CN102417918B - 一种提高玉米湿法制糖工艺制得的糖液质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高玉米湿法制糖工艺制得的糖液质量的方法，该方法包括由玉米颗粒制备淀粉乳；将淀粉乳与碱进行接触，使得淀粉乳的pH值为5-6.5；将与碱接触后的淀粉乳与淀粉酶混合后进行喷射液化，得到液化液；将液化液与酸进行接触，使得液化液的pH值为4-5后，再降温至糖化温度；在糖化酶的糖化条件下，将降温至糖化温度的液化液与糖化酶接触进行糖化，得到糖液。根据本发明的方法，该方法不仅能够有效地防止液化后的液化液在长时间的降温过程中滋生杂菌，并且能够防止喷射过后部分未失去活力的淀粉酶继续作用，从而避免了过度液化现象的发生，保证了液化时间及效果，稳定了液化液DE值，进而保证了糖化效果及糖液质量。

Description

一种提高玉米湿法制糖工艺制得的糖液质量的方法

技术领域

本发明涉及一种提高玉米湿法制糖工艺制得的糖液质量的方法。

背景技术

玉米淀粉是广泛用于饲料、淀粉糖等玉米深加工行业的原料，我国是淀粉及淀粉糖生产大国，其中淀粉糖年产量逾600万吨，生产工艺大多采用玉米湿法制糖工艺。玉米湿法制糖工艺是指玉米颗粒用水浸泡后再进行打浆、液化和糖化的工艺。其中浸泡效果的好坏、浸泡时间的长短直接影响加工中淀粉成品和其他副产品的收率、质量以及生产的成本。

传统的玉米湿法制糖工艺采用亚硫酸在45-55℃的温度下对干玉米颗粒进行浸泡，浸泡结束后将浸泡好的玉米颗粒进行脱胚，之后将脱胚后的玉米颗粒进行研磨，得到浆状物，并除去该浆状物中的纤维渣；之后将去除了纤维渣后得到的组分进行离心，除去含有蛋白质的上层清液相，得到淀粉乳；调节其pH值到淀粉酶最适作用范围后，加入淀粉酶进行喷射液化；降温后调节pH值至糖化酶最适作用范围，加入糖化酶糖化后过滤得到糖液。

但是这种方法的糖化质量还有待提高。因此现需要寻求一种提高玉米湿法制糖工艺中糖液质量的方法，以提高糖化质量进而提高糖液质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺陷，提供一种提高玉米湿法制糖工艺制得的糖液质量的方法。

本发明的发明人经过研究发现，在传统的湿法制备糖液过程中，由于淀粉乳液化后的液化液温度较高，需经过降温过程，特别是环境温度也较高时，液化液降温时间长，由于液化液中营养较为丰富，在长时间的降温过程中，容易滋生杂菌；另外，喷射过后部分未失去活力的淀粉酶继续作用，使淀粉乳过度液化，导致液化液DE(还原糖(以葡萄糖计)占糖浆干物的百分比含量)值偏高，从而影响后续糖化效果，进而影响糖液质量。

基于这种发现，本发明提供一种提高玉米湿法制糖工艺制得的糖液质量的方法，其中，该方法包括以下步骤：

(1)由玉米颗粒制备淀粉乳；

(2)将得到的淀粉乳与碱进行接触，使得淀粉乳的pH值为5-6.5；

(3)将与碱接触后的淀粉乳与淀粉酶混合后进行喷射液化，得到液化液；

(4)将得到的液化液与酸进行接触，使得与酸接触后液化液的pH值为4-5后，再降温至糖化温度；

(5)在糖化酶的糖化条件下，将降温至糖化温度的液化液与糖化酶接触进行糖化，得到糖液。

根据本发明的提高玉米湿法制糖工艺制得的糖液质量的方法，该方法不仅能够有效地防止液化后的液化液在长时间的降温过程中滋生杂菌，并且能够防止喷射过后部分未失去活力的淀粉酶继续作用，从而避免了过度液化现象的发生，保证了液化时间及效果，稳定了液化液DE值，进而保证了糖化效果及糖液质量。

