CN102500446B

CN102500446B - 一种玉米干法加工工艺及装置

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Publication number: CN102500446B
Application number: CN2011103371442A
Authority: CN
Inventors: 王洪福; 王毅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2031-10-31
Also published as: US20150030739A1; EP2774679A1; EP2774679A4; WO2013064046A1; CN102500446A

Abstract

本发明涉及一种玉米干法加工工艺，主要由清理、调质、脱皮、脱胚与破糁及选胚与提糁工序组成，所述脱皮工序由第一道搅拌剥皮、着水和第二道搅拌剥皮依次组成。所述着水工序为用着水机向玉米中添加占玉米重量0.5－5%的水，水温为10－60℃，着水后在10min内将玉米送至搅拌剥皮工序加工，搅拌剥皮过程中将玉米高度控制在0.5－3m，搅拌时采用搅拌机，控制搅拌机的搅拌棒线速度为1－6m/S。采用本发明工艺可以显著提高脂肪含量低于1%的玉米糁、玉米粉及纯度达80%以上胚芽的产出率，尤其是胚芽提取率和提取出的胚芽纯度，经济和社会效益显著。

Description

一种玉米干法加工工艺及装置

技术领域

本发明涉及一种采用搅拌脱皮和碾压脱坯的玉米干法加工工艺，它适用于把玉米粉碎加工产出玉米糁、玉米粉、玉米胚芽和玉米皮的生产线。

背景技术

玉米有干湿两种加工方法。所谓湿法加工是指用水把玉米浸渍数十小时以后再粉碎后生产淀粉和淀粉糖产品的方法。严格分类除上述湿法加工者外，包括只有一道粉碎加工工序的饲料用玉米加工方法在内其它所有加工方法都属干法加工范畴。但现在人们通常所述干法加工（包括加少量润湿水的所谓半湿法加工）都是特指生产供人食用、食品工业和酿酒工业等用的玉米糁和玉米粉的加工方法。权威资料记载：广义干法加工的玉米可能占世界总产量80%以上，狭义干法加工的玉米也要占世界总产量20%以上。显然，干法加工是主要的玉米加工方法。

现有的玉米加工工艺流程主要由玉米清理、水汽调质、脱皮、脱胚与破糁和选胚与提糁五个工段组成。玉米籽粒由胚乳、胚芽、皮层和根冒四部分组成。人类直接食用的是被称为玉米糁和玉米粉的胚乳碎粒。胚乳主要成分是淀粉，其脂肪平均含量为0.8%。玉米胚芽平均含脂肪40%，含蛋白质18%，其糖类、矿物质和维生素的含量也很丰富。因胚芽混入玉米糁和玉米粉中影响食用口感并对酿酒等行业不利，所以脂肪含量不大于1%是玉米糁和玉米粉的一个重要的质量指标。又因以淀粉为主的胚乳混入胚芽会严重影响出油率，所以胚芽的纯度被定为不低于80%。玉米皮层和根冒的主要成分是纤维素，它只能做低价值的饲料或工业原料用。玉米加工的成品包括玉米糁、玉米粉、玉米胚芽和玉米皮（因密度相近根冒都混在玉米皮中）。其中玉米糁和玉米粉是生产线的主产品，玉米胚芽和玉米皮是副产品。因玉米糁和玉米粉的质量是由所含玉米胚乳的纯度决定的，而玉米胚芽含大量营养和经济价值都很高的脂肪和蛋白质，深加工的经济和社会效益巨大，所以，把胚乳与皮层和胚芽分离开（以下均简称脱皮和脱胚），并提取最大数量的纯净胚乳和胚芽是玉米加工的关键指标。

