CN101331924B - 用生产菊粉的废液制作菊粉糖浆的方法 - Google Patents
用生产菊粉的废液制作菊粉糖浆的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种用菊粉废液生产菊粉糖浆的方法，按下述步骤进行：a、纳滤分离：将35～50℃的菊粉废液进入纳滤分离系统，应用型号为S-372的纳滤膜，工艺参数：入膜压力21～22bar，浓缩浓度21～23％，当电导率从10000us/cm降低到500us/cm时，制得截留滤液A；b、首次脱色：截留滤液A通过应用糖用型颗粒活性炭的活性炭装置去除色素，脱色时间为2.5～3小时，得到清澈透明、略显淡黄色的清净糖液B；c、双效浓缩：按照浓缩浓度设计要求对清净糖液B进行双效浓缩，制得浓缩液C；d、二次脱色：将浓缩液C通过应用糖用型颗粒活性炭的活性炭装置进行第二次脱色，制得无色或微黄透明的糖液D；e、灭菌罐装：将糖液D无菌罐装入食品级塑料桶或铁桶。
Description
技术领域 本发明涉及一种食品原料加工方法，具体地说是一种用生产菊粉所产生的废液来制作菊粉糖浆的方法。
背景技术 研究表明，菊粉和菊粉糖浆都是益生素，是一种纯天然的多聚糖，它们可以调整肠道内的微生物，尤其是能选择性地促进肠道内有益的双歧杆菌的生长。菊粉和菊粉糖浆都能促进钙的吸收，从而提高钙的生物利用率，菊粉和菊粉糖浆作为膳食纤维复合物，也已被正式认可。人们对添加蔗糖、葡萄糖等热值高并有一定副作用的食糖越来越不欢迎，而菊粉、菊粉糖浆的热值低，甜度高，是比较理想的食品新糖源。现已广泛应用于乳制品、乳酸饮料、固体饮料、糖果、饼干、果冻等多种食品，特别是保健食品和功能性食品中，约有200多个品种。
日本及欧美发达国家从20世纪80年代初开始利用植物提取菊粉和菊粉糖浆，到目前对菊粉生产的研究仍然十分火热，全世界菊粉及菊粉糖浆工业化生产厂商主要有三家公司，分别是比利时ORAFTI公司和WARCOING公司及荷兰SEN-SUS集团子公司。三家公司产量占世界菊粉和菊粉糖浆产量的80％。这些公司所生产的菊粉和菊粉糖浆均以菊苣为原料，欧洲菊苣生产基地由1990年几百公顷增加到2003年2万公顷。特别是土地相对较贫瘠的荷兰，通过大力推广种植菊苣，已成为最重要的菊粉出口国。在欧洲，菊粉及相关产品已成为很大的一个产业，用菊粉和菊粉糖浆开发的食品多达400～500种。
菊芋即洋姜也是生产菊粉的原料。菊芋在我国历来只有零星种植，主要用于加工腌菜食用，附加值低，利用量小。近几年，国内开始了菊粉工艺的研究工作，主要单位有华南理工大学、天津微生物研究所、无锡轻工大学等。青海、内蒙、甘肃、宁夏等省区有部份菊粉项目启动建设，技术均处于研发或小批量生产阶段，产品品质与欧洲同类产品间存在差距。尽管菊粉和菊粉糖浆在国际市场需求旺盛，国内产品却因市场开拓力度不足而未及时打开销路，目前国内食品行业使用的高纯度菊粉和菊粉糖浆仍依靠进口。
目前，国内用菊芋加工菊粉的生产过程中，其纳滤工艺所产生的废液直接排放。申请人通过对废液分析发现：纳滤过程产生的废液中含有2％的有效成分，这2％的有效成分中：含小分子的菊粉占60％，总糖占35％左右，灰分5％左右。所说的总糖包括蔗糖、果糖、葡萄糖、麦芽糖等单糖及二糖；所说的灰分主要是钠盐。
虽然国内有几家单位在研究用菊芋加工菊粉，但从生产菊粉所产生的废液中提取菊粉糖浆的工艺技术研究，未见相关文献的报道。
发明内容 本发明要解决的技术问题在于提供一种利用菊芋加工菊粉其生产过程中所产生的废液来生产菊粉糖浆的方法。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种用菊粉废液生产菊粉糖浆的方法，其特征在于按下述步骤进行：
