专利名称：生产淀粉的玉米湿磨方法
技术领域：
本发明涉及对用湿磨方法生产淀粉的改进，更具体地涉及对这种方法在淀粉-谷蛋白分离工位的改进，加强了洗涤从而获得彼此分开得较清的分类。
现代的淀粉湿磨方法是将一个个独立的分类和分离过程结合成单一的平衡过程，其中一般结合使用离心机和水力旋流器以将包括胚芽、纤维、谷蛋白、淀粉和可溶性固体在内的产品组份分开。多年来曾经采用过许许多多的流程方案，但大多数使用者现在都有将逆流水量送向淀粉部分的基本相似的系统。这种淀粉湿磨系统需要下列处理工位(station)A.浸渍及胚芽分离;
B.纤维洗涤和脱水;
C.淀粉-谷蛋白分离;
D.淀粉洗涤和稠化。
除了可溶性固体是在浸渍水蒸发期间“脱离”外，每种产品组份都是各自处理工位的产物。
淀粉由直径约10-15微米、密度约1.5的球形微粒组成。谷蛋白为密度约1.2的1至3微米的絮凝结构。
对浸渍水进行蒸发以获得其内呈重质(稠)液状的可溶性固体，它与这个过程的其它产物，比如纤维，混合在一起，此呈稠液状的可溶性固体干燥后用作动物饲料。
在浸渍及胚芽分离工位，首先对玉米粒进行浸渍使其软化，然后在碾磨机内磨碎以使胚芽碾出。胚芽含有有用的玉米油，胚芽在水力旋流器的溢流中从淀粉、玉米壳及纤维的稀糊状混合物中分离出来。胚芽在洗涤筛中选涤后从该系统中流出。基本上已无胚芽的水力旋流器底流送入纤维洗涤及脱水工位。
纤维洗涤脱水工位包括一淀粉粗筛段，在此工位段有一半以上的游离淀粉因尺寸小而筛出并送入下面即将描述的淀粉-谷蛋白分离(离心分离)工位。而尺寸大的则从淀粉粗筛段送入一精磨机后再送入多个用来对纤维进行逆流洗涤的筛洗段，其时密度为5°Be至6°Be的小尺寸淀粉送入淀粉-谷蛋白分离工位。纤维在此处离开系统并送入一离心机脱水后进行干燥。
淀粉-谷蛋白的分离工位接受来自淀粉粗筛的底流并将淀粉与谷蛋白分开。含有淀粉的主流送入淀粉洗涤稠化工位，而谷蛋白则送去稠化并干燥。淀粉-谷蛋白分离工位提供净化的水(没有不可溶性固体)用来浸渍就像用作系统各段的生产用水(溶质少)那样。另外还有一含有溶质、不溶解物质及一些淀粉的再循环液流也送入纤维洗涤脱水工位。
淀粉-谷蛋白分离工位一般包括多个可调圆片式喷嘴型的离心机，其中第一个是磨粉流增稠器，它接收来自淀粉粗筛底流的原料流并使之增稠到浓度为9°Be至12°Be。稠化后的液流作为原料送入主离心机(完成淀粉和谷蛋白分离的离心机)，洗涤液可以0.1至0.5的洗涤液出料体积比导入此离心机，此出料是指离开主离心机的稠化浆的量。0.5的洗涤液/出料体积比接近于在玉米湿磨方法中从前可以得到的离心机所能获得的最大比值。增加洗涤液的体积使蛋白质(谷蛋白)回收率从35±10%提高到50±10%的最大限度。
主离心机对蛋白质的较低的回收率，特别是在采用大尺寸可调圆片式喷嘴离心机的时候，使蛋白质在系统内积聚起来并增加在包括纤维洗涤段和淀粉洗涤段在内的环路内的逗留时间。要满足淀粉成品的质量要求(小于0.3%的蛋白质)就必须严格控制洗涤段的底流密度。
在玉米湿磨过程中，从加工、经济性及操作方面的角度看，有很多好处可以从把主离心机中的蛋白质回收率提高到接近100%以及从避免蛋白质在加工流程中的积聚及再循环而得到。
淀粉洗涤稠化工位采用水力旋流器的多阶段逆流洗涤系统，当最终淀粉产品稠化时，它将原料流中可溶性物质与剩下的不溶解的蛋白质及细纤维一起除去。从淀粉洗涤稠化工位出来的溢流，在加工过程中的所有液流中(新洗涤水除外)，其可溶性固体浓度是最低的，并且被送回淀粉-谷蛋白分离工位作为生产用水。上述类型的系统详细描述在T.H.Bier.J.C.Elsken和R.W.Honeychurch发表在Die Starke 26 Jahrg.1974/No.1，23至28页的一篇题为“一体化淀粉湿磨方法”的文章中。