现有的玉米干法加工脱皮工段用结构和工作原理都与碾米机类似的脱皮机碾掉玉米部分皮层。因为玉米皮层强度高，吸水性能差，且与胚乳结合牢固，再加上近似梯形的扁平形状的玉米籽粒在碾辊与筛筒之间狭小的空间内翻转困难，所以，现有技术每道脱皮工序在破碎率达10%左右时，脱皮率却只有30%左右。皮层未脱掉的玉米和玉米碎粒被送到后续工序用以撞击为主的设备加工，这样必然产出大量由皮层、胚芽和胚乳中的两种或三种成分混成一体的颗粒。因粘附少量皮层和胚芽的胚乳粒与同等粒度的纯胚乳粒及粘附少量皮层和胚乳的胚芽粒与同等粒度的纯胚芽粒的密度和悬浮速度都相近，很难分离，所以目前中国乃至全世界玉米干法加工业高标准产品成品率都很低（资料记载中国脂肪含量低于1%的玉米糁和玉米粉的平均出率只有30%，发达国家最高也只能达到45%，但玉米籽粒中脂肪含量平均值为0.8的胚乳的平均含量却是83%！）。脱皮工段脱皮率低和脱皮时产出碎粒多是现有技术存在上述弊端的根源。因脱皮脱胚技术不过关，中国和世界上许多国家都把整粒玉米粉碎用作饲料，这样每年浪费的可供人食用的优质食用油和优质植物蛋白质资源达数百万或数千万吨，而这些数百或数千万吨脂肪用作饲料，对饲养业的危害也不容忽视。

发明内容

根据上述情况，本发明目的在于提供一种采用搅拌脱皮和碾压脱坯的玉米干法加工工艺及装置，它适用于把玉米粉碎加工产出玉米糁、玉米粉、玉米胚芽和玉米皮的生产线。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种玉米干法加工工艺，主要由清理、调质、脱皮、脱胚与破糁及选胚与提糁工序组成，其中，所述脱皮工序主要由第一道搅拌剥皮、着水和第二道搅拌剥皮依次组成。其中清理工序可以由磁选、筛选和去石等工序组成。

具体的，所述第二道搅拌剥皮可根据生产线实际情况重复1－4次，重复搅拌剥皮时每次搅拌剥皮后用风选或筛选除去已剥除的皮层。

进一步的，所述着水工序为用着水机向玉米中添加占玉米重量0.5－5%的水，水温为10－60℃（优选20－60℃），着水后在10min内将玉米送至搅拌剥皮工序进行加工，搅拌剥皮过程中将玉米高度控制在0.5－3m。搅拌剥皮时可采用搅拌机，控制搅拌机的搅拌棒线速度为1－6m/S。

较好的，在脱胚与破糁工序中可以使用搅拌机对玉米再次进行搅拌剥皮。

一种实现所述玉米干法加工工艺的装置，其包括依次连接的磁选器、振动筛、垂直吸风道、去石机、毛玉米仓、水汽调节机、润玉米仓、第一搅拌剥皮机、着水机、第二搅拌剥皮机、吸式风选机、齿辊磨粉机、圆筒分级筛和平筛；其中所述圆筒分级筛的一端出口与第四搅拌剥皮机连接，第四搅拌剥皮机与平筛连接；所述垂直吸风道的上端口与第一风网装置连接；所述吸式风选机的上端口与第二风网装置连接，所述第一和第二风网装置由风机、离心集尘器和闭风器组成。

具体的，所述第二搅拌剥皮机和吸式风选机的数量可根据生产线的实际情况增加1－4台。

所述脱胚与破糁工序由1道研磨（齿辊磨粉机）、1道筛选（圆筒分级筛）和1道搅拌剥皮（第四搅拌剥皮机）工序组成。所述选胚与提糁工序可以由1道筛选和1道比重分选工序组成。必要时可增设由至少1道研磨工序、1道筛选和1道比重分选工序组成研磨精选工段。

本发明工艺中采用常规的方法预先对玉米进行调质处理。如向玉米中添加1～5%的室温水同时用蒸汽进行处理（使用水汽调节机即可实现），处理后转移至润玉米仓存储润湿6～24h。这样既可以保证玉米皮层能够充分吸水软化，又可以使玉米胚芽充分吸水提高韧性。调质处理后再对玉米进行脱皮处理。

本发明工艺中的着水工序可以采用喷雾着水机。着水的目的在于使水分通过外皮破损的地方进入玉米皮层与胚乳之间，使玉米外皮和胚乳分离开。着水需要注意水温、加水量及着水时间等。着水的水温控制在10～60℃之间。一般使用常温水就可以达到工艺效果，略微加温可使水更快的渗入到玉米表皮内，有利于外皮分离。温度若过高（超过60度），可能使玉米内的蛋白质受损、熟化，破坏玉米的品质，而且过多消耗煤电，得不偿失。着水量控制在玉米重量的0.5－5%以内，因为加水的目的在于润湿表皮，过多的加水并不能起到更好的效果，而且浪费水资源。着水后最好在10min内将玉米送至搅拌剥皮工序进行加工。因为表皮会在着水短时间分离，而时间长了，胚乳会吸收水分，使表皮重新沾到玉米上，不利于剥皮。着水工序可用液态水对玉米进行喷洒，也可以用水蒸气对玉米进行处理。

