專利名稱:基于全膜法的結晶葡萄糖制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種葡萄糖，特別是涉及一種基于全膜法的結晶葡萄糖的制造方法。
背景技術：
葡萄糖(C6H12O6)也稱右旋糖，是一種重要的營養(yǎng)品，系活的生物體的重要能源，是最普通的單糖和重要的基礎化學醫(yī)藥品，是許多糖類化合物的組成部分，是多種有機醇和抗生素的糖質(zhì)原料。葡萄糖的生產(chǎn)經(jīng)歷了酸法、酸酶法、雙酶法等發(fā)展過程。結晶葡萄糖在水溶液中以靜止結晶法生產(chǎn)始于1921年，運動結晶法生產(chǎn)始于1924年，工業(yè)上生產(chǎn)口服糖、注射用結晶葡萄糖始于1942年以后。1940年美國開始用酸酶合并糖化生產(chǎn)高甜度糖漿。20世紀60年代，日本開始用α-淀粉酶液化和葡萄糖淀粉酶糖化的雙酶法糖化工藝，后被各國普遍采用。隨著酶制劑品種的發(fā)展，由淀粉水解制糖的工藝逐步得到進一步的完善和發(fā)展，提高了淀粉的水解率和淀粉糖產(chǎn)品質(zhì)量，滿足了生產(chǎn)和消費的需要。20世紀80年代后期，我國在引進的國外先進葡萄糖生產(chǎn)工藝技術的基礎上，發(fā)展成功全酶法、雙酶法淀粉糖化生產(chǎn)葡萄糖的生產(chǎn)工藝技術，逐步淘汰了酸法、酸酶法糖化技術，提高了葡萄糖的產(chǎn)量和品質(zhì)。
目前，生產(chǎn)高純度葡萄糖的方法是基于傳統(tǒng)高純度結晶葡萄糖的生產(chǎn)工藝，其流程為淀粉→液化→糖化→轉鼓過濾(加硅藻土)→活性炭脫色→板框過濾→活性炭脫色→板框過濾→離子交換→蒸發(fā)→結晶→干燥。
以雙酶法為例，它是將玉米淀粉用水配成20％～35％的淀粉乳，加入α-高溫液化淀粉酶，經(jīng)液化噴射器一次高壓噴射和二次加酶連續(xù)液化反應，水解成DE值(葡萄糖值)在14％～25％的多聚糖、糊精等；再經(jīng)冷卻降溫加入復合糖化酶，在48～60h內(nèi)使糖化液DE值達到98％以上；經(jīng)滅酶、脫色、壓濾和離子交換脫除有機雜質(zhì)和無機鹽離子，再經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、離心分離和干燥生產(chǎn)出結晶一水葡萄糖。
這種傳統(tǒng)的葡萄糖生產(chǎn)工藝存在生產(chǎn)工藝流程長，在轉鼓過濾時須加入硅藻土，在脫色時須采用活性碳作吸附劑進行吸附脫色，原輔料消耗大，生產(chǎn)成本較高，且對環(huán)境造成污染等缺陷。
申請?zhí)枮镃N86106624的發(fā)明專利申請公開一種醫(yī)藥用結晶葡萄糖的制法，其方法是使脫支酶和葡萄糖淀粉酶與淀粉水解物作用，得到含葡萄糖97.0％(重)以上高純度糖液，再將糖液精制、濃縮，就可制得結晶葡萄糖，而不需再結晶，可低成本地制得不含發(fā)熱原的高純度結晶葡萄糖。公開號為CN1715423的發(fā)明專利申請公開一種從結晶葡萄糖母液中分離葡萄糖和功能新低聚糖的方法，通過合成專用樹脂，利用模擬移動床技術，從結晶葡萄糖母液中分離制備高純度葡萄糖和功能性低聚糖。具體方法是以結晶葡萄糖母液為原料，通過模擬移動床色譜系統(tǒng)，在35～95℃的操作溫度下，以水為洗脫劑，使葡萄糖與功能性低聚糖完全分離，得到富含葡萄糖的組分和富含功能性低聚糖的組分。公開號為CN1398989的發(fā)明專利申請公開一種葡萄糖生產(chǎn)中的結晶工藝，其特點是采用數(shù)臺臥式結晶器串聯(lián)為一組，實施連續(xù)進料、連續(xù)出料的臥式連續(xù)結晶工藝，只要控制物料進口、物料出口溫度等幾個主要參數(shù)指標，即可控制結晶過程的穩(wěn)定連續(xù)操作。
