CN102559812A - 酶膜反应器连续糖化制备麦芽糖浆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种酶膜反应器连续糖化制备麦芽糖浆的方法，属于麦芽糖浆的制备方法。将淀粉添加耐高温α-淀粉酶进行喷射液化后，采用酶膜反应器连续化生产工艺，添加β-淀粉酶、普鲁兰酶、麦芽糖生成酶进行糖化，再经过活性炭脱色及离子交换精制得到纯度超过90%的麦芽糖浆。优点：糖化酶利用率高，酶解反应周期短，糖化工艺是经过优化的连续化生产工艺，大大缩短了产品的生产周期，缩短20%~50%，降低能耗，提高生产效率。

Description

酶膜反应器连续糖化制备麦芽糖浆的方法

技术领域

本发明涉及一种麦芽糖浆的制备方法，主要利用酶膜反应器，属于淀粉糖技术领域。

背景技术

麦芽糖浆是以淀粉为原料，经酶或酸酶结合的方法水解而制成的一种以麦芽糖为主的糖浆，甜度温和、风味独特，在抗褐变、防腐性、热稳定性等方面都具有优良的特性，常被用作甜味剂、调湿剂、结晶抑制剂、稳定剂、填充剂在食品、发酵、香精香料等行业广泛应用。由于麦芽糖具有较低渗透压、缓慢释放葡萄糖、代谢速度较葡萄糖慢、不参加胰岛素糖代谢等特性，在医学上常用高纯度麦芽糖代替葡萄糖配制静脉注射液用于糖尿病患者的治疗过程。

目前，国内外以淀粉为原料生产麦芽糖浆的方法根据糖化方式的不同大体可分为：酸法、酶法、酸酶法、酶酸法等。因为酶制剂的反应条件比较温和、专一性很强、催化效率较高，酶法成为目前最主要的生产麦芽糖浆的方法。为了生产高纯度的麦芽糖浆，在20世纪90年代研究人员就开始利用双酶或多酶协同多步法来生产麦芽糖浆，并取得了较大的进展。目前，我国关于麦芽糖浆的工业化生产技术基本成熟，通常采用多步酶法，但所生产的麦芽糖浆纯度低，约为70～80%，而且存在糖化反应耗时较长、酶的利用率低、不能循环生产等问题。

发明内容

本发明提供一种酶膜反应器连续糖化制备麦芽糖浆的方法，通过在酶膜反应器中完成糖化过程，达到提高麦芽糖浆纯度、提高酶的利用率、缩短生产周期等目的。

本发明采取的技术方案是：包括下列步骤：

（1）在淀粉中加入水，含水量达到70～80%质量分数，在50～60℃条件下搅拌10～30min，使物料达到均匀状态；

（2）液化过程中按照加酶量为10~18U/g淀粉添加耐高温α-淀粉酶，采用进口液化喷射器进行喷射液化，喷射液化温度为110℃，保温10min后经150℃灭酶，得到液化液的DE值为3~5；

（3）采用二级酶膜反应器连续化糖化，采用截留分子量为3000道尔顿的聚偏氟乙烯PVDF膜或聚醚砜PES膜，糖化过程是将置于酶膜反应器中的液化液调整pH值为5.4~6.2，按β-淀粉酶添加量为200~300U/g淀粉，普鲁兰酶添加量为0.5~0.9PUN/g淀粉，麦芽糖生成酶添加量0.9~1.5MANU/g淀粉加酶，在55~65℃温度条件下搅拌糖化4~9h后开始循环，循环1~3h后开始连续补料补水，使糖化液的干物质含量保持在20~30%质量分数，糖化6~13h后补酶，β-淀粉酶补加6~10%，普鲁兰酶补加10~15%，麦芽糖生成酶补加15~20%，补酶运作时间为2~5h、采用连续流加补加方式，过滤后得到的糖化液中麦芽糖的含量达到干物质的88~92%质量分数；

（4）糖化液的活性炭脱色两次，是在糖化液中加入1~3%质量分数的活性炭，在80℃温度条件下脱色30min，重复一次，得到脱色后的糖化液；

脱色后的糖化液的离子交换，选用强酸性阳树脂和大孔弱碱性阴树脂，离子交换流程：糖化液、阳柱、阴柱、阳柱、阴柱，离子交换条件为：离子交换柱直径为5cm，离子交换温度为80℃，糖浆流速30mL/min，树脂床高度600mm。

本发明是以淀粉为原料，特别是玉米淀粉、大米淀粉或马铃薯淀粉。

本发明以常见淀粉：如玉米淀粉、大米淀粉、马铃薯淀粉等为原料，以耐高温α-淀粉酶为液化酶，β-淀粉酶、普鲁兰酶和麦芽糖生成酶为糖化酶，采用酶膜反应器连续糖化工艺技术制备高纯度麦芽糖浆。在此工艺条件下，可获得纯度超过90%的麦芽糖浆，在为超高纯度麦芽糖浆的工业化生产及高结晶度麦芽糖及其糖醇的生产关键技术突破提供必要的技术支撑和依据的同时，提高糖化酶的利用率、缩短生产周期、降低能耗、提高生产能力。

