玉米淀粉工艺知识

淀粉概述

一、淀粉的基本特性及形成

1、淀粉的形成

淀粉是植物体内最重要的储藏碳水化合物，它以颗粒形态沉积在植物的种子、块茎、块根和茎髓中，是人类和动植物赖以生存的主要营养成分。淀粉是绿色植物利用空气中的二氧化碳和水进行光合作用的产物，光合作用的总方程式如下：

日光

2＋2O （C6H10O5）n＋2

在植物生长过程中，淀粉一般以微粒形式存在于叶绿素之间。植物生长成熟后，则分别贮存在植物的不同部位：根、茎、种子等。适宜作为工业生产淀粉的原料原料必须具备淀粉含量高。易于制造和价格低廉等条件。一般有：甘薯、马铃薯、木薯、玉米、小麦等。

2、淀粉的化学结构：

淀粉是碳水化合物的一种高分子化合物，其分子式可以简单地表示为：（C6H10O5）n，其分子结构有两种：直链淀粉和支链淀粉。

直链淀粉是由多聚葡萄糖分子链状联结组成，为2－1.4糖苷键联结。一个直链淀粉分子约含200～980个葡萄糖基，其分子量为32000～160000。支链淀粉分子结构有所不同，除2－1.4键联结外，还有2－1.6侧链联结。一个支链淀粉分子平均含有600～6000个葡萄糖基，分子量为100000～。

3、淀粉的理化性质：

1）物理性质：

A、淀粉的外观：

淀粉为白色的微小颗粒，不溶于冷水和有机溶剂。在显微镜下观察，淀粉颗粒是透明的，具有一定的形状和大小。玉米淀粉的粒径一般在5～26微米，1淀粉约有17000亿个颗粒，淀粉的比重为1.61，粘度1.3左右（恩格式相对粘度）。玉米淀粉的颗粒形状一般有园形和多角形两种。上部软胚体部分为园形，在胚芽两旁硬胚体部分的颗粒为多角形。淀粉的颗粒在偏光显微镜下观察有一黑色十字，称为“偏光十字”。

B、淀粉的水份含量：

淀粉含有大量的水份，但却不潮湿。在一般情况下，玉米淀粉含水约为12～13％。淀粉含水份的多少，因空气温度、湿度而定，当空气的温度和湿度发生变化时，淀粉含水份量也随之变化。淀粉在不同湿度的空气中含有不同的水份，称为平衡水份。由于品种不同的原因，使得用不同原料制成的淀粉平衡水份也不同。淀粉受热，其所含水份被蒸发掉。加热至130℃时，淀粉成为无水物；继续加热至150～160℃时，变成一黄色水溶性物质；温度再升高则焦化。

C、糊化：

淀粉不溶于冷水中。若混入冷水中，经搅拌成乳状悬浮液，称淀粉乳。若停止搅拌，则淀粉颗粒在重力作用下自然沉淀。若将淀粉乳加热至一定温度，淀粉颗粒开始膨胀，这时偏光十字消失，温度继续升高，淀粉颗粒继续膨胀，可达原体积的几倍到几十倍。由于淀粉颗粒的膨胀，晶体结构消失，颗粒体积增大，晶间空隙胀满，晶粒紧紧接触在一起，这时，淀粉乳变成粘稠状液体，虽停止搅拌，淀粉也不会沉淀，这种现象称为糊化。生成的粘稠液体称为淀粉糊，。发生糊化现象的温度称为糊化温度。玉米淀粉在55℃热水中开始膨胀，64℃时

开始糊化，72℃糊化完成。

玉米淀粉糊混浊不透明，随着温度的升高，粘度增加得很快，达到最高值时，继续加热，保持一定的温度，则粘度下降；若停止加热，任其冷却，粘度又上升。淀粉糊在机械搅拌下其粘度降低，搅拌速度越快，粘度降低的程度越大。

D、遇碘变蓝：

淀粉遇碘（T）变为蓝色，加热到约70℃，蓝色消失，经冷却后，蓝色又重新出现。利用淀粉的这个性质可鉴定淀粉的存在。这个蓝色反应并不是化学反应，而是由于直链淀粉“吸附”碘形成络合结构。

