設備對玉米漿發酵質量的影響

劉井權,孟祥玉,李峰

(1.齊齊哈爾大學，黑龍江 齊齊哈爾 161000；2.齊齊哈爾市正弘德食品有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

設備對玉米漿發酵質量的影響

劉井權1,孟祥玉1,李峰2

(1.齊齊哈爾大學，黑龍江 齊齊哈爾 161000；2.齊齊哈爾市正弘德食品有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

在以玉米漿為原料生產植物蛋白調味液的過程中，要重視設備對產品質量的影響。文章分析了設備對玉米漿生產植物蛋白調味液質量的影響因素，提出發酵罐設計的要求，探討了泵、板框壓濾、滅菌、儲存等設備對產品質量的影響。

玉米漿；植物蛋白調味液；發酵罐設計；設備安裝

玉米是我國重要的糧食作物，近年來玉米大豐收,庫存量加大,玉米深加工企業也在增加。玉米深加工主要是生產玉米淀粉類產品及衍生的其他產品，在玉米深加工過程中，產生大量的富含水溶性蛋白質的玉米浸泡液等副產物，玉米浸泡液直接排放，會造成環境污染問題，所以，玉米加工廠把玉米浸泡液經濃縮后變為玉米漿。玉米漿利用途徑主要是作為微生物發酵的營養源；濃縮后添加到飼料中作為氮源；經過微生物及酶分解生成植物蛋白調味液；植物生長劑等多種用途。用于微生物氮源及植物生長劑的需求量小；玉米漿吸濕性強，在飼料中使用也受到了限制，所以，玉米漿生產植物蛋白調味液是玉米深加工企業的有效途徑。

玉米漿利用微生物發酵法可開發出附加值較高的調味品添加劑——植物蛋白調味液。植物蛋白調味液具有無毒、不產生酸法水解的“類氯丙醇”等有害物質[1]。價格低廉，每噸成本200～300元，是調味品企業降低成本、增加經濟效益的有效途徑。調味品廠添加少量的設備如特制發酵罐、板框壓濾機等設備即可生產植物蛋白調味液。

玉米漿具有成分相對復雜、酸度大、蛋白質含量高、不易水解、發酵反應條件不易掌握的特點。在生產中往往注重生產工藝參數的研究，忽略了設備要求的特殊性，本文就玉米漿生產植物蛋白調味液中設備設計、安裝、選型等做一個總結，供參考。

1 玉米漿發酵水解設備

水解罐是玉米漿經過成曲發酵水解的容器，玉米漿發酵具有黏度高、酸度大、需要熱量多等特點。玉米漿發酵時需要3次加熱：第1次是玉米漿的原料處理工序，為了使玉米蛋白質達到適度變性的目的，玉米漿進入到發酵罐后要加熱到沸騰狀態；第2次玉米漿經過成曲中多種酶系的作用后，為了保證產品質量和安全性要進行滅酶；第3次板框壓濾后，水解液要進行滅菌處理。如果是連續作業，第2次和第3次可以合并為1次。水解罐內加熱時，一般采用發酵罐夾層通入蒸汽的方式，由于夾層內的熱量主要通過熱傳導到達罐內玉米漿，加熱時間長，耗能多，加熱夾層厚度應該大于10 cm，夾層厚加熱速度快，降溫也迅速；也可以采用直管加熱，直管底部安裝減震裝置，減輕罐內液體加熱時發生的震動。

底部出料口周圍無夾層，直接安裝出料管路，防止阻力系數大、管道發生堵料現象。

水解罐頂部應該加排氣裝置，排氣口安裝軸流風機強制排風，排除原料中二氧化硫；水解中產生的代謝氣體水蒸汽等，減少水解罐內氣體對身體、設備及房屋的損害。

為了使玉米漿水解徹底，防止成曲沉積在發酵罐底部，造成出料口堵塞，水解罐攪拌槳在玉米漿發酵時一般要安裝3個，底層攪拌槳距離發酵罐底部為2 cm左右，距離大，成曲在發酵罐底部形成沉積，影響成曲蛋白酶作用效果，容易發生物料輸送的堵塞現象；最上邊的攪拌槳安裝要低于水解液表面30 cm處。

