碟式離心機處理玉米淀粉生產(chǎn)中麩質(zhì)水的應(yīng)用效果分析
行業(yè)動態(tài)
一、概述
玉米淀粉生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的麩質(zhì)水，如何對稀麩質(zhì)水進行有效的濃縮，不僅可以提取更多的副產(chǎn)品麩質(zhì)，提高麩質(zhì)的回收率，而且能得到更清潔的過程水，回用于生產(chǎn)過程，減少新鮮水的使用和廢水的排放。
鶴壁市一家玉米淀粉廠在清潔生產(chǎn)審核中，和咨詢單位結(jié)合，將原來處理麩質(zhì)水的氣浮法改為碟片式離心機的方法，取得了良好的效果。在這里將其使用效果簡述出來，供同行們參考，以利于這一技術(shù)的推廣應(yīng)用，為環(huán)境保護工作做出一些貢獻。
玉米麩質(zhì)屬玉米不溶性蛋白質(zhì)，是淀粉生產(chǎn)過程分出的一種副產(chǎn)品。玉米麩質(zhì)極富營養(yǎng)，在玉米籽粒中所占份額略次于纖維渣，約為玉米業(yè)的6%（以干基計），制成的成品稱玉米蛋白粉，其售價大大高于主產(chǎn)品玉米淀粉，麩質(zhì)濃縮是玉米濕磨法生產(chǎn)的重要工序之一，其目的一是提供濃度盡可能高的濃麩質(zhì)，以便下部脫水工序處理；二是提供盡可能清的工藝水（過程水），以便回收利用。
玉米麩質(zhì)水（又稱蛋白水）是玉米淀粉生產(chǎn)過程中的流程產(chǎn)物。目前，在玉米淀粉生產(chǎn)中麩質(zhì)水的濃縮方法一般可分為沉降濃縮法、離心濃縮法和氣浮濃縮法三種。
傳統(tǒng)的沉降濃縮法一般需要幾個或十幾個沉淀池，采用間歇式自然沉降法濃縮，這種老工藝生產(chǎn)方法，占地面積大、生產(chǎn)效率低、濃縮時間長、回收的麩質(zhì)粉質(zhì)量差。這種工藝已逐步被淘汰。
離心濃縮法，即采用碟式離心機對麩質(zhì)水進行分離濃縮。是《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)淀粉工業(yè)（玉米淀粉）》（HJ445-2008）中推薦的一級工藝，即國際先進工藝。麩質(zhì)濃縮機濃縮是現(xiàn)代大型淀粉企業(yè)普遍采用的一種濃縮麩質(zhì)的方法，其原理與淀粉和麩質(zhì)分離原理相同，只是麩質(zhì)濃縮更困難一些。因麩質(zhì)相對密度小、顆粒小，造成溢流（過程水）懸浮物含量高。同時，如果來料麩質(zhì)水濃度很低就更難濃縮，有的工廠在主分離機前（淀粉與麩質(zhì)分離機）前增加一臺淀粉乳預(yù)濃縮機，不僅提高了主分離機的生產(chǎn)能力，還提高了進濃縮機的麩質(zhì)水濃度，以提高濃縮效果。
進入19世紀(jì)以來，淀粉工業(yè)開始應(yīng)用離心分離機分離麩質(zhì)，使生產(chǎn)效率大大提高，同時生產(chǎn)又得以連續(xù)進行，離心分離機的出現(xiàn)，被譽為淀粉工業(yè)的“千里馬”，廣泛在淀粉工業(yè)上推廣應(yīng)用，目前我國絕大多數(shù)淀粉工廠，都已用麩質(zhì)分離機代替了流槽。
