CN102805289B - 一种浓缩玉米浆的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种浓缩玉米浆的制备方法，该方法包括浸泡玉米粒，浓缩得到的玉米浸泡液，其中，浓缩得到的玉米浸泡液的方法包括将玉米浸泡液进行蒸发，所述蒸发的方法包括采用降膜蒸发器将玉米浸泡液浓缩至40-45重量％，并采用刮板薄膜蒸发器将得到的40-45重量％的玉米浆浓缩至48-52重量％。本发明的方法一方面避免了在采用降膜蒸发器对玉米浆进行浓缩时，浓度过高的浓玉米浆由于粘度大易堵塞降膜蒸发器的加热管的问题，并巧妙地利用了刮板薄膜蒸发器的特点，将玉米浆的浓度提高至适合的浓缩浓度，而得到浓度较高的玉米浆浓缩液。
Description
技术领域
本发明涉及一种浓缩玉米浆的制备方法。
背景技术
玉米浆是湿磨法玉米淀粉生产的重要副产品之一，也是淀粉生产中最先提取的副产品，是由玉米浸渍水浓缩得到的，实际上是玉米的抽提物。所述玉米浸渍水外观为棕褐色液体，干物质含量约为5-8重量％，主要成分大部分为玉米可溶性蛋白质及其降解物，如肽类、各种氨基酸等，另外还含有乳酸、植酸钙镁盐、可溶性糖类，有很高的营养价值，可用于发酵行业的微生物培养基，但多数作为动物饲料的添加物。
由于玉米浸渍水的浓度低，不便于贮存、运输和使用，因此，需要浓缩除去水分，为了节省能耗，一般采取减压多效蒸发，浓缩至干物质含量为40-45重量％左右，即为浓玉米浆。现有技术中通常采用多效降膜蒸发器对玉米浆进行浓缩，目的是尽量降低玉米浆中的含水量，以尽量减少后续的纤维饲料干燥过程中喷入玉米浆的水分，避免由于水分过多而导致的能耗加大，造成干燥机产量降低以及使玉米浆不能完全加入到纤维饲料中等问题。由于降膜蒸发器通常采用列管间接加热物料，如果被加热的物料浓度过高，粘度大，很容易造成蒸发器加热管局部干壁，结焦、结垢现象，并堵塞加热管，使得蒸发能力大大降低，故浓缩的玉米浆浓度一般只能达到40-45重量％左右。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术制备的浓玉米浆的浓度较低的缺陷，提供一种高浓度浓玉米浆的制备方法。
本发明提供了一种浓缩玉米浆的制备方法，该方法包括浸泡玉米粒，浓缩玉米浸泡液，其中，浓缩得到的玉米浸泡液的方法包括将玉米浸泡液进行蒸发，所述蒸发的方法包括采用降膜蒸发器将玉米浸泡液浓缩至40-45重量％，并采用刮板薄膜蒸发器将得到的40-45重量％的玉米浆浓缩至48-52重量％。
本发明的发明人发现，现有技术中虽然通常采用多效降膜蒸发器对玉米浆进行浓缩，但是由于受到种种限制，浓缩的玉米浆浓度一般只能达到40-45重量％左右。此外，刮板薄膜蒸发器由于本身结构原因不能制造得太大，因此其蒸发能力有限，现有技术也通常不采用刮板薄膜蒸发器对玉米浆进行浓缩。而本发明的发明人意外地发现，采用刮板薄膜蒸发器与降膜蒸发器组成多效蒸发系统，先采用降膜蒸发器将玉米浸泡液浓缩至40-45重量％，而后利用刮板薄膜蒸发器作为高浓度浓缩装置，可以进一步将浓度为40-45重量％的玉米浆浓缩至48-52重量％。一方面避免了在采用降膜蒸发器对玉米浆进行浓缩时，浓度过高的浓玉米浆由于粘度大易堵塞降膜蒸发器的加热管的问题，并巧妙地利用了刮板薄膜蒸发器的特点，如，刮板薄膜蒸发器采用的是夹套加热，不存在阻塞问题，且可以利用刮板薄膜蒸发器中的刮板进行强制搅拌，从而能够将玉米浆的浓度提高至适合的浓缩浓度(48-52重量％)，而得到浓度较高的玉米浆浓缩液。本发明得到的高浓度的玉米浆浓缩液中水含量减少，因此，可大大降低后续的高耗能干燥系统的能耗。此外，本发明得到的高浓度玉米浆由于出料温度高，流动性较好，可用管道输送到后续干燥设备及时喷入纤维中干燥。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的玉米淀粉的制备方法中采用多效蒸发系统对玉米浸泡液进行浓缩的流程图。
