專利名稱：一種純化果糖生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種食品生產(chǎn)工藝，具體是一種純化果糖的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
我國大米加工行業(yè)，每年產(chǎn)生大量的碎米，這些碎米部分用作飼料、部分用作轉(zhuǎn)化糖，如將這些原料加工利用，可為農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)增加一項可觀的收入，同時加工成糖類產(chǎn)品，又能滿足消費者的需求。果糖中含6個碳原子，也是一種單糖，是葡萄糖的同分異構(gòu)體，它以游離狀態(tài)大量存在于水果的漿汁和蜂蜜中，果糖還能與葡萄糖結(jié)合生成蔗糖。作為新一代不依賴胰島素的高能量營養(yǎng)輸液，果糖注射液在世界醫(yī)藥市場的表現(xiàn)十分活躍，在某些國家已成為僅次·于葡萄糖的第二大注射液。目前國內(nèi)果糖的生產(chǎn)方法，主要是以淀粉為原料，經(jīng)過水解，再通過反應(yīng)使葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖。本發(fā)明采用葡萄糖在固定化酶的作用下轉(zhuǎn)化為果糖，并通過濾芯過濾，納濾膜分離純化提高了收率，得到純度較高的果糖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種純化果糖生產(chǎn)方法，在生產(chǎn)過程中添加必要的先進設(shè)備，在工藝流程中適當(dāng)改變工藝參數(shù)，具有工藝控制穩(wěn)定、綜合消耗少、產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)成本低、環(huán)保壓力小、附加值高等優(yōu)點。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
I、純化果糖的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟
(1)浸泡、磨米原料碎米在水中浸泡一定時間后，除去雜質(zhì)，磨制成淀
粉乳，加清水或洗渣水調(diào)整濃度為30%-35%，同時通過食用純堿調(diào)節(jié)淀粉乳PH值為
5.9-6. O,以確保液化效果穩(wěn)定和生產(chǎn)后序工作正常開展；
(2)液化經(jīng)磨米調(diào)配后的淀粉乳按6— 8U/克米重的量添加耐高溫a—淀粉酶，攪拌均勻，十分鐘后，先將蒸汽閥門打開，把噴射器及管路、層流罐預(yù)熱至110°C，用淀粉泵把淀粉乳泵入噴射器，將噴射器上的針閥上調(diào)或下調(diào)控制流量至14m3/h，通過調(diào)節(jié)進汽和進料閥門，使液化出口溫度穩(wěn)定在108 — 110°C，此時就形成連續(xù)的液化系統(tǒng)，淀粉乳在噴射器內(nèi)形成空心圓柱薄膜從噴嘴射出，同時在耐高溫a—淀粉酶的作用下，淀粉鏈a-l，4糖苷鍵被迅速切斷，在保壓罐105— 108°C的高溫下保持5-7 min，調(diào)PH值為5. 1-5. 3，淀粉乳得到大量水解；再通過一次閃蒸降溫至95-97°C，再調(diào)PH值為5. 9-6. 0,10-15分鐘后，再調(diào)PH7. 5-8. 0，經(jīng)過層流反應(yīng)，這樣淀粉大顆粒也得到了徹底水解，最終淀粉乳被轉(zhuǎn)化為含糊精、麥芽糖、三糖和少量葡萄糖的液化液；
(3)脫渣對液化后的物料通過廂式壓濾機進行過濾，使糖渣與糖液分離，將濾液在濾液罐中加酸調(diào)節(jié)PH至4. 5-4. 8，通過板式換熱器，把濾液溫度降至60°C，泵入糖化罐進行糖化；將糖渣加水?dāng)嚢杈鶆?，通過洗渣壓濾機過濾，一方面可徹底回收糖渣中10%的糖分，以提高收率；另一方面還可以提高糖渣中的蛋白含量，增加收益；(4)糖化經(jīng)脫渣工序調(diào)配好的液化液進入糖化罐，按照20ml/m3的量添加復(fù)合糖化酶，復(fù)合糖化酶在PH值4. 5-4. 8、溫度60°C的條件下，經(jīng)過30-40個小時的糖化反應(yīng)，生產(chǎn)出含95%-97%的葡萄糖漿和含3%-5%的多糖；
(5)脫色通過兩次吸附脫色，去除糖液中的有機雜質(zhì)；
