CN104098709B - 一种薯类淀粉清洁生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了薯类淀粉清洁生产工艺，干式除杂后原料送入三级桨式清洗机，保持第一级桨式清洗机的工作水位不低于0.5m，三级桨式清洗机的工作水位依次递增10cm；清洗后破碎、锉磨成固体粒径低于1.5mm的浆料；浆料除砂，除砂喂入压力不低于0.15MPa，依次进行分离比4：1的离心分离和分离比为（3-4）:1的两级逆流离心洗涤，得到预处理浆料；继而旋流浓缩，浓缩倍数为4，顶流物送入一级旋流回收，一级旋流回收顶流物送入二级旋流回收，二级旋流回收顶流物排出，两级旋流回收分离比相比旋流浓缩依次递增5%；将旋流浓缩、两级旋流回收底流物送入九级逆流旋流，洗涤后的脱水、干燥。该工艺适于蛋白质含量低的薯类进行淀粉加工，大大节约了耗水量。

Description

一种薯类淀粉清洁生产工艺
技术领域
本发明涉及一种薯类淀粉清洁生产工艺，属于薯类淀粉加工技术领域。
背景技术
薯类淀粉的原料主要有马铃薯、甘薯和木薯等，工业上，由薯类原料加工提取淀粉一般需经历清洗、粉碎、筛分、旋流分离、脱水、干燥和包装成品等工艺步骤。
中国专利文献CN101838335A公开了一种薯类淀粉分离方法及设备，将原料粉碎、筛分后输送入浓缩步骤，该步骤中经旋流分离的溢流直接排出旋流系统，底流进入后续的精制步骤进一步分离，精制步骤最终分离得到底流淀粉乳并进行后续的脱水、干燥、包装成品步骤，形成成品淀粉；精制步骤分离得到的溢流输送入浓缩步骤进行二次分离。浓缩步骤为6级旋流，精制步骤为15级旋流，1、2级为粗纤维分离步骤，3-6级为细渣分离步骤，7-9级为二次分离步骤，10-19级为淀粉洗涤步骤，20、21级为精制淀粉乳步骤。
上述技术能够得到高纯度的淀粉产品；但是，上述淀粉加工工艺无法通过筛分完全去除掉粗纤维和细渣等，需要在浓缩步骤中通过多级逆向旋流去除，而且，为了使淀粉产品符合要求，还需设置多级逆向旋流进行精制，同时为了保持物料平衡，整个加工系统也要补充大量的水，这使得上述技术的逆向旋流级数过多，能耗和水耗过大。
再有，上述技术将精制步骤产生的逆流返回浓缩步骤进行二次分离回收淀粉，导致浓缩步骤的汁液被稀释，从而降低了浓缩步骤溢流物中蛋白质的含量，不利于后续对溢流物的蛋白质进行提取，特别是对于蛋白质含量较低的薯类，采用上述技术会导致后续蛋白质提取工艺的效率很低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术除多级逆向旋流精制外，还需通过多级逆向旋流去除粗纤维和细渣以及补充大量的水，导致上述技术的逆向旋流级数过多、能耗和水耗过大；进而提出一种旋流级数少的薯类淀粉加工工艺。
本发明同时所要解决的另一技术问题是现有技术将精制步骤的逆流返回浓缩步骤进行二次分离回收淀粉，导致浓缩步骤的汁液被稀释，降低了浓缩步骤顶流物中蛋白质的含量，从而降低了后续蛋白质提取工艺的效率；进而提出一种能够提高后续的浓缩步骤溢流物中蛋白质的提取效率的薯类淀粉加工工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种薯类淀粉清洁生产工艺，包括如下步骤，
(1)将原料进行干式除杂；
