專利名稱：玉米皮水解制備結(jié)晶木糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種玉米皮水解制備結(jié)晶木糖的方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們對健康的關(guān)注，功能性無糖甜食品，已成為食品工業(yè)新的增長點。作為食糖替代品的糖醇(包括木糖醇，山梨醇，麥芽糖醇等)，逐漸被消費者所認同。其中木糖醇是功能最為獨特的品種，且國際糧農(nóng)和衛(wèi)生組織食品法規(guī)委員會批準木糖醇等為不受限量的食糖替代品。我國是生產(chǎn)木糖醇較早的國家，從上世紀七十年代開始出口，幾十年來一直是木糖醇生產(chǎn)和出口大國。木糖醇是用以含半纖維素高的玉米芯為原料，先提取木糖，然后將木糖加氫生成木糖醇的，所以隨著木糖醇的發(fā)展，作為木糖醇原料的結(jié)晶木糖，也獲得相應(yīng)發(fā)展。我國結(jié)晶木糖從1970年不到幾十噸，至2004年結(jié)晶木糖年產(chǎn)達3萬噸，除用作木糖醇原料外，部份還用于無熱量甜味劑出口國外。大約每10噸玉米芯可以制1噸結(jié)晶木糖。企業(yè)為保證穩(wěn)定生產(chǎn)，需要收購大量原料。最小規(guī)模年產(chǎn)1000噸的木糖企業(yè)，每年也最少收購1萬噸玉米芯。企業(yè)要有足夠的場地，儲存原料。長年累月，上萬噸玉米芯堆放在露天，刮風(fēng)下雨，不僅霉變損失，而且玉米芯粘附了大量塵土，給生產(chǎn)帶來了原料玉米芯的沉重的清凈負荷，增大了用水量和排污量。近來因為另一出口產(chǎn)品糠醛增產(chǎn)，爭著搶購玉米芯。同時由于玉米芯能頂替農(nóng)村燃料，使得玉米芯的收購價大幅上漲。為此尋找新的、穩(wěn)定、干凈、廉價的原料來源，是木糖醇行業(yè)近年來經(jīng)常議論的迫切課題。
玉米皮又稱玉米纖維，是玉米粒的外皮，是玉米加工淀粉廠的副產(chǎn)物，約占玉米總重量的10％左右。目前我國玉米淀粉行業(yè)年加工玉米1000萬噸，玉米皮估計有100多萬噸，分散在全國各省區(qū)的玉米淀粉廠。有些大型的玉米淀粉加工廠，年產(chǎn)玉米皮可達3萬噸以上，所以玉米皮如作為木糖原料，將完全符合穩(wěn)定、干凈、廉價原料的原則。
但是雖然玉米皮比玉米芯干凈得多，但是玉米皮水解后所含的還原糖中，木糖所占比例也比玉米芯中的少得多。玉米芯水解后的還原糖中，木糖占75％(重量百分比)以上，易于結(jié)晶出來，而玉米皮水解后所含的還原糖中，木糖不到一半，特別是玉米皮殘留有大量淀粉，這對其深加工利用帶來困難。根據(jù)美國報導(dǎo)，玉米皮構(gòu)成為纖維素11％，半纖維素35％，葡萄糖32％(其中23％是殘留淀粉產(chǎn)生的)，蛋白質(zhì)11.3％，脂類6％，灰分1.2％。長久以來國內(nèi)外玉米淀粉廠均將玉米皮作為粗飼料處理，價值不高。
由于玉米皮殘留有不少淀粉，且含較高的半纖維素，所以玉米皮水解后，其總還原糖產(chǎn)率較高，國內(nèi)外試驗報導(dǎo)均在60％以上，如原輕工部環(huán)保所1984年曾用2％硫酸水解玉米皮，其總還原物產(chǎn)率在65％，但是其總還原物是一種多品種糖的混合物，其中木糖不到一半，難以提取。
根據(jù)最近高壓液相色譜分析，玉米皮水解后的混合還原糖，其中三種主要糖的構(gòu)成為葡萄糖33.3％，木糖42.7％，阿拉伯糖22.8％。這種混合糖，葡萄糖占1/3，要單獨分離其中某一個糖，均有一定難度，因而使其利用價值大為降低。比較普遍公認的混合糖利用途徑，是制飼料酵母，因為只有飼料酵母才能利用多種糖作營養(yǎng)，一般每2噸混合糖，可獲得1噸飼料酵母，增值并不高，故國內(nèi)外雖有很多玉米皮水解制飼料酵母研究報導(dǎo)，但未見于生產(chǎn)。
