CN101230406A - 加酶淀粉糖浆原料的挤压加工方法、装置和糖化方法 - Google Patents

加酶淀粉糖浆原料的挤压加工方法、装置和糖化方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于淀粉糖生产工艺中的添加酶制剂的淀粉糖浆原料的挤压加工方法、加工装置和挤出物的糖化方法的技术领域。其主要技术特点是提供添加酶制剂的淀粉糖浆原料的挤压装置、添加酶制剂的种类及数量、挤压加工系统合理参数和使用挤出的挤压添加酶制剂的淀粉糖浆原料的合理糖化方法，使糖化液的糖化、过滤顺利进行。与目前普遍采用的传统不挤压淀粉糖浆原料的双酶法生产淀粉糖浆相比，达到目前传统不挤压淀粉糖浆原料的糖化液相同DE值时，所需的糖化时间仅为目前传统的糖化时间的1/3～1/4。

Description

加酶淀粉糖浆原料的挤压加工方法、装置和糖化方法
技术领域
本发明属于淀粉糖生产工艺中的添加酶制剂的淀粉糖浆原料的挤压加工方法、加工装置和挤出物的糖化方法的技术领域。
背景技术
目前国内外学者、企业采用双酶法生产玉米淀粉糖浆，其生产工艺过程为：玉米-清理(去杂)-浸泡-湿法分离胚芽-分离纤维-分离麸质(分离蛋白)-淀粉乳-糊化液化(添加耐温α-淀粉酶)-糖化(添加糖化酶)-糖浆(刘亚伟.玉米淀粉生产及转化技术[M].北京：化学工业出版社.2004，尤新.淀粉糖品生产与应用手册[M].北京：中国轻工业出版社.1999，M.J.E.C.van der Maarel.Properties and applications ofstarch-converting enzymes of the α-amylase family.Journal ofBiotechnology.2002，94：137-155)。上述工艺耗水、耗电较多，易造成环境污染。
我国学者曾经使用脱胚玉米膨化物生产玉米淀粉糖浆(杨铭铎.膨化技术在淀粉糖浆生产中应用的研究.中国粮油学报[J].1989(2)：38～45)，其生产工艺过程为：玉米-清理(去杂)-挤压膨化脱胚玉米粉-调浆(料水比为1∶5或1∶6)-液化(添加耐温α-淀粉酶)-糖化(添加糖化酶)-糖浆。由于玉米膨化物，调浆后，糖化液糖化过滤困难，使该技术至今难于在生产中应用。
发明专利-挤压蒸煮淀粉糖浆原料的加工方法、加工装置和糖化方法(申请号：200510045327.1，申请日：2005年12月9日，申请人：山东理工大学，发明人：申德超)，较好的解决了上述糖化液糖化过滤困难的难题.但要使糖浆得到较高的DE值，如DE＝95％，仍需要糖化30小时左右的时间。
发明专利-挤压加酶的淀粉糖浆原料的加工方法、装置和糖化方法(申请号：200710015601.X，申请日：2007年5月11日，申请人：山东理工大学，发明人：申德超)，较好的解决上述问题。使糖浆得到较高的DE值，如DE＝95％，需要的糖化时间小于30小时。
但上述现有技术没有指出添加酶制剂的淀粉糖浆原料在挤压前添加的酶制剂的种类和数量，挤出物在其糖化过程中的液化阶段添加的α-淀粉酶制剂和糖化阶段添加的糖化酶制剂的种类和数量，现有技术的加酶淀粉糖浆原料的挤压加工方法、加工装置的参数不尽合理及其挤出物的糖化方法仍需改进、完善。
