CN1810994A - 基于全膜法的结晶葡萄糖制造方法 - Google Patents

Abstract

基于全膜法的结晶葡萄糖制造方法，涉及一种葡萄糖，提供一种生产流程短、原料综合利用度高和产品纯度高、投资较少、生产成本较低的基于全膜技术的高纯度结晶葡萄糖的制造方法。步骤为淀粉液化得DE值在14％～25％的液化淀粉液；冷却后加复合糖化酶酶解成葡萄糖化液；经微滤过滤得葡萄糖微滤透析液和滤渣，滤渣经干燥后作为饲料；微滤透析液通过超滤过滤得超滤透析液和超滤浓缩液；超滤透析液通过纳滤过滤得纳滤透析液和纳滤浓缩液；纳滤透析液浓缩为葡萄糖浓缩液；经喷雾干燥得结晶葡萄糖成品。料液透过纳滤后DX值超过99.5％，省去结晶的过程，葡萄糖收率提高10％以上。能回收淀粉、二糖以上的多糖物质，无废水、废物等环保问题。

Description

基于全膜法的结晶葡萄糖制造方法

技术领域

本发明涉及一种葡萄糖，特别是涉及一种基于全膜法的结晶葡萄糖的制造方法。

背景技术

葡萄糖(C6H12O6)也称右旋糖，是一种重要的营养品，系活的生物体的重要能源，是最普通的单糖和重要的基础化学医药品，是许多糖类化合物的组成部分，是多种有机醇和抗生素的糖质原料。葡萄糖的生产经历了酸法、酸酶法、双酶法等发展过程。结晶葡萄糖在水溶液中以静止结晶法生产始于1921年，运动结晶法生产始于1924年，工业上生产口服糖、注射用结晶葡萄糖始于1942年以后。1940年美国开始用酸酶合并糖化生产高甜度糖浆。20世纪60年代，日本开始用α-淀粉酶液化和葡萄糖淀粉酶糖化的双酶法糖化工艺，后被各国普遍采用。随着酶制剂品种的发展，由淀粉水解制糖的工艺逐步得到进一步的完善和发展，提高了淀粉的水解率和淀粉糖产品质量，满足了生产和消费的需要。20世纪80年代后期，我国在引进的国外先进葡萄糖生产工艺技术的基础上，发展成功全酶法、双酶法淀粉糖化生产葡萄糖的生产工艺技术，逐步淘汰了酸法、酸酶法糖化技术，提高了葡萄糖的产量和品质。

目前，生产高纯度葡萄糖的方法是基于传统高纯度结晶葡萄糖的生产工艺，其流程为：淀粉→液化→糖化→转鼓过滤(加硅藻土)→活性炭脱色→板框过滤→活性炭脱色→板框过滤→离子交换→蒸发→结晶→干燥。

以双酶法为例，它是将玉米淀粉用水配成20％～35％的淀粉乳，加入α-高温液化淀粉酶，经液化喷射器一次高压喷射和二次加酶连续液化反应，水解成DE值(葡萄糖值)在14％～25％的多聚糖、糊精等；再经冷却降温加入复合糖化酶，在48～60h内使糖化液DE值达到98％以上；经灭酶、脱色、压滤和离子交换脱除有机杂质和无机盐离子，再经蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离和干燥生产出结晶一水葡萄糖。

这种传统的葡萄糖生产工艺存在生产工艺流程长，在转鼓过滤时须加入硅藻土，在脱色时须采用活性碳作吸附剂进行吸附脱色，原辅料消耗大，生产成本较高，且对环境造成污染等缺陷。

申请号为CN86106624的发明专利申请公开一种医药用结晶葡萄糖的制法，其方法是使脱支酶和葡萄糖淀粉酶与淀粉水解物作用，得到含葡萄糖97.0％(重)以上高纯度糖液，再将糖液精制、浓缩，就可制得结晶葡萄糖，而不需再结晶，可低成本地制得不含发热原的高纯度结晶葡萄糖。公开号为CN1715423的发明专利申请公开一种从结晶葡萄糖母液中分离葡萄糖和功能新低聚糖的方法，通过合成专用树脂，利用模拟移动床技术，从结晶葡萄糖母液中分离制备高纯度葡萄糖和功能性低聚糖。具体方法是以结晶葡萄糖母液为原料，通过模拟移动床色谱***，在35～95℃的操作温度下，以水为洗脱剂，使葡萄糖与功能性低聚糖完全分离，得到富含葡萄糖的组分和富含功能性低聚糖的组分。公开号为CN1398989的发明专利申请公开一种葡萄糖生产中的结晶工艺，其特点是采用数台卧式结晶器串联为一组，实施连续进料、连续出料的卧式连续结晶工艺，只要控制物料进口、物料出口温度等几个主要参数指标，即可控制结晶过程的稳定连续操作。