所述脱皮工序的每道搅拌剥皮工序都可通过调节搅拌剥皮机的搅拌棒线速度和容器内料位高度来控制搅拌强度和剥皮效果，保证每道搅拌剥皮工序能在基本不产出碎玉米粒的前提下剥除大部分玉米皮层，使剥皮工段的整体工艺效果达到剥除70%以上玉米皮层的目标。

本发明工艺中搅拌剥皮工序采用搅拌机（详见专利CN200910157760.2）。搅拌机（本文中也可称为搅拌剥皮机）工作时，靠刃口锋利的刮刀刮削去除玉米皮层。搅拌剥皮的原理是：让物料保持一定高度，下层物料承受上层物料的压力从而产生握持力，与搅棒搅拌力产生相对的力，刮或磨玉米表皮，使之破损，从而剥除玉米外皮，搅拌过程中，物料之间也会产生摩擦效应，也能磨掉一部分外皮。搅拌应注意物料的搅拌深度、搅棒的形式和材质、搅拌的时间及搅棒运动速度等参数。搅拌剥皮时玉米物料高度以控制在0.5－3米为宜。玉米物料高度过低，握持力不够，无法达到较好的剥皮效果；玉米高度过高则物料的握持力过大，加大搅拌剥皮的能耗，并且因施力过大使玉米破碎产生副作用。搅棒可使用在棒上镶嵌刀片的形式，将玉米的外皮刮下来，也可用聚酯棒或者砂轮对玉米进行抛光。可依据玉米性质的不同，来调整搅拌时间和搅棒搅速，从而获取高的玉米表皮剥除率和低的玉米破碎率，达到较好的剥皮效果。可在整个搅拌剥皮工序开始前增加一道着水工序，其目的在于增加玉米皮层韧性，从而在第一次搅拌剥皮过程中能更好的刮掉玉米表皮。可重复整个或部分搅拌剥皮工艺步骤，从而提高剥皮比例，获取较好的工艺效果。本发明工艺中设置2～4道搅拌剥皮工序工序。实际操作时，只要基本搅拌不产出碎玉米粒，每道工序都可把搅拌剥皮机的搅拌强度调到较高水平，以保证搅拌剥皮工序的整体工艺效果达到剥除玉米籽粒70%以上皮层（玉米籽粒顶端和胚芽处的凹坑上的皮层刮刀碰不到，整粒状态很难剥掉），同时玉米籽粒破碎率应控制在3%以内的目标。

本发明工艺在脱胚与破糁工序通过齿辊磨粉机研磨来破碎整粒玉米。因玉米胚芽厚度只有玉米整粒厚度的1/3左右，玉米胚芽含脂肪多，有延展性，不易破碎，玉米胚芽吸水迅速、吸水膨胀后与胚乳和皮层的结合力减弱，所以用齿辊磨粉机研磨时，把磨辊轧距调到2mm 左右就能很容易达到在碾碎玉米籽粒时基本不伤及玉米胚芽的目的。研磨破碎后的物料筛选出1mm以内的细料送圆筒分级筛进行选胚与提糁，大颗粒送第三搅拌剥皮机重新进行搅拌剥皮。这里设置搅拌剥皮工序的目的在于用安装刮刀搅棒的刮刀刮掉粘附在大胚乳粒上的皮层和小胚芽粒及粘附在大粒胚芽上的皮层和小胚乳粒，尽量增加纯净的大胚乳和胚芽粒的含量。

本发明选胚与提糁工序的第一道筛选工序是用平筛把脱胚与破糁工段送来的物料按粒度大小分成若干等级，第二道筛选工序采用重力分级机和清粉机分别对第一道筛选工序分离出的大小物料按照密度和悬浮速度的不同进一步筛选分级。重力分级机和清粉机筛选出的重质物料是成品玉米糁，轻质物料是胚芽，而介于两者之间的是未达标的胚乳、胚芽和皮层的混合物（以下均简称混合物料）。混合物料品质较差者可直接做饲料用。现代化生产线一般增设由至少1道研磨工序和至少1道筛选工序组成研磨精选工段，在分离出少量纯净胚芽和胚乳后，剩余混合料做饲料用。

