玉米淀粉工藝知識

玉米淀粉工藝學(xué)問淀粉概述一、淀粉的根本特性及形成1、淀粉的形成淀粉是植物體內(nèi)最重要的貯存碳水化合物，它以顆粒形態(tài)沉積在植物的種子、塊莖、塊根和莖髓中，是人類和動(dòng)植物賴以生存的主要養(yǎng)分成分。淀粉是綠色植物利用空氣中的二氧化碳和水進(jìn)展光合作用的產(chǎn)物，光合作用的總方程式如下：日光2＋2O〔C6H10O5〕n＋2在植物生長過程中，淀粉一般以微粒形式存在于葉綠素之間。植物生長成熟后，則分別貯存在植物的不同部位：根、莖、種子等。適宜作為工業(yè)生產(chǎn)淀粉的原料原料必需具備淀粉含量高。易于制造和價(jià)格低廉等條件。一般有：甘薯、馬鈴薯、木薯、玉米、小麥等。2、淀粉的化學(xué)構(gòu)造：淀粉是碳水化合物的一種高分子化合物，其分子式可以簡潔地表示為：〔C6H10O5〕n，其分子構(gòu)造有兩種：直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉是由多聚葡萄糖分子鏈狀聯(lián)結(jié)組成，為2－1.4糖苷鍵聯(lián)結(jié)。一個(gè)直鏈淀粉分子約含 200～980個(gè)葡萄糖基，其分子量為32023～160000。支鏈淀粉分子構(gòu)造有所不同，除2－1.4鍵聯(lián)結(jié)外，還有2－1.6側(cè)鏈聯(lián)結(jié)。一個(gè)支鏈淀粉分子平均含有600～6000個(gè)葡萄糖基，分子量為100000～。3、淀粉的理化性質(zhì)：物理性質(zhì)：A、淀粉的外觀：淀粉為白色的微小顆粒，不溶于冷水和有機(jī)溶劑。在顯微鏡下觀察，淀粉顆粒是透亮的，具有確定的外形和大小。玉米淀粉的粒徑一般在5～26微米，1淀粉約有17000億個(gè)顆粒，淀粉的比重為1.61，粘度1.3左右〔恩格式相對粘度〕。玉米淀粉的顆粒外形一般有園形和多角形兩種。上部軟胚體局部為園形，在胚芽兩旁硬胚體局部的顆粒為多角形。淀粉的顆粒在偏光顯微鏡下觀看有一黑色十字，稱為“偏光十字”。B、淀粉的水份含量：淀粉含有大量的水份，但卻不潮濕。在一般狀況下，玉米淀粉含水約為12～13％。淀粉含水份的多少，因空氣溫度、濕度而定，當(dāng)空氣的溫度和濕度發(fā)生變化時(shí)，淀粉含水份量也隨之變化。淀粉在不同濕度的空氣中含有不同的水份，稱為平衡水份。由于品種不同的緣由，使得用不同原料制成的淀粉平衡水份也不同。淀粉受熱，其所含水份被蒸發(fā)掉。加熱至130℃時(shí)，淀粉成為無水物；連續(xù)加熱至150～160℃時(shí)，變成一黃色水溶性物質(zhì)；溫度再上升則焦化。C、糊化：淀粉不溶于冷水中。假設(shè)混入冷水中，經(jīng)攪拌成乳狀懸浮液，稱淀粉乳。假設(shè)停頓攪拌，則淀粉顆粒在重力作用下自然沉淀。假設(shè)將淀粉乳加熱至確定溫度，淀粉顆粒開頭膨脹，這時(shí)偏光十字消逝，溫度連續(xù)上升，淀粉顆粒連續(xù)膨脹，可達(dá)原體積的幾倍到幾十倍。由于淀粉顆粒的膨脹，晶體構(gòu)造消逝，顆粒體積增大，晶間空隙脹滿，晶粒緊緊接觸在一起，這時(shí)，淀粉乳變成粘稠狀液體，雖停頓攪拌，淀粉也不會(huì)沉淀，這種現(xiàn)象稱為糊化。生成的粘稠液體稱為淀粉糊，。發(fā)生糊化現(xiàn)象的溫度稱為糊化溫度。玉米淀粉在55℃熱水中開頭膨脹，64℃時(shí)開頭糊化，72℃糊化完成。玉米淀粉糊混濁不透亮，隨著溫度的上升，粘度增加得很快，達(dá)到最高值時(shí)，連續(xù)加熱，保持確定的溫度，則粘度下降；假設(shè)停頓加熱，任其冷卻，粘度又上升。淀粉糊在機(jī)械攪拌下其粘度降低，攪拌速度越快，粘度降低的程度越大。D、遇碘變藍(lán)：淀粉遇碘〔T〕變?yōu)樗{(lán)色，加熱到約70℃，藍(lán)色消逝，經(jīng)冷卻后，藍(lán)色又重消滅。利用淀粉的這共性質(zhì)可鑒定淀粉的存在。這個(gè)藍(lán)色反響并不是化學(xué)反響，而是由于直鏈淀粉“吸附”碘形成絡(luò)合構(gòu)造。