具体实施方式
本发明提供的浓缩玉米浆的制备方法包括浸泡玉米粒，浓缩玉米浸泡液，其中，浓缩得到的玉米浸泡液的方法包括将玉米浸泡液进行蒸发，所述蒸发的方法包括采用降膜蒸发器将玉米浸泡液浓缩至40-45重量％，并采用刮板薄膜蒸发器将得到的40-45重量％的玉米浆浓缩至48-52重量％；优选情况下，采用降膜蒸发器将玉米浆浸泡液浓缩至40-42重量％，并采用刮板薄膜蒸发器将得到的40-42重量％的玉米浆浓缩至48-50重量％。
按照本发明，所述蒸发的方法只要保证在采用降膜蒸发器将所述玉米浆浸泡液进行浓缩后使得到的玉米浆的浓度为40-45重量％，优选为40-42重量％，并保证在采用刮板薄膜蒸发器将得到的40-45重量％，优选为40-42重量％的玉米浆进行浓缩后使得到的浓缩的玉米浆的浓度为48-52重量％，优选为48-50重量％即可。
优选情况下，本发明的发明人采用刮板薄膜蒸发器与降膜蒸发器组成多效蒸发系统，对所述玉米浸泡液进行多效蒸发。其中，所述多效蒸发指的是将几个蒸发器串联运行的蒸发操作，使蒸汽热能得到多次利用，从而提高热能的利用率。
本发明的发明人发现，采用降膜蒸发器将玉米浸泡液浓缩的蒸发效数可以为3-4效，采用降膜刮板蒸发器将经过降膜蒸发器蒸发得到的玉米浆进一步浓缩的蒸发效数为1-2效；优选情况下，可以采用降膜蒸发器将玉米浆浸泡液进行三效蒸发，使得到的玉米浆的浓度达到40-45重量％，优选为40-42重量％，而后采用一效刮板薄膜蒸发器将得到的40-45重量％，优选为40-42重量％的玉米浆进行浓缩后使得到的浓缩的玉米浆的浓度为48-52重量％，优选为48-50重量％。
按照本发明的一种具体实施方式，可以采用四效蒸发的方法对玉米浸泡液进行浓缩，即，如图1所示，第一效刮板薄膜蒸发器与第二效降膜蒸发器串联，第二效降膜蒸发器与第三效降膜蒸发器串联，第三效降膜蒸发器与第四效降膜蒸发器串联。所述蒸发的方法包括将玉米浸泡液(IV效进料)泵入第四效降膜蒸发器中，在65-75℃的加热温度下，对该玉米浸泡液进行循环加热蒸发，得到浓度为7-10重量％的四效玉米浆料液和50-55℃的四效汁汽，并将该四效玉米浆料液(IV效料液)泵入第二效降膜蒸发器中，在98-105℃的加热温度下，对该四效玉米浆料液进行循环加热蒸发，得到浓度为18-20重量％的二效玉米浆料液和85-90℃的二效汁汽；将该二效玉米浆料液(II效料液)泵入第三效降膜蒸发器中，在85-90℃的加热温度下，对该二效玉米浆料液进行循环加热蒸发，得到浓度为40-45重量％的三效玉米浆料液和65-75℃的三效汁汽；将该三效玉米浆料液(III效料液)泵入一效刮板薄膜蒸发器中，在120-130℃的加热温度下，对该三效玉米浆料液进行蒸发，得到浓度为48-52重量％的浓缩玉米浆(I效出料)和98-110℃的一效汁汽。
