CN102911924B

CN102911924B - 一种制糖工业用复合酶澄清剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN102911924B
Application number: CN201210422552.2A
Authority: CN
Inventors: 赵振刚; 于淑娟; 贺湘; 李建国
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-10-29
Also published as: CN102911924A

Abstract

本发明公开了一种制糖工业用复合酶澄清剂及其制备方法和应用。按重量比计，该澄清剂包括a-葡聚糖酶35-60%、果胶酶20-30%、淀粉酶10-35%，纤维素酶5-10%和水0-15%。制备方法为：将上述原料酶按配比混合，然后通过精滤膜过滤，即可。将上述复合酶澄清剂添加在糖料提汁工段，投加量为10～30mg/kg糖汁，可有效的强化糖汁的清净效率，降低糖液的粘度，加快过滤、沉降速度，提高糖品质量及产糖率，本发明不改变原有的制糖生产工艺，操作简单易行。

Description

一种制糖工业用复合酶澄清剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于制糖工业用澄清剂的技术领域，具体的说，本发明涉及一种复合酶澄清剂。同时，本发明还涉及所述复合酶澄清剂在强化糖汁清净中的应用。

背景技术

从甘蔗或甜菜等糖料作物中提取蔗糖时，糖液是含有多种化学成分的典型胶体溶液，主要成分有：蔗糖、还原糖、多糖、蛋白质、氨基酸、有机盐、以及各种天然色素等。糖液成分和性质非常复杂，且各组分并非稳定存在，在制糖过程中经常发生各种化学变化，形成高粘性胶体体系，这就使得糖液的澄清过滤相当困难。

糖液胶体体系的形成，归咎于几大因素的作用。其中，右旋糖酐的存在是形成高粘性胶体体系的重要原因之一，制糖中出现的右旋糖酐是由肠膜明串珠菌，链球菌等微生物属分泌葡聚糖蔗糖酶催化蔗糖生成葡萄糖，葡萄糖进一步聚合而生成的。它是一种高分子量的多糖聚合物，分子量从一万到数百万不等，高分子量的右旋糖酐给制糖生产带来严重的影响:造成糖分损失，增大糖液粘度，糖度测定值虚高，降低过滤性，结晶不正常等。制糖物料中具有高粘性的成分除右旋糖酐外，还有其他多糖，如淀粉、果胶、纤维素等。淀粉（包括直链淀粉和支链淀粉）能使糖汁过滤速度大大降低，阻碍结晶；果胶在糖液中形成凝胶质，这些多糖类物质在糖汁及糖浆澄清时除去不多，在蒸发浓缩时部分形成悬浮物，导致结晶困难，废蜜纯度高，同时也是终端产品酸性絮凝物的主要成因。

国内常用的制糖工艺澄清方法主要通过几种途径：1.加入石灰、磷酸、PAM絮凝剂、SO₂或CO₂等化学试剂的沉淀作用；2.用活性炭的吸附作用；3用离子交换作用。这些常规的澄清方法，并不能有效的除去制糖物料（甘蔗、甜菜）中的这类高粘性多糖成分造成的影响。

目前，国外已经开始通过添加葡聚糖酶来水解糖液中存在右旋糖酐，得到了较满意的效果，但由于酶具有高度专一性，单一的酶制剂并不能有效的消除几种主要多糖成分的影响。复合酶能有效提高酶的耐热性，延长酶的储藏期限，也能很好地解决一些问题。中国发明专利ZL01130064.7公布了一种蔗糖工业用复合酶制剂的配方，但其涉及的酶品种较多，目标成分针对性不强，且未对其工业化应用的工艺方法进行强调。国外的相关酶产品，成分较为单一，主要限定用于原糖的精炼加工。由于地域性的差异及制糖工艺的不同，糖汁的成分相差太大，需要添加的酶剂量及添加的工艺位置也存在不同，如何以最低的成本，实现最佳的效果，这对复合酶的适应性提出了新的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种制糖工业用复合酶澄清剂及其制备方法。

本发明的另一目的是提供所述复合酶澄清剂在糖汁清净中的应用。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

