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摘 要 本文在调查研究的基础上，通过对玉米淀粉生产中麸质水（蛋白水）离心机浓缩工艺的阐述，对其浓缩效果进行了分析，为麸质水离心机浓缩法的推广、发展提供了实践依据。
关键词 麸质水；离心机；浓缩
中图分类号：TS231 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）23-0124-02
1 概述
玉米淀粉生产过程中会产生大量的麸质水，如何对稀麸质水进行有效的浓缩，不仅可以提取更多的副产品麸质，提高麸质的回收率，而且能得到更清洁的过程水，回用于生产过程，减少新鲜水的使用和废水的排放。
鹤壁市一家玉米淀粉厂在清洁生产审核中，和咨询单位结合，将原来处理麸质水的气浮法改为碟片式离心机的方法，取得了良好的效果。在这里将其使用效果简述出来，供同行们参考，以利于这一技术的推广应用，为环境保护工作做出一些贡献。
玉米麸质属玉米不溶性蛋白质，是淀粉生产过程最后分出的一种副产品。玉米麸质极富营养，在玉米籽粒中所占份额略次于纤维渣，约为玉米业的6%（以干基计），制成的成品称玉米蛋白粉，其售价大大高于主产品玉米淀粉。麸质浓缩是玉米湿磨法生产的重要工序之一，其目的一是提供浓度尽可能高的浓麸质，以便下步脱水工序处理；二是提供尽可能清的工艺水（过程水），以便回收利用。
玉米麸质水（又称蛋白水）是玉米淀粉生产过程中的流程产物，目前，在玉米淀粉生产中麸质水的浓缩方法一般可分为沉降浓缩法、离心浓缩法和气浮浓缩法三种。
传统的沉降浓缩法一般需要几个或十几个沉淀池，采用间歇式自然沉降法浓缩，这种老工艺生产方法，占地面积大、生产效率低、浓缩时间长、回收的麸质粉质量差，见表1。这种工艺已逐步被淘汰。
离心浓缩法，即采用碟式离心机对麸质水进行分离浓缩。是《清洁生产标准淀粉工业（玉米淀粉）》（HJ445-2008）中推荐的一级工艺，即国际先进工艺。麸质浓缩机浓缩是现代大型淀粉企业普遍采用的一种浓缩麸质的方法，其原理与淀粉和麸质分离原理相同，只是麸质浓缩更困难一些，因麸质相对密度小、颗粒小，经浓缩机浓缩时往往因溢流带走一部分细小的麸质颗粒，造成溢流（过程水）悬浮物含量高。同时，如果来料麸质水浓度很低就更难浓缩，有的工厂在主分离机前（淀粉与麸质分离机）前增加一台淀粉乳预浓缩机，不仅提高了主分离机的生产能力，还提高了进浓缩机的麸质水浓度，以提高浓缩效果。
进入19世纪以来淀粉工业开始应用离心分离机分离麸质，使生产效率大大提高，同时生产又得以连续进行，离心分离机的出现，被誉为淀粉工业的“千里马”，广泛在淀粉工业上推广应用，目前我国绝大多数淀粉工厂，都已用麸质分离机代替了流槽。
气浮法具有分离、提纯、浓缩等多重作用，既可以分离回收麸质水中的残留淀粉，又进一步提高了麸质粉的质量（含蛋白质可达60%以上），同时又减少了排放废水中蛋白质的含量，降低了COD值，减轻了环境污染。初级分离机排出的麸质水浓度很低，轻相液物料浓度为0.6%～0.8%。悬浮液体中的干物质主要由麸质和淀粉组成，悬浮液含干物质8g/L，其中60%～80%是蛋白质。在气浮槽中充入空气，使麸质形成泡沫而浮在水面上，最后从溢流口排出，而淀粉则沉入分离室底部，从底部排出，处理过的水作为过程水返回到工艺中，重复利用。麸质水经气浮浓缩到15g/L左右，然后进入板框过滤机等设备进一步脱水。