(2)将干式除杂后的原料送入三级桨式清洗机进行清洗，清洗过程中，保持第一级桨式清洗机的工作水位不低于0.5m，三级桨式清洗机的工作水位依次递增10cm；
(3)将清洗后的原料破碎、锉磨成固体粒径低于1.5mm的浆料；
(4)将所述浆料除砂，除砂的喂入压力不低于0.15MPa，之后依次进行离心分离和二级逆流离心洗涤，得到预处理浆料；离心分离中浆料与纤维的体积分离比4：1，每一级逆流离心洗涤中浆料与纤维的体积分离比为(3-4)：1；
(5)将所述预处理浆料旋流浓缩，顶流物送入一级旋流回收，所述旋流浓缩的浓缩倍数为4；将所述一级旋流回收的顶流物送入二级旋流回收，所述二级旋流回收的顶流物排出系统，所述一级旋流回收和二级旋流回收的分离比相比旋流浓缩依次递增5％；将旋流浓缩、一级旋流回收和二级旋流回收的底流物送入九级逆流旋流进行洗涤；所述九级逆流旋流中，除第一级外，后一级逆流旋流的顶流物流向前一级逆流旋流继续进行处理；
(6)将洗涤后的浆料脱水、干燥即可。
锉磨后浆料的固含量为10-20wt％。
所述旋流浓缩的分离比为5:1。
所述九级逆流旋流的浓缩倍数为4。
干燥温度为110-130℃。
将九级逆流旋流中第一级的顶流物回流至三级桨式清洗、锉磨和除砂中的至少一步中使用。
将脱水得到的洗液回流至锉磨中使用。
所述原料为木薯。
采用旋流除砂机进行除砂。
采用气流干燥机进行干燥。
其中，桨式清洗机的工作水位通过清洗机底部的排石阀门向外排除砂石来进行调节，通常其工作水位为达到溢流口位置的高度，以保证桨叶得以顺利拨动，使砂石与木薯完全分离。
逆流离心洗涤是指原料和洗涤液逆向流进离心机后边洗涤边进行离心，得到混有洗涤液的浆料。
本发明与现有技术方案相比具有以下有益效果：
(1)本发明所述的薯类淀粉清洁生产工艺，原料经干式除杂后，通过三级桨式清洗机进行清洗，其中将第一级桨式清洗机的工作水位保持在不低于0.5m并且使三级桨式清洗机的工作水位依次递增10cm，这样能将原料与固体杂质分离开，去除掉大部分固体杂质如砂粒和泥土，这样的木薯原料更易于进行后续的破碎和锉磨，锉磨后的浆料中大部分为料渣和纤维杂质，形成固体粒径低于1.5mm的浆料，经喂入压力不低于0.15MPa的除砂操作后可去除浆料中的残余砂粒等固体杂质以及大部分料渣和比重较重的粗纤维；后续经分离比4：1的离心分离能够去除掉剩余的细渣和纤维，再经两级逆流离心洗涤可回收大部分淀粉，而且进一步去除剩余的细纤维，继而再对浆料进行后续的浓缩、回收和洗涤。本申请通过三级桨式清洗、破碎、锉磨、除砂、离心分离和两级逆流离心洗涤几乎可完全去除掉固体、料渣、纤维等杂质，将后续的多级旋流完全用于淀粉洗涤，减少了旋流级数，节约了能耗和水耗，最终形成杂质含量很低的预处理浆料，避免了现有技术中需多级逆向旋流去除粗纤维和细渣且需补充大量水所导致的工艺级数过多、能耗和水耗过大的问题。
而且，本申请将旋流浓缩后的顶流物经两级旋流回收淀粉后再将顶流物排出用于提取蛋白质，并且在这一过程中顶流物中的蛋白质浓度被进一步提高，避免了现有技术中浓缩步骤顶流物中蛋白质的浓度低，不利于后续蛋白质提取的技术问题。
(2)本发明所述的薯类淀粉清洁生产工艺，锉磨后浆料的固含量为10-20wt％。上述锉磨后浆料中大量淀粉物质和蛋白质被释放出来，从而能够促进后续料渣、纤维与淀粉、蛋白质物质的分离。所述旋流浓缩的分离比为5:1，可去除蛋白质，提高最终淀粉的含量。
