CN1135261C - 玉米的加工 - Google Patents

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Abstract

一种工业规模加工玉米颗粒的方法，包括将总含油量至少约为8%的玉米颗粒制成薄片，和从压成薄片的玉米颗粒提取玉米油。该方法可使用通常用于加工大豆和其他类似类型含油种子的方法和装置，加工高含油量玉米颗粒而实行。因此，可用将含油种子压成薄片的加工装置从玉米中提取玉米油。

Description

玉米的加工
发明领域
本发明涉及玉米的加工。具体的说，本发明涉及加工玉米生产玉米油和/或玉米粗粉。
发明背景
出于很多原因，包括在食品和工业上的应用，人们种植玉米(Zea mays L)。玉米油是由玉米衍生的许多有用产品中的一种。商品加工该植物使用常规的方法来提取玉米油，通常将玉米种子分成它的各个成分，如胚乳、胚芽、顶芽和果皮，然后从玉米的胚芽组分提取玉米油。
虽然植物与植物间精确加工步骤和装置类型有所不同，但商业玉米加工可以分为湿磨或干磨加工。总的来说，湿磨是由包括许多步骤的复杂加工过程。在分离玉米油组分时，首先将玉米浸泡在升高温度的水/二氧化硫(SO2)混合物中，然后将其通过去胚磨，分离出玉米胚芽。湿磨的胚芽含有约50％油，然后洗涤和干燥。
干磨可物理地将玉米种子的胚芽和果皮与其他组分分开。干磨可以包括添加水调合玉米，然后干燥、冷却、研磨、过筛和吸取玉米。用Beall去胚器(TM)、冲击式研磨机、制粒机其他类似的去胚器装置进行去胚。干磨胚芽的油含量范围约为18％到27％油。
用物理压榨机、溶剂抽提器或二者联用可从湿磨或干磨的胚芽提取玉米油。通常湿磨的胚芽经历2步提取，因为通常用一次提取不能完全提取油。
常规习惯在提取油之前，还通过增加湿度和将胚芽加热至100℃来改善玉米胚芽。这种改善将有利于油提取的完全。但在提取过程中或之前加热玉米或胚芽，可能对油的质量有不良的作用。
用湿磨方法提取的玉米油颜色深，需要进一步加工才能得到可以使用的油。干磨方法产生的油质量较好。但干磨和湿磨加工都有缺点，包括耗能大、设备昂贵、维护费高和油质量不稳定。还尝试了其他玉米油回收方法，但大多数都不具备工业可行性。所以需要改进的方法，以减轻常规回收玉米油方法相关的一个或多个缺点。
发明概述
本发明一方面的特色是商业规模的加工玉米的方法，包括把玉米颗粒压成薄片和从压成薄片的玉米提取玉米油。玉米颗粒应含有至少约8％的总油量。这种玉米加工方法可有效地生产玉米油和具有明确特性的玉米。
在一实施例中，玉米颗粒的总含油量至少为约14％。在另一实施例中，玉米颗粒的总含油量至少为约12％，至少为约10％，或约从12％到30％。
在另一实施例中，将玉米颗粒整个压成(flake)玉米薄片。在另一实施例中，玉米颗粒破裂成玉米微粒。
在另一实施例中，玉米加工的方法包括提取步骤，其中压榨已成为薄片的玉米颗粒来提取油。另外，该提取步骤使成为薄片的玉米颗粒接触溶剂为基础的油提取。用于从玉米颗粒薄片提取能溶和的或可溶性物质的溶剂选自己烷、正己烷、异丙醇和超临界二氧化碳。提取步骤可产生溶剂油(micella)和玉米粗粉。
在另一实施例中，由玉米加工得到的玉米粗粉中纤维含量约为3％、淀粉含量约为65％、蛋白质含量约为14％，水分约为10％。在另一实施例中，测定得到的粗粉中纤维含量、淀粉含量和蛋白质含量。例如，一玉米粗粉的纤维含量可能约为3％、蛋白质含量约为14％、水分约为10％。
在另一实施例中，将溶剂油脱溶剂产生玉米油。该玉米油可进一步精制。这种玉米油的磷含量可能小于500ppm，游离脂肪酸含量小于约0.3％，和/或中性油损失小于约2％。
在另一实施例中，该玉米油为浅黄色。玉米油的颜色可以是黄色和红色。如用American Oil and Chemical Society方法Cc136-93所测定，黄色值可能范围约为60-70，红色值可能范围约为7-10。
在另一实施例中，这种玉米加工方法每天能有效地加工至少100吨左右的玉米，或每天加工约100吨玉米至3,000吨玉米。
另一方面，本发明的特色是出售玉米种子的方法，该方法包括提供待出售的玉米种子，或实际销售玉米种子，其中的玉米种子可以产生总油量至少约为8％的玉米颗粒，且可用广告宣传通过将该玉米颗粒压成薄片来加工玉米颗粒。在一实施例中，这种方法包括广告宣传将玉米颗粒压成薄片可有效地生产玉米油。