2 碟式离心机浓缩麸质水效果分析
1）碟式离心机浓缩麸质水实际应用效果分析。
鹤壁市一家玉米淀粉厂在2011年做清洁生产审核，年生产淀粉设计能力为年产淀粉20万吨，在2010年实际生产能力10万吨，当时取水量为5.2m3/t淀粉，COD产生量为36kg/t淀粉，淀粉收率68%，蛋白质收率4.2%。当时用气浮法来处理麸质水，日处理麸质水量3069吨，稀麸质水COD浓度32000mg/L，气浮法处理后COD浓度8000mg/L，浓麸质液用板框压滤机脱水后烘干，处理后由于得到的过程水COD浓度偏高，回用于生产过程的胚芽洗涤、纤维洗涤、制亚硫酸、玉米浸泡，效果不是太好，还要排放一部分过程水，补充一些新鲜水。
审核单位建议厂方改用碟式离心机来浓缩麸质水，企业于2013年改用了碟式离心机进行麸质水的浓缩，分离出浓缩麸质液，排出的过程水COD为4000mg/L，浓缩的麸质液干物质浓度为120～130g/L，经板框压滤机脱水后麸质含水率为60%左右，然后进行干燥，压滤机压滤出来的水回流到碟式离心机和麸质水一起进行再浓缩。过程水COD降到4000mg/L，水质大大提高，全部回用于生产过程，回用的生产环节为胚芽洗涤、纤维洗涤、制亚硫酸、玉米浸泡，不需要外排，也不需要补充新鲜水，其中浸泡玉米的过程水量为2642t/d。浸泡液即为稀玉米浆，用四效蒸发器进行浓缩制取浓玉米浆，在浓缩过程中产生的污冷凝水排入污水处理站，每天排放污冷凝水875吨，这也是唯一的排水环节，唯一使用新鲜水的环节为淀粉的洗涤。实际应用效果表明，通过使用碟式离心机，大大降低了过程水的COD，提高了过程水的质量，实现了过程水的100%的回用率，减少了新鲜水的使用和污染物的排放。并且提高了麸质的提取率，有更多的麸质从稀麸质水中被提取出来。另外，还有一个优点是体积小，相对于气浮来说，大大减少，节省占地。维修操作方便。采用碟式离心机以后，取水量由原来的5.2m3/t淀粉降为2.8m3/t淀粉，废水排放量由原来的3.57m3/t淀粉降为2.5m3/t淀粉，化学需氧量产生量（末端治理前）由原来的36kg/t淀粉，降为10kg/t淀粉，氨氮产生量由原来的0.72 kg/t淀粉降为0.14 kg/t淀粉。对照清洁生产标准，取水量、废水产生量、化学需氧量产生量、氨氮产生量均达到一级标准，即国际先进水平。
生产能力较大的工厂在粗淀粉乳的主分离机前增加一台淀粉乳预浓缩机，可以分离出部分过程水，提高淀粉乳的浓度，增大主分离机能力，另外也提高了麸质水的浓度，减少了麸质水量，有利于碟式离心机对麸质水的浓缩。 2）淀粉乳预浓缩分离机的配合使用效果。
用于玉米淀粉的分离机分为淀粉乳预浓缩、中间浓缩、主分离和麸质浓缩几种，预浓缩分离机一般可将淀粉乳浓度由11～13°Bx（6～7°Bé）浓缩至22～26°Bx（12～14°Bé），浓缩2倍，浓缩淀粉乳从底流排出，其溢流较澄清，可直接用于浸渍系统；麸质浓缩机用来浓缩主分离机分出的麸质水，可将麸质水干物质浓度浓缩至120～130g/L。这几种类型的分离机在转子结构上略有区别，主分离机有洗涤系统，有的带底流回流装置，而预浓缩机和麸质浓缩机则不需洗涤装置，麸质浓缩机因要求溢流悬浮固体含量很低，部分溢流又循环入转子。分离后溢流麸质水，指标为麸质水干物1%～2%，蛋白质含量大于60%，淀粉含量小于20%，最好在12%以内。