按照本发明，上述第四效、第三效、第二效和第一效蒸发时的真空度与每一效的蒸发温度依据的热力学原理一一对应，为了便于观察操作，优选情况下，在第四效降膜蒸发器中蒸发的真空度可为0.08MPa至0.09MPa，更优选为0.084MPa至0.088MPa；在第三效降膜蒸发器中蒸发的真空度可为0.06MPa至0.075MPa，在第二效降膜蒸发器中蒸发的真空度可以为0.03MPa至0.04MPa，在第一效刮板薄膜蒸发器中蒸发的压力可为0.01MPa至0.05MPa，更优选为0.01MPa-0.046MPa。其中，所述真空度指处于真空状态下的气体稀簿程度。若所测设备内的压强低于大气压强，其压力测量需要真空表。从真空表所读得的数值称真空度。真空度数值是表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值，即：真空度＝(大气压强-绝对压强)。
为了减少生蒸汽的用量，优选情况下，用于第二效降膜蒸发器的加热蒸汽来自于一效汁汽或者为一效汁汽与生蒸汽的混合蒸汽；用于第三效降膜蒸发器的加热蒸汽来自于二效汁汽；用于第四效降膜蒸发器的加热蒸汽来自于三效汁汽；用于第一效刮板薄膜蒸发器的加热蒸汽来自于生蒸汽。四效汁汽通常可以用冷却水通过冷凝器进行冷却，并与真空系统相连接。
即，在上述四效蒸发操作的流程中，第一效刮板薄膜蒸发器以生蒸汽作为加热蒸汽，第二效至第四效降膜蒸发器均以其前一效产生的汁汽(即二次蒸汽)作为本效的加热蒸汽。特别地，如果第一效刮板薄膜蒸发器产生的一效汁汽不能满足第二效降膜蒸发器的加热要求，可以补充生蒸汽以产生足够汁汽而满足其加热要求。这样可以保证多效蒸发系统具有足够的蒸发能力，并且加热蒸汽可以多次利用，从而可大幅度减少生蒸汽的用量。
其中，加热蒸汽与玉米浸泡液或者各效得到的玉米浆浓缩液的流向可以为并流流程、逆流流程，也可以为错流流程，优选为错流流程。
优选情况下，为了使降膜蒸发器的蒸发能力最大，该方法还包括在将四效玉米浆料液泵入第二效降膜蒸发器中之前，将四效玉米浆料液预热至接近二效的蒸发温度，即，将四效玉米浆料液预热至85-90℃后可以立即进行第二效降膜蒸发器中进行蒸发。按照本发明，所述将玉米浸泡液预热的方法可以采用本领域常规的各种换热设备进行加热，优选情况下，可以采用列管换热器进行加热，且所述预热用加热蒸汽可以至少部分来自于二效汁汽。
按照本发明，所述降膜蒸发器和刮板薄膜蒸发器均为本领域常用的蒸发设备。所述降膜蒸发器的工作原理为：立式封闭容器内加热管束的壳程为加热蒸汽，管程为被蒸发溶液，溶液由泵送至容器顶部分配盘沿列管内壁呈膜状降落，并被外部蒸汽加热汽化，在下部进入分离室进行汽液分离，由于真空作用，汁汽进入后效蒸发器的壳程，液体则被重新泵入容器顶部加热，循环不断。所述刮板薄膜蒸发器的工作原理为：立式封闭容器的夹套内为加热蒸汽，容器内为被蒸发溶液，并采用刮板强制搅拌，使溶液在容器内壁成膜状分布，并被夹套内的蒸汽加热汽化，在容器上部进入分离室进行汽液分离。
按照本发明，将玉米粒进行浸泡可以采用本领域技术人员所公知的方法，例如，在50-55℃下，将玉米颗粒与浓度为0.1-0.35重量％的亚硫酸水溶液接触40-52小时，得到玉米浸泡液。用亚硫酸浸泡玉米粒可以使其各组成部分疏松，削弱相互间的联系，亚硫酸还可以破坏蛋白质网，使玉米粒表皮的半渗透膜变为渗透膜，加速和促进渗透和扩散作用，使玉米粒大量吸水溶胀、软化，大量可溶性蛋白溶解于浸泡液中，有利于进一步加工成玉米浆。不同的浸泡条件可能导致得到的玉米浸泡液中固含量的差异，通常情况下，所述玉米浸泡液的固含量为5-8重量％。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
