Мокрый помол кукурузы - Corn wet-milling

Мокрый помол кукурузы это процесс разрушения кукурузные зерна на их составные части: кукурузное масло, белок, кукурузный крахмал, и волокно. Он использует воду и серию шагов для разделения частей, которые будут использоваться для различных продуктов.^[1]

История

В кукуруза мокрый помол промышленность была основным компонентом американского производства более 150 лет. На переработчиках кукурузы налажен процесс разделения кукурузные зерна на их составные части для производства различных добавленная стоимость товары. Четыре основных компонента, такие как масло, белок, крахмал, и волокно являются основным продуктом процесса мокрого помола кукурузы. Ассоциация производителей кукурузы была образована в 1913 году, когда группа предприятий по переработке кукурузы успешно выросла.^[2]

Описание

Мокрый помол кукурузы - это процесс, при котором компоненты зерен кукурузы извлекаются для получения продукта высокой степени очистки. Большинство продуктов этого процесса являются ценными и в основном необходимы для пищевой промышленности. Благодаря этому процессу каждая часть кукурузы используется для производства качественных ингредиентов. Характеристики этого процесса основаны на физическом разделении компонентов, в основном по весу и размеру. Вода необходима, поскольку это мокрый процесс, и она действует как разделительный агент / носитель на этапах промывки. Следовательно, этот процесс можно рассматривать как сопряженный с высокими капитальными затратами.^[3] Единственное химическое применение в этом процессе: водный диоксид серы раствор, который используется в пропитка процесс. Кукурузу замачивают в этом растворе, чтобы смягчить ядро, чтобы масло в зародышах не загрязняло другие продукты и его было легко отделить.

Шаги процесса

Уборка

Согласно стандартам Министерство сельского хозяйства США, 2 класс^{[требуется дальнейшее объяснение ]} кукуруза обычно используется для мокрого помола.^[4] Собранную кукурузу необходимо очистить перед измельчением. Док тестер с соответствующими сито число используется для удаления частиц, отличных от необходимого зерна, таких как кусочки початка, инородные семена, металлические части, листья, грязь, и можно рассчитать процент содержания докеджа.^[5] Затем очищенная кукуруза анализируется на ее состав с помощью NIR. спектрометр. Анализ состава желтой зубчатой кукурузы, проведенный в Центре исследований использования сельскохозяйственных культур Университета штата Айова, приведен в таблице ниже.

**Композиционные свойства NIR**
Влажность (в%)	Белок (в%, в пересчете на сухое вещество)	Масло (в%, дб)	Крахмал (в%, дб)	Плотность (в г / куб. См)	Тестовый вес (фунт / бушель)
13.8	8.93	4.29	70.4	1.282	65.6

Замачивание

В этом процессе кукуруза гидратированный чтобы ослабить крахмал гранулы из белковой матрицы, оставляя зародыши устойчивыми к измельчению. Этот процесс снижает плотность зародышей и размягчает ядро, что упрощает измельчение. Химические вещества, такие как Диоксид серы и молочная кислота также добавляются в воду. Молочная кислота разрушает эндосперм белковая матрица и помогает лучше отделить крахмал. Он также снижает pH, предотвращая рост микробов. SO2 реагирует с дисульфид связывает и ослабляет матрицу, позволяя гранулам крахмала отделяться чисто. Он также служит антимикробный. В конце замачивания белковая матрица ослабевает, белки эндосперма растворяются, а некоторые растворимые твердые вещества диффундируют в воду для замачивания. Чистая кукуруза замачивается в больших резервуарах с водой температурой 125–130 ° F, содержащей молочную кислоту и диоксид серы, в течение почти 40 часов. Затем крутая вода сливается с использованием сетчатых сит подходящего размера и концентрируется с помощью испарителей с несколькими эффектами.^[4] Использование концентрированной пропитанной воды: этот экстракт богат белком и может использоваться в качестве питательной среды для ферментации с целью получения ферменты или же антитела. Он также используется в кормах для животных.

Восстановление зародышей

Как предполагает этап процесса, на этом этапе зародыши отделяются от других частей кукурузы. Восстановление микробов как можно более неповрежденным необходимо для предотвращения загрязнения конечных продуктов маслом. Истирательные мельницы, такие как дисковые мельницы используются для грубого измельчения размягченных кукурузных зерен. Измельчение происходит медленно, а элементы, используемые для измельчения, тупые, чтобы гарантировать полное удаление зародышей. В грунт добавляется вода, чтобы получился густой суспензия из мацерированных ядер и целых зародышей.^[4] Содержание сырого масла в зародышах составляет 40-50%, что делает их менее плотными, чем другие частицы, и в результате зародыши плавают в смеси. Затем смесь проходит через ростки. гидроциклоны с переполнением и опустошением. Перелив будет состоять в основном из зародышей и воды, а нижний слив будет содержать клетчатку, крахмал, белок и воду. Слив проходит через гидроциклон несколько раз, так как 100% разделение не может быть достигнуто за один проход. Отделенные зародыши очищаются, сушатся и пропускаются через пресс для зародышей, чтобы извлечь из них масло. Растворитель В качестве альтернативы можно использовать экстракцию. Твердые частицы, оставшиеся после экстракции масла, называются микробной мукой, которую затем сушат.