另一方面，本发明的特色是营销玉米种子的方法，包括生产、使用、削价出售待出售的，或提供玉米种子，其中的玉米种子能产生总油量至少约为8％的玉米颗粒，并广告宣传可通过压成薄片加工这种玉米颗粒。在一实施例中，该方法包括广告将玉米颗粒压成薄片能有效地产生玉米油。
另一方面，一种新型的交易的方法，包括购买、采购或出价购买含油量高的玉米颗粒，以通过制成薄片来加工所购得的颗粒并从中提取油。在一实施例中，该方法包括广告宣传将高油含量玉米颗粒制成薄片的装置。
另一方面，本发明涉及一种制品，其包括包装材料、伴随包装材料的标签和包装材料中所包含的玉米种子。包装的玉米种子能有效地产生含油总量至少约为8％的颗粒。制品上的标签表明由该玉米种子产生的颗粒可以通过将颗粒加工制成薄片并从中提取油。
本发明的优点包括不必浸泡玉米或高温加热玉米就可从玉米提取油的商业可行性方法。可从整个玉米颗粒中提取玉米油，而无需将玉米颗粒分成其各个成分。如此产生的玉米油比用已知的湿磨方法产生的油质量好，湿磨法当前全世界每天加工约50,000,000吨玉米。另一方面，干磨每天加工约3,000,000吨左右的玉米颗粒。粗制油可能要求较少的加工步骤。在油加工过程中油的损失可降到最小。还可得到除玉米油以外的产品。用于其他种子类型如大豆的加工装置也可用于多种谷粒。
除非另作定义，本文所用的所有技术和科学术语以及缩写都具有本发明涉及领域的普通技术人员所共同理解的含义。虽然有许多与本文所述类似或相当的方法和材料可用于实施或检验本发明，但以下描述的是合适的方法和材料。本文所述的所有专利、出版物和正式分析方法，本文将它们全部纳入作为参考。本发明的其他特征和优点将从以下本发明的说明性实施例和权利要求显示出来。
优选实施例详述
已发现通过将玉米颗粒制成薄片和提取玉米油，可迅速且有效地(商业规模)从油含量提高的玉米颗粒中提取玉米油。用于这种新型薄片油加工方法的玉米颗粒的含油总量应大于约8％。玉米颗粒的油含量增加将提高加工过程中制成薄片的效率。合适的制薄片装置和方法包括常规的用于将大豆和其他类似含油种子制薄片的装置和方法。合适的提取装置和方法可以包括用于从大豆薄片或其他类似的含油种子提取油的常规方法。
用于除玉米以外的种子或谷粒如大豆、向日葵籽、油菜籽和canola的提取油方法，不包括一些常规的玉米油加工的步骤。例如，用于油提取的大豆预加工方法包括干燥、破裂和抽吸大豆从而从将种子皮与果肉相分离。然后将果肉通过碾压滚筒将其压制成薄片，而无需去除胚芽或芽胚。然后用物理或化学提取方法从制成薄片的果肉提取油。
玉米种子或从许多类型谷类植物收获的“谷粒”可用于本发明。这些谷类植物可以是杂交的、自交的或群交。可用的谷物类型包括如硬质型玉米、爆裂玉米、粉质玉米、臼齿型玉米、白玉米和甜玉米。谷类可以是任何形式包括完整的玉米、破裂的玉米或其他加工过的玉米或其适用于制成薄片的部分。
商业规模的方法和装置足以每天从至少100吨左右的玉米提取玉米油。在一些实施例中，商业规模处理的能力范围为每天100吨左右玉米到每天3000吨左右玉米，或能处理范围为每天700吨左右玉米到每天1700吨左右玉米。每天加工3000吨以上的工业规模处理也是足够的。
有用的玉米颗粒的含油总量应大于约8％，这高于现有商品等级2级的黄色臼齿型玉米的约为3％到5％的含油量。另外，适用于本发明的玉米颗粒含油总量为例如含油量至少约为9％、至少约为11％、至少约为12％、至少约为14％、至少约为18％、至少约为20％、约为8-20％、约为10％-30％、约为14％-30％和它们之间值的玉米颗粒。虽然可在任何含水量时测定含油量，但可将含油量归一化至含水量约为15.5％时的含油量。
可以用任何方法鉴定和得到含油总量增加的玉米。例如，可用近红外线(NIR)油探测仪选择具有含油水平提高的玉米仁的玉米穗(corn ear)，或可用NIR探测仪选择各个玉米仁。但这种单个穗和/或玉米仁的选择可能成本效率低。较佳地，可以种植能长出总含油量提高的玉米作物的玉米种子，并用已知的耕作方法收获。开发玉米自交、杂交和群交以产生油含量提高的玉米作物的方法是已知的。
玉米颗粒的含水量可能影响制薄片过程。在种子压成薄片之前，必需将玉米颗粒的含水量调节至10％。使玉米的含水量最佳化以便于有效地加工，这属于本领域普通技术人员的知识范围。
可用American Oil and Chemical Society Method，第5版，1998年3月(“AOCS方法)Ba3-38，测定玉米粒的油含量，包括从玉米提取的粗粉的脂肪含量。AOCS方法Ba3-38可定量测定在测试条件下用石油醚提取的物质。油含量或浓度是油在种子样品总重中的重量百分比。可将油含量归一化并以所需的含水量报告。