氣浮法具有分離、提純、濃縮等多重作用，既可以分離回收麩質(zhì)水中的殘留淀粉，又進一步提高了麩質(zhì)粉的質(zhì)量（含蛋白質(zhì)可達60%以上），同時又減少了排放廢水中蛋白質(zhì)的含量，降低了COD值，減輕了環(huán)境污染。初級分離機排出的麩質(zhì)水濃度很低，輕相液物料濃度為0.6%-0.8%，懸浮液體中的干物質(zhì)主要由麩質(zhì)和淀粉組成，懸浮液含干物質(zhì)8g/L，其中60%-80%是蛋白質(zhì)。在氣浮槽中充入空氣，使麩質(zhì)形成泡沫而浮在水面上，然后從溢流口排出，而淀粉則沉入分離室底部，從底部排出，處理過的水作為過程水返回到工藝中，重復(fù)利用。麩質(zhì)水經(jīng)氣浮濃縮到15g/L左右，然后進入板框過濾機等設(shè)備進一步脫水。
二、碟式離心機濃縮麩質(zhì)水效果分析
1. 碟式離心機濃縮麩質(zhì)水實際應(yīng)用效果分析。
鶴壁市一家玉米淀粉廠在2011年做清潔生產(chǎn)審核，年生產(chǎn)淀粉設(shè)計能力為年產(chǎn)淀粉20萬噸，在2010年實際生產(chǎn)能力10萬噸，當(dāng)時取水量為5.2m3/t淀粉，COD產(chǎn)生量為36Kg/t淀粉，淀粉收率68%，蛋白質(zhì)收率4.2%。但是用氣浮法來處理麩質(zhì)水，日處理麩質(zhì)水量3069噸，稀麩質(zhì)水COD濃度32000mg/L，氣浮法處理后C0D濃度8000mg/L，濃麩質(zhì)液用板框壓濾機脫水后烘干，處理后由于得到的過程水COD濃度偏高，回用于生產(chǎn)過程的胚芽洗滌、纖維洗滌、制亞硫酸、玉米浸泡，效果不是太好，還要排放一部分過程水，補充一些新鮮水。
審核單位建議廠方改用碟式離心機來濃縮麩質(zhì)水，企業(yè)于2013年改用了碟式離心機進行麩質(zhì)水的濃縮，分離出濃縮麩質(zhì)液，排出的過程水COD為4000mg/L，濃縮的麩質(zhì)液干物質(zhì)濃度為120-130g/L。經(jīng)板框壓濾機脫水后麩質(zhì)含水率為60%左右，然后進行干燥。壓濾機壓濾出來的水回流到碟式離心機和麩質(zhì)水一起進行再濃縮。過程水COD降到4000mg/L，水質(zhì)大大提高，全部回用于生產(chǎn)過程，回用的生產(chǎn)環(huán)節(jié)為胚芽洗滌、纖維洗滌、制亞硫酸、玉米浸泡，不需要外排，也不需要補充新鮮水，其中浸泡玉米的過程水量為2642t/d。浸泡液即為稀玉米漿，用四效蒸發(fā)器進行濃縮制取濃玉米漿，在濃縮過程中產(chǎn)生的污冷凝水排入污水處理站，每天排放污冷凝水875噸，這也是唯一的排水環(huán)節(jié)，唯一使用新鮮水的環(huán)節(jié)為淀粉的洗滌。實際應(yīng)用效果表明，通過使用碟式離心機，大大降低了過程水的COD，提高了過程水的質(zhì)量，實現(xiàn)了過程水的100%的回用率，減少了新鮮水的使用和污染物的排放。并且提高了麩質(zhì)的提取率，有更多的麩質(zhì)從稀麩質(zhì)水中被提取出來。另外，還有一個優(yōu)點是體積小，相對于氣浮來說，大大減少，節(jié)省占地，維修操作方便。采用碟式離心機以后，取水量由原來的5.2m3/t淀粉降為2.8m3/t淀粉，廢水排放量由原來的3.57m3/t淀粉降為2.5m3/t淀粉，化學(xué)需氧量產(chǎn)生量（末端治理前）由原來的36Kg/t淀粉，降為10Kg/t淀粉，氨氮產(chǎn)生量由原來的0.72Kg/t淀粉降為0.14Kg/t淀粉。對照清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，取水量、廢水產(chǎn)生量、化學(xué)需氧量產(chǎn)生量、氨氮產(chǎn)生量均達到一級標(biāo)準(zhǔn)，即國際先進水平。
