玉米淀粉生产中二氧化硫用量的研究

张全刚 夏尚磊

【摘  要】通过学习二氧化硫在玉米浸渍中的作用，拟定二氧化硫用量（kg/t玉米）;分析二氧化硫用量的相关效果因素;结合生产系统中不同作用点的二氧化硫含量指标，依据玉米浸渍质量进行调整。

【关键词】亚硫酸;二氧化硫含量;乳酸菌;乳酸;浸渍;渗透;蛋白质网;浸渍液;老浆;稀玉米浆;等电点

1.二氧化硫在玉米淀粉生产中的作用

二氧化硫是玉米淀粉生产中唯一的辅料（除水与空气外）;它来源于液体二氧化硫（外购）或硫磺燃烧（自制）。它在玉米淀粉生产中的应用主要表现于亚硫酸在玉米浸渍过程中的作用。二氧化硫在玉米浸漬中的应用表现反应式：SO2+H2O=H2SO3 ，由于反应的可逆性，亚硫酸是二氧化硫、亚硫酸氢根与水的混合溶液。

1.1亚硫酸在玉米浸渍过程中的作用

（1）亚硫酸的渗透功能.亚硫酸具有将玉米皮的半渗透膜转变为渗透膜的特殊功能。玉米皮转变成渗透膜后，浸渍液容易渗入玉米粒内部发挥作用，同时玉米粒内部的可溶物容易浸出。

（2）亚硫酸对蛋白质网的破坏。亚硫酸能将玉米粒的蛋白质网破坏，使被蛋白质网包裹的淀粉颗粒游离出来，容易与纤维及蛋白质分开。这种现象主要是亚硫酸盐离子与蛋白质基团反应，形成容易溶于水的硫代硫酸盐，从而使蛋白质变为可溶性。亚硫酸在水中电离式： H2SO3---H++HSO3-

与蛋白质反应式：RS-SR+ HSO3—RSSO3+RS

同时，亚硫酸能使玉米粒内部的可溶蛋白质与无机盐转变为溶解状态。

（3）老浆能促进乳酸菌的发酵。上料的新玉米必须经过老浆（浸渍玉米时间最长的浸渍液）浸渍一段时间。（注：待加工玉米接触的是新酸---亚硫酸;从待加工玉米罐倒出来的浸渍液，称中酸;浸渍新玉米后排出的老浆则称稀玉米浆。）老浆中必须具有一定的二氧化硫含量。它的作用：一是，抑制新玉米带入的杂菌繁殖，防止物料腐败;二是，形成新玉米带进的乳酸菌适宜的生长条件（温度45-55℃，pH3.9-4.1，SO2含量0.05%以内）。

乳酸能使玉米粒内部的一部分蛋白质及无机盐转为溶解状态。乳酸菌生长状态良好，乳酸发酵旺盛，产乳酸多;乳酸能将玉米粒内部的不溶性物质转变为可溶性物质从内部渗出而溶入浸渍液;浸渍液酸度高，溶出的蛋白质多，稀玉米浆的干物质含量高，浸渍效果较好。一般来说，乳酸含量低于12%，浸渍效果不好。同时，生成的乳酸有抑制繁殖作用;所以，当乳酸菌旺盛后，其他微生物生长也受到抑制。

1.2亚硫酸在生产系统中对筛洗的作用

（1）调节酸度防止可溶性蛋白质沉淀。蛋白质的等电点为pH5.3，如果亚硫酸或酸度不够（pH升高），蛋白质达到等电点，可溶性蛋白质即沉淀在筛网上，致使筛孔堵塞，降低筛洗效果。

（2）具有抑制微生物生长作用。微生物的生长，不但导致物料腐败，而且会产生异味影响环境。筛洗系统亚硫酸含量应控制在0.05%左右。

2.玉米淀粉生产用二氧化硫的量

2.1玉米浸泡用二氧化硫的量

二氧化硫在玉米淀粉生产中的应用表现于溶于水生成的亚硫酸;亚硫酸主要用于玉米浸渍。二氧化硫的用量（kg/t玉米）则取决于亚硫酸浓度（二氧化硫含量）与亚硫酸（新酸）的用量（kg/t新玉米）。

（1）亚硫酸（新酸）的用量（kg/t新玉米）。按照逆流浸渍倒罐流程，新酸用量应等于老浆（稀玉米浆）排出量。老浆排出量至少是新玉米粒间的空隙量。按照玉米粒的一般空隙率40%计算，玉米的堆积密度按750kg/m3计算，1000kg玉米粒之间的空隙应该是0.53m3。也就是说，亚硫酸量是530kg/t新玉米（亚硫酸比重取：1）。

（2）亚硫酸的二氧化硫含量（%）。陈璥老师在《玉米淀粉生产工艺》中对采用不同类型的浸渍剂做了对比以亚硫酸浸渍效果最好;对不同浓度亚硫酸的淀粉抽提率的对比是：在温度49°、时间24h的条件下，亚硫酸浓度为SO20.2%，0.3%，0.4%时的淀粉抽提率/%（干基）分别是83%，88%，89%。根据以上试验对比，同时兼顾成品淀粉二氧化硫含量指标，亚硫酸的二氧化硫含量推荐值：0.3%。

