استخراج نشاسته به روش آسیاب تر (Wet Milling)
در دنیای امروز، صنعت پالایشگاه غلات نقش حیاتی در تأمین مواد اولیه برای صنایع غذایی، دارویی، شیمیایی و انرژی ایفا می‌کند. یکی از روش‌های کلیدی در این صنعت، استخراج نشاسته به روش آسیاب تر (wet milling) است که به ویژه برای ذرت کاربرد گسترده‌ای دارد. این فرآیند نه تنها نشاسته خالص تولید می‌کند، بلکه محصولات جانبی ارزشمندی مانند روغن ذرت، پروتئین و فیبر را نیز میتوان در کنار آن تولید کرد. در این مقاله، به بررسی دقیق فرآیند آسیاب تر، تاریخچه آن، مزایا و معایب، تأثیرات زیست‌محیطی، کاربردها و نوآوری‌های آینده می‌پردازیم. این محتوا بر اساس منابع معتبر بین‌المللی مانند انجمن پالایشگران ذرت آمریکا، سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده (EPA) تدوین شده است تا اطلاعات دقیق و به‌روز ارائه دهد.
تاریخچه آسیاب تر ذرت: از آغاز تا عصر مدرن
تاریخچه آسیاب تر ذرت به بیش از ۱۵۰ سال پیش بازمی‌گردد و یکی از قدیمی‌ترین فرآیندهای صنعتی در فرآوری غلات است. این روش برای اولین بار در سال ۱۸۴۴ توسط توماس کینگزفورد، مهاجر بریتانیایی که در شرکت ویلیام کولگیت در نیوجرسی کار می‌کرد، معرفی شد. کینگزفورد فرآیند قلیایی برای استخراج نشاسته از ذرت را اختراع کرد که منجر به تأسیس اولین کارخانه اختصاصی نشاسته ذرت در جهان شد. او بعداً کارخانه خود را در نیویورک ساخت.
تا سال ۱۸۶۰، تولید نشاسته ذرت در کارخانه‌های کوچک در سراسر ایالات متحده آغاز شد و حجم تولید پس از سال ۱۹۰۰ به طور پیوسته افزایش یافت. در ابتدا، محصولات جانبی مانند فیبر ذرت، جوانه ذرت و پروتئین دور ریخته می‌شدند، اما با گذشت زمان، این اجزا در خوراک دام، روغن، پلیمر و صنایع دارویی کاربرد یافتند. در سال ۱۹۱۳، انجمن تولیدکنندگان محصولات با پایه ذرت تشکیل شد که نشان‌دهنده رشد این صنعت بود.
امروزه، صنعت آسیاب تر ذرت به یکی از متنوع‌ترین بخش‌های پالایش غلات تبدیل شده است. طبق گزارش EPA، تا سال ۱۹۹۴، ۲۷ کارخانه آسیاب تر در ایالات متحده فعال بودند که محصولات متنوعی مانند شربت ذرت با فروکتوز بالا ([1]HFCS)، شربت گلوکز، نشاسته، خوراک دام، روغن و الکل تولید می‌کردند. این صنعت نه تنها در ایالات متحده، بلکه در سراسر جهان گسترش یافته و به فرآیندهای پایدارتری مانند استفاده از آنزیم‌ها برای کاهش زمان خیساندن تبدیل شده است.
این تاریخچه نشان می‌دهد که آسیاب تر چگونه از یک فرآیند ساده به یک صنعت پیشرفته تبدیل شده و نقش کلیدی در اقتصاد غلات ایفا می‌کند. برای پالایشگاه‌های غلات، درک این تاریخ کمک می‌کند تا استراتژی‌های نوین را برای بهبود کارایی اتخاذ کنند.
فرآیند گام به گام آسیاب تر: جزئیات فنی برای استخراج نشاسته
آسیاب تر یک فرآیند پیچیده است که ذرت را به اجزای اصلی آن – نشاسته، پروتئین، جوانه و فیبر – تجزیه می‌کند. این روش از آب و مراحل مکانیکی و شیمیایی برای جداسازی استفاده می‌کند.
مرحله ۱: دریافت و تمیز کردن (بوجاری) ذرت
ذرت (واریته ی Dent Corn) از طریق راه‌آهن یا کامیون به کارخانه منتقل می شود. ذرت در گودال‌های دریافت ریخته شده و با استفاده از الک، جریان هوا و آهن‌رباها تمیز می‌شود تا ناخالصی‌هایی مانند کاه، سنگ، گرد و غبار و فلزات حذف شوند. این مرحله حیاتی است تا کیفیت نهایی محصول حفظ شود.
مرحله ۲: خیساندن (Steeping)
ذرت بوجاری شده در مخازن استیل ضدزنگ برای ۳۰ تا ۴۸ ساعت در آب ۵۰ درجه سلسیوس با 1/0 درصد دی‌اکسید گوگرد خیسانده می‌شود. این فرآیند رطوبت ذرت را از ۱۵ درصد به ۴۵ درصد افزایش می‌دهد، اندازه دانه را دو برابر می‌کند و پیوندهای گلوتن را شل می‌کند تا اتصال بین نشاسته و پروتئین از بین رود و نشاسته آزاد شود. دی‌اکسید گوگرد رشد باکتری‌ها را کنترل می‌کند و پروتئین‌های محلول را خارج می‌کند. آب استیپ (steepwater) تغلیظ شده و به عنوان خوراک دام یا محیط کشت تخمیر استفاده می‌شود.
