一種高品質(zhì)葡萄糖粉的節(jié)能制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高品質(zhì)葡萄糖粉的節(jié)能制備工藝，屬于葡萄糖的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 葡萄糖是一種多羥基醛，是世界上分布最為廣泛和重要的一種單糖。純凈的葡萄 糖為無(wú)色或白色的晶體，不如蔗糖甜度高，易溶于水中。葡萄糖在生物學(xué)領(lǐng)域有著非常重要 的地位，活細(xì)胞的代謝中間產(chǎn)物都會(huì)產(chǎn)生葡萄糖，生物主要通過(guò)葡萄糖的代謝獲得能量。此 夕卜，在食品行業(yè)、生物化學(xué)工業(yè)、造紙、紡織和醫(yī)藥領(lǐng)域，葡萄糖都有著廣泛應(yīng)用。
[0003] 目前，葡萄糖的工業(yè)化生產(chǎn)是以淀粉為原料，采用雙酶法進(jìn)行制備，淀粉經(jīng)過(guò)液 化、糖化、活性炭脫色、離子交換、真空濃縮、結(jié)晶、離心、干燥等工序。傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝中，葡 萄糖糖液采用多效高溫蒸發(fā)濃縮，不僅處理時(shí)間長(zhǎng)，而且糖漿為熱敏性物料，在高溫蒸發(fā)濃 縮的過(guò)程中易產(chǎn)生美拉德反應(yīng)，使糖漿容易著色，產(chǎn)生有害色素，影響產(chǎn)品品質(zhì)：同時(shí)，糖漿 在高溫蒸發(fā)濃縮過(guò)程中還會(huì)分解為甲酸、乙酸、乙酰丙酸等有機(jī)酸、果糖以及5-羥甲基糠 醛、糠醛等有害物質(zhì)，不僅會(huì)造成糖漿的損失，還會(huì)造成有毒物質(zhì)的產(chǎn)生，影響產(chǎn)品品質(zhì)。此 夕卜，高溫蒸發(fā)濃縮蒸汽用量大，蒸發(fā)1噸水所用蒸汽〇. 4噸左右，能耗高，成本在50元左右， 造成葡萄糖產(chǎn)品的成本升高，縮減了產(chǎn)品的利潤(rùn)空間。在傳統(tǒng)工藝中，葡萄糖產(chǎn)品為了達(dá)到 一定的純度一般采用降溫結(jié)晶的方法，結(jié)晶后葡萄糖的純度可達(dá)到99%左右。但是，葡萄糖 的結(jié)晶不但設(shè)備投資大，占地多，而且操作非常費(fèi)時(shí)，一般降溫結(jié)晶要維持60h左右。葡萄 糖結(jié)晶后晶體與母液的分離十分困難，工業(yè)生產(chǎn)上均采用分離因數(shù)高的間歇進(jìn)料的離心機(jī) 過(guò)濾，分離出母液及雜質(zhì)，又進(jìn)一步制約了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，此外，得到的濕糖還需烘干。因 此，現(xiàn)有的葡萄糖的結(jié)晶工序線路長(zhǎng)，造成了成本偏高，生產(chǎn)效率低下。
[0004] 專(zhuān)利CN1928121A "一種從糖化后的葡萄糖漿中提取高純度葡萄糖的方法"中介紹 了一種采用模擬移動(dòng)床提純葡萄糖的方法，色譜分離采用〇. 9-1. 2Mpa的系統(tǒng)壓力，此工藝 中過(guò)高的系統(tǒng)壓力會(huì)對(duì)固定相鈣型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂產(chǎn)生很大的破壞，另外高壓力造成系統(tǒng) 能耗偏高；色譜分離系統(tǒng)固定相采用鈣型陽(yáng)離子作為吸附劑，該樹(shù)脂在環(huán)境介質(zhì)發(fā)生變化 時(shí)，其體積會(huì)產(chǎn)生收縮和膨脹，造成樹(shù)脂的破壞；同時(shí)樹(shù)脂中由于含水較多，經(jīng)不起干燥和 冷凍，否則將會(huì)造成永久性傷害，因此也限制了此工藝的使用區(qū)域及范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供一種高品質(zhì)葡萄糖粉的節(jié)能制備工藝。 該工藝縮短了葡萄糖的制備流程，采用膜濃縮替代蒸發(fā)濃縮工序，減少了蒸汽能耗，降低 了生產(chǎn)成本，同時(shí)減小了糖液高溫濃縮造成的糖分解損失及有害副產(chǎn)物的產(chǎn)生，提升產(chǎn) 品品質(zhì)；采用模擬移動(dòng)床技術(shù)對(duì)葡萄糖進(jìn)行提純，減少產(chǎn)品中雜糖含量，葡萄糖純度可達(dá) 99. 5%以上；采用真空帶式干燥對(duì)葡萄糖漿進(jìn)行干燥、粉碎，得結(jié)晶性葡萄糖粉末，提升了 生產(chǎn)效率。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0007] -種高品質(zhì)葡萄糖粉的節(jié)能制備工藝，包括以下步驟：
