專利名稱：玉米酶酸直接生產(chǎn)葡萄糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)副產(chǎn)品深加工的方法。
目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)葡萄糖的工廠主要以玉米直接投料而不是以商品淀粉為起始原料，經(jīng)過(guò)前期處理后自制成淀粉乳或淀粉，再經(jīng)選用酸法、酸酶或全酶法將淀粉轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品-葡萄糖。玉米前期處理及淀粉的精度視不同葡萄糖產(chǎn)品的質(zhì)量要求而定?？煞譃楦赡シ?去除皮、胚、蛋白質(zhì)等要求不高，因而不用做成精淀粉乳或淀粉，適合于生產(chǎn)食品、飲料及微生物發(fā)酵用葡萄糖)和濕磨法(將玉米做成精淀粉乳或優(yōu)質(zhì)淀粉。適合于生產(chǎn)注射用糖及口服糖)。
酸法水解淀粉為葡萄糖的工藝十分成熟可靠，也是世界范圍內(nèi)首先采用的生產(chǎn)葡萄糖的方法。但是由于酸是無(wú)機(jī)催化劑，對(duì)催化底物無(wú)選擇性，在催化淀粉水解的同時(shí)，也催化其中蛋白質(zhì)、纖維素等雜質(zhì)的水解，從而影響酸的有效濃度和水解催化作用，并且生成各種副產(chǎn)物進(jìn)入水解液，影響糖液純度，增加精制困難，降低收率等，最終增加成本。
酸酶法生產(chǎn)葡萄糖加酸的目的在于液化淀粉，而不是糖化到終點(diǎn)，因而加酸的量小于酸法，同時(shí)，反應(yīng)溫度較低，時(shí)間也較短，可以降低酸水解法生產(chǎn)葡萄糖過(guò)程中產(chǎn)生的復(fù)合反應(yīng)和副產(chǎn)物量，也就提高了葡萄糖液的純度。此外，淀粉乳的濃度也可適當(dāng)增加到35-40%(酸法淀粉乳濃度18-20%)，給后續(xù)的蒸發(fā)濃縮工序節(jié)省時(shí)間和燃料。并且降低了精制難度，減少糖化酶的用量，縮短糖化時(shí)間。由于此法結(jié)合了酸法和酶法的優(yōu)點(diǎn)，糖的質(zhì)量和收率均有較大提高。不足之處是與酸法相比，酶糖化需時(shí)幾十小時(shí)，而且不論酸法或酸酶法均需使用優(yōu)質(zhì)淀粉。
全酶法制葡萄糖的最大優(yōu)點(diǎn)，是利用酶的專一性水解原理，副產(chǎn)物少，純度高，不需要耐酸耐壓的設(shè)備，節(jié)省燃料，精制容易，結(jié)晶快，收率高，而且可以使用一般質(zhì)量的淀粉或直接以淀粉植物如谷物、紅薯、馬鈴薯等作起始原料，經(jīng)過(guò)一些必要的加工處理去除皮、胚、渣(純度根據(jù)對(duì)葡萄糖產(chǎn)品的質(zhì)量要求而定)后轉(zhuǎn)化為葡萄糖，從而大大降低葡萄糖的生產(chǎn)成本，缺點(diǎn)是酶糖化仍需幾十小時(shí)，而且生產(chǎn)注射糖或山梨醇等的葡萄糖，比旋度及澄明度不符合現(xiàn)行中國(guó)藥典標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的目的則是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供的一種生產(chǎn)葡萄糖方法。它以玉米為起始原料直接投料，經(jīng)過(guò)干磨法或溫磨法脫去玉米粒的種皮、胚芽、蛋白質(zhì)及脂肪(精度視葡萄糖產(chǎn)品質(zhì)量要求而定)，制成淀粉乳，無(wú)須再制成濕淀粉塊或進(jìn)一步干燥成商品淀粉即可用于轉(zhuǎn)化葡萄糖;葡萄糖的轉(zhuǎn)化先采用淀粉水解酶液化淀粉，利用酶的催化高度專一性和高效性來(lái)防止產(chǎn)生各種副產(chǎn)物，從而為后續(xù)酸糖化工藝提供純度高，雜質(zhì)少的液化液。這樣就達(dá)到了既即利用酶液化對(duì)原料質(zhì)量要求不苛刻和把提供優(yōu)質(zhì)液化液的特點(diǎn)，又利用了酸水解法產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定、產(chǎn)品貯存期長(zhǎng)的特點(diǎn)，摒棄了酸法、酸酶法和全酶法生產(chǎn)葡萄糖的不足之處，保留和發(fā)展了這三種方法的長(zhǎng)處。