2 玉米漿輸送設備

2.1 離心泵

離心泵是利用葉輪旋轉而使水發生離心運動的原理工作的。在玉米漿發酵物料輸送時，流量低，揚程小，采用單級、單吸、立式泵即可。在玉米漿輸送過程中，離心泵軸一般低于發酵罐液面，啟動時不需要灌水。在安裝時要減少輸送管路中的阻力，降低壓頭損失，設計時彎頭、閥門盡量少些。輸送黏度大、固形物多、溫度高的玉米漿，有時會使離心泵產生汽蝕現象。

離心泵操作時應注意以下幾點：

禁止無水運轉，禁止在過低的流量下運行；

輸送含有成曲的玉米漿水解液，容易在管道內發生沉淀，停泵前，要及時用清水沖洗泵和管道，防止堵塞。排出泵內積存的液體，防止銹蝕和凍裂；

為了防止玉米漿發酵液滯留在管道中，增強清洗效率，避免北方氣溫寒冷產生泵體凍裂的現象，玉米漿生產輸送物料管路安裝要有一定的傾斜角，防止物料的滯留，便于清洗。進料管路要高于出料管路。

物料流量控制。根據生產量選擇相應流量的離心泵，為了保證生產的擴大需求，離心泵流量一般都留有一定余量，在進入板框壓濾時流量大，會使過濾效果差，為了保證離心泵和板框壓濾機相匹配，可以通過調節閥門來進行流量控制。管路流量較大時也可以采用回流管路進行流量調節。

2.2 螺桿泵

螺桿泵是依靠泵體與螺桿所形成的嚙合空間容積變化和移動來輸送液體或使之增壓的回轉泵[2]。螺桿泵具有可變量輸送、自吸能力強、可逆轉、能輸送含固體顆粒的液體、流量均勻連續、振動小、噪音低等特點，可以用于玉米漿發酵液流體輸送。

螺桿泵操作時應注意以下幾點：

螺桿泵不出水原因是泵體及吸水管未灌滿水；吸水管破裂等；

螺桿泵對污物不太敏感，輸送黏度較大且含有顆粒成曲的玉米漿比較適合；

螺桿泵停車時，應先關閉排出停止閥，并待泵停轉后，關閉吸入停止閥；

在板框壓濾進料時要保證物料品溫低于50 ℃，不允許螺桿泵沒有物料進行空轉，螺桿泵會因為物料品溫高和螺桿泵空轉，而造成橡膠定子的損壞。

3 玉米漿發酵分離設備

板框壓濾機是把玉米漿與成曲混合液流經過濾布，固體停留在濾布上，并逐漸在濾布上堆積形成過濾泥餅，濾液部分則透過濾布，成為不含固體的清液的一種常用的壓濾設備。玉米漿中含有成曲、玉米漿混濁物等物質，含固率高，最高可達20%～35%，板框式壓濾機具有處理量大、過濾效果好、自動化程度高等優點，是玉米漿發酵固液分離首選設備。框式壓濾機由主機(機架和濾室)、液壓部件和電氣等部分組成。

板框壓濾機在安裝使用時應該注意的事項：

造成板框間滲水的原因：輸送物料的泵液壓低；濾布破損；濾室清洗不徹底。解決方法：提高輸送泵的壓頭，更換破損濾布，加強板框濾室的清洗；

濾餅成形性差的原因：原料泵供料不足、濃度小、成曲粉碎效果差，在壓濾過程中濾餅形成不連續或者有堵塞。解決辦法：增加泵體的流量供料，調整工藝，改善供料，減少管路阻力，提高成曲粉碎度；

過濾壓力必須小于設備的安全壓力，玉米漿水解液經過滅酶后，溫度較高，入框物料品溫要低于80 ℃，以防引起板框變形；

濾布的材質、孔徑要根據壓濾的不同單元操作進行調節，第1次壓濾時固形物多、黏度大，濾布要使用強度大、濾布孔徑相應的壓濾條件；第2次壓濾時，成曲和混濁物含量比較低，濾布孔徑要小，提高成品的澄清度；

板框壓濾機應水平放置在地面上，用底腳螺栓固定在基礎上。板框壓濾機最好和輸送泵安裝在同一平面上，減少輸送阻力，降低勞動強度；

壓濾開始時通過板框的水解液要進行回流，進行二次過濾，因為初始過濾液混濁(濾餅沒有形成)；

板框清理時滯留的過濾液，要返回水解罐中，進行二次水解，防止原料浪費。

4 玉米漿發酵儲存設備

在玉米漿發酵過程中使用儲存罐有三部分：一是玉米漿原料儲存設備；二是壓濾后的濾液暫存設備；三是成品儲存設備。

儲存罐底部要有錐底，減少沉淀物對產品質量的影響；儲存罐上面要有封頭，防止屋頂冷凝水帶菌進入，引起雜菌污染，造成配制的下游產品發生二次發酵現象；儲存罐支架要留有一定維修高度；為防止大型儲存罐破裂，在罐體上加保護箍。

