CN102492606B

CN102492606B - 淀粉糖糖化工艺及设备

Info

Publication number: CN102492606B
Application number: CN201110389410.6A
Authority: CN
Inventors: 刘宗利; 王乃强; 李培功; 杨凯琦; 李方华
Original assignee: Baolingbao Biology Co Ltd
Current assignee: Baolingbao Biology Co Ltd
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2031-11-30
Also published as: CN102492606A

Abstract

本发明提供了一种可进行连续糖化的淀粉糖糖化设备，包括n个顺次连接的糖化罐，糖化酶制剂和液化后的料液连续进入第1个糖化罐，第1个糖化罐的出料进入第2个糖化罐，第2个糖化罐的出料进入第3个糖化罐，依此规律进行，第n个糖化罐的出料进入第n+1个糖化罐，获得糖化液，上述每个糖化罐均包括罐体，至少第1个糖化罐还包括搅拌装置；上述3≤n≤12。本发明还提供一种可进行连续糖化的淀粉糖糖化工艺，通过上述淀粉糖糖化设备实现。本发明将糖化过程分解为若干个连续的水解子过程，实现了淀粉糖糖化工艺的连续进行。

Description

淀粉糖糖化工艺及设备

技术领域

本发明属于淀粉糖制取领域，具体涉及淀粉糖制取工艺中的糖化工序，同时涉及实现上述糖化工序的糖化设备。

背景技术

利用含淀粉的粮食、薯类等为原料，经过酸法、酸酶法或酶法制取的糖，统称淀粉糖。从上世纪90年代以来，由于现代生物工程技术的发展，生产淀粉糖所用酶制剂品种的增加及质量的提高，淀粉糖行业得到快速发展，形成了各种不同甜度及功能的麦芽糊精、葡萄糖、果葡糖浆、功能性糖及糖醇等几大系列的淀粉糖产品。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、蜜饯制造中替代部分蔗糖可防止“返炒”、“发烊”等，这些都是蔗糖无法比拟的。因此，淀粉糖具有良好的发展前景。

淀粉水解成葡萄糖主要是通过液化和糖化工序实现的，淀粉液化工艺是淀粉在a-淀粉酶的作用下最终形成含有少量的葡萄糖的低分子糊精料液的过程。目前，淀粉糖生产企业广泛采用的糖化工艺为：液化后的料液分别进入并列布置的各个糖化罐中，在每个糖化罐加入糖化酶制剂并与料液搅拌混合，料液和糖化酶制剂在彼此的糖化罐中反应并完成糖化过程。这种糖化工艺存在下述缺点：

1. 糖化罐进料完成后终止进料，料液和糖化酶制剂在糖化罐中反应并完成糖化过程，因此，对于单个糖化罐来说，糖化过程以“进料—完成糖化—出料”的方式间歇式进行。

2.在实际生产中，不同糖化罐的糖化条件不可能完全相同，造成各个糖化罐中糖化的效果的不一致，最终产品的质量参差不齐，控制产品质量较困难；

3. 由于每个糖化罐均需进行进料、加入糖化酶制剂、将料液和糖化酶制剂搅拌混匀的过程，增加了系统控制的复杂性，实际生产操作量和操作难度升高；

4. 糖化罐中存有搅拌死角，造成料液和糖化酶制剂的反应死角，影响反应效果和效率；

5. 每个糖化罐中均设有搅拌装置，运行成本和维护费用高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可进行连续糖化的淀粉糖糖化设备。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种淀粉糖糖化设备，包括n个顺次连接的糖化罐，糖化酶制剂和液化后的料液连续进入第1个糖化罐，第1个糖化罐的出料进入第2个糖化罐，第2个糖化罐的出料进入第3个糖化罐，依此规律进行，第n个糖化罐的出料进入第n+1个糖化罐，获得糖化液，上述每个糖化罐均包括罐体，至少第1个糖化罐还包括搅拌装置；上述3≤n≤12。