近年來膜分離技術不斷發(fā)展成熟，該技術使用成本方面逐漸下降，膜分離技術應用到葡萄糖的生產(chǎn)當中將顯現(xiàn)出良好的經(jīng)濟效益。保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，在實現(xiàn)自動化控制與清潔生產(chǎn)、降低生產(chǎn)成本方面，膜分離工藝體現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢，但現(xiàn)有的膜技術運用均是采用某一膜過程，解決某一具體問題，并沒有形成完整的基于全膜法的結晶葡萄糖生產(chǎn)工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的結晶葡萄糖生產(chǎn)工藝存在的不足，提供一種生產(chǎn)流程短、原料綜合利用度高和產(chǎn)品純度高、投資較少、生產(chǎn)成本較低的基于全膜技術的高純度結晶葡萄糖的制造方法。
本發(fā)明的步驟為1)淀粉液化將原料淀粉與水混合，配制成生產(chǎn)葡萄糖的液態(tài)淀粉料乳液，淀粉的含量占液態(tài)淀粉料乳液總質(zhì)量的20％～35％，然后進行滅菌，制備成淀粉乳液，再向淀粉乳液中加入a-高溫液淀粉酶，經(jīng)液化噴射器一次高壓噴射，二次加酶連續(xù)液化反應，水解成葡萄糖值(DE值)在14％～25％之間的液化淀粉液(含多聚糖、糊精等)；2)糖化將步驟1所制備的DE值(葡萄糖值)在14％～25％之間的液化淀粉液經(jīng)冷卻降溫到35-45℃后加入復合糖化酶并在此溫度下酶解成葡萄糖化液；3)微濾過濾將葡萄糖化液通過微濾過濾，得葡萄糖的微濾透析液和濾渣，濾渣經(jīng)干燥后作為飼料；4)超濾過濾將微濾透析液通過超濾過濾得超濾透析液和超濾濃縮液；5)納濾分離濃縮將超濾透析液通過納濾過濾得納濾透析液和納濾濃縮液；
6)濃縮將納濾透析液濃縮為葡萄糖濃縮液；7)噴霧干燥將葡萄糖濃縮液經(jīng)噴霧干燥得結晶葡萄糖成品。
在步驟1)中，原料淀粉為玉米淀粉、土豆淀粉、大米淀粉、木薯淀粉、紅薯淀粉等或其它淀粉。
在步驟2)中，在酶解48h后，每間隔0.5h或連續(xù)測定糖化液DE值，當DE值≥98％時，結束酶解過程。
在步驟3)中，微濾過濾所用的微濾膜材料選用陶瓷膜或金屬膜，其截留分子量為10000～500000MWCO(孔徑在0.01～1μm)，操作溫度為50～90℃，工作壓力進壓為3.5～7.5bar，出壓為1.0～6.0bar，壓力差為1.5～2.5bar。
在步驟4)中，超濾所用的膜材料選用聚醚砜超濾膜、聚砜超濾膜、聚酰胺膜、聚偏氟乙烯膜、聚丙烯腈膜、復合膜中的一種，其截留分子量為300～2500MWCO，操作溫度為35～45℃，工作壓力進壓為12.5～33.5bar，出壓為11.5～32.0bar，壓力差為1～1.5bar。