本發(fā)明玉米酶酸直接生產(chǎn)葡萄糖的方法是一、玉米濕磨法生產(chǎn)淀粉乳將商品玉米過(guò)篩以去除砂、異物和小粒;加水浸泡。為縮短浸泡時(shí)間和防止有機(jī)物腐敗及破壞蛋白質(zhì)網(wǎng)使淀粉顆粒與蛋白質(zhì)易于分離，用0.1-0.4%亞硫酸或乳酸溶液(溫度在45-55℃范圍內(nèi))浸泡48-72小時(shí)，直到胚芽部份含水約60%，胚乳部份含水約38-43%，整粒玉米含水約45-50%，用指甲很易剝開(kāi)玉米粒;分離胚芽和種皮(二者往往連在一起)，用裝有篩板的萬(wàn)能粉碎機(jī)將玉米粒破碎成6-8瓣，再用胚芽分離器將胚芽及皮與玉米粒以及淀粉乳分離后，胚芽經(jīng)洗滌除去淀粉后迅速干燥去皮用于榨油，浸泡玉米水蒸發(fā)濃縮成玉米漿用作抗菌素培養(yǎng)基;金鋼砂磨磨細(xì)(轉(zhuǎn)速800-1000轉(zhuǎn)/分);離心機(jī)分離(轉(zhuǎn)速1000-1500轉(zhuǎn)/分)淀粉乳與玉米蛋白質(zhì)(黃漿)和渣，淀粉質(zhì)量可達(dá)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(脂肪蛋白質(zhì)含量在0.1%以下)，黃漿離心干燥得玉米蛋白粉且富含類胡蘿卜素，是很好的食品和醫(yī)藥原料，渣作飼料。此法適用于生產(chǎn)醫(yī)藥葡萄糖(含注射糖和口服糖)。
二、玉米干磨法生產(chǎn)玉米粉乳將玉米過(guò)篩去除泥沙異物及小粒等，用清水清洗玉米;萬(wàn)能粉碎機(jī)破碎玉米;胚芽分離器分離胚芽、種皮;金鋼砂磨磨細(xì)(轉(zhuǎn)速為800-1000轉(zhuǎn)/分)成粉乳狀要求粉粒大于600m的比例約為40%，小于600m的比例約為60%，保持這樣的粉粒大小比例，不僅液化率好，而且過(guò)濾速度也快。此法適于食品級(jí)葡萄糖生產(chǎn)和一般工業(yè)用(含微生物培養(yǎng)發(fā)酵工業(yè))葡萄糖生產(chǎn)，它們對(duì)葡萄糖質(zhì)量要求的精度不高。
三、玉米酶酸生產(chǎn)葡萄糖將淀粉乳或玉米粉乳調(diào)PH為6.0-7.0，濃度為30-35%，加入液化酶(按a-淀粉酶50-60單位/克干淀粉的加酶總量計(jì)算加酶量)所需總量的1/3，在85-93℃下保持15-30分鐘;加熱至120-140℃，保持5-8分鐘;降溫至85℃，再加入液化酶所需總量的2/3，在85℃下保持1-2小時(shí)，達(dá)到葡萄糖值(DE值)25-30的液化程度(此法又稱為三段液化法，用此法液化玉米淀粉乳或玉米粉乳，可以將因淀粉粒老化而形成的難液化的死淀粉或玉米粉乳，可以提高收率和質(zhì)量);過(guò)濾去渣，渣作飼料;濾液加HCL調(diào)PH到1.2-1.8，在蒸汽壓0.3-0.35兆帕下保持20-25分鐘;調(diào)PH為4.9-5.1(用15%碳酸鈉)，加第一次用過(guò)的活性炭中和脫色后壓濾機(jī)壓濾;樹(shù)脂處理作離子交換，去除鹽份、灰份等;在0.06-0.067兆帕下蒸發(fā)濃縮到比重1.260/45℃濃度;加新活性炭在70-80℃下攪拌25-30分鐘脫色過(guò)濾;在0.06-0.067兆帕下第二次濃縮到比重為1.3450/45℃濃度;在72小時(shí)內(nèi)控制溫度由44℃-22℃進(jìn)行結(jié)晶;離心、母液再結(jié)晶或工業(yè)發(fā)酵用;真空干燥到水分含量小于9.5%(工業(yè)用糖、發(fā)酵及對(duì)食鹽含量無(wú)特殊要求的食品糖可不必結(jié)晶和離心，第二次濃縮后可直接噴霧干燥成葡萄糖，沒(méi)有母液并大大縮短生產(chǎn)周期，收率高、成本低)后包裝，得最終葡萄糖產(chǎn)品。
本發(fā)明玉米酶酸直接生產(chǎn)葡萄糖的方法有如下優(yōu)點(diǎn)1、直接采用玉米為生產(chǎn)葡萄糖的起始原料而不是采用商品淀粉，有利于降低成本和綜合利用;只將玉米制成淀粉乳(濕磨法)或玉米粉乳(干磨法)而不是制成淀粉，有利于減少有機(jī)廢水排放和干燥過(guò)程中的粉塵排放，從而減少環(huán)境污染，節(jié)約大量水資源和能耗、糧耗;節(jié)省廠房、設(shè)備及勞動(dòng)力，提高收率，降低成本，縮短生產(chǎn)周期，避免了污染雜菌酸敗引起損失。