下面将通过具体实施例对本发明进行进一步的详细描述。
下述实施例中所用的二效、三效和四效降膜蒸发器与本领域常用的降膜蒸发器，购自宜兴市格兰特干燥浓缩设备有限公司，型号为JMZ-4.5，水分蒸发能力为4500kg/h；所用的一效刮板薄膜蒸发器与本领域常用的刮板薄膜蒸发器，购自无锡市锡山雪浪化工设备厂，型号为LG-0.8，水分蒸发能力为160kg/h。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的浓缩玉米浆的制备方法。
(1)原料预处理
玉米原料(含水量14重量％)经斗式提升机输送依次进入初清筛、除铁器、平面回转清理筛进行筛选、除石、磁选等净化工序；
(2)浸泡
将净化后玉米计量后用水力输送至浸泡罐，用浓度为0.25重量％的亚硫酸水溶液进行逆流浸泡。浸泡灌为10个，每罐容量为50吨上述净化后的玉米原料，浸泡罐的浸泡液通过泵一部分自身循环，一部分与加入玉米呈逆向流动，即新加入的玉米用老酸浸泡，浸泡最久的玉米用新酸浸泡，玉米的浸泡时间为48小时，浸泡温度为50±2℃。
(3)蒸发
按照图1，将三台降膜蒸发器与一台刮板薄膜蒸发器组成多效蒸发器，第一效刮板薄膜蒸发器与第二效降膜蒸发器串联，第二效降膜蒸发器与第三效降膜蒸发器串联，第三效降膜蒸发器与第四效降膜蒸发器串联。
将由浸泡罐中抽出的50℃玉米浸泡液(每罐约出30m3，干物含量为7重量％)，泵入所述多效蒸发系统中的第四效降膜蒸发器中(控制玉米浸泡液流量为6m3/h)，在70℃的加热温度、0.068MPa的真空度下，对所述玉米浸泡液进行循环加热蒸发，得到浓度为9重量％的四效玉米浆料液和52℃的四效汁汽，将该四效汁汽通过列管冷凝器与真空泵连接，并将四效料液抽出(控制料液流量为5-6m3/h)并预热至85℃后泵入第二效降膜蒸发器中，在103℃的加热温度、0.015MPa的真空度下，对所述四效玉米浆料液进行循环加热蒸发，得到浓度为20重量％的二效玉米浆料液和88℃的二效汁汽(部分二效汁气可以用于预热四效玉米浆料液)；然后将所述二效玉米浆料液泵入三效降膜蒸发器中(控制料液流量为2-3m3/h)，在88℃的加热温度、0.034MPa的真空度下，采用二效的汁汽对所述二效玉米浆料液进行循环加热蒸发，得到产量为1000kg/h、浓度为42重量％左右的三效玉米浆料液和70℃的三效汁汽，且三效汁汽再作为第四效降膜蒸发器的热源；将所述1000kg/h、浓度为42重量％左右的三效玉米浆料液泵入第一效刮板薄膜蒸发器中，并采用125℃的生蒸汽、在0.24MPa的压力下，对所述三效玉米浆料液进行加热蒸发，得到产量为840kg/h、浓度为50重量％左右的浓缩玉米浆。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的浓缩玉米浆的制备方法。
按照实施例1的方法将玉米进行原料预处理和浸泡，不同的是：
将由浸泡罐中抽出的50℃玉米浸泡液(每罐约出25m3，干物含量为8重量％)，泵入所述多效蒸发系统中的第四效降膜蒸发器中(控制玉米浸泡液流量为6.2m3/h)，在70℃的加热温度、0.068MPa的真空度下，对所述玉米浸泡液进行循环加热蒸发，得到浓度为10重量％的四效玉米浆料液和52℃的四效汁汽，将该四效汁汽通过列管冷凝器与真空泵连接，并将四效玉米浆料液抽出(控制料液流量为5-6m3/h)并预热至88℃后泵入第二效降膜蒸发器中，在105℃的加热温度、0.023MPa的真空度下，对所述四效玉米浆料液进行循环加热蒸发，得到浓度为21