淀粉生产之分离与精制

1、 第四节玉米淀粉的分离与精制第四节玉米淀粉的分离与精制编讲宗兆迎编讲宗兆迎第四节玉米淀粉的分离与精制玉米经浸泡湿磨分离出胚芽和纤维后的浆液（俗称原浆）中，主要含有淀和粉麸质颗粒。玉米湿磨加工基本过程中的“分”主要指淀粉与麸质的分离。淀粉与麸质的分离是玉米淀粉生产的重要环节。一、淀粉与麸质分离的工艺原理据有关资料表明原浆中干物质的化学组成（按干基计算）如下：淀粉8992蛋白质68（N6.25）脂肪0.5-1%可溶物0.10.3灰分0.20.3细渣0.1g/L。从以上组份可看出：原浆中固形物主要是淀粉、麸质（不溶性蛋白质）和细渣。它们各具有不同的粒径和比重：淀粉526m，麸质12m，细渣65m，比

2、重：淀粉1.61，麸质1.18细渣1.3。根据原浆中各种固形物粒径和比重的不同，可采用以下方法进行分离：第四节玉米淀粉的分离与精制 2、淀粉的离心分离 惯性离心力： 当物体绕轴旋转时，则有向心力作用于该物体，力的方向朝向转轴。根据力学第三定律，则产生与向心力大小相等方向相反的离心力。这种与向心力大小相等、方向相反的这种与向心力大小相等、方向相反的离心力即为改变物体运动方向的惯性力。亦称惯性离心力离心力即为改变物体运动方向的惯性力。亦称惯性离心力 物体绕轴旋转产生惯性离心力的大小与转速转速的平方成正比正比，与旋转直径成正比直径成正比。在相同旋转直径和转速的状态下，重量大的物体较重量小的物体获得的

3、惯性离心力大。要增加惯性离心力主要是提高物体绕轴旋转的转速。 物体绕轴旋转时分离因素与旋转的速度平方成正比，与旋转半径成正比。要提高分离因素主要是提高转速。第四节玉米淀粉的分离与精制 如果将非均质液体放在一个密闭的圆筒内且绕圆筒中心轴随圆筒一起旋转，根据上述离心分离原理，比重较大的物料将获得较大的离心力而抛向圆筒的内壁；比重较小的物料获得离心力较小而在离轴较近的范围内旋转。当在圆筒壁开一定小孔时，抛在圆筒内壁上的物料将通过筒壁孔而甩出，从而实现了非均质液体中不同比重的两相液体的分离。比重较大的液体沿旋转半径的切线方向从孔甩出。旋转的圆筒俗称转鼓。不难看出，要增加两相离心分离的分离因素，提高转鼓

4、转速比加大转鼓直径要容易得多。第四节玉米淀粉的分离与精制 分离因素： 物体绕轴旋转时分离因素与旋转的速度平方成正比，与旋转半径成正比。要提高分离因素主要是提高转速。 如果将非均质液体放在一个密闭的圆筒内且绕圆筒中心轴随圆筒一起旋转，根据上述离心分离原理，比重较大的物料将获得较大的离心力而抛向圆筒的内壁；比重较小的物料获得离心力较小而在离轴较近的范围内旋转。当在圆筒壁开一定小孔时，抛在圆筒内壁上的物料将通过筒壁孔而甩出，从而实现了非均质液体中不同比重的两相液体的分离。比重较大的液体沿旋转半径的切线方向从孔甩出。旋转的圆筒俗称转鼓。不难看出，要增加两相离心分离的分离因素，提高转鼓转提高转鼓转速比加

5、大转鼓直径要容易得多。第四节玉米淀粉的分离与精制 3、碟片式喷咀离心机分离工艺： 根据离心分离原理经过多年的研究，发明并制造出包括转鼓（旋转圆筒体）进料、出料等装置在内的分离机。为增大分离面积在转鼓内中心轴上装上许多薄板制成的碟片状圆锥体以增加离心沉降面积。转鼓壁上有多个物料出口。碟片式喷咀离心机用于淀粉与麸质的分离时淀粉乳（重相）从喷咀喷出，麸质水（轻相）从转鼓中心汇集经中心泵排出。为提高两者分离效果往往从转鼓底部加入外部洗水。第四节玉米淀粉的分离与精制碟片式喷咀离心机的进料、重相、轻相、洗水四项参数存在如下平衡关系：设定：进料流量Q1 （m3/h）进料浓度N1（g/L） 底流流量Q2（m3