和现有技术相比，本发明工艺的有益效果：

（1）本发明工艺在保持玉米籽粒基本完整的前提下，剥掉玉米70%以上的皮层。剥下的皮层几乎全部呈大片状，很容易分离。未剥掉的皮层也大多从玉米胚乳上剥开（指一部分粘附在胚乳上，另一部分已剥离胚乳的片状皮层），在后续工序很容易被分离。剥下至少70%以上的玉米皮层，并让它们呈大片状被分离出去意味着一举攻克了困扰世界玉米加工业上千年的玉米脱皮难的技术难题，在此基础上进一步解决了玉米脱胚难的问题，这必将成为玉米干法加工领域一次质的飞跃。玉米脱皮脱胚难问题的攻破，使得仅在中国每年就可开发出高达数百万吨的优质食用油和植物蛋白质资源（在全世界范围则可能是数千万吨），显然其经济和社会效益都是异常巨大的。

（2）本发明工艺中采用脱胚与破糁的工序可以使脂肪含量不大于1%的玉米糁和玉米粉的产出率高达60%以上（现有技术仅30－40%），而纯度达80%左右的胚芽出率可以提高到10%以上（现有技术仅为7%左右），综合经济生产效益显著提高。

（3）本发明工艺中搅拌剥皮工段使用水汽调节机在给玉米着水湿润的同时，还能清除粘附在玉米皮层上的粉尘、污物等杂质，使生产线上的玉米成品含砂量降低，洁净度和食用品质明显提高。

附图说明

图1为本发明所述玉米干法加工工艺的流程示意图。

具体实施方式

以下结合优选实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。

实施例1

一种玉米干法加工工艺，其工艺流程主要为：磁选→筛选→去石→入毛玉米仓→调质→润玉米→第一道搅拌剥皮→着水→第二道搅拌剥皮→第一道风选→第三道搅拌剥皮→第二道风选→脱胚与破糁→选胚与提糁。

一种实现所述玉米干法加工工艺的装置（如图1所示），该装置包括依次连接的磁选器1、振动筛2、垂直吸风道3、去石机4（去石机4经第一螺旋输送机33与毛玉米仓5连接）、毛玉米仓5（毛玉米仓5经第二螺旋输送机34、第二提升机35与水汽调节机6连接）、水汽调节机6（水汽调节机6经第三螺旋输送机36与润玉米仓7连接）、润玉米仓7（润玉米仓7经第四螺旋输送机37、第三提升机38与第一搅拌剥皮机8连接）、第一搅拌剥皮机8、喷雾着水机9、第二搅拌剥皮机10、第一吸式风选机11、第三搅拌剥皮机12、第二吸式风选机13（第二吸式风选机13经第四提升机39与齿辊磨粉机26连接）、齿辊磨粉机26、圆筒分级筛27和平筛14；其中所述圆筒分级筛27的一端出口与第四搅拌剥皮机15连接；所述垂直吸风道3的上端口与第一风网装置40连接；所述第一吸式风选机11和第二吸式风选机13的上端口均与第二风网装置41连接，所述风网装置40、41由风机、离心集尘器和闭风器组成。第一风网装置40用于收集玉米清理工段吸出的轻杂质；第二风网装置41用于收集搅拌剥皮、选胚与提糁工工段产出的玉米皮层、根冒、细小胚乳和胚芽粒等副产品。

