消毒工艺在玉米粉液化中的应用

高善礼

中粮生物化学（安徽）股份有限公司，安徽蚌埠 233010

0 引言

液化过程中，淀粉首先糊化，糊化后淀粉分子在耐高温α-淀粉酶分子的作用之下，最终形成含有少量葡萄糖的糊精溶液。耐高温α-淀粉酶，pH作用适合范围5.5～7.0，最佳范围为6.0～6.2。玉米、河水含有细菌，特别是赖氨酸废水含大量细菌。乳酸菌消耗料糖源、氮源、磷源等液营养物和生长因子。醋酸菌分泌醋酸和其他副产物，丁酸菌除产生丁酸外，它们还能产生少量的醋酸、乳酸、己酸等。细菌不断繁殖，分泌有机酸，使料液酸值升高，pH下降。细菌中的芽胞在100℃以上经过一段时间才会死亡。漂白粉是一种强氧化剂，遇水反应后释出活性氧和氯，起到杀菌作用。青霉素属于户内肽胺类抗生素，它通过抑制细菌细胞壁的合成起作用。可以有效地杀死革兰氏阳性菌。

1 实验方法

1）实验装备：中粮生物化学（安徽）股份有限公司40万t玉米/年生产线，玉米直接粉碎后调浆，喷射液化。喷射器能力为200方/小时，喷射后经过7台层流柱。压滤使用XM80/1000×1000压滤机；2）实验材料：本地玉米，淀粉含量70%～74%，蛋白含量8%～10%，脂肪含量3%～8%。淀粉酶，诺维信（中国）投资有限公司生产的利可来 Supra耐高温α-淀粉酶。氢氧化钙，浙江长兴华业化工有限公司生产，含量≥95%，盐酸不溶物≤0.6%，筛余物≤5%，重金属≤10mg/kg。漂白粉，山东郯城县漂白粉厂，有效氯≥28%。青霉素钾，华北制药股份有限公司，16亿单位/kg；3）实验方法：第一月，粉碎后的玉米粉和工艺用水混合成粉浆，其pH值在4.0～5.1；添加氢氧化钙调整pH值在5.8～6.2，添加淀粉酶，使用蒸汽喷射液化，喷射温度92℃，在层流柱维持1.5小时，使用压滤机压滤。检测工艺用水活菌数，液化液活菌数，液化液pH值，滤渣中糖分。第二月，玉米粉碎、液化、压滤方法不变；在工艺水槽，每两小时一次性添加10kg漂白粉，漂白粉在工艺水中消毒时间在1.5小时。在粉浆槽每小时一次性添加0.5kg青霉素钾。检测工艺水活菌数，液化液活菌数，液化液pH值，滤渣中糖分。对比添加消毒剂前后各指标变化，以及加工吨玉米的消耗，产糖量、饲料量；4）样品检测：活菌数，使用平板计数法；微生物形态，使用上海光学仪器五厂XSP-2CA生物显微镜检测； pH值 ，使用METTLER TOLEDO pH计；滤渣糖分，使用酶水解法检测。

2 结果与讨论

1）使用消毒工艺前，调浆水细菌数最低500万个/mL，最高1.2亿个/mL，细菌数波动大，水质不稳定。粉浆中细菌数和调浆水的细菌数相比，上升6.7千万个/mL～3.6亿个/mL。原因是调浆水中、玉米粉浆温度在32℃～40℃之间，玉米粉浆营养丰富，细菌大量繁殖。液化液仍存大量细菌，最高1.4亿个/mL，最低2475万个/mL，细菌数波动较大；原因是液化喷射温度92℃，液化后85℃；可以杀灭大部分细菌，不能杀灭芽胞，压滤后温度适宜，细菌继续生长繁殖。液化液pH值最低5.1，最高5.6，波动范围大，在此条件下不能有效发挥淀粉酶的作用。液化液的pH值和调配pH值相比，大幅度下降，平均下降0.65.主要原因生产过程中，物料中的细菌产生乳酸、醋酸、丁酸等，降低了粉浆、液化液的pH值；

2）使用消毒工艺后，调浆水细菌数平均7.5万个/mL，原因是漂白粉杀灭调浆水中的细菌。滤液pH值最低5.6，最高6.0，在耐高温α-淀粉酶的适合pH值范围，接近最佳pH值范围；

3）使用消毒工艺后，调浆用水的细菌个数大幅度下降，平均下降4869万个/mL；消毒后粉浆细菌数平均18万个/mL，平均下降1.9亿个/mL；糖液细菌数平均673个/mL，平均下降7479万个/mL。使用消毒工艺前，滤渣水分平均53%，饲料中糖份平均18.8%，使用消毒工艺后滤渣水分平均50%，饲料中糖份平均17.5%；滤渣水分平均下降3%，饲料中糖份平均下降1.3%。原因是使用消毒工艺之前，物料中细菌分泌酸性物质，降低粉浆的pH值，影响耐高温α-淀粉酶的催化作用，影响液化反应，液化液粘度大，过滤效果差，滤渣中水分高，滤渣中的糖液含量增加；

4）加工吨玉米，原工艺干燥饲料消耗0.35t蒸汽，使用消毒工艺后消耗0.31t蒸汽，原因是滤渣水分降低后，生产同样重量饲料，干燥机蒸发水量减少。使用消毒工艺后加工吨玉米产糖0.654t，比之前的0.651t相比，加工吨玉米多产糖30kg；加工吨玉米氢氧化钙的消耗降低0.98kg。按2010年价格，饲料2100元/t，糖液内部价格2760元/t，蒸汽内部价格150元/t；加工吨玉米，酶、玉米、电、人员成本为2230元，核算加工吨玉米效益，改进前58.2元，使用消毒工艺65.5元，使用消毒工艺后加工吨玉米效益增加7.3元，2010年加工玉米43万t，增加效益43×7.3=313.9万元。

3 结论

1）玉米粉使用赖氨酸废水和河水调浆后喷射液化，细菌大量繁殖，同时分泌酸性物质，降低调配后的pH值，影响液化反应；

2）使用漂白粉、青霉素对调浆水和物料消毒，可以杀灭细菌，稳定液化反应，降低滤渣的糖份；

3）使用漂白粉、青霉素消毒工艺后，提高玉米产糖量，节约氢氧化钙的使用量，节约干燥饲料的蒸汽，具有良好的经济效益。

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