CN102220395A

CN102220395A - 小麦淀粉生物制糖工艺

Info

Publication number: CN102220395A
Application number: CN2011101338488A
Authority: CN
Inventors: 束松坡; 凡晓峰; 史光辉
Original assignee: BEIJING POHUA BIOCHEMICAL TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: BEIJING POHUA BIOCHEMICAL TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2031-05-23
Also published as: CN102220395B

Abstract

本发明公开了一种小麦淀粉生物制糖工艺，包括如下步骤：1）调浆：取小麦淀粉乳，加入一定浓度的纯碱水溶液调pH，加入耐高温α-淀粉酶、半纤维素酶和木聚糖酶，搅拌均匀；2）喷射液化：步骤1）得到的小麦淀粉乳进行喷射液化，闪蒸降温，保持温度至液化完全，真空闪蒸降温，分离；3）糖化：调节步骤2）得到的液化液的pH值，加入糖化酶、戊聚糖酶和木聚糖酶中的一种或两种以上任意混合物，和蛋白水解酶，搅拌均匀，糖化，降温，加入半纤维素酶、纤维素酶和卵磷脂酶，搅拌，糖化，升温，灭酶；4）过滤。采用本发明所述工艺后，有效提高了糖液的质量，粉糖转化率达到106~107%（DS计），DE值可达到95-98%。

Description

小麦淀粉生物制糖工艺

技术领域

本发明涉及一种小麦淀粉制糖工艺。

背景技术

淀粉糖是以淀粉为原料，通过酸或酶的催化水解反应生产的糖品的总称，是淀粉深加工的主要产品。任何含淀粉的农作物，如玉米、大米、木薯等均可用来生产淀粉糖。淀粉糖在口感、功能性上比蔗糖更能适应不同消费者的需要，并可改善食品的品质和加工性能，如低聚异麦芽糖可以增殖双歧杆菌、防龋齿；麦芽糖浆、淀粉糖浆在糖果、蜜饯制造中代替部分蔗糖可防止“返砂”、“发烊”等，这些都是蔗糖无可比拟的。因此，淀粉糖具有很好的发展前景。

目前国内制糖行业多以玉米淀粉制糖，不过为了充分利用当地粮食富余资源优势，降低生产成本，避免玉米加工过程中产生大量的污染物，亦有部分生产者采用小麦淀粉制糖。

目前，小麦淀粉制糖一般采用双酶法制糖工艺：淀粉乳加淀粉酶喷射液化，液化液降温加糖化酶糖化，糖化结束后板框过滤得到糖化液。此工艺因小麦蛋白多、粘度大而引起以下问题：1、液化进料困难；2、糖化时间长，平均周期为52小时；3、糖化后板框过滤困难，过滤不彻底；4、糖液中杂质多，透光率低；5、转化率低、葡萄糖收率低。6、糖液中蛋白质多，带来很多生物发酵的困难。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种小麦淀粉生物制糖工艺，解决了小麦淀粉中的其它成分的水解转化，使其中能水解的蛋白分子变成了短链的氨基酸、肽，使其中的脂肪、纤维也经行结构裂解释放出短链碳源、生物素类营养成分等，从而降低了粘度，提高了糖品品质，为后道工序的深化使用提供了较好的碳源。

本发明提供的小麦淀粉生物制糖工艺，包括如下步骤：

1）调浆：取小麦淀粉乳（优选小麦A淀粉粉乳、B淀粉粉乳或小麦混合粉乳），根据小麦淀粉乳的量折算干淀粉的质量，向上述小麦淀粉乳中加水调浆至浓度16.5~20Be′；加入浓度为12~14Be′的纯碱水溶液调pH至5.6~5.8；加入质量为干淀粉质量0.35~0.65‰的耐高温α-淀粉酶、质量为干淀粉质量0.1~0.15‰的半纤维素酶和质量为干淀粉质量0.05~0.1‰的木聚糖酶，搅拌均匀；

2）喷射液化：步骤1）得到的调浆后的小麦淀粉乳在110-112℃下喷射液化后，进行闪蒸降温至95~98℃，保持温度，至液化完全，真空闪蒸降温至60~65℃，分离除去固体杂质，得净化后的液化液；

