玉米淀粉生產中二氧化硫用量的研究

張全剛 夏尚磊

【摘? 要】通過學習二氧化硫在玉米浸漬中的作用，擬定二氧化硫用量（kg/t玉米）;分析二氧化硫用量的相關效果因素;結合生產系統中不同作用點的二氧化硫含量指標，依據玉米浸漬質量進行調整。

【關鍵詞】亞硫酸;二氧化硫含量;乳酸菌;乳酸;浸漬;滲透;蛋白質網;浸漬液;老漿;稀玉米漿;等電點

1.二氧化硫在玉米淀粉生產中的作用

二氧化硫是玉米淀粉生產中唯一的輔料（除水與空氣外）;它來源于液體二氧化硫（外購）或硫磺燃燒（自制）。它在玉米淀粉生產中的應用主要表現于亞硫酸在玉米浸漬過程中的作用。二氧化硫在玉米浸漬中的應用表現反應式：SO2+H2O=H2SO3 ，由于反應的可逆性，亞硫酸是二氧化硫、亞硫酸氫根與水的混合溶液。

1.1亞硫酸在玉米浸漬過程中的作用

（1）亞硫酸的滲透功能.亞硫酸具有將玉米皮的半滲透膜轉變為滲透膜的特殊功能。玉米皮轉變成滲透膜后，浸漬液容易滲入玉米粒內部發揮作用，同時玉米粒內部的可溶物容易浸出。

（2）亞硫酸對蛋白質網的破壞。亞硫酸能將玉米粒的蛋白質網破壞，使被蛋白質網包裹的淀粉顆粒游離出來，容易與纖維及蛋白質分開。這種現象主要是亞硫酸鹽離子與蛋白質基團反應，形成容易溶于水的硫代硫酸鹽，從而使蛋白質變為可溶性。亞硫酸在水中電離式： H2SO3---H++HSO3-

與蛋白質反應式：RS-SR+ HSO3—RSSO3+RS

同時，亞硫酸能使玉米粒內部的可溶蛋白質與無機鹽轉變為溶解狀態。

（3）老漿能促進乳酸菌的發酵。上料的新玉米必須經過老漿（浸漬玉米時間最長的浸漬液）浸漬一段時間。（注：待加工玉米接觸的是新酸---亞硫酸;從待加工玉米罐倒出來的浸漬液，稱中酸;浸漬新玉米后排出的老漿則稱稀玉米漿。）老漿中必須具有一定的二氧化硫含量。它的作用：一是，抑制新玉米帶入的雜菌繁殖，防止物料腐敗;二是，形成新玉米帶進的乳酸菌適宜的生長條件（溫度45-55℃，pH3.9-4.1，SO2含量0.05%以內）。

乳酸能使玉米粒內部的一部分蛋白質及無機鹽轉為溶解狀態。乳酸菌生長狀態良好，乳酸發酵旺盛，產乳酸多;乳酸能將玉米粒內部的不溶性物質轉變為可溶性物質從內部滲出而溶入浸漬液;浸漬液酸度高，溶出的蛋白質多，稀玉米漿的干物質含量高，浸漬效果較好。一般來說，乳酸含量低于12%，浸漬效果不好。同時，生成的乳酸有抑制繁殖作用;所以，當乳酸菌旺盛后，其他微生物生長也受到抑制。

1.2亞硫酸在生產系統中對篩洗的作用

（1）調節酸度防止可溶性蛋白質沉淀。蛋白質的等電點為pH5.3，如果亞硫酸或酸度不夠（pH升高），蛋白質達到等電點，可溶性蛋白質即沉淀在篩網上，致使篩孔堵塞，降低篩洗效果。

（2）具有抑制微生物生長作用。微生物的生長，不但導致物料腐敗，而且會產生異味影響環境。篩洗系統亞硫酸含量應控制在0.05%左右。

2.玉米淀粉生產用二氧化硫的量

2.1玉米浸泡用二氧化硫的量

二氧化硫在玉米淀粉生產中的應用表現于溶于水生成的亞硫酸;亞硫酸主要用于玉米浸漬。二氧化硫的用量（kg/t玉米）則取決于亞硫酸濃度（二氧化硫含量）與亞硫酸（新酸）的用量（kg/t新玉米）。

（1）亞硫酸（新酸）的用量（kg/t新玉米）。按照逆流浸漬倒罐流程，新酸用量應等于老漿（稀玉米漿）排出量。老漿排出量至少是新玉米粒間的空隙量。按照玉米粒的一般空隙率40%計算，玉米的堆積密度按750kg/m3計算，1000kg玉米粒之間的空隙應該是0.53m3。也就是說，亞硫酸量是530kg/t新玉米（亞硫酸比重取：1）。

（2）亞硫酸的二氧化硫含量（%）。陳璥老師在《玉米淀粉生產工藝》中對采用不同類型的浸漬劑做了對比以亞硫酸浸漬效果最好;對不同濃度亞硫酸的淀粉抽提率的對比是：在溫度49°、時間24h的條件下，亞硫酸濃度為SO20.2%，0.3%，0.4%時的淀粉抽提率/%（干基）分別是83%，88%，89%。根據以上試驗對比，同時兼顧成品淀粉二氧化硫含量指標，亞硫酸的二氧化硫含量推薦值：0.3%。