麸质浓缩机浓缩麸质的原理与淀粉与麸质分离原理相同，只是麸质浓缩更困难一些，因麸质相对密度轻、颗粒小，经浓缩机浓缩时往往溢流仍带走一部分细小的麸质颗粒，造成溢流（过程水）悬浮物含量高，现代大型淀粉企业的麸质浓缩均采用麸质浓缩机浓缩，采用麸质浓缩机浓缩最好在主分离机前有预浓缩机，使进入主分离机的淀粉乳浓度提高，相应的分出麸质水的浓度也能提高，如果预浓缩机进料浓度为11～16°Bx（6～9°Bé），则底流浓度可达22～27°Bx（12～15°Bé），主分离机分出的麸质水浓度可达干物1.5～3%（质量体积分数2～4oz/gal），经麸质浓缩机分离后底流浓麸质的浓度为干物15～16.5%（质量体积分数20～22oz/gal），更适合于鼓式过滤机脱水，而且溢流浓度正常情况下只有干物0.257%（150gr/gal），完全符合过程水的工艺要求。但一般中小型淀粉工厂很少采用预浓缩机，筛分后进主分离机的粗淀粉乳浓度较低，一般干物浓度只有10～14°Bx（5～7°Bé），而且不稳定，麸质水浓度偏低，采用麸质浓缩机浓缩，往往效果不理想；进料浓度太低，不仅达不到预期的要求，还容易造成设备振动，因而国内中小型淀粉工厂采用麸质浓缩机浓缩麸质水的较少。
3）结论。
由上述分析可知，使用离心机处理麸质水后，可以提高过程水的质量，过程水可以100%回用，可以明显减少新鲜水的使用，减少废水的排放，提高蛋白粉的回收率，值得在玉米淀粉生产行业中推广应用。
参考文献
[1]陈璥.玉米淀粉工业手册[M].北京：中国轻工业出版社，2009.
[2]曹龙奎.淀粉制品生产工艺学[M].北京：中国轻工业出版社，2011.
作者简介
杨孟雨（1972-），男，高级工程师，环境评价工程师，毕业于河南大学环境科学专业，主要从事环境评价和清洁生产审核工作。
关键词 麸质水；离心机；浓缩
中图分类号：TS231 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）23-0124-02
1 概述
玉米淀粉生产过程中会产生大量的麸质水，如何对稀麸质水进行有效的浓缩，不仅可以提取更多的副产品麸质，提高麸质的回收率，而且能得到更清洁的过程水，回用于生产过程，减少新鲜水的使用和废水的排放。
鹤壁市一家玉米淀粉厂在清洁生产审核中，和咨询单位结合，将原来处理麸质水的气浮法改为碟片式离心机的方法，取得了良好的效果。在这里将其使用效果简述出来，供同行们参考，以利于这一技术的推广应用，为环境保护工作做出一些贡献。
玉米麸质属玉米不溶性蛋白质，是淀粉生产过程最后分出的一种副产品。玉米麸质极富营养，在玉米籽粒中所占份额略次于纤维渣，约为玉米业的6%（以干基计），制成的成品称玉米蛋白粉，其售价大大高于主产品玉米淀粉。麸质浓缩是玉米湿磨法生产的重要工序之一，其目的一是提供浓度尽可能高的浓麸质，以便下步脱水工序处理；二是提供尽可能清的工艺水（过程水），以便回收利用。
玉米麸质水（又称蛋白水）是玉米淀粉生产过程中的流程产物，目前，在玉米淀粉生产中麸质水的浓缩方法一般可分为沉降浓缩法、离心浓缩法和气浮浓缩法三种。
传统的沉降浓缩法一般需要几个或十几个沉淀池，采用间歇式自然沉降法浓缩，这种老工艺生产方法，占地面积大、生产效率低、浓缩时间长、回收的麸质粉质量差，见表1。这种工艺已逐步被淘汰。
