CN1083251C - 在脱水过程中降低谷物基纤维物质的含水量的方法 - Google Patents

Abstract

一种在谷物纤维脱水过程中降低含谷物纤维液流含水量的处理方法，包括往液流中加入有效剂量的非离子表面活性剂。

Description

在脱水过程中降低谷物基纤维物质的含水量的方法

本发明背景

对谷物的湿法磨制可得到四种主要产品：淀粉、麸质饲料、麸质粗粉和油。通常，湿法磨制的目的是：分离得到纯的可食用的淀粉和油，分离出用于食品或饲料的含蛋白质百分比较高的浓缩物(麸质粗粉)，将剩下的纤维和可溶性颗粒混合以制成蛋白质含量约21％的饲料配料(麸质饲料)。(对碾磨过程的完整描述见于Kirk-Othmer Encyclopedia ofChemical Technology，第三版第21卷，492-507页，1983)。

湿法磨粉的几个步骤包括：首先使谷粒通过机械清洗器，以除去杂物如玉米棒碎屑、草梗、谷皮、金属和石子，然后在循环温水中浸泡谷粒24至48小时，为了防止易腐物质发酵和促进软化，在所述的温水中加入少量的二氧化硫。在浸泡中谷核适当膨胀；当完全被软化时它们的水分含量达40％到50％，其外壳变得松驰，这样就能比其他方法更好地分离谷粒的各组成部分。

然后被泡软了的谷粒由于碾磨作用而脱胚，碾磨就是用一个旋转的圆盘和另一个相同大小的固定的圆盘压在一起来压迫谷粒，将已软化的谷粒挤破，从而将有弹性且不破碎的胚释放出来，同时胚乳中的一部分淀粉和蛋白质随之也被释放出来。由于胚比谷粒中其他部分都轻，故胚漂浮在含水混合物的表面而使之很容易被去除，在采用现代湿法磨粉的工厂中还可通过水力旋流分离器分离胚。

剩余物是含有淀粉、麸质、纤维和软化的糊状胚乳块的含水浆液。通过过筛来分离在脱胚的处理过程中释放出的过量的水和大量的淀粉和蛋白质；把含胚乳块和纤维状物质的剩余混合物碾磨或挤压成细粒的糊状物，然后把细粒的糊状物经过一系列的筛洗，以分离出纤维状物质和未被碾碎的坚硬蛋白质胚乳颗粒；淀粉和麸质则通过金属筛或滤布来过滤，所选的金属筛或滤布能将体积最大的纤维物质和蛋白物质截留。

这样含水浆液中只剩下淀粉和麸质了。将该浆液从摇动器泵送到高速离心机中。因为比重不同，则通过离心力的作用较容易地使相对较重的淀粉与较轻的麸质分离开，得到麸质部分和淀粉部分。

显然，必须对上述湿法磨制谷物所得的各部分进行进一步的处理，以得到可于当今市场上购到的谷物湿法磨制产品。可以从湿法磨制过程的主浆液流获得纤维部分和麸质部分，作为分离后需进行脱水的含水浆液。随后通过机械和热处理来脱水，从而得到所需含水量的产品。

在处理纤维部分时，主要用螺旋压力机把纤维的水含量从约88％降到60％。然后剩余的水分通过热法在直接接触型热空气干燥器中使水含量降至10％。因为干燥器效率一般为约60％(也就是每磅水的蒸发需热量1600BTU)，所以在湿法磨制过程中此干燥步骤消耗能量非常大。

机械脱水后排出的固体的含水量受限于自然条件(例如固体的性质，有效排水时间，机器的压缩比等等)。本发明的添加物可以使所述固体在这些含水量限制因素下被排出，并在随后的热法干燥过程中，由于进料含水量降低可相应地减少工厂的能量消耗。

本发明详述

本发明涉及提高湿法磨制谷物中谷物纤维的脱水效果的方法，该方法包括在脱水之前将有效剂量的非离子表面活性剂加入到纤维的水溶液中。在发明的优选实施方案中，非离子表面活性剂是聚甘油酯或聚乙二醇酯，其中四油酸六甘油酯是特别优选的。

已经发现，加入非离子表面活性剂至纤维液流中能提高机械脱水过程的效率，减少提取机排出渣饼的含水量，从而可以减少热干燥过程的热消耗量。本发明所用添加剂的有效剂量为至少约100ppm(基于活性物和纤维浆液的总量)，优选范围为约100-2000ppm。

下面的试验是应用湿法磨粉设备所提供的加工样品来进行的。样品包括纤维液流，该液流是在机械脱水过程之前从纤维清洗过程的最后阶段排放出的。

开始的实验是用毛细管虹吸试验装置(CST，Venture Innovation，Inc.)进行的，这种试验装置常用作评估处理剂的初步筛选工具，所述处理剂可加强废物沉淀物中水的自由排放。过筛试验的结果表明柠檬酸、明矾和含明矾的处理剂产生的“开始”和“吸”的次数最少，这显示出这些物质能有效提高谷物纤维浆液的自由排水量。这个试验不能检验出处理剂对挤压饼渣含水量的处理效果，只能用于识别出一些处理剂，以便随后在实验室脱水压榨试验中检测它们。