（3）玉米浸泡用二氧化硫的量。按照每噸玉米用亞硫酸0.53m3，亞硫酸的二氧化硫含量為0.3%;那么，玉米浸泡用二氧化硫：1.59 kg/t玉米。

2.2纖維篩理用二氧化硫的量

由于纖維中的蛋白質沉積于纖維篩的背面，堵塞篩縫而降低篩理效果，纖維洗滌水的pH值需要低于蛋白質的等電點（pH5.3）。纖維洗滌水中的二氧化硫含量推薦值：0.05%左右（即0.5kg/ m3洗滌水）。

當纖維篩理的洗滌水用量為2.5m3/t玉米時，二氧化硫用量為1.25 kg/t玉米。如果濕玉米帶進加工系統的浸泡液過多導致纖維篩理的洗滌水工藝（過程水）的酸度比較低時，纖維篩理的二氧化硫用量將相應減少。

2.3玉米淀粉生產二氧化硫用量

1.59+1.25=2.84 （kg/t玉米）。隨以上纖維篩理二氧化硫用量的降低，生產系統的二氧化硫用量也相應的減少。

3.二氧化硫用量的相關因素

玉米淀粉生產中二氧化硫的實際用量與玉米品種、品質以及浸漬工藝與設備工況等因素有關。如：對于硬質玉米因吸水困難，亞硫酸的濃度應適當提高;對于高溫烘干玉米因淀粉與蛋白質的變性兩者結合比較緊密，蛋白質網難以破壞，亞硫酸的濃度應適當提高;如果玉米中的雜質較多或含有霉變粒，亞硫酸的濃度也應適當提高;對于新上市水分較高的玉米，由于玉米粒內部吸水相對較少，也應適當提高亞硫酸濃度。另外，浸漬倒罐的方式與浸漬罐的密封程度等因素也與二氧化硫用量有關。

4.生產系統二氧化硫含量指標的分析與控制

二氧化硫用量應有亞硫酸用量（m3/t玉米）與亞硫酸濃度（SO2%含量）兩項指標來確定。以下首先分析這兩項指標的量化與控制：

4.1玉米浸泡二氧化硫含量指標的分析與控制

（1）亞硫酸用量的控制。稀玉米漿產量（0.53m3/t玉米）應有流量計隨罐計量控制。如果老漿不能按時按量排出，新酸就不能按量加入與倒出;這樣，不但減少了浸漬過程的二氧化硫用量，而且高濃度的浸漬液將帶入生產系統，一是造成二氧化硫的浪費，二是導致車間刺激性氣味過濃。

（2）亞硫酸濃度的控制。①新酸用量等于老漿（稀玉米漿）排出量時，二氧化硫控制濃度：0.3%。控制方法：采用液體二氧化硫時，應按制酸體積量在線計量液體二氧化硫的通入量（如：3kg/m3）來控制二氧化硫含量。采用硫磺燃燒、循環吸收時，應通過在線分析亞硫酸濃度反饋控制吸收水的循環量來控制二氧化硫含量。②玉米浸泡液全為稀酸時，浸泡液用量按1m3/t玉米計算，新酸的二氧化硫控制濃度：0.159%。

（3）老漿的二氧化硫含量分析控制。按照亞硫酸在玉米浸漬中的作用分析，老漿中的二氧化硫具有重要的作用。一方面促進乳酸菌的發酵。另一方面，將玉米種皮的半滲透膜變為滲透膜，加快浸泡劑的滲滲入玉米粒內部發揮對玉米的浸泡作用。老漿中的二氧化硫含量應控制在0.05%以內。

4.2纖維洗滌水的二氧化硫分析與控制

纖維洗滌水中的二氧化硫含量推薦值：0.05%左右（即0.5kg/ m3洗滌水）。

5.二氧化硫用量的綜合分析與判斷

二氧化硫的作用主要在玉米浸漬;其用量應取決于玉米的浸漬質量。玉米浸漬質量除檢測稀玉米漿的有關質量指標外，應著重綜合分析浸后玉米的實際加工效果。浸漬質量好的玉米柔軟有彈性易破碎、胚芽易分離連接皮渣少;細磨纖維連接淀粉含量低，易篩洗、脫水與干燥;淀粉與麩質分離正常，淀粉收率高、質量好。

當實際生產出現異常涉及玉米浸漬原因時，除分析二氧化硫用量因素外，往往需要分析玉米浸漬液中乳酸菌的生長狀況。浸漬正常時，浸漬液中乳酸發酵旺盛，乳酸菌粗壯菌體長（二、三個菌體首尾相連），數量多（60000-70000個/ml）。浸漬異常時，乳酸菌體細小而短，乳酸菌濃度也較低。所以，除玉米浸漬出現異常時，需要對浸漬液進行乳酸菌鏡檢。另外，還應對玉米浸漬液進行正常的周期（如：次/10個工作日）鏡檢。出現乳酸菌生長異常時，應采取相應措施進行補救。如：往浸漬液中加入適量的可溶糖補充乳酸菌生長的營養或同時投入適量的乳酸菌。也可將一部分稀玉米漿返回浸漬液做為乳酸菌的補充。

6.總結

通過以上學習分析得出：二氧化硫在玉米淀粉生產中有著重要作用;其基本用量為1.59kg/t玉米—即在稀玉米漿產量（0.53m3/t玉米）一定的條件下，亞硫酸濃度為0.3%。亞硫酸實際濃度與玉米品種、品質、雜質含量、浸漬工藝與設備等因素有關。除在線控制亞硫酸制取過程的濃度外，還應該定期分析浸漬老漿與篩洗系統過程水的二氧化硫含量分別在0.05%以內與0.05%左右，以做為確定亞硫酸濃度的補充分析判斷。二氧化硫用量應根據玉米原料、浸漬工藝與設備、以及生產系統實際工況做出綜合分析來確定。