离心浓缩法，即采用碟式离心机对麸质水进行分离浓缩。是《清洁生产标准淀粉工业（玉米淀粉）》（HJ445-2008）中推荐的一级工艺，即国际先进工艺。麸质浓缩机浓缩是现代大型淀粉企业普遍采用的一种浓缩麸质的方法，其原理与淀粉和麸质分离原理相同，只是麸质浓缩更困难一些，因麸质相对密度小、颗粒小，经浓缩机浓缩时往往因溢流带走一部分细小的麸质颗粒，造成溢流（过程水）悬浮物含量高。同时，如果来料麸质水浓度很低就更难浓缩，有的工厂在主分离机前（淀粉与麸质分离机）前增加一台淀粉乳预浓缩机，不仅提高了主分离机的生产能力，还提高了进浓缩机的麸质水浓度，以提高浓缩效果。
进入19世纪以来淀粉工业开始应用离心分离机分离麸质，使生产效率大大提高，同时生产又得以连续进行，离心分离机的出现，被誉为淀粉工业的“千里马”，广泛在淀粉工业上推广应用，目前我国绝大多数淀粉工厂，都已用麸质分离机代替了流槽。
气浮法具有分离、提纯、浓缩等多重作用，既可以分离回收麸质水中的残留淀粉，又进一步提高了麸质粉的质量（含蛋白质可达60%以上），同时又减少了排放废水中蛋白质的含量，降低了COD值，减轻了环境污染。初级分离机排出的麸质水浓度很低，轻相液物料浓度为0.6%～0.8%。悬浮液体中的干物质主要由麸质和淀粉组成，悬浮液含干物质8g/L，其中60%～80%是蛋白质。在气浮槽中充入空气，使麸质形成泡沫而浮在水面上，最后从溢流口排出，而淀粉则沉入分离室底部，从底部排出，处理过的水作为过程水返回到工艺中，重复利用。麸质水经气浮浓缩到15g/L左右，然后进入板框过滤机等设备进一步脱水。
2 碟式离心机浓缩麸质水效果分析
1）碟式离心机浓缩麸质水实际应用效果分析。
鹤壁市一家玉米淀粉厂在2011年做清洁生产审核，年生产淀粉设计能力为年产淀粉20万吨，在2010年实际生产能力10万吨，当时取水量为5.2m3/t淀粉，COD产生量为36kg/t淀粉，淀粉收率68%，蛋白质收率4.2%。当时用气浮法来处理麸质水，日处理麸质水量3069吨，稀麸质水COD浓度32000mg/L，气浮法处理后COD浓度8000mg/L，浓麸质液用板框压滤机脱水后烘干，处理后由于得到的过程水COD浓度偏高，回用于生产过程的胚芽洗涤、纤维洗涤、制亚硫酸、玉米浸泡，效果不是太好，还要排放一部分过程水，补充一些新鲜水。
审核单位建议厂方改用碟式离心机来浓缩麸质水，企业于2013年改用了碟式离心机进行麸质水的浓缩，分离出浓缩麸质液，排出的过程水COD为4000mg/L，浓缩的麸质液干物质浓度为120～130g/L，经板框压滤机脱水后麸质含水率为60%左右，然后进行干燥，压滤机压滤出来的水回流到碟式离心机和麸质水一起进行再浓缩。过程水COD降到4000mg/L，水质大大提高，全部回用于生产过程，回用的生产环节为胚芽洗涤、纤维洗涤、制亚硫酸、玉米浸泡，不需要外排，也不需要补充新鲜水，其中浸泡玉米的过程水量为2642t/d。浸泡液即为稀玉米浆，用四效蒸发器进行浓缩制取浓玉米浆，在浓缩过程中产生的污冷凝水排入污水处理站，每天排放污冷凝水875吨，这也是唯一的排水环节，唯一使用新鲜水的环节为淀粉的洗涤。实际应用效果表明，通过使用碟式离心机，大大降低了过程水的COD，提高了过程水的质量，实现了过程水的100%的回用率，减少了新鲜水的使用和污染物的排放。并且提高了麸质的提取率，有更多的麸质从稀麸质水中被提取出来。