实验室中，用来模拟机械脱水挤压的设备由气动活塞组成，该活塞用于将过滤器容器中的物质压向在该容器底部的过滤排水区域。通过调节提供给气缸的空气压来调节气缸压缩样品的压力。

该试验包括把纤维样品放到过滤器容器中。让样品自由变干，测量所收集滤液的累积量。然后发动气缸，对样品施加大约为15psig的压力(应用压力)。定期记录该挤压期间滤液的累积量。用标准烘炉法分析两种滤液(“自由脱水”和“挤压脱水”)和渣饼的干物质含量(干物质百分比)。

试验结果如表1所示。渣饼的湿度为区分处理剂性能差别的最主要的依据。评价处理剂需考虑的其他因素是：自由排出滤液量和总滤液量(都用对最初浆液的百分比来表示)，以及滤液的干固体百分比和滤液浊度。

根据本发明，谷物湿法磨制纤维脱水的最有效的辅助剂是聚甘油肪酸酯。测试了几种不同聚合度(d.p.＝3到10)和酯化度(d.e.＝1到10)的该物质，它们对降低纤维的最终渣饼含水量均有效。

                         表1

              实验室压榨结果一聚甘油酯表面活性剂  聚合度 乙氧基化度  剂量  渣饼的含水量百分比

                           (ppm) (与对照相比的降低值)聚油酸甘油酯    6    4          50    -.02

                            100    1.5

                            500    2.1

                            2000   2.5聚油酸甘油酯    3    1          25     0.9

                            50     1.8

                            100    1.6

                            250    2.1聚月桂酸甘油酯  3    1          100    1.6聚油酸甘油酯   10    6          100    1.5

在本发明的特别优选的实施方案中，发现四油酸六甘油酯对于降低纤维最终渣饼的含水量是最有效的。如表2所示，在实验室试验时剂量为50ppm或更少时不起作用，当剂量为100ppm或更多时可以降低纤维渣饼的含水量至少1.5％(对照的平均含水量为64.8％)。

                      表2

            四油酸六甘油酯剂量研究

剂量(有效浓度ppm)1	25    50    100  250  500
		渣饼的含水量百分比(与对照相比的降低值)	(0.9)  (0.2)  1.5  1.2  2.1

¹基于浆液的总量

根据本发明，还发现了聚乙二醇脂肪酸酯在改善湿法磨粉的机械脱水方面也是有效的。

                     表3

               聚乙二醇脂肪酸酯

  物质                       剂量  渣饼的含水量减少的百分比

                            (ppm)    (与对照相比的降低值)聚乙二醇(分子量为600)的二油      100        0.27％酸酯和聚乙二醇(分子量为400)的二油酸酯的共混物聚乙醇(分子量为600)的二油        200        0.00％酸酯和聚乙二醇(分子量为400)的二油酸酯的共混物

二甘醇油酸酯                 100        1.33％

二甘醇油酸酯                 500        2.08％

单油酸甘油酯                 500        0.89％

可以预料，在湿法磨粉工艺中，这些处理剂在胚芽液流的脱水中也是有效的。

虽然本发明是用具体实施方案来描述的，但是很显然本发明仍有很多的其它形式和可对本发明进行修改，这些对本领域技术人员来说是显而易见的。应将本文所附的权利要求解释成本发明通常应该涵盖所有这些显而易见的形式和修改，这些都在本发明的实质精神和范围之内。

Claims (10)

1.一种在湿谷物磨制纤维中提高机械脱水量的方法，包括在进行机械脱水前往所述的湿纤维中加入有效脱水量的聚甘油酯表面活性剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其中将至少100ppm的表面活性剂加入水溶液中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中将100-2000ppm的表面活性剂加入水溶液中。

4.根据权利要求1所述的方法，其中通过采用螺旋压力机的方法使谷物纤维脱水。

5.根据权利要求1所述的方法，其中聚甘油酯为四油酸六甘油酯。

6.一种在湿谷物磨制纤维中提高机械脱水量的方法，包括在进行机械脱水前往所述的湿纤维中加入有效脱水量的聚乙二醇酯表面活性剂。

7.根据权利要求6所述的方法，其中将至少100ppm的表面活性剂加入水溶液中。

8.根据权利要求7所述的方法，其中将100-2000ppm的表面活性剂加入水溶液中。

9.根据权利要求6所述的方法，其中通过采用螺旋压力机的方法使谷物纤维脱水。

10.根据权利要求6所述的方法，其中所述聚乙二醇酯为二甘醇油酸酯。