CN1179049C - 浸渍玉米的方法和由其制备还原糖含量低的浸渍水 - Google Patents

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Abstract

一种玉米浸渍方法，其中在引入新鲜浸渍水后约4小时至从所述玉米分离浸渍水之前约1小时之间的一个时间点，将pH调至约4.2-约5.5。该方法提供了还原糖含量低的浸渍水，同时也提供了良好的淀粉得率。

Description

浸渍玉米的方法和由其制备还原糖含量低的浸渍水
本发明涉及从玉米中分离和回收产物的湿磨法的改进。更具体地说，本发明涉及改进的浸渍法，该方法导致可轧性改进，产生较高得率的淀粉，并产生还原糖含量低的浸渍水。
在通常的玉米加工中，于较高温度和酸性pH下将整个玉米浸渍在含二氧化硫的水中较长时间。在浸泡过程中，可溶性物质从玉米粒中提取至浸泡水中，在浸泡水中由于存在乳酸菌，可溶性物质发酵。诸如浸泡时间SO2浓度、水取出速率、温度等变量用来促进分离。所得的浸渍水用作发酵介质，提供种类繁多的产物，诸如酶、药物等。由于在该方法中有许多变量，因此在市场中发现的玉米浸渍水质量变化很大。
简单浸渍法的早期描述介绍于美国专利RE 18,775，在该专利中，将酸化水加入单浸渍罐中。在分离淀粉后，将所述水在该方法中再用。涉及将浸渍水再循环回所述过程的浸渍法的其它早期描述可在美国专利58,824；1,655,395和1,960,985中找到。
美国专利2,232,555描述了一种方法，其中将玉米在温度为125°F-145°F、pH 4.5-6.9的酸化水中浸泡约5-15小时，以提供含大量水溶性碳水化合物或糖的提取物。
美国专利4,359,528描述了一种生产氨基酸含量高且可用于生产青霉素的浸渍水的方法。该方法利用在一系列料斗中降低温度并采用高的水与玉米的循环比。报道的pH为3.95-4.2。
美国专利4,980,282描述了一种方法，其中从生产过程中分离浸渍水，温育以产生生物质，并所产生的生物质于40℃至约48℃的温度、至少约3.5的pH下处理。
尽管生产的浸渍水的有用性程度不同，但已经发现了这种方法提供用作发酵介质必需的还原糖含量低的浸渍水，同时提供高得率的淀粉。
按照本发明，提供生产玉米浸渍水的方法，包括：
(a)将含有每106约1000至约2200份二氧化硫的新鲜浸渍水引入玉米中；
(b)将所述玉米于约118°F至约125°F下浸渍10小时以上的浸渍时间；
(c)从所述玉米中以2-4加仑/蒲式耳玉米的速率分离浸渍水；
(d)在引入新鲜浸渍水后约4小时至从所述玉米分离浸渍水之前约1小时之间的一个时间点，将pH调至约4.2-约5.5；
(e)将分离的浸渍水于约118°F至约125°F的温度下维持约10至约40小时；和
(f)蒸发玉米浸渍水。
为了更全面地理解本发明，应该参考以下详细描述并结合附图，在附图中：
图1为用于玉米浸渍法中的一组料斗的图解侧视图；
图2为显示淀粉得率随浸渍时间和pH调节时间变化的曲线图；
图3为显示于不同温度下保温的曲线图；
图4和图5图示在所述浸渍中调节pH前后保温罐中浸渍水的还原糖百分率。
在实施该方法中，使置于料斗中的玉米粒与含每106约1000至约2200份二氧化硫的浸渍水接触。将玉米于约118°F至约125°F下浸渍10小时以上，最好浸渍约20至约48小时。以分批法或如图1所示连续地进行浸渍。当连续实施时，将新鲜的浸渍水连续引入该系列中的每个料斗中。
在正常的浸渍法中，pH为3.8-4.1。在本发明方法中，已经发现，于最初引入新鲜浸渍水约4小时和从玉米中分离浸渍水之前约1小时之间的一个时间，将pH调至约4.2至约5.5，然后将分离的浸渍水于约118°F至约125°F的温度下维持约10至约40小时，提供还原糖含量低的浸渍水。这一特征使得所述浸渍水具有商业吸引力。此外，淀粉得率高，提供了另一个优点，因为当产生发酵质量的浸渍水时，通常淀粉得率受损。最后，蒸发所述浸渍水，提供商业产品。
在本发明的优选实施方案中，于引入新鲜浸渍水水后约8小时和约16小时之间的某个时间点调节pH。
尽管可以在浸渍水处理的过程中进行pH调节，但在本发明的另一实施方案中，可以从生产中取出浸渍水，调节pH，并将所述浸渍水返回至生产过程中。
以下实施例用于说明本发明的实施。
                       实施例1
在工厂中，在以下所述的不同条件下，在两组相同的浸渍料斗(A组和B组)中进行干净的黄马齿种2号玉米的浸渍。这些组之一示于图1，包括：
8个具有过滤底座(filtering base)B的不锈钢料斗A1-A8，总体积为67,800加仑，每个直径等于18’，配有：
一个管道11，将给定料斗的基座连接至该料斗本身的头部以及通过一个共同的排水管C2和一个共同的进水管C3连接至其它7个料斗头部，确保所述水再循环到该料斗本身或再循环至任一其它料斗，该管道也用来通过图1所示的共同管道，于给定时间将浸泡水回收至存储罐(未显示)，
一个用于排空所示玉米的底阀14，
一个具有循环泵P-1的管壳式热交换器16，它控制通过热交换器16中加热管至任何其它料斗头部的液流，
置于管道11上的8个排水电磁阀V2，用于分隔每个料斗与共同的排水管路C2，允许通水在该组内运动，
置于管道12上的8个进水电磁阀V1，用于分隔每个料斗与共同的进水管路C3，允许通水在该组内运动，
一个出口管C1和阀V3，连接至保温罐(未显示)，保温罐具有足够大的容量，接受取出的一批每蒲式耳玉米2-4加仑水，以提供24-40小时的保温时间，通过管道C2和11连接至每个料斗并具有阀V2，确保分隔料斗之间的水，
一个用于SO2水的入口管19，SO2水调至1000-2200ppm，通过打开阀V5和V1，SO2水从该入口管作为一个批料加入，以取代取出的水，
一个用于碱加入的入口管18，碱的pH调至4.2-5.5，在浸渍循环任何部分期间，通过打开同一料斗的阀V4 V2和V1，所述碱从该入口管加入C2，起动泵P-1，这使得可以在浸清循环的任何部分期间调节任一料斗中的水的pH值。
pH计Z-1，用于测量所述水的pH；当pH达到所需的设定点时，Z-1关闭V-4。
当料斗装满玉米M时，生产用水逆流运动通过浸渍料斗，时间最久的玉米接触最新的水。在该***中，所述玉米不会从浸渍料斗移动至浸渍料斗；仅有所述水在料斗之间行进。保温24-40小时后，所述浸渍水移至蒸发器(未显示)，并在真空、低于85℃的温度下蒸发至50％干物质。
两组相同的料斗于118°F-125°F的浸渍温度下操作，SO2浓度为1000-2200ppm，浸渍水取出速率为2.0-4.0加仑/蒲式耳。B组为对照样品，而A组在浸渍期间的指定时间调节pH。100克干净的黄马齿种2号玉米样品在1.2”×1.2”干酪包布中包封，在每组中每个料斗装满玉米后置于该料斗中。将干酪包布中的玉米样品暴露于与每组玉米浸渍相同的浸渍条件下。在浸渍循环期间的指定时间后，从每组拉出样品，冷却以终止进一步的浸渍，并按照Cereal Chem.70：732-727中描述的方法测试可轧性。
在A组中，于浸渍循环期间表I所示的不同时间点，将浸渍水的pH调至4.6，而B组维持3.8-4.1pH的正常pH条件。加入30％NaOH水溶液进行这种调节。浸渍循环中调节pH的时间点可变化，从将SO2水通过入口管18引入浸渍过程后8小时至最终取出浸渍水之前1小时。
表I显示B组对照样品和A组浸渍过程期间不同时间的样品之间的比较结果。图2中该数据图显示了pH调节浸渍时间和其对淀粉得率的影响之间的关系。应该注意到，pH调节最有效的时间点发生在将SO2水引入浸渍过程后8-16小时之间，第二次pH调节在所述水移至保温罐之前1小时时进行。
                          表I
              淀粉得率(以玉米％(重量)计)
浸渍时间     (对照)
(小时 * )     0小时     8小时     12小时     16小时     18小时
  12            -         59.48      62.31       61.37        -
  16           59.46      62.25      64.92       63.93      62.56
  20           63.21      62.18      66.18       64.64      62.93
  24           64.60      64.63      67.01       65.16      60.83
  28           65.95        -        68.15         -          -
*SO2水引入浸渍后的时间。
实施例2
从A组最后取出的浸渍水获得1加仑样品，而pH调节发生于将SO2水引入所述浸渍后8小时。从样品中取出200ml等分样品，将pH调至4.9-5.0，在实验室中于110°F-131 °F的不同温度范围下保温。在保温期间，用Corn Imdustries Research Foundation Division of CornRefiners Association，Inc.标准分析方法.第6版.D-52，J-58.Washington，测试还原糖含量。该方法测量样品中还原糖的重量百分比d.s.(干物质)。
示于图3的结果表明，在保温循环期间，浸渍水中的还原糖降低。
在保温期间于115°F或低于此温度保持的样品，开始表现出乙醇发酵的感官属性(sensory attributes)，这对生产发酵级浸渍水的过程不利。
另外，高于123°F的保温温度显示达不到还原糖的足够降低。因此，根据保温期间浸渍水水中还原糖量降低结果，最佳温度极限为约118°F至约123°F。
实施例3
在证实实验室数据的过程中，进行了另外的还原糖测试。表II和图4显示在实际浸渍过程中发生pH调节之前所得的实际还原糖含量数据。在3个月零6天内取出等分样品。还原糖重量百分比d.s.一致地高于10％，并且平均高于12％。这些水平很好地高于有效发酵介质一般所需的可接受水平。表III和图5显示在浸渍过程中，在引入SO2水之后8-16小时将pH调至4.5-4.8、且在所述水移至保温之前1小时对浸渍水进行第二次pH调节后的还原糖实际百分比。所有生产中浸渍水的温度均为118-123°F。在5个月内取出等分样品。结果表明，所述浸渍水的还原糖含量平均低于5％(重量)d.s。
                           表II
              在浸渍中调节pH之前的3号保温罐
天              ％DE             取出/Bu.          SO2