另外，还有一个优点是体积小，相对于气浮来说，大大减少，节省占地。维修操作方便。采用碟式离心机以后，取水量由原来的5.2m3/t淀粉降为2.8m3/t淀粉，废水排放量由原来的3.57m3/t淀粉降为2.5m3/t淀粉，化学需氧量产生量（末端治理前）由原来的36kg/t淀粉，降为10kg/t淀粉，氨氮产生量由原来的0.72 kg/t淀粉降为0.14 kg/t淀粉。对照清洁生产标准，取水量、废水产生量、化学需氧量产生量、氨氮产生量均达到一级标准，即国际先进水平。
生产能力较大的工厂在粗淀粉乳的主分离机前增加一台淀粉乳预浓缩机，可以分离出部分过程水，提高淀粉乳的浓度，增大主分离机能力，另外也提高了麸质水的浓度，减少了麸质水量，有利于碟式离心机对麸质水的浓缩。 2）淀粉乳预浓缩分离机的配合使用效果。
用于玉米淀粉的分离机分为淀粉乳预浓缩、中间浓缩、主分离和麸质浓缩几种，预浓缩分离机一般可将淀粉乳浓度由11～13°Bx（6～7°Bé）浓缩至22～26°Bx（12～14°Bé），浓缩2倍，浓缩淀粉乳从底流排出，其溢流较澄清，可直接用于浸渍系统；麸质浓缩机用来浓缩主分离机分出的麸质水，可将麸质水干物质浓度浓缩至120～130g/L。这几种类型的分离机在转子结构上略有区别，主分离机有洗涤系统，有的带底流回流装置，而预浓缩机和麸质浓缩机则不需洗涤装置，麸质浓缩机因要求溢流悬浮固体含量很低，部分溢流又循环入转子。分离后溢流麸质水，指标为麸质水干物1%～2%，蛋白质含量大于60%，淀粉含量小于20%，最好在12%以内。
麸质浓缩机浓缩麸质的原理与淀粉与麸质分离原理相同，只是麸质浓缩更困难一些，因麸质相对密度轻、颗粒小，经浓缩机浓缩时往往溢流仍带走一部分细小的麸质颗粒，造成溢流（过程水）悬浮物含量高，现代大型淀粉企业的麸质浓缩均采用麸质浓缩机浓缩，采用麸质浓缩机浓缩最好在主分离机前有预浓缩机，使进入主分离机的淀粉乳浓度提高，相应的分出麸质水的浓度也能提高，如果预浓缩机进料浓度为11～16°Bx（6～9°Bé），则底流浓度可达22～27°Bx（12～15°Bé），主分离机分出的麸质水浓度可达干物1.5～3%（质量体积分数2～4oz/gal），经麸质浓缩机分离后底流浓麸质的浓度为干物15～16.5%（质量体积分数20～22oz/gal），更适合于鼓式过滤机脱水，而且溢流浓度正常情况下只有干物0.257%（150gr/gal），完全符合过程水的工艺要求。但一般中小型淀粉工厂很少采用预浓缩机，筛分后进主分离机的粗淀粉乳浓度较低，一般干物浓度只有10～14°Bx（5～7°Bé），而且不稳定，麸质水浓度偏低，采用麸质浓缩机浓缩，往往效果不理想；进料浓度太低，不仅达不到预期的要求，还容易造成设备振动，因而国内中小型淀粉工厂采用麸质浓缩机浓缩麸质水的较少。
3）结论。
由上述分析可知，使用离心机处理麸质水后，可以提高过程水的质量，过程水可以100%回用，可以明显减少新鲜水的使用，减少废水的排放，提高蛋白粉的回收率，值得在玉米淀粉生产行业中推广应用。
参考文献
[1]陈璥.玉米淀粉工业手册[M].北京：中国轻工业出版社，2009.
[2]曹龙奎.淀粉制品生产工艺学[M].北京：中国轻工业出版社，2011.
作者简介
杨孟雨（1972-），男，高级工程师，环境评价工程师，毕业于河南大学环境科学专业，主要从事环境评价和清洁生产审核工作。