6、/ h）底流浓度N2（g/L） 溢流流量Q3（m3/ h）溢流浓度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在联立方程中：进料浓度N1，洗水浓度N4，是已知的检测值，底流浓度N2和溢流浓度N3是工艺设计值；进料流量 Q1与洗涤水流量Q4是已知的检测值，所以在上联立方程中仅有溢流和底流的流量值（Q3和Q2）是未知数。因此可对方程组求解得：Q2= （底流的流量）Q3= Q1+Q4-Q2 （溢流的流量）通过以上分析可得出：在进料流量与浓度、洗水流量与浓度已知的工况下就可以根据底流与溢流的浓度设定

7、值，计算出底流与溢流的流量。这恰是工艺设计中所需要的数值。第四节玉米淀粉的分离与精制 4、淀粉与麸质分离的设计指标： 碟片喷咀离心机用于淀粉与麸质的分离时，由于原浆中淀粉的粒度及比重比麸质都大，所以淀粉颗粒呈重相（悬浮液）从离心机底流排出，麸质颗粒呈轻相（麸质水）从离心机顶流排出。但由于多方面的因素两者是不会是绝对分开的。即重相（淀粉乳）中会含有少量麸质，而轻相（麸质水）中会含有少量淀粉。根据目前碟片喷咀离心机的制造质量及工人操作水平，分离的设计指标一般为底流（淀粉乳）蛋白质含量3.5（干基），溢流（麸质水）蛋白质含量60（干基）淀粉含量10（干基），由于离心机底流还含有一定量的蛋白质，在生产

8、中离心机底流称为粗淀粉乳。第四节玉米淀粉的分离与精制淀粉与麸质的分离是玉米湿磨提取淀粉基本生产的主要过程，两者分离程度关系到淀粉（主产品）及麸质粉（主要付产品）的收率和质量。麸质粉主要成分为蛋白质又称蛋白粉麸质中蛋白质含量与淀粉损失的关系4麸质水主要成分/（干基）每吨玉米的淀粉损失量（kg）蛋白质细纤维淀粉50104039551134306012282362132217701416127515108从上表可看出，淀粉与麸质的分离效果无论对产品收率和产量质量都至关重要。第四节玉米淀粉的分离与精制5、碟片喷咀离心机的工艺控制：根据淀粉与麸质的比重差随原浆浓度的提高而增加的特性，淀粉麸质离心分离机的

9、进料浓度一般控制在69Be。根据淀粉浆粘度随温度而降低的原理，进料温度一般控制在3540。为提高淀粉与麸质分离效果，离心机底部洗水量的控制分析： 底部洗水的主要作用：一是清洗喷咀防止因底流沉积而堵塞喷咀。二是调节离心转鼓内液相的流动状态。含有淀粉和麸质的原浆进入转鼓内碟片层随转鼓一起转动，含淀粉较多的淀粉乳沿锥形碟片下移而麸质水沿碟片上移，洗水从转鼓下部进入液相浓缩区，使底流沉积区的内压增加而促使沿碟片上移的轻相与下移的淀粉乳流动方向相反。当洗水量大于下移淀粉乳中的含水量时，则有部分淀粉被反冲进入麸质水，则溢流会稍有较多的淀粉（俗称溢流淀粉）；反之当洗水量小于下移淀粉中的含水量时，则会有过多的

10、麸质进入淀粉乳而导致底流中的蛋白质含量过高。所以洗水量的洗水量的大小应根据进料浓度与进料量、底流浓度与底流量，根据碟片喷咀离心分大小应根据进料浓度与进料量、底流浓度与底流量，根据碟片喷咀离心分离机的工艺平衡关系式来分析计算，为降低淀粉乳的蛋白质含量，洗水量离机的工艺平衡关系式来分析计算，为降低淀粉乳的蛋白质含量，洗水量往往比理论计算值略大一点。往往比理论计算值略大一点。第四节玉米淀粉的分离与精制喷咀口径的确定：喷咀口径大小的确定可根据下列方法进行：在进料流量Q1（m3/h）和浓度N1（g/L）一定的工况下，假若粗淀粉乳的浓度设计值为N2（g/L），麸质水淀粉含量忽略不计时，根据以上分离工艺平衡