(6)異構(gòu)葡萄糖和果糖是同分異構(gòu)體，95%的葡萄糖液通過固定化異構(gòu)酶的作用，把其中42%的葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖，得到F42型果葡糖漿，異構(gòu)時添加O. 05-0. 1%的硫酸鎂、O. 05-0. 1%的焦亞硫酸鈉；
(7)離子交換兩次離子交換，一次在一脫之后、異構(gòu)之前，二次離子交換異構(gòu)之后、二脫之前，糖液經(jīng)過陰離子與陽離子交換樹脂時，糖液中的陰、陽離子與陰、陽離子交換樹脂上的H +、OH—發(fā)生交換，最后與糖液中的H +、OH —結(jié)合成水，無機雜質(zhì)生成隨水除去；
(8)濾芯過濾作為高精度的納濾膜的預(yù)處理，雖然二脫之后，糖液比較
純凈但還含有少量的懸浮物、炭顆粒等，通過過濾精度為5um的PP濾芯過濾進一步凈化糖液使其達(dá)到納濾膜的過濾要求；
納濾膜分離純化果糖和葡萄糖都是單糖，進入該工序的糖化，單糖含量約為95%-97%，根據(jù)糖液中單糖和多糖分子式不同，通過納濾膜的篩選、提純，最終得到單糖含量在99. 5%的F42型純化果糖，余下的5%左右的多糖收集后，可作功能性低聚糖；
(9)濃縮真空濃縮至71%固形物；
(10)成品包裝。所述的一種純化果糖的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟(5)中所述的脫色是用新鮮活性炭。本發(fā)明的優(yōu)點是
本發(fā)明對加入a-淀粉酶的淀粉乳，采用一次高壓噴射，一次閃蒸在108°C以上的高溫下，a-淀粉酶起生化作用，切入淀粉鏈的a_l，4糖苷鍵。將PH值調(diào)到合適范圍后，加入
O.4kg/T的酶，一噴溫度迅速升到110°C后生成混后糖類的水溶液，然后閃蒸把液迅速降至95°C，水解溶液中的糖類分子得到了徹底分解。節(jié)約了能耗和酶耗。在離子交換工段，在離子交換樹脂交換能力下降時，利用鹽酸和燒堿對陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂進行再生，結(jié)合乙醇和鹽水進行洗脫，生產(chǎn)周期相對大大縮短，進一步提高了樹脂交換吸附能力，降低了生產(chǎn)成本。在異構(gòu)工段，選擇低底物濃度反應(yīng)，加入相應(yīng)的鎂離子和亞硫酸鈉，對異構(gòu)酶進行保護，提高了酶的活性，大大降低了高底物濃度所消耗的大量蒸汽，降低了成本。采用納濾膜分離提純，優(yōu)化了 F42果糖的組分，因其純度高，使用范圍更廣，可達(dá)醫(yī)藥輔料級別，同時在分離過程中，隨著水和多糖的去除，純化果糖的果糖含量上升了 5%，濃度提升了 10%。本發(fā)明的生產(chǎn)工藝，達(dá)到以下五項技術(shù)指標(biāo)及特點
1、一次加酶、一次噴射、一次閃蒸液化，以及在整個工藝流程中多次調(diào)節(jié)PH值，大大優(yōu)化了酸堿環(huán)境條件，不但將淀粉徹底水解，減少了加酶耗和蒸汽能耗；
2、異構(gòu)工段，選擇低底物濃度反應(yīng)，在糖液中添加鎂離子如硫酸鎂，消除糖液中殘留鈣對異構(gòu)酶活性的抑制，提高異構(gòu)酶的活性和穩(wěn)定性；焦亞硫酸鈉作為防氧化劑，添加到糖液中能防止異構(gòu)酶染菌氧化，也提高了異構(gòu)酶的活性和穩(wěn)定性，還能減少糖液色素的產(chǎn)生，大大降低了高底物濃度所消耗的大量蒸汽，降低了成本；
3、循環(huán)保護離子交換工藝，可實現(xiàn)酸堿溶液的自動配制，結(jié)合乙醇和鹽水 進行洗脫，樹脂能力上升了走料時間從15小時延長至40小時；
4、納濾膜分離提純，優(yōu)化了F42果糖的組分，因其純度高，使用范圍更廣，可達(dá)醫(yī)藥輔料級別，同時在分離過程中，隨著水和多糖的去除，純化果糖的果糖含量上升了 5%，濃度提升了 10% ο
具體實施例方式一種純化果糖的生產(chǎn)方法，包括以下步驟