与常规的含油种子压片过程(在压片前要将种子去皮)不同，在压片前无需除去玉米颗粒的果皮成分，即可以将整个玉米或碎裂的玉米制成薄片。可将玉米颗粒压片成任何有用的尺寸。例如，可将玉米颗粒通过压片滚筒一次或多次，产生终厚度约为0.01英寸(0.25mm)的薄片，虽然也可用其他厚度。可用的薄片厚度取决于外部限制性参数，如玉米的含油量、含水量、玉米类型(如臼齿型或硬质)和油提取器的类型。
将工业规模的含油种子压成薄片和油提取的方法以及工业规模的植物加工方法是已知的。具体说，适合的压片方法和油提取方法包括用于加工大豆和类似种类含油种子的方法和栽培方法。可从French Oil Mill Machinery Company，Piqua，OH USA 45456-0920，ph.(937)-773-3420；Roskamp Champion，Waterloo，Iowa；Buhler(瑞士，在普利茅斯设有办事处)，MN USA；Bauremeister，Inc.，Germnay：和Consolidated Processs Machinery Roskamp Company，万维网址 http：//www.cpmroskamp.com，购得可用的工业规模的含油种子压片机。
可用任何提取方法在一步或多步提取步骤中从压成薄片的颗粒提取玉米油。较佳地，基本在一个提取步骤中提取所有的油。可用的提取方法包括溶剂提取、水压和压榨器压榨。可用于溶剂提取的溶剂包括己烷、正-己烷、异丙醇、超临界二氧化碳和其他类似的溶剂。例如，可用正己烷溶剂提取器从压成片的玉米粒提取玉米油。溶剂提取器可以包括渗滤和浸没类型的提取器。
溶剂为基础的提取器中存在的物质称为湿薄片和杂油。杂油是提取的油和溶剂的混合物。湿薄片是在一些或所有溶于溶剂的物质被提取后残留下的物质。湿薄片还含有一定量的溶剂。可用已知方法从杂油和湿薄片回收溶剂。例如，真空加热湿薄片或杂油。脱溶剂的杂油称为粗油，可将其储存和/或进行进一步加工。可精练本发明得到的粗油，得到最终的油制品。精练粗油得到最终油制品的方法是本领域普通技术人员已知的。用本文所述的压片方法分离得到的粗油是高品质的，而且比湿磨方法加工玉米颗粒得到玉米油所需的加工步骤少。
用本领域技术人员已知的方法将湿薄片脱溶剂、干燥并将其制成适合存储的大小和/或作为玉米粗粉出售。也可将玉米粗粉与其他类型的粉或饲料混合，产生复合饲料或其他类型的粉或饲料。
通过评价一种或多种质量参数如油产量、磷含量、游离脂肪酸百分比、中性油损失百分比、颜色、粗粉脂肪、纤维百分比、淀粉百分比、蛋白质含量和含水量，可确定玉米油或粗粉的质量。可用任何方法来计算一种或多种质量参数，以评估油或粗粉的质量。
可用AOCS方法Ca12-55确定粗油的磷含量。存在氧化锌时，通过灰化油样品，然后分光光度测定呈蓝色磷钼酸复合物的磷，用AOCS方法Ca12-55鉴定油中的磷或等效磷含量。AOCS方法Ca12-55可用于粗制、脱胶和精制植物油。可将磷含量转化成磷脂浓度(即胶浓度)，即将磷浓度乘以30。
可以用AOCS方法Ca5a-40测定油的游离脂肪酸百分比。AOCS方法Ca5a-40可以鉴定油样品中存在的游离脂肪酸。AOCS方法Ca5a-40可用于所有粗制和精制植物油、海洋生物油(marine oil)和动物脂肪。通过将胶体百分比与游离脂肪酸百分比相加，可确定加工过程中中性油的损失。
可以用AOCS方法Cc13b-45确定油的颜色。通过与已知颜色特性的油样品比较，AOCS方法Cc13b-45可鉴定油样品的颜色。只要样品不混浊，AOCS方法Cc13b-45可用于脂肪和油。通过用AOCS方法Cc13b-45可以确定红色值和黄色值，可以定量颜色值。通常，用湿磨方法分离的粗玉米油的红色值范围约为15到20，黄色值范围约为70到80。通常，用干磨方法分离得到的粗玉米油的红色值范围约为7到10，黄色值范围约为60-70。
通过目测油可以是评估颜色值。通常，通过与已知的油颜色相比，目测可以将油分为浅色油和深色油。例如，通常用湿磨方法分离的粗制油目测呈深棕色油，而用干磨方法分离的油则呈较浅的黄色。用本发明压片方法分离的玉米油的颜色被定性地认为是浅色的，与用干磨方法分离得到的玉米油的粗玉米油颜色值相似。
用本文所述压片方法分离的玉米粗粉可以是低脂肪玉米粗粉。含油种子粗粉的几个重要质量参数包括制成粗粉的脂肪、淀粉、蛋白质和水分含量。评估含油种子粗粉(包括玉米粗粉)的质量参数的方法是已知的。