a、纳滤分离：将35～50℃的菊粉废液进入纳滤分离系统，应用型号为S-372的纳滤膜，工艺参数：入膜压力21～22bar，浓缩浓度21～23％，当电导率从10000us/cm降低到500us/cm，制得截留滤液A；
所说的型号为S-372的纳滤膜是三达膜科技(厦门)有限公司生产的纳滤膜；所说的浓缩浓度是指重量百分比，即将原重量100公斤的废液浓缩到21～23公斤。
菊粉废液进入纳滤分离系统的进液温度35～50℃，如低于35℃，纳滤分离速度慢，生产效率低；如高于50℃，对纳滤膜损伤较大，降低纳滤膜的使用寿命。
b、首次脱色：截留滤液A通过应用糖用型颗粒活性炭的活性炭装置去除色素，脱色时间为2.5～3小时，得到清澈透明、略显淡黄色的清净糖液B；
所说的活性炭装置，俗称炭柱，是金属罐、玻璃罐或其它材料制作的罐；所说的脱色时间是从进液到出液时间(下同)，
c、双效浓缩：按照浓缩浓度设计要求对清净糖液B进行双效浓缩，工艺参数为，蒸汽压力0.4～0.5MPa，一效加热真空压力0.02～0.04MPa，二效加热真空压力0.04～0.05MPa，一效分离真空压力0.04～0.05MPa，二效分离真空压力0.065～0.075MPa，将料液循环，直至浓缩液达到浓度设计要求，制得浓缩液C；
所说的浓缩浓度设计要求是指将清净糖液B浓缩到原重量60～70％。
d、二次脱色：将浓缩液C通过应用糖用型颗粒活性炭的活性炭装置进行第二次脱色，脱色时间为1.5～2小时，制得无色或微黄透明的糖液D；
e、灭菌罐装：将糖液D，采用食品工业常规的无菌罐装方法装入食品级塑料桶或铁桶。
为了节约能源，作为本发明的完善，将纳滤分离出的透过液进入反渗透工序，采用型号为S-473的反渗透膜；将反渗透处理过的纯水循环到纳滤分离系统再次用于纳滤和/或进入菊粉生产工序；工艺参数：入膜压力24～25bar，出水电导率20～100us/cm。
所说的型号为S-473的反渗透膜是三达膜科技(厦门)有限公司生产的反渗透膜。
本发明的工艺流程如下所示：
菊粉废液→纳滤→浓缩→脱色→灭菌→包装
↓↑
反渗透→进入菊粉生产工序
本发明通过纳滤分离系统截留了菊粉废液绝大部分的小分子多糖、果糖、葡萄糖、蔗糖，去除氯化钠、碳酸钙、氯化镁等无机盐，本发明采用二次膜分离与双效浓缩的技术使菊粉废液中有效成份菊粉和总糖的收率达到90％以上，所制取的菊粉糖浆中的菊粉糖浆含量达到60％，生产过程中水的回收率达到60％。
本发明将废物利用，变废为宝，消除了废液排放所造成的环境污染。
本发明所得产品菊粉糖浆为无色或微黄色透明液体，口感较甜，可溶于水，10％的水溶液PH值呈中性，熔点为178℃，密度为1.35s/cm3。本发明制得的菊粉糖浆经兰州大学测试分析中心检测，其中菊粉糖浆含量为60％；测试的理化指标见表1；微生物测试结论见表2。
表1 产品理化指标表
| 项目 | 指标 |
| 干物质含量 | 70+/-1Brix |
| 碳水化合物(干基)/％≥ | 99.5 |
| 灰分(酸法)/％≤ | 0.2 |
| 菊粉糖浆含量(干基)％ | 60+/-2 |
| 葡萄糖和果糖含量(干基)％ | 10+/-2 |
| 蔗糖含量(干基)％ | 30+/-2 |
| 砷(以As计)/(mg/kg)≤ | 0.2 |
| 重金属(以Pb计)/(mg/kg)≤ | 2 |
表2 产品微生物指标表
| 项目 | 指标 |
| 细菌总数(CFU/g)≤ | 1000 |
| 大肠菌群(MPN/100g)≤ | 30 |
| 致病菌 | 无 |