具体实施方式

本发明提供一种提高玉米湿法制糖工艺制得的糖液质量的方法，其中，该方法包括以下步骤：

(1)由玉米颗粒制备淀粉乳；

(2)将得到的淀粉乳与碱进行接触，使得淀粉乳的pH值为5-6.5；

(3)将与碱接触后的淀粉乳与淀粉酶混合后进行喷射液化，得到液化液；

(4)将得到的液化液与酸进行接触，使得与酸接触后液化液的pH值为4-5后，再降温至糖化温度；

(5)在糖化酶的糖化条件下，将降温至糖化温度的液化液与糖化酶接触进行糖化，得到糖液。

根据本发明，由于本发明提供的提高玉米湿法制糖工艺制得的糖液质量的方法主要涉及对淀粉乳液化后的处理方法的改进，因此对前期玉米的处理过程没有特别的限定，可以与现有技术相同。例如，由玉米颗粒制备淀粉乳可以采用玉米湿磨法进行，该方法可以参照现有技术进行。具体来说，玉米湿磨法制淀粉乳的方法可以包括将玉米颗粒进行浸泡、除去胚芽、细磨、除去纤维和除去蛋白后，得到淀粉乳。

根据本发明，上述将玉米颗粒进行浸泡的条件可以在很大范围内改变，但优选情况下，浸泡的温度可以为40-60℃，对于浸泡液与干玉米颗粒的量之间的比例没有特别的限制，只要能够使干玉米颗粒充分浸泡即可，但优选情况下，所述浸泡液的液面高于干玉米颗粒至少10厘米。所述浸泡液可以为0.15-0.25重量％浓度的亚硫酸溶液，浸泡时间可以为50小时以上，优选为55-65小时。根据本发明，浸泡所采用的设备为本领域技术人员所公知，例如，可以在浸泡罐中对玉米进行浸泡。

根据本发明，除去浸泡后的玉米颗粒的胚芽的方法可以为各种玉米脱胚的方法，例如，该方法可以包括：将经浸泡后的玉米颗粒进行一次研磨，一次研磨的条件使玉米颗粒破碎成平均粒子直径可以为2-5毫米的颗粒，并除去研磨下的胚芽；之后进行二次研磨，二次研磨的条件使得到的颗粒的平均粒子直径可以为1-1.5毫米，并除去研磨下的胚芽。

根据本发明，除去纤维渣的方法为本领域技术人员所公知，例如，可以将除去胚芽后的玉米颗粒进行细磨，得到浆状物；将该浆状物引入到压力曲筛中进行筛分，曲筛的筛面弧度为100-120°，曲筛的筛缝宽度为50-75微米，进料压力为0.2-0.4MPa。所述压力曲筛可以通过商购得到，例如宜兴淀粉设备厂生产的DZQ50型压力曲筛。

根据本发明，除去蛋白的方法可以采用本领域所公知的各种方法进行。例如可以将去除了纤维渣后得到的组分进行离心，除去含有蛋白质的上层清液相，得到淀粉乳。所述离心的设备和条件为本领域技术人员所公知，例如，可以在离心机内进行离心，离心的转速可以为2000-3000rpm，离心的时间可以为10-20秒。

根据本发明，一般情况下，通过上述方法得到的淀粉乳的水含量为60-70重量％；优选的情况下，所述淀粉乳的水含量为68-69重量％。

根据本发明，为了能够使淀粉酶在适宜的pH值条件下作用，该方法包括将得到的淀粉乳与碱进行接触，使得淀粉乳的pH值为5-6.5；更优选步骤2)中碱的用量使得淀粉乳的pH值为5.5-6.2。