（3）玉米浸泡用二氧化硫的量。按照每吨玉米用亚硫酸0.53m3，亚硫酸的二氧化硫含量为0.3%;那么，玉米浸泡用二氧化硫：1.59 kg/t玉米。

2.2纤维筛理用二氧化硫的量

由于纤维中的蛋白质沉积于纤维筛的背面，堵塞筛缝而降低筛理效果，纤维洗涤水的pH值需要低于蛋白质的等电点（pH5.3）。纤维洗涤水中的二氧化硫含量推荐值：0.05%左右（即0.5kg/ m3洗涤水）。

当纤维筛理的洗涤水用量为2.5m3/t玉米时，二氧化硫用量为1.25 kg/t玉米。如果湿玉米带进加工系统的浸泡液过多导致纤维筛理的洗涤水工艺（过程水）的酸度比较低时，纤维筛理的二氧化硫用量将相应减少。

2.3玉米淀粉生产二氧化硫用量

1.59+1.25=2.84 （kg/t玉米）。随以上纤维筛理二氧化硫用量的降低，生产系统的二氧化硫用量也相应的减少。

3.二氧化硫用量的相关因素

玉米淀粉生产中二氧化硫的实际用量与玉米品种、品质以及浸渍工艺与设备工况等因素有关。如：对于硬质玉米因吸水困难，亚硫酸的浓度应适当提高;对于高温烘干玉米因淀粉与蛋白质的变性两者结合比较紧密，蛋白质网难以破坏，亚硫酸的浓度应适当提高;如果玉米中的杂质较多或含有霉变粒，亚硫酸的浓度也应适当提高;对于新上市水分较高的玉米，由于玉米粒内部吸水相对较少，也应适当提高亚硫酸浓度。另外，浸渍倒罐的方式与浸渍罐的密封程度等因素也与二氧化硫用量有关。

4.生产系统二氧化硫含量指标的分析与控制

二氧化硫用量应有亚硫酸用量（m3/t玉米）与亚硫酸浓度（SO2%含量）两项指标来确定。以下首先分析这两项指标的量化与控制：

4.1玉米浸泡二氧化硫含量指标的分析与控制

（1）亚硫酸用量的控制。稀玉米浆产量（0.53m3/t玉米）应有流量计随罐计量控制。如果老浆不能按时按量排出，新酸就不能按量加入与倒出;这样，不但减少了浸渍过程的二氧化硫用量，而且高浓度的浸渍液将带入生产系统，一是造成二氧化硫的浪费，二是导致车间刺激性气味过浓。

（2）亚硫酸浓度的控制。①新酸用量等于老浆（稀玉米浆）排出量时，二氧化硫控制浓度：0.3%。控制方法：采用液体二氧化硫时，应按制酸体积量在线计量液体二氧化硫的通入量（如：3kg/m3）来控制二氧化硫含量。采用硫磺燃烧、循环吸收时，应通过在线分析亚硫酸浓度反馈控制吸收水的循环量来控制二氧化硫含量。②玉米浸泡液全为稀酸时，浸泡液用量按1m3/t玉米计算，新酸的二氧化硫控制浓度：0.159%。

（3）老浆的二氧化硫含量分析控制。按照亚硫酸在玉米浸渍中的作用分析，老浆中的二氧化硫具有重要的作用。一方面促进乳酸菌的发酵。另一方面，将玉米种皮的半渗透膜变为渗透膜，加快浸泡剂的渗渗入玉米粒内部发挥对玉米的浸泡作用。老浆中的二氧化硫含量应控制在0.05%以内。

4.2纤维洗涤水的二氧化硫分析与控制

纤维洗涤水中的二氧化硫含量推荐值：0.05%左右（即0.5kg/ m3洗涤水）。

5.二氧化硫用量的综合分析与判断

二氧化硫的作用主要在玉米浸渍;其用量应取决于玉米的浸渍质量。玉米浸渍质量除检测稀玉米浆的有关质量指标外，应着重综合分析浸后玉米的实际加工效果。浸渍质量好的玉米柔软有弹性易破碎、胚芽易分离连接皮渣少;细磨纤维连接淀粉含量低，易筛洗、脱水与干燥;淀粉与麸质分离正常，淀粉收率高、质量好。

当实际生产出现异常涉及玉米浸渍原因时，除分析二氧化硫用量因素外，往往需要分析玉米浸渍液中乳酸菌的生长状况。浸渍正常时，浸渍液中乳酸发酵旺盛，乳酸菌粗壮菌体长（二、三个菌体首尾相连），数量多（60000-70000个/ml）。浸渍异常时，乳酸菌体细小而短，乳酸菌浓度也较低。所以，除玉米浸渍出现异常时，需要对浸渍液进行乳酸菌镜检。另外，还应对玉米浸渍液进行正常的周期（如：次/10个工作日）镜检。出现乳酸菌生长异常时，应采取相应措施进行补救。如：往浸渍液中加入适量的可溶糖补充乳酸菌生长的营养或同时投入适量的乳酸菌。也可将一部分稀玉米浆返回浸渍液做为乳酸菌的补充。

6.总结

通过以上学习分析得出：二氧化硫在玉米淀粉生产中有着重要作用;其基本用量为1.59kg/t玉米—即在稀玉米浆产量（0.53m3/t玉米）一定的条件下，亚硫酸浓度为0.3%。亚硫酸实际浓度与玉米品种、品质、杂质含量、浸渍工艺与设备等因素有关。除在线控制亚硫酸制取过程的浓度外，还应该定期分析浸渍老浆与筛洗系统过程水的二氧化硫含量分别在0.05%以内与0.05%左右，以做為确定亚硫酸浓度的补充分析判断。二氧化硫用量应根据玉米原料、浸渍工艺与设备、以及生产系统实际工况做出综合分析来确定。