[0008] (1)淀粉調(diào)漿：取淀粉，加入工藝水進(jìn)行調(diào)漿，控制調(diào)漿后的淀粉乳波美度為 15-20,調(diào)節(jié)淀粉乳的PH值為4. 0-6. 0 ;
[0009] (2)液化和糖化：向步驟（1)制備的淀粉乳中加入液化酶（即a-淀粉酶），進(jìn) 行液化，液化酶的加入量為〇. 30-0. 40kg/t淀粉干基，淀粉乳通過(guò)液化噴射器進(jìn)行噴射 液化，噴射溫度105-145 °C，液化液的pH值控制在5. 0-6. 0,葡萄糖值（DE值，Dextrose Equivalent)為14-20%;液化液經(jīng)換熱后調(diào)整PH值為4. 0-5. 0,加入糖化酶（即a-1，4-葡 萄糖水解酶），糖化酶的加入量為〇. 35-0. 45kg/t淀粉干基，50°C-70°C保溫> 48h，過(guò)程中 間歇攪拌，當(dāng)DE值> 95 %，進(jìn)行板框過(guò)濾，得濾液及濾渣；
[0010] (3)超濾脫色除雜：對(duì)步驟（2)中的濾液進(jìn)行超濾膜脫色，其中，超濾膜采用管式 超濾膜，材質(zhì)為聚醚砜膜，截留分子量為5000?10000之間，膜前壓為0. 50?0. 70MPa，膜 后壓為0. 30?0. 50MPa，膜間壓差彡0. 25MPa，超濾后得透過(guò)液及截留液；
[0011](4)離子交換除鹽：將步驟（3)中的透過(guò)液打入裝有離子交換樹(shù)脂的離子交換 柱中，陰樹(shù)脂為D301大孔型苯乙烯系弱堿性陰離子交換樹(shù)脂，陽(yáng)樹(shù)脂為001X7大孔強(qiáng)酸 性苯乙烯系陰離子交換樹(shù)脂，利用離子交換樹(shù)脂的脫酸、吸附交換性能，降低糖液的鈣、鎂 等陽(yáng)離子和氯離子等陰離子，使糖液得到凈化提純，得到凈化糖液，其中糖液質(zhì)量濃度為 30-45%，電導(dǎo)率小于50iis/cm，透光彡98. 0% ;
[0012] (5)模擬移動(dòng)床純化：將步驟（4)中凈化糖液打入模擬移動(dòng)床的色譜分離裝置中， 模擬移動(dòng)床色譜分離系統(tǒng)內(nèi)填充沸石分子篩類(lèi)型固定相，為Y型、鈣離子型分子篩，顆粒不 會(huì)因環(huán)境介質(zhì)的變化產(chǎn)生漲、縮變化，因此，延長(zhǎng)了固定相的使用壽命，以水為洗脫劑，控制 分離溫度為40-80°C，分離壓力為0. 2-0. 5Mpa，將凈化糖液分離成葡萄糖餾分和雜糖餾分 兩部分，收集葡萄糖餾分，使其干物質(zhì)量濃度為20-30%，葡萄糖含量> 99. 5% ;
[0013] (6)膜濃縮：將步驟（5)得到的葡萄糖餾分通過(guò)膜設(shè)備進(jìn)行濃縮，其中，膜前壓為 0. 5-0. 7MPa，膜后壓為0. 3-0. 5MPa，濃縮后，糖漿中干物質(zhì)量濃度為40 % -60 % ;其中，膜 采用管式膜，材質(zhì)為聚醚砜，截留分子量為5000?10000之間，膜通量為300-500ml/m2. min；
[0014] (7)真空帶式干燥：將步驟（6)中膜濃縮后的葡萄糖糖漿置于真空帶式干燥機(jī)中 進(jìn)行干燥，得葡萄糖糖塊；真空帶式干燥參數(shù)為真空度為-80?_120KPa，一段加熱溫度 95?130°C，二段加熱溫度95?130°C，三段加熱溫度為60?90°C，冷卻溫度為20?40°C， 真空帶式干燥機(jī)履帶速度為120-160mm/min，布料速度為50-100L/h，布料角度13° -18° ;
[0015] (8)將步驟（7)中的得到的糖塊進(jìn)行粉碎、過(guò)篩、包裝，得高品質(zhì)葡萄糖粉。
[0016] 本發(fā)明制備的葡萄糖粉水分含量低，在8. 5%以下，葡萄糖純度高，達(dá)99. 5%以 上，雜質(zhì)5-羥甲基糠醛的含量明顯降低，產(chǎn)品的品質(zhì)得到了提升。
[0017]本發(fā)明的有益效果：
[0018] 本發(fā)明提升了產(chǎn)品品質(zhì)，降低了生產(chǎn)消耗，提高生產(chǎn)效率，具有廣泛的應(yīng)用前 景。具體表現(xiàn)在以下方面：
