CN104212855A - 高浓度玉米淀粉酶法液化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉一种高浓度玉米淀粉酶法液化的方法，属于玉米淀粉糖生产中液化技术领域。在调浆罐内用40℃-50℃的水和一级淀粉配制好50%浓度的淀粉乳，加入耐高温α淀粉酶；然后将淀粉乳从调浆罐中用泵送到保温液化罐内，用蒸汽在夹套内加热，搅拌，采用喷射液化器进行喷射液化。优点在于：提高淀粉乳初始浓度可以降低用水量，因而降低了液化时的蒸汽耗量。液化后的糖液浓度高，可以降低蒸发浓缩时的蒸发水量，进而降低了蒸发耗汽量。本发明工艺简单，操作容易，适合工业化生产应用。
Description
技术领域
本发明属于玉米淀粉糖生产中液化技术领域，尤其是一种高浓度的玉米淀粉液化方法。
背景技术
淀粉液化是将淀粉先经高温糊化，同时在液化酶的作用下将淀粉分子断开成短链，形成大量的可溶性的糊精和少量的糖类，从而使淀粉的粘度下降，流动性好，为糖化创造条件。液化技术是淀粉糖生产的第一道工序，是淀粉糖生产中的关键技术。淀粉液化的好坏直接影响到后段工序操作之难易和淀粉糖成品的质量。
目前，在玉米淀粉糖生产中国内外玉米淀粉液化都是采用30%-35%浓度的玉米淀粉乳，经过调整pH值，加入耐高温淀粉酶，经过105℃或130℃的高温喷射液化。再经过闪蒸温度降至90℃，保温液化90分钟，DE值达到15%-18%，碘试反应不显蓝色即为液化完全。
《淀粉糖品生产与应用手册》中78-81页提供了国内外淀粉6种喷射液化工艺，虽然具体工艺不尽相同，但玉米淀粉乳浓度均采用30%。天津葡萄糖厂李含明在《食品与发酵工业》期刊1980年第一期53-62页上发表的论文“酶法生产淀粉糖的液化技术”中也提供了多种酶法液化淀粉的方法，采用的淀粉乳浓度为30-35%。江南大学刘文静、李兆丰等在《食品与发酵工业》2013年第一期21-24页上发表的“微波预处理对玉米淀粉液化的影响”一文中谈到了用微波法处理玉米淀粉进行高浓度玉米淀粉液化的研究，其虽然可以提高淀粉浓度液化，但该方法在工业化生产中很难应用。
现有的这种低浓度的淀粉乳液化主要的缺点是浓度低、用水量大，液化时蒸汽耗量大，再经过糖化后需要进行蒸发浓缩，蒸发的水量大，耗气多。
发明内容
本发明提供一种高浓度玉米淀粉酶法液化的方法，以解决淀粉乳初始浓度低、用水量大，液化时蒸汽耗量大的问题。
本发明采取的技术方案是：包括下列步骤：
一、在调浆罐内用40℃-50℃的水和一级淀粉配制好50%浓度的淀粉乳，然后用盐酸和氢氧化钠调节pH值在5.6，按照以干基计每吨淀粉添加0.4-0.5升耐高温α淀粉酶的比例加入耐高温α淀粉酶；
二、然后将淀粉乳从调浆罐中用泵送到保温液化罐内，用蒸汽在夹套内加热，边升温边搅拌至温度达到80℃－85℃时停止搅拌，保温30-40分钟，然后按照以干基计每吨淀粉补加0.2-0.3升耐高温α淀粉酶的比例加入耐高α温淀粉酶；
三、采用喷射液化器进行喷射液化，温度在105℃，再经过闪蒸温度降至90℃，液化液在液化层流罐内保温搅拌50-60分钟后，DE值达到15%-18%，碘试反应不显蓝色，50%的淀粉乳即可液化完全。
本发明的优点在于：提高淀粉乳初始浓度可以降低用水量，因而降低了液化时的蒸汽耗量。液化后的糖液浓度高，可以降低蒸发浓缩时的蒸发水量，进而降低了蒸发耗汽量。本发明工艺简单，操作容易，适合工业化生产应用。本发明通过提高淀粉乳浓度不仅降低了液化工序的能耗，而且降低了蒸发工序的能耗，因此降低了淀粉糖生产的成本。相比现有技术，液化工序可以降低32%能耗，蒸发工序可以降低66%的能耗。从而降低了淀粉糖生产成本100元，经济效益显著。