在1990年11月13提交的题为“高速洗涤离心机”的专利申请号为No.612，044的共同待批美国专利申请中，揭示了一种改进的可调圆片式喷嘴离心机，其结构与从前相比可将数量大得多的洗涤液导入离心机。超过底流出料体积0.5至3倍的洗涤液和再循环底流的回流同时直接导入离心机的转子/分离室，并对原料进行置换洗涤。本来与原料在一起的液体被大量排入溢流中。
除了洗涤作用，高速的回流和洗涤液进入分离室还对固体的分类有了明显的改善。高上升洗涤流对回旋转子/分离室内的固体床进行淘洗并将细粒提出流体床扫入溢流。
这里援引612，044号申请的揭示内容作为参考。
本发明的一个目的是提供一种采用改进的淀粉-谷蛋白分离工位和方法的淀粉湿磨方法。
本发明的进一步目的是在淀粉湿磨方法的淀粉-谷蛋白分离工位利用高速洗涤离心机以改善淀粉的洗涤并获得淀粉和谷蛋白彼此分得较清的分类。
本发明中，使来自纤维洗涤脱水工位的淀粉-谷蛋白原料流通过一个或多个高速洗涤离心机，从而使水和淀粉的逆流达到最大。高速洗涤离心机完成了谷蛋白和淀粉的主要分离。不再需要已有技术中的磨粉流增稠离心机。蛋白质(谷蛋白)回收率提高约20%。
在这些高速洗涤离心机中使用的洗涤水使洗涤液/出料体积比大大高于0.5。在本发明的方法中，洗涤液/出料体积比至少为1.0并介于1至2之间的范围内，较好比值为1.5。由于洗涤水超过了出料体积，产生了向内流向离心机转子中心的高速净洗涤水流。向内的洗涤流通过改变沉降条件将不溶的谷蛋白(蛋白质)“提”离淀粉，由于强有力的液流向内流入而强有力的重力(离心力)向外施力，使较重的淀粉和较轻的谷蛋白在密度上的(比较小的)差别放大。转子高速旋转，比如说以2700RPM的速度旋转，与从前已有技术的1500G相比产生了更大的G力(高达2600G)。产生的高转速和G力替补了为了使这一工艺与从前相比具有强大经济优势所必须处理的非常高的液流体积。
在本发明方法中，所有洗涤水对淀粉固体流呈逆流流动，强大的向上流动的洗涤液流使谷蛋白决定性地分离出来。以前，并未认识到向上流动的淘洗现象在玉米湿磨方法中是实用的。本发明中的洗涤流将不溶谷蛋白淘洗出淀粉粒并将谷蛋白带出溢流。可溶的蛋白质类似地被堵截并去除。结果，底流将接近不溶蛋白质的上限，比如1.0%。
本发明改进了对洗涤水的利用以更有效地实现重要目的，即堵截可溶性物质只需较少的水。
图1为淀粉湿磨过程的方块图，显示了在几个处理工位之间的流程;
图2是实施
图1方块图中过程所用的已有技术方法的更详细的流程图;
图3是本发明淀粉-谷蛋白分离工位中采用的高速洗涤离心机的剖视图;
图4是与图2类似的流程图，但使用了本发明新颖的淀粉-谷蛋白分离工位;
图5是包括三个高速洗涤离心机的淀粉-谷蛋白分离工位的另一个实施例的流程图。
在显示淀粉湿磨过程的
图1方块图中，字母A表示浸渍及胚芽分离工位，去壳玉米及浸渍水可进入其中并进行浸渍而使玉米粒软化，然后玉米粒进行筛选并在磨盘式磨粉机中碾碎而去除胚芽。浸渍水排出并送到蒸发器以回收可溶性物质。胚芽在此工位分离出并洗涤后离开这个过程而去进一步处理。来自胚芽分离工位的富含淀粉的底流送入此过程的下一工位中去。
来自工位A的富含淀粉流送入纤维洗涤脱水工位(工位B)，在这里通过多级筛分及逆流洗涤将淀粉浆(纤维淀粉)从粗和细的纤维中分离出来。来自此筛分及洗涤操作的含有纤维的溢流进行脱水并从此过程中出来以将纤维干燥。淀粉和含有谷蛋白的底流送入淀粉-谷蛋白分离工位C。