(I)浸泡、磨米1千克原料碎米在水中浸泡I小時后，除去雜質(zhì)，磨制成淀粉乳，加清水或洗渣水調(diào)整濃度為30%，同時通過食用純堿調(diào)節(jié)淀粉乳PH值為5. 9-6. O,以確保液化效果 穩(wěn)定和生產(chǎn)后序工作正常開展。(2)液化經(jīng)磨米調(diào)配后的淀粉乳添加7000U的耐高溫a—淀粉酶，攪拌均勻，十分鐘后，先將蒸汽閥門打開，把噴射器及管路、層流罐預(yù)熱至110°c，用淀粉泵把淀粉乳泵入噴射器，將噴射器上的針閥上下調(diào)節(jié)控制流量至14m3 /h。通過調(diào)節(jié)進汽和進料閥門，使液化出口溫度穩(wěn)定在108 — 110°C，此時就形成連續(xù)的液化系統(tǒng)，淀粉乳在噴射器內(nèi)形成空心圓柱薄膜從噴嘴射出，同時在耐高溫a—淀粉酶的作用下，淀粉鏈a-1，4糖苷鍵被迅速切斷，在保壓罐105— 108°C的高溫下保持6 min，調(diào)PH值為5. I，淀粉乳得到大量水解；再通過一次閃蒸降溫至96°C，調(diào)PH值為5. 9，10分鐘后，調(diào)PH為7. 6經(jīng)過層流反應(yīng)，淀粉大顆粒也得到了徹底水解，最終淀粉乳被轉(zhuǎn)化為含糊精、麥芽糖、三糖和少量葡萄糖的液化液。(3)脫渣對液化后的物料通過廂式壓濾機進行過濾，使糖渣與糖液分離，將濾液在濾液罐中加酸調(diào)節(jié)PH至4. 6，通過板式換熱器，把濾液溫度降至60°C，泵入糖化罐進行糖化；將糖渣加水?dāng)嚢杈鶆?，通過洗渣壓濾機過濾，徹底回收糖渣中10%的糖分。(4)糖化經(jīng)脫渣工序調(diào)配好的液化液進入糖化罐，按照20ml/m3的量添加復(fù)合糖化酶。復(fù)合糖化酶在PH值4. 5-4. 8、溫度60°C的條件下，經(jīng)過35個小時的糖化反應(yīng)，生產(chǎn)出含96%的葡萄糖漿和4%的多糖。(5)脫色用新鮮活性炭進行吸附脫色。(6)離子交換糖液經(jīng)過陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂，糖液中的陰、陽離子與陰、陽離子交換樹脂上的H +、0H—發(fā)生交換，最后與糖液中的H +、0H —結(jié)合成水，無機雜質(zhì)生成隨水除去。(7)異構(gòu)葡萄糖和果糖是同分異構(gòu)體，96%的葡萄糖液通過固定化異構(gòu)酶的作用，把其中42%的葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖，得到F42型果葡糖漿；，異構(gòu)時添加O. 05-0. 1%的硫酸鎂、O. 05-0. 1%的焦亞硫酸鈉。此時的糖化液的濃度只有30%，為了能讓異構(gòu)酶發(fā)揮最大酶效，通常的作法是在異構(gòu)之前把糖液的濃度利用蒸發(fā)器濃縮至40-45%，需要增加大型的蒸發(fā)設(shè)備，且高于膜純化需低底物濃度(不高于25%)運行的條件，而造成能源浪費。此方法采用較低的底物濃度(30%左右)，沒有采用異構(gòu)前濃縮，在糖液中添加鎂離子如硫酸鎂，消除糖液中殘留鈣對異構(gòu)酶活性的抑制，提高異構(gòu)酶的活性和穩(wěn)定性；焦亞硫酸鈉作為防氧化劑，添加到糖液中能防止異構(gòu)酶染菌氧化，也提高了異構(gòu)酶的活性和穩(wěn)定性，還能減少糖液色素的產(chǎn)生。此方法在提高異構(gòu)酶活性的同時，減少了設(shè)備投入節(jié)約了能耗并為后序工作埋下伏筆；
(8)離子交換根據(jù)步驟(6)所述進行二次離子交換。(9)脫色用新鮮活性炭二次吸附脫色，去除糖液中的有機雜質(zhì)。(10)濾芯過濾作為高精度的納濾膜的預(yù)處理，雖然二脫之后，糖液比較 純凈但還含有少量的懸浮物、炭顆粒等，通過過濾精度為5um的PP溏芯過濾進一步凈 化糖液使其達(dá)到納濾膜的過濾要求。(11)納濾膜分離純化果糖和葡萄糖都是單糖，進入該工序的分離純化，底物濃度不高于25%，需要添加少量的去離子水減低濃度，單糖含量約為95%-97%，根據(jù)糖液中單糖和多糖分子式不同，通過納濾膜250分子式的篩選、提純，最終得到單糖含量在99. 5%的F42型純化果糖，余下的5%左右的多糖收集后，作功能性低聚糖。(12)濃縮真空濃縮至71%固形物。(13)成品包裝。
權(quán)利要求