上述淀粉糖糖化设备，所述第1个糖化罐从下部出料，从第j个糖化罐起，每个糖化罐从其下部进料、上部出料，上述2≤j≤n+1。

上述淀粉糖糖化设备，所述第j个到第n+1个糖化罐均为溢流方式出料。

上述淀粉糖糖化设备，从第g个糖化罐到第n个糖化罐，其中至少一个糖化罐的出料可选择性地进入下个糖化罐或者直接进入后续工序，上述1≤g≤n。

上述淀粉糖糖化设备，从第k个糖化罐到第n个糖化罐，其中至少一个糖化罐处设有糖化酶制剂补加装置，上述2≤k≤n。

本发明将糖化酶制剂和液化后的料液连续加入第1个糖化罐，在第1个糖化罐中搅拌混匀、初步水解后，料液进入第2个糖化罐，在第2个糖化罐中部分水解后的料液进入下一个糖化罐，依次进行，获得糖化液，完成整个糖化工艺。本发明实现了淀粉糖糖化工艺的连续进行，使得整个糖化过程分解在各个糖化罐中连续进行。由于料液在各个糖化罐和管路中流动，料液相互掺混，使得待反应料液和糖化酶制剂以及待反应料液之间的混合更加充分，反应效率提高，产品质量均一。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种可进行连续糖化的淀粉糖糖化工艺。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种通过上述淀粉糖糖化设备实现的淀粉糖糖化工艺，通过如下步骤实现：

（1）：糖化酶制剂和液化后的料液连续进入第1个糖化罐进行水解，

（2）：第1个糖化罐的出料进入第2个糖化罐继续进行水解，

（3）：第2个糖化罐的出料进入第3个糖化罐继续进行水解，

依此规律进行，

（n+1）：第n个糖化罐的出料进入第n+1个糖化罐继续进行水解，获得糖化液，3≤n≤12；

上述步骤中，至少步骤（1）中料液在糖化罐中搅拌混合。

上述淀粉糖糖化工艺，所述步骤（1）完成后的料液经由第1个糖化罐下部出料，

从步骤（j）起，每个步骤所述的出料进入下一糖化罐下部，并从下一糖化罐上部出料，上述2≤j≤n+1。

上述淀粉糖糖化工艺，所述糖化罐上部出料均为溢流方式出料。

上述淀粉糖糖化工艺，从步骤（g+1）起，至少一个步骤中的出料可选择性地进入下个糖化罐或者直接进入后续工序，上述1≤g≤n。

上述淀粉糖糖化工艺，从步骤（k）到步骤（n），其中至少一个步骤中补加糖化酶制剂，上述2≤k≤n。

相应地，本发明将糖化过程分解为若干个连续的水解子过程，实现了淀粉糖糖化工艺的连续进行。由于料液在各个糖化罐和管路中流动，料液之间相互掺混，使得待反应料液之间以及待反应料液和糖化酶制剂之间的混合更加充分，反应效率提高，产品质量均一。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

图1为本发明第一种实施方式的原理图。

图2为本发明另一种实施方式的原理图。

图中：1第1个糖化罐,2第2个糖化罐,3第3个糖化罐,4第4个糖化罐,5第n个糖化罐,6第n+1个糖化罐,7搅拌装置,8三通。

具体实施方式

本发明的实质精神是将糖化酶制剂和液化后的料液连续进入第1个糖化罐，在第1个糖化罐搅拌混匀完成部分水解反应，然后顺序进入下游的各个糖化罐继续水解，获得糖化液，实现了连续进料、流动中料液的相互掺混和连续出料。为了方便理解本发明的技术方案，下面以例说明本发明。需要说明的是：本发明的实施例并不构成对本发明保护范围的限制，本领领域技术人员通过对本实施例的简单替换或者变形均属于本发明的保护范围内。