在工位C，用离心方法将淀粉从谷蛋白中分离出来。谷蛋白稠化后离开此过程。离心机的淀粉浆流送入淀粉洗涤稠化工位D。
在工位D，在多个水力旋流器中进行淀粉浆的逆流洗涤，以将所有剩余的可溶的或不溶的蛋白质一起去除而底流则构成淀粉产物。
图2详细描述了本发明受让人所拥有的美国专利No.4，207，118中所揭示的已有技术淀粉湿磨方法。请特别注意图示的淀粉-谷蛋白分离工位C。请注意来自纤维洗涤脱水工位B的磨粉流直接送入不洗涤的磨粉流稠化离心机94，以在底流在淀粉主分离机96进行淀粉-谷蛋白分离之前进行初步稠化。虽然淀粉主分离机确实具有洗涤功能，但洗涤液对出料的体积比从不超出约0.5，因为那是可资使用的离心机的能力。含有谷蛋白的溢流送入不洗涤的淀粉稠化离心机98，而富含淀粉的底流送入淀粉洗涤系统D。
图3显示了在本发明方法中使用的高速洗涤离心机100。转子107高速旋转而迫使在转子/分离室101内的液/固体物料经过喷嘴102进入底流管103。底流的一部分通过再循环管路104回到转子/分离室101。大量的洗涤液通过洗涤管路105和再循环底流同时导入转子/分离室。溢流向上流到离心机的109室并通过管子108从那里流出。
图4的流程图表示了本发明的淀粉湿磨过程，它包括浸渍及胚芽分离工位A、纤维洗涤脱水工位B、淀粉-谷蛋白分离工位C和淀粉洗涤稠化工位D。数字10表示浸渍系统中一组槽的一个，浸渍系统一般包括多个用于逆流操作的浸渍槽。去壳的玉米通过管路12送入槽10，浸渍水或酸通过管路14导入浸渍槽，浸渍水通过导管16流出并送入蒸发器(未画出)以回收可溶物质。来自槽10的浸渍后的玉米然后经过导管18送入一盘磨机20以磨碎浸渍后的玉米并除去胚芽。磨碎后的浸渍玉米从盘磨机20经导管24送入胚芽洗涤分离段22，在那里胚芽分离出并由导管26送入胚芽处理工位(未画出)进行筛分、洗涤、脱水、干燥并回收油。来自胚芽分离段22的底流经导管30导入淀粉粗筛28进行筛分以去除磨碾操作20中产生的淀粉，一般这称作粗淀粉。淀粉粗筛28的粗筛残余物经导管31导入石磨32或其他适当的粉碎机。磨碎的粗筛残余物从石磨32由导管33送入一筛分洗涤工位34，在那里淀粉浆(纤维淀粉)通过多级筛分及逆流洗涤从粗和细的纤维中分离出来。来自此筛分洗涤工位的含有纤维的溢流由导管36导入一处理工位(未画出)以进行干燥和/或作进一步的处理。
引导来自淀粉粗筛28的粗淀粉的导管41和引导来自纤维洗涤工位34的纤维淀粉的导管47相会合，导管49内的两者的合流形成送到站C的料浆。料浆可以含有5%至15%的蛋白质(谷蛋白)，折成干蛋白质约为8%。在洗涤液的强大液流(洗涤液/出料体积比在1至2范围内)通过导管62注入离心机时，6°Be至12°Be密度的料浆，通常为约7.5°Be的料浆被导入高速的洗涤分类离心机61。洗涤水比出料更多的目的是为了要用高的净洗涤水流向内流入转子中心。通过改变沉降状态，此向内的洗涤流将不溶的谷蛋白“提”离淀粉，这样由于强有力的液流向内流入而强大的重力(离心力)向外施力，使较重的淀粉和较轻的谷蛋白在密度上的差别放大。转子的碗状壁及圆盘的倾斜表面对沉降特性大不相同的两种不溶成分起到了促进分离的作用。净的逆转的流向将防止沉降运动受阻，促进重媒质效应，并得到有益的结果，即底流水相里的谷蛋白浓度低于溢流里的谷蛋白浓度。离心机61具有用来使一部分底流通过回流管路63再循环的构造。富含谷蛋白的溢流通过导管64离开离心机61进入一不洗涤的谷蛋白稠化离心机81。通过导入适当数量的洗涤水并控制其他操作条件，可获得接近100%的蛋白质回收率。在离心机81中，富含谷蛋白的底流通过导管82离开此过程并送去脱水，而溢流的可溶物质含量足够低，这样它可经由管路85作为此过程中其他地方的生产用水。
