CN103981241A - 一种利用结晶糖母液为原料生产果葡糖浆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用结晶糖母液为原料生产果葡糖浆的方法，该方法以葡萄糖母液为原料，经模拟移动床色谱分离、液体异构酶异构、活性炭吸附、离子交换和浓缩制得果葡糖浆。本发明通过模拟移动床色谱分离设备对成分复杂的结晶糖母液进行分离纯化，然后通过液体异构酶将葡萄糖转化为果糖，然后再采用活性炭、离子交换步骤除去原结晶糖母液中所含有的色素成分，大大简化了现有的多次离交、脱色步骤，减少了设备投入，提高了产品收率。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用结晶糖母液为原料生产果葡糖浆的方法，属于制糖工业技术领域。
背景技术
果葡糖浆的生产主要是酶法液化玉米淀粉，然后用糖化酶转化成葡萄糖，再用葡萄糖异构酶转化部分葡萄糖为果糖。该生产工艺复杂，需要四次脱色过滤和两次离交。所用的固定化异构酶的转化率为10-20吨/㎏，并且要求进异构酶的料液进行精制，使葡萄糖含量大于95％，否则异构后果糖含量不够。使用固定化异构酶时，要求料液的流量稳定，当产品滞销时，不能及时调整产量，因此生产中操作弹性小。
中国专利文献CN101756157A(申请号201010119684.9)公开了一种高果糖浆的制备方法,其包括以下步骤:(1)将干甘薯或者稻米在室温下用水浸泡,磨浆,浆液过70目以上滤网；(2)用磷酸调整浆液pH值至5.5-6.0,加水调整到质量浓度为30-35％,加氯化钙助剂和耐高温淀粉酶,搅拌混匀；(3)将调好的浆液在110-113℃喷射液化，在5-20分钟内降温至85-90℃，再液化35-45分钟；(4)过滤脱渣:(5)加入糖化酶和脱支酶，糖化45-55小时，再灭酶出料；(6)脱色过滤；(7)往脱色料液中添加磷酸钠溶液调pH至6.0-6.7,再添加葡萄糖异构酶,异构转化15-20小时，之后灭掉葡萄糖异构酶活性；(8)离子交换处理；(9)浓缩；(10)包装。
上述专利文献仍然存在生产过程复杂，特别是葡萄糖原料的制备过程复杂，导致生产成本高的问题。
结晶糖母液是结晶葡萄糖生产过程中的副产品，目前结晶糖母液的附加值不高，主要是由于结晶糖母液中含有多种成分，主要为葡萄糖和一定量的低聚糖，这影响了结晶糖母液的应用范围，此外，结晶糖母液中的色素成分复杂，这也极大限制了结晶糖母液的应用。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种利用结晶糖母液为原料生产果葡糖浆的方法。
术语说明
结晶糖母液：结晶葡萄糖生产过程中的副产品，干基成分为：葡萄糖65～80％，果糖1～4％，麦芽糖5～15％，低聚糖6～17％。
本发明的技术方案如下：
一种利用结晶糖母液为原料生产果葡糖浆的方法，步骤如下：
(1)将结晶糖母液通过模拟移动床进行分离提纯，制得干基葡萄糖含量≥90wt％的葡萄糖液；
(2)加水调葡萄糖液中葡萄糖质量浓度至30～35％，调pH至8.0～8.5，制得反应液，向温度为60～65℃的反应液中加入硫酸镁和偏重亚硫酸钠，混合均匀，在加入液体异构酶，进行异构反应30～40h，制得果葡粗糖液；
所述的硫酸镁加入量为每立方米反应液加入550～850g，偏重亚硫酸钠加入量为每立方米反应液加入150～350g，液体异构酶加入量为反应液体积百分比的2～6‰；
(3)调节步骤(2)制得的果葡粗糖液的pH至4.0～4.5，加入活性炭，升温至70～85℃，保温吸附20～40min，过滤，制得脱色果葡粗糖液；
(4)将步骤(3)制得的脱色果葡粗糖液经离子交换树脂进行离子交换，制得除盐果葡糖液；
(5)将步骤(4)制得的除盐果葡糖液经浓缩，制得果葡糖浆。
根据本发明优选的，所述步骤(1)中的结晶糖母液为含有葡萄糖质量浓度为45～55％。
根据本发明优选的，所述步骤(1)中的模拟移动床进行分离提纯的条件为：
色谱分离进料温度60～80℃、进料流量为3～4m3/h、洗脱剂流量6～8m3/h、切换时间2000～3000s。
根据本发明优选的，所述步骤(2)中pH调节剂为Na2CO3。
根据本发明优选的，所述步骤(2)中的液体异构酶购自安徽中科大易元生物技术有限公司。
根据本发明优选的，所述步骤(3)中活性炭的加入量为果葡粗糖液质量的6～9‰；pH调节剂为盐酸。
根据本发明优选的，所述步骤(3)中的过滤为经孔径为0.7～0.8mm的滤布过滤。
根据本发明优选的，所述步骤(4)中离子交换的进料温度为50～55℃。离子交换过程为依次通过精密过滤、第一阳柱、第一阴柱、中转柱、第二阳柱、第二阴柱、调节柱进行离子交换，脱除其中的盐分，该过程可按照本领域常规技术进行。
根据本发明优选的，所述步骤(4)中除盐果葡糖液的电导率≤20μs/cm。