在步驟5)中，納濾所用的膜材料選用聚醚砜納濾膜、聚砜納濾膜、聚酰胺納濾膜、聚偏氟乙烯納濾膜、聚丙烯腈納濾膜、復合納濾膜中的一種，其截留分子量為150～350MWCO，操作溫度為35～45℃，工作壓力進壓為15.5～45.0bar，出壓為14.5～43.5bar，壓力差為1.0～2.0bar。
在步驟6)中，納濾透析液通過真空濃縮或常壓蒸發(fā)濃縮至含固量為25％～30％，得葡萄糖濃縮液，真空濃縮的條件為真空度35～55mmHg，濃縮溫度為55～65℃。
在步驟7)中，將25％～30％的的葡萄糖濃縮液經(jīng)噴霧干燥處理得純度為99.5％以上的葡萄糖成品，所用噴霧干燥器為電加熱或燃油加熱的離心噴霧干燥器。
與現(xiàn)有的葡萄糖生產(chǎn)工藝相比，本發(fā)明具有如下突出優(yōu)點1、糖化液運用微濾過濾，主要起到澄清糖化液的作用，可以去除料液當中的不溶性顆粒，如不溶性淀粉、脂肪、不溶性蛋白等物質(zhì)，并為后面的超濾起到預處理的作用。相比于傳統(tǒng)的轉鼓過濾而言，微濾膜過濾無須硅藻土和珍珠巖，濾液品質(zhì)好，而且沒有環(huán)境污染的問題。
2、利用超濾可去除微濾透析液當中的蛋白、色素，并截留大部分的大分子量的雜糖，透過超濾的成分為葡萄糖、無機鹽與極少量色素與小分子雜糖。以超濾取代傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的活性炭脫色的作用。
3、利用納濾可截留料液當中二價無機鹽，并進一步去除料液當中的色素與二糖以上雜糖，尤其是在替代離子交換作用的同時，保證料液透過納濾之后葡萄糖DX值將超過99.5％，省去結晶的過程，縮短了生產(chǎn)工藝，節(jié)省了結晶的設備投資和運行費用，從而大幅度地降低了結晶葡萄糖的生產(chǎn)成本。
4、沒有母液損失的問題；純度高的葡萄糖收率提高10％以上。
5、能回收淀粉、二糖以上的多糖物質(zhì)，增加附加值。
6、整個過程沒有廢水、廢物等環(huán)保問題。
7、工藝流程大幅度簡化，對傳統(tǒng)工藝而言，一是可以省去活性炭的成本，二是沒有環(huán)境污染的問題，另外因為沒有真空、板框過濾、結晶的過程，操作簡單。



圖1為本發(fā)明實施例生產(chǎn)工藝流程框圖。
具體實施方式
實施例11、淀粉液化將原料淀粉500Kg與1100Kg水混合，配制成31％的淀粉乳液，然后于110～115℃進行滅菌，制備成生產(chǎn)葡萄糖的液態(tài)淀粉料乳液。向液態(tài)淀粉料乳液中加入α-高溫液化淀粉酶，經(jīng)液化噴射器一次高壓噴射和二次加酶連續(xù)液化反應，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、糖化將步驟1所制備的DE值(葡萄糖值)在14％～25％之間的液化淀粉液經(jīng)冷卻降溫到35～38℃后加入復合糖化酶并在此溫度條件下進行酶解使液化淀粉液進一步酶解成葡萄糖，在酶解48h后，每0.5h測定(或連續(xù)測定)糖化液DE值，經(jīng)酶解52h，DE值達到98％時，結束酶解過程。