在上述玉米皮水解后的混合糖中，含有30-40％左右的木糖，應(yīng)是最有附加值，而且有一定市場容量的糖品種。問題是如何將影響木糖結(jié)晶的葡萄糖提前分離掉？如何有效地減少糖液的污染物的產(chǎn)生？以及如何在結(jié)晶過程使木糖占有優(yōu)勢的比例？只有解決以上問題，才能經(jīng)濟有效地使玉米皮生產(chǎn)結(jié)晶木糖成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種以玉米皮為原料生產(chǎn)結(jié)晶木糖的方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種玉米皮水解制備結(jié)晶木糖的方法，以玉米皮為原料，包括以下步驟(1)將玉米皮用0.5-1mL/kg耐高溫淀粉酶預(yù)處理，使玉米皮中所含的淀粉溶出，得到玉米皮液化渣；(2)將玉米皮液化渣用1.2-2.0％H2SO4常壓沸騰水解，水解產(chǎn)物包括總還原糖55-75％；(3)將水解產(chǎn)物結(jié)晶，結(jié)晶時加入木糖晶種，加入晶種量為對糖膏中總糖量的25-40％。
本發(fā)明的有益之處在于
1、以玉米皮為原料生產(chǎn)結(jié)晶木糖，克服了以玉米芯為原料生產(chǎn)結(jié)晶木糖需大片場地堆放原料和原料污染嚴重的問題；2、原料玉米皮用極少量耐高溫淀粉酶預(yù)處理，使玉米皮所含淀粉溶出，減少了玉米皮水解時的葡萄糖的發(fā)生量；3、去除了淀粉以后的玉米皮，用常壓沸騰水解，避免了目前玉米芯采用的125-130℃水解，防止了木糖破壞和副反應(yīng)產(chǎn)生，大幅度減少糖液的凈化成本。
下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式
1、玉米皮液化固液比1∶8-12，加入0.5-1mL/kg耐高溫液化酶，于高溫103-110℃，保持5-15分，然后于85-90℃保溫1-2.5小時。液化溶出物15-30％，其中葡萄糖15-20％，剩余液化渣70-85％；將液化渣壓榨洗滌；2、液化渣水解用濃度1.2-2.0％小時2SO4，固液比1∶8-12，常壓沸騰3-4小時，水解溶出總還原糖55-70％，其中木糖30-45％；3、中和在70-80℃反應(yīng)30-50分鐘，用碳酸鈣中和至p小時3-3.3，無機酸0.1％以下。過濾；4、脫色在70-80℃，用對還原糖3-5％的活性炭脫色，至透光度85-95％。
5、離子交換脫出蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)，陽-陽-陰樹脂組合，負荷0.5-1kg/kg，至透光度95-100％；6、預(yù)蒸發(fā)真空下外加熱蒸發(fā)，使還原物濃縮至40-50％；7、二次脫色用對還原糖1-2％的活性炭脫色，至透光度95-100％；8、最終濃縮真空下快速濃縮至70-85％得到糖膏，準備結(jié)晶；9、結(jié)晶按糖膏濃度和木糖含量加入木糖晶種，木糖晶種的加入量為晶種對糖膏中總糖量的20-40％。以每小時1℃以下的速率降溫，從60-65℃降至20-30℃，離心分離獲得結(jié)晶木糖。
實施例一、玉米皮液化投料玉米皮干物量2000g，固液比1∶10，加0.6mL/kg耐高溫液化酶液化，使淀粉充分溶出。
1、90℃保溫時間1小時，液化出干物總量333g，液化干物回收率16.6％，液化渣回收率83.4％；2、90℃保溫時間1.8小時，液化出干物總量472g，液化干物回收率23.6％，液化渣回收率76.4％。
二、玉米皮液化渣水解1、投入液化渣干物量1429g，水解條件硫酸濃度1.5％，常壓沸騰維持時間3.5小時，得水解液體積15200ml，水解液干物濃度6.8％，總酸1.75％，還原糖(混合糖)57.32％，還原糖干重592.2g。水解殘渣干重708g；
2、投入液化殘渣干物量1579g，水解條件硫酸濃度1.5％，常壓沸騰維持時間4小時，得水解液體積13500ml，水解液干物濃度9.0％，總酸2.0％，還原糖(混合糖)63％，還原糖干重765.45g。水解殘渣干重602g。
