Кукуруза мокрого помола
Мокрый помол кукурузы — это процесс разделения зерен кукурузы на составные части: кукурузное масло , белок , кукурузный крахмал и клетчатку . Он использует воду и ряд этапов для разделения частей, которые будут использоваться для различных продуктов. [1]
История
[ редактировать ]Индустрия кукурузы мокрого помола была основным компонентом американского производства на протяжении более 150 лет. Переработчики кукурузы наладили процесс разделения зерен кукурузы на составные части для производства разнообразных продуктов с добавленной стоимостью . Четыре основных компонента, такие как масло , белок , крахмал и клетчатка , являются основным продуктом процесса мокрого помола кукурузы. Ассоциация производителей продуктов из кукурузы была основана в 1913 году, когда группа компаний по переработке кукурузы успешно развивалась. [2]
Описание
[ редактировать ]Мокрый помол кукурузы — это процесс, при котором компоненты кукурузных зерен экстрагируются для получения высокоочищенного продукта. Большинство продуктов этого процесса ценны и в основном необходимы пищевой промышленности. Благодаря этому процессу каждая часть кукурузы полезна для производства качественных ингредиентов. Характеристики этого процесса основаны на физическом разделении компонентов, в основном по весу и размеру. Вода необходима, поскольку это влажный процесс, и она действует как средство разделения/носитель на этапах промывки. Следовательно, этот процесс можно рассматривать как требующий высоких капитальных затрат. [3] Единственным химическим веществом в этом процессе является водный раствор диоксида серы , который используется в процессе замачивания . Кукурузу замачивают в этом растворе, чтобы смягчить ядро, чтобы масло в зародыше не загрязняло другие продукты и его было легко отделить. [ нужна ссылка ]
Этапы процесса
[ редактировать ]Очистка
[ редактировать ]По стандартам Министерства сельского хозяйства США , 5 класс. [ нужны дальнейшие объяснения ] кукурузу обычно используют для мокрого помола. [4] Собранную кукурузу перед помолом необходимо очистить. докеджа Тестер с соответствующим номером сита используется для удаления частиц, отличных от необходимого зерна, таких как кусочки початков, посторонние семена, металлические части, листья, грязь, и можно рассчитать процент содержания докеджа. [5] Очищенную кукурузу затем анализируют на ее состав с помощью БИК- спектрометра . Анализ состава кукурузы желтой зубчатой, проведенный в Центре исследований использования сельскохозяйственных культур Университета штата Айова, приведен в таблице ниже. [ нужна ссылка ]
| Влажность (в %) | Белок (в % в пересчете на сухое вещество) | Масло (в %, дБ) | Крахмал (в %, дБ) | Плотность (г/см3) | Испытательная масса (в фунтах/бутонах) |
|---|---|---|---|---|---|
| 13.8 | 8.93 | 4.29 | 70.4 | 1.282 | 65.6 |
Замачивание
[ редактировать ]В этом процессе кукуруза гидратируется, чтобы отделить гранулы крахмала от белковой матрицы, сохраняя при этом зародыши устойчивыми к измельчению. Этот процесс снижает плотность зародышей и смягчает ядро, что упрощает помол. такие химические вещества, как диоксид серы и молочная кислота В воду также добавляются . Молочная кислота расщепляет белковый матрикс эндосперма и способствует лучшему отделению крахмала. Он также снижает pH, предотвращая рост микробов. SO2 реагирует с дисульфидными связями и ослабляет матрицу, позволяя гранулам крахмала полностью отделиться. Он также служит противомикробным средством . В конце замачивания белковая матрица ослабляется, белки эндосперма растворяются, а некоторые растворимые твердые вещества диффундируют в крутую воду. Чистую кукурузу замачивают в больших резервуарах с водой температурой 125-130°F, содержащей молочную кислоту и диоксид серы, в течение почти 40 часов. Затем крутая вода дренируется с помощью сетчатых сит соответствующего размера и концентрируется с помощью многокорпусных испарителей. [4] Использование концентрированной крутой воды: этот экстракт богат белком и может использоваться в качестве питательной среды для ферментации с целью производства ферментов или антител . Его также используют в кормах для животных. [ нужна ссылка ]
Восстановление микробов