3、微濾過濾將步驟2糖化所得的葡萄糖料液通過微濾過濾，得葡萄糖的微濾透析液2250Kg和246Kg濾渣，濾渣經(jīng)干燥后作為飼料。微濾過濾所用的微濾膜材料是截留分子量為120000MWCO的陶瓷膜，工藝條件是操作溫度為50～60℃，工作壓力進壓為3.5bar，出壓為1bar，壓力差為2.5bar。
4、超濾過濾將步驟3所述的微濾過濾所得的微濾透析液通過超濾過濾得超濾透析液和和超濾濃縮液，超濾所用的膜材料是截留分子量為2500MWCO的聚偏氟乙烯超濾膜，工藝條件是操作溫度為45℃，工作壓力進壓為15.5bar，出壓為14.5bar，壓力差為1.0bar。
5、納濾分離濃縮將步驟4所述的超濾過濾所得的超濾透析液通過納濾過濾得納濾葡萄糖透析液和和納濾濃縮液，納濾所用的膜材料是截留分子量為350MWCO的聚醚砜納濾膜，工藝條件是操作溫度為45℃，工作壓力進壓為45.0bar，出壓為43.5bar，壓力差為1.5bar。
6、濃縮將步驟5納濾過濾分離所得的葡萄糖的納濾透析液通過真空濃縮或常壓蒸發(fā)濃縮至含固量為30％，得葡萄糖濃縮液。真空濃縮的條件為真空度35mmHg，濃縮溫度為55℃。
7、噴霧干燥經(jīng)過納濾過濾分離濃縮所得的30％的的葡萄糖濃縮液經(jīng)噴霧干燥處理得純度為99.5％以上的葡萄糖成品，所用噴霧干燥器為電加熱或燃油加熱的離心噴霧干燥器，型號根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模確定。
實施例21、淀粉液化將原料淀粉750Kg與1400Kg水混合，配制成35％的淀粉乳液，然后于115℃進行滅菌，制備成生產(chǎn)葡萄糖的液態(tài)淀粉料乳液。向液態(tài)淀粉料乳液中加入α-高溫液化淀粉酶，經(jīng)液化噴射器一次高壓噴射和二次加酶連續(xù)液化反應，水解成DE值(葡萄糖值)在14％～25％的多聚糖、糊精等。
2、糖化將步驟1所制備的DE值(葡萄糖值)在14％～25％之間的液化淀粉液經(jīng)冷卻降溫到40～42℃后加入復合糖化酶并在此溫度條件下進行酶解使液化淀粉液進一步酶解成葡萄糖，在酶解48h后，每0.5h測定(或連續(xù)測定)糖化液DE值，經(jīng)49h酶解，測定DE值達到98％，結束酶解過程。
3、微濾過濾將步驟2糖化所得的葡萄糖料液通過微濾過濾，得葡萄糖的微濾透析液3600Kg和393Kg濾渣，濾渣經(jīng)干燥后作為飼料。微濾過濾所用的微濾膜材料是截留分子量為300000MWCO的金屬膜，工藝條件是操作溫度為60～65℃，工作壓力進壓為7.5bar，出壓為6.0bar，壓力差為1.5bar。
4、超濾過濾將步驟3所述的微濾過濾所得的微濾透析液通過超濾過濾得超濾透析液和和超濾濃縮液，超濾所用的膜材料是截留分子量為300MWCO的聚偏氟乙烯超濾膜、工藝條件是操作溫度為45℃，工作壓力進壓為12.5bar，出壓為11.50bar，壓力差為1.0bar。
5、納濾分離濃縮將步驟4所述的超濾過濾所得的超濾透析液通過納濾過濾得納濾葡萄糖透析液和和納濾濃縮液，納濾所用的膜材料是截留分子量為150MWCO的醋酸纖維納濾膜，工藝條件是操作溫度為45℃，工作壓力進壓為33.5bar，出壓為31.5bar，壓力差為2.0bar。
6、濃縮將步驟5納濾過濾分離所得的葡萄糖的納濾透析液通過真空濃縮或常壓蒸發(fā)濃縮至含固量為25％，得葡萄糖濃縮液。真空濃縮的條件為真空度55mmHg，濃縮溫度為65℃。