来自离心机61的富含淀粉的底流经过导管66进入一第二高速洗涤分类离心机67，一股强大的洗涤液流通过导管65注入其中，其量大于出料体积的100%。来自离心机67的溢流构成了通过导管62注入离心机61的洗涤液。离心机67的一部分底流通过回流管68再循环以便和来自导管65的洗涤液一起注入离心机。密度为14°Be至22°Be的来自离心机67的富含淀粉的底流经过导管69送入淀粉洗涤和稠化工站D(不溶的蛋白质减少到约0.5%)在那里最终的淀粉产物在一系列水力旋流器中浓缩。此水力旋流器的洗涤可由一个至六个阶段完成(其中一个阶段用87表示)，最好是三个阶段。这与通常采用十二个阶段水力旋流器洗涤的现行系统有明显的不同。采用10毫米的水力旋流器可使淀粉进一步浓缩到高达25°Be。水力旋流器洗涤阶段的数目可以大大减少是因为淀粉-谷蛋白分离工位C的高速洗涤离心机内实现了非常有效的洗涤。水力旋流器的溢流组成了用于离心机67的洗涤液，并由导管65送到那里。
或者，一部分水力施流器溢流可由管路70(虚线部分)送回纤维洗涤系统，再或者，这个部分溢流(通过管路72(虚线部分)分流)可在不洗涤的澄清离心机91(虚线)中稠化，这样只有经过管路72(虚线)的固体浓浆回流以便再筛过，整个洗涤液流仍可用于高速洗涤离心机分离系统。
另一种方式是将所有这浆的全部或一部分送回(经管路74)到第二阶段高速洗涤离心机分离器。
第一阶段高速洗涤离心机的溢流含有整个谷蛋白流，它进一步送入一只用来稠化的尺寸相似的不洗涤的离心机81。
上面描述了本发明的一个实施例，这个实施例采用了两阶段的高速洗涤离心机，并在水力旋流器阶段实现接着的稠化和洗涤。上面说过，由于利用这些离心机获得优越的稠化和脱水性能，水力旋流器的稠化和脱水阶段的数目可从传统的十二个阶段减少至六个阶段或更少。可以理解，稠化和脱水功能可以由三个或更多个高速洗涤离心机阶段全部或几乎全部实现。采用三个或更多个的这种高速洗涤离心机阶段，水力旋流器内另外再加稠化和脱水就几乎或完全变为多余了。
图5示出了淀粉-谷蛋白分离工位，它通过三个阶段的高速洗涤离心机，完成了彻底的洗涤和稠化，使从最后的离心机出来的底流成为最终的淀粉产品。完全不需要水力旋流器的洗涤和稠化阶段。
在图5中，凡是可能的地方，设备和导管都用与图4中相同的编号表示。料浆从纤维洗涤脱水工位经过导管62进入第一高速洗涤分类离心机61。富含谷蛋白的来自离心机61的溢流从导管64经过以供进一步处理，而富含淀粉的底流从导管66经过作为离心机67的馈入料。来自离心机67的溢流是离心机61的洗涤液，经导管62引到那里。来自离心机67的底流是离心机75的原料，经导管69流到那里。离心机75的溢流是离心机67的洗涤液，经导管65流到那里。离心机75的底流经导管78从那里流出作为最终的稠化的淀粉产物。通过导管79为离心机75提供洗涤水，此水可以是新鲜水。每个离心机61、67和75对经过各自循环管路63、68和77产生的部分底流进行再循环。
在以上描述的这个三阶段淀粉-谷蛋白分离工位中，达到的效果是在水力旋流器洗涤和稠化阶段里的离心机产物不再需要另外的处理。当然，可以理解，处理中的料浆特性将决定生产最后稠化淀粉产品所需的离心机工位的数目，因而在有些情况中，也可能需要三个以上的离心机阶段。
尽管本发明结合较佳实施例进行了描述，应当明白，本技术领域的熟练人员完全可以在不脱离本发明的精神及范围的情况下进行种种修改和变化。这些修改和变化被认为是在本发明及其后附权利要求书的权限及范围之内。
权利要求