根据本发明，对所述碱没有特别的限制，只要能够将pH值调节到上述范围内即可，可以为本领域所公知的各种碱性pH值调节剂。优选的情况下，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙中的一种或多种。

根据本发明，该方法包括将与碱接触后的淀粉乳与淀粉酶混合后进行喷射液化，得到液化液。对所述淀粉酶的种类和用量没有特别的限制，可以为本领域的常用的淀粉酶和用量。优选的情况下，相对于1克所述玉米颗粒，所述淀粉酶的用量为8-24酶活力单位。所述淀粉酶优选为α-淀粉酶。

所述α-淀粉酶又称淀粉1，4-糊精酶，它能够任意地、不规则地切开淀粉链内部的α-1，4-糖苷键，将淀粉水解为麦芽糖、含有6个葡萄糖单位的寡糖和带有支链的寡糖。生产此酶的微生物主要有枯草杆菌、黑曲霉、米曲霉和根霉。

本发明所述酶的酶活力单位的定义为：在pH值为6.0、温度为70℃的条件下，1分钟将1毫克淀粉转化为还原糖所需的酶量为一个酶活力单位。

根据本发明，所述喷射液化的条件可以为本领域所常用的条件。优选的情况下，所述喷射液化的条件包括：喷射温度为95-110℃，液化时间为90-130分钟。优选为喷射温度为106-109℃，液化时间为90-100分钟。

根据本发明，该方法包括将得到的液化液与酸进行接触，使得与酸接触后液化液的pH值为4-5后，再进行降温。由于在喷射液化后，虽然经过了高温处理(100℃以上)，但仍会残留部分未完全失去活力的淀粉酶，若不将其进一步处理，会发生过度液化的现象，导致液化液DE值过高，而不利于后期糖化酶的作用，进而影响糖化效果，以致影响糖液质量；在本发明中，通过酸使液化液pH值位于4-5的范围内，使所述残留部分未完全失去活力的淀粉酶被进一步灭活，从而避免了过度液化现象的发生，保证了液化时间及效果，稳定了液化液DE值，进而保证了糖化效果及糖液质量；并且，使液化液处于上述范围的酸性环境下，其中的大部分耐热菌及变异菌等一般不会存活，可起到防止滋生杂菌的效果。

虽然在本发明中，只要pH值在上述范围时，即可以达到上述效果，但是，为了节约成本，提高效率，优选将得到的液化液与酸进行接触时，使得与酸接触后液化液的pH值为4.2-4.4(最适合糖化酶糖化的pH值范围)后，再进行降温。这样的话，可以直接将降温后的液化液与糖化酶进行接触糖化，得到糖液，从而无需再将pH值调节到最适合糖化酶糖化的pH值范围内。

根据本发明，对所述酸没有特别的限制，只要能够将pH值调节到上述范围内即可，可以为本领域所公知的各种酸性pH值调节剂。一般情况下，所述酸可以为本领域所公知的各种用于调节pH值的质子酸；优选的情况下，所述酸为硫酸、盐酸和硝酸中的一种或多种；优选为硫酸。所述硫酸可以为70-98重量％的硫酸水溶液，优选为98重量％的硫酸水溶液。

根据本发明，对于所述糖化酶的种类和用量没有特别的限制，可以为本领域的常用的糖化酶和用量。优选的情况下，相对于1克所述玉米颗粒，所述糖化酶的用量为50-100酶活力单位，优选为50-60酶活力单位。所述糖化酶可以通过商购获得，例如可以为购于杰能科公司的4060复合糖化酶。

所述糖化酶又称淀粉α-1，4-葡萄糖苷酶，此酶作用于淀粉分子的非还原性末端，以葡萄糖为单位，依次作用于淀粉分子中的α-1，4-糖苷键，生成葡萄糖。糖化酶作用于支链淀粉后的产物有葡萄糖和带有α-1，6-糖苷键的寡糖；作用于直链淀粉后的产物几乎全部是葡萄糖。此酶产生菌主要是黑曲霉(左美曲霉、泡盛曲霉)、根霉(雪白根酶、德氏根霉)、拟内孢霉、红曲霉。