11、的原理，粗淀粉乳流量Q2应等于（m3/h）。Q2（粗淀粉乳流量）即为喷咀的喷出流量。假设喷咀的数量为n个，那个单个喷咀排出量应等于（m3/h）。流速即淀粉乳排出的速度也就是喷咀在转鼓上旋转的圆周速度。当转鼓直径为D（m）转速为r/min时，淀粉乳排出速度应等于（m/s）。通管的截面积即喷咀口截面积。经有关数学公式计算与整理：喷咀口径Q1：进料流量（m3/h）N1：进料浓度（g/L）N2：底流浓度（g/L）D：转鼓直径（m）r：转速（r/min）n：喷咀数量（无因次） mmdrDNnNQ21182第四节玉米淀粉的分离与精制 上式可做为在一定设计工况下的碟片喷咀离心机喷咀口径设计的参考计算式。 喷

12、咀经过较长时间的磨损口径会变大，随之底流流量也将增加。要达到设定的底流浓度，进料量相应增加，此时电机电流增加。当电流值超出额定电流时就要更换喷咀。反之当喷咀出现堵塞时底流量减少，如果进料量不变，溢流（麸质水）将会带走较多的淀粉。为了保证分离效果，就要减少进料量。在喷咀堵塞严重时还会出现进不去料的异常现象。根据以上分析在实际生产往往根据离心机电流的变化来判断喷咀的工作状态：即当电流超标时，说明喷咀磨损严重应停机更换；在电流下降明显时说明喷咀堵塞严重应停机清洗。第四节玉米淀粉的分离与精制 二、粗淀粉乳的精制工艺 分离麸质后的粗淀粉乳中尚有较多的固体蛋白质（麸质）和少量的可溶蛋白以及无机盐（灰份）。

13、要得到较纯净的淀粉，需要将粗淀粉乳中的非淀粉类物质尽最大限度的去除。由于去除采用洗涤方法，所以通称粗淀粉乳洗涤精制。相对于粗淀粉乳而言，洗涤去除杂质后的淀粉乳称为精淀粉乳。粗淀粉乳的洗涤精制常采用以下工艺：第四节玉米淀粉的分离与精制 分离机加旋流器旋流洗涤精制工艺 该工艺俗称为分离机加旋流器淀粉提取工艺。本工艺采用12级旋流分离器去除粗淀粉乳的杂质。 本公司用的分离方法从12级旋流洗涤流程中，不难看出首级旋流器溢流返回再进淀粉麸质分离机，相应增加了分离处理量，同时还会降低分离机进料浓度。因此都将首级旋流器的溢流进行浓缩，而分离出大量的澄清过程水。第四节玉米淀粉的分离与精制 由于精制的淀粉乳经过

14、淀粉与麸质分离机和旋流分离器的洗涤，所以该工艺俗称为分离机加旋流器淀粉提取工艺。用于淀粉乳洗涤精制的旋流器称为洗涤旋流器。由于一般常采用旋流洗涤级数为12级，该工艺常称12级旋流洗涤。 在12级旋流洗涤中采用逆流洗涤原理，一次新鲜水从末级（第12级）进入洗涤系统，旋流器溢流逐级返回做为前一级的洗涤水。首级旋流器的溢流进入淀粉与麸质分离机进行再分离，洗涤去除的杂质进入麸质水从分离机溢流排出。这样在淀粉乳精制过程中，可充分回收淀粉，提高淀粉收率，同时减少一次新鲜水的用量。第四节玉米淀粉的分离与精制 淀粉乳洗涤精制质量工艺控制指标 各级进料浓度指标： 预浓缩4-6Be；主分离7-9Be； 首级洗涤旋流器9-12Be；中间浓缩机3-5Be 各级出料浓度指标： 预浓缩9