近年来膜分离技术不断发展成熟，该技术使用成本方面逐渐下降，膜分离技术应用到葡萄糖的生产当中将显现出良好的经济效益。保证产品质量的同时，在实现自动化控制与清洁生产、降低生产成本方面，膜分离工艺体现出独特的优势，但现有的膜技术运用均是采用某一膜过程，解决某一具体问题，并没有形成完整的基于全膜法的结晶葡萄糖生产工艺。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的结晶葡萄糖生产工艺存在的不足，提供一种生产流程短、原料综合利用度高和产品纯度高、投资较少、生产成本较低的基于全膜技术的高纯度结晶葡萄糖的制造方法。

本发明的步骤为：

1)淀粉液化：将原料淀粉与水混合，配制成生产葡萄糖的液态淀粉料乳液，淀粉的含量占液态淀粉料乳液总质量的20％～35％，然后进行灭菌，制备成淀粉乳液，再向淀粉乳液中加入a-高温液淀粉酶，经液化喷射器一次高压喷射，二次加酶连续液化反应，水解成葡萄糖值(DE值)在14％～25％之间的液化淀粉液(含多聚糖、糊精等)；

2)糖化：将步骤1所制备的DE值(葡萄糖值)在14％～25％之间的液化淀粉液经冷却降温到35-45℃后加入复合糖化酶并在此温度下酶解成葡萄糖化液；

3)微滤过滤：将葡萄糖化液通过微滤过滤，得葡萄糖的微滤透析液和滤渣，滤渣经干燥后作为饲料；

4)超滤过滤：将微滤透析液通过超滤过滤得超滤透析液和超滤浓缩液；

5)纳滤分离浓缩：将超滤透析液通过纳滤过滤得纳滤透析液和纳滤浓缩液；

6)浓缩：将纳滤透析液浓缩为葡萄糖浓缩液；

7)喷雾干燥：将葡萄糖浓缩液经喷雾干燥得结晶葡萄糖成品。

在步骤1)中，原料淀粉为玉米淀粉、土豆淀粉、大米淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉等或其它淀粉。

在步骤2)中，在酶解48h后，每间隔0.5h或连续测定糖化液DE值，当DE值≥98％时，结束酶解过程。

在步骤3)中，微滤过滤所用的微滤膜材料选用陶瓷膜或金属膜，其截留分子量为10000～500000MWCO(孔径在0.01～1μm)，操作温度为50～90℃，工作压力：进压为3.5～7.5bar，出压为1.0～6.0bar，压力差为1.5～2.5bar。

在步骤4)中，超滤所用的膜材料选用聚醚砜超滤膜、聚砜超滤膜、聚酰胺膜、聚偏氟乙烯膜、聚丙烯腈膜、复合膜中的一种，其截留分子量为300～2500MWCO，操作温度为35～45℃，工作压力：进压为12.5～33.5bar，出压为11.5～32.0bar，压力差为1～1.5bar。

在步骤5)中，纳滤所用的膜材料选用聚醚砜纳滤膜、聚砜纳滤膜、聚酰胺纳滤膜、聚偏氟乙烯纳滤膜、聚丙烯腈纳滤膜、复合纳滤膜中的一种，其截留分子量为150～350MWCO，操作温度为35～45℃，工作压力：进压为15.5～45.0bar，出压为14.5～43.5bar，压力差为1.0～2.0bar。

在步骤6)中，纳滤透析液通过真空浓缩或常压蒸发浓缩至含固量为25％～30％，得葡萄糖浓缩液，真空浓缩的条件为真空度35～55mmHg，浓缩温度为55～65℃。

在步骤7)中，将25％～30％的的葡萄糖浓缩液经喷雾干燥处理得纯度为99.5％以上的葡萄糖成品，所用喷雾干燥器为电加热或燃油加热的离心喷雾干燥器。

与现有的葡萄糖生产工艺相比，本发明具有如下突出优点：

1、糖化液运用微滤过滤，主要起到澄清糖化液的作用，可以去除料液当中的不溶性颗粒，如不溶性淀粉、脂肪、不溶性蛋白等物质，并为后面的超滤起到预处理的作用。相比于传统的转鼓过滤而言，微滤膜过滤无须硅藻土和珍珠岩，滤液品质好，而且没有环境污染的问题。