本发明与传统的麦芽糖浆制备技术相比，具有以下的的优点：糖化酶利用率高，酶解反应周期短，糖化工艺是经过优化的连续化生产工艺，大大缩短了产品的生产周期，缩短20%~50%，降低能耗，提高生产效率等，本发明所述方法在酶膜反应器中制备麦芽糖浆，设备简单，有利于工业化生产。

具体实施方式

实施例1

（1）在玉米淀粉中加入水，含水量达到70%质量分数，在50℃条件下搅拌30min，使物料达到均匀状态；

（2）液化过程中按照加酶量为10U/g淀粉添加耐高温α-淀粉酶，采用进口液化喷射器进行喷射液化，喷射液化温度为110℃，保温10min后经150℃灭酶，得到液化液的DE值为3~5；

（3）采用二级酶膜反应器连续化糖化，采用截留分子量为3000道尔顿的聚偏氟乙烯PVDF膜，糖化过程是将置于酶膜反应器中的液化液调整pH值为5.4，按β-淀粉酶添加量为200/g淀粉，普鲁兰酶添加量为0.5PUN/g淀粉，麦芽糖生成酶添加量0.9MANU/g淀粉加酶，在55℃温度条件下搅拌糖化4h后开始循环，循环1h后开始连续补料补水，使糖化液的干物质含量保持在20%质量分数，糖化6h后补酶，β-淀粉酶补加6%，普鲁兰酶补加10%，麦芽糖生成酶补加15%，补酶运作时间为2h、采用连续流加补加方式，过滤后得到的糖化液中麦芽糖的含量达到干物质的88~92%质量分数；

（4）糖化液的活性炭脱色两次，是在糖化液中加入1%质量分数的活性炭，在80℃温度条件下脱色30min，重复一次，得到脱色后的糖化液；

脱色后的糖化液的离子交换，选用强酸性阳树脂和大孔弱碱性阴树脂，离子交换流程：糖化液、阳柱、阴柱、阳柱、阴柱，离子交换条件为：离子交换柱直径为5cm，离子交换温度为80℃，糖浆流速30mL/min，树脂床高度600mm。

实施例2

（1）在玉米淀粉中加入水，含水量达到75%质量分数，在55℃条件下搅拌20min，使物料达到均匀状态；

（2）液化过程中按照加酶量为14U/g淀粉添加耐高温α-淀粉酶，采用进口液化喷射器进行喷射液化，喷射液化温度为110℃，保温10min后经150℃灭酶，得到液化液的DE值为3~5；

（3）采用二级酶膜反应器连续化糖化，采用截留分子量为3000道尔顿的聚偏氟乙烯PVDF膜，糖化过程是将置于酶膜反应器中的液化液调整pH值为5.8，按β-淀粉酶添加量为250U/g淀粉，普鲁兰酶添加量为0.7PUN/g淀粉，麦芽糖生成酶添加量1.2MANU/g淀粉加酶，在60℃温度条件下搅拌糖化6.5h后开始循环，循环2h后开始连续补料补水，使糖化液的干物质含量保持在25%质量分数，糖化9.5h后补酶，β-淀粉酶补加8%，普鲁兰酶补加12.5%，麦芽糖生成酶补加17.5%，补酶运作时间为3.5h、采用连续流加补加方式，过滤后得到的糖化液中麦芽糖的含量达到干物质的88~92%质量分数；

（4）糖化液的活性炭脱色两次，是在糖化液中加入2%质量分数的活性炭，在80℃温度条件下脱色30min，重复一次，得到脱色后的糖化液；

脱色后的糖化液的离子交换，选用强酸性阳树脂和大孔弱碱性阴树脂，离子交换流程：糖化液、阳柱、阴柱、阳柱、阴柱，离子交换条件为：离子交换柱直径为5cm，离子交换温度为80℃，糖浆流速30mL/min，树脂床高度600mm。

实施例3

（1）在玉米淀粉中加入水，含水量达到80%质量分数，在60℃条件下搅拌10min，使物料达到均匀状态；

（2）液化过程中按照加酶量为18U/g淀粉添加耐高温α-淀粉酶，采用进口液化喷射器进行喷射液化，喷射液化温度为110℃，保温10min后经150℃灭酶，得到液化液的DE值为3~5；

（3）采用二级酶膜反应器连续化糖化，采用截留分子量为3000道尔顿的聚偏氟乙烯PVDF膜，糖化过程是将置于酶膜反应器中的液化液调整pH值为6.2，按β-淀粉酶添加量为300U/g淀粉，普鲁兰酶添加量为0.9PUN/g淀粉，麦芽糖生成酶添加量1.5MANU/g淀粉加酶，在65℃温度条件下搅拌糖化9h后开始循环，循环3h后开始连续补料补水，使糖化液的干物质含量保持在30%质量分数，糖化13h后补酶，β-淀粉酶补加10%，普鲁兰酶补加15%，麦芽糖生成酶补加20%，补酶运作时间为5h、采用连续流加补加方式，过滤后得到的糖化液中麦芽糖的含量达到干物质的88~92%质量分数；