大量的试验表明，只有克服上述现有技术的不足，才能使淀粉降解得彻底，糖化效果才能进一步改善。使添加酶制剂的淀粉糖浆原料的挤出物的糖化效果进一步稳定提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种淀粉糖浆生产工艺中的添加酶制剂的淀粉糖浆原料的挤压加工方法、加工装置和挤出物的糖化方法。用于进一步解决现有技术使淀粉糖浆原料的淀粉降解得不彻底，要得到较高DE值的糖浆(如DE＝95％)，需要较长的糖化时间的问题。
为了达到解决上述问题的目的，本发明的技术措施是，提供一种添加酶制剂的淀粉糖浆原料的挤压装置，其中所述的挤压装置主要由一个轴向对开式的套筒整体和一个螺杆整体组成，其套筒整体由轴向对开式的第一节套筒2、第二节套筒4、第三节套筒5和第四节套筒7组成，所述套筒由后及前安装，套筒整体为轴向对开式，工作时第一节套筒2、第二节套筒4、第三节套筒5和第四节套筒7闭合，由紧固件14、紧固件16、紧固件13、紧固件17、紧固件12、紧固件18、紧固件11和紧固件19锁紧上述各节套筒的上下部，第一节螺杆1、第二节螺杆6和第三节螺杆10由后及前套装在主轴15上，随主轴15一起转动，组成螺杆整体；拆掉摸板8和上述各紧固件，由第一节套筒2、第二节套筒4、第三节套筒5和第四节套筒7组成的两个对开式整体，分别绕枢转轴A、B点向外转动，使套筒整体沿轴向分开；第一节套筒2不被加热或冷却，第二节套筒4、第三节套筒5和第四节套筒7的外表面由带压力的热蒸气或电加热，由冷却水或空气强制冷却，筒温可自控调节。
上述挤压装置的螺杆整体和套筒整体，其中主轴15上的第一节螺杆1、第二节螺杆6、第三节螺杆10的外螺纹的旋向与第二节套筒4、第三节套筒5、第四节套筒7内表面的连续的内螺纹的螺纹旋向相反，第二节螺杆6、第三节螺杆10的外螺纹的螺旋角与第二节套筒4、第三节套筒5、第四节套筒7内表面的连续的内螺纹的螺旋角大致相等；第三节螺杆10小端端面与模板8内表面之间的体积应为第三节螺杆10小端转一转时推出物料体积的0.3倍～7倍；螺杆整体的压缩比为5～35，长径比为5～20；模板8的模孔9的孔径为Φ3mm～Φ22mm可调，模孔9的长度为5mm～30mm，可调。
本发明同时提供一种用于生产淀粉糖浆的添加酶制剂的淀粉糖浆原料的挤压加工方法，其中挤压前的淀粉糖浆原料，经粉碎全部通过孔径为1.5mm～7mm的筛片，粉碎后的淀粉糖浆原料，含水率调为15％～50％，同时添加适量的酶制剂，调整pH值为5.0～7.0，利用上述挤压装置挤压加工添加酶制剂的淀粉糖浆原料，其中挤压系统参数范围为：第一节套筒2不被加热或冷却，第二节套筒4、第三节套筒5和第四节套筒7的温度分别为13℃～55℃、13℃～75℃和20℃～90℃，温度可自控调节；第一节螺杆1、第二节螺杆6和第三节螺杆10组成的螺杆整体的转速为25r/min～280r/min，可调，挤出的挤压添加酶制剂的淀粉糖浆原料冷却至室温，经低温干燥，干燥温度小于或等于75℃，干燥后含水率＜15％，经粉碎全部通过孔径为2～9mm筛片，或者挤出的挤压添加酶制剂的淀粉糖浆原料，被切碎，冷却至室温，备用。
上述挤压前淀粉糖浆原料添加适量的酶制剂包括添加适量的耐高温α-淀粉酶、高效耐温α-淀粉酶、中温α-淀粉酶、糖化酶、葡萄糖糖化酶、高效糖化酶、强效糖化酶中的一种或几种，其添加量分别为每吨淀粉糖浆原料添加0.2L～1.5L或0.2kg～1.5kg。
上述挤出的挤压添加酶制剂的淀粉糖浆原料包括挤出的挤压添加酶制剂的大米、脱胚玉米、带胚玉米、高粱米、大麦、小麦及其淀粉、粗淀粉中的一种或几种。
本发明还提供一种上述加工方法制备的挤出的挤压添加酶制剂淀粉糖浆原料的糖化方法，其技术措施如下：