一种制糖工业用复合酶澄清剂，按重量比计，该澄清剂包括a-葡聚糖酶35-60%、果胶酶20-30%、淀粉酶10-35%纤维素酶5-10%和水0-15%。

优选地，该澄清剂由a-葡聚糖酶60%，果胶酶23%，淀粉酶12%和纤维素酶5%组成。

上述复合酶澄清剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将原料酶按如下配比混合：

按重量份计，a-葡聚糖酶35-60%、果胶酶20-30%、淀粉酶10-35%、纤维素酶5-10%和水0-15%；

（2）然后通过精滤膜过滤，即可。

优选地，所述原料酶在混合前分别进行微滤膜过滤。

所述的澄清剂在强化糖汁清净中的应用，在糖料提汁工段中，将澄清剂投入pH为5.0~7.8粗糖汁中进行澄清处理，所述澄清剂的投加量为10~30mg/kg糖汁。

优选地，所述澄清处理条件：温度15~65℃，时间8~20分钟（反应时间从加入复合酶到糖汁二次加热计）。从国内糖厂实际情况考虑，从糖料提汁到二次加热（100~104℃）过程时间约为10~15min，从酶解的反应时间考虑，可以在此阶段加一缓冲箱，使反应过程时间达15~20min，可实现最佳的酶解效果。

优选地，所述的提汁工段为压榨提汁或渗出提汁。

澄清处理后还可以进行后续清净处理，包括加热、硫熏中和、磷酸上浮、CO₂饱充处理等清净工序。

本发明采用了复合酶澄清剂对糖汁中的多糖胶体体系进行破坏作用，通过a-葡聚糖酶、果胶酶、淀粉酶及纤维素酶的相应配比，能高效的清除糖汁中的高粘性多糖成分。糖汁胶体体系中，大部分多糖类物质通过糖苷键、酯键、醚键或乙酰基与细胞壁组分(半纤维素、木素、纤维素和蛋白质)或少量有机分子(如草酸或酒石酸)相联接（如图1）。

本发明用复合酶澄清剂的原理分析主要是糖汁胶体体系和酶发生酶促反应，催化大分子多糖成分分解或降解为小分子物质，其反应通式为：

R-R′+HOH→R-OH+R′H

式中，R与R′之间的键代表糖苷键、酯键、醚键或乙酰基键等。

根据本发明配方，加入糖汁胶体体系以后，各种酶的协同作用体现在：

充分的a-葡聚糖酶和果胶酶：糖汁胶体体系中形成的高分子右旋糖酐，分子量从一万到数百万不等，糖苷键的主要类型是α-(1→6)，约占糖苷总键的95%，但同时也有少量的α-(1→4)、α-(1→3)和α-(1→2)糖苷键。通过葡聚糖酶和果胶酶的协同作用，降解因果胶和右旋糖酐的存在形成“蔗饭”，而导致的曲筛堵塞，糖汁难于过滤的问题。

充分的淀粉酶：糖汁中淀粉含量为29～49%，协同纤维素酶水解淀粉，降低物料粘度，降低表面张力，减小排汁阻力。

适量的纤维素酶：水解胶体溶液体系中的纤维素，破坏其链状结构及其半纤维素构成的网状细胞壁结构，释放出其中被包裹的淀粉颗粒，从β-1,4-糖苷键纤维素分子链的一端切断纤维素分子，并形成纤维二糖或葡萄糖，破坏因纤维素吸收水分膨胀一起，减少胶体聚凝物的形成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）本发明复合酶澄清剂加入操作简单，不改变原有的制糖生产工艺，也不影响正常的制糖生产工艺过程，产品安全无毒，符合清洁生产要求。

（2）降低糖汁粘度，提高糖汁过滤速度与沉降速度，同时可以减少其他澄清剂用量。

（3）不增加生产成本，提高产品质量，产品收回率提高0.5~1%。

附图说明

图1是糖汁胶体体系中部分多糖类物质的分子链接结构图。

图2是复合酶降解糖汁胶体中大分子右旋糖酐示意图，图2中点和连接线表示以α-(1→6)糖酐键链接为主的右旋糖酐的分子链结构，在复合酶的作用下，右旋糖酐逐步降解为小分子物质。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种制糖工业用复合酶澄清剂的制备：

