CN114014942A - 超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于玉米深加工技术领域，具体涉及一种超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的方法。预处理后的玉米在4～10℃，真空度为0.06～0.1MPa，转速10～20r/min，单向连续滚揉30min后停止滚揉，立即卸掉真空恢复常压，同时启动超声处理15min后停止；再重复上述操作周期7～9次；再在浸泡罐中48～52℃浸泡10～14h。浸泡后玉米含水量43.2～43.9％，玉米淀粉得率72.8～74.3％，浸泡液中干物质含量4.78～4.99％，蛋白质含量1.67～1.84％(湿基)。本发明的超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的方法，缩短了浸泡时间，提高了淀粉收率，减少了环境污染，降低了能耗和生产成本。
Description
技术领域
本发明属于玉米深加工技术领域，具体涉及一种超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的方法。
背景技术
玉米淀粉湿法加工工艺是国际上采用的主要工艺，在加工过程中所涉及的第一道工序是玉米浸泡工序，浸泡效果的好坏、浸泡时间的长短直接影响玉米深加工中淀粉成品和其他副产品的收率、质量和生产成本。传统玉米浸泡工艺普遍采用亚硫酸浸泡36～48h，该方法存在浸泡时间长，生产成本高，生产效率低，耗能高，废水排放量大等缺点。
中国专利CN202011319941.3公开了一种利用滚揉技术协同亚硫酸缩短玉米浸泡时间的方法，包括玉米预处理过程、滚揉过程、逆流浸泡过程以及制备玉米淀粉过程；其中滚揉过程是将亚硫酸和玉米按照1.1～1.5:1质量比加入滚揉机中进行滚揉，滚揉过程采用单向间歇式滚揉，滚揉速度为2～8rpm，滚揉处理总时间为3～8h，滚揉过程设置为滚揉20min，静置10min依次循环。解决了玉米浸泡时间长，能耗高、废水排放量大的问题。按照该方法处理的玉米：经测定浸泡后玉米含水量42.23％～43.66％，玉米淀粉得率71.54％～71.87％，浸泡液中干物质含量4.66％～4.97％，蛋白质含量1.63％～1.79％(湿基)，玉米浸泡周期均在28h以下，相较于传统的浸泡工艺浸泡时间大大缩短，降低了能耗和废水量。
综上，传统的浸泡工艺虽能提取玉米籽粒中高达90％的淀粉，但它对时间、能源的要求很高。减少浸泡时间可以减少能耗、缩短生产周期，但却在产品质量和收率方面出现很多问题。
超声加工技术作为一种新兴的食品加工技术，具有其他加工技术无可比拟的优点，处理效率高，可控性好，成本低等。目前，超声技术已在很多领域得到了广泛的应用。研究表明，利用超声波独特的空化效应，以及附带的瞬时局部增压、升温作用，可以提升浸泡液中分子运动能力，提升扩散效率；空化效应的瞬时高压和瞬时减压，能对细胞壁造成物理损伤，从而打开细胞内外物质交流的通道。
在利用滚揉技术协同亚硫酸缩短玉米浸泡时间基础上，进一步探讨超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的方法，以期进一步缩短浸泡时间，提高淀粉收率，减少环境污染，降低能耗和生产成本，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的方法，缩短玉米浸泡时间，提高淀粉收率，节约浸泡用水，从而降低玉米深加工能耗和生产成本，减少环境污染。
本发明所述的超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的方法，包括以下步骤：
(1)玉米预处理：选颗粒饱满、无虫蛀、无霉变的玉米，经初筛除杂、洗净、沥干；按与玉米质量比为1.05～1.55:1加入亚硫酸，4～10℃下静置浸泡1.5～2h；
(2)超声辅助变压滚揉：将步骤(1)处理后的玉米与浸泡液倒入带有超声波辅助的变压滚揉机内，超声辅助变压滚揉程序为：滚揉温度为4～10℃，真空度为0.06～0.1MPa，转速10～20r/min，单向连续滚揉30min后停止滚揉，立即卸掉真空恢复常压，同时启动超声处理15min后停止；再重复上述操作周期7～9次，总共超声辅助变压滚揉处理时间为4.5～9h；
(3)静置浸泡：将步骤(2)得到的超声辅助变压滚揉处理后的玉米及亚硫酸混合物放入带有搅拌的浸泡罐中，提高浸泡温度至48～52℃继续浸泡，浸泡时间为10～14h；
(4)制备玉米淀粉。
其中：
根据本发明优选的，步骤(1)中，玉米与亚硫酸的质量比为1:1.2，4～10℃下静置浸泡1.8h。
根据本发明优选的，步骤(1)中，亚硫酸浓度为0.2％～0.3％。
进一步优选的，步骤(1)中，亚硫酸浓度为0.28％。
