三相卧螺工艺是德国开发的一种较新的小麦淀粉和谷朊粉分离方法。它因工艺中采用了独特的专利技术-三相卧螺分离机而得名。
三相卧螺工艺同样采用了面粉作为原料。尽量采用高出粉率、高面筋含量、低灰分、低破损率的接近于特制二等粉的面粉。
原料面粉定量后进入混合器中与水混合形成面糊,面粉与水的比例大约为1:(0.85-0.95)。混合器使面粉颗粒充分水化,形成均匀的面糊,不能存在混合不均匀的大颗粒和不均匀的小面团,以便于后续均质工序的进行。
混合之后是均质。面糊打入匀质机中,均质机的压力可通过改变均质阀的间隙进行调整,压力可高达100bar(1bar=105ba)。面糊通过均质阀时高压迅速恢复常压,由于压力的骤然变化,以及匀质阀的剪切作用,使面糊熟化并实现蛋白质网络的迅速凝聚。均质使用的设备为普通的乳品工业中常用的均质机。
均质熟化后的面糊用偏心螺杆泵输送到三相卧螺离心机,进行各成分的分离。进机前可加入一定量的新鲜水和工艺水来稀释面糊。但此工艺中所加的水比马丁法要少,大约每吨面粉需要0.3-0.9t就可以。
卧螺离心机是一种卧式离心机,内部安装有螺旋,螺旋的转速和转鼓的转速稍有不同,速差约为60r/min。这种离心机的分离因素在2000-4000之间。三相卧螺采用双电机双减速器技术使得螺旋与转鼓速差可以随时调节。同时,在溢流出口端设有喷嘴,可以分离出第三相--中相,这是三相卧螺离心机和普通卧螺离心机的重要区别。固体是进料中最大的部分,经卧螺分离后有螺旋推进器推进,作为底流排出。 溢流由一台内置的向心泵排出,这样可以将工艺中形成的泡沫状物料迅速地强制排出,同时还节省了一台输送泵。
因为戊聚糖的密度比较小,所以它主要分布在溢流中。这样,在工艺前端就将这种粘稠的物料与面筋分离开,使得工艺中所需的新鲜水量减少,而且后续面筋分离和产品的品质都不会再受到戊聚糖的影响。
将面筋和水按照一定的比例送入连续式柔和机中混合搅拌,使物料在机器内既受轴向挤压力,又受到一定的径向力,经过充分的揉和,是面粉中的蛋白质与水均匀接触,并产生水和作用,时期连续输出类似牙膏状的面粉浆。然后再将其送入熟化灌进行熟化,其目的是使面浆再加一定的水稀释,经过搅拌使部分淀粉游离出来;同时面筋类蛋白质聚成丝状小面筋。此时泵将输送到分离因数为3000-4000的卧式螺旋沉降机中进行分离。成熟的面浆在分离中由于淀粉和面筋的沉降速度不同,被分离成两相。淀粉密度较大,作为浓相从分离机底流输出;而面筋的密度较小,则作为轻相从分离机的溢流输出。它是面筋与小颗粒淀粉的混合物,再经过圆筛冲洗除去淀粉后得到湿面筋,将其送到谷朊粉干燥干燥后即可得到谷朊粉。
由三相卧螺离心机分离出的底流通常加工艺水稀释后,送往离心筛处理,除去残余的纤维。然后进入多级旋流器洗涤,通常会采用12级淀粉洗涤旋流器。在底流中还含有一些小的B-淀粉、戊聚糖和细纤维,为了能更好的将其分离,本工艺采用一种立式高速三相碟片喷嘴离心机放在旋流器组之前与旋流器搭配使用,保证了淀粉洗涤的高效、彻底。
三相卧螺离心机所得的底流和溢流分别有筛子处理一下,以回收更多的可以形成团块的面筋。回收的面筋再回工艺中与中相一起处理,得到的湿面筋进一步脱水、干燥制成谷朊粉。
溢流中的戊聚糖可以液体状态直接作为饲料,也可以加酶反应后分离出固体部分;液体部分与工艺废水一起浓缩处理,再与纤维等一起烘干作为饲料。
从卧螺机底部得到的粗淀粉乳是含有少量的纤维及蛋白的混合物,通过串联的三级离心筛可将纤维筛出。然后将其送到干燥系统干燥即得到麸皮。
经过分级、精制A淀粉乳送到全自动刮刀离心机中脱水后,用气流干燥系统干燥后即可得到较纯净的A级淀粉。而从分级系统得到的B级淀粉乳,它的浓度较低,可利用卧螺机的浓缩效应将B淀粉从高度分散的悬浮液中收集淀粉。从卧螺机分离出来的小面筋滤去淀粉后收集起来,再经挤压脱水后送到环式谷朊粉干燥系统干燥即可得到谷朊粉。
三相卧螺工艺由于采用了三相卧螺离心机,把物料分为三相,在工艺前端就将戊聚糖分离除去,因此节省了水的用量,保证了成品的质量。淀粉洗涤采用高速三相碟片喷嘴离心机与旋流器组合处理,使淀粉的纯度更高。当然,本工艺多采用进口设备,工艺较复杂,操作较麻烦,成本较高。