重量％的二效玉米浆料液和90℃的二效汁汽(部分二效汁气可以用于预热四效玉米浆料液)；然后将所述二效玉米浆料液泵入三效降膜蒸发器中(控制料液流量为2-3m3/h)，在90℃的加热温度、0.03MPa的真空度下，采用二效的汁汽对所述二效玉米浆料液进行循环加热蒸发，得到产量为1180kg/h、浓度为42重量％左右的三效玉米浆料液和70℃的三效汁汽，且三效汁汽再作为第四效降膜蒸发器的热源；将所述1180kg/h、浓度为42重量％左右的三效玉米浆料液泵入第一效刮板薄膜蒸发器中，并采用130℃的生蒸汽、在0.18MPa的压力下，对所述三效玉米浆料液进行加热蒸发，得到产量为990kg/h、浓度为51重量％左右的浓缩玉米浆。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的浓缩玉米浆的制备方法。
按照实施例1的方法将玉米进行原料预处理和浸泡，不同的是：
将由浸泡罐中抽出的50℃玉米浸泡液(每罐约出35m3，干物含量为6重量％)，泵入所述多效蒸发系统中的第四效降膜蒸发器中(控制玉米浸泡液流量为5.8m3/h)，在65℃的加热温度、0.075MPa的真空度下，对所述玉米浸泡液进行循环加热蒸发，得到浓度为8重量％的四效玉米浆料液和50℃的四效汁汽，将该四效汁汽通过列管冷凝器与真空泵连接，并将四效玉米浆料液抽出(控制料液流量为5-6m3/h)并预热至85℃后泵入第二效降膜蒸发器中，在99℃的加热温度、0MPa的压力下，对所述四效玉米浆料液进行循环加热蒸发，得到浓度为19重量％的二效玉米浆料液和85℃的二效汁汽(部分二效汁气可以用于预热四效玉米浆料液)；然后将所述二效玉米浆料液泵入三效降膜蒸发器中(控制料液流量为2-3m3/h)，在85℃的加热温度、0.04MPa的真空度下，采用二效的汁汽对所述二效玉米浆料液进行循环加热蒸发，得到产量为830kg/h、浓度为42重量％左右的三效玉米浆料液和65℃的三效汁汽，且三效汁汽再作为第四效降膜蒸发器的热源；将所述830kg/h、浓度为42重量％左右的三效玉米浆料液泵入第一效刮板薄膜蒸发器中，并采用120℃的生蒸汽、在0.1MPa的压力下，对所述三效玉米浆料液进行加热蒸发，得到产量为700kg/h、浓度为50重量％左右的浓缩玉米浆。
对比例1
本对比例用于说明现有技术的浓缩玉米浆的制备方法。
按照实施例1的方法将玉米进行原料预处理和浸泡，不同的是，采用三效降膜蒸发器系统对玉米浸泡液进行浓缩，即，将由浸泡罐中抽出的50℃玉米浸泡液(每罐约出30m3，干物含量为7重量％)，泵入所述多效蒸发系统中的第四效降膜蒸发器中(控制玉米浸泡液流量为6m3/h)，在70℃的加热温度、0.068MPa的真空度下，对所述玉米浸泡液进行循环加热蒸发，得到浓度为9重量％的四效玉米浆料液和52℃的四效汁汽，将该四效汁汽通过列管冷凝器与真空泵连接，并将四效玉米浆料液抽出(控制料液流量为5-6m3/h)并预热至85℃后泵入第二效降膜蒸发器中，在103℃的加热温度、0.015MPa的真空度下，对所述四效玉米浆料液进行循环加热蒸发，得到浓度为20重量％的二效玉米浆料液和88℃的二效汁汽(部分二效汁气可以用于预热四效玉米浆料液)；然后将所述二效玉米浆料液泵入三效降膜蒸发器中(控制料液流量为2-3m3/h)，在88℃的加热温度、0.034MPa的真空度下，采用二效的汁汽对所述二效玉米浆料液进行循环加热蒸发，得到产量为1000kg/h、浓度为42重量％左右的三效玉米浆料液和70℃的三效汁汽，且三效汁汽再作为第四效降膜蒸发器的热源。若在第三效降膜蒸发器中将料液继续蒸发，使其浓度达到48-52重量％，则会由于料液粘度过大，流动性差，而在加热管内出现干壁、结焦现象，长期运行会堵塞加热管，使蒸发器不能正常运行。
