CN112916082B - 一种基于物理的玉米籽粒高效脱皮方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于物理的玉米籽粒高效脱皮方法，属于饲料加工领域。该方法包括以下操作步骤：选取无霉变的玉米，晒干、脱粒，过筛除去泥土、碎石和杂质，得到洁净的玉米籽粒；过热蒸汽处理；两阶段超声波处理；将经过超声波处理的玉米籽粒放置于滚筒真空室内；其中，滚筒转速为40～50r/min，加热温度为60～80℃；真空度分别为0.01MPa和常压时，以30～40s：10～15s的时间比进行循环，循环周期为10～20次；停止作业，打开干燥室，取出玉米籽粒。与现有技术相比，本发明具有以下优点：脱皮效果好、脱皮效率高、玉米籽粒保存完整、节能环保、干净卫生。本发明具有重要的市场和行业价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于物理的玉米籽粒高效脱皮方法，属于饲料加工领域。
背景技术
玉米是一种高产、营养丰富且具有保健功能的粮食资源，因此，玉米食品被人们视为“黄金食品”。据统计，玉米大约有10％用于生产淀粉、酒精，75％用于生产动物饲料([1]王红英，李倪薇，高蕊，等.不同前处理对饲料玉米比热的影响[J].农业工程学报，2012，28(14):269-276)。玉米不仅为人类提供了丰富多样的食品，也是动物最重要的能量饲料之一。
玉米籽粒外表皮的去除是玉米加工过程中重要的环节，在饲料或某些食物加工中是十分重要的([2]杨小梅,达红旗.玉米脱皮性及其方法研究[J].西藏农业科技,2003(04):15-17.[3]董吉林,李林,张文杰,等.谷物脱皮加工技术的研究现状[J].粮食与饲料工业,2014(11):1-4)。经文献检索和生产实际调研，目前传统的玉米籽粒脱皮的方法主要分为两大类：(1)化学方法，如碱液脱皮法。由于碱液具有强腐蚀性，碱液脱皮易导致过度脱皮、影响损失等问题，脱皮后的玉米籽粒或多或少含有碱液成分、存在安全隐患，并且工业废水对环境造成污染。(2)机械方法，比如：①采用碾削原理，如碾米机；②采用剥刮原理，如磨粉机；③采用机械撞击方法。但是，上述方法很容易将整籽破碎，不能保持整粒玉米的完整性，并且在脱皮过程中还存在刮除过多的玉米胚乳的问题，造成损失和浪费。
因此，亟需一种脱皮效果好、脱皮快速高效、玉米籽粒保存完整、节能环保、干净卫生的玉米籽粒脱皮方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物理的玉米籽粒高效脱皮方法，用该方法所加工的脱皮玉米籽粒，具有脱皮效果好、脱皮快速高效、玉米籽粒保存完整、节能环保、干净卫生等优点。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种基于物理的玉米籽粒高效脱皮方法，包括以下操作步骤：
(1)选取无霉变的玉米，晒干、脱粒，过筛除去泥土、碎石和杂质，得到洁净的玉米籽粒；
(2)将上述玉米籽粒进行过热蒸汽处理，其中，蒸汽压力为0.25～0.3MPa，蒸汽温度为130～140℃，处理时间为3～4min；
(3)将经过步骤(2)的玉米籽粒进行两阶段超声波处理，其中，第一阶段的超声波频率为150～200kHz，功率为5～8W/g，处理时间为10～20min；第二阶段的超声波频率为30～50kHz，功率为20～30W/g，处理时间为5～10min；
(4)将经过超声波处理的玉米籽粒放置于滚筒真空室内；其中，滚筒转速为40～50r/min，加热温度为60～80℃；真空度分别为0.01MPa和常压时，以30～40s：10～15s的时间比进行循环，循环周期为10～20次；
(5)停止作业，打开干燥室，取出玉米籽粒。
优选地，步骤(2)所述的过热蒸汽处理，其中，蒸汽压力为0.28MPa，蒸汽温度为135℃，处理时间为3min。
优选地，步骤(3)所述的两阶段超声波处理，其中，第一阶段的超声波频率为180kHz，功率为7W/g，处理时间为16min；第二阶段的超声波频率为40kHz，功率为25W/g，处理时间为8min。