مرحله ۳: جداسازی جوانه (Germ Separation)
ذرت خیسانده شده با آسیاب‌های درشت (مانند آسیاب‌های دیسکی) آسیاب می‌شود تا جوانه جدا شود. جوانه، که حاوی ۴۰-۵۰ درصد روغن است، سبک‌تر از بقیه اجزای ذرت است و با استفاده از هیدروسیکلون‌ها جدا می‌شود. جوانه شسته، خشک و فشرده می‌شود تا روغن استخراج شود، و باقی‌مانده (کنجاله جوانه) در خوراک دام استفاده می‌شود. روغن ذرت تصفیه‌شده برای پخت و پز و مارگارین کاربرد دارد.
مرحله ۴: آسیاب ریز و غربالگری (Fine Grinding & Screening)
دوغاب باقی‌مانده، آسیاب ریز می‌شود تا نشاسته و گلوتن از فیبر جدا شوند. فیبر روی غربال‌ها باقی می‌ماند و به عنوان خوراک دام استفاده می‌شود. دوغاب نشاسته-گلوتن (mill starch) به مرحله بعدی می‌رود.
مرحله ۵: جداسازی پروتئین (Protein Recovery)
با استفاده از سانتریفیوژها، گلوتن و نشاسته از هم جدا می‌شوند. گلوتن آبگیری شده و در خوراک دام یا محصولات زئین استفاده می‌شود.
مرحله ۶: فرآوری نشاسته (Starch Processing)
نشاسته چندین بار در هیدروسیکلون‌ها شسته می‌شود تا خلوص بیش از 5/99 درصد (بر اساس وزن خشک) برسد. نشاسته سپس خشک می‌شود یا برای تولید شربت‌ها، قندها یا الکل فرآوری می‌شود.
این فرآیند پیچیده اما کارآمد است و برای پالایشگاه‌های غلات، بهینه‌سازی هر مرحله می‌تواند هزینه‌ها را کاهش دهد.
مزایا و معایب آسیاب تر: ارزیابی برای تصمیم‌گیری صنعتی
مزایا
آسیاب تر مزایای متعددی دارد که آن را به روش برتر برای استخراج نشاسته تبدیل کرده است:
- خلوص بالا: نشاسته با خلوص بیش از 5/99 درصد تولید می‌شود که برای کاربردهای صنعتی ایده‌آل است.
- محصولات جانبی ارزشمند: حدود34 درصد از وزن ذرت را محصولات جانبی (غیر نشاسته ای) تشکیل می دهند که همه این اجزا قابل استفاده هستن، مانند روغن برای غذا و گلوتن برای خوراک دام.
- کاربردهای متنوع: مناسب برای تولید سوخت (اتانول)، شیرین‌کننده‌ها و نشاسته‌های اصلاح‌شده.
- کارایی انرژی در مقیاس بزرگ: در کارخانه‌های بزرگ،مصرف آب و انرژی و در نتیجه هزینه‌ها را کاهش می‌دهد.
معایب
با وجود مزایا، چالش‌هایی وجود دارد:
- هزینه‌های بالا: نیاز به تجهیزات گران، آب زیاد و انرژی بسایر زیاد.
- زمان‌بر: مرحله خیساندن ۴۰ ساعت طول می‌کشد.
- در مقایسه با آسیاب خشک: آسیاب خشک ساده‌تر است اما خلوص کمتری دارد.
برای پالایشگاه‌های غلات، تعادل بین مزایا و معایب با استفاده از فناوری‌های نوین مانند آنزیم‌ها ضروری است.
کاربردهای نشاسته استخراج‌شده از آسیاب تر: از غذا تا صنعت
نشاسته استخراج‌شده از آسیاب تر کاربردهای گسترده‌ای دارد که در زیر به آنها اشاره شده است:
کاربردهای غذایی
- شیرین‌کننده‌ها: تبدیل به HFCS یا شربت گلوکز برای نوشابه‌ها و غذاهای فرآوری‌شده.
- غلیظ‌کننده: در سوپ‌ها، سس‌ها و محصولات لبنی.
کاربردهای صنعتی
- اتانول: برای تولید سوخت زیستی از طریق هیدرولیز آنزیمی نشاسته به قندهای قابل تخمیر.
- چسب و کاغذ: تولید نشاسته اصلاح‌شده برای چسبندگی در کاغذسازی و چسب‌ها.
- دارویی و پلیمر: در پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر و داروها.
- نساجی: برای آهارزنی پارچه‌ها.
این کاربردها نشان‌دهنده ارزش اقتصادی بالای نشاسته در پالایشگاه غلات است.
نتیجه‌گیری و آینده آسیاب تر، کلیدی برای موفقیت پالایشگاه غلات
آسیاب تر روشی کارآمد برای استخراج نشاسته است که با تاریخچه غنی، فرآیند دقیق و کاربردهای متنوع، نقش محوری در صنعت غلات دارد. با وجود چالش‌های زیست‌محیطی، نوآوری‌ها آینده‌ای پایدار را نوید می‌دهند. برای پالایشگاه‌های غلات، سرمایه‌گذاری در این روش می‌تواند سودآوری را افزایش دهد. برای دریافت مشاوره تخصصی درباره محصولات نشاسته و شیرین‌کننده‌ها، همین حالا با کارشناسان زر تماس بگیرید.
تهیه شده توسط : تیم تحقیق و توسعه پالایشگاه غلات زر