7、噴霧干燥經(jīng)過納濾過濾分離濃縮所得的30％的的葡萄糖濃縮液經(jīng)噴霧干燥處理得純度為99.5％以上的葡萄糖成品，所用噴霧干燥器為電加熱離心噴霧干燥器。
實施例31、淀粉液化將原料淀粉500Kg與1100Kg水混合，配制成31％的淀粉乳液，然后于115℃進行滅菌，制備成生產(chǎn)葡萄糖的液態(tài)淀粉料乳液。向液態(tài)淀粉料乳液中加入—高溫液化淀粉酶，經(jīng)液化噴射器一次高壓噴射和二次加酶連續(xù)液化反應，水解成DE值(葡萄糖值)在14％～25％的多聚糖、糊精等。
2、糖化將步驟1所制備的DE值(葡萄糖值)在14％～25％之間的液化淀粉液經(jīng)冷卻降溫到42～45℃后加入復合糖化酶并在此溫度條件下進行酶解使液化淀粉液進一步酶解成葡萄糖，在酶解48h后，每0.5h測定(或連續(xù)測定)糖化液DE值，61h時，測定DE值達到98％時，結束酶解過程。
3、微濾過濾將步驟2糖化所得的葡萄糖料液通過微濾過濾，得葡萄糖的微濾透析液2240Kg和253Kg濾渣，濾渣經(jīng)干燥后作為飼料。微濾過濾所用的微濾膜材料是截留分子量為5000000MWCO的陶瓷膜，工藝條件是操作溫度為80～90℃，工作壓力進壓為4.0bar，出壓為2.0bar，壓力差為2.0bar。
4、超濾過濾將步驟3所述的微濾過濾所得的微濾透析液通過超濾過濾得超濾透析液和和超濾濃縮液，超濾所用的膜材料是截留分子量為1000MWCO的聚偏氟乙烯超濾膜、工藝條件是操作溫度為40℃，工作壓力進壓為33.5bar，出壓為32.0bar，壓力差為1.5bar。
5、納濾分離濃縮將步驟4所述的超濾過濾所得的超濾透析液通過納濾過濾得納濾葡萄糖透析液和納濾濃縮液，納濾所用的膜材料是截留分子量為200MWCO的醋酸纖維卷式納濾膜芯，工藝條件是操作溫度為45℃，工作壓力進壓為15.5bar，出壓為14.5bar，壓力差為1.0bar。
6、濃縮將步驟5納濾過濾分離所得的葡萄糖的納濾透析液通過真空濃縮或常壓蒸發(fā)濃縮至含固量為28％，得葡萄糖濃縮液。真空濃縮的條件為真空度45mmHg，濃縮溫度為60℃。
7、噴霧干燥經(jīng)過納濾過濾分離濃縮所得的30％的的葡萄糖濃縮液經(jīng)噴霧干燥處理得純度為99.5％以上的葡萄糖成品，所用噴霧干燥器為燃油加熱的離心噴霧干燥器。
權利要求
1.基于全膜法的結晶葡萄糖制造方法，其特征在于其步驟為1)淀粉液化將原料淀粉與水混合，配制成生產(chǎn)葡萄糖的液態(tài)淀粉料乳液，淀粉的含量占液態(tài)淀粉料乳液總質(zhì)量的20％～35％，然后進行滅菌，制備成淀粉乳液，再向淀粉乳液中加入α-高溫液淀粉酶，經(jīng)液化噴射器一次高壓噴射，二次加酶連續(xù)液化反應，水解成葡萄糖值在14％～25％之間的液化淀粉液；2)糖化將步驟1所制備的葡萄糖值在14％～25％之間的液化淀粉液經(jīng)冷卻降溫到35～45℃后加入復合糖化酶并在此溫度下酶解成葡萄糖化液；3)微濾過濾將葡萄糖料液通過微濾過濾，得葡萄糖的微濾透析液和濾渣，濾渣經(jīng)干燥后作為飼料；4)超濾過濾將微濾透析液通過超濾過濾得超濾透析液和超濾濃縮液；5)納濾分離濃縮將超濾透析液通過納濾過濾得納濾透析液和納濾濃縮液；6)濃縮將納濾透析液濃縮為葡萄糖濃縮液；7)噴霧干燥將葡萄糖濃縮液經(jīng)噴霧干燥得結晶葡萄糖成品。