实施例1

如图1所示，液化后的料液以 10 m³/h的流量进入第1个糖化罐的进料管，同时自动定量加液器以 1200ml/h的流量向该进料管内泵入糖化酶，料液与糖化酶一起进入第1个糖化罐中，在罐内搅拌装置的搅拌下充分混合，料液进行初步的水解，随后便进入第2个糖化罐，在罐体中进行水解反应，接着进入第3个糖化罐，依次下去，第9个糖化罐的出料进入第10个糖化罐，获得糖化液。在整个糖化过程中，实现了料液的连续进入、流动中料液的相互掺混和合格料液的连续出料。

上述的糖化罐中，除第1个糖化罐设置搅拌装置外，后续的糖化罐最好不要设置搅拌装置，这样可以节约搅拌装置的运行成本。

上述的糖化罐中，除第1个糖化罐处设置自动定量加液器向料液中泵入糖化酶外，后续的糖化罐可以不设自动定量加液器，也可以视料液反应具体情况在后续的1个或几个糖化罐处设置自动定量加液器向料液中泵入糖化酶，本领域技术人员通过原料的种类、获得产物的种类、对糖化罐中料液的观察（通过糖化罐上的观察孔）和取料（通过糖化罐上的取料孔）就能确定补酶的地点，这点对于本领域技术人员不需要创造性的劳动。例如在第5个糖化罐处补酶，自动定量加液器以 300ml/h的流量补充泵入糖化酶，最后充分反应的料液经最后糖化罐的出料管进入离交、脱色、过滤、浓缩等生产工序，最后制得终产品。

如图2所示，视料液的具体反应情况和对获得产物的要求，上述糖化罐之间的连接管道上（及出料管和进料管）可以设置例如三通接头或三通阀等部件，以使糖化罐的出料可选择性地进入下个糖化罐或者合格的料液直接进入离交、脱色、过滤、浓缩等生产工序，最后制得终产品。

上述的的糖化罐中，第1个糖化罐上部进料、下部出料，第2个糖化罐下部进料、上部出料，第3个糖化罐下部进料、上部出料，第4个糖化罐下部进料、上部出料，……，第n+1个糖化罐下部进料、上部出料。就单独一个糖化罐而言，因为水解后的料液的比重比进料的比重小，因此，水解后的料液有上移的趋势，位于糖化罐的上部，进料有下移的趋势，沉于糖化罐的下部，采用这种进料和出料方式使得达到预期反应效果的料液能进入下一个糖化罐继续反应，而没有达到预期反应效果的料液仍在该糖化罐继续反应，直至达到预期反应效果，料液才能进入下一个糖化罐。

当然，上述的进出料方式是效果较好的一种优选方式，进出料方式还可以选择下列方式：

例如：从第2或3个糖化罐起，每个糖化罐上部进料、下部出料，当然这种效果较差。

还如：从第2个糖化罐起，后续的糖化罐有的是下部进料、上部出料，有的是上部进料、下部出料，可见这种效果居中。

优选的，上部出料均为溢流方式出料，整个糖化设备中料液流动动力通过第1个糖化罐中料液产生的压力实现，也就是说，第1个糖化罐中料液液面较其它糖化罐中料液液面高，以产生适当的压差来克服料液的流动阻力损失。

上述的糖化酶为葡萄糖淀粉酶、普鲁兰酶、支链淀粉酶、生麦芽糖α--淀粉酶中的一种或几种，具体视产物而定。

从上述分析可知，整个糖化过程中，料液始终处于流动的状态下与糖化酶发生反应，在流动中相互掺混，减少了现有技术中糖化罐中料液的反应死角，保证了反应的有效性，提高了糖化效率。

实施例2

液化后的料液以12.5 m³/h的流量进入第1个糖化罐的进料管，同时自动定量加液器以 1500ml/h的流量向该进料管内泵入糖化酶，料液与糖化酶一起进入第1个糖化罐中，在罐中搅拌装置的搅拌下充分混合，料液进行初步的水解，便进入第2个糖化罐，在罐体中进行水解反应，接着进入第3个糖化罐，在第6个糖化罐补酶，自动定量加液器以 375ml/h的流量泵入糖化酶，最后充分反应的料液经最后糖化罐的出料管进入离交、脱色、过滤、浓缩等生产工序，最后制得终产品。