生產(chǎn)能力較大的工廠在粗淀粉乳的主分離機前增加一臺淀粉乳預(yù)濃縮機，可以分離出部分過程水，提高淀粉乳的濃度，增大主分離機能力，另外也提高了麩質(zhì)水的濃度，減少了麩質(zhì)水量，有利于碟式離心機對麩質(zhì)水的濃縮。
2.淀粉乳預(yù)濃縮分離機的配合使用效果。
用于玉米淀粉的分離機分為淀粉乳預(yù)濃縮、中間濃縮、主分離和麩質(zhì)濃縮幾種。預(yù)濃縮分離機一般可將淀粉乳濃度由11-13Bx濃縮至22-26Bx，濃縮2倍，濃縮淀粉乳從底流排出，其溢流較澄清，可直接用于浸漬系統(tǒng)。麩質(zhì)濃縮機用來濃縮主分離機分出的麩質(zhì)水，可將麩質(zhì)水干物質(zhì)濃度濃縮至120-130g/L。這幾種類型的分離機在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上略有區(qū)別，主分離機有洗滌系統(tǒng)，有的帶底流回流裝置，而預(yù)濃縮機和麩質(zhì)濃縮機則不需要洗滌裝置，麩質(zhì)濃縮機因要求溢流懸浮固體含量很低，部分溢流又循環(huán)入轉(zhuǎn)子。分離后溢流麩質(zhì)水，指標(biāo)為麩質(zhì)水干物1%-2%，蛋白質(zhì)含量大于60%，淀粉含量小于20%，應(yīng)在12%以內(nèi)。
麩質(zhì)濃縮機濃縮麩質(zhì)的原理和淀粉與麩質(zhì)分離原理相同，只是麩質(zhì)濃縮更困難一些，因麩質(zhì)相對密度輕、顆粒小，經(jīng)濃縮機濃縮時往往溢流仍帶走一部分細(xì)小的麩質(zhì)顆粒，造成溢流（過程水）懸浮物含量高?，F(xiàn)代大型淀粉企業(yè)的麩質(zhì)濃縮均采用麩質(zhì)濃縮機濃縮，采用麩質(zhì)濃縮機濃縮應(yīng)在主分離機前有預(yù)濃縮機，使進入主分離機的淀粉乳濃度提高，相應(yīng)的分出麩質(zhì)水的濃度也能提高。如果預(yù)濃縮機進料濃度為11-16Bx，則底流濃度可達22-27Bx，主分離機分出的麩質(zhì)水濃度可達干物1.5-3%（質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)2-4oz/gal），經(jīng)麩質(zhì)濃縮機分離后底流濃麩質(zhì)的濃度為干物15-16.5%（質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)20-22oz/gal），更適合于鼓式過濾機脫水，而且溢流濃度正常情況下只有干物0.257%（150gr/gal），完全符合過程水的工藝要求。但一般中小型淀粉工廠很少采用預(yù)濃縮機，篩分后進主分離機的粗淀粉乳濃度較低，一般干物濃度只有10-14Bx，而且不穩(wěn)定，麩質(zhì)水濃度偏低，采用麩質(zhì)濃縮機濃縮，往往效果不理想。進料濃度太低，不僅達不到預(yù)期的要求，還容易造成設(shè)備震動，因而國內(nèi)中小型淀粉工廠不采用麩質(zhì)濃縮機濃縮麩質(zhì)水的較少。
三、結(jié)論
由上述可知，使用離心機處理麩質(zhì)水后，可以提高過程水的質(zhì)量，過程水可以100%回用，可以明顯減少新鮮水的使用，減少廢水的排放，提高蛋白粉的回收率，值得在玉米淀粉生產(chǎn)行業(yè)中推廣應(yīng)用。