(3)本发明所述的薯类淀粉清洁生产工艺，特别适用于蛋白质含量低的木薯，现有加工工艺需要通过逆向旋流除去细渣和纤维，因此需要设置多级逆向旋流，并且为了保持物料平衡，需要补充大量的洗涤液，这使得现有加工工艺的吨耗水量高达20-30吨，所分离出的汁液中蛋白质浓度很低，经济价值低。本发明如上述所述，克服了现有技术所存在的问题，最终可得到蛋白质浓度高的汁液，便于后续进行蛋白质提取。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被理解，本发明结合附图和具体实施方式对本发明的内容进行进一步的说明；
图1为本发明所述薯类淀粉清洁生产工艺中旋流浓缩和两级旋流回收步骤的示意图；
图2为本发明所述薯类淀粉清洁生产工艺的流程图。
具体实施方式
实施例1
本发明所述薯类淀粉清洁生产工艺流程，包括：
(1)将木薯原料经皮带输送机输送至干式除杂机中进行干式除杂；
(2)将干式除杂后的木薯送入三级桨式清洗机进行清洗，清洗过程中，保持第一级桨式清洗机的工作水位不低于0.5m，第二级桨式清洗机的工作水位比第一级的高10cm，第三级桨式清洗机的工作水位比第二级的高10cm；本实施例中，三级桨式清洗机内的水位都是通过其底部的排石阀门向外排除砂石来进行调整，当水位高度达到清洗机的溢流口位置时即达到工作水位，通过桨叶的波动来推动木薯原料与固体杂质分离并进入后续工艺；
(3)将清洗后的原料破碎、锉磨成固体粒径低于1.5mm的浆料，去除掉固体杂质后的原料含砂量很低，这样的木薯原料更易于破碎和进行精细锉磨，使得锉磨后的浆料中大部分为料渣和纤维固体杂质；本实施例中，锉磨后浆料的固含量为10-20wt％，上述固含量的锉磨后浆料中大量淀粉物质和蛋白质被释放出来，从而能够促进后续料渣、纤维与淀粉、蛋白质物质的分离。
(4)将所述浆料用旋流除砂机进行除砂，除砂的喂料压力为0.15MPa，可进一步除去残留的砂粒和锉磨后释放出的大部分料渣和粗纤维，之后经分离比4：1的离心分离可去除细渣和细纤维，再经分离比均为(3-4):1的两级逆流离心洗涤回收淀粉、去除剩余细纤维后，可得到几乎完全不含固体杂质的预处理浆料；
(5)如图1所示，将所述预处理浆料旋流浓缩W1，顶流物送入一级旋流回收W2，所述旋流浓缩的浓缩倍数为4，本发明依据实际工艺需要可对旋流浓缩的分离比进行选择，在本实施例中，所述旋流浓缩的分离比为5:1；将所述一级旋流回收W2的顶流物送入二级旋流回收W3，所述二级旋流回收W3的顶流物排出系统，所述一级旋流回收W2和二级旋流回收W3的分离比相比旋流浓缩W1依次递增5％，经旋流浓缩W1后预处理浆料中的大部分淀粉进入底流物中，大部分蛋白质进入顶流物中，再将该顶流物进行两级旋流回收，进一步回收淀粉进入底流物，同时进一步提高顶流物中的蛋白质浓度，所得到二级旋流回收W3的顶流物可作为高浓度蛋白质汁液进行蛋白质提取；将旋流浓缩W1、一级旋流回收W2和二级旋流回收W3的底流物送入九级逆流旋流进行洗涤，九级逆流旋流的浓缩倍数可根据实际需要进行选择，在本实施例中，所述九级逆流旋流的浓缩倍数为4；所述九级逆流旋流中，除第一级外，后一级逆流旋流的顶流物流向前一级逆流旋流继续进行处理，经旋流浓缩和两级旋流回收，淀粉的绝大部分进入上述步骤的底流物中，将这些底流物进一步洗涤可得到高质量淀粉的浆料；
