CN104164361B - 一种制备淀粉糖的液化装置及液化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制备淀粉糖的液化装置，包括：液化柱，所述液化柱下部设置有进料口，顶部设置有出料口，且底部设置有排料口；与所述液化柱进料口相连的进料管；与所述液化柱排料口相连的排料管。本发明提供的液化装置底部采用圆锥结构，进料管的方向为进料口处的切线的方向，使淀粉液化液进入液化装置后实现均匀旋转进料，从而使淀粉中的蛋白质充分絮凝，将其除去。本发明还提供一种制备淀粉糖的液化方法，本发明提供的液化方法提高了水解温度，缩短水解的时间，同时采用上述液化装置进行液化，达到使蛋白质充分絮凝的目的，使得过滤工序能更好的去除蛋白质，提高淀粉糖产品质量。

Description

一种制备淀粉糖的液化装置及液化方法
技术领域
本发明属于食品加工领域，尤其涉及一种制备淀粉糖的液化装置及液化方法。
背景技术
糖是食品加工中不可或缺的原材料，糖主要包括蔗糖和淀粉糖，其中，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。淀粉糖的生产成本低廉，收率高，长期以来被广泛地应用于食品加工行业中。近年来，伴随着淀粉深加工行业和食品工业的发展以及人们消费结构的变化，我国的淀粉糖行业取得了显著的发展，在我国国民经济的发展中起着重要的作用。
淀粉糖的主要生产原料为淀粉，用淀粉生产淀粉糖的方法主要有酸法、酶法、酸酶法和酶酸法。由于无机酸在水解淀粉分子糖苷键时具有随机性，得到的产品不可控，并且还会产生色素和脂肪皂等杂质，影响产品质量，所以，使用无机酸的酸法、酸酶法和酶酸法在实际生产中应用较少。酶法是采用生物酶制剂对淀粉进行水解，酶法水解专一性好，副产物少，纯度高，糖色浅，可以减少净化工序和净化剂的用量；所得的母液还可以再利用；而且酶法在常温常压下进行，设备工艺都比较简单。所以，酶法是目前应用最为广泛的淀粉糖生产方法。
在酶法生产淀粉糖的过程中，需要对淀粉进行液化处理，所述液化处理依次包括水解、闪蒸和液化。所述液化采用的液化装置参见图1，图1为现有液化装置的结构示意图。在图1中，1为液化柱、2为进料管、3为出料管。液化处理不仅可以为后续的糖化步骤提供一个稳定的低聚糖底物，还可以使淀粉中的蛋白质在液化工序絮凝，从而去除淀粉中的蛋白质。
但是在现有的液化方法中，蛋白质絮凝不充分，不能在过滤工序完全去除，这会影响后续的脱色和离子交换等工序，使淀粉糖产品质量降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备淀粉糖的液化装置和液化方法，本发明提供的液化装置和液化方法能够使淀粉中的蛋白质絮凝更充分，更好的去除蛋白质，提高淀粉糖产品质量。
本发明提供一种制备淀粉糖的液化装置，包括：
液化柱，所述液化柱下部设置有进料口，顶部设置有出料口，且底部设置有排料口；
与所述液化柱进料口相连的进料管；
与所述液化柱排料口相连的排料管；和
与所述液化柱出料口相连的出料管；
所述液化柱柱底为圆锥结构；
所述进料管的方向为进料口处的切线的方向。
优选的，所述液化柱柱底圆锥底角的角度为50°～70°。
优选的，所述进料口的公称直径为40～60mm。
优选的，所述进料管远离液化柱进料口一端的公称直径为90～110mm。
优选的，所述液化装置串联使用，所述液化装置串联的数量为4～6个。
本发明提供一种制备淀粉糖的液化方法，包括：
将淀粉依次水解、闪蒸和液化，得到淀粉液化液。
所述水解的温度为114～118℃，所述水解的时间为2～3min，所述水解的压力为0.25～0.3MPa；
所述液化使用的装置为上述技术方案中所述的液化装置。
优选的，所述闪蒸的压力为97～103kPa；
优选的，所述闪蒸的温度为95～100℃。
优选的，所述液化的温度为95～100℃。
优选的，所述液化的时间为90～120min。
本发明提供一种制备淀粉糖的液化装置，包括：液化柱，所述液化柱下部设置有进料口，顶部设置有出料口，且底部设置有排料口；与所述液化柱进料口相连的进料管；与所述液化柱排料口相连的排料管；和与所述液化柱出料口相连的出料管；所述液化柱柱底为圆锥结构，所述进料管的方向为进料口处的切线的方向。在本发明中，淀粉乳通过进料管进入液化柱，并在其中进行液化，得到的液化液由出料管输出，废料在停车后由排料管排出。本发明提供的液化装置底部采用圆锥结构，进料管的方向为进料口处的切线的方向，使淀粉液化液进入液化装置后实现均匀旋转进料，从而使淀粉中的蛋白质充分絮凝而去除。本发明还提供一种制备淀粉糖的液化方法，本发明提供的液化方法提高了水解温度，缩短水解的时间，同时采用上述液化装置进行液化，达到使蛋白质充分絮凝的目的，从而能更好的去除蛋白质，提高淀粉糖产品质量和生产稳定性。