2）、化学性质：

a、与酸作用：

淀粉是由D－葡萄糖基组成的多聚葡萄糖，在适当的酸存在下，发生水解反应。通过完全的水解反应，100份淀粉可生成111份的D－葡萄糖。

（C6H10O5）n＋2O 6H12O6

b、与酶作用：

酶是生物催化剂，能促进化学反应。能作用于淀粉的酶总称为淀粉酶。在淀粉酶存在的条件下，淀粉在一定的温度下，可水解成糊精、高糖、麦芽糖等，最后可生成葡萄糖。

c、淀粉衍生物：

组成淀粉分子的2－D－六葡萄糖基上有游离的羟基（－）存在，如用某些物质来处理淀粉，就会得到一些淀粉衍生物。利用氢氧化钠（）和硫酸二甲脂［（2）24］或甲基碘（3I）与氧化银（）处理淀粉，能使淀粉分子中的全部游离羟基被甲氧基（3O－）取代，生成淀粉的酶衍生物。

4、工业淀粉的质量标准：

1）一般工业淀粉的质量标准（见表1）

2）药用淀粉的质量标准：依据1983年12月医药工业公司“四种药用辅料行业标准”（见表2），1990年版药典标准（见表3）

表1

1990版药典标准：

淀粉（）

本品系自禾本科植物玉蜀系的颖果或大戟科植物木薯的块根中制得的多糖类颗粒。

5、淀粉的用途：

淀粉的用途很广，除直接使用外，可以加工成各种变性淀粉、淀粉糖品以及淀

粉衍生物。其主要用途可以分为以下几个方面：

1）食品工业：

淀粉是人类的主要食品，人身热能的主要来源，能用淀粉制造糕点、糖浆、饼干、罐头、粉丝、酿酒等，并可作为食品加工中的增稠剂、胶体生产剂、保潮剂、乳化剂、粘合剂等。

2）造纸工业：

使用大量淀粉为上胶料和涂料，改善纸张的性质和增加强度。制造纸张、纸袋、纸盒等也使用大量淀粉制品作为胶粘剂。

3）纺织工业：

棉和人造丝等纺织工业，使用大量淀粉和淀粉制品作上浆料，以改善外观，增加重量或改变其它物理性质。利用淀粉浆洗衣服，使得衣服纤维得到淀粉膜保护，延长衣服寿命。

4）化学工业：

可制造糊精、葡萄糖、丁醇、乳酸、柠檬酸及其它药片和药丸等皆需使用淀粉。5）其它：

淀粉还可用于肥皂工业的去污剂、铸造工业的胶粘剂、冶金工业的抑制剂、石油工业的钻泥（蓄水能力强），还用于陶瓷工业中改善瓷漆的可塑性。干电池中作填充料，食盐生产中的防潮剂等，其它许多行业的生产中都需要淀粉。

二、玉米粒的组成和化学成分及品种

1、玉米粒的组成

玉米由胚乳、胚芽、种皮、根帽组成。玉米中淀粉和蛋白主要分布在胚乳中，玉米油主要分布在胚芽中，纤维主要分布在种皮中。

2、玉米的化学成分

玉米主要含淀粉，占玉米粒干重的72％左右，除淀粉外尚含有蛋白质、脂肪、灰份、可溶性糖类、维生素等。

3、玉米的品种

玉米一般分为五个品种：a、马牙玉米，b、硬皮玉米，c、粉质玉米，d、爆裂玉米，e、甜玉米。马牙玉米、粉质玉米适合生产玉米淀粉，其他三种玉米不适合生产玉米淀粉。

三、玉米淀粉湿磨法生产概要

（一）、淀粉玉米湿磨法生产历史

1、世界玉米淀粉发展的历史

据有关资料记载,玉米是哥伦布早期航海把玉米样本带到西班牙传入欧洲的; 发现的玉米化石最早的是7000多年前的,最早栽种玉米记载是1494年,1909年蜡质玉米首先在中国发现,硬皮玉米曾在欧洲南部及土耳其作为主食,美国马芽玉米及其杂交品种的出现,使玉米得以迅速发展。

