[发明专利]高比例酶解玉米生产淀粉的综合工艺及其设备

说明书

技术领域

 本发明属于酶发酵技术领域，具体而言，本发明涉及酶解玉米生产淀粉的综合工艺流程以及其中所用的设备。

背景技术

玉米是世界上主要粮食作物之一，我国玉米产量为1亿吨左右。玉米最有价值的部分是其子粒。子粒的表面覆盖着皮层，在皮层的下面是胚芽和胚乳，其中胚芽含油量高，韧性强；而胚乳的外层包裹着糊粉层（渣皮），而里面充满淀粉颗粒。玉米子粒营养成分丰富，除了淀粉之外，还包括蛋白质、油脂、纤维素、可溶性糖、矿物质等。

为了有效利用玉米中的各营养成分，目前国内玉米淀粉加工中大多采用的是如图1所示的综合加工流程，通过各个工序分别得到玉米浆、玉米胚芽及胚芽油、玉米纤维、玉米蛋白和玉米淀粉。这些工序及其设备除了表述方式略有不同之外，在中国专利02144742和中国专利申请200510135112中都有详细内容的介绍，而且这两个专利文献还详细阐述了工艺中废水的循环利用，但是没有对浸泡工艺和干燥后废气排放及综合利用方面有所启示。

在上述过程中，首先的步骤是浸泡，即将玉米子粒在50℃左右的约0.3%（w/w）亚硫酸水溶液中常压浸泡72小时左右。这一步骤对充分分离玉米浆和其他产物来说至关重要，但是由于使用了亚硫酸，造成在后续步骤中的液体和气体中不可避免的会产生二氧化硫污染物。为此，中国专利申请200810051296公开了一种新的玉米淀粉生产中的浸泡方法，其中在加压环境中浸泡玉米，浸泡液中使用了高浓度的蛋白酶和纤维素酶。该方法的特点是不使用而且也不能使用亚硫酸浸泡，因为其中所使用的市场销售的蛋白酶和纤维素酶在pH中性乃至碱性的环境中才有高活性，在加了亚硫酸的pH酸性环境中活性很低乃至丧失，因而其具有减少二氧化硫污染和浸泡时间短的优点。

但是，该方法也有如下缺点：浸泡需要使用加压容器，这对于该专利申请中以10L规模进行的试验室测试来说是可行的，但是现在工厂生产中动辄以吨计的常压浸泡罐，几乎无法改造成加压容器，需要全部更换，成本不菲而且造成了原有浸泡罐的浪费；加压需要的运行和维护成本较高，而且加压后比常压运行多了一个事故隐患，即随着设备的老化，加压会引起压力容器的爆炸，这对于安全生产被日益重视的今天，也是不容易推广的；其中使用的蛋白酶的用量较大，成本较高，而且这是长期的运行成本；其中使用了蛋白酶，造成蛋白质降解为水溶性多肽和氨基酸而流失，从而使得后续的玉米蛋白质产量大幅降低，极大减少了一个较高利润的产品的产量。另外，虽然该方法浸泡时间短，但是由于目前国内玉米淀粉加工业普遍在较偏远地区，场地充足，加之常压浸泡罐便宜而且易于维护，目前已经普遍采用大量浸泡罐并行运行来克服浸泡时间长的缺点。

本发明人经过长期的研究并结合目前国内玉米淀粉加工业的实践，发现采用亚硫酸浸泡的现有玉米深加工技术都只着重于治理液体中的二氧化硫，而无论胚芽的处理、蛋白的制备，还是最终获得淀粉成品，都需要干燥机来干燥，干燥蒸发出的气体含有较多二氧化硫被排除污染环境，因而发明了一套新的技术方案，在无需更换目前使用的浸泡罐等设备的情况下，首先，在浸泡过程中使用了本发明人发现的高比例的耐酸性纤维素酶，可以有效降低浸泡过程中亚硫酸的使用量，更进一步降低所需浸泡的时间，提高了生产效率；其次，在保持浸泡效果的情况下，减少干燥蒸发出的气体中二氧化硫的含量；再次，收集干燥蒸发出的气体，通过本发明人组合设计的尾气处理设备，不但使得气体的热能得到有效利用，而且进一步脱除气体中的二氧化硫，使得气体排放中的二氧化硫浓度低于5mg/立方米。

发明内容

本发明的目的在于提供新的酶解玉米深加工的方法，其在使用常压浸泡设备的情况下，通过加入新的耐酸性纤维素酶，减少了亚硫酸的用量，从源头上控制了二氧化硫气体的产生，而且添加了新的干燥尾气处理设备，不但充分利用了尾气的热能，而且基本上消除尾气中的二氧化硫，使得对环境友好。另外，本发明还提供了新的耐酸性纤维素酶和新的干燥尾气处理设备。

具体而言，在第一个方面，本发明提供了酶解玉米深加工的方法，其包括在亚硫酸水溶液中浸泡清除杂质后的玉米子粒并将浸泡液经蒸发器蒸发成玉米浆，粗磨破碎浸泡得到的固体物并将粗磨破碎出的胚芽依次进行洗涤、脱水、干燥和榨油处理，精磨筛洗粗磨破碎出的胚乳并弃去精磨筛洗出的渣皮，经分离机分离精磨筛洗得到的粗淀粉乳并将分离出的麸质水依次进行浓缩和干燥从而获得蛋白粉，以及将分离出的淀粉依次进行洗涤、脱水和干燥从而获得淀粉成品，其特征在于，

    所述亚硫酸水溶液中加入高加入量的如下（a）或（b）的耐酸性纤维素酶，

       （a）由SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列组成的纤维素酶；