附图说明
图1为现有液化装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的液化装置的正视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的液化装置的俯视结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种制备淀粉糖的液化装置，包括：液化柱，所述液化柱下部设置有进料口，顶部设置有出料口，且底部设置有排料口；与所述液化柱进料口相连的进料管；与所述液化柱排料口相连的排料管；和与所述液化柱出料口相连的出料管；所述液化柱柱底为圆锥结构。
本发明提供的液化装置底部采用圆锥结构，进料管的方向为进料口处的切线的方向，使淀粉液化液进入液化装置后实现均匀旋转进料，从而使淀粉中的蛋白质充分絮凝，能更好地去除。
参见图2，图2为本发明实施例提供的液化装置的正视结构示意图。在图2中，1为液化柱，2为进料管，3为出料管，4为排料管。参见图3，图3为本发明实施例提供的液化装置的俯视结构示意图。在图3中，1为液化柱，2为进料管，3为出料管。
本发明提供的液化装置包括液化柱1，所述液化柱的柱底为圆锥结构，进料管的方向为进料口处的切线的方向，在物料通过进料管进入液化柱后，可使物料围绕圆锥的轴线沿圆锥表面旋转，实现均匀旋转进料，使蛋白絮凝更充分。所述圆锥的底角优选为50～70°，更优选为55～65°，最优选为60°。本发明对所述柱底的尺寸没有特殊的限制，与所述液化柱的尺寸相匹配即可。本发明对所述柱底的材质没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的淀粉液化柱的材质即可。
在本发明中，所述液化柱下部设置有进料口，顶部设置有出料口，底部设置有排料口。本发明对所述液化柱的材质和尺寸没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的淀粉液化装置所使用的材质和尺寸即可。在本发明中，所述进料口与进料管相连，所述进料口的公称直径优选为40～60mm，更优选为45～55mm，最优选为50mm；所述出料口与出料管相连，所述出料口的公称直径优选为80～120mm，更优选为90～110mm，最优选为100mm；所述排料口与排料管相连，所述排料口的公称直径优选为120～180mm，更优选为130～170mm，最优选为150mm。
本发明提供的液化装置包括进料管2，所述进料管与所述液化柱下部设置的进料口相连接，所述进料管的方向为进料口处切线的方向，所述进料管用于将物料输送至液化柱内，同时给物料一个切线方向的速度，使得物料能够围绕轴线沿着圆锥的表面进行旋转，实现均匀旋转进料，使蛋白絮凝更充分。在本发明中，所述进料管远离液化柱进料口一端的公称直径优选为90～110mm，更优选为95～105mm，最优选为100mm。所述进料管远离液化柱进料口一端的公称直径大于所述进料管与液化柱进料口相连接一端的公称直径，这样的设置可以对物料增压，使得物料从进料口流出的速度增大。本发明对所述进料管的材质和长度等没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的用于淀粉进料管的材质即可。
本发明提供的液化装置包括出料管3，所述出料管与所述液化柱的出料口相连接，用于将液化柱内的物料输送至下一装置。在本发明中，所述出料管的公称直径优选为80～120mm，更优选为90～110mm，最优选为100mm。本发明对所述出料管的材质和长度等没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的用于淀粉出料管的材质即可。
本发明提供的液化装置包括排料管4，所述排料管与所述液化柱的排料口相连接，将产生的废料排出，如，排出絮凝的蛋白质。在本发明中，所述排料管的公称直径优选为120～180mm，更优选为130～170mm，最优选为150mm。本发明对所述排料管的材质没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的用于淀粉排料管的材质即可。
结合图2和图3，本发明提供的液化装置的工作过程包括：淀粉通过进料管2进入液化柱1，由于进料管2的与液化柱1进料口相连接的一端比远离液化柱进料口的一端管径小，且进料管2与进料口处的切线方向一致，所以，物料在进入液化柱1时具有较大的速度，围绕圆锥形的柱底旋转，实现均匀旋转进料，保证淀粉先进先出，使蛋白质得到充分絮凝，絮凝的蛋白质经排料管4排出，水解后的淀粉经出料管3输送至下一装置。