（4）糖化液的活性炭脱色两次，是在糖化液中加入3%质量分数的活性炭，在80℃温度条件下脱色30min，重复一次，得到脱色后的糖化液；

脱色后的糖化液的离子交换，选用强酸性阳树脂和大孔弱碱性阴树脂，离子交换流程：糖化液、阳柱、阴柱、阳柱、阴柱，离子交换条件为：离子交换柱直径为5cm，离子交换温度为80℃，糖浆流速30mL/min，树脂床高度600mm。

实施例4

（1）在玉米淀粉中加入水，含水量达到70%质量分数，在55℃条件下搅拌20min，使物料达到均匀状态；

（2）液化过程中按照加酶量为16U/g淀粉添加耐高温α-淀粉酶，采用进口液化喷射器进行喷射液化，喷射液化温度为110℃，保温10min后经150℃灭酶，得到液化液的DE值为3.8；

（3）采用二级酶膜反应器连续化糖化，选择截留分子量为3000道尔顿的聚偏氟乙烯（PVDF）膜作为酶膜反应器的滤膜，采用二级酶膜反应器进行糖化。糖化过程是将置于酶膜反应器中的液化液调整pH值为5.8，按β-淀粉酶添加量为250U/g淀粉，普鲁兰酶添加量为0.6PUN/g淀粉，麦芽糖生成酶添加量1.2MANU/g淀粉加酶，在60℃温度条件下搅拌糖化4h后开始循环，1h后开始连续补料补水，使糖化液的干物质含量保持在20~30%质量分数，糖化7h后补酶，β-淀粉酶补加8%，普鲁兰酶补加11%，麦芽糖生成酶补加17%，补酶运作时间为4h,采用连续流加补加方式，过滤后得到的糖化液中麦芽糖的含量达到干物质的88.59%质量分数。

（4）糖化液的活性炭脱色两次，是在糖化液中加入2%质量分数的活性炭，在80℃温度条件下脱色30min，重复一次，得到脱色后的糖化液,脱色率达到88.5%;

脱色后的糖化液的离子交换，选用强酸性阳树脂和大孔弱碱性阴树脂，离子交换流程：糖化液、阳柱、阴柱、阳柱、阴柱，离子交换条件为：离子交换柱直径为5cm，离子交换温度为80℃，糖浆流速30mL/min，树脂床高度600mm，最终获得麦芽糖含量达到90.25%质量分数的高纯度麦芽糖浆。

上述各实施例中，玉米淀粉可换成大米淀粉或马铃薯淀粉，采用截留分子量为3000道尔顿的聚偏氟乙烯PVDF膜可用聚醚砜PES膜替换，其余参数不变。

Claims (2)

1.一种酶膜反应器连续糖化制备麦芽糖浆的方法，其特征在于包括下列步骤：

（1）在淀粉中加入水，含水量达到70～80%质量分数，在50～60℃条件下搅拌10～30min，使物料达到均匀状态；

（2）液化过程中按照加酶量为10~18U/g淀粉添加耐高温α-淀粉酶，采用进口液化喷射器进行喷射液化，喷射液化温度为110℃，保温10min后经150℃灭酶，得到液化液的DE值为3~5；

（3）采用二级酶膜反应器连续化糖化，采用截留分子量为3000道尔顿的聚偏氟乙烯PVDF膜或聚醚砜PES膜，糖化过程是将置于酶膜反应器中的液化液调整pH值为5.4~6.2，按β-淀粉酶添加量为200~300U/g淀粉，普鲁兰酶添加量为0.5~0.9PUN/g淀粉，麦芽糖生成酶添加量0.9~1.5MANU/g淀粉加酶，在55~65℃温度条件下搅拌糖化4~9h后开始循环，循环1~3h后开始连续补料补水，使糖化液的干物质含量保持在20~30%质量分数，糖化6~13h后补酶，β-淀粉酶补加6~10%，普鲁兰酶补加10~15%，麦芽糖生成酶补加15~20%，补酶运作时间为2~5h、采用连续流加补加方式，过滤后得到的糖化液中麦芽糖的含量达到干物质的88~92%质量分数；

（4）糖化液的活性炭脱色两次，是在糖化液中加入1~3%质量分数的活性炭，在80℃温度条件下脱色30min，重复一次，得到脱色后的糖化液；

脱色后的糖化液的离子交换，选用强酸性阳树脂和大孔弱碱性阴树脂，离子交换流程：糖化液、阳柱、阴柱、阳柱、阴柱，离子交换条件为：离子交换柱直径为5cm，离子交换温度为80℃，糖浆流速30mL/min，树脂床高度600mm。

2.根据权利要求书1所述的酶膜反应器连续糖化制备麦芽糖浆的方法，其特征在于：淀粉为玉米淀粉或大米淀粉或马铃薯淀粉。