劉井權(quán),孟祥玉,李峰

(1.齊齊哈爾大學(xué)，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(shè)備對(duì)玉米漿發(fā)酵質(zhì)量的影響

劉井權(quán)1,孟祥玉1,李峰2

(1.齊齊哈爾大學(xué)，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(chǎn)植物蛋白調(diào)味液的過(guò)程中，要重視設(shè)備對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。文章分析了設(shè)備對(duì)玉米漿生產(chǎn)植物蛋白調(diào)味液質(zhì)量的影響因素，提出發(fā)酵罐設(shè)計(jì)的要求，探討了泵、板框壓濾、滅菌、儲(chǔ)存等設(shè)備對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

玉米漿；植物蛋白調(diào)味液；發(fā)酵罐設(shè)計(jì)；設(shè)備安裝

玉米是我國(guó)重要的糧食作物，近年來(lái)玉米大豐收,庫(kù)存量加大,玉米深加工企業(yè)也在增加。玉米深加工主要是生產(chǎn)玉米淀粉類(lèi)產(chǎn)品及衍生的其他產(chǎn)品，在玉米深加工過(guò)程中，產(chǎn)生大量的富含水溶性蛋白質(zhì)的玉米浸泡液等副產(chǎn)物，玉米浸泡液直接排放，會(huì)造成環(huán)境污染問(wèn)題，所以，玉米加工廠(chǎng)把玉米浸泡液經(jīng)濃縮后變?yōu)橛衩诐{。玉米漿利用途徑主要是作為微生物發(fā)酵的營(yíng)養(yǎng)源；濃縮后添加到飼料中作為氮源；經(jīng)過(guò)微生物及酶分解生成植物蛋白調(diào)味液；植物生長(zhǎng)劑等多種用途。用于微生物氮源及植物生長(zhǎng)劑的需求量?。挥衩诐{吸濕性強(qiáng)，在飼料中使用也受到了限制，所以，玉米漿生產(chǎn)植物蛋白調(diào)味液是玉米深加工企業(yè)的有效途徑。

玉米漿利用微生物發(fā)酵法可開(kāi)發(fā)出附加值較高的調(diào)味品添加劑——植物蛋白調(diào)味液。植物蛋白調(diào)味液具有無(wú)毒、不產(chǎn)生酸法水解的“類(lèi)氯丙醇”等有害物質(zhì)[1]。價(jià)格低廉，每噸成本200～300元，是調(diào)味品企業(yè)降低成本、增加經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。調(diào)味品廠(chǎng)添加少量的設(shè)備如特制發(fā)酵罐、板框壓濾機(jī)等設(shè)備即可生產(chǎn)植物蛋白調(diào)味液。

玉米漿具有成分相對(duì)復(fù)雜、酸度大、蛋白質(zhì)含量高、不易水解、發(fā)酵反應(yīng)條件不易掌握的特點(diǎn)。在生產(chǎn)中往往注重生產(chǎn)工藝參數(shù)的研究，忽略了設(shè)備要求的特殊性，本文就玉米漿生產(chǎn)植物蛋白調(diào)味液中設(shè)備設(shè)計(jì)、安裝、選型等做一個(gè)總結(jié)，供參考。

1 玉米漿發(fā)酵水解設(shè)備

水解罐是玉米漿經(jīng)過(guò)成曲發(fā)酵水解的容器，玉米漿發(fā)酵具有黏度高、酸度大、需要熱量多等特點(diǎn)。玉米漿發(fā)酵時(shí)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(zhì)達(dá)到適度變性的目的，玉米漿進(jìn)入到發(fā)酵罐后要加熱到沸騰狀態(tài)；第2次玉米漿經(jīng)過(guò)成曲中多種酶系的作用后，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量和安全性要進(jìn)行滅酶；第3次板框壓濾后，水解液要進(jìn)行滅菌處理。如果是連續(xù)作業(yè)，第2次和第3次可以合并為1次。水解罐內(nèi)加熱時(shí)，一般采用發(fā)酵罐夾層通入蒸汽的方式，由于夾層內(nèi)的熱量主要通過(guò)熱傳導(dǎo)到達(dá)罐內(nèi)玉米漿，加熱時(shí)間長(zhǎng)，耗能多，加熱夾層厚度應(yīng)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(nèi)液體加熱時(shí)發(fā)生的震動(dòng)。