1                11.6              2.64
2                12.1              2.4
3                15.5              2.99
4                12.8              2.52
5                14.8              2.16
6                11.1              1.76
7                11.6              2.26
8                13.8              2.13
9                17.3              1.88
10                14               2.67
11               13.3              3.32
12               12.9              2.9               1500
13               11.3              3.03              1300
14               11.6              2.86              1550
15               11.8              2.96              1243
16               11.1              2.42              1526
17               11.8              2.4               1424
18               9.8               1.83              1475
19               10.1              1.85              1340
20               11.2                2               1425
21               13.2              2.72              1285
22               15.4              1.92              1281
23                13               2.55              1490
24               14.6              2.53              1450
25               9.4               1.62              1700
26               14.8              2.72              1900
27               14.2              2.38              1694
28               11.6              2.17              1725
29               14.9              2.51
30               12.6              2.41
平均             12.77             2.42              1488.71
                          表III
              在浸渍中调节pH之后的3号保温罐
天              ％DE              取出/Bu.          SO2
1                4.3                  3              1255
2                5.2                3.19             1540
3                6.9                2.85             1615
4                3.3                3.41             1727
5                5.7                3.4              1600
6                4.6                2.8              1588
7                4.6                2.45             1841
8                4.7                2.88             1891
9                4.5                2.62             1620
10               6.1                2.8              1050
11               5.4                3.2              1534
12               4.1                3.5              1520
13               5.1                2.43             1554
14               3.9                2.35             1555
15               4.2                2.69             1546
16               4.2                2.2              1394
17               4.5                2.9              1416
18               4.6                2.8              1610
19               4.5                2.7              1285
20               2.8                2.98             1522
21               4.8                2.43             1296
22               3.9                2.78             1560
23               3.8                2.86             1400
24               5.4                2.79             1462
25                6                 2.7              1638
26               5.8                2.43             1730
27               6.5                2.14             1650
28               6.4                2.59             1736
29               5.8                2.56             1784
30               6.5                2.9              1006
31               5.1                2.46             1140
32               3.2                3.12             1186
33               3.6                2.28             1300
34               3.7                2.33             1280
35               2.9                2.54             1244
36               4.3                2.41             1128
37               4.3                2.36             1670
38               4.5                2.43             1650
天              ％DE             取出/Bu.          SO2
39               6.8               2.56              1829
40               6.7               2.88              1700
41               6.6               2.13              1735
42               6.1               2.47              1720
43               5.4               2.37              1680
44               4.4               2.45              1850
45               4.3               2.18              1600
46               2.9               2.42              1300
47               3.1               2.47              1350
48               4.6               2.13              1400
平均             4.80              2.65              1513.69

