專利名稱：一種純化果糖生產方法
技術領域：
本發明屬于一種食品生產工藝，具體是一種純化果糖的生產方法。
背景技術：
我國大米加工行業，每年產生大量的碎米，這些碎米部分用作飼料、部分用作轉化糖，如將這些原料加工利用，可為農產品加工企業增加一項可觀的收入，同時加工成糖類產品，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體，它以游離狀態大量存在于水果的漿汁和蜂蜜中，果糖還能與葡萄糖結合生成蔗糖。作為新一代不依賴胰島素的高能量營養輸液，果糖注射液在世界醫藥市場的表現十分活躍，在某些國家已成為僅次·于葡萄糖的第二大注射液。目前國內果糖的生產方法，主要是以淀粉為原料，經過水解，再通過反應使葡萄糖轉化為果糖。本發明采用葡萄糖在固定化酶的作用下轉化為果糖，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。

發明內容
本發明的目的是提供一種純化果糖生產方法，在生產過程中添加必要的先進設備，在工藝流程中適當改變工藝參數，具有工藝控制穩定、綜合消耗少、產品質量高、生產成本低、環保壓力小、附加值高等優點。本發明是通過以下技術方案實現的
I、純化果糖的生產方法，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，磨制成淀
粉乳，加清水或洗渣水調整濃度為30%-35%，同時通過食用純堿調節淀粉乳PH值為
5.9-6. O,以確保液化效果穩定和生產后序工作正常開展；
(2)液化經磨米調配后的淀粉乳按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或下調控制流量至14m3/h，通過調節進汽和進料閥門，使液化出口溫度穩定在108 — 110°C，此時就形成連續的液化系統，淀粉乳在噴射器內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PH值為5. 9-6. 0,10-15分鐘后，再調PH7. 5-8. 0，經過層流反應，這樣淀粉大顆粒也得到了徹底水解，最終淀粉乳被轉化為含糊精、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節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；將糖渣加水攪拌均勻，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)糖化經脫渣工序調配好的液化液進入糖化罐，按照20ml/m3的量添加復合糖化酶，復合糖化酶在PH值4. 5-4. 8、溫度60°C的條件下，經過30-40個小時的糖化反應，生產出含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；
(6)異構葡萄糖和果糖是同分異構體，95%的葡萄糖液通過固定化異構酶的作用，把其中42%的葡萄糖轉化為果糖，得到F42型果葡糖漿，異構時添加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、異構之前，二次離子交換異構之后、二脫之前，糖液經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—發生交換，最后與糖液中的H +、OH —結合成水，無機雜質生成隨水除去；
(8)濾芯過濾作為高精度的納濾膜的預處理，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。本發明的優點是
本發明對加入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，結合乙醇和鹽水進行洗脫，生產周期相對大大縮短，進一步提高了樹脂交換吸附能力，降低了生產成本。在異構工段，選擇低底物濃度反應，加入相應的鎂離子和亞硫酸鈉，對異構酶進行保護，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，優化了 F42果糖的組分，因其純度高，使用范圍更廣，可達醫藥輔料級別，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%。本發明的生產工藝，達到以下五項技術指標及特點
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節PH值，大大優化了酸堿環境條件，不但將淀粉徹底水解，減少了加酶耗和蒸汽能耗；
2、異構工段，選擇低底物濃度反應，在糖液中添加鎂離子如硫酸鎂，消除糖液中殘留鈣對異構酶活性的抑制，提高異構酶的活性和穩定性；焦亞硫酸鈉作為防氧化劑，添加到糖液中能防止異構酶染菌氧化，也提高了異構酶的活性和穩定性，還能減少糖液色素的產生，大大降低了高底物濃度所消耗的大量蒸汽，降低了成本；