2、合理利用了酶法和酸法生產(chǎn)葡萄糖各自的優(yōu)點(diǎn)和使用組合順序，克服了它們各自的缺點(diǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，糖化時(shí)間短，結(jié)晶質(zhì)量好，收率高，并可根據(jù)質(zhì)量的不同要求調(diào)整生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)繁程度和工序，市場(chǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)，如可在此基礎(chǔ)上添加部份轉(zhuǎn)化設(shè)備生產(chǎn)果葡糖漿，還可在同一生產(chǎn)線內(nèi)靈活保留和使用雙酶法工藝等從而取得最佳經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
實(shí)施例1、玉米過(guò)篩，在不銹鋼桶中用50℃溫水浸泡50小時(shí)(加入亞硫酸液使浸泡亞硫酸含量達(dá)0.3%的濃度)，萬(wàn)能粉碎機(jī)破碎(浸泡液生產(chǎn)玉米漿用)。胚芽分離器去除胚芽和種皮(胚芽清洗分離種皮后干燥榨油，油渣及種皮飼料)，金鋼砂磨磨細(xì)(轉(zhuǎn)速900轉(zhuǎn)/分)，離心機(jī)分離(轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)/分)淀粉乳濃度為30%、PH6.5，在三段液化器中加入液化所需總量的液化酶(按a-淀粉酶50單位/克絕干淀粉計(jì)算總需酶量)1/3，90℃下液化20分鐘，升溫到130℃殺酶6分鐘后降溫到85℃，再加入剩下的2/3液化酶在85℃下繼續(xù)液化1.5小時(shí)，使DE值達(dá)到26，板框壓濾機(jī)過(guò)濾去渣(渣作飼料或食品蛋白原料)，在不銹鋼罐中使用HCL，調(diào)PH為1.5并在0.3兆帕蒸汽壓下酸糖化20分鐘后，用15%碳酸鈉調(diào)PH為4.9中和，并加第一次用過(guò)的活性炭在不銹鋼脫色桶脫色，板框壓濾機(jī)過(guò)濾，離子交換樹(shù)脂去除鹽分及灰分等陰陽(yáng)離子，在0.06兆帕下蒸發(fā)濃縮到比重為1.260/45℃的濃度，在不銹鋼桶中加新活性炭在75℃下攪拌26分鐘脫色，板框壓濾，在0.06桃帕下第二次濃縮到比重為1.345/45℃濃度，在72小時(shí)內(nèi)在不銹鋼運(yùn)動(dòng)結(jié)晶罐內(nèi)控溫由44℃-22℃進(jìn)行結(jié)晶。離心機(jī)離心母液(母液發(fā)酵用)，沸騰干燥器中干燥到含水量9%以下，包裝得最終產(chǎn)品葡萄糖。此例適用于生產(chǎn)醫(yī)藥糖(口服和注射糖)，其質(zhì)量要求按中國(guó)藥典1991年標(biāo)準(zhǔn)。
2、玉米過(guò)篩，在不銹鋼桶中用55℃溫水(乳酸濃度0.2%)浸泡10小時(shí)以提高胚芽與種皮的分離率，萬(wàn)能粉碎機(jī)破碎(浸泡液含有機(jī)物極低排放)，胚芽分離器分離出胚芽和種皮(胚芽種皮處理方法同實(shí)施例1)，金鋼砂磨磨細(xì)(1000轉(zhuǎn)/分)，調(diào)粉漿濃度為35%，PH為6.8，三段液化器液化，(按60單位/克干淀粉含量計(jì)量總用酶量)第一段加1/3酶，93℃液化22分鐘，升溫到140℃殺酶5分鐘后降溫到87℃，再加入2/3酶自然降溫到85℃后保溫液化2小時(shí)使DE值達(dá)28，板框壓濾(渣作飼料或食品蛋白原料)，在不銹鋼桶中加HCL調(diào)PH為1.5，0.35兆帕下酸糖化20分鐘，用碳酸鈉(15%)調(diào)PH為5以中和鹽酸，加入第一次用過(guò)的活性炭在不銹鋼桶中脫色，板框壓濾，離子交換，在0.065兆帕下濃縮到比重為1.260/45℃，不銹鋼桶中加新活性炭在80℃下攪拌28分鐘脫色，板框壓濾，在0.065兆帕汽壓下進(jìn)行二次濃縮到比重為1.3450/45℃的濃度，真空噴霧干燥機(jī)噴霧干燥并造粒(含水9%以下)，包裝得最終葡萄糖產(chǎn)品。此例適用于食品，發(fā)酵及工業(yè)用葡萄糖生產(chǎn)。葡萄糖的含量及其它質(zhì)量要求可根據(jù)具體用途制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或執(zhí)行用戶要求的合同標(biāo)準(zhǔn)(因?yàn)檫@些行業(yè)中無(wú)國(guó)家統(tǒng)一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))或參照國(guó)外同行業(yè)要求的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)。