根据本发明优选的，所述步骤(5)中的浓缩为蒸发浓缩。经蒸发浓缩后，总糖质量浓度可达到71％。
上述工艺条件，如无特殊说明，均可采用本领域常规条件。
有益效果
1、本发明利用现有葡萄糖生产过程中的副产品结晶糖母液生产果葡糖浆，极大提高了产品的附加值，具有显著的经济效益；
2、本发明通过模拟移动床色谱分离设备对成分复杂的结晶糖母液进行分离纯化，然后通过液体异构酶将葡萄糖转化为果糖，然后再采用活性炭、离子交换步骤除去原结晶糖母液中所含有的色素成分，大大简化了现有的多次离交、脱色步骤，减少了设备投入，提高了产品收率；
3、本发明采用高转化率的液体异构酶，不仅较现有固定化异构酶的转化效率更高，而且该类酶的工作条件较其他异构酶的工作环境更有利于去除相关杂质，从而使后续的纯化过程简化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明所保护范围不限于此。
原料来源
结晶糖母液鲁洲生物科技(山东)有限公司，经检测，干基成分为：葡萄糖79.3％，果糖1.1％，麦芽糖12.9％，低聚糖6.7％。
液体异构酶购自安徽中科大易元生物技术有限公司。
分离设备
所述模拟移动床购自无锡绿色分离应用技术研究所有限公司；
离子交换树脂为购自无锡绿色分离应用技术研究所有限公司，型号为钙型螯合离子交换树脂。
实施例1
一种利用结晶糖母液为原料生产果葡糖浆的方法，步骤如下：
(1)将含有葡萄糖质量浓度为45％的结晶糖母液通过模拟移动床进行分离提纯，制得干基葡萄糖含量≥90wt％的葡萄糖液；
模拟移动床进行分离提纯的条件为：色谱分离进料温度70℃、进料流量为3.8m3/h、洗脱剂流量8m3/h、切换时间2700s；
经HPLC高效液相色谱仪采用归一化方法检测，葡萄糖液中葡萄糖占干重物质质量含量为95.1％。
(2)加水调葡萄糖液中葡萄糖质量浓度至30％，Na2CO3调pH至8.5，制得反应液，向温度为65℃的反应液中加入硫酸镁和偏重亚硫酸钠，混合均匀，在加入液体异构酶，进行异构反应30h，制得果葡粗糖液；
所述的硫酸镁加入量为每立方米反应液加入550g，偏重亚硫酸钠加入量为每立方米反应液加入150g，液体异构酶加入量为反应液体积百分比的2‰；
经HPLC高效液相色谱仪采用归一化方法检测，果糖占干重物质的质量含量为：51.1％，葡萄糖占干重物质的质量含量为：44.1％。
(3)盐酸调节步骤(2)制得的果葡粗糖液的pH至4.0，加入活性炭，活性炭的加入量为6‰，升温至70℃，保温吸附20min，经孔径为0.8mm的滤布过滤，制得脱色果葡粗糖液；
经UV9200紫外/可见分光光度计检测，脱色率达到98.8％。
(4)将步骤(3)制得的脱色果葡粗糖液降温至55℃，经离子交换树脂进行离子交换，离子交换过程为依次通过精密过滤、第一阳柱、第一阴柱、中转柱、第二阳柱、第二阴柱、调节柱进行离子交换，脱除其中的盐分，制得电导率≤20μs/cm的除盐果葡糖液；
(5)将步骤(4)制得的除盐果葡糖液经三效降膜蒸发器蒸发浓缩，制得总糖质量浓度为71％的果葡糖浆。
实施例2
一种利用结晶糖母液为原料生产果葡糖浆的方法，步骤如下：
(1)将含有葡萄糖质量浓度为45％的结晶糖母液通过模拟移动床进行分离提纯，制得干基葡萄糖含量≥90wt％的葡萄糖液；
模拟移动床进行分离提纯的条件为：色谱分离进料温度70℃、进料流量为3.5m3/h、洗脱剂流量7.6m3/h、切换时间2750s；
经HPLC高效液相色谱仪采用归一化方法检测，葡萄糖液中葡萄糖占干重物质质量含量为95.4％。
(2)加水调葡萄糖液中葡萄糖质量浓度至35％，Na2CO3调pH至8.0，制得反应液，向温度为60℃的反应液中加入硫酸镁和偏重亚硫酸钠，混合均匀，在加入液体异构酶，进行异构反应40h，制得果葡粗糖液；
所述的硫酸镁加入量为每立方米反应液加入850g，偏重亚硫酸钠加入量为每立方米反 应液加入350g，液体异构酶加入量为反应液体积百分比的6‰；
经HPLC高效液相色谱仪采用归一化方法检测，果糖占干重物质的质量含量为：52.6％，葡萄糖占干重物质的质量含量为：42.9％。
(3)盐酸调节步骤(2)制得的果葡粗糖液的pH至4.5，加入活性炭，活性炭的加入量为9‰，升温至85℃，保温吸附40min，经孔径为0.7mm的滤布过滤，制得脱色果葡粗糖液；
经UV9200紫外/可见分光光度计检测，脱色率达到99.2％。
(4)将步骤(3)制得的脱色果葡粗糖液降温至50℃，经离子交换树脂进行离子交换，离子交换过程为依次通过精密过滤、第一阳柱、第一阴柱、中转柱、第二阳柱、第二阴柱、调节柱进行离子交换，脱除其中的盐分，制得电导率≤20μs/cm的除盐果葡糖液；
(5)将步骤(4)制得的除盐果葡糖液经三效降膜蒸发器蒸发浓缩，制得总糖质量浓度为71％的果葡糖浆。
对比例