根据本发明，所述糖化酶的糖化条件可以为本领域所常用的各种糖化条件。优选的情况下，所述糖化酶的糖化条件包括：pH值为4.2-4.4，糖化温度为60-63℃，糖化时间为35-60小时。

根据本发明，所述玉米颗粒的含水量可以在很大范围内改变，优选情况下，所述干玉米颗粒的含水量为14-16重量％。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明并不仅限于下述实施例。

以下实施例中所使用的α-淀粉酶购于诺维信公司，使用的糖化酶为购于杰能科公司的4060复合糖化酶。

以下实施例中，淀粉乳采用下述方法得到：

(1)将10吨玉米颗粒(含水量为15重量％)置于浸泡罐中，并引入0.25重量％的亚硫酸溶液对玉米进行浸泡，浸泡的温度为50℃，浸泡的时间为55小时，0.25重量％的亚硫酸溶液的引入量使液面高于玉米颗粒10厘米；

(2)步骤(1)中浸泡后的玉米连亚硫酸溶液一起输送到DTMT-80型的脱胚磨机中进行脱胚，经过脱胚机中的脱水筛的玉米颗粒被研磨至平均粒子直径为3毫米的颗粒；之后将该颗粒与脱水筛下的水一起，被输送至旋流器中，以除去研磨下的胚芽；之后，将在旋流器中除去了研磨下的胚芽的玉米颗粒和水一起引入到DTMT-80型脱胚磨机中继续进行研磨，研磨后得到平均粒子直径为1.5毫米的颗粒，之后将该颗粒与脱水筛下的水一起，输送至旋流器中，以除去研磨下的胚芽；

(3)将脱除了胚芽的玉米颗粒引入到LZM685-NA型冲击磨中进行研磨，得到浆状物，并将所述浆状物引入到压力曲筛(宜兴淀粉设备厂，DZQ50)中进行筛分，以将该浆状物中的纤维渣除去，其中，压力曲筛的筛面弧度为120°，压力曲筛的筛缝宽度为75微米，进料压力为0.2MPa；

(4)将去除了纤维渣后得到的组分引入到韦斯伐利亚SDA130型离心机中进行离心，并将有蛋白质的上层清液相去除掉，其中，离心的转速为2000rpm，离心的时间为20秒，得到淀粉乳(水含量为69重量％)。

以下实施例中，得到的液化液和糖液的DE值采用斐林试剂滴定检测法得到；得到糖液的DX值(糖液中葡萄糖占干物质的百分比)采用液相色谱检测法得到。

实施例1

(1)在淀粉乳中加入30重量％的氢氧化钠水溶液，使得淀粉乳的pH值为5.5；

(2)将上述pH值为5.5的淀粉乳与α-淀粉酶混合均匀后进行喷射液化，得到液化液；其中，相对于1克上述玉米颗粒，所述α-淀粉酶的用量为15酶活力单位，喷射液化的条件为：喷射温度为106℃，液化时间为90分钟

(3)在搅拌下，将得到的液化液中，缓慢加入98重量％的硫酸水溶液，使得液化液的pH值为4.2后，再降温至糖化温度，得到的降温后液化液的DE值见表1；

(4)将62℃的液化液中加入糖化酶进行糖化，得到糖液。其中，相对于1克上述玉米颗粒，所述糖化酶的用量为60酶活力单位；糖化条件为：pH值为4.2，糖化温度为60℃，糖化时间为35小时。另外，得到糖液的DE值和DX值见表1。