生产线使用时，先将玉米放入下料坑31中，经第一提升机32依次进入磁选器1（除去铁磁性杂质）、振动筛2（除去大小杂质和轻杂质）、垂直吸风道3（除去轻杂质）、去石机4（除去石子等重杂质）中清理除杂，除杂后经第一螺旋输送机33送入毛玉米仓5中，再通过第二螺旋输送机34、第二提升机35进入水汽调节机6内着水润湿，然后送入润玉米仓7中放置15h左右，接着经第四螺旋输送机37、第三提升机38先进入第一搅拌剥皮机8中进行初步搅拌剥皮（用以让部分玉米皮破损或剥离，利于在下一步的着水工序中水能更好的进入玉米内部），然后用喷雾着水机9进行喷雾着水（着水量约3%，水温35度左右），玉米着水后8min左右依次进入第二搅拌剥皮机10、第一吸式风选机11、第三搅拌剥皮机12和第二吸式风选机13中进行连续两道搅拌剥皮分离工序去除玉米皮层，可以剥除70%以上的玉米皮层（剥除的皮层用风选机11和13清除剥下的玉米皮和其它杂质，然后进入第二风网装置41进行后续的分离处理）。已剥除70%以上皮层的玉米在确保所有玉米籽粒破碎和基本不损伤胚芽的前提下，用齿辊磨粉机26碾碎后，用圆筒分级筛27筛出细料送平筛14中进行筛理，筛出的大颗粒粗料送入第四搅拌剥皮机15中进行再次搅拌剥皮，再次搅拌剥皮后的物料仍然送人平筛14中进行筛理分级。平筛14按成品粒度要求把物料分成大糁料、中糁料、小糁料、粗粉料和细粉料（常用作饲料，记为SL）五种物料，其中大糁料送入第一重力分级机16中进一步筛选分级得到纯度极高的大糁（DS）、胚芽（PY）和混合料；中糁料送入第二重力分级机17中进一步筛选分级得到纯度极高的中糁（ZS）、胚芽（PY）和混合料。第一重力分级机16和第二重力分级机17的上端出口均与第二风网装置41连接。小糁料送入第一清粉机18中进一步筛选分级得到纯度极高的小糁（XS）、胚芽（PY）和混合料。粗粉料送入第二清粉机19中进一步筛选分级得到纯度极高的粗粉（CF）、胚芽（PY）及可用作饲料的细料（SL）。各不同粒度的玉米大糁料、中糁料和小糁料粗粉料分离得到的混合料可以相应再次用光辊磨粉机20、21、22轻研，用平筛23、24、25筛选出胚芽（PY）后，再用清粉机进行二次筛选；清粉机二次筛选出的前段筛下物为玉米糁或玉米粉，上层筛上物为胚芽，其余为混合料。为降低生产成本，清粉机二次筛选出的混合料大多用作饲料，不需再重复精选。调控重力分级机16、17和清粉机18、19可使其筛选出的重质物料达到玉米糁的质量标准，也可使其筛选出的胚芽纯度达到甚至超过80%这一现有水平。该实施例可用于生产大、中、小玉米糁和粗细玉米粉等多种产品的生产线。如果生产线要减少玉米成品的品种，只需将大颗粒玉米糁研磨破碎即可。

采用本发明工艺和装置对玉米进行加工，玉米糁和玉米粉的产出率高，经济效益十分显著。最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims

1.一种玉米干法加工工艺，主要由清理、调质、脱皮、脱胚与破糁及选胚与提糁工序组成，其特征在于，所述脱皮工序主要由第一道搅拌剥皮、着水和第二道搅拌剥皮依次组成；

所述着水工序为用着水机向玉米中添加占玉米重量0.5－5%的水，水温为10－60℃，着水后在10min内将玉米送至搅拌剥皮工序进行加工，搅拌剥皮过程中将玉米高度控制在0.5－3m；

搅拌剥皮时采用搅拌机，控制搅拌机的搅拌棒线速度为1－6m/S。

2.如权利要求1所述的玉米干法加工工艺，其特征在于，所述第二道搅拌剥皮为1－4次，重复搅拌剥皮时每次搅拌剥皮后用风选或筛选除去已剥除的皮层。

3.如权利要求1所述的玉米干法加工工艺，其特征在于，在脱胚与破糁工序中使用搅拌机对玉米进行搅拌剥皮；

所述脱胚与破糁工序由一道齿辊磨粉机研磨、一道圆筒分级筛筛选和一道搅拌剥皮机搅拌剥皮工序组成；

所述齿辊磨粉机的磨辊轧距调到2mm。

4.实现权利要求1所述玉米干法加工工艺的装置，其特征在于，该装置包括依次连接的磁选器、振动筛、垂直吸风道、去石机、毛玉米仓、水汽调节机、润玉米仓、第一搅拌剥皮机、着水机、第二搅拌剥皮机、吸式风选机、齿辊磨粉机、圆筒分级筛和平筛；其中所述圆筒分级筛的一端出口与第四搅拌剥皮机连接，第四搅拌剥皮机与平筛连接；所述垂直吸风道的上端口与第一风网装置连接；所述吸式风选机的上端口与第二风网装置连接，所述第一和第二风网装置均由风机、离心集尘器和闭风器组成。

5.如权利要求4所述用于玉米干法加工工艺的装置，其特征在于，所述第二搅拌剥皮机和吸式风选机的数量可根据生产线的实际情况增加1－4台。