本发明还提供了一种制备淀粉糖的液化方法，包括：将淀粉依次水解、闪蒸和液化，得到淀粉液化液。所述水解的温度为114～118℃，所述水解的时间为2～3min，所述水解的压力为0.25～0.3MPa，所述液化所用的装置为上述技术方案中所述的液化装置。
本发明将淀粉进行水解，得到水解的淀粉乳。本发明优选采用淀粉乳进行水解，所述淀粉乳优选包括淀粉、酶制剂和水，本发明对所述淀粉的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域常用的淀粉进行水解即可，具体的，在本发明的实施例中，可采用吉林、黑龙江等玉米主产区生产的玉米淀粉；在本发明中，所述酶制剂优选为淀粉酶，更优选为耐高温淀粉酶，具体的，在本发明的实施例中，可采用诺维信2X型耐高温淀粉酶。本发明对所述淀粉乳中的水的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的配制淀粉乳的水的种类和来源即可。在本发明中，所述淀粉乳的浓度优选为20～40％，更优选为25～35％，最优选为33％；所述淀粉乳的温度优选为25～45℃，更优选为30～40℃，最优选为35℃；所述淀粉乳的pH值优选为5.8～6.0，更优选为5.9；所述淀粉乳中酶制剂的用量优选为0.2～0.4kg/每吨绝干淀粉，更优选为0.3kg/每吨绝干淀粉。
在本发明中，所述水解的温度为114～118℃，优选为115～117℃，更优选为116℃；所述水解的时间为2～3min，优选为2.1～2.9min，更优选为2.3～2.7min；所述水解的压力为0.25～0.3MPa，优选为0.26～0.29MPa，更优选为0.27～0.28MPa。本发明对所述水解的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的淀粉水解的技术方案即可，本发明优选采用喷射水解，本发明对所述喷射水解所用的设备没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的喷射水解的设备即可，比如，可使用液化喷射器。
得到水解的淀粉乳后，本发明将所述水解的淀粉乳进行闪蒸，得到闪蒸后的淀粉乳。在本发明中，所述闪蒸的压力优选为97～103kPa，更优选为98～102kPa，最优选为100～101kPa；所述闪蒸的温度优选为95～100℃，更优选为96～99℃，最优选为98℃；所述闪蒸的时间优选为4～6min，更优选为5min。本发明优选在闪蒸过程中加入酶制剂，所述酶制剂的种类和来源与上述技术方案中酶制剂的种类和来源一致，在此不再赘述。在本发明中，所述酶制剂的用量优选为0.2～0.4kg/kg绝干淀粉，更优选为025～3kg/kg绝干淀粉，最优选为0.28kg/kg绝干淀粉。本发明对所述闪蒸所用的设备没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的闪蒸设备即可。本发明对所述闪蒸罐的进料方式没有特殊的限制，在本发明中，所述闪蒸罐的进料方向优选与进料口处的切线方向一致。
得到闪蒸后的淀粉乳后，本发明将所述闪蒸后的淀粉乳进行液化，得到淀粉液化液。在本发明中，所述液化的温度优选为95～100℃，更优选为96～99℃，最优选为97～98℃；所述液化的时间优选为90～120min，更优选为95～110min，最优选为100～105min。在本发明中，所述液化所用的设备为上述技术方案中所述的液化装置，在此不再赘述。
得到淀粉液化液后，本发明按照GB/T5009.7-2008测定其液化DE值(还原糖(以葡萄糖计)占糖浆干物质的百分比)。本发明采用分光光度计，测定所述淀粉液化液的透光率。按照中国药典第二部附录中溶液颜色检测方法，本发明测定所述淀粉液化液的色度。
得到淀粉液化液后，本发明将其进行糖化，得到糖化液。本发明对所述糖化的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的糖化的技术方案即可。得到糖化液后，本发明采用分光光度计测定所述糖化液的透光率。
结果表明，本发明得到的淀粉液化液的DE值在11～14之间，液化液透光率为80％左右，液化液色度为60％左右，糖化液透光率可达90％。