2.如權利要求
1所述的基于全膜法的結晶葡萄糖制造方法，其特征在于所述的原料淀粉選自玉米淀粉、土豆淀粉、大米淀粉、木薯淀粉、紅薯淀粉或其它淀粉。
3.如權利要求
1所述的基于全膜法的結晶葡萄糖制造方法，其特征在于在步驟2)中，在酶解48h后，每間隔0.5h或連續(xù)測定糖化液葡萄糖值，當葡萄糖值≥98％時，結束酶解過程。
4.如權利要求
1所述的基于全膜法的結晶葡萄糖制造方法，其特征在于在步驟3)中，微濾過濾所用的微濾膜材料選自陶瓷膜或金屬膜，其截留分子量為10000～500000MWCO。
5.如權利要求
1或4所述的基于全膜法的結晶葡萄糖制造方法，其特征在于在步驟3)中，微濾過濾的操作溫度為50～90℃，工作壓力進壓為3.5～7.5bar，出壓為1.0～6.0bar，壓力差為1.5～2.5bar。
6.如權利要求
1所述的基于全膜法的結晶葡萄糖制造方法，其特征在于在步驟4)中，超濾所用的膜材料選自聚醚砜超濾膜、聚砜超濾膜、聚酰胺膜、聚偏氟乙烯膜、聚丙烯腈膜、復合膜中的一種，其截留分子量為300～2500MWCO。
7.如權利要求
1或6所述的基于全膜法的結晶葡萄糖制造方法，其特征在于在步驟4)中，超濾的操作溫度為35～45℃，工作壓力進壓為12.5～33.5bar，出壓為11.5～32.0bar，壓力差為1～1.5bar。
8.如權利要求
1所述的基于全膜法的結晶葡萄糖制造方法，其特征在于在步驟5)中，納濾所用的膜材料選自聚醚砜納濾膜、聚砜納濾膜、聚酰胺納濾膜、聚偏氟乙烯納濾膜、聚丙烯腈納濾膜、復合納濾膜中的一種，其截留分子量為150～350MWCO。
9.如權利要求
1或8所述的基于全膜法的結晶葡萄糖制造方法，其特征在于在步驟5)中，納濾的操作溫度為35～45℃，工作壓力進壓為15.5～45.0bar，出壓為14.5～43.5bar，壓力差為1.0～2.0bar。
10.如權利要求
1所述的基于全膜法的結晶葡萄糖制造方法，其特征在于在步驟6)中，納濾透析液通過真空濃縮或常壓蒸發(fā)濃縮至含固量為25％～30％，得葡萄糖濃縮液，真空濃縮的條件為真空度35～55mmHg，濃縮溫度為55～65℃。
專利摘要
基于全膜法的結晶葡萄糖制造方法，涉及一種葡萄糖，提供一種生產(chǎn)流程短、原料綜合利用度高和產(chǎn)品純度高、投資較少、生產(chǎn)成本較低的基于全膜技術的高純度結晶葡萄糖的制造方法。步驟為淀粉液化得DE值在14％～25％的液化淀粉液；冷卻后加復合糖化酶酶解成葡萄糖化液；經(jīng)微濾過濾得葡萄糖微濾透析液和濾渣，濾渣經(jīng)干燥后作為飼料；微濾透析液通過超濾過濾得超濾透析液和超濾濃縮液；超濾透析液通過納濾過濾得納濾透析液和納濾濃縮液；納濾透析液濃縮為葡萄糖濃縮液；經(jīng)噴霧干燥得結晶葡萄糖成品。料液透過納濾后DX值超過99.5％，省去結晶的過程，葡萄糖收率提高10％以上。能回收淀粉、二糖以上的多糖物質(zhì)，無廢水、廢物等環(huán)保問題。
文檔編號C13K3/00GKCN1810994SQ200610008733
公開日2006年8月2日 申請日期2006年2月7日
發(fā)明者藍偉光, 方富林, 洪昱斌 申請人:三達膜科技(廈門)有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan