淀粉液糖生产过程控制系统

□ 官雪薇 江招财 国粮武汉科学研究设计院有限公司

淀粉液糖生产过程控制系统

□ 官雪薇 江招财 国粮武汉科学研究设计院有限公司

淀粉是植物通过光合作用合成的天然高分子有机化合物，是食物的主要构成部分，可以从富含淀粉的廉价食物中提取出来。玉米是很好的淀粉生产原料，在我国有广泛种植。淀粉是一种重要的工业原料，进一步深加工可以生产发酵用糖、医用无水葡萄糖等。在淀粉和葡萄糖生产过程中，尤其在淀粉糊化及蒸发过程的温度、密度控制过程中，自动控制起着非常重要的作用。

淀粉液糖生产过程；自控系统；研究

1 淀粉生产过程

玉米的主要成分是：淀粉、蛋白质、纤维和麸质。淀粉主要存在于胚乳，其他部分（主要包括种皮、胚根、胚芽等)应该去除而获得玉米油、蛋白、纤维等其他副产品。在淀粉生产工艺中，①将净化后的玉米用亚硫酸水浸泡，软化其组织便于分离，浸泡过程中游离出的蛋白部分及其他可溶性物质与水弧硫酸形成玉米浆。蒸发浓缩后的玉米浆是很好的发酵用氮源。浸泡过程中，温度控制在48～52 ℃，为方便操作，通常将温度监测仪表安装于现场浸泡罐上，但要注意防水和亚硫酸腐蚀，鉴于控制窜和浸泡罐的距离可现场配置对讲机，便于收发指令，增加互操作性[1]。

淀粉乳进入储罐后，调配一定密度值，满足要求后，开始生产液糖部分。

2 淀粉液糖生产过程

2.1 淀粉乳调浆

淀粉乳可从淀粉车间直接获取，也可通过商品淀粉加水调节得到。如果从淀粉车间打来，一般浓度为20～22波美（干物37%～39%），pH值5.5～6.5，需加水调节到干物30%～35%（16～19波美），pH值5.5～6.0，因为加入的水一般用回用的甜水，PH值较低，在液化之前需加碳酸钠溶液调节淀粉乳的pH值。同时加入耐高温淀粉酶，准备进行喷射液化。

2.2 液化

目前世界上液化工艺有几种方式，一次喷射一次加酶、一次喷射两次加酶和两次喷射两次加酶等。本次实验采用两次喷射两次加酶，在淀粉乳调浆的过程中先加入总加酶量的2/3。根据淀粉乳的干物视喷射器的性能，一般干物高一点对糖化罐的pH值保持、防止染菌有好处，但国产喷射器如果干物过高，不能保证液化效果，一般控制在33%以下；国外喷射器主要是丹麦尼鲁和美国水热公司生产，可在干物35%喷射。

一次喷射温度在105～110 ℃，喷射后经维持管20 s，维持过程尽量保持物料先进先出，保证足够的反应时间，维持结束后经一个反应器，闪蒸降温到98～100 ℃，反应20～30 min，出料直接温度145～155 ℃二次喷射，维持20 s进入闪蒸罐降温到98～100 ℃，再加入剩余部分的液化酶，进入到层流反应柱维持90～120 min。层流柱要求物料下进上出，是为了保持物料的先进先出，流出层流柱的物料DE值控制在12～14，也可以适当放宽，保证碘试不显蓝色，物料流动性好，蛋白凝聚好。

2.3 糖化

液化液经换热器或闪蒸降温到55～63 ℃，加入糖化用酶，进入糖化罐糖化。糖化加酶品种根据产品要求的不同而有所不同。如果生产结晶葡萄糖，直接加入糖化酶，一般加酶量为0.6 kg/ t，进糖化罐前要调节液化液的pH值到4.0～4.5，糖化时间一般在40～50 h，糖化罐出料DE值要求95以上。

2.4 过滤

糖化出料进入过滤工序，主要是除去淀粉中带来蛋白质和脂肪等杂质。过滤一般采用板框过滤机或真空转鼓过滤机，过滤过程中没有特别的工艺要领，按设备操作方法操作即可。过滤效果取决于蛋白凝聚的效果，追要溯源在于液化效果[2]。

2.5 脱色

脱色向糖液中加入活性炭，通过吸附除去糖液中的有色物质，然后通过过滤将糖活性炭除去。一般脱色之前糖液要升温到70～80 ℃，以保证脱色的效果，活性炭与产品接触时间为30 min左右，滤除活性炭的糖液透光率要达到98%以上，同时不能使活性炭粉末跑到后道工序。

2.6 离子交换

离子交换过程是通过阳阴离子交换树脂除去糖液中的无机离子。一般是走阳柱、阴柱，有的再走一遍阳、阴柱，再走1 h调节pH值。树脂使用前要大处理，大处理需经水洗（用脱盐水）、盐洗（用8%食盐和2%碱溶液）、水洗（用脱盐水清洗树脂中的盐和碱）、转型、定型（用4%的盐酸溶液冲洗阳树脂，用5%的氢氧化钠溶液冲洗阴树脂）、淋洗（用脱盐水冲洗树脂中的酸、碱，直到出水电导率小于30）。经上述处理后，树脂柱可进糖。从脱色工序过来的糖液需经降温，一般降到60 ℃以下就可以，根据树脂要求降温到45℃。阴柱出料电导率正常运行可在10左右，出料pH值可通过调节阳柱和阴柱的出料比例控制，当电导率超过30时，就要考虑换柱，对换下的柱子再生。

再生时，用4%盐酸再生阳柱，用5%的氢氧化钠溶液再生阴柱。再生前，用压缩空气将柱内的残糖顶回进料罐，再用脱盐水蒸发凝结水洗出树脂上的残糖，洗出甜水可用来调节淀粉乳浓度，残糖洗净后，进酸、碱分别对阳柱和阴柱再生，进酸、碱时间一般2～3 h，静置浸泡4～8 h，然后用蒸发冷凝水冲洗至电导率100以下，再生结束。

2.7 蒸发

蒸发工序将前道工序精制好的糖液浓缩的过程，一般用三效或四效真空蒸发。蒸发过程控制好进料量和蒸汽流量，控制出料干物浓度。蒸发形成的冷凝液收集进入冷凝液罐，用来作为离交工序的洗水。

[1]张旺.玉米全糖粉生产工艺中关键技术的研究[D].吉林大学，2009.

[2]关正军，申德超，刘远洋.挤压膨化对玉米淀粉糊化程度影响的研究[J].农机化研究，2003（1）:51-52.