三、凈化按上述工藝要求，水解液經(jīng)碳酸鈣中和，活性炭脫色，離子交換凈化，蒸發(fā)濃縮至濃度72-78％。
四、結(jié)晶1、濃度72.5％糖膏1200ml，含總還原糖870ml，比重1.38，還原糖為1200g，總還原糖中含木糖49％，木糖為588g；加入木糖晶種450g，為糖膏37.5％，總還原糖提高到1200g+450＝1650g，木糖總量為588g+450＝1038，木糖占總還原糖從49％提高到62.9％；從60℃降溫至30℃，共35小時，投入離心機分離，得649g結(jié)晶，去除晶種收得結(jié)晶木糖225.6g。
結(jié)晶木糖回收率對糖膏還原糖為18.75％。
2、濃度73.8％，糖膏1200ml，還原糖為885ml，比重1.385，還原糖重為1221g，含木糖49.26％，木糖為600g；加入木糖晶種500g，為糖膏41.6％，總還原糖提高到1221g+500＝1721g木糖總量600+500＝1100g，木糖占總還原糖從49.26％提高到63.9％，從62℃降溫至25℃，共40小時，投入離心機分離，得715g結(jié)晶木糖，去除晶種收得結(jié)晶木糖215g，結(jié)晶木糖回收率對糖膏還原糖為17.6％。
3、濃度81％，糖膏1657g，還原糖重為1342g，含木糖48.5％，木糖為650.87g；加入木糖晶種300g，為糖膏22.3％，總還原糖提高到1342g+300＝1642g木糖總量650.87+300＝950.87g，木糖占總還原糖從48.5％提高到55.3％，從63℃降溫至22℃，共41小時，投入離心機分離，得585g結(jié)晶木糖，去除晶種收得結(jié)晶木糖285g，結(jié)晶木糖回收率對糖膏還原糖為21.2％。
權(quán)利要求
1.一種玉米皮水解制備結(jié)晶木糖的方法，其特征在于以玉米皮為原料，包括以下步驟(1)將玉米皮用0.5-1mL/kg耐高溫淀粉酶預(yù)處理，使玉米皮中所含的淀粉溶出，得到玉米皮液化渣；(2)將玉米皮液化渣用1.2-2.0％H2SO4常壓沸騰水解，水解產(chǎn)物包括總還原糖55-75％；(3)將水解產(chǎn)物結(jié)晶，結(jié)晶時加入木糖晶種，加入晶種量為對糖膏中總糖量的25-40％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括對第二步水解產(chǎn)物用碳酸鈣中和。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括對第二步水解產(chǎn)物用活性炭脫色。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括對第二步水解產(chǎn)物進行離子交換。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于結(jié)晶前先濃縮。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于濃縮分兩步進行，第一步使還原物濃縮至40-50％，第二步使還原物濃縮至72-80％。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于第一步濃縮后進行活性炭脫色。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種玉米皮水解制備結(jié)晶木糖的方法，包括以下步驟將玉米皮用0.5－1mL/kg耐高溫淀粉酶預(yù)處理，使玉米皮中所含的淀粉溶出，得到玉米皮液化渣；將玉米皮液化渣用1.2－2.0％H
文檔編號C07H3/06GK1699389SQ20051008278
公開日2005年11月23日 申請日期2005年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月12日
發(fā)明者尤新, 茹杰 申請人:尤新