2、利用超滤可去除微滤透析液当中的蛋白、色素，并截留大部分的大分子量的杂糖，透过超滤的成分为葡萄糖、无机盐与极少量色素与小分子杂糖。以超滤取代传统生产工艺的活性炭脱色的作用。

3、利用纳滤可截留料液当中二价无机盐，并进一步去除料液当中的色素与二糖以上杂糖，尤其是在替代离子交换作用的同时，保证料液透过纳滤之后葡萄糖DX值将超过99.5％，省去结晶的过程，缩短了生产工艺，节省了结晶的设备投资和运行费用，从而大幅度地降低了结晶葡萄糖的生产成本。

4、没有母液损失的问题；纯度高的葡萄糖收率提高10％以上。

5、能回收淀粉、二糖以上的多糖物质，增加附加值。

6、整个过程没有废水、废物等环保问题。

7、工艺流程大幅度简化，对传统工艺而言，一是可以省去活性炭的成本，二是没有环境污染的问题，另外因为没有真空、板框过滤、结晶的过程，操作简单。

附图说明

图1为本发明实施例生产工艺流程框图。

具体实施方式

实施例1

1、淀粉液化：将原料淀粉500Kg与1100Kg水混合，配制成31％的淀粉乳液，然后于110～115℃进行灭菌，制备成生产葡萄糖的液态淀粉料乳液。向液态淀粉料乳液中加入α-高温液化淀粉酶，经液化喷射器一次高压喷射和二次加酶连续液化反应，水解成DE值(葡萄糖值)在14％～25％的液化淀粉液(含多聚糖、糊精等)。

2、糖化：将步骤1所制备的DE值(葡萄糖值)在14％～25％之间的液化淀粉液经冷却降温到35～38℃后加入复合糖化酶并在此温度条件下进行酶解使液化淀粉液进一步酶解成葡萄糖，在酶解48h后，每0.5h测定(或连续测定)糖化液DE值，经酶解52h，DE值达到98％时，结束酶解过程。

3、微滤过滤：将步骤2糖化所得的葡萄糖料液通过微滤过滤，得葡萄糖的微滤透析液2250Kg和246Kg滤渣，滤渣经干燥后作为饲料。微滤过滤所用的微滤膜材料是截留分子量为120000MWCO的陶瓷膜，工艺条件是：操作温度为50～60℃，工作压力：进压为3.5bar，出压为1bar，压力差为2.5bar。

4、超滤过滤：将步骤3所述的微滤过滤所得的微滤透析液通过超滤过滤得超滤透析液和和超滤浓缩液，超滤所用的膜材料是截留分子量为2500MWCO的聚偏氟乙烯超滤膜，工艺条件是：操作温度为45℃，工作压力：进压为15.5bar，出压为14.5bar，压力差为1.0bar。

5、纳滤分离浓缩：将步骤4所述的超滤过滤所得的超滤透析液通过纳滤过滤得纳滤葡萄糖透析液和和纳滤浓缩液，纳滤所用的膜材料是截留分子量为350MWCO的聚醚砜纳滤膜，工艺条件是：操作温度为45℃，工作压力：进压为45.0bar，出压为43.5bar，压力差为1.5bar。

6、浓缩：将步骤5纳滤过滤分离所得的葡萄糖的纳滤透析液通过真空浓缩或常压蒸发浓缩至含固量为30％，得葡萄糖浓缩液。真空浓缩的条件为真空度35mmHg，浓缩温度为55℃。

7、喷雾干燥：经过纳滤过滤分离浓缩所得的30％的的葡萄糖浓缩液经喷雾干燥处理得纯度为99.5％以上的葡萄糖成品，所用喷雾干燥器为电加热或燃油加热的离心喷雾干燥器，型号根据生产规模确定。

实施例2

1、淀粉液化：将原料淀粉750Kg与1400Kg水混合，配制成35％的淀粉乳液，然后于115℃进行灭菌，制备成生产葡萄糖的液态淀粉料乳液。向液态淀粉料乳液中加入α-高温液化淀粉酶，经液化喷射器一次高压喷射和二次加酶连续液化反应，水解成DE值(葡萄糖值)在14％～25％的多聚糖、糊精等。