按重量百分比计，原料配方如下：

a-葡聚糖酶35%，果胶酶20%，淀粉酶35%，纤维素酶10%。

制备方法为：将原料酶分别经过微滤膜过滤，再按比例进入自动混合机复配，然后通过精滤膜过滤，定量灌装，成为产品。

实施例2

按重量百分比计，原料配方如下：a-葡聚糖酶40%、果胶酶30%、淀粉酶10%、纤维素酶5%，水15%。制备方法与例1相同。

实施例3

按重量百分比计，原料配方如下a-葡聚糖酶60%，果胶酶23%，淀粉酶12%，纤维素酶5%。制备方法与例1相同。

实施例4

在传统亚硫酸法甘蔗糖厂压榨提汁工段渗出水加入处投入复合酶澄清剂强化蔗汁清净的方法

将实施例3制得的复合酶澄清剂直接投加在压榨工段渗出水加入处，投加量为25mg/kg糖汁，通过管道泵送自然混合。此处渗浸水温度为65℃，蔗汁温度为30℃，蔗汁pH为5.8，根据糖厂实际生产流程，从酶加入点到二次加热（104℃）的过程时间即为酶解的反应时间，此处的酶解时间为15min，得到混合汁的粘度下降55%，多糖除去率80%，过滤速度与沉降速度均提高50%左右。

实施例5

在传统亚硫酸法甘蔗糖厂压榨提汁工段混合汁箱（预灰后）投加复合酶强化蔗汁清净的方法

将实施例3制得的复合酶澄清剂直接投加在甘蔗压榨工段混合汁箱处，投加量为20mg/kg糖汁，通过管道泵送自然混合。此处蔗汁温度为30℃，蔗汁pH为6.8，酶解时间为8min，混合汁粘度下降了47.1%，多糖除去率65%，过滤速度与沉降速度均提高40%左右。

实施例6

在传统亚硫酸法甘蔗糖厂压榨提汁工段混合汁箱（预灰前）投加复合酶强化蔗汁清净的方法

将实施例3制得的复合酶澄清剂直接投加在压榨工段混合汁箱前管道处，投加量为20mg/kg糖汁，利用泵送自然混合。此处蔗汁温度为30℃，蔗汁pH为5.8，酶解时间为10min，得到混合汁的粘度下降了50%，多糖除去率70%，过滤速度与沉降速度均提高45%左右。

实施例7

在传统碳酸法甜菜糖厂渗出工段投加复合酶强化甜菜汁清净的方法

将实施例2制得的复合酶直接投加在连续渗出器内，投加量为15mg/kg糖汁，利用泵送自然混合。此处菜汁温度为60℃，酶解时间为40min，pH为6.5，得到渗出汁粘度下降62%左右，菜丝的渗滤性能提高10%以上，甜菜废丝含糖由0.4%降至0.3%（对甜菜）以下。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本方面进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者进行替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之内。

Claims

1.一种制糖工业用复合酶澄清剂，其特征在于，按重量比计，该澄清剂包括a-葡聚糖酶35-60%、果胶酶20-30%、淀粉酶10-35%，纤维素酶5-10%和水0-15%。

2.根据权利要求1所述的澄清剂，其特征在于，该澄清剂由a-葡聚糖酶60%，果胶酶23%，淀粉酶12%和纤维素酶5%组成。

3.一种制糖工业用复合酶澄清剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将原料酶按如下配比混合：

（2）然后通过精滤膜过滤，即可。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述原料酶在混合前分别进行微滤膜过滤。

5.权利要求1或2所述的澄清剂在强化糖汁清净中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，在糖料提汁工段中，将澄清剂投入pH为5.0~7.8粗糖汁中进行澄清处理，所述澄清剂的投加量为10~30mg/kg糖汁。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述澄清处理条件：温度15~65℃，时间8~20分钟。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的提汁工段为压榨提汁或渗出提汁。