(6)将洗涤后的浆料采用刮刀离心机进行脱水后，送入气流干燥机在110-130℃干燥即得到薯类淀粉产品Ⅰ。
实施例2
在上述基础上，作为可变化的实施方式，如图2所示，将九级逆流旋流中第一级的顶流物回流至三级桨式清洗、锉磨和除砂中的至少一步中作为洗涤液使用。将脱水得到的工艺水回流至锉磨作为浆料补充水。
对比例1
对比例1为中国专利文献CN101838335A中公开的薯类淀粉分离工艺。
将木薯原料粉碎后、筛分后进行浓缩，浓缩的顶流物直接排出，底流物进入精制步骤最终得到底流进行脱水、干燥得到薯类淀粉产品Ⅱ；其中，浓缩步骤为6级旋流，精制步骤为15级旋流，浓缩步骤的1-2级为粗纤维分离、3-6级为细渣分离，精制步骤的1-3级为二次分离，4-13级为淀粉洗涤，14-15级为精制淀粉乳；此外，精制步骤所分离得到的溢流物与筛分后的原料一起进行浓缩步骤进行分离。
对比例2
(1)将木薯原料经皮带输送机输送至干式除杂机中进行干式除杂；
(2)将干式除杂后的原料破碎成浆料；
(3)将所述浆料除砂，除砂的喂料压力为0.15MPa，得到预处理浆料；
(4)将预处理浆料旋流浓缩，顶流物送入一级旋流回收，所述旋流浓缩的浓缩倍数为4，旋流浓缩的分离比为5:1；将一级旋流回收的顶流物送入二级旋流回收，二级旋流回收的顶流物排出系统，一级旋流回收和二级旋流回收的分离比相比旋流浓缩依次递增5％；将旋流浓缩、一级旋流回收和二级旋流回收的底流物送入九级逆流旋流进行洗涤，九级逆流旋流的浓缩倍数为4；所述九级逆流旋流中，除第一级外，后一级逆流旋流的顶流物流向前一级逆流旋流继续进行处理；
(5)将洗涤后的浆料采用刮刀离心机进行脱水后，送入气流干燥机在110-130℃干燥即得到薯类淀粉产品Ⅲ。
对比例3
(1)将木薯原料经皮带输送机输送至干式除杂机中进行干式除杂；
(2)将干式除杂后的原料送入三级桨式清洗机进行清洗，清洗过程中，保持第一级桨式清洗机的工作水位不低于0.5m，第二级桨式清洗机的工作水位比第一级的高10cm，第三级桨式清洗机的工作水位比第二级的高10cm，控制方式同实施例1；
(3)将清洗后的原料破碎、锉磨成固体粒径低于1.5mm的浆料，锉磨后浆料的固含量为10-20wt％；
(4)将所述浆料用旋流除砂机进行除砂，除砂的喂料压力0.15MPa，之后经分离比4：1的离心分离和分离比均为(3-4):1的两级逆流离心洗涤，得到预处理浆料；
(5)将所述预处理浆料旋流浓缩后，顶流物排出系统，底流物送入九级逆流旋流进行洗涤；所述九级逆流旋流中，除第一级外，后一级逆流旋流的顶流物流向前一级逆流旋流继续进行处理；
(6)将洗涤后的浆料脱水、干燥即得到薯类淀粉产品Ⅳ。
测试例
1.测试实施例1与对比例1生产每吨淀粉的耗水量、所得薯类淀粉品质、淀粉得率及含蛋白质汁液中的蛋白质浓度，结果见表1。
表1
由表1可知，实施例1与对比例1相比减少了旋流级数，大大节约了用水量，而且实施例1的淀粉品质和淀粉得率均高于对比例1。实施例1的二级旋流回收顶流物的蛋白质浓度较高，而对比例1中浓缩步骤顶流物的蛋白质浓度较低，可知实施例1的二级旋流回收顶流物更适于进行后续蛋白质提取，因此本发明所述工艺尤其适用于对蛋白质含量较低的木薯进行淀粉加工，得到蛋白质浓度提高的料液，以便进行后续的蛋白质提取。
2.测试实施例1与对比例2所得薯类淀粉品质以及预处理浆料中固体杂质去除率，结果见表2。
表2
