玉米芯的物理加工研发与应用

杨敬涛 于景泉

近年来,随着科技实力的不断增强,玉米芯深加工领域不断扩大。利用现代生物技术,以其为主要原料制作生产的化工产品不断被开发。比如糠醛、木糖、木糖醇、低聚木糖醇,等等一系列高附加值的产品相继问世,实现了工业化生产。玉米芯本身的价值已得到人们的认可与推广。但就其本身的组织结构、理化性质,还没有引起人们的足够认识。

玉米芯是玉米果穗脱去籽粒的穗轴,一般占玉米芯的20—30%,其组织结构大体分为三部分,1、玉米芯表层毛糙部分,称之为麸糠层。2、玉米芯中间部位,硬而有弹性,称之为玉米芯木质层,占玉米芯总质量的60%左右。3、玉米芯最里端,软质部分,软而洁白,称之为玉米芯海绵絮层,麸糠和海绵体部分约占玉米芯总量的40%左右。

玉米芯的主要组成成分:粗纤维:32—36%,粗蛋白:2—6%;粗脂肪:2.5%;灰分:3.0%;矿物质:1.2%;水分:7.7%。

玉米芯的物理性质:1、摩擦性。2、吸附性。3、无毒性。4、化学稳定性。5、硬而富有弹性。6、生物可降性。

以上对玉米芯的结构、组成到物理性质有了初步的认识,下面就玉米芯的加工至应用做一介绍。

一、玉米芯的加工

1、 粗加工

经过储存的玉米芯,其粗加工的最适水分12—18%。经过机器的撞击与研磨,把玉米芯加工成直径5—10mm粒度的颗粒。粗加工后的物料主要包括玉米芯颗粒与粗糠,称为混合料。其中颗粒占40%,粗糠占40%。

2、物料分离

就其本身加工工艺而言,物料分离是与粗加工同步进行的,之所以单独提出,是因为物料分离是玉米芯加工很关键的一步。这一工艺是经过风选把玉米芯混合料分离开来,其调节风力的大小决定着物料的比例与产品的价值趋势。风选出的颗粒称之为半成品,麸糠为玉米芯粗糠。

3、深加工

前面提到风选后的产品—半成品、麸糠。首先介绍一下半成的深加工。

深加工之前必须将不规则的半成品挤压成厚2、0—2、5mm的薄片,这样可以加快破碎速度,提高成品率和成品容重。之后是利用机械的撞击、剪切、与摩擦,把经压缩的半成品破碎。此时的物料是一些体积更小的颗粒与麸糠。通过高频振动筛和高方平筛,把这些混乱不规则的麸糠以及大小不同的颗粒分离开来。通过更换目数不同的筛网得到不同目数的颗粒。这时还不能称之为成品,由于在前几道工序中,不可避免的产生一些飞糠(即玉米芯细糠),因此最后一道工序就是分离,通过风力输送、风选、通风除尘,除去颗粒中的飞糠,最后得到的就是不同目数的成品。(一般在4—200目)

下面介绍一下麸糠。通过物料分离得到的玉米芯粗糠和物料分离中得到的玉米芯细糠,可以根据不同需求生产出细度不同的麸糠,还可以把它们压缩成块、成条,各有其不同的应用价值,包括玉米芯混合料的压块。

4、灭菌与烘干

玉米芯加工的适宜水分为12—18%,加工后为了储存以及成品不同的应用价值与应用取向,其成品最适水分应≤8%。由于其应用对霉菌严格要求,所以必须要进行灭菌烘干。这里介绍的是导热油,一种高温介质油,烘干、灭菌。烘干设备为卧式滚筒机。机内工作温度108—250℃,出料口温度100—160℃,物料机内保留时间10—30min.这样就可得到符合国际标准的玉米芯成品。

二,玉米芯的应用与研发

1、食用菌培养料

玉米芯混合料经过压块,由于其特有的组成成分和理化性质,可以用它为主料(培养料)生产各种食用菌,特点是成本低、周期短、长速快、定植早、吃料快、点种面广。

2、饲料

无论是玉米芯粗糠,还是经过深加工风选出的细糠,都是动物的饲料。特别是经过压缩的麸糠是反刍动物上好的口粮。 (以下主要是玉米芯成品的应用。先介绍一下玉米芯成品的主要成分及物理性质:粗纤维38%、粗蛋白7%、糖18%、吸附力50—70%、色泽乳黄、比重40—50%)

3、兽药载体 由于其吸附性强,保质期长,流动性好,经铵化后,基本上呈中性,高温灭菌后水分8%,无农药残留,无重金属,各种霉菌在指标控制之内,可用于兽药载体,是生产马杜霉素、维生素、胆碱霉素及预混剂、饲料添加剂等十几种兽药产品的载体,与以前的豆饼粉、淀粉相比具有成本低、均匀度好、松散性好、流动性好、吸附性强、适口性好、保质期长等特点。

4、清洁体

由于其固有的摩擦性、吸附性、无毒性、化学稳定性,可用于模具、仪器、电机、塑料、金银首饰、眼镜、手表、高尔夫球杆、发夹、纽扣的清洗和抛光。由于其具有很强的吸附能力可用于海上、水中油污的处理。

5、铺垫料。

由于其吸水性强,吸气味佳(氨气),无粉尘散发,表面干燥,更换次数少,持续时间长,损耗低。可用于实验动物的铺垫料。

6、作为一种燃料。

由于玉米芯的物理加工与应用,决定着它无霉变、无杂质。储存、加工加工过程中,不可避免的出现一些杂质、霉变料。经过压缩烧取暖锅炉(经过实践证明的),作为一种再生燃料,在地下资源日趋枯竭的今天,有着很深远的意义。

另外,可以用玉米芯生产合格的植物炭代替木炭,可以节省大量木材,却无污染,是一项很有发展前途的产品。

通过以上研考,可以预见,随着玉米芯产业的不断壮大与其新产品的研制问世,人们对以往的废弃物—玉米芯,逐渐有了更新的认识。相信不久的将来,无论是在物理还是化学应用上,必将有新的突破。