技术领域
本发明属于粮油食品工业深加工领域，具体涉及一种挤压蒸煮技术提高玉米淀粉提取率的新方法。
背景技术
玉米是我国乃至全世界主要的粮食作物之一，同时也作为一种重要的工业原料，被广泛应用于玉米淀粉的生产。目前，国内外多采用湿磨工艺生产玉米淀粉，浸泡是玉米淀粉湿法生产中的最重要工序，浸泡效果的好坏直接影响到后道工序的碾磨和分离效果，最终影响淀粉及其副产品的质量和出品率。但是传统亚硫酸浸泡工艺耗时较长，并且浸泡工艺中二氧化硫残留问题严重，对后期的处理和对生产设备、环境和健康都有很大程度的影响。因此研究一种能够减少二氧化硫的使用量及缩短浸泡时间，并能提高玉米淀粉提取率的新的玉米淀粉生产工艺的方法具有重要意义。
中国发明专利(申请公布号：CN 103665171 A，申请公布日：2014.03.26)公开报道了题为一种玉米淀粉生产过程中玉米浸泡的方法,，包括如下步骤：以淀粉含量为60-80％的玉米为原料，在酸性蛋白酶和细胞渗透剂的协同作用下，经过两次浸泡，然后经胚的分离、细磨、分浆、离心分离和干燥制得玉米淀粉。该方法由于酶的高效性，缩减了浸泡时间；同时用酸性蛋白酶代替亚硫酸盐，降低淀粉中SO2的残留，也减少了环境的污染；玉米淀粉收率平均提高1％。但由于酶的加入使该方法存在工艺要求高、成本高等问题；中国发明专利(申请公布号：CN 107955078 A，申请公布日：2018.04.24)报道了题为一种玉米浸泡新工艺制备玉米淀粉的方法，包括如下步骤：将经过预处理的玉米置于含有质量浓度为0.2-0.8％维生素C的浸泡液在40-55℃的恒温水浴中密闭放置45-60h中进行浸泡，将浸泡后的玉米进行破碎、脱胚、分离，得到玉米淀粉。该发明使用维生素C取代传统浸泡工艺中的SO2，所得所有产品中无SO2残留，可达到国际食品标准。但是浸泡所需时间长，且整个工艺过程皆须对大量的水和玉米进行45-60h的保温处理，能耗较高；中国发明专利(申请公布号：CN 103554277 A，申请公布日：2014.02.05)公开报道了题为一种玉米淀粉的生产改进方法，包括如下步骤：净化工序、制酸工序、浸泡工序、破碎工段、胚芽分离干燥、纤维洗涤干燥、蛋白浓缩干燥、淀粉乳精制、淀粉脱水干燥，在破碎工段后，将破碎后的玉米浆料加入纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶、甘露聚糖酶四种复合酶。该方法对玉米中各组成成分分离起到明显的作用，玉米淀粉乳产品中蛋白含量稳定控制在了0.35％以内，达到并超过淀粉工业国际清洁生产先进水平。但是该工艺存在使用传统浸泡方式，耗时较长，且使用复合酶使得成本较高等问题。
尽管目前存在有大量关于玉米淀粉生产的工艺方法，但短时、高效、绿色、环保的提取方法尚未有研究。本发明总结并针对前人不足，将挤压蒸煮技术融合到玉米淀粉生产过程中，对挤压蒸煮过程中剪切力、水分和温度的控制，以及对高温短时蒸煮条件的获得，可较好的降低玉米浸泡过程中亚硫酸用量及浸泡所需时间、减少环境污染，降低其对设备的腐蚀，极大的改善了车间的生产环境，同时玉米淀粉提取率显著提高，具有显著的经济效益，克服了传统工艺存在的诸多缺陷。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种通过挤压蒸煮提高玉米淀粉提取率的方法。该方法将挤压蒸煮技术融合到玉米淀粉的提取中，可减少传统湿法加工中的玉米浸泡时间和二氧化硫添加量，在提高玉米淀粉提取率的同时降低了生产成本及能源消耗使得玉米淀粉的生产具备多方面的效益。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种挤压蒸煮提高玉米淀粉提取率的方法，包括以下步骤：
(1)清理除杂：选取玉米原料，除去秸秆、砂石、金属块等杂物；
(2)浸泡：清理后的玉米原料在亚硫酸溶液中浸泡一段时间；
(3)粗破碎：浸泡后的玉米进入破碎机破碎；
(4)胚芽分离：将破碎后的玉米浆料进行脱胚处理；
(5)细磨碎：将脱胚后的玉米浆料经离心式冲击磨进行细磨碎；
(6)纤维分离：在玉米浆料中筛分出纤维，再将去除纤维后的物料进行干燥；
(7)挤压蒸煮：将干燥后的非纤维物料进行挤压蒸煮处理，分别调整挤压机不同区段温度、螺杆转速、水分和磨头孔径的形状及大小；
