成正比直徑成正比。在相同旋轉(zhuǎn)直徑和轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下，重量大的物體較重量小的物體獲得的

3、慣性離心力大。要增加慣性離心力主要是提高物體繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。 物體繞軸旋轉(zhuǎn)時分離因素與旋轉(zhuǎn)的速度平方成正比，與旋轉(zhuǎn)半徑成正比。要提高分離因素主要是提高轉(zhuǎn)速。第四節(jié)玉米淀粉的分離與精制 如果將非均質(zhì)液體放在一個密閉的圓筒內(nèi)且繞圓筒中心軸隨圓筒一起旋轉(zhuǎn)，根據(jù)上述離心分離原理，比重較大的物料將獲得較大的離心力而拋向圓筒的內(nèi)壁；比重較小的物料獲得離心力較小而在離軸較近的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)在圓筒壁開一定小孔時，拋在圓筒內(nèi)壁上的物料將通過筒壁孔而甩出，從而實現(xiàn)了非均質(zhì)液體中不同比重的兩相液體的分離。比重較大的液體沿旋轉(zhuǎn)半徑的切線方向從孔甩出。旋轉(zhuǎn)的圓筒俗稱轉(zhuǎn)鼓。不難看出，要增加兩相離心分離的分離因素，提高轉(zhuǎn)鼓

4、轉(zhuǎn)速比加大轉(zhuǎn)鼓直徑要容易得多。第四節(jié)玉米淀粉的分離與精制 分離因素： 物體繞軸旋轉(zhuǎn)時分離因素與旋轉(zhuǎn)的速度平方成正比，與旋轉(zhuǎn)半徑成正比。要提高分離因素主要是提高轉(zhuǎn)速。 如果將非均質(zhì)液體放在一個密閉的圓筒內(nèi)且繞圓筒中心軸隨圓筒一起旋轉(zhuǎn)，根據(jù)上述離心分離原理，比重較大的物料將獲得較大的離心力而拋向圓筒的內(nèi)壁；比重較小的物料獲得離心力較小而在離軸較近的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)在圓筒壁開一定小孔時，拋在圓筒內(nèi)壁上的物料將通過筒壁孔而甩出，從而實現(xiàn)了非均質(zhì)液體中不同比重的兩相液體的分離。比重較大的液體沿旋轉(zhuǎn)半徑的切線方向從孔甩出。旋轉(zhuǎn)的圓筒俗稱轉(zhuǎn)鼓。不難看出，要增加兩相離心分離的分離因素，提高轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)提高轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速比加

5、大轉(zhuǎn)鼓直徑要容易得多。第四節(jié)玉米淀粉的分離與精制 3、碟片式噴咀離心機分離工藝： 根據(jù)離心分離原理經(jīng)過多年的研究，發(fā)明并制造出包括轉(zhuǎn)鼓（旋轉(zhuǎn)圓筒體）進料、出料等裝置在內(nèi)的分離機。為增大分離面積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)中心軸上裝上許多薄板制成的碟片狀圓錐體以增加離心沉降面積。轉(zhuǎn)鼓壁上有多個物料出口。碟片式噴咀離心機用于淀粉與麩質(zhì)的分離時淀粉乳（重相）從噴咀噴出，麩質(zhì)水（輕相）從轉(zhuǎn)鼓中心匯集經(jīng)中心泵排出。為提高兩者分離效果往往從轉(zhuǎn)鼓底部加入外部洗水。第四節(jié)玉米淀粉的分離與精制碟片式噴咀離心機的進料、重相、輕相、洗水四項參數(shù)存在如下平衡關(guān)系：設(shè)定：進料流量Q1 （m3/h）進料濃度N1（g/L） 底流流量Q2（m3

6、/ h）底流濃度N2（g/L） 溢流流量Q3（m3/ h）溢流濃度N3（g/L）（干物量） 洗水流量Q4（m3/ h）洗水干物量N4（g/L）流量平衡式：Q1Q4Q2Q3干物平衡式：Q1N1Q4N4Q2N2Q3N3在聯(lián)立方程中：進料濃度N1，洗水濃度N4，是已知的檢測值，底流濃度N2和溢流濃度N3是工藝設(shè)計值；進料流量 Q1與洗滌水流量Q4是已知的檢測值，所以在上聯(lián)立方程中僅有溢流和底流的流量值（Q3和Q2）是未知數(shù)。因此可對方程組求解得：Q2= （底流的流量）Q3= Q1+Q4-Q2 （溢流的流量）通過以上分析可得出：在進料流量與濃度、洗水流量與濃度已知的工況下就可以根據(jù)底流與溢流的濃度設(shè)定

7、值，計算出底流與溢流的流量。這恰是工藝設(shè)計中所需要的數(shù)值。第四節(jié)玉米淀粉的分離與精制 4、淀粉與麩質(zhì)分離的設(shè)計指標(biāo)： 碟片噴咀離心機用于淀粉與麩質(zhì)的分離時，由于原漿中淀粉的粒度及比重比麩質(zhì)都大，所以淀粉顆粒呈重相（懸浮液）從離心機底流排出，麩質(zhì)顆粒呈輕相（麩質(zhì)水）從離心機頂流排出。但由于多方面的因素兩者是不會是絕對分開的。即重相（淀粉乳）中會含有少量麩質(zhì)，而輕相（麩質(zhì)水）中會含有少量淀粉。根據(jù)目前碟片噴咀離心機的制造質(zhì)量及工人操作水平，分離的設(shè)計指標(biāo)一般為底流（淀粉乳）蛋白質(zhì)含量3.5（干基），溢流（麩質(zhì)水）蛋白質(zhì)含量60（干基）淀粉含量10（干基），由于離心機底流還含有一定量的蛋白質(zhì)，在生產(chǎn)

8、中離心機底流稱為粗淀粉乳。第四節(jié)玉米淀粉的分離與精制淀粉與麩質(zhì)的分離是玉米濕磨提取淀粉基本生產(chǎn)的主要過程，兩者分離程度關(guān)系到淀粉（主產(chǎn)品）及麩質(zhì)粉（主要付產(chǎn)品）的收率和質(zhì)量。麩質(zhì)粉主要成分為蛋白質(zhì)又稱蛋白粉麩質(zhì)中蛋白質(zhì)含量與淀粉損失的關(guān)系4麩質(zhì)水主要成分/（干基）每噸玉米的淀粉損失量（kg）蛋白質(zhì)細(xì)纖維淀粉50104039551134306012282362132217701416127515108從上表可看出，淀粉與麩質(zhì)的分離效果無論對產(chǎn)品收率和產(chǎn)量質(zhì)量都至關(guān)重要。第四節(jié)玉米淀粉的分離與精制5、碟片噴咀離心機的工藝控制：根據(jù)淀粉與麩質(zhì)的比重差隨原漿濃度的提高而增加的特性，淀粉麩質(zhì)離心分離機的

9、進料濃度一般控制在69Be。根據(jù)淀粉漿粘度隨溫度而降低的原理，進料溫度一般控制在3540。為提高淀粉與麩質(zhì)分離效果，離心機底部洗水量的控制分析： 底部洗水的主要作用：一是清洗噴咀防止因底流沉積而堵塞噴咀。二是調(diào)節(jié)離心轉(zhuǎn)鼓內(nèi)液相的流動狀態(tài)。含有淀粉和麩質(zhì)的原漿進入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)碟片層隨轉(zhuǎn)鼓一起轉(zhuǎn)動，含淀粉較多的淀粉乳沿錐形碟片下移而麩質(zhì)水沿碟片上移，洗水從轉(zhuǎn)鼓下部進入液相濃縮區(qū)，使底流沉積區(qū)的內(nèi)壓增加而促使沿碟片上移的輕相與下移的淀粉乳流動方向相反。當(dāng)洗水量大于下移淀粉乳中的含水量時，則有部分淀粉被反沖進入麩質(zhì)水，則溢流會稍有較多的淀粉（俗稱溢流淀粉）；反之當(dāng)洗水量小于下移淀粉中的含水量時，則會有過多的

10、麩質(zhì)進入淀粉乳而導(dǎo)致底流中的蛋白質(zhì)含量過高。所以洗水量的洗水量的大小應(yīng)根據(jù)進料濃度與進料量、底流濃度與底流量，根據(jù)碟片噴咀離心分大小應(yīng)根據(jù)進料濃度與進料量、底流濃度與底流量，根據(jù)碟片噴咀離心分離機的工藝平衡關(guān)系式來分析計算，為降低淀粉乳的蛋白質(zhì)含量，洗水量離機的工藝平衡關(guān)系式來分析計算，為降低淀粉乳的蛋白質(zhì)含量，洗水量往往比理論計算值略大一點。往往比理論計算值略大一點。第四節(jié)玉米淀粉的分離與精制噴咀口徑的確定：噴咀口徑大小的確定可根據(jù)下列方法進行：在進料流量Q1（m3/h）和濃度N1（g/L）一定的工況下，假若粗淀粉乳的濃度設(shè)計值為N2（g/L），麩質(zhì)水淀粉含量忽略不計時，根據(jù)以上分離工藝平衡

11、的原理，粗淀粉乳流量Q2應(yīng)等于（m3/h）。Q2（粗淀粉乳流量）即為噴咀的噴出流量。假設(shè)噴咀的數(shù)量為n個，那個單個噴咀排出量應(yīng)等于（m3/h）。流速即淀粉乳排出的速度也就是噴咀在轉(zhuǎn)鼓上旋轉(zhuǎn)的圓周速度。當(dāng)轉(zhuǎn)鼓直徑為D（m）轉(zhuǎn)速為r/min時，淀粉乳排出速度應(yīng)等于（m/s）。通管的截面積即噴咀口截面積。經(jīng)有關(guān)數(shù)學(xué)公式計算與整理：噴咀口徑Q1：進料流量（m3/h）N1：進料濃度（g/L）N2：底流濃度（g/L）D：轉(zhuǎn)鼓直徑（m）r：轉(zhuǎn)速（r/min）n：噴咀數(shù)量（無因次） mmdrDNnNQ21182第四節(jié)玉米淀粉的分離與精制 上式可做為在一定設(shè)計工況下的碟片噴咀離心機噴咀口徑設(shè)計的參考計算式。 噴

12、咀經(jīng)過較長時間的磨損口徑會變大，隨之底流流量也將增加。要達(dá)到設(shè)定的底流濃度，進料量相應(yīng)增加，此時電機電流增加。當(dāng)電流值超出額定電流時就要更換噴咀。反之當(dāng)噴咀出現(xiàn)堵塞時底流量減少，如果進料量不變，溢流（麩質(zhì)水）將會帶走較多的淀粉。為了保證分離效果，就要減少進料量。在噴咀堵塞嚴(yán)重時還會出現(xiàn)進不去料的異?，F(xiàn)象。根據(jù)以上分析在實際生產(chǎn)往往根據(jù)離心機電流的變化來判斷噴咀的工作狀態(tài)：即當(dāng)電流超標(biāo)時，說明噴咀磨損嚴(yán)重應(yīng)停機更換；在電流下降明顯時說明噴咀堵塞嚴(yán)重應(yīng)停機清洗。第四節(jié)玉米淀粉的分離與精制 二、粗淀粉乳的精制工藝 分離麩質(zhì)后的粗淀粉乳中尚有較多的固體蛋白質(zhì)（麩質(zhì)）和少量的可溶蛋白以及無機鹽（灰份）。

13、要得到較純凈的淀粉，需要將粗淀粉乳中的非淀粉類物質(zhì)盡最大限度的去除。由于去除采用洗滌方法，所以通稱粗淀粉乳洗滌精制。相對于粗淀粉乳而言，洗滌去除雜質(zhì)后的淀粉乳稱為精淀粉乳。粗淀粉乳的洗滌精制常采用以下工藝：第四節(jié)玉米淀粉的分離與精制 分離機加旋流器旋流洗滌精制工藝 該工藝俗稱為分離機加旋流器淀粉提取工藝。本工藝采用12級旋流分離器去除粗淀粉乳的雜質(zhì)。 本公司用的分離方法從12級旋流洗滌流程中，不難看出首級旋流器溢流返回再進淀粉麩質(zhì)分離機，相應(yīng)增加了分離處理量，同時還會降低分離機進料濃度。因此都將首級旋流器的溢流進行濃縮，而分離出大量的澄清過程水。第四節(jié)玉米淀粉的分離與精制 由于精制的淀粉乳經(jīng)過

14、淀粉與麩質(zhì)分離機和旋流分離器的洗滌，所以該工藝俗稱為分離機加旋流器淀粉提取工藝。用于淀粉乳洗滌精制的旋流器稱為洗滌旋流器。由于一般常采用旋流洗滌級數(shù)為12級，該工藝常稱12級旋流洗滌。 在12級旋流洗滌中采用逆流洗滌原理，一次新鮮水從末級（第12級）進入洗滌系統(tǒng)，旋流器溢流逐級返回做為前一級的洗滌水。首級旋流器的溢流進入淀粉與麩質(zhì)分離機進行再分離，洗滌去除的雜質(zhì)進入麩質(zhì)水從分離機溢流排出。這樣在淀粉乳精制過程中，可充分回收淀粉，提高淀粉收率，同時減少一次新鮮水的用量。第四節(jié)玉米淀粉的分離與精制 淀粉乳洗滌精制質(zhì)量工藝控制指標(biāo) 各級進料濃度指標(biāo)： 預(yù)濃縮4-6Be；主分離7-9Be； 首級洗滌旋流器9-12Be；中間濃縮機3-5Be 各級出料濃度指標(biāo)： 預(yù)濃縮9