3）糖化：调节步骤2）得到的液化液的PH值至4.2~4.4，60~61℃，加入质量为干淀粉质量1.2~1.5‰的糖化酶、质量为干淀粉质量0.03~0.05‰的戊聚糖酶和木聚糖酶中的一种或两种以上任意混合物，和质量为干淀粉质量0.1~0.3‰的蛋白水解酶，搅拌均匀，糖化40~48小时，降温至45~50℃，加入质量为干淀粉质量0.1~0.15‰的半纤维素酶、质量为干淀粉质量0.1~0.3‰的纤维素酶和质量为干淀粉质量0.1~0.3‰ 的卵磷脂酶，搅拌，继续糖化6~10小时，升温至80~85℃，灭酶；

4）过滤，即得糖液。

优选地，步骤2）喷射液化的喷射压力为0.45~0.5MPa，小麦淀粉乳的流量为25~28 m³/h。

进一步地，步骤2）上述固体杂质的主要成分为热凝固蛋白，上述固体杂质经蛋白熟化后，制得饲料蛋白。

优选地，步骤3）上述的糖化酶为诺维信公司生产的Dextrozyme DX/1.5X 糖化酶或Dextrozyme DXW　糖化酶，步骤3）上述蛋白水解酶为酸性蛋白酶、中性蛋白酶和小麦蛋白水解专用酶中的一种或两种以上任意混合物。

优选地，步骤4）上述过滤方式为：板框式过滤机过滤、真空预涂式转鼓过滤机过滤或复空滤棒吸滤机过滤。

更优选地，上述板框式过滤机过滤的步骤为：a. 将助滤剂用清糖液调成乳状，搅拌；b. 在步骤3）得到的液体中加入助滤剂，加入量为干基糖浆质量的0.2~0.3‰；c.将步骤a得到的乳状物泵入板框过滤，形成滤层；d.将步骤b得到的液体泵入板框，通过上述滤层反复过滤至糖液的透光度达到要求。上述助滤剂优选为硅藻土。

本发明采用上述工艺后，有效提高了糖液的质量，满足发酵用糖的各项指标，粉糖转化率达到106~107%（DS计），DE值可达到95-98%，具体有如下技术效果：

1、液化前加入特种酶制剂，在液化过程中，可处理淀粉乳内的杂质，解决小麦淀粉杂质多，蛋白含量高的问题。

2、采用糖化前分离去除杂质，使得后续糖化复合反应少，糖化周期短，糖液DE值高，提取蛋白还可用于制作饲料蛋白。

3、糖化结束后水解处理液体中残留蛋白，糖化液体透光度大大提高，OD可降到0.1以下，DE值95-98%，利于用做发酵生产用糖。

4、把长链的蛋白质、纤维素类物质，变成短链的氨基酸蛋白、氨基酸、肽，让不利于发酵的物质变成利于发酵的营养源类物质，这种糖就成了微生物发酵性能极好的碳源。

附图说明

图1是本发明小麦淀粉制糖的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

1、调浆

1.1、检查配料罐罐底阀、排污阀是否关闭，搅拌设备运转是否正常。

1.2、在接到淀粉车间打淀粉乳的指令后，开启配料罐淀粉乳进料阀，接收小麦淀粉乳（优选小麦A淀粉粉乳、B淀粉粉乳或小麦混合粉乳），当小麦淀粉乳接触下档搅拌叶时开启搅拌，进完后关进料阀，取样测量浓度，计算出干淀粉量和加酶量，然后加水调浆至适当浓度（16--20 Be′）。

1.3、加入稀释后的纯碱溶液（12-14Be′）调淀粉乳pH至5.6~6.0，加入耐高温α-淀粉酶0.35‰—0.65‰(每10吨干淀粉加3.5~6.5L淀粉酶)，同时加入半纤维素酶0.1‰—0.15‰(按10吨干淀粉加1~1.5L )，木聚糖酶 0.05‰—0.1‰(按10吨干淀粉加0.5~1L )，搅拌15-30分钟左右,并做好记录。

注意：一定要先调整PH值后再加酶制剂和佐剂。

2、喷射液化

2.1 打开层流罐最后一个罐的排空阀，然后缓慢打开层流罐上的蒸汽阀门（快速开阀门会引起层流罐视镜破裂），预热层流罐到95~98℃，同时缓慢开启液化喷射器上的缓缓蒸汽阀门，预热承流罐到95~98℃。

2.2 开启调好浆的配料罐罐底阀，开启一次喷射泵泵前、泵后阀门，开启该罐上的回流阀，开启泵密封水阀门并确认有水通过，然后启动一次喷射泵打回流，同时调节回流阀门，调整喷射压力为0.45~0.5Mpa，做好喷射液化的准备。