Мука из зародышей - хороший источник аминокислоты и является носителем микрокомпонентов в составах кормов для животных. Рафинированное кукурузное масло можно использовать как масло для салатов и растительное масло. Его также используют для приготовления маргаринов из кукурузного масла.

Восстановление волокна

Поток из гидроциклона, состоящий из волокна, белка и крахмала, тонко измельчается и просеивается с помощью нескольких мельниц и сит с подачей под давлением. Сита используются для отделения волокна от смеси. Для удаления грубых и тонких волокон используются сита различных размеров. Используется клиновая или профильная сетка. Крахмал и белок проходят через сито и собираются, тогда как волокна остаются на сите, и это называется кормом из кукурузной глютена. Принцип разделения - разница в размерах. Кукуруза глютен корм содержит примерно 21% белка, 1% жира, 10% клетчатки и 15% крахмала. Поскольку он богат водорастворимыми питательными веществами, он используется в качестве одного из основных ингредиентов в корма для животных. Его также можно использовать для производства рафинированного кукурузного волокна для употребления в пищу.^[4]

Восстановление белка

Суспензия, содержащая только белок и крахмал, называется мельничным крахмалом. Воду удаляют из жернового крахмала в загустителе перед перемещением его в сепаратор. Центробежные силы применяются для разделения крахмала и глютена, которые различаются по плотности. Затем более тяжелую суспензию крахмала несколько раз промывают в гидроциклоны пресной водой. Поток крахмала обычно содержит 90% крахмала, а поток глютена состоит из 60% белка.^[4] Более легкая клейковина, отделенная от верхней части, сгущается, а тяжелая клейковина отправляется дальше на обезвоживание в вакуумный ротационный фильтр. Эта кукурузная глютеновая мука состоит примерно из 60% белка, 1% жира и 3% клетчатки. Технологическая вода из обоих процессов либо добавляется в пропиточную воду, либо удаляется. Поскольку в нем около 60% белка, его используют в качестве корма для животных и зеин товары.

Обработка крахмала

Крахмал проходит многоступенчатую промывку с помощью гидроциклонов. В супернатанты разделяются на каждом этапе промывки. Вода с каждой ступени возвращается в предыдущие гидроциклоны, чтобы обеспечить отделение максимального количества крахмала. Крахмал очень высокой чистоты (> 99,5% db) может быть получен мокрым помолом. Чистота важна, когда конечный продуктфруктоза кукурузный сироп или крахмал, которые необходимо модифицировать (с использованием химикатов или ферментов), но это не важно во время этиловый спирт производство. После центрифугирование и промывая крахмал сушат.^[4]

Производство сопутствующей продукции

На долю побочных продуктов приходится 34% выхода мокрого помола. Фактически, 23% перерабатываемой кукурузы имеет очень низкую ценность или не имеет никакой ценности. Волокно, концентрированная вода для замачивания и мука из зародышей смешиваются для производства кукурузного глютена. Как упоминалось ранее, кукурузная глютеновая мука также используется в качестве корма для животных. Хотя в названии обоих есть «глютен», в них нет белка глютена - его нет в кукурузе в целом.^[6]

Типичные данные об урожайности (в дБ) для желтой вмятины представлены в таблице ниже.^[7]

Дробная часть	Выход в пересчете на сухой остаток (в%)
Крахмал	58-68
Клейковина	5.8-15.4
Волокно (грубое + тонкое)	8.8-19.2
Зародыш	5.2-10.5
Растворимые вещества в крутой воде	5.1-7.5
Общее извлечение твердых частиц	97.3-99.9

Основные продукты

В процессе мокрого помола будет пять основных продуктов: твердые частицы, содержащие воду, зародыши, волокна, крахмал и глютен. Однако побочным продуктом этого процесса будет кукурузное масло, кукурузная глютеновая мука, мука из зародышей кукурузы, кукурузный глютен и крутая вода для корма. В среднем один бушель кукурузы обычно содержит около 32 фунтов крахмала или 33 фунта подсластителей или 2,5 галлона топливного этанола, 11,4 фунта корма глютена, 3 фунта глютеновой муки и 1,6 фунта кукурузного масла.^[8]^[9]

Исследования в области мокрого помола кукурузы

Несмотря на то, что мокрый помол кукурузы использовался в течение многих лет для производства пищевых продуктов, кормов для животных и топлива, исследования в этой области все еще продолжаются, чтобы сделать этот процесс все более и более эффективным. Исследования показали, что время замачивания можно уменьшить с 40 до 6–8 часов, если такие ферменты, как протеаза добавлены, и измельчение преобразовано в двухэтапную процедуру. Это даже устраняет необходимость в диоксиде серы. Было обнаружено, что выход эквивалентен традиционному процессу.^[10] В аналогичном исследовании было показано, что добавление фитиновая кислота деградирующий фермент сокращает время замачивания. Фитиновая кислота присутствует в кукурузе, которая в основном попадает в кукурузный настой. Добавление ферментов, разлагающих фитиновую кислоту, вместе с целлюлоза может уменьшить время замачивания.^[11] Влияние сушки было испытано на конечный урожай при мокром помоле кукурузы, и было обнаружено, что уменьшение начального содержания влаги в кукурузе и повышение температуры воздуха для сушки снижает урожай. Это связано с тем, что низкое содержание воды затрудняет разделение белков и крахмала.^[12]

Смотрите также

Кукуруза