表2表明：本发明所得产品菊粉糖浆的卫生指标符合QB2581—2003标准。
具体实施方式 实施例1
a、纳滤分离：将35℃菊粉废液15吨进入纳滤分离系统，纳滤膜型号为S-372，工艺参数：入膜压力21bar，浓缩浓度22％，电导率从10000us/cm降低到500us/cm，制得截留滤液A3.3吨；
b、首次脱色：将截留滤液A通过应用糖用型颗粒活性炭的活性炭装置去除色素，脱色时间为2.5小时，得到清澈透明、略显淡黄色的清净糖液B3.3吨；
c、双效浓缩：按照设计浓度70％对清净糖液B进行双效浓缩，工艺参数为，蒸汽压力0.4MPa，一效加热真空压力0.02MPa，二效加热真空压力0.04MPa，一效分离真空压力0.05MPa，二效分离真空压力0.075MPa，将料液循环，制得浓缩液C1.04吨；
d、二次脱色：将浓缩液C通过应用糖用型颗粒活性炭的活性炭装置进行第二次脱色，脱色时间为2小时，制得微黄透明的糖液D；
e、灭菌罐装：将糖液D，采用食品工业常规的无菌罐装方法装入食品级塑料桶或铁桶。
实施例2
a、纳滤分离：将45℃菊粉废液10吨进入纳滤分离系统，纳滤膜型号为S-372，工艺参数：入膜压力22bar，浓缩浓度23％，电导率从10000us/cm降低到500us/cm，制得截留滤液A2.3吨；
b、首次脱色：将截留滤液A通过应用糖用型颗粒活性炭的活性炭装置去除色素，脱色时间为2.5小时，得到清澈透明、略显淡黄色的清净糖液B2.3吨；
c、双效浓缩：按照设计浓度70％对清净糖液B进行双效浓缩，工艺参数为，蒸汽压力0.45MPa，一效加热真空压力0.03MPa，二效加热真空压力0.05MPa，一效分离真空压力0.04MPa，二效分离真空压力0.065MPa，将料液循环，制得浓缩液C0.756吨；
d、二次脱色：将浓缩液C通过应用糖用型颗粒活性炭的活性炭装置进行第二次脱色，脱色时间为1.5小时，制得微黄透明的糖液D；
e、灭菌罐装：将糖液D，采用食品工业常规的无菌罐装方法装入食品级塑料桶或铁桶。
实施例3
a、纳滤分离：将40℃菊粉废液15吨进入纳滤分离系统，纳滤膜型号为S-372，工艺参数：入膜压力22bar，浓缩浓度21％，电导率从10000us/cm降低到500us/cm，制得截留滤液A3.15吨；
b、首次脱色：将截留滤液A通过应用糖用型颗粒活性炭的活性炭装置去除色素，脱色时间为3小时，得到清澈透明、略显淡黄色的清净糖液B3.15吨；
c、双效浓缩：按照设计浓度70％对清净糖液B进行双效浓缩，工艺参数为，蒸汽压力0.5MPa，一效加热真空压力0.04MPa，二效加热真空压力0.05MPa，一效分离真空压力0.05MPa，二效分离真空压力0.075MPa，将料液循环，制得浓缩液C0.945吨；
d、二次脱色：将浓缩液C通过应用糖用型颗粒活性炭的活性炭装置进行第二次脱色，脱色时间为2小时，制得无色透明的糖液D；
e、灭菌罐装：将糖液D，采用食品工业常规的无菌罐装方法装入食品级塑料桶或铁桶。
实施例4
a、纳滤分离：将45℃菊粉废液15吨进入纳滤分离系统，纳滤膜型号为S-372，工艺参数：入膜压力21bar，浓缩浓度22％，当电导率从10000us/cm降低到500us/cm时，制得截留滤液A3.3吨；
并将纳滤分离出的透过液进入反渗透工序，采用型号为S-473的反渗透膜；将反渗透处理过的纯水循环到纳滤分离系统再次用于纳滤，供纳滤使用所需的余量纯水进入菊粉生产工序；工艺参数：入膜压力24bar，出水电导率30us/cm；
b、首次脱色：将截留滤液A通过应用糖用型颗粒活性炭的活性炭装置去除色素，脱色时间为2.5小时，得到清澈透明、略显淡黄色的清净糖液B3.3吨；