[ редактировать ]Как предполагает технологический этап, на этом этапе зародыш отделяется от других частей кукурузы. Восстановление зародышей в максимально неповрежденном состоянии необходимо для предотвращения любого загрязнения масла в конечных продуктах. Мельницы истирания, такие как дисковые мельницы, используются для грубого измельчения размягченных кукурузных зерен. Измельчение происходит медленно, а элементы, используемые для измельчения, тупые, что обеспечивает неповрежденное удаление микробов. К измельченному материалу добавляют воду, чтобы получилась густая суспензия из мацерированных зерен и целых зародышей. [4] Содержание зародышей в сырой нефти 40-50% делает их менее плотными, чем другие частицы, и в результате зародыши плавают в смеси. Затем смесь пропускают через зародышевые гидроциклоны с переливом и сливом. Переливная часть будет состоять в основном из зародышей и воды, а нижняя часть будет состоять из клетчатки, крахмала, белка и воды. Слив пропускают через гидроциклон несколько раз, поскольку 100% разделение не может быть достигнуто за один проход. Отделенный зародыш очищают, сушат и пропускают через зародышевый пресс для извлечения из него масла. растворителем Альтернативно можно также использовать экстракцию . Твердые частицы, оставшиеся после экстракции масла, называются зародышевой мукой, которую затем сушат. [ нужна ссылка ]
Зародышевая мука является хорошим источником аминокислот и носителем микроингредиентов в рецептурах кормов для животных. Рафинированное кукурузное масло можно использовать в качестве салатного и кулинарного масла. Его также используют для приготовления маргаринов на кукурузном масле. [ нужна ссылка ]
Восстановление волокна
[ редактировать ]Нижний поток гидроциклона, состоящий из клетчатки, белка и крахмала, тонко измельчается и просеивается с помощью нескольких мельниц и сит с подачей под давлением. Для отделения волокна от смеси используются сита. Для удаления грубых и тонких волокон используются сита различных размеров. Используется клиновой или профильный сито. Крахмал и белок проходят через сито и собираются, тогда как волокна остаются на сите, и это называется кукурузным глютеновым кормом. Принцип разделения – разница в размерах. Корм с кукурузным глютеном содержит примерно 21% белка, 1% жира, 10% клетчатки и 15% крахмала. Поскольку в нем много водорастворимых питательных веществ, его используют в качестве одного из основных ингредиентов кормов для животных . Его также можно использовать для производства рафинированного кукурузного волокна, которое будет использоваться для потребления человеком. [4]
Восстановление белка
[ редактировать ]Жидкость, содержащая только белок и крахмал, называется крахмалом. [6] Вода удаляется из крахмала в загустителе перед его перемещением в сепаратор. Центробежные силы применяются для разделения крахмала и клейковины, которые различаются по плотности. Затем более тяжелую крахмальную суспензию несколько раз промывают в гидроциклонах пресной водой. Поток крахмала обычно содержит 90% крахмала, а поток глютена состоит из 60% белка. [4] Легкую клейковину, отделяемую сверху, уплотняют, а тяжелую клейковину далее направляют на обезвоживание в ротационный вакуумный фильтр. Эта кукурузная клейковина состоит примерно из 60% белка, 1% жира и 3% клетчатки. Технологическая вода из обоих процессов либо добавляется в крутую воду, либо удаляется. Поскольку в нем содержится около 60% белка, его используют в качестве корма для животных и зеиновых продуктов. [ нужна ссылка ]
Переработка крахмала
[ редактировать ]Крахмал проходит многоступенчатую промывку с помощью гидроциклонов. Супернатанты . отделяют на каждой стадии промывания Вода с каждой ступени возвращается в предыдущие гидроциклоны, чтобы обеспечить отделение максимального количества крахмала. Крахмал очень высокой чистоты (>99,5% сухого вещества) можно получить путем мокрого помола. Чистота важна, когда конечным продуктом является кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы или крахмал, подлежащий модификации (с использованием химикатов или ферментов), но не важна при производстве этанола . После центрифугирования и промывки крахмал сушат. [4]
Производство сопутствующей продукции