1.用玉米湿磨方法对玉米进行处理的方法，包括下列处理工位A.浸渍及胚芽分离B.纤维洗涤及脱水C.淀粉-谷蛋白分离以及D.淀粉洗涤及稠化在淀粉-谷蛋白分离工位的改进包括将密度为6°Be至12°Be的混合含淀粉的料流从工位A的盘磨机和纤维洗涤工位C直接导入一能将料流分类成包括可溶蛋白质的富含谷蛋白的溢流和富含淀粉的底流的第一高洗涤速度的分类离心机，所述离心机内的洗涤流对原料流基本成完全逆流以实现谷蛋白和淀粉组份的分离，将富含谷蛋白的液流送入一谷蛋白稠化离心机，在此离心机内溢流为生产用水而富含谷蛋白的底流从该工位流出以进行脱水及进一步的处理，将所述第一分类离心机的富含淀粉的底流送入一第二高洗涤速度的分类离心机，在此离心机内其洗涤液与出料体积比在1至2范围内的洗涤液与料流形成逆流且其溢流含有较少的蛋白组份且部分送回所述第一分类离心机作为洗涤液且部分送回纤维洗涤工位作为生产用水，密度在14°Be至22°Be之间的富含淀粉的底流送入淀粉洗涤稠化工位在多级水力旋流器中进行处理，这些阶段的溢流作为洗涤注入所述第二分类离心机，底流则构成淀粉产品。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的料浆密度约为7.5°Be。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于离心机的洗涤液和出料体积的比值为约1.5。
4.一种玉米湿磨方法，其中生成的含有淀粉的中间料流密度为6°Be至12°Be，不进行初步稠化就直接在至少一个高洗涤速度的分类离心机中对此料流进行处理，其中洗涤流导入离心机与料流形成逆流，其洗涤液与出料体积的比值至少为1.0从而对料流进行洗涤并通过淘洗大部分地将其分类成富含谷蛋白的溢流和密度为14°Be至22°Be、含有少于0.5%不可溶蛋白质的富含淀粉底流，然后在一系列水力旋流器中对富含淀粉的液流进行稠化，其中淀粉底流获得约25°Be的密度。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，洗涤液对离心机出料体积的比值约为1.5。
6.一种玉米湿磨方法，其中生成的含有淀粉的中间料流密度为6°Be至12°Be，料流直接在至少一个高洗涤速度的分类离心机中进行处理，其中洗涤液导入离心机时与所述料流形成逆流，洗涤液对出料的体积比为1.0至2.0，从而对料流进行洗涤并分类成富含谷蛋白的溢流和密度为14°Be至22°Be的富含淀粉的底流，并将底流送入水力旋流器中稠化。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，有两个高洗涤速度的分类离心机进行逐次操作，以离心机出料体积比值为约1.5的洗涤液导入每个离心机中，第二离心机的溢流构成用于第一离心机的洗涤液，水力旋流器的溢流构成用于第二离心机的洗涤液。
8.一种玉米湿磨方法，其中生成的含有淀粉的中间料流密度为6°Be至12°Be，此料流在一组三个或更多个高洗涤速度分类离心机中进行处理，其中洗涤液导入每个离心机与所述料流形成逆流，其洗涤液与出料体积比为1.0至2.0从而对料液进行洗涤并分类成出自第一所述高洗涤速度分类离心机的富含谷蛋白的溢流和从所述这组高洗涤速度分类离心机的最后一个流出的、密度超过14°Be的稠化的富含淀粉的底流。
全文摘要
在玉米淀粉湿磨方法中采用高速洗涤离心机以实现淀粉的置换洗涤和将其清楚地分类成淀粉和谷蛋白。
文档编号B02C2/00GK1065463SQ9210134
公开日1992年10月21日 申请日期1992年2月29日 优先权日1991年3月29日
发明者李介英, 罗伯特·W·霍尼丘奇 申请人:多尔奥利弗股份有限公司