c、双效浓缩：按照设计浓度70％对清净糖液B进行双效浓缩，工艺参数为，蒸汽压力0.4MPa，一效加热真空压力0.02MPa，二效加热真空压力0.04MPa，一效分离真空压力0.05MPa，二效分离真空压力0.075MPa，将料液循环，制得浓缩液C1.04吨；
d、二次脱色：将浓缩液C通过应用糖用型颗粒活性炭的活性炭装置进行第二次脱色，脱色时间为2小时，制得无色透明的糖液D吨；
e、灭菌罐装：将糖液D，采用食品工业常规的无菌罐装方法装入食品级塑料桶或铁桶。
实施例5
a、纳滤分离：将50℃菊粉废液12吨进入纳滤分离系统，纳滤膜型号为S-372，工艺参数：入膜压力22bar，浓缩浓度23％，当电导率从10000us/cm降低到500us/cm，制得截留滤液A2.76吨；
并将纳滤分离出的透过液进入反渗透工序，采用型号为S-473的反渗透膜；将反渗透处理过的纯水循环到纳滤分离系统再次用于纳滤，供纳滤使用所需的余量纯水进入菊粉生产工序；工艺参数：入膜压力25bar，出水电导率90us/cm；
其余工艺方法同实施例1。
实施例6
a、纳滤分离：将50℃菊粉废液10吨进入纳滤分离系统，纳滤膜型号为S-372，工艺参数：入膜压力22bar，浓缩浓度21％，当电导率从10000us/cm降低到500us/cm，制得截留滤液A2.1吨；
b、首次脱色：将截留滤液A通过应用糖用型颗粒活性炭的活性炭装置去除色素，脱色时间为3小时，得到清澈透明、略显淡黄色的清净糖液B2.1吨；
c、双效浓缩：按照设计浓度60％对清净糖液B进行双效浓缩，工艺参数为，蒸汽压力0.5MPa，一效加热真空压力0.04MPa，二效加热真空压力0.05MPa，一效分离真空压力0.05MPa，二效分离真空压力0.075MPa，将料液循环，制得浓缩液C0.74吨；
d、二次脱色：将浓缩液C通过应用糖用型颗粒活性炭的活性炭装置进行第二次脱色，脱色时间为2小时，制得无色透明的糖液D。
Claims (2)
1.一种用菊粉废液生产菊粉糖浆的方法，其特征在于按下述步骤进行：
a、纳滤分离：将35～50℃的菊粉废液进入纳滤分离系统，应用型号为S-372的纳滤膜，工艺参数：入膜压力21～22bar，浓缩浓度21～23％，当电导率从10000us/cm降低到500us/cm时，制得截留滤液A；
b、首次脱色：截留滤液A通过应用糖用型颗粒活性炭的活性炭装置去除色素，脱色时间为2.5～3小时，得到清澈透明、略显淡黄色的清净糖液B；
c、双效浓缩：按照浓度设计要求对清净糖液B进行双效浓缩，工艺参数为，蒸汽压力0.4～0.5MPa，一效加热真空压力0.02～0.04MPa，二效加热真空压力0.04～0.05MPa，一效分离真空压力0.04～0.05MPa，二效分离真空压力0.065～0.075MPa，将料液循环，直至浓缩液达到浓度设计要求，制得浓缩液C；
所述的浓缩浓度设计要求是指将清净糖液B浓缩到原重量60～70％；
d、二次脱色：将浓缩液C通过应用糖用型颗粒活性炭的活性炭装置进行第二次脱色，脱色时间为1.5～2小时，制得无色或微黄透明的糖液D；
e、灭菌罐装：将糖液D，采用食品工业常规的无菌罐装方法装入食品级塑料桶或铁桶。
2.如权利要求1所述的一种用菊粉废液生产菊粉糖浆的方法，其特征在于：所述的纳滤分离步骤还包括反渗透；将纳滤分离出的透过液进入反渗透工序，采用型号为S-473的反渗透膜；将反渗透处理过的纯水循环到纳滤分离系统再次用于纳滤和/或进入菊粉生产工序；工艺参数：入膜压力24～25bar，出水电导率20～100us/cm。
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