儲存罐抽漿時在抽油管的底部安裝一個向上彎頭，防止底部沉渣被抽走。

如果在壓濾時水解液濃度低，過濾液混濁度高，可以在二次壓濾時加入活性炭，比例為0.3%～0.5%。

5 玉米漿發酵清洗設備

玉米漿發酵設備清洗是為了保證產品的安全性，防止滯留物在設備及管路中的留存，腐蝕設備及管路，單體發酵罐可以采用簡單清洗法，多個發酵罐要用CIP清洗系統清洗。

5.1 預清洗

在罐底的發酵液放完之后，每次用水預清洗2遍，每次時間為10 min。清除滯留在水解罐上的發酵物，排出滯留在罐底的沉積物。

5.2 堿洗

玉米漿pH為3.5～4.4。用堿液沖洗的目的：中和玉米漿中的酸；除去滯留在發酵罐容器內的污物。堿水溶液價格低廉，毒性弱，具有較強的除垢洗滌力，廣泛用于發酵罐的洗滌。影響洗滌效果的因素：與洗滌表面接觸的時間；表面產生的物理作用力；洗滌劑用量；洗滌溶液的溫度、水質；污物組成等。罐底沖洗干凈后，用總堿度為6000 mg/L的洗滌液循環沖洗。

5.3 除去堿液

發酵罐洗滌干凈后，用清水沖洗，用酚酞指示劑顯示不呈粉紅色，表明罐內的堿液已經除去即可。

5.4 多個發酵罐清洗

多個發酵罐的清洗要采用設備復雜、價格高的CIP清洗系統，才能保證罐體的清潔度。CIP清洗系統能使生產計劃合理化及提高生產能力；清洗效果好；節省人力成本；設備一次性投入大；清洗后應無異味，表面光亮，無積水，無膜，無污垢[3]。

6 玉米漿發酵滅菌設備

超高溫瞬時滅菌機具有處理量大、滅菌時間短、節省能源、操作簡單、連續作業、出口液體溫度低、清洗方便、清洗時不用拆卸機件等特點，在液體滅菌中被廣泛應用。

玉米漿植物蛋白調味液由離心泵泵入滅菌機中經過熱交換裝置進行預熱，再經過充滿高壓的高溫裝置，玉米漿迅速加熱到130 ℃，保持約3 s，物料中的微生物及酶類很快被殺滅。物料出高溫桶后通過與冷料的熱交換獲得冷卻，一般溫度低于65 ℃，通過離心泵輸送到暫存罐中[4]。

[1]劉井權，鄭喜群.玉米漿生產植物蛋白調味液質量影響因素探討[J].中國調味品，2016,41(11)：146.

[2]肖旭霖.食品機械與設備[M].北京：科學出版社,2007:34-37.

[3]李平蘭，王成濤.發酵食品安全生產與品質控制[M].北京：化學工業出版社,2005:67.

[4]張忠平，尚劍書，賈麗娜，等.利用新型設備是提高醬油質量的有效途徑[J].中國調味品，2012，37(7)：120.

Effect of Equipment on the Fermentation Quality of Corn Steep Liquor

LIU Jing-quan1, MENG Xiang-yu1, LI Feng2

(1.Qiqihar University, Qiqihar 161000,China；2.Qiqihar Zhenghongde Foods Co., Ltd., Qiqihar 161000, China)

In the production process of vegetable protein seasoning liquid with corn steep liquor as raw material, the influence of equipment on product quality should be given attention. In this paper, the equipment factors affecting the quality of vegetable protein seasoning liquid are analyzed, the design requirements of fermentation tank are put forward, and the effects of pump,plate-frame filter,sterilization and storage eguipment on the product quality are explored.

corn steep liquor;vegetable protein seasoning liquid;fermentation tank design;equipment installation

2016-12-18

黑龍江省教育廳科學技術研究項目(12531753)

劉井權(1958-)，男，高級工程師，主要從事調味品的研究與教學工作。

TS201.5

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.06.019

1000-9973(2017)06-0093-03