2.3 检查各层流罐的罐底阀是否关闭，开启喷射器出口的阀门，承流罐出口阀门，开启蒸汽阀门，同时开启淀粉乳进料阀门开始进料，调节蒸汽阀门，使喷射温度达到110~112℃±1℃，最后，调整淀粉乳流量25~28m/h，喷射蒸汽压力≥0.40MPa，温度不变。

2.4 当液化液进入空气闪发罐后，观察空气闪发罐液位，当液位达到30%时，启动一次出料泵（注意，先手动调节液位控制仪到60%，当液位波动变化不大时在，再把液位自控调整到手控状态。）；如果在接收到蒸发器闪蒸进料的指令后，先打开去蒸发器闪蒸的进料阀门，再关闭去空气闪发罐的阀门，把空气闪发罐的料抽空后迅速关闭一次出料泵泵前阀门，然后再停泵。

2.5 当液化液进入层流罐后，从视镜中观察液化液的液化情况，蛋白凝聚情况，分离除去固体杂质（热凝固蛋白），述固体杂质经蛋白熟化后，制得饲料蛋白。当液化液进入列管冷凝器后，调节列管冷凝器的循环水阀门的开启度，来调整列管冷凝器中料液的温度到60~62℃; 进入糖化罐。液化终点在线分析：碘试无蓝色反应，呈棕红色透亮状态。液化程度分析：菲林式液法测DE值：12~15%。

2.6 停车：当配料管中的淀粉乳进完后，用水把罐冲洗干净（如果长时间停车要用高锰酸钾溶液或次氯酸钾溶液消毒），关闭喷射器进料阀门，停一次喷射泵，关闭各个阀门，关闭蒸汽阀门，停5分钟后，关闭承流罐出料阀，打开承流罐压料阀，缓缓开启喷射器进口蒸汽阀门，把承压罐中的料液压入空气闪发罐中，然后把空气闪发罐的料液泵入层流罐中，先关闭泵前阀门，再停泵；层流罐中的料液，先把最后一个层流罐的罐底阀门打开，开启倒料泵泵前泵后阀门（注意检查层流罐上出口阀门是否关闭），启动倒料泵，把层流罐中的抽出完，操作过程中要注意出料流量控制，保持出料时间为20~25分钟把料打完，其他层流罐依次按次操作完成。

如果长时间停车，要从喷射器进水加热到90℃冲洗层流罐。

注意：启动泵前，一定要先打开泵的密封水阀门，确认有水通过后再启动泵，否则，会引起泵的机械密封的损坏。

3、糖化

3.1 糖化的生产目的：

将喷射液化所得的糊精及低聚糖利用酶进一步分解成葡萄糖的过程，将液化液中存在的其它长链分子进一步生物水解的过程。

3.2 糖化人员在接到液化人员进料的指令后，打开糖化罐上的进料阀门，检查罐底阀门是否关闭，打开糖前换热器进出料上的阀门，通知分离人员开始送料，当分离人员送料后，观察糖前换热器出口的温度，开启循环水阀门，保证料液温度为61℃。

3.3 当糖化罐接收料液液位90%时，开启下一个糖化的进料阀，关闭此糖化罐的进料阀，复检液化液的PH，温度，要保证糖化罐温度60-61℃，PH值 4.2-4.4，（加酸后搅拌5-10分钟再复检一次），加入质量为干淀粉质量1.2~1.5‰的糖化酶（优选诺维信公司生产的Dextrozyme DX/1.5X 糖化酶或Dextrozyme DXW糖化酶）、质量为干淀粉质量0.03~0.05‰的木聚糖酶和戊聚糖酶中的一种或两种以上任意混合物，质量为干淀粉质量0.1~0.3‰的蛋白水解酶（为酸性蛋白酶、中性蛋白酶和小麦蛋白水解酶中的一种或两种以上任意混合物）(10吨干淀粉加12~15L 复合糖化酶，0.3~0.5L 木聚糖酶和戊聚糖酶中的一种或两种以上任意混合物， 1~3L酸性蛋白酶、中性蛋白酶和小麦蛋白水解酶中的一种或两种以上任意混合物)，搅拌均匀，开始糖化。

3.4 糖化过程中，每3小时测量一次DE值、含糖量、透光、pH、OD等，取样时前开搅拌30-60分钟；温度低于59℃时先开启搅拌同时缓缓开糖化罐蒸汽阀门进行升温。