上述挤出的挤压添加酶制剂淀粉糖浆原料的粉粒或切碎物→调浆，料水比为1∶1.3～1∶3.5，调pH＝6.0～7.0，添加适量CaCl2，添加适量α-淀粉酶制剂→液化，升温至70℃～100℃，保温10min～70min→冷却，至45℃～70℃，调pH＝3.8～5.0，→糖化，添加适量糖化酶制剂，保温数小时→灭酶，用无水酒精检验无糊精存在时，调pH＝4.5～5.3，加热至80℃～95℃，保温5min～70min→冷却，至60℃～70℃→过滤→糖化液。
上面所述的α-淀粉酶制剂包括中温α-淀粉酶，耐高温α-淀粉酶和高效耐温α-淀粉酶中的一种或几种，其添加量分别为每吨淀粉糖浆原料添加0.2L～1L或0.2kg～1kg。
上面所述的糖化酶制剂包括糖化酶、葡萄糖糖化酶、高效糖化酶、强效糖化酶中的一种或几种，其添加量分别为每吨淀粉糖浆原料添加0.4L～2L或0.4kg～2kg。
本发明与现有技术相比有下述优点：
1.本发明指出现有技术没有指出的加酶淀粉糖浆原料在挤压前添加的酶制剂的种类和数量，挤出物在其糖化过程中的液化阶段添加的α-淀粉酶制剂和糖化阶段添加的糖化酶制剂的种类和数量，以及提供挤压加工装置的合理参数、挤压加工系统的合理参数和挤出物的合理糖化方法。
2.大量试验研究结果表明，本发明指出的添加酶制剂的淀粉糖浆原料的挤压物及其糖化方法，可使糖化液经8～12小时糖化，其DE值可达到96％以上。
附图说明
图1是本发明的挤压装置的主视图；
图2是本发明的挤压装置的俯视图的半剖视图。
具体实施
本发明的实施例：下面结合附图，对本发明实施作进一步说明。
挤压前的淀粉糖浆原料，经粉碎全部通过孔径为4mm的筛片，粉碎后的淀粉糖浆原料，含水率调为35％，同时添加适量的耐高温α-淀粉酶，其添加量为每吨淀粉糖浆原料添加0.85L或0.85kg。调整pH值为6.0～6.2，上述淀粉糖浆原料，经过喂入口20进入挤压装置，见附图1和附图2，在第一节螺杆1、第二节螺杆6、和第三节螺杆10的外表面和第一节套筒2、第二节套筒4、第三节套筒5、第四节套筒7的内表面构成的挤压腔体中，随主轴15、第一节螺杆1、第二节螺杆6、第三节螺杆10一起转动，通过热传导，各节套筒加热或冷却挤压腔体中物料。被挤压的添加耐高温α-淀粉酶的淀粉糖浆原料由后及前经过第一节螺杆1、第二节螺杆6和第三节螺杆10，最后从模板8的模孔9挤出。
其中挤压装置的套筒整体由轴向对开式的第一节套筒2、第二节套筒4、第三节套筒5和第四节套筒7组成，所述套筒由后及前安装，套筒整体为轴向对开式，工作时第一节套筒2、第二节套筒4、第三节套筒5和第四节套筒7闭合，由紧固件14、紧固件16、紧固件13、紧固件17、紧固件12、紧固件18、紧固件11和紧固件19锁紧上述各节套筒的上下部，第一节螺杆1、第二节螺杆6和第三节螺杆10由后及前套装在主轴15上，随主轴15一起转动，组成螺杆整体；拆掉摸板8和上述各紧固件，由第一节套筒2、第二节套筒4、第三节套筒5和第四节套筒7组成的两个对开式整体，分别绕枢转轴A、B点向外转动，使套筒整体沿轴向分开；第一节套筒2不被加热或冷却，第二节套筒4、第三节套筒5和第四节套筒7的外表面由带压力的热蒸气或电加热，由冷却水或空气强制冷却，筒温可自控调节。
上述挤压装置的螺杆整体和套筒整体，其中主轴15上的第一节螺杆1、第二节螺杆6、第三节螺杆10的外螺纹的旋向与第二节套筒4、第三节套筒5、第四节套筒7内表面的连续的内螺纹的螺纹旋向相反，第二节螺杆6、第三节螺杆10的外螺纹的螺旋角与第二节套筒4、第三节套筒5、第四节套筒7内表面的连续的内螺纹的螺旋角大致相等；第三节螺杆10小端端面与模板8内表面之间的体积应为第三节螺杆10小端转一转时推出物料体积的5倍；螺杆整体的压缩比为10，长径比为8；模板8的模孔9的孔径为Φ14mm，模孔9的长度为15mm。