Claims (8)

1.玉米浸渍法，用于生产还原糖含量低的玉米浸渍水，所述方法包括：
(a)将含有每106约1000至约2200份二氧化硫的新鲜浸渍水引入玉米中；
(b)将所述玉米于约118°F至约125°F下浸渍10小时以上的浸渍时间；
(c)从所述玉米中以2-4加仑/蒲式耳玉米的速率分离浸渍水；
(d)在所述方法中最初引入新鲜浸渍水开始后约4小时到从所述玉米分离浸渍水之前约1小时的时间，将浸渍水的pH调至约4.2-约5.5；
(e)将分离的浸渍水于约118°F至约125°F的温度下维持约10至约40小时；和
(f)蒸发玉米浸渍水。
2.权利要求1的方法，其中在引入新鲜浸渍水后约8小时至约16小时之间的时间，调节所述pH。
3.权利要求1的方法，其中在调节所述pH之前从生产过程中取出所述浸渍水，调节所述pH，并将调节pH的所述浸渍水返回至生产过程中。
4.权利要求3的方法，其中在引入新鲜浸渍水后约8小时至约16小时之间的时间，调节所述pH。
5.权利要求1的方法，其中将所述玉米浸渍约20至约48小时的浸渍时间。
6.权利要求5的方法，其中在引入新鲜浸渍水后约8小时至约16小时之间的时间，调节所述pH。
7.权利要求5的方法，其中在调节所述pH之前从生产过程中取出所述浸渍水，调节所述pH，并将调节pH的所述浸渍水返回至生产过程中。
8.权利要求7的方法，其中在引入新鲜浸渍水后约8小时至约16小时之间的时间，调节所述pH。
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