优选地，所述步骤(4)中，滚筒转速为45r/min，加热温度为70℃；真空度分别为0.01MPa和常压时，以30s：10s的时间比进行循环，循环周期为16次。
优选地，步骤(1)所述的玉米为饲用玉米。目前玉米大约75％用于生产动物饲料，是动物饲料最主要的原料；玉米种皮在饲料制粒加工过程中一个重要的技术难题是粉化率高，其中重要的原因在于未脱去玉米种皮，因此脱去玉米种皮对于提高饲料成型率、降低粉化率有重要意义；此外，玉米霉变的主要有害物质黄曲霉毒素(黄曲霉、寄生曲霉等产生的代谢产物)主要存在于玉米表皮上，因此本发明中实现玉米脱皮加工以及对表皮的有效处理对行业具有深远意义。
本发明前期通过对玉米籽粒进行过热蒸汽处理，不仅可以起到软化玉米籽粒的作用，还降低玉米组织结构层间力学结合度，是后续超声波及脱皮作业的前提必要条件；其中处理时间是关键步骤、旨在形成胚乳与种皮之间的力学梯度，过热蒸汽处理时间过长不仅造成资源能源浪费，还会破坏力学梯度，不易后续环节实现；此外过热蒸汽在玉米表面形成液态膜，是为后续空化作用实现提供了有利条件。本申请中两阶段超声波处理，通过超声波连续的压缩和膨胀产生高强度空化气泡轰击玉米籽粒表面，形成微射流并与玉米籽粒表皮产生剪切力，形成的破裂力流作用于表皮结构，破坏其聚合物结构，超声波产生的能量在振动的条件减弱玉米籽粒表皮与内部胚乳的结合程度，为后续实现脱皮提供条件。在真空环节，快速降低的压力使玉米胚乳与表皮结合处的高温水分瞬间蒸发而转化为水蒸气，引起压力骤增，从而有效破坏玉米表皮与皮下胚乳的力学联系；通过真空与常压的短时间循环变化使水蒸气形成蒸汽和压力流场，并且在转动的滚筒作用下，玉米籽粒与玉米籽粒间、玉米籽粒与设备间的作用下，迅速脱去表皮并实现分离。本发明玉米籽粒脱皮效果好、脱皮效率高、干净卫生，是一项颇具潜力和市场前景的新型加工技术。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明技术方案是有机整体，实现了玉米籽粒脱皮作业过程，且不会破坏整粒玉米的完整性，实现了玉米种皮与皮下胚乳的有效分离，在脱皮过程中不会脱皮多余的玉米胚乳，造成损失和浪费。
(2)本发明前期通过对玉米籽粒进行过热蒸汽处理，不仅是后续超声波及脱皮作业的前提必要条件；而且通过对玉米表皮进行高温灭活杀菌，脱离的玉米表皮干净卫生、且熟化度高，可以直接高效再利用。
(3)本发明中超声波产生的能量在振动的条件减弱玉米籽粒表皮与内部胚乳的结合程度，为后续实现脱皮提供条件；快速降低的压力使玉米胚乳与表皮结合处的高温水分瞬间蒸发而转化为水蒸气，引起压力骤增，从而有效破坏玉米表皮与皮下胚乳的力学联系；通过真空与常压的短时间循环变化使水蒸气形成蒸汽和压力流场，实现表皮与皮下胚乳的高效分离。本发明脱皮效果好、脱皮效率高、玉米籽粒保存完整、节能环保、干净卫生。
具体实施方式
一种基于物理的玉米籽粒高效脱皮方法，包括以下操作步骤：
(1)选取无霉变的玉米，晒干、脱粒，过筛除去泥土、碎石和杂质，得到洁净的玉米籽粒；
(2)将上述玉米籽粒进行过热蒸汽处理，其中，蒸汽压力为0.25～0.3MPa，蒸汽温度为130～140℃，处理时间为3～4min；
(3)将经过步骤(2)的玉米籽粒进行两阶段超声波处理，其中，第一阶段的超声波频率为150～200kHz，功率为5～8W/g，处理时间为10～20min；第二阶段的超声波频率为30～50kHz，功率为20～30W/g，处理时间为5～10min；
(4)将经过超声波处理的玉米籽粒放置于滚筒真空室内；其中，滚筒转速为40～50r/min，加热温度为60～80℃；真空度分别为0.01MPa和常压时，以30～40s：10～15s的时间比进行循环，循环周期为10～20次；
(5)停止作业，打开干燥室，取出玉米籽粒。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，以下实施例仅用以详细说明本发明一种基于物理的玉米籽粒高效脱皮方法而非限制本发明。
实施例1
一种基于物理的玉米籽粒高效脱皮方法，包括以下操作步骤：