本发明提供了一种制备淀粉糖的液化装置，所述液化装置包括液化柱和与所述液化管相连的进料管、出料管和排料管，本发明提供的液化装置中，液化柱的柱底为圆锥结构，使淀粉液化液从液化柱的底部进入液化柱后实现均匀旋转进料，从而使淀粉中的蛋白质絮凝更充分，能够更好的去除蛋白质，提高淀粉糖的产品质量。本发明还提供了一种制备淀粉糖的液化方法，本发明提供的淀粉液化方法提高了淀粉水解的温度，降低水解时间，同时采用上述液化装置进行液化，达到使蛋白质充分絮凝的目的。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种制备淀粉糖的液化装置及液化方法进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
在以下实施例中，淀粉采用吉林、黑龙江等玉米主产区生产的玉米淀粉；酶制剂采用诺维信2X型耐高温淀粉酶。
实施例1
将温度为35℃、pH值为5.8、质量浓度为33％的淀粉乳输送至液化喷射器中，在116℃、0.28MPa条件下水解2min，得到水解的淀粉乳；
将水解的淀粉乳输送至闪蒸罐，然后加入0.28kg/每吨绝干淀粉的诺维信2X型耐高温淀粉酶，在101kPa、98℃下闪蒸5min，得到闪蒸后的淀粉乳；
将闪蒸后的淀粉乳输送至上述技术方案中所述的液化装置，液化装置为4个液化柱串联使用，在95℃下液化100min，得到淀粉液化液。
本发明将得到的淀粉液化液进行滴定，测试其滴定速度，结果如表1所示，表1为本发明实施例1～3和比较例1得到的淀粉液化液的液化效果数据。
本发明将碘试剂滴加到本发明得到的淀粉液化液中，进行碘试反应。结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉液化液的液化DE值，结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉液化液的透光率，结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉液化液的色度，结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉糖化液的透光率，结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉糖化液的色度，结果如表1所示。
本发明查看了了本实施例得到的糖化罐底部的糖化液，结果表明，本发明得到的糖化液清澈透明无悬浮物，蛋白完全上浮，糖液与蛋白完全分离。
实施例2
将温度为40℃、pH值为6.0、质量浓度为31％的淀粉乳输送至液化喷射器中，在118℃、0.3MPa条件下水解3min，得到水解的淀粉乳；
将水解的淀粉乳输送至闪蒸罐，然后加入0.26kg/每吨绝干淀粉的诺维信2X型耐高温淀粉酶，在101kPa、95℃下闪蒸5min，得到闪蒸后的淀粉乳；
将闪蒸后的淀粉乳输送至上述技术方案中所述的液化装置，液化装置为6个液化柱串联使用，在98℃下液化90min，得到淀粉液化液。
本发明将得到的淀粉液化液进行滴定，测试其滴定速度，结果如表1所示。
本发明将碘试剂滴加到本发明得到的淀粉液化液中，进行碘试反应。结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉液化液的液化DE值，结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉液化液的透光率，结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉液化液的色度，结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉糖化液的透光率，结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉糖化液的色度，结果如表1所示。
本发明查看了了本实施例得到的糖化罐底部的糖化液，结果表明，本发明得到的糖化液清澈透明无悬浮物，蛋白完全上浮，糖液与蛋白完全分离。
实施例3
将温度为45℃、pH值为6.0、质量浓度为32％的淀粉乳输送至液化喷射器中，在116℃、0.3MPa条件下水解3min，得到水解的淀粉乳；
将水解的淀粉乳输送至闪蒸罐，然后加入0.27kg/每kg绝干淀粉的诺维信2X型耐高温淀粉酶，在98kPa、95℃下闪蒸5min，得到闪蒸后的淀粉乳；
将闪蒸后的淀粉乳输送至上述技术方案中所述的液化装置，液化装置为5个液化柱串联使用，在98℃下液化120min，得到淀粉液化液。
本发明将得到的淀粉液化液进行滴定，测试其滴定速度，结果如表1所示。
本发明将碘试剂滴加到本发明得到的淀粉液化液中，进行碘试反应。结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉液化液的液化DE值，结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉液化液的透光率，结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉液化液的色度，结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉糖化液的透光率，结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉糖化液的色度，结果如表1所示。
本发明查看了了本实施例得到的糖化罐底部的糖化液，结果表明，本发明得到的糖化液清澈透明无悬浮物，蛋白完全上浮，糖液与蛋白完全分离。
比较例1
将温度为35℃、pH值为5.8、质量浓度为33％的淀粉乳输送至液化喷射器中，在105℃、0.28MPa条件下水解8min，得到水解的淀粉乳；
将水解的淀粉乳输送至闪蒸罐，然后加入0.35kg/每吨绝干淀粉的诺维信2X型耐高温淀粉酶，在101kPa、98℃下闪蒸5min，得到闪蒸后的淀粉乳；
将闪蒸后的淀粉乳输送至4个串联的图1所示的液化柱，在98℃下液化100min，得到淀粉液化液。
本发明将得到的淀粉液化液进行滴定，测试其滴定速度，结果如表1所示。
本发明将碘试剂滴加到本发明得到的淀粉液化液中，进行碘试反应。结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉液化液的液化DE值，结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉液化液的透光率，结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉液化液的色度，结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本实施例得到的淀粉糖化液的透光率，结果如表1所示。
本发明按照上述技术方案测试了本比较例得到的淀粉糖化液的色度，结果如表1所示。
本发明查看了了本比较例得到的糖化罐底部的糖化液，结果表明，本比较例得到的糖化液有悬浮絮凝物，蛋白未完全上浮，糖液与蛋白未完全分离。
表1 本发明实施例1～3和比较例1得到的淀粉液化液的液化效果数据
由表1可以看出，使用本发明提供的液化装置进行淀粉的液化，得到的淀粉液化液透光率高于现有技术得到的液化液透光率，液化液的色度小于现有技术得到的液化液的透光率，滴定速度高于现有技术得到的液化液的过滤速度，糖化液色度小于现有技术得到的糖化液色度，糖化液与蛋白分离程度优于现有技术的糖化液与蛋白分离程度，说明使用了本发明提供的液化装置的液化方法得到的淀粉液化液澄清度高、蛋白质含量少；将淀粉液化液进一步糖化，得到的糖化液比现有技术得到的糖化液透光率要高，进一步说明本发明提供的制备淀粉糖的液化装置和液化方法能够使淀粉中的蛋白质充分絮凝，并将其去除，提高淀粉糖的质量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种制备淀粉糖的液化装置，包括：
液化柱，所述液化柱下部设置有进料口，顶部设置有出料口，且底部设置有排料口；
与所述液化柱进料口相连的进料管；
与所述液化柱排料口相连的排料管；和
与所述液化柱出料口相连的出料管；
所述液化柱柱底为圆锥结构；所述圆锥结构为向上凸起形成的正圆锥结构；
所述进料管的方向为进料口处的切线的方向。
2.根据权利要求1所述的液化装置，其特征在于，所述液化柱柱底圆锥底角的角度为50°～70°。
3.根据权利要求1所述的液化装置，其特征在于，所述进料口的公称直径为40～60mm。
4.根据权利要求1或3所述的液化装置，其特征在于，所述进料管远离液化柱进料口一端的公称直径为90～110mm。
5.根据权利要求1所述的液化装置，其特征在于，所述液化装置串联使用，所述液化装置串联的数量为4～6个。
6.一种制备淀粉糖的液化方法，包括：
将淀粉依次进行水解、闪蒸和液化，得到淀粉液化液；
所述水解的温度为114～118℃，所述水解的时间为2～3min，所述水解的压力为0.25～0.3MPa；
所述液化使用的装置为权利要求1～5任意一项所述的液化装置。
7.根据权利要求6所述的液化方法，其特征在于，所述闪蒸的压力为97～103kPa。
8.根据权利要求6所述的液化方法，其特征在于，所述闪蒸的温度为95～100℃。
9.根据权利要求6所述的液化方法，其特征在于，所述液化的温度为95～100℃。
10.根据权利要求6所述的液化方法，其特征在于，所述液化的时间为90～120min。
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