通过将玉米粗粉归一化至常见的含水量，比较用不同方法或在不同时间分离的玉米粗粉。用AOCS方法Ba2b-82测定含油种子(如玉米粗粉或整个玉米)蛋白质浓缩物的含水量。用AOCS方法Ba6-84确定玉米粗粉的粗纤维含量。AOCS方法Ba6-84可用于颗粒、粗粉、粉、种子和所有含纤维的物质(可从其提取脂肪，而留下可加工的残渣)。可用AOCS方法Ba4e-93测定玉米粗粉的蛋白粗含量。可用Standard Analytical Methods of the Member Companiesof the Corn Refiners Association Incorporated，第2版，1986年4月15日，方法A-20(“玉米精制方法A-20”)测定玉米粗粉的淀粉含量。
可以理解本文所提供的分析方法是计算本文所述的油和粗粉的各种质量参数的可用方法的说明性例子。已知还有其他适合的方法，可用于计算本文所公开的质量参数。
本文所述的新型玉米加工的方法促进了一种新型的经商方法，其包括以下步骤。制备、使用、出售或提供出售一种玉米种子，该种子长成的玉米作物可产生含油总量至少约为8％的玉米颗粒。向有关的听众观众传播关于该玉米种子的广告、营销战略或其他合适的促销。这些广告应表明在种植该玉米种子后收获的玉米颗粒可以用压片技术或方法进行加工。这些广告还进一步说明该压片方法有利于提取玉米油或宣传适合的压片方法包括用于加工含油种子(如大豆)的方法。这些方法用于向使用压片方法进行含油种子加工地区的消费者营销或出售玉米种子。有关的听众观众包括农场主、玉米种子经销商、含油种子加工者和其他参与含油种子产业的人。适合的广告包括广播和电视广告、标签或其他玉米种子包装上的标记、促销会、随机或直接函寄、宣传传单和任何其他形式与有关听众观众交流的方法。
另一方面，一种新型的经商方法包括如下步骤：采购、购买或提供采购高含油量的玉米颗粒，用于通过压片玉米粒和从中提取玉米油来加工购得的颗粒。由此可以广告宣传这是一种可一种可将高含油量玉米颗粒制成薄片的装置。具体说，该装置可将玉米压成薄片来提取玉米油和/或生产玉米粗粉。
制造的产品可包括包装材料和包装材料中的玉米种子。这些玉米种子可以长出油含量大于约8％的玉米颗粒，其可通过将玉米颗粒压成薄片和提取油加工。包装材料中还包括标签或包装说明书，其说明通过将玉米颗粒压成薄片和提取油或如本文所述可从得到的玉米颗粒提取油。可用已知的包装和印刷方法制备制造产品的包装材料。
实施例1
用压薄片方法加工高含油量玉米
用Perten大批量近红外线(MR)种子测试仪(TM)(9100-H.F型)PertenInstruments，P.O.Box 7398，Reno，NV 89510，筛选总含油量高于约7％油的黄色臼齿型玉米的各个玉米穗的去壳仁。在Brimrose Seedmeister(TM)单个仁NIR测试仪(Brimrose Corp.，Baltimore，MD)中，从油含量至少为7％的玉米穗仁中进一步筛选出含油量至少为13％的仁。将这些仁存储，水份含量约为13.5％。在加工过程中，该种子的含水量约为10％。
用配有两英寸不锈钢棍和盘的小型压薄片装置将整个玉米颗粒制成薄片。将整个玉米颗粒样品通过滚筒4次，获得的最终薄片厚度约为0.01英寸。用热(60-65℃)正已烷和Kimble(TM)585050型Soxhlet提取器，从压成薄片的玉米颗粒提取得到杂油。将得到的杂油和玉米粗粉脱溶剂。通过25英寸汞柱真空将杂油加热至70℃来脱溶剂。按AOCS方法Ba2a-38给玉米粗粉脱溶剂。
测定油的总回收为整个玉米颗粒样品的14.74％。用AOCS Ca12-55测得脱溶剂粗制油的磷含量为365ppm。测得磷脂含量为1.095％(0.0365％×30)。用AOCS方法Ca5a-40测得游离脂肪酸含量为0.2％。测得加工过程中中性油损失为1.3％(1.095％+0.2％)。用相同的方法，可预计用常规湿磨方法从普通油含量(即3-4％总含油量)的玉米颗粒提取的粗制油的磷含量约为600ppm到800ppm，游离脂肪酸浓度约为0.5％到1.0％，和加工过程中的中性油损失范围约为3％到4％。
与用常规湿磨方法分离的粗制油(深棕色)相比，目测评估并确定此粗制油的颜色为浅黄色。
用AOCS方法Ba3-38、Ba2b-82、Ba6-84和Ba4e-93和玉米精制方法A-20鉴定了脱溶剂的玉米粗粉。当将玉米粗粉归一化至10％含水量时，该玉米粗粉的纤维含量为3.2％、淀粉含量为65％、蛋白质含量为14％。用AOCS方法3-38测得粗粉脂肪含量为1.07％。出于比较，预计用常规湿磨方法生产的并将含水量归一化至10％的玉米面筋饲料的油含量约为4％、蛋白质含量约为20％、纤维和其他碳水化合物含量约为60％。同样为了比较，预计用常规湿磨方法生产的并将含水量归一化至10％的玉米面筋粗粉的油含量约为3％、蛋白质含量约为60％，纤维和其他碳水化合物的含量约为22％。