制备添加耐高温α-淀粉酶原料的挤压加工参数范围为：第一节套筒2不被加热或冷却，第二节套筒4、第三节套筒5和第四节套筒7的温度分别为30℃～35℃、50℃～55℃和70℃～75℃，温度可自控调节；第一节螺杆1、第二节螺杆6和第三节螺杆10组成的螺杆整体的转速为100r/min，挤出的挤压添加耐高温α-淀粉酶的淀粉糖浆原料冷却至室温，经低温干燥，干燥温度小于或等于70℃，干燥后含水率＜15％，经粉碎全部通过孔径为4mm的筛片，或者挤出的挤压添加耐高温α-淀粉酶的淀粉糖浆原料，被切碎，通风干燥冷却至室温，备用。
上述挤出的挤压添加耐高温α-淀粉酶的淀粉糖浆原料包括挤出的挤压添加耐高温α-淀粉酶的大米、脱胚玉米、带胚玉米、高粱米、大麦、小麦及其淀粉、粗淀粉中的一种或几种。
上述加工方法制备的挤出的挤压添加耐高温α-淀粉酶的淀粉糖浆原料的糖化方法，其技术措施如下：
挤出的挤压添加耐高温α-淀粉酶的淀粉糖浆原料的粉粒或切碎物-→调浆，料水比为1∶2.5，调pH＝6.0～6.2，添加适量CaCl2，添加适量耐高温α-淀粉酶，其添加量为每吨淀粉糖浆原料添加0.5L或0.5kg→液化，升温至95℃，保温40min→冷却，至45℃～70℃，调pH＝4.2～4.5→糖化，添加适量糖化酶，其添加量为每吨淀粉糖浆原料添加1.2L或1.2kg，保温数小时→灭酶，用无水酒精检验无糊精存在时，调pH＝4.8～5.0，加热至85℃，保温20min→冷却，至63℃→过滤→糖化液。
本发明的挤压添加酶制剂的淀粉糖浆原料，即可用于生产DE值小于20％的低转化糖浆和DE值为38～42％的中转化糖浆，还可用于生产DE值大于60％的高转化糖浆。

Claims (11)

1.一种用于挤压加工添加酶制剂的淀粉糖浆原料的挤压装置，其特征在于，挤压装置主要由一个轴向对开式的套筒整体和一个螺杆整体组成，其套筒整体由轴向对开式的第一节套筒(2)、第二节套筒(4)、第三节套筒(5)和第四节套筒(7)组成，所述套筒由后及前安装，套筒整体为轴向对开式，工作时第一节套筒(2)、第二节套筒(4)、第三节套筒(5)和第四节套筒(7)闭合，由紧固件(14)、紧固件(16)、紧固件(13)、紧固件(17)、紧固件(12)、紧固件(18)、紧固件(11)和紧固件(19)锁紧上述各节套筒的上下部，第一节螺杆(1)、第二节螺杆(6)和第三节螺杆(10)由后及前套装在主轴(15)上，随主轴(15)一起转动，组成螺杆整体；拆掉摸板(8)和上述各紧固件，由第一节套筒(2)、第二节套筒(4)、第三节套筒(5)和第四节套筒(7)组成的两个对开式整体，分别绕枢转轴A、B点向外转动，使套筒整体沿轴向分开；第一节套筒(2)不被加热或冷却，第二节套筒(4)、第三节套筒(5)和第四节套筒(7)的外表面由带压力的热蒸气或电加热，由冷却水或空气强制冷却，筒温可自控调节。
2.如权利要求1所述的挤压装置的螺杆整体和套筒整体，其特征在于，主轴(15)上的第一节螺杆(1)、第二节螺杆(6)、第三节螺杆(10)的外螺纹的旋向与第二节套筒(4)、第三节套筒(5)、第四节套筒(7)内表面的连续的内螺纹的螺纹旋向相反，第二节螺杆(6)、第三节螺杆(10)的外螺纹的螺旋角与第二节套筒(4)、第三节套筒(5)、第四节套筒(7)内表面的连续的内螺纹的螺旋角大致相等；第三节螺杆(10)小端端面与模板(8)内表面之间的体积应为第三节螺杆(10)小端转一转时推出物料体积的0.3倍～7倍；螺杆整体的压缩比为5～35，长径比为5～20；模板(8)的模孔(9)的孔径为Φ3mm～Φ22mm可调，模孔(9)的长度为5mm～30mm，可调。