、化學(xué)性質(zhì)：a、與酸作用：淀粉是由D－葡萄糖基組成的多聚葡萄糖，在適當(dāng)?shù)乃岽嬖谙拢l(fā)生水解反響。通過完全的水解反響，100份淀粉可生成111份的D－葡萄糖?！睠6H10O5〕n＋2O6H12O6b、與酶作用：酶是生物催化劑，能促進(jìn)化學(xué)反響。能作用于淀粉的酶總稱為淀粉酶。在淀粉酶存在的條件下，淀粉在確定的溫度下，可水解成糊精、高糖、麥芽糖等，最終可生成葡萄糖。c、淀粉衍生物：組成淀粉分子的2－D－六葡萄糖基上有游離的羥基〔－〕存在，如用某些物質(zhì)來處理淀粉，就會(huì)得到一些淀粉衍生物。利用氫氧化鈉〔〕和硫酸二甲脂［〔2〕24］或甲基碘〔3I〕與氧化銀〔〕處理淀粉，能使淀粉分子中的全部游離羥基被甲氧基〔3O－〕取代，生成淀粉的酶衍生物。4、工業(yè)淀粉的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：一般工業(yè)淀粉的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)〔見表1〕藥用淀粉的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：依據(jù)1983年12月醫(yī)藥工業(yè)公司“四種藥用輔料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”〔2〕，1990〔3〕11990版藥典標(biāo)準(zhǔn)：淀粉〔〕本品系自禾本科植物玉蜀系的穎果或大戟科植物木薯的塊根中制得的多糖類顆粒。5、淀粉的用途：淀粉的用途很廣，除直接使用外，可以加工成各種變性淀粉、淀粉糖品以及淀粉衍生物。其主要用途可以分為以下幾個(gè)方面：1〕食品工業(yè)：淀粉是人類的主要食品，人身熱能的主要來源，能用淀粉制造糕點(diǎn)、糖漿、餅干、罐頭、粉絲、釀酒等，并可作為食品加工中的增稠劑、膠體生產(chǎn)劑、保潮劑、乳化劑、粘合劑等。造紙工業(yè)：使用大量淀粉為上膠料和涂料，改善紙張的性質(zhì)和增加強(qiáng)度。制造紙張、紙袋、紙盒等也使用大量淀粉制品作為膠粘劑。紡織工業(yè)：棉和人造絲等紡織工業(yè)，使用大量淀粉和淀粉制品作上漿料，以改善外觀，增加重量或轉(zhuǎn)變其它物理性質(zhì)。利用淀粉漿洗衣服，使得衣服纖維得到淀粉膜保護(hù)，延長衣服壽命?；瘜W(xué)工業(yè)：可制造糊精、葡萄糖、丁醇、乳酸、檸檬酸及其它藥片和藥丸等皆需使用淀粉。5〕其它：淀粉還可用于肥皂工業(yè)的去污劑、鑄造工業(yè)的膠粘劑、冶金工業(yè)的抑制劑、石油工業(yè)的鉆泥〔蓄水力氣強(qiáng)〕，還用于陶瓷工業(yè)中改善瓷漆的可塑性。干電池中作填充料，食鹽生產(chǎn)中的防潮劑等，其它很多行業(yè)的生產(chǎn)中都需要淀粉。二、玉米粒的組成和化學(xué)成分及品種1、玉米粒的組成玉米由胚乳、胚芽、種皮、根帽組成。玉米中淀粉和蛋白主要分布在胚，玉米油主要分布在胚芽中，纖維主要分布在種皮中。2、玉米的化學(xué)成分玉米主要含淀粉，占玉米粒干重的72％左右，除淀粉外尚含有蛋白質(zhì)、脂肪、灰份、可溶性糖類、維生素等。3、玉米的品種玉米一般分為五個(gè)品種：a、馬牙玉米，b、硬皮玉米，c、粉質(zhì)玉米，d、爆裂玉米，e、甜玉米。馬牙玉米、粉質(zhì)玉米適合生產(chǎn)玉米淀粉，其他三種玉米不適合生產(chǎn)玉米淀粉。三、玉米淀粉濕磨法生產(chǎn)概要〔一〕、淀粉玉米濕磨法生產(chǎn)歷史1、世界玉米淀粉進(jìn)展的歷史據(jù)有關(guān)資料記載,玉米是哥倫布早期航海把玉米樣本帶到西班牙傳入歐洲的;覺察的玉米化石最早的是7000多年前的,最早栽種玉米記載是1494年,1909年蠟質(zhì)玉米首先在中國覺察,硬皮玉米曾在歐洲南部及土耳其作為主食,美國馬芽玉米及其雜交品種的消滅,使玉米得以快速進(jìn)展。玉米消滅以后，人們漸漸覺察玉米富含淀粉，石器時(shí)代人們懂的了運(yùn)用石頭取淀粉；美國和意大利覺察了早期的干磨，以后在古羅馬消滅了簡潔的手推磨，18世紀(jì)中葉，漸漸消滅了水力磨、蒸汽推動(dòng)磨等。