[ редактировать ]Побочные продукты составляют 34% выхода мокрого помола. Фактически, 23% перерабатываемой кукурузы имеют очень низкую ценность или вообще не имеют никакой ценности. Клетчатку, концентрированную крутую воду и зародышевую муку смешивают для получения кукурузного глютена. Как упоминалось ранее, кукурузная клейковина также используется в качестве корма для животных. Хотя в названии обоих продуктов есть слово «глютен», в них нет белка глютена, как и в кукурузе в целом. [7]
Типичные данные по выходу сухого вещества (в сухом веществе) для желтозубчатой кукурузы показаны в таблице ниже. [8]
| Фракция | Выход в пересчете на сухое вещество (в %) |
|---|---|
| Крахмал | 58-68 |
| Глютеновая еда | 5.8-15.4 |
| Волокно (грубое+тонкое) | 8.8-19.2 |
| зародыш | 5.2-10.5 |
| Растворимые в крутой воде | 5.1-7.5 |
| Полное извлечение твердых частиц | 97.3-99.9 |
Первичная продукция
[ редактировать ]В процессе мокрого помола будет получено пять основных продуктов: твердая вода, зародыши, клетчатка, крахмал и глютен . Однако побочный продукт этого процесса будет производить кукурузное масло, кукурузную клейковину , кукурузную муку из зародышей кукурузы, кукурузную клейковину и кормовую крутую воду. В среднем один бушель кукурузы обычно содержит около 32 фунтов крахмала, или 33 фунта подсластителей, или 2,5 галлона топливного этанола, 11,4 фунта клейковины, 3 фунта клейковины и 1,6 фунта кукурузного масла. [9] [10]
Исследовать
[ редактировать ]Хотя мокрый помол кукурузы уже много лет используется для производства продуктов питания, кормов для животных и топлива, исследователи продолжают искать пути повышения эффективности. Например, одно исследование показало, что время замачивания можно сократить с 40 часов до 6–8 часов, если добавить ферменты, такие как протеаза , и если измельчение производить в два этапа. Этот метод удаляет диоксид серы и дает то же количество, что и обычный процесс. [11] Другое исследование показало, что добавление целлюлазы и фермента для разложения фитиновой кислоты сокращает время замачивания. В традиционном процессе фитиновая кислота кукурузы в основном попадает в кукурузный отвар. [12] Еще одно исследование попыталось снизить начальное содержание влаги и повысить температуру воздуха для сушки, но привело к снижению урожайности, поскольку низкое содержание воды препятствовало отделению белка от крахмала. [13]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бланшар, Пол Харвуд (1992). Технология мокрого помола кукурузы и сопутствующие процессы . Эльзевир. ISBN 978-0-444-88255-4 .
- ^ «О нас – Ассоциация переработчиков кукурузы» . Кукуруза.орг . Архивировано из оригинала 7 мая 2016 г. Проверено 14 мая 2016 г.
- ^ «Возможности повышения энергоэффективности и экономии затрат в отрасли мокрого помола кукурузы» (PDF) . Enerystar.gov . Проверено 14 мая 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 21 октября 2013 года . Проверено 3 мая 2016 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ «Руководство по эксплуатации: тестер Carter Dockage» (PDF) . Flamangraincleaning.com . Проверено 14 мая 2016 г.
- ^ Экхофф, СР; Рауш, К.Д.; Фокс, Э.Дж.; Цо, CC; Ву, Х.; Пан, З.; Буряк, П. (1993). «Лабораторная процедура мокрого помола для повышения воспроизводимости и точности выхода продукта» (PDF) . Зерновая химия . 70 (6). Американская ассоциация химиков-зерновиков (позже Ассоциация зерновых и зерновых ): 725. Архивировано (PDF) из оригинала 27 апреля 2023 г. Проверено 28 апреля 2023 г. ( страница с описанием )
- ^ «Культурные культуры – Зерновые» (PDF) . Nfscfaculty.tamu.edu . Архивировано из оригинала (PDF) 10 марта 2016 г. Проверено 14 мая 2016 г.
- ^ Сингх, Н., Экхофф, С.Р. 1996. Мокрый помол кукурузы. Обзор лабораторных и пилотных процедур в заводском масштабе. Зерновая химия. 73(6):659-667
- ^ «7.3.1 Состав кукурузы и выход этанола из кукурузы | EGEE 439» . E-education.psu.edu . Проверено 14 мая 2016 г.
- ^ «Продукты мокрого помола» . Адм.ком . 17 августа 2007 г. Архивировано из оригинала 4 июня 2016 г. Проверено 14 мая 2016 г.
- ^ Джонстон, Дэвид Б., Сингх, Виджай. 2001. Использование протеазы для сокращения времени застывания и снижения потребности в SO2 в процессе мокрого помола кукурузы. Зерновая химия. 78(4):401-411
- ^ Ing, Carsana A. et al, 1988. Новое применение ферментов для мокрого помола кукурузы. Крахмал Био. 40(11):409-411
- ^ Арос, Моника, Суарес, Константино. 1997. Влияние сушки, начальной влажности и сорта при мокром помоле кукурузы. Журнал пищевой инженерии 34 (4): 473-481.