本领域普通技术人员可以理解，在本文未指明的范围中，可进一步改进本文所述的和说明的不同具体实施例，以掺入其他特定实例中所示的特色。
以上提供的详细描述仅是为了让本领域技术人员对本发明有更好的理解，而对本发明不起任何限制作用，他们显然明白某些修改并不脱离本发明所附的权利要求的精神和范围内。同样对本发明的其他方面、优点和改进也在所附的权利要求的范围之中。

Claims (21)

1.一种加工玉米颗粒的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
a)将玉米颗粒压制成薄片；和
b)从所述的压成薄片的玉米颗粒提取油，所述的玉米颗粒的总含油量至少为8％。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的玉米颗粒是整个玉米颗粒。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的玉米颗粒是破碎的玉米颗粒。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的玉米颗粒的总含油量至少为14％。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的玉米颗粒的总含油量至少为12％。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的玉米颗粒的总含油量至少为10％。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的玉米颗粒的总含油量为12％到30％。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的提取步骤包括压榨所述的压成薄片的玉米颗粒。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的提取步骤包括以溶剂为基础从所述的压成薄片的玉米颗粒提取油。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的溶剂选自己烷、正己烷、异丙醇和超临界二氧化碳。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的溶剂是正己烷。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的提取步骤产生溶剂油和玉米粗粉。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述的玉米粗粉在含水量为10％时，纤维含量为3％、淀粉含量为65％、和蛋白质含量为14％。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述的玉米粗粉在含水量为10％时，纤维含量为3％，蛋白质含量为14％。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述的玉米粗粉在含水量为10％时，纤维含量至少为3％。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括对所述的溶剂油进行脱溶剂产生玉米油。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述的玉米油的磷含量少于为500ppm。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述的玉米油的游离脂肪酸含量少于为0.3％。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的玉米油的中性油损失少于为2％。
20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的玉米油为浅黄色。
21.如权利要求16所述的方法，其特征在于，用美国油和化学协会方法Cc13b-93测定，所述的玉米油的黄色值范围约为60到70，红色值范围约为7到10。
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