3.一种用于制备添加酶制剂的淀粉糖浆原料的挤压加工方法，其特征在于，挤压前的淀粉糖浆原料，经粉碎全部通过孔径为1.5mm～7mm的筛片，粉碎后的淀粉糖浆原料，含水率调为15％～50％，同时添加适量的酶制剂，调整pH值为5.0～7.0，利用权利要求1、2所述的挤压装置进行挤压加工上述淀粉糖浆原料，其中挤压系统参数范围为：第一节套筒(2)不被加热或冷却，第二节套筒(4)、第三节套筒(5)和第四节套筒(7)的温度分别为13℃～55℃、13℃～75℃和20℃～90℃，温度可自控调节；第一节螺杆(1)、第二节螺杆(6)和第三节螺杆(10)组成的螺杆整体的转速为25r/min～280r/min，可调，挤出的挤压添加酶制剂的淀粉糖浆原料冷却至室温，经低温干燥，干燥温度小于或等于75℃，干燥后含水率＜15％，经粉碎全部通过孔径为2mm～9mm的筛片，或者挤出的挤压添加酶制剂的淀粉糖浆原料，被切碎，通风干燥冷却至室温，备用。
4.如权利要求3所述的挤压加工方法，其特征在于，所述的挤压前淀粉糖浆原料添加适量的酶制剂包括添加适量的耐高温α-淀粉酶、高效耐温α-淀粉酶、中温α-淀粉酶、糖化酶、葡萄糖糖化酶、高效糖化酶、强效糖化酶中的一种或几种。
5.如权利要求4所述的挤压加工方法，其特征在于，所述的耐高温α-淀粉酶、高效耐温α-淀粉酶、中温α-淀粉酶、糖化酶、葡萄糖糖化酶、高效糖化酶、强效糖化酶的添加量分别为每吨淀粉糖浆原料添加0.2L～1.5L或0.2kg～1.5kg。
6.如权利要求3所述的挤压加工方法，其特征在于，所述的挤出的挤压添加酶制剂的淀粉糖浆原料包括挤出的挤压添加酶制剂的大米、脱胚玉米、带胚玉米、高粱米、大麦、小麦及其淀粉、粗淀粉中的一种或几种。
7.如权利要求6所述的挤出的挤压添加酶制剂淀粉糖浆原料的糖化方法，其特征在于，挤出的挤压添加酶制剂淀粉糖浆原料的粉粒或切碎物→调浆，料水比为1∶1.3～1∶3.5，调pH＝6.0～7.0，添加适量CaCl2，添加适量α-淀粉酶制剂→液化，升温至70℃～100℃，保温10min～70min→冷却，至45℃～70℃，调pH＝3.8～5.0，→糖化，添加适量糖化酶制剂，保温数小时→灭酶，用无水酒精检验无糊精存在时，调pH＝4.5～5.3，加热至80℃～95℃，保温5min～70min→冷却，至60℃～70℃→过滤→糖化液。
8.如权利要求7所述的糖化方法，其特征在于，所述的α-淀粉酶制剂包括中温α-淀粉酶，耐高温α-淀粉酶和高效耐温α-淀粉酶中的一种或几种。
9.如权利要求8所述的糖化方法，其特征在于，所述的中温α-淀粉酶、耐高温α-淀粉酶、高效耐温α-淀粉酶的添加量分别为每吨淀粉糖浆原料添加0.2L～1L或0.2kg～1kg。
10.如权利要求7所述的糖化方法，其特征在于，所述的糖化酶制剂包括糖化酶、葡萄糖糖化酶、高效糖化酶、强效糖化酶中的一种或几种。
11.如权利要求10所述的糖化方法，其特征在于，所述的糖化酶、葡萄糖糖化酶、高效糖化酶、强效糖化酶的添加量分别为每吨淀粉糖浆原料添加0.4L～2L或0.4kg～2kg。
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