由表2可知，实施例1经干式除杂、三级桨式清洗、破碎、锉磨、除砂、离心分离、两级逆流离心洗涤后，预处理浆料中固体杂质去除率为99.9m％，杂质含量很低，后续的多级旋流主要用于淀粉的回收洗涤；而对比文件2的预处理浆料中固体杂质去除率较低，后续的多级旋流仍然有一部分用于除杂，从而影响了淀粉的回收洗涤效果；从结果可知，实施例1的淀粉品质和淀粉得率均高于对比文件2。
3.测试实施例1与对比例3所得薯类淀粉品质，结果见表3。
表3
实施例1 对比例3
淀粉白度(％) 95.2 95
淀粉得率(％) 94 91
由表3可知，由于加入了淀粉的两级旋流回收并控制旋流浓缩的浓缩倍数、两级旋流回收的分离比，实施例1的淀粉提取率比对比例3更高。
虽然本发明已经通过上述具体实施例对其进行了详细的阐述，但是，本专业普通技术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变化，均属于本发明所要保护的范围。

Claims (10)

1.一种薯类淀粉清洁生产工艺，包括如下步骤，
(1)将原料进行干式除杂；
(2)将干式除杂后的原料送入三级桨式清洗机进行清洗，清洗过程中，保持第一级桨式清洗机的工作水位不低于0.5m，三级桨式清洗机的工作水位依次递增10cm；
(3)将清洗后的原料破碎、锉磨成固体粒径低于1.5mm的浆料；
(4)将所述浆料除砂，除砂的喂入压力不低于0.15MPa，之后依次进行离心分离和二级逆流离心洗涤，得到预处理浆料；离心分离中浆料与纤维的体积分离比4：1，每一级逆流离心洗涤中浆料与纤维的体积分离比为(3-4)：1；
(5)将所述预处理浆料旋流浓缩，顶流物送入一级旋流回收，所述旋流浓缩的浓缩倍数为4；将所述一级旋流回收的顶流物送入二级旋流回收，所述二级旋流回收的顶流物排出系统，所述一级旋流回收和二级旋流回收的分离比相比旋流浓缩的分离比依次递增5％；将旋流浓缩、一级旋流回收和二级旋流回收的底流物送入九级逆流旋流进行洗涤；所述九级逆流旋流中，除第一级外，后一级逆流旋流的顶流物流向前一级逆流旋流继续进行处理；
(6)将洗涤后的浆料脱水、干燥即可。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，锉磨后浆料的固含量为10-20wt％。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述旋流浓缩的分离比为5:1。
4.根据权利要求1-3任一项所述的工艺，其特征在于，所述九级逆流旋流的浓缩倍数为4。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，干燥温度为110-130℃。
6.根据权利要求1、2、3或5所述的工艺，其特征在于，将九级逆流旋流中第一级的顶流物回流至三级桨式清洗、锉磨和除砂中的至少一步中使用。
7.根据权利要求1、2、3或5所述的工艺，其特征在于，将脱水得到的洗液回流至锉磨中使用。
8.根据权利要求1、2、3或5所述的工艺，其特征在于，所述原料为木薯。
9.根据权利要求1、2、3或5所述的工艺，其特征在于，采用旋流除砂机进行除砂。
10.根据权利要求1、2、3或5所述的工艺，其特征在于，采用气流干燥机进行干燥。
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