底部出料口周?chē)鸁o(wú)夾層，直接安裝出料管路，防止阻力系數(shù)大、管道發(fā)生堵料現(xiàn)象。

水解罐頂部應(yīng)該加排氣裝置，排氣口安裝軸流風(fēng)機(jī)強(qiáng)制排風(fēng)，排除原料中二氧化硫；水解中產(chǎn)生的代謝氣體水蒸汽等，減少水解罐內(nèi)氣體對(duì)身體、設(shè)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(fā)酵罐底部，造成出料口堵塞，水解罐攪拌槳在玉米漿發(fā)酵時(shí)一般要安裝3個(gè)，底層攪拌槳距離發(fā)酵罐底部為2 cm左右，距離大，成曲在發(fā)酵罐底部形成沉積，影響成曲蛋白酶作用效果，容易發(fā)生物料輸送的堵塞現(xiàn)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(shè)備

2.1 離心泵

離心泵是利用葉輪旋轉(zhuǎn)而使水發(fā)生離心運(yùn)動(dòng)的原理工作的。在玉米漿發(fā)酵物料輸送時(shí)，流量低，揚(yáng)程小，采用單級(jí)、單吸、立式泵即可。在玉米漿輸送過(guò)程中，離心泵軸一般低于發(fā)酵罐液面，啟動(dòng)時(shí)不需要灌水。在安裝時(shí)要減少輸送管路中的阻力，降低壓頭損失，設(shè)計(jì)時(shí)彎頭、閥門(mén)盡量少些。輸送黏度大、固形物多、溫度高的玉米漿，有時(shí)會(huì)使離心泵產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。

離心泵操作時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

禁止無(wú)水運(yùn)轉(zhuǎn)，禁止在過(guò)低的流量下運(yùn)行；

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

為了防止玉米漿發(fā)酵液滯留在管道中，增強(qiáng)清洗效率，避免北方氣溫寒冷產(chǎn)生泵體凍裂的現(xiàn)象，玉米漿生產(chǎn)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(jìn)料管路要高于出料管路。

物料流量控制。根據(jù)生產(chǎn)量選擇相應(yīng)流量的離心泵，為了保證生產(chǎn)的擴(kuò)大需求，離心泵流量一般都留有一定余量，在進(jìn)入板框壓濾時(shí)流量大，會(huì)使過(guò)濾效果差，為了保證離心泵和板框壓濾機(jī)相匹配，可以通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)來(lái)進(jìn)行流量控制。管路流量較大時(shí)也可以采用回流管路進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。

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(dòng)來(lái)輸送液體或使之增壓的回轉(zhuǎn)泵[2]。螺桿泵具有可變量輸送、自吸能力強(qiáng)、可逆轉(zhuǎn)、能輸送含固體顆粒的液體、流量均勻連續(xù)、振動(dòng)小、噪音低等特點(diǎn)，可以用于玉米漿發(fā)酵液流體輸送。

螺桿泵操作時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

螺桿泵不出水原因是泵體及吸水管未灌滿(mǎn)水；吸水管破裂等；

螺桿泵對(duì)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(chē)時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉排出停止閥，并待泵停轉(zhuǎn)后，關(guān)閉吸入停止閥；

在板框壓濾進(jìn)料時(shí)要保證物料品溫低于50 ℃，不允許螺桿泵沒(méi)有物料進(jìn)行空轉(zhuǎn)，螺桿泵會(huì)因?yàn)槲锪掀窚馗吆吐輻U泵空轉(zhuǎn)，而造成橡膠定子的損壞。

3 玉米漿發(fā)酵分離設(shè)備

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

板框壓濾機(jī)在安裝使用時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)：

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(qiáng)板框?yàn)V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(guò)程中濾餅形成不連續(xù)或者有堵塞。解決辦法：增加泵體的流量供料，調(diào)整工藝，改善供料，減少管路阻力，提高成曲粉碎度；

過(guò)濾壓力必須小于設(shè)備的安全壓力，玉米漿水解液經(jīng)過(guò)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(zhì)、孔徑要根據(jù)壓濾的不同單元操作進(jìn)行調(diào)節(jié)，第1次壓濾時(shí)固形物多、黏度大，濾布要使用強(qiáng)度大、濾布孔徑相應(yīng)的壓濾條件；第2次壓濾時(shí)，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(jī)應(yīng)水平放置在地面上，用底腳螺栓固定在基礎(chǔ)上。板框壓濾機(jī)最好和輸送泵安裝在同一平面上，減少輸送阻力，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；

壓濾開(kāi)始時(shí)通過(guò)板框的水解液要進(jìn)行回流，進(jìn)行二次過(guò)濾，因?yàn)槌跏歼^(guò)濾液混濁(濾餅沒(méi)有形成)；