(1)选取无霉变的玉米，晒干、脱粒，过筛除去泥土、碎石和杂质，得到洁净的玉米籽粒；(2)将上述玉米籽粒进行过热蒸汽处理，其中，蒸汽压力为0.3MPa，蒸汽温度为140℃，处理时间为3min；(3)将经过步骤(2)的玉米籽粒进行两阶段超声波处理，其中，第一阶段的超声波频率为200kHz，功率为8W/g，处理时间为10min；第二阶段的超声波频率为50kHz，功率为30W/g，处理时间为5min；(4)将经过超声波处理的玉米籽粒放置于滚筒真空室内；其中，滚筒转速为50r/min，加热温度为80℃；真空度分别为0.01MPa和常压时，以40s：15s的时间比进行循环，循环周期为10次；(5)停止作业，打开干燥室，取出玉米籽粒。
实施例2
一种基于物理的玉米籽粒高效脱皮方法，包括以下操作步骤：
(1)选取无霉变的玉米，晒干、脱粒，过筛除去泥土、碎石和杂质，得到洁净的玉米籽粒；(2)将上述玉米籽粒进行过热蒸汽处理，其中，蒸汽压力为0.25MPa，蒸汽温度为130℃，处理时间为4min；(3)将经过步骤(2)的玉米籽粒进行两阶段超声波处理，其中，第一阶段的超声波频率为150kHz，功率为5W/g，处理时间为20min；第二阶段的超声波频率为30kHz，功率为20W/g，处理时间为10min；(4)将经过超声波处理的玉米籽粒放置于滚筒真空室内；其中，滚筒转速为40r/min，加热温度为60℃；真空度分别为0.01MPa和常压时，以30s：10s的时间比进行循环，循环周期为20次；(5)停止作业，打开干燥室，取出玉米籽粒。
实施例3
一种基于物理的玉米籽粒高效脱皮方法，包括以下操作步骤：
(1)选取无霉变的玉米，晒干、脱粒，过筛除去泥土、碎石和杂质，得到洁净的玉米籽粒；(2)将上述玉米籽粒进行过热蒸汽处理，其中，蒸汽压力为0.28MPa，蒸汽温度为135℃，处理时间为3min；(3)将经过步骤(2)的玉米籽粒进行两阶段超声波处理，其中，第一阶段的超声波频率为180kHz，功率为7W/g，处理时间为16min；第二阶段的超声波频率为40kHz，功率为25W/g，处理时间为8min；(4)将经过超声波处理的玉米籽粒放置于滚筒真空室内；其中，滚筒转速为45r/min，加热温度为70℃；真空度分别为0.01MPa和常压时，以30s：10s的时间比进行循环，循环周期为16次；(5)停止作业，打开干燥室，取出玉米籽粒。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种基于物理的玉米籽粒高效脱皮方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)选取无霉变的玉米，晒干、脱粒，过筛除去泥土、碎石和杂质，得到洁净的玉米籽粒；
所述的玉米为饲用玉米；
(2)将上述玉米籽粒进行过热蒸汽处理，其中，蒸汽压力为0.25～0.3MPa，蒸汽温度为130～140℃，处理时间为3～4min；
(3)将经过步骤(2)的玉米籽粒进行两阶段超声波处理，其中，第一阶段的超声波频率为150～200kHz，功率为5～8W/g，处理时间为10～20min；第二阶段的超声波频率为30～50kHz，功率为20～30W/g，处理时间为5～10min；
(4)将经过超声波处理的玉米籽粒放置于滚筒真空室内；其中，滚筒转速为40～50r/min，加热温度为60～80℃；真空度分别为0.01MPa和常压时，以30～40s：10～15s的时间比进行循环，循环周期为10～20次；
(5)停止作业，打开干燥室，取出玉米籽粒。
2.根据权利要求1所述的一种基于物理的玉米籽粒高效脱皮方法，其特征在于：步骤(2)所述的过热蒸汽处理，其中，蒸汽压力为0.28MPa，蒸汽温度为135℃，处理时间为3min。
3.根据权利要求1所述的一种基于物理的玉米籽粒高效脱皮方法，其特征在于：步骤(3)所述的两阶段超声波处理，其中，第一阶段的超声波频率为180kHz，功率为7W/g，处理时间为16min；第二阶段的超声波频率为40kHz，功率为25W/g，处理时间为8min。
4.根据权利要求1所述的一种基于物理的玉米籽粒高效脱皮方法，其特征在于：所述步骤(4)中，滚筒转速为45r/min，加热温度为70℃；真空度分别为0.01MPa和常压时，以30s：10s的时间比进行循环，循环周期为16次。
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