[0019]1)本發(fā)明采用模擬移動(dòng)床技術(shù)對(duì)葡萄糖進(jìn)行提純，減少了產(chǎn)品中雜糖含量，葡萄 糖純度可達(dá)99. 5%以上，后經(jīng)真空帶式干燥得高品質(zhì)葡萄糖粉，葡萄糖粉的純度優(yōu)于傳統(tǒng) 工藝中的結(jié)晶葡萄糖的純度，提升了產(chǎn)品品質(zhì)；模擬移動(dòng)床色譜分離系統(tǒng)內(nèi)填充沸石分子 篩類(lèi)型固定相，為Y型、鈣離子型分子篩，顆粒不會(huì)因環(huán)境介質(zhì)的變化產(chǎn)生漲、縮變化，延長(zhǎng) 固定相的使用壽命；同時(shí)，模擬移動(dòng)床系統(tǒng)系統(tǒng)壓力小，對(duì)固定相沖擊相對(duì)較小，增加了固 定相的使用壽命，同時(shí)，能耗較低，對(duì)糖液的分離效果也更加充分。
[0020] 2)本發(fā)明采用膜濃縮替代蒸發(fā)濃縮工序，避免了糖漿在高溫濃縮過(guò)程中分解為 甲酸、乙酸、乙酰丙酸等有機(jī)酸、果糖以及5-羥甲基糠醛、糠醛等有害物質(zhì)，避免了糖漿的 損失以及有毒物質(zhì)的產(chǎn)生，提升了產(chǎn)品品質(zhì)；另外，膜濃縮技術(shù)每去除一噸水所需花費(fèi)電耗 8. 6Kw?h，電費(fèi)大約為6. 88元左右，加上去除1噸水對(duì)應(yīng)的膜濃縮設(shè)備成本10. 96元，膜 濃縮技術(shù)去除1噸水的成本為17. 84元，傳統(tǒng)蒸發(fā)濃縮成本在50元左右，成本下降60 %左 右。
[0021] 3)本發(fā)明采用真空帶式干燥對(duì)葡萄糖漿進(jìn)行干燥，具有干燥速度快，節(jié)約能源，提 高生產(chǎn)效率的優(yōu)點(diǎn)；將初步濃縮后的糖漿均勻涂布于真空帶式干燥機(jī)的履帶上，由于真空 環(huán)境，再加上攤層薄，蒸發(fā)面積大，水分蒸發(fā)效率可提升200 %以上；采用真空帶式干燥機(jī)， 單一機(jī)組每小時(shí)可生產(chǎn)成品0. 5噸左右，效率高；本工藝中，糖液經(jīng)過(guò)模擬移動(dòng)床提純與真 空帶式干燥相結(jié)合，產(chǎn)品品質(zhì)得到提升的同時(shí)，改善了傳統(tǒng)工藝結(jié)晶線路過(guò)長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低 下的問(wèn)題，生產(chǎn)效率有了很大提升。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面通過(guò)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說(shuō)明的是，下述說(shuō)明僅是為 了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。
[0023] 實(shí)施例1 :
[0024] 取淀粉，加入工藝水進(jìn)行調(diào)漿，控制調(diào)漿后的淀粉乳波美度為18,調(diào)節(jié)淀粉乳 的PH值為4. 8,向淀粉乳中加入液化酶（即a-淀粉酶），進(jìn)行液化，液化酶的加酶量為 0. 40kg/t淀粉干基，淀粉乳通過(guò)液化噴射器進(jìn)行噴射液化，噴射溫度120°C，料液進(jìn)入高溫 維持罐保持3min滅酶，液化液的pH值控制在5. 0,DE值為14%。液化液經(jīng)換熱后調(diào)整pH 4. 0,加入0. 35kg/t干基糖化酶進(jìn)行糖化，保溫48h，過(guò)程中間歇攪拌，DE值為98. 2 %，葡 萄糖含量為96. 1%。將上述料液進(jìn)行板框過(guò)濾，濾液進(jìn)行超濾脫色除雜，其中，超濾膜采用 管式超濾膜，材質(zhì)為聚醚砜膜，截留分子量為5000?10000之間，膜前壓為0. 50MPa，膜后 壓為0.35MPa，超濾后得透過(guò)液及截留液，透過(guò)液透光95. 2%。將透過(guò)液打入裝有離子交 換樹(shù)脂的離子交換柱中，得到凈化糖液，其中糖液質(zhì)量濃度為32%，電導(dǎo)率30ys/cm，透光 99. 2%。將上述凈化液打入模擬移動(dòng)床的色譜分離裝置中，以水為洗脫劑，控制分離溫度為 70°C，分離