根据本发明优选的，步骤(2)中，滚揉温度为4～8℃，真空度为0.08MPa，转速12～16r/min。
根据本发明优选的，步骤(2)中所述的超声辅助变压滚揉操作为单向连续滚揉辅以超声处理，即单向连续滚揉→卸压→超声处理，以不断循环的方式进行，每次滚揉30min，超声处理15min。
根据本发明优选的，步骤(2)中，总共超声辅助变压滚揉处理时间为6h。
根据本发明优选的，步骤(2)中，所述的带有超声波辅助的变压滚揉机为BVRJ-350型真空滚揉机，底部加装超声系统，也可以采用市售的带有超声波辅助的变压滚揉机。
根据本发明优选的，步骤(3)中，浸泡温度为49～50℃，浸泡时间为13h。
步骤(4)中，制备玉米淀粉具体步骤采用常规工艺，具体为：浸泡完成的玉米经过胚芽/纤维分离、细磨、离心分离、洗涤和干燥，得到玉米淀粉。
按上述条件浸泡后的效果检测：经测定浸泡后玉米含水量43.2％～43.9％，玉米淀粉得率72.8％～74.3％，浸泡液中干物质含量4.78％～4.99％，蛋白质含量1.67％～1.84％(湿基)。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明采用超声辅助变压滚揉制备玉米淀粉，通过超声波的机械作用、空化效应以及变压滚揉的负压和机械力作用使玉米籽粒表皮纤维结构松弛、细胞内外物质交流的通道打开，亚硫酸能够大量、快速进入到玉米籽粒内部，从而有效缩短浸泡时间。
2、本发明采用超声辅助变压滚揉制备玉米淀粉，能够有效提高玉米淀粉收率，极大缩短玉米浸泡周期，保证玉米浸泡效果。
3、本发明能够解决目前玉米淀粉加工中存在的浸泡时间长(36～48h)，生产周期长，能源消耗高等问题，利用滚揉技术协同亚硫酸缩短玉米浸泡时间基础上，进一步发展提出了超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的方法，进一步缩短了浸泡时间，提高了淀粉收率，减少了环境污染，降低了能耗和生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步阐述，以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例中所用滚揉机为BVRJ-350型真空滚揉机(容量350L)，为嘉兴艾博实业有限公司生产，根据应用要求对其进行了改造，在滚揉机底部加装了超声波系统，超声波功率1000W(0-100％功率可调)，超声波频率40KHz。
实施例中的“％”如无特殊说明，均为质量百分含量。
实施例1
所述的超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的工艺，包括以下步骤：
(1)玉米预处理：选颗粒饱满，无虫蛀，无霉变的玉米，经初筛除杂、清水洗净、沥干；按与玉米质量比为1.05:1加入浓度0.2％亚硫酸，7±3℃下静置浸泡2h；
(2)超声辅助变压滚揉：将步骤(1)处理后的玉米与浸泡液倒入超声波辅助变压滚揉机内，超声辅助变压滚揉程序为：7±3℃低温环境中，真空度为0.1MPa，转速10r/min，单向连续滚揉30min后停止滚揉，立即卸掉真空恢复常压，同时启动超声处理15min后停止；再重复上述操作周期9次，总共超声辅助变压滚揉处理时间为9h；
(3)静置浸泡：将步骤(2)得到的超声辅助变压滚揉处理后的玉米及亚硫酸混合物放入带有搅拌的浸泡罐中，提高浸泡温度至51±1℃继续浸泡，浸泡时间为10h；
(4)制备玉米淀粉：浸泡完成的玉米经过胚芽/纤维分离、细磨、离心分离、洗涤和干燥得到玉米淀粉。
本实施例玉米浸泡周期为21h，浸泡后的效果检测：经测定浸泡后玉米含水量43.2％，玉米淀粉得率73.1％，浸泡液中干物质含量4.8％，蛋白质含量1.69％(湿基)。
实施例2
所述的超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的工艺，包括以下步骤：
(1)玉米预处理：选颗粒饱满，无虫蛀，无霉变的玉米，经初筛除杂、清水洗净、沥干；按与玉米质量比为1.2:1加入浓度0.28％亚硫酸，7±3℃下静置浸泡1.8h；
(2)超声辅助变压滚揉：将步骤(1)处理后的玉米与浸泡液倒入超声波辅助变压滚揉机内，超声辅助变压滚揉程序为：6±2℃低温环境中，真空度为0.08MPa，转速15r/min，单向连续滚揉30min后停止滚揉，立即卸掉真空恢复常压，同时启动超声处理15min后停止；再重复上述操作周期7次，总共超声辅助变压滚揉处理时间为6h；
(3)静置浸泡：将步骤(2)得到的超声辅助变压滚揉处理后的玉米及亚硫酸混合物放入带有搅拌的浸泡罐中，提高浸泡温度至49.5±0.5℃继续浸泡，浸泡时间为13h；
(4)制备玉米淀粉：浸泡完成的玉米经过胚芽/纤维分离、细磨、离心分离、洗涤和干燥得到玉米淀粉。