(8)蛋白分离：将挤压蒸煮处理后的物料经干燥、粉碎后加水搅拌进行离心，分离玉米蛋白，用清水洗涤得到淀粉乳；
(9)脱水、干燥：将得到的淀粉乳进行离心脱水、气流干燥，即可得到玉米淀粉成品；
步骤(1)所述的玉米原料包括蜡质玉米、高直链玉米和普通玉米。
所述步骤(2)中的浸泡方法采用逆流浸泡法，所用亚硫酸溶液的浓度为0.1-0.2％，浸泡温度为35-55℃，浸泡时间为15-35h。
所述步骤(7)中采用挤压蒸煮技术提取玉米淀粉，挤压机六个区段的温度分别为Ⅰ区25-35℃，Ⅱ区30-40℃，Ⅲ区35-45℃，Ⅳ区40-50℃，Ⅴ区45-55℃，Ⅵ区50-60℃，螺杆转数为150-350rpm，物料水分含量为20-40％。
挤压机磨头孔径的形状为圆形或矩形，挤压机磨头圆形孔径半径为1-3mm，磨头矩形孔径长宽比为5:1
本发明的有益效果：
本发明利用挤压蒸煮提高玉米淀粉提取率的方法，有助于解除蛋白质基质对淀粉颗粒的束缚，在保证淀粉纯度的前提下，玉米浸泡时间缩短了50.00％，亚硫酸的添加量减少了33.33％，淀粉提取率提高了33.52％，显著提升了玉米淀粉的提取率。该方法所用设备单一，加工方法简单易行，生产成本低，耗时短，利于工业化生产。具体表现为以下几个方面：
(1)本发明提供一种挤压蒸煮技术提高玉米淀粉提取率的新方法，该法将挤压蒸煮技术融入到传统湿法加工工艺中，在各方面均取得显著成效，与传统湿法加工方法相比，亚硫酸浸泡时间由过去的48-60h缩短到35h以内，大大缩短浸泡时间，提升了工业生产效率；浸泡液中亚硫酸含量由过去的0.2-0.3％降低到0.1-0.2％，很大程度上降低浸泡液中亚硫酸含量；同时玉米淀粉提取率由单纯使用亚硫酸浸泡的65％提高到87％，具有显著的经济效益。
(2)利用挤压蒸煮提取玉米淀粉的技术，与现有技术相比，可有效减轻现有技术玉米湿法加工工艺中存在的浸泡耗时长、成本高、效率低、能耗高、污染严重、强腐蚀性等问题。
(3)本发明提供的一种挤压蒸煮技术提高玉米淀粉提取率的新方法，所用设备简单，加工方便，生产成本低，利于工业化生产。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种通过挤压蒸煮提高玉米淀粉提取率的方法的工艺流程图；
图2为传统湿法加工与本发明一种通过挤压蒸煮提高玉米淀粉提取率的方法的提取率的对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述，但是此处所描述的具体实施例只是对进行本发明解释说明，本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
如图1所示，为本发明一种通过挤压蒸煮提高玉米淀粉提取率的方法的工艺流程图；包括如下步骤：
(1)清理除杂：选取普通玉米原料，除去秸秆、砂石、金属块、等杂物；
(2)浸泡：称取40kg普通玉米，在温度为45℃的0.10％的亚硫酸溶液中浸泡15h；
(3)粗破碎：浸泡后的玉米与水混合,经过两次破碎，第一次破碎在破碎机中使玉米籽粒破碎成4-6瓣，经第一次胚芽分离后，再进一步破碎成8-12瓣，将其中的胚芽再次分离；
(4)胚芽分离：粗破碎后的水和破碎玉米的混合物在一定的压力下经进料管进入悬液分离器，经过两道悬液分离器将胚芽彻底分离，第一道分离器进料稠度为12％，第二道为14％。接下来经过重力曲筛筛分的方法将胚芽与淀粉乳分离，分离出来的胚芽经漂洗，进入副产品处理工序；
(5)细磨碎：将脱胚后的玉米浆料经离心式冲击磨进行细磨碎；
(6)纤维分离：玉米浆料使用筛孔为50μm，圆弧形筛面的120°压力曲筛，通过曲筛逆流筛洗流程将纤维从淀粉和蛋白乳液中分离除去；
(7)挤压蒸煮：去除纤维的物料干燥后装入挤压机料斗，设置挤压机六个区段的温度分别为Ⅰ区25℃，Ⅱ区30℃，Ⅲ区35℃，Ⅳ区40℃，Ⅴ区45℃，Ⅵ区50℃，挤压机螺杆的转速为150rpm，水分含量占物料20％，磨头圆形孔径半径为2mm，进行挤压蒸煮处理；
(8)蛋白分离：将挤压蒸煮处理的物料经干燥、粉碎后加水搅拌进行离心，在转速为4000r/min的离心机中离心15min，离心2次，除去蛋白；按新水逆流的方式在50℃的温度范围内对淀粉乳进行洗涤；