2、糖化：将步骤1所制备的DE值(葡萄糖值)在14％～25％之间的液化淀粉液经冷却降温到40～42℃后加入复合糖化酶并在此温度条件下进行酶解使液化淀粉液进一步酶解成葡萄糖，在酶解48h后，每0.5h测定(或连续测定)糖化液DE值，经49h酶解，测定DE值达到98％，结束酶解过程。

3、微滤过滤：将步骤2糖化所得的葡萄糖料液通过微滤过滤，得葡萄糖的微滤透析液3600Kg和393Kg滤渣，滤渣经干燥后作为饲料。微滤过滤所用的微滤膜材料是截留分子量为300000MWCO的金属膜，工艺条件是：操作温度为60～65℃，工作压力：进压为7.5bar，出压为6.0bar，压力差为1.5bar。

4、超滤过滤：将步骤3所述的微滤过滤所得的微滤透析液通过超滤过滤得超滤透析液和和超滤浓缩液，超滤所用的膜材料是截留分子量为300MWCO的聚偏氟乙烯超滤膜、工艺条件是：操作温度为45℃，工作压力：进压为12.5bar，出压为11.50bar，压力差为1.0bar。

5、纳滤分离浓缩：将步骤4所述的超滤过滤所得的超滤透析液通过纳滤过滤得纳滤葡萄糖透析液和和纳滤浓缩液，纳滤所用的膜材料是截留分子量为150MWCO的醋酸纤维纳滤膜，工艺条件是：操作温度为45℃，工作压力：进压为33.5bar，出压为31.5bar，压力差为2.0bar。

6、浓缩：将步骤5纳滤过滤分离所得的葡萄糖的纳滤透析液通过真空浓缩或常压蒸发浓缩至含固量为25％，得葡萄糖浓缩液。真空浓缩的条件为真空度55mmHg，浓缩温度为65℃。

7、喷雾干燥：经过纳滤过滤分离浓缩所得的30％的的葡萄糖浓缩液经喷雾干燥处理得纯度为99.5％以上的葡萄糖成品，所用喷雾干燥器为电加热离心喷雾干燥器。

实施例3

1、淀粉液化：将原料淀粉500Kg与1100Kg水混合，配制成31％的淀粉乳液，然后于115℃进行灭菌，制备成生产葡萄糖的液态淀粉料乳液。向液态淀粉料乳液中加入—高温液化淀粉酶，经液化喷射器一次高压喷射和二次加酶连续液化反应，水解成DE值(葡萄糖值)在14％～25％的多聚糖、糊精等。

2、糖化：将步骤1所制备的DE值(葡萄糖值)在14％～25％之间的液化淀粉液经冷却降温到42～45℃后加入复合糖化酶并在此温度条件下进行酶解使液化淀粉液进一步酶解成葡萄糖，在酶解48h后，每0.5h测定(或连续测定)糖化液DE值，61h时，测定DE值达到98％时，结束酶解过程。

3、微滤过滤：将步骤2糖化所得的葡萄糖料液通过微滤过滤，得葡萄糖的微滤透析液2240Kg和253Kg滤渣，滤渣经干燥后作为饲料。微滤过滤所用的微滤膜材料是截留分子量为5000000MWCO的陶瓷膜，工艺条件是：操作温度为80～90℃，工作压力：进压为4.0bar，出压为2.0bar，压力差为2.0bar。

4、超滤过滤：将步骤3所述的微滤过滤所得的微滤透析液通过超滤过滤得超滤透析液和和超滤浓缩液，超滤所用的膜材料是截留分子量为1000MWCO的聚偏氟乙烯超滤膜、工艺条件是：操作温度为40℃，工作压力：进压为33.5bar，出压为32.0bar，压力差为1.5bar。

5、纳滤分离浓缩：将步骤4所述的超滤过滤所得的超滤透析液通过纳滤过滤得纳滤葡萄糖透析液和纳滤浓缩液，纳滤所用的膜材料是截留分子量为200MWCO的醋酸纤维卷式纳滤膜芯，工艺条件是：操作温度为45℃，工作压力：进压为15.5bar，出压为14.5bar，压力差为1.0bar。