3.5、糖化40小时检查糖化终点，DE值达93~95%以上，OD值<0.15时，即为糖合格。如果OD较高，可延长糖化时间到46小时,直到OD不再变化为糖化终点。

3.6 糖化终点酒精点试终点分析:无白色絮状悬浮反应，即为糖化彻底（终点）。

3.7 当糖化结束后，检查所有糖化罐罐底阀门是否关闭，然后启动糖化罐搅拌，开启糖化罐盘管降温水阀门，循环降温糖液到45-50℃。

3.8 当糖化罐温度降到45-50℃后，搅拌5分钟后观察温度无变化后，加入质量为干淀粉质量0.1~0.15‰的半纤维素酶 (按10吨干淀粉加1~1.5L ),质量为干淀粉质量0.1~0.3‰的纤维素酶（1吨干淀粉加100~300克）, 质量为干淀粉质量0.1~0.3‰的卵磷脂酶（1吨干淀粉加100~300克），并搅拌一小时，继续糖化6-10小时，然后升温到80℃，灭酶20min，通知过滤工序过滤。

4、过滤

4.1 过滤的生产目的：

去除糖液中的脂肪、固化蛋白、固化纤维等不溶性杂质，进一步净化糖液，提高糖液质量。

4.2 过滤人员先将助滤剂（如硅藻土等，添加量按板框填充容积计算，约0.3~0.5Kg/㎡）在预涂罐中用清糖液调成乳状搅拌15分钟左右备用，并糖化罐中加入一定比例（干基糖浆的0.2-0.3‰ Kg/T DS）的助滤剂搅拌。

4.3 接到糖化工序过滤指令后，先将预涂罐里的助滤剂泵入板框过滤，待形成一定厚度的滤层后切换到糖化罐正式过滤糖液。

4.4 开始过滤的浑浊液回流到糖化罐继续过滤，透光达到要求后的滤液去糖储罐。

5、结果分析

经计算、检测，依照本发明的方法制备糖液：粉糖转化率达到106~107%（DS计），DE值可达到95~98% 。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种小麦淀粉生物制糖工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1）调浆：取小麦淀粉乳，根据小麦淀粉乳的量折算干淀粉的质量，向所述小麦淀粉乳中加水调浆至浓度16.5~20Be′；加入浓度为12~14Be′的纯碱水溶液调pH至5.6~5.8；加入质量为干淀粉质量0.35~0.65‰的耐高温α-淀粉酶、质量为干淀粉质量0.1~0.15‰的半纤维素酶和质量为干淀粉质量0.05~0.1‰的木聚糖酶，搅拌均匀；

4）过滤，即得糖液。

2.根据权利要求1所述的小麦淀粉生物制糖工艺，其特征在于，所述小麦淀粉乳为小麦A淀粉粉乳、小麦B淀粉粉乳或小麦混合粉乳。

3.根据权利要求1所述的小麦淀粉生物制糖工艺，其特征在于，步骤2）喷射液化的喷射压力为0.45~0.5MPa，小麦淀粉乳的流量为25~28 m³/h。

4.根据权利要求1所述的小麦淀粉生物制糖工艺，其特征在于，步骤2）所述固体杂质的主要成分为热凝固蛋白，所述固体杂质经蛋白熟化后，制得饲料蛋白。

5.根据权利要求1所述的小麦淀粉生物制糖工艺，其特征在于，步骤3）所述的糖化酶为Dextrozyme DX/1.5X 糖化酶或Dextrozyme DXW糖化酶。

6.根据权利要求1所述的小麦淀粉生物制糖工艺，其特征在于，步骤3）所述蛋白水解酶为酸性蛋白酶、中性蛋白酶和小麦蛋白水解专用酶中的一种或两种以上任意混合物。

7.根据权利要求1所述的小麦淀粉生物制糖工艺，其特征在于，步骤4）所述过滤方式为：板框式过滤机过滤、真空预涂式转鼓过滤机过滤或复空滤棒吸滤机过滤。

8.根据权利要求7所述的小麦淀粉生物制糖工艺，其特征在于，所述板框式过滤机过滤的步骤为：a. 将助滤剂用清糖液调成乳状，搅拌；b. 在步骤3）得到的液体中加入助滤剂，加入量为干基糖浆质量的0.2~0.3‰；c.将步骤a得到的乳状物泵入板框过滤，形成滤层；d.将步骤b得到的液体泵入板框，通过所述滤层反复过滤至糖液的透光度达到要求。

9.根据权利要求8所述的小麦淀粉生物制糖工艺，其特征在于，所述助滤剂为硅藻土。