(9)脱水、干燥：将得到的精淀粉乳在转速为5000r/min的离心机中离心脱水10min，在进入气流干燥器中进行干燥4s，即可得到玉米淀粉成品，提取率为75.35％。
实施例2
一种通过挤压蒸煮提高玉米淀粉提取率的方法：
(1)清理除杂：选取普通玉米原料，除去秸秆、砂石、金属块、等杂物；
(2)浸泡：称取50kg普通玉米，在温度为50℃的0.15％的亚硫酸溶液中浸泡25h；
(3)粗破碎：浸泡后的玉米与水混合,经过两次破碎，第一次破碎在破碎机中使玉米籽粒破碎成4-6瓣，经第一次胚芽分离后，再进一步破碎成8-12瓣，将其中的胚芽再次分离；
(4)胚芽分离：粗破碎后的水和破碎玉米的混合物在一定的压力下经进料管进入悬液分离器，经过两道悬液分离器将胚芽彻底分离，第一道分离器进料稠度为12％，第二道为14％。接下来经过重力曲筛筛分的方法将胚芽与淀粉乳分离，分离出来的胚芽经漂洗，进入副产品处理工序；
(5)细磨碎：将脱胚后的玉米浆料经离心式冲击磨进行细磨碎；
(6)纤维分离：玉米浆料使用筛孔为50μm，圆弧形筛面的120°压力曲筛，通过曲筛逆流筛洗流程将纤维从淀粉和蛋白乳液中分离除去；
(7)挤压蒸煮：去除纤维的物料干燥后装入挤压机料斗，设置挤压机六个区段的温度分别为Ⅰ区28℃，Ⅱ区33℃，Ⅲ区38℃，Ⅳ区43℃，Ⅴ区48℃，Ⅵ区53℃，挤压机螺杆的转速为250rpm，水分含量占物料30％，磨头矩形孔径长宽比为5:1，进行挤压蒸煮处理；
(8)蛋白分离：将挤压蒸煮处理的物料经干燥、粉碎后加水搅拌进行离心，在转速为4000r/min的离心机中离心15min，离心2次，除去蛋白；按新水逆流的方式在50℃的温度范围内对淀粉乳进行洗涤；
(9)脱水、干燥：将得到的精淀粉乳在转速为5000r/min的离心机中离心脱水10min，在进入气流干燥器中进行干燥4s，即可得到玉米淀粉成品，提取率为79.58％。
实施例3
一种通过挤压蒸煮提高玉米淀粉提取率的方法：
(1)清理除杂：选取普通玉米原料，除去秸秆、砂石、金属块、等杂物；
(2)浸泡：称取60kg普通玉米，在温度为55℃的0.20％的亚硫酸溶液中浸泡35h；
(3)粗破碎：浸泡后的玉米与水混合,经过两次破碎，第一次破碎在破碎机中使玉米籽粒破碎成4-6瓣，经第一次胚芽分离后，再进一步破碎成8-12瓣，将其中的胚芽再次分离；
(4)胚芽分离：粗破碎后的水和破碎玉米的混合物在一定的压力下经进料管进入悬液分离器，经过两道悬液分离器将胚芽彻底分离，第一道分离器进料稠度为12％，第二道为14％。接下来经过重力曲筛筛分的方法将胚芽与淀粉乳分离，分离出来的胚芽经漂洗，进入副产品处理工序；
(5)细磨碎：将脱胚后的玉米浆料经离心式冲击磨进行细磨碎；
(6)纤维分离：玉米浆料使用筛孔为50μm，圆弧形筛面的120°压力曲筛，通过曲筛逆流筛洗流程将纤维从淀粉和蛋白乳液中分离除去；
(7)挤压蒸煮：去除纤维的物料干燥后装入挤压机料斗，设置挤压机六个区段的温度分别为Ⅰ区30℃，Ⅱ区35℃，Ⅲ区40℃，Ⅳ区45℃，Ⅴ区50℃，Ⅵ区55℃，挤压机螺杆的转速为350rpm，水分含量占物料40％，磨头圆形孔径半径为3mm，进行挤压蒸煮处理；
(8)蛋白分离：将挤压蒸煮处理的物料经干燥、粉碎后加水搅拌进行离心，在转速为4000r/min的离心机中离心15min，离心2次，除去蛋白；按新水逆流的方式在50℃的温度范围内对淀粉乳进行洗涤；
(9)脱水、干燥：将得到的精淀粉乳在转速为5000r/min的离心机中离心脱水10min，在进入气流干燥器中进行干燥4s，即可得到玉米淀粉成品，提取率为87.12％。
实施例4
对比实验
传统湿法加工，即50kg玉米籽粒在浓度为0.30％的亚硫酸溶液中浸泡60h，浸泡温度为50℃；再经过粗磨、脱胚、细磨、纤维分离、蛋白分离、脱水、干燥的传统工艺流程所提取的玉米淀粉和实施例1-3运用挤压蒸煮技术提取的玉米淀粉进行对比，各实验数据取平均值。如图2所示，为传统湿法加工与本发明一种通过挤压蒸煮提高玉米淀粉提取率的方法的提取率对比图：
淀粉提取率：
将传统湿法加工和本发明淀粉提取率进行对比实验，具体数据如表一所示。
表一：传统方法与本发明亚硫酸添加量、浸泡时间、淀粉提取率比较
从表一可看出，通过本发明实施例1-3对玉米淀粉提取率的研究可知，相比传统玉米淀粉的提取方法，亚硫酸添加量降低、浸泡时间缩短、提取率得以提高。