(1)将含有葡萄糖质量浓度为45％的结晶糖母液通过模拟移动床进行分离提纯，制得干基葡萄糖含量≥90wt％的葡萄糖液；
模拟移动床进行分离提纯的条件为：色谱分离进料温度70℃、进料流量为3.8m3/h、洗脱剂流量8m3/h、切换时间2700s；
经HPLC高效液相色谱仪采用归一化方法检测，葡萄糖液中葡萄糖占干重物质质量含量为95.1％。
(2)按照中国专利文献CN101756157A(申请号201010119684.9)中实施例1步骤(7)记载的步骤进行异构转化，异构酶为能在pH6.0～6.7条件下进行葡萄糖异构的普通市售异构酶，添加量按酶活量计与实施例1相同；
经HPLC高效液相色谱仪采用归一化方法检测，果糖占干重物质的质量含量为：42％，葡萄糖占干重物质的质量含量为：53％。
(3)盐酸调节步骤(2)制得的果葡粗糖液的pH至4.0，加入活性炭，活性炭的加入量为6‰，升温至70℃，保温吸附20min，经孔径为0.8mm的滤布过滤，制得脱色果葡粗糖液；
经UV9200紫外/可见分光光度计检测，脱色率达到98.5％。
(4)将步骤(3)制得的脱色果葡粗糖液降温至55℃，经离子交换树脂进行离子交换，离子交换过程为依次通过精密过滤、第一阳柱、第一阴柱、中转柱、第二阳柱、第二阴柱、调节柱进行离子交换，脱除其中的盐分，制得电导率≤20μs/cm的除盐果葡糖液；
(5)将步骤(4)制得的除盐果葡糖液经三效降膜蒸发器蒸发浓缩，制得总糖质量浓度为71％的果葡糖浆。
结果分析
由实施例1和对比例的检测结果可以发现，由于采用的原料不同，对比例中葡萄糖异构酶的转化率没有中国专利文献CN101756157A(申请号201010119684.9)中记载的高，分析原因可能是由于葡萄糖浓度和反应液中的杂质物质影响了该酶的活性，而采用实施例所述的液体异构酶后，由于该使用环境的pH值等条件与对比例的不相同，减弱了杂质对酶活的影响，从而可以得到果糖含量较高的果葡糖浆产品。
Claims (10)
1.一种利用结晶糖母液为原料生产果葡糖浆的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将结晶糖母液通过模拟移动床进行分离提纯，制得干基葡萄糖含量≥90wt％的葡萄糖液；
(2)加水调葡萄糖液中葡萄糖质量浓度至30～35％，调pH至8.0～8.5，制得反应液，向温度为60～65℃的反应液中加入硫酸镁和偏重亚硫酸钠，混合均匀，在加入液体异构酶，进行异构反应30～40h，制得果葡粗糖液；
所述的硫酸镁加入量为每立方米反应液加入550～850g，偏重亚硫酸钠加入量为每立方米反应液加入150～350g，液体异构酶加入量为反应液体积百分比的2～6‰；
(3)调节步骤(2)制得的果葡粗糖液的pH至4.0～4.5，加入活性炭，升温至70～85℃，保温吸附20～40min，过滤，制得脱色果葡粗糖液；
(4)将步骤(3)制得的脱色果葡粗糖液经离子交换树脂进行离子交换，制得除盐果葡糖液；
(5)将步骤(4)制得的除盐果葡糖液经浓缩，制得果葡糖浆。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的结晶糖母液为含有葡萄糖质量浓度为45～55％。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的模拟移动床进行分离提纯的条件为：
色谱分离进料温度60～80℃、进料流量为3～4m3/h、洗脱剂流量6～8m3/h、切换时间2000～3000s。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中pH调节剂为Na2CO3。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的液体异构酶购自安徽中科大易元生物技术有限公司。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中活性炭的加入量为果葡粗糖液质量的6～9‰；pH调节剂为盐酸。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的过滤为经孔径为0.7～0.8mm的滤布过滤。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中离子交换的进料温度为50～55℃。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中除盐果葡糖液的电导率≤20μs/cm。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)中的浓缩为蒸发浓缩。
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