從上兩實(shí)施例可明確知道，本發(fā)明方法不論是干磨法還是濕磨法，只是根據(jù)葡萄糖產(chǎn)品的質(zhì)量要求不同來(lái)靈活采用及組合工藝路線，其實(shí)質(zhì)(玉米前處理精度及是否結(jié)晶視產(chǎn)品質(zhì)量要求高低而定)都是綜合應(yīng)用酶酸直接法固有的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明方法及原理除適用于玉米生產(chǎn)各種質(zhì)量要求不一的葡萄糖外，如果對(duì)其具體工序和處理數(shù)據(jù)稍作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，就可分別用于大米、紅薯、馬鈴薯等多種淀粉原料直接用作生產(chǎn)葡萄糖的起始原料并獲得相應(yīng)質(zhì)量要求的葡萄糖。
權(quán)利要求
1.一種以玉米為起始原料，采用酶酸直接生產(chǎn)葡萄糖的方法，其特征在于只將玉米制成淀粉乳及玉米粉乳分步轉(zhuǎn)化為葡萄糖，液化酶在85-93℃高溫下水解淀粉需時(shí)1.5至2.5時(shí)，糖化在蒸汽壓0.3-0.35兆帕壓力下進(jìn)行20分鐘至25分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)葡萄糖的方法，其特征在于可以根據(jù)葡萄糖的不同質(zhì)量要求確定將玉米生產(chǎn)成淀粉乳或玉米粉乳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)葡萄糖的方法，其特征在于在淀粉轉(zhuǎn)化成葡萄糖過(guò)程中先采用酶液化以防止或減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生，后采用酸糖化來(lái)保證產(chǎn)品質(zhì)量和性能的穩(wěn)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的淀粉乳或玉米粉乳，其特征在于可以直接調(diào)整濃度用于轉(zhuǎn)化葡萄糖。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的酶液化、酸糖化生產(chǎn)葡萄糖的方法，其特征在于所用的酶為a-淀粉酶，所用的酸為鹽酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的酶和酸，其特征在于用酶量按50-60單位克絕于淀粉計(jì)算，用酸量按糖化液PH值達(dá)1.2-1.8計(jì)算。
全文摘要
一種由玉米作起始原料生產(chǎn)葡萄糖的方法，其特點(diǎn)是只將玉米做成淀粉乳或玉米粉漿，不做成淀粉成品；淀粉轉(zhuǎn)化成葡萄糖的過(guò)程中，采用酶液化，酸糖化工藝保證了液化液的質(zhì)量，副產(chǎn)物大為減少，使酸糖化效果大大改善。采用本發(fā)明方法生產(chǎn)各類質(zhì)量的葡萄糖具有投資少，生產(chǎn)周期短，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，收率高，節(jié)約大量水耗、能耗、糧耗、設(shè)備、廠房及勞動(dòng)力、綜合利用率高，產(chǎn)品成本低。競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，并且大量減少有機(jī)廢水和粉塵排放，有效地降低了葡萄糖生產(chǎn)的環(huán)境污染。
文檔編號(hào)C13K1/06GK1070425SQ91107288
公開(kāi)日1993年3月31日 申請(qǐng)日期1991年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月11日
發(fā)明者顏懷瑋, 林勇, 黃華忠, 陳秀山, 易敏, 陳再連 申請(qǐng)人:顏懷瑋