6、浓缩：将步骤5纳滤过滤分离所得的葡萄糖的纳滤透析液通过真空浓缩或常压蒸发浓缩至含固量为28％，得葡萄糖浓缩液。真空浓缩的条件为真空度45mmHg，浓缩温度为60℃。

7、喷雾干燥：经过纳滤过滤分离浓缩所得的30％的的葡萄糖浓缩液经喷雾干燥处理得纯度为99.5％以上的葡萄糖成品，所用喷雾干燥器为燃油加热的离心喷雾干燥器。

Claims (10)

1、基于全膜法的结晶葡萄糖制造方法，其特征在于其步骤为：

1)淀粉液化：将原料淀粉与水混合，配制成生产葡萄糖的液态淀粉料乳液，淀粉的含量占液态淀粉料乳液总质量的20％～35％，然后进行灭菌，制备成淀粉乳液，再向淀粉乳液中加入α-高温液淀粉酶，经液化喷射器一次高压喷射，二次加酶连续液化反应，水解成葡萄糖值在14％～25％之间的液化淀粉液；

2)糖化：将步骤1所制备的葡萄糖值在14％～25％之间的液化淀粉液经冷却降温到35～45℃后加入复合糖化酶并在此温度下酶解成葡萄糖化液；

3)微滤过滤：将葡萄糖料液通过微滤过滤，得葡萄糖的微滤透析液和滤渣，滤渣经干燥后作为饲料；

4)超滤过滤：将微滤透析液通过超滤过滤得超滤透析液和超滤浓缩液；

5)纳滤分离浓缩：将超滤透析液通过纳滤过滤得纳滤透析液和纳滤浓缩液；

6)浓缩：将纳滤透析液浓缩为葡萄糖浓缩液；

7)喷雾干燥：将葡萄糖浓缩液经喷雾干燥得结晶葡萄糖成品。

2、如权利要求1所述的基于全膜法的结晶葡萄糖制造方法，其特征在于所述的原料淀粉选自玉米淀粉、土豆淀粉、大米淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉或其它淀粉。

3、如权利要求1所述的基于全膜法的结晶葡萄糖制造方法，其特征在于在步骤2)中，在酶解48h后，每间隔0.5h或连续测定糖化液葡萄糖值，当葡萄糖值≥98％时，结束酶解过程。

4、如权利要求1所述的基于全膜法的结晶葡萄糖制造方法，其特征在于在步骤3)中，微滤过滤所用的微滤膜材料选自陶瓷膜或金属膜，其截留分子量为10000～500000MWCO。

5、如权利要求1或4所述的基于全膜法的结晶葡萄糖制造方法，其特征在于在步骤3)中，微滤过滤的操作温度为50～90℃，工作压力：进压为3.5～7.5bar，出压为1.0～6.0bar，压力差为1.5～2.5bar。

6、如权利要求1所述的基于全膜法的结晶葡萄糖制造方法，其特征在于在步骤4)中，超滤所用的膜材料选自聚醚砜超滤膜、聚砜超滤膜、聚酰胺膜、聚偏氟乙烯膜、聚丙烯腈膜、复合膜中的一种，其截留分子量为300～2500MWCO。

7、如权利要求1或6所述的基于全膜法的结晶葡萄糖制造方法，其特征在于在步骤4)中，超滤的操作温度为35～45℃，工作压力：进压为12.5～33.5bar，出压为11.5～32.0bar，压力差为1～1.5bar。

8、如权利要求1所述的基于全膜法的结晶葡萄糖制造方法，其特征在于在步骤5)中，纳滤所用的膜材料选自聚醚砜纳滤膜、聚砜纳滤膜、聚酰胺纳滤膜、聚偏氟乙烯纳滤膜、聚丙烯腈纳滤膜、复合纳滤膜中的一种，其截留分子量为150～350MWCO。

9、如权利要求1或8所述的基于全膜法的结晶葡萄糖制造方法，其特征在于在步骤5)中，纳滤的操作温度为35～45℃，工作压力：进压为15.5～45.0bar，出压为14.5～43.5bar，压力差为1.0～2.0bar。

10、如权利要求1所述的基于全膜法的结晶葡萄糖制造方法，其特征在于在步骤6)中，纳滤透析液通过真空浓缩或常压蒸发浓缩至含固量为25％～30％，得葡萄糖浓缩液，真空浓缩的条件为真空度35～55mmHg，浓缩温度为55～65℃。

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