实施例3

如图1所示，液化后的料液以 8 m³/h的流量进入第1个糖化罐的进料管，同时自动定量加液器以 800ml/h的流量向该进料管内泵入糖化酶，料液与糖化酶一起进入第1个糖化罐中，在罐中搅拌装置的搅拌下充分混合，料液进行初步的水解，便进入第2个糖化罐，在罐体中进行水解反应，接着进入第3个糖化罐，在第5个糖化罐补酶自动定量加液器以 200ml/h的流量泵入糖化酶，充分反应的料液经第8糖化罐的出料管上的三通阀进入离交、脱色、过滤、浓缩等生产工序，最后制得终产品。

上面实施例中提到的流量可以根据糖化反应所需的时间和流程长度计算出流速，相应地，就可以得到流量。

实施效果

项目	传统糖化罐	本工艺和设备
			反应体积	200 m³	料液流量8 m³/h
反应时间	32h	25h
			加酶量	30L	开始以800ml/h的流量泵入糖化酶，补酶以200ml/h的流量泵入糖化酶，共加酶25L
DE值	97.4	99.5

以果葡糖浆为例，说明采用传统糖化罐与采用本工艺和设备的实施效果的对比情况。

从实施效果来看，本工艺与传统工艺相比，反应时间减少21.86%，加酶量减少16.67%，DE值提高2.16%，效果对比显著。

Claims

1.一种淀粉糖糖化设备，其特征在于：包括n+1个顺次连接的糖化罐，糖化酶制剂和液化后的料液连续进入第1个糖化罐，第1个糖化罐的出料进入第2个糖化罐，第2个糖化罐的出料进入第3个糖化罐，依此规律进行，第n个糖化罐的出料进入第n+1个糖化罐，获得糖化液，上述每个糖化罐均包括罐体，仅第1个糖化罐包括搅拌装置；上述n=9或12；

所述第1个糖化罐从下部出料，从第2个糖化罐起，每个糖化罐从其下部进料、上部出料；

第2个糖化罐和第3个糖化罐通过连接管连接实现第2个糖化罐上部出料以及第3个糖化罐下部进料，后续的糖化罐也通过该种连接管实现两相邻糖化罐的连接；

所述第2个到第n+1个糖化罐均为溢流方式出料；

从第g个糖化罐到第n个糖化罐，其中至少一个糖化罐的出料可选择性地进入下个糖化罐或者直接进入后续工序，上述1≤g≤n；

从第k个糖化罐到第n个糖化罐，其中至少一个糖化罐处设有糖化酶制剂补加装置，上述2≤k≤n。

2.一种通过权利要求1所述的淀粉糖糖化设备实现的淀粉糖糖化工艺，其特征在于：通过如下步骤实现：

（2）：第1个糖化罐的出料进入第2个糖化罐继续进行水解，

（3）：第2个糖化罐的出料进入第3个糖化罐继续进行水解，

依此规律进行，

（n+1）：第n个糖化罐的出料进入第n+1个糖化罐继续进行水解，获得糖化液，n=9或12；

上述步骤中，步骤（1）中料液在糖化罐中搅拌混合；

所述步骤（1）完成后的料液经由第1个糖化罐下部出料，

从步骤（2）起，每个步骤所述的出料进入下一糖化罐下部，并从下一糖化罐上部出料；

所述糖化罐上部出料均为溢流方式出料；

从步骤（g+1）起，至少一个步骤中的出料可选择性地进入下个糖化罐或者直接进入后续工序，上述1≤g≤n；

从步骤（k）到步骤（n），其中至少一个步骤中补加糖化酶制剂，上述2≤k≤n。