本实施例玉米浸泡周期为20.8h，浸泡后的效果检测：经测定浸泡后玉米含水量43.9％，玉米淀粉得率74.3％，浸泡液中干物质含量4.99％，蛋白质含量1.84％(湿基)。
实施例3
所述的超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的工艺，包括以下步骤：
(1)玉米预处理：选颗粒饱满，无虫蛀，无霉变的玉米，经初筛除杂、清水洗净、沥干；按与玉米质量比为1.55:1加入浓度0.3％亚硫酸，7±3℃下静置浸泡1.5h；
(2)超声辅助变压滚揉：将步骤(1)处理后的玉米与浸泡液倒入超声波辅助变压滚揉机内，超声辅助变压滚揉程序为：7±3℃低温环境中，真空度为0.06MPa，转速20r/min，单向连续滚揉30min后停止滚揉，立即卸掉真空恢复常压，同时启动超声处理15min后停止；再重复上述操作周期7次，总共超声辅助变压滚揉处理时间为4.5h；
(3)静置浸泡：将步骤(2)得到的超声辅助变压滚揉处理后的玉米及亚硫酸混合物放入带有搅拌的浸泡罐中，提高浸泡温度至49±1℃继续浸泡，浸泡时间为14h；
(4)制备玉米淀粉：浸泡完成的玉米经过胚芽/纤维分离、细磨、离心分离、洗涤和干燥得到玉米淀粉。
本实施例玉米浸泡周期为20h，浸泡后的效果检测：经测定浸泡后玉米含水量43.6％，玉米淀粉得率72.8％，浸泡液中干物质含量4.86％，蛋白质含量1.73％(湿基)。
对比例
采用9罐循环逆流浸泡工艺进行浸泡。
选颗粒饱满，无虫蛀，无霉变的玉米，除去杂质，每罐称重100kg，按与玉米质量比为1.5:1加入浓度0.26％的亚硫酸，保持温度50℃逆流浸泡42h，将浸泡好的玉米先粗磨，然后分离胚芽及粗纤维，再经细磨、纤维分离、淀粉洗涤、烘干得到玉米淀粉。
对比例测得浸泡后玉米水分含量为43.6％，浸泡液中干物质含量4.72％，浸泡液中蛋白质含量为1.73％(湿基)，玉米淀粉得率72.29％，玉米浸泡周期为42h。
本发明实施例1-3的玉米浸泡周期均不超过21h，相对于对比例的42h，节省了近一半时间，有效的缩短了玉米浸泡周期，并且提高了淀粉收率，极大地减少了玉米浸泡过程中的能量消耗和浸泡用水量，减少了环境污染，降低了能耗和生产成本。
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。
Claims (7)
1.一种超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)玉米预处理：选颗粒饱满、无虫蛀、无霉变的玉米，经初筛除杂、洗净、沥干；按与玉米质量比为1.05～1.55:1加入亚硫酸，4～10℃下静置浸泡1.5～2h；
(2)超声辅助变压滚揉：将步骤(1)处理后的玉米与浸泡液倒入带有超声波辅助的变压滚揉机内，超声辅助变压滚揉程序为：滚揉温度为4～10℃，真空度为0.06～0.1MPa，转速10～20r/min，单向连续滚揉30min后停止滚揉，立即卸掉真空恢复常压，同时启动超声处理15min后停止；再重复上述操作周期7～9次，总共超声辅助变压滚揉处理时间为4.5～9h；
(3)静置浸泡：将步骤(2)得到的超声辅助变压滚揉处理后的玉米及亚硫酸混合物放入带有搅拌的浸泡罐中，提高浸泡温度至48～52℃继续浸泡，浸泡时间为10～14h；
(4)制备玉米淀粉。
2.根据权利要求1所述的超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的方法，其特征在于：步骤(1)中，玉米与亚硫酸的质量比为1:1.2，4～10℃下静置浸泡1.8h。
3.根据权利要求1所述的超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的方法，其特征在于：步骤(1)中，亚硫酸浓度为0.2％～0.3％。
4.根据权利要求3所述的超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的方法，其特征在于：步骤(1)中，亚硫酸浓度为0.28％。
5.根据权利要求1所述的超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的方法，其特征在于：步骤(2)中，滚揉温度为4～8℃，真空度为0.08MPa，转速12～16r/min。
6.根据权利要求1所述的超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的方法，其特征在于：步骤(2)中，总共超声辅助变压滚揉处理时间为6h。
7.根据权利要求1所述的超声波辅助变压滚揉制备玉米淀粉的方法，其特征在于：步骤(3)中，浸泡温度为49～50℃，浸泡时间为13h。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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