19世紀(jì)初首先覺察玉米淀粉可用磨碎浸泡后的玉米制造，玉米淀粉濕磨法生產(chǎn)從今開頭，始終進(jìn)展至今。20世紀(jì)50年月以后，世界淀粉工業(yè)隨著玉米基因工程的開發(fā)，不僅品質(zhì)改善產(chǎn)量有大幅度提高，同時(shí)社會(huì)對淀粉的需求日益增長，玉米淀粉產(chǎn)業(yè)快速進(jìn)展，規(guī)模向大型化進(jìn)展，隨之而來的是淀粉生產(chǎn)設(shè)備的改進(jìn)，1955麩質(zhì)分別機(jī)消滅，與此同時(shí)還高效消滅了沖擊磨、曲篩等設(shè)備，給玉米淀粉濕磨法工業(yè)的進(jìn)展制造了條件。1970年以后，人們更進(jìn)一步地追求工作效率和工作環(huán)境，降低消耗，削減空氣和水的污染，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)更多性能優(yōu)良、用途更廣的品種。2、中國玉米淀粉進(jìn)展的歷史解放前中國淀粉工業(yè)根本是作坊式的生產(chǎn)。中國成立以后，第一個(gè)五年打算期間，隨著醫(yī)藥工業(yè)進(jìn)展的需要，建設(shè)了第一個(gè)大型淀粉工廠，建立起了中國的根底淀粉工業(yè)。以后隨著國家整體工業(yè)的進(jìn)展，由于各行各業(yè)對淀粉需求量的增加，淀粉工廠如雨后春筍般的建立起來。1978年以后國家的改革開放政策，給淀粉工業(yè)帶來春風(fēng)，先進(jìn)的淀粉生產(chǎn)技術(shù)開頭走進(jìn)國門，中國淀粉生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備有了較大的進(jìn)展。淀粉產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)一步提高，淀粉和淀粉糖品種多樣化，淀粉生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，也培育了一批專家，淀粉專業(yè)科研教育得到快速進(jìn)展。〔二〕玉米淀粉濕磨法生產(chǎn)原理1、目的玉米淀粉生產(chǎn)的目的是要從玉米粒中盡可能多的提取純潔的淀粉及各種副產(chǎn)品，如淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維、及各種可溶性物質(zhì)。2、生產(chǎn)根本過程玉米淀粉濕磨法生產(chǎn)的根本過程為一泡、二磨、三分。一泡指玉米首先要用亞硫酸浸泡，使各組成局部疏松，破壞蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，加速滲透及集中作用，玉米大量吸水而膨脹，浸出可溶性物資。二磨，指粗磨和精磨，裂開玉米，使胚芽和纖維從玉米組織中分別。三分，即一分胚芽，二分纖維，三分麩質(zhì)。3、生產(chǎn)核心生產(chǎn)核心是熱環(huán)流原理，即水環(huán)流、物環(huán)流、熱環(huán)流。水環(huán)流指淀粉生產(chǎn)過程中只有一個(gè)加水點(diǎn)，過程水按干物質(zhì)濃度梯度循環(huán)使用。物環(huán)流指一種產(chǎn)品只有一個(gè)出口。熱環(huán)流指淀粉生產(chǎn)過程中是在熱過程下進(jìn)展的，熱的利用遵循逆流原理。四、工藝流程圖〔見附圖〕五、各工序工藝原理，工藝條件及工藝過程1、淀粉制造原理及工藝流程綜述：淀粉的制造過程，主要是物理加工過程。承受玉米為原料，不僅制得玉米淀粉，還綜合利用，制造玉米油、玉米漿、蛋白粉、纖維飼料等多種副產(chǎn)品。玉米中除含有大量的淀粉外，尚含有蛋白、脂肪、灰分和纖維素等其它物質(zhì)，而制造淀粉的目的是要從玉米中最大限度地把淀粉分出，盡可能制造出較純的淀粉，并充分利用玉米中的其它固形物質(zhì)〔如：胚芽、麩質(zhì)、可溶物、纖維渣等〕。鑒于上述理由，在制造中，先把玉米凈化，再用H23溶液浸漬玉米，抽取出玉米中大局部可