1.一種純化果糖的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟 (1)浸泡、磨米原料碎米在水中浸泡一定時間后，除去雜質(zhì)，磨制成淀 粉乳，加清水或洗渣水調(diào)整濃度為30%-35%，同時通過食用純堿調(diào)節(jié)淀粉乳PH值為5. 9-6. O,以確保液化效果穩(wěn)定和生產(chǎn)后序工作正常開展； (2)液化經(jīng)磨米調(diào)配后的淀粉乳按6— 8U/克米重的量添加耐高溫a—淀粉酶，攪拌均勻，十分鐘后，先將蒸汽閥門打開，把噴射器及管路、層流罐預(yù)熱至110°C，用淀粉泵把淀粉乳泵入噴射器，將噴射器上的針閥上調(diào)或下調(diào)控制流量至14m3/h，通過調(diào)節(jié)進汽和進料閥門，使液化出口溫度穩(wěn)定在108 — 110°C，此時就形成連續(xù)的液化系統(tǒng)，淀粉乳在噴射器內(nèi)形成空心圓柱薄膜從噴嘴射出，同時在耐高溫a—淀粉酶的作用下，淀粉鏈a-l，4糖苷鍵被迅速切斷，在保壓罐105— 108°C的高溫下保持5-7 min，調(diào)PH值為5. 1-5. 3，淀粉乳得到大量水解；再通過一次閃蒸降溫至95-97°C，再調(diào)PH值為5. 9-6. 0,10-15分鐘后，再調(diào)PH7. 5-8. 0，經(jīng)過層流反應(yīng)，這樣淀粉大顆粒也得到了徹底水解，最終淀粉乳被轉(zhuǎn)化為含糊精、麥芽糖、三糖和少量葡萄糖的液化液； (3)脫渣對液化后的物料通過廂式壓濾機進行過濾，使糖渣與糖液分離，將濾液在濾液罐中加酸調(diào)節(jié)PH至4. 5-4. 8，通過板式換熱器，把濾液溫度降至60°C，泵入糖化罐進行糖化；將糖渣加水?dāng)嚢杈鶆颍ㄟ^洗渣壓濾機過濾，一方面可徹底回收糖渣中10%的糖分，以提高收率；另一方面還可以提高糖渣中的蛋白含量，增加收益； (4)糖化經(jīng)脫渣工序調(diào)配好的液化液進入糖化罐，按照20ml/m3的量添加復(fù)合糖化酶，復(fù)合糖化酶在PH值4. 5-4. 8、溫度60°C的條件下，經(jīng)過30-40個小時的糖化反應(yīng)，生產(chǎn)出含95%-97%的葡萄糖漿和含3%-5%的多糖； (5)脫色通過兩次吸附脫色，去除糖液中的有機雜質(zhì)； (6)異構(gòu)葡萄糖和果糖是同分異構(gòu)體，95%的葡萄糖液通過固定化異構(gòu)酶的作用，把其中42%的葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖，得到F42型果葡糖漿，異構(gòu)時添加O. 05-0. 1%的硫酸鎂、O.05-0. 1%的焦亞硫酸鈉； (7)離子交換兩次離子交換，一次在一脫之后、異構(gòu)之前，二次離子交換異構(gòu)之后、二脫之前，糖液經(jīng)過陰離子與陽離子交換樹脂時，糖液中的陰、陽離子與陰、陽離子交換樹脂上的H +、OH—發(fā)生交換，最后與糖液中的H +、OH —結(jié)合成水，無機雜質(zhì)生成隨水除去； (8)濾芯過濾作為高精度的納濾膜的預(yù)處理，雖然二脫之后，糖液比較 純凈但還含有少量的懸浮物、炭顆粒等，通過過濾精度為5um的PP濾芯過濾進一步凈化糖液使其達(dá)到納濾膜的過濾要求； 納濾膜分離純化果糖和葡萄糖都是單糖，進入該工序的分離純化，底物濃度不高于25%，需要添加少量的去離子水減低濃度，單糖含量約為95%-97%，根據(jù)糖液中單糖和多糖分子式不同，通過納濾膜的篩選、提純，最終得到單糖含量在99. 5%的F42型純化果糖，余下的5%左右的多糖收集后，可作功能性低聚糖； (9)濃縮真空濃縮至71%固形物； (10)成品包裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種純化果糖的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟(5)中所述的脫色是用新鮮活性炭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種純化果糖的生產(chǎn)方法，包括浸泡磨米、液化、脫渣、糖化、脫色、離子交換、異構(gòu)、濾芯過濾、納濾膜分離純化、濃縮、成品包裝等步驟，本發(fā)明采用葡萄糖液通過固定化異構(gòu)酶將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖，并用濾芯過濾，通過納濾膜250分子式的篩選、提純，得到單糖含量較高的純化果糖。此方法降低了高底物濃度所消耗的大量蒸汽，降低了成本，同時純化了果糖，提高了收率。
文檔編號C13K11/00GK102912043SQ201210408079
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者謝虎, 彭紹春, 賀存鮮, 余正東, 金海元, 陸從均, 彭秀芹, 劉剛 申請人:安徽匯佳生物科技有限公司