Claims (7)
1.一种浓缩玉米浆的制备方法，该方法包括浸泡玉米粒，浓缩得到的玉米浸泡液，其特征在于，浓缩得到玉米浸泡液的方法包括将玉米浸泡液进行蒸发，所述蒸发的方法包括采用降膜蒸发器将玉米浸泡液浓缩至40-45重量%，并采用刮板薄膜蒸发器将得到的40-45重量%的玉米浆浓缩至48-52重量%；
采用降膜蒸发器将玉米浸泡液浓缩的蒸发效数为3效，采用刮板薄膜蒸发器将经过降膜蒸发器蒸发得到的玉米浆进一步浓缩的蒸发效数为1效；
所述蒸发的方法包括将玉米浸泡液泵入第四效降膜蒸发器中，在65-75℃的加热温度下，对该玉米浸泡液进行循环加热蒸发，得到浓度为7-10重量%的四效玉米浆料液和50-55℃的四效汁汽，并将该四效玉米浆料液泵入第二效降膜蒸发器中，在98-105℃的加热温度下，对该四效玉米浆料液进行循环加热蒸发，得到浓度为18-20重量%的二效玉米浆料液和85-90℃的二效汁汽；将该二效玉米浆料液泵入第三效降膜蒸发器中，在85-90℃的加热温度下，对该二效玉米浆料液进行循环加热蒸发，得到浓度为40-45重量%的三效玉米浆料液和65-75℃的三效汁汽；将该三效玉米浆料液泵入一效刮板薄膜蒸发器中，在120-130℃的加热温度下，对该三效玉米浆料液进行蒸发，得到浓度为48-52重量%的浓缩玉米浆和98-110℃的一效汁汽。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蒸发的方法包括采用降膜蒸发器将玉米浸泡液浓缩至40-42重量%，并采用刮板薄膜蒸发器将得到的40-42重量%的玉米浆浓缩至48-50重量%。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在第四效降膜蒸发器中蒸发的真空度为0.08MPa至0.09MPa，在第三效降膜蒸发器中蒸发的真空度为0.06MPa至0.075MPa，在第二效降膜蒸发器中蒸发的真空度为0.03MPa至 0.04MPa，在第一效刮板薄膜蒸发器中蒸发的压力为0.01MPa至0.05MPa。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，用于第二效降膜蒸发器的加热蒸汽来自于一效汁汽或者为一效汁汽与生蒸汽的混合蒸汽；用于第三效降膜蒸发器的加热蒸汽来自于二效汁汽；用于第四效降膜蒸发器的加热蒸汽来自于三效汁汽。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括在将四效玉米浆料液泵入第二效降膜蒸发器中之前，将四效玉米浆料液预热至85-90℃，所述预热用加热蒸汽至少部分来自于二效汁汽。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浸泡玉米粒的方法包括在50-55℃下，将玉米粒与浓度为0.1-0.35重量%的亚硫酸水溶液接触40-52小时，得到玉米浸泡液。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其中，所述玉米浸泡液的固含量为5-8重量%。
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