实施例2

(1)在淀粉乳中加入30重量％的氢氧化钾水溶液，使得淀粉乳的pH值为6；

(2)将上述pH值为6的淀粉乳与α-淀粉酶混合均匀后进行喷射液化，得到液化液；其中，相对于1克上述玉米颗粒，所述α-淀粉酶的用量为20酶活力单位，喷射液化的条件为：喷射温度为109℃，液化时间为100分钟。

(3)在搅拌下，将得到的液化液中，缓慢加入98重量％的硫酸水溶液，使得液化液的pH值为4.4后，再降温至糖化温度，得到的降温后的液化液的DE值见表1；

(4)将65℃的液化液中加入糖化酶进行糖化，得到糖液。其中，相对于1克上述玉米颗粒，所述糖化酶的用量为50酶活力单位；糖化条件为：pH值为4.4，糖化温度为63℃，糖化时间为60小时。另外，得到糖液的DE值和DX值见表1。

实施例3

(1)在淀粉乳中加入30重量％的氢氧化钠水溶液，使得淀粉乳的pH值为6.2；

(2)将上述pH值为6.2的淀粉乳与α-淀粉酶混合均匀后进行喷射液化，得到液化液；其中，相对于1克上述玉米颗粒，所述α-淀粉酶的用量为20酶活力单位，喷射液化的条件为：喷射温度为108℃，液化时间为100分钟。

(3)在搅拌下，将得到的液化液中，缓慢加入36重量％的盐酸水溶液，使得液化液的pH值为5后，再降温至糖化温度，得到的降温后的液化液的DE值见表1；

(4)将63℃的液化液中加入糖化酶进行糖化，得到糖液。其中，相对于1克上述玉米颗粒，所述糖化酶的用量为60酶活力单位；糖化条件为：pH值为4.2，糖化温度为62℃，糖化时间为45小时。另外，得到糖液的DE值和DX值见表1。

对比例1

按照实施例1的方法进行，不同的是在液化后，不加入酸调节pH值，直接以相同降温速率降温，将降温后的液化液调整pH值后以相同的方法进行糖化。其中，得到的降温后的液化液的DE值见表1；得到糖液的DE值和DX值见表1。

表1

实施例编号	液化液DE值	糖液DE值	糖液DX值
				实施例1	14.9	98.0	96.6
对比例1	17.3	97.8	96.1
				实施例2	15.1	98.0	96.4
实施例3	15.2	98.0	96.3

从实施例1-3和对比例1可以看出，采用本发明方法得到的糖化液DX值较高，即单糖转化率较高，糖液质量较好。

Claims (10)

1.一种提高玉米湿法制糖工艺制得的糖液质量的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 

(1)由玉米颗粒采用湿磨法制备淀粉乳，使得制得的淀粉乳的水含量为60-70重量％； 

(2)将得到的淀粉乳与碱进行接触，使得淀粉乳的pH值为5.5-6.5； 

(3)将与碱接触后的淀粉乳与淀粉酶混合后进行喷射液化，得到液化液； 

(4)将得到的液化液与酸进行接触，使得与酸接触后液化液的pH值为4-5后，再降温至糖化温度； 

(5)在糖化酶的糖化条件下，将降温至糖化温度的液化液与糖化酶接触进行糖化，得到糖液。 

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(4)中酸的用量使得与酸接触后液化液的pH值为4.2-4.4。 

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述酸为硫酸、盐酸和硝酸中的一种或多种。 

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述酸为98重量％的硫酸水溶液。 

5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(2)中碱的用量使得淀粉乳的pH值为5.5-6.2。 

6.根据权利要求1或5所述的方法，其中，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙中的一种或多种。 

7.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于1克所述玉米颗粒，所述淀粉酶的用量为8-24酶活力单位。 

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述喷射液化的条件包括：喷射温度为95-110℃，液化时间为90-130分钟。 

9.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于1克所述玉米颗粒，所述糖化酶的用量为50-100酶活力单位。 

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述糖化酶的糖化条件包括：pH值为4.2-4.4，糖化温度为60-63℃，糖化时间为35-60小时。