玉米出现以后，人们逐渐发现玉米富含淀粉，石器时代人们懂的了运用石头取淀粉；美国和意大利发现了早期的干磨，以后在古罗马出现了简单的手推磨，18世纪中叶，逐渐出现了水力磨、蒸汽推动磨等。1 9世纪初首先发现玉米淀粉可用磨碎浸泡后的玉米制造，玉米淀粉湿磨法生产从此开始，一直发展至今。

20世纪50年代以后，世界淀粉工业随着玉米基因工程的开发，不仅品质改善产量有大幅度提高，同时社会对淀粉的需求日益增长，玉米淀粉产业快速发展，规模向大型化发展，随之而来的是淀粉生产设备的改进，1955年淀粉与

麸质分离机出现，与此同时还高效出现了冲击磨、曲筛等设备，给玉米淀粉湿磨法工业的发展创造了条件。1970年以后，人们更进一步地追求工作效率和工作环境，降低消耗，减少空气和水的污染，改进产品质量，生产更多性能优良、用途更广的新品种。

2、中国玉米淀粉发展的历史

解放前中国淀粉工业基本是作坊式的生产。新中国成立以后，第一个五年计划期间，随着医药工业发展的需要，建设了第一个大型淀粉工厂，建立起了中国的基础淀粉工业。以后随着国家整体工业的发展，由于各行各业对淀粉需求量的增加，淀粉工厂如雨后春笋般的建立起来。

1978年以后国家的改革开放政策，给淀粉工业带来春风，先进的淀粉生产技术开始走进国门，中国淀粉生产技术、生产设备有了较大的发展。淀粉产品质量进一步提高，淀粉和淀粉糖品种多样化，淀粉生产规模扩大，也培养了一批专家，淀粉专业科研教育得到快速发展。

（二）玉米淀粉湿磨法生产原理

1、目的

玉米淀粉生产的目的是要从玉米粒中尽可能多的提取纯净的淀粉及各种副产品，如淀粉、脂肪、蛋白质、纤维、及各种可溶性物质。

2、生产基本过程

玉米淀粉湿磨法生产的基本过程为一泡、二磨、三分。一泡指玉米首先要用亚硫酸浸泡，使各组成部分疏松，破坏蛋白质网络，加速渗透及扩散作用，玉米大量吸水而膨胀，浸出可溶性物资。二磨，指粗磨和精磨，破碎玉米，使胚芽和纤维从玉米组织中分离。三分，即一分胚芽，二分纤维，三分麸质。

3、生产核心

生产核心是热环流原理，即水环流、物环流、热环流。水环流指淀粉生产过程中只有一个加水点，过程水按干物质浓度梯度循环使用。物环流指一种产品只有一个出口。热环流指淀粉生产过程中是在热过程下进行的，热的利用遵循逆流原理。

四、工艺流程图（见附图）

五、各工序工艺原理，工艺条件及工艺过程

1、淀粉制造原理及工艺流程综述：

淀粉的制造过程，主要是物理加工过程。采用玉米为原料，不仅制得玉米淀粉，还综合利用，制造玉米油、玉米浆、蛋白粉、纤维饲料等多种副产品。

玉米中除含有大量的淀粉外，尚含有蛋白、脂肪、灰分和纤维素等其它物质，而制造淀粉的目的是要从玉米中最大限度地把淀粉分出，尽可能制造出较纯的淀粉，并充分利用玉米中的其它固形物质（如：胚芽、麸质、可溶物、纤维渣等）。

鉴于上述理由，在制造中，先把玉米净化，再用H23溶液浸渍玉米，抽取出玉米中大部分可溶物，即分出玉米浆，并削弱玉米中其它组成部分的联系，再经两次破碎，利用玉米稀浆和胚芽比重不同的物理性来分出胚芽，稀浆再经针磨研磨，使绝大部分淀粉颗粒游离出来，然后借助各种不同的筛子洗涤胚芽和稀浆，同时分出和筛洗纤维渣，从而得到粗淀粉乳，筛选后除去纤维的淀粉乳利用和麸质不同的物理性质，经碟片离心机分出大部分（不溶性蛋白），再经十二级旋流器洗涤，除去残留的麸质和可溶物，即为成品淀粉乳，可直接用于制造葡萄糖。