3、循環保護離子交換工藝，可實現酸堿溶液的自動配制，結合乙醇和鹽水 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，優化了F42果糖的組分，因其純度高，使用范圍更廣，可達醫藥輔料級別，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，磨制成淀粉乳，加清水或洗渣水調整濃度為30%，同時通過食用純堿調節淀粉乳PH值為5. 9-6. O,以確保液化效果 穩定和生產后序工作正常開展。(2)液化經磨米調配后的淀粉乳添加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節控制流量至14m3 /h。通過調節進汽和進料閥門，使液化出口溫度穩定在108 — 110°C，此時就形成連續的液化系統，淀粉乳在噴射器內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PH值為5. 9，10分鐘后，調PH為7. 6經過層流反應，淀粉大顆粒也得到了徹底水解，最終淀粉乳被轉化為含糊精、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節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；將糖渣加水攪拌均勻，通過洗渣壓濾機過濾，徹底回收糖渣中10%的糖分。(4)糖化經脫渣工序調配好的液化液進入糖化罐，按照20ml/m3的量添加復合糖化酶。復合糖化酶在PH值4. 5-4. 8、溫度60°C的條件下，經過35個小時的糖化反應，生產出含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—發生交換，最后與糖液中的H +、0H —結合成水，無機雜質生成隨水除去。(7)異構葡萄糖和果糖是同分異構體，96%的葡萄糖液通過固定化異構酶的作用，把其中42%的葡萄糖轉化為果糖，得到F42型果葡糖漿；，異構時添加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%，為了能讓異構酶發揮最大酶效，通常的作法是在異構之前把糖液的濃度利用蒸發器濃縮至40-45%，需要增加大型的蒸發設備，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酶活性的抑制，提高異構酶的活性和穩定性；焦亞硫酸鈉作為防氧化劑，添加到糖液中能防止異構酶染菌氧化，也提高了異構酶的活性和穩定性，還能減少糖液色素的產生。此方法在提高異構酶活性的同時，減少了設備投入節約了能耗并為后序工作埋下伏筆；
(8)離子交換根據步驟(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。(10)濾芯過濾作為高精度的納濾膜的預處理，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。
權利要求
1.一種純化果糖的生產方法，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，磨制成淀 粉乳，加清水或洗渣水調整濃度為30%-35%，同時通過食用純堿調節淀粉乳PH值為5. 9-6. O,以確保液化效果穩定和生產后序工作正常開展； (2)液化經磨米調配后的淀粉乳按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或下調控制流量至14m3/h，通過調節進汽和進料閥門，使液化出口溫度穩定在108 — 110°C，此時就形成連續的液化系統，淀粉乳在噴射器內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PH值為5. 9-6. 0,10-15分鐘后，再調PH7. 5-8. 0，經過層流反應，這樣淀粉大顆粒也得到了徹底水解，最終淀粉乳被轉化為含糊精、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節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；將糖渣加水攪拌均勻，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)糖化經脫渣工序調配好的液化液進入糖化罐，按照20ml/m3的量添加復合糖化酶，復合糖化酶在PH值4. 5-4. 8、溫度60°C的條件下，經過30-40個小時的糖化反應，生產出含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； (6)異構葡萄糖和果糖是同分異構體，95%的葡萄糖液通過固定化異構酶的作用，把其中42%的葡萄糖轉化為果糖，得到F42型果葡糖漿，異構時添加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、異構之前，二次離子交換異構之后、二脫之前，糖液經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—發生交換，最后與糖液中的H +、OH —結合成水，無機雜質生成隨水除去； (8)濾芯過濾作為高精度的納濾膜的預處理，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.根據權利要求I所述的一種純化果糖的生產方法，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
本發明公開了一種純化果糖的生產方法，包括浸泡磨米、液化、脫渣、糖化、脫色、離子交換、異構、濾芯過濾、納濾膜分離純化、濃縮、成品包裝等步驟，本發明采用葡萄糖液通過固定化異構酶將葡萄糖轉化為果糖，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 優先權日2012年10月24日
發明者謝虎, 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