板框清理時(shí)滯留的過(guò)濾液，要返回水解罐中，進(jìn)行二次水解，防止原料浪費(fèi)。

4 玉米漿發(fā)酵儲(chǔ)存設(shè)備

在玉米漿發(fā)酵過(guò)程中使用儲(chǔ)存罐有三部分：一是玉米漿原料儲(chǔ)存設(shè)備；二是壓濾后的濾液暫存設(shè)備；三是成品儲(chǔ)存設(shè)備。

儲(chǔ)存罐底部要有錐底，減少沉淀物對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響；儲(chǔ)存罐上面要有封頭，防止屋頂冷凝水帶菌進(jìn)入，引起雜菌污染，造成配制的下游產(chǎn)品發(fā)生二次發(fā)酵現(xiàn)象；儲(chǔ)存罐支架要留有一定維修高度；為防止大型儲(chǔ)存罐破裂，在罐體上加保護(hù)箍。

儲(chǔ)存罐抽漿時(shí)在抽油管的底部安裝一個(gè)向上彎頭，防止底部沉渣被抽走。

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

5 玉米漿發(fā)酵清洗設(shè)備

玉米漿發(fā)酵設(shè)備清洗是為了保證產(chǎn)品的安全性，防止滯留物在設(shè)備及管路中的留存，腐蝕設(shè)備及管路，單體發(fā)酵罐可以采用簡(jiǎn)單清洗法，多個(gè)發(fā)酵罐要用CIP清洗系統(tǒng)清洗。

5.1 預(yù)清洗

在罐底的發(fā)酵液放完之后，每次用水預(yù)清洗2遍，每次時(shí)間為10 min。清除滯留在水解罐上的發(fā)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(fā)酵罐容器內(nèi)的污物。堿水溶液價(jià)格低廉，毒性弱，具有較強(qiáng)的除垢洗滌力，廣泛用于發(fā)酵罐的洗滌。影響洗滌效果的因素：與洗滌表面接觸的時(shí)間；表面產(chǎn)生的物理作用力；洗滌劑用量；洗滌溶液的溫度、水質(zhì)；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(huán)沖洗。

5.3 除去堿液

發(fā)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(nèi)的堿液已經(jīng)除去即可。

5.4 多個(gè)發(fā)酵罐清洗

多個(gè)發(fā)酵罐的清洗要采用設(shè)備復(fù)雜、價(jià)格高的CIP清洗系統(tǒng)，才能保證罐體的清潔度。CIP清洗系統(tǒng)能使生產(chǎn)計(jì)劃合理化及提高生產(chǎn)能力；清洗效果好；節(jié)省人力成本；設(shè)備一次性投入大；清洗后應(yīng)無(wú)異味，表面光亮，無(wú)積水，無(wú)膜，無(wú)污垢[3]。

6 玉米漿發(fā)酵滅菌設(shè)備

超高溫瞬時(shí)滅菌機(jī)具有處理量大、滅菌時(shí)間短、節(jié)省能源、操作簡(jiǎn)單、連續(xù)作業(yè)、出口液體溫度低、清洗方便、清洗時(shí)不用拆卸機(jī)件等特點(diǎn)，在液體滅菌中被廣泛應(yīng)用。

玉米漿植物蛋白調(diào)味液由離心泵泵入滅菌機(jī)中經(jīng)過(guò)熱交換裝置進(jìn)行預(yù)熱，再經(jīng)過(guò)充滿(mǎn)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(lèi)很快被殺滅。物料出高溫桶后通過(guò)與冷料的熱交換獲得冷卻，一般溫度低于65 ℃，通過(guò)離心泵輸送到暫存罐中[4]。

[1]劉井權(quán)，鄭喜群.玉米漿生產(chǎn)植物蛋白調(diào)味液質(zhì)量影響因素探討[J].中國(guó)調(diào)味品，2016,41(11)：146.

[2]肖旭霖.食品機(jī)械與設(shè)備[M].北京：科學(xué)出版社,2007:34-37.

[3]李平蘭，王成濤.發(fā)酵食品安全生產(chǎn)與品質(zhì)控制[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005:67.

[4]張忠平，尚劍書(shū)，賈麗娜，等.利用新型設(shè)備是提高醬油質(zhì)量的有效途徑[J].中國(guó)調(diào)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(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(12531753)

劉井權(quán)(1958-)，男，高級(jí)工程師，主要從事調(diào)味品的研究與教學(xué)工作。

TS201.5

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.06.019

1000-9973(2017)06-0093-03