具体实施方式
以长春市某淀粉厂的一级玉米淀粉为供试原料，原料分析见表1
表1.原料玉米淀粉分析
试验用酶制剂：耐高温α淀粉酶，标示活性：120KUN/g (相当于国标的80000单位/克)
主要设备与仪器：
1台调浆罐0.34m3 (德中设计),1台喷射液化器M103-030(美国),高效液相色谱仪waters600(美国),阿贝折射仪WZS-Ⅰ(上海),精密pH计DELTA320(德国),1台液化层流罐0.3m3 (德中设计)。1台保温液化罐0.3 m3（自制）。
实施例1
取原料淀粉100千克，加入事先调好的温度在40℃的176.8升的温水中，在调浆罐内配制好50%的淀粉乳，水温过高淀粉容易糊化，水温太低淀粉不容易调匀，因此需要温水调浆，然后用稀盐酸（化学纯）和氢氧化钠（化学纯）溶液调节pH值到5.6，按照每吨淀粉（干基）添加0.4升耐高温α淀粉酶的比例加入淀粉酶35.4ml，然后将淀粉乳从调浆罐中用泵送到保温液化罐内，用蒸汽夹套加热，边升温边搅拌至温度达到80℃时停止搅拌，保温30分钟，然后按照每吨淀粉（干基）补加0.2升耐高温α淀粉酶的比例加入耐高温α淀粉酶17.7ml，采用喷射液化器进行喷射液化，温度控制在105℃，再经过闪蒸温度降至90℃，液化液在液化层流罐内保温搅拌50分钟后，采用菲林试剂法检测DE值为15.2%，碘试反应不显蓝色，50%的淀粉乳液化液达到糖化要求。
实施例2
取原料淀粉100千克，加入到温度在45℃的176.8升的温水中，配制好50%的淀粉乳，然后用稀盐酸（化学纯）和氢氧化钠（化学纯）溶液调节pH值到5.6（耐高温淀粉酶的最适pH值），按照每吨淀粉（干基）添加0.45升耐高温α淀粉酶的比例加入淀粉酶39.8ml，然后将料液泵到保温液化罐内，边升温边搅拌至温度达到83℃时停止搅拌，保温35分钟，然后按照每吨淀粉（干基）补加0.25升耐高温α淀粉酶的比例加入耐高温α淀粉酶22.1ml，采用喷射液化器进行喷射液化，温度控制在105℃，再经过闪蒸温度降至90℃，液化液在液化层流罐内保温搅拌55分钟后，采用菲林试剂法检测DE值为16.8%，碘试反应不显蓝色，50%的淀粉乳液化液达到糖化要求。
实施例3
取原料淀粉100千克，加入到温度在50℃的176.8升的温水中，配制好50%的淀粉乳，然后用稀盐酸（化学纯）和氢氧化钠（化学纯）溶液调节pH值到5.6（耐高温淀粉酶的最适pH值），按照每吨淀粉（干基）添加0.5升耐高温α淀粉酶的比例加入淀粉酶44.2ml，然后将淀粉乳从调浆罐中用泵送到保温液化罐内，用蒸汽夹套加热，边升温边搅拌至温度达到85℃时停止搅拌，保温40分钟，然后按照每吨淀粉（干基）补加0.3升耐高温α淀粉酶的比例加入耐高温α淀粉酶26.5ml，采用喷射液化器进行喷射液化，温度控制在105℃，再经过闪蒸温度降至90℃，液化液在液化层流罐内保温搅拌60分钟后，采用菲林试剂法检测DE值为17.8%，碘试反应不显蓝色，50%的淀粉乳液化液达到糖化要求。
下面通过在年产300吨葡萄糖中试线上进行的试验测算来进一步说明本发明的效果。
1、液化工序能耗试验
以现有技术进行试验
配料：100kg玉米淀粉配制浓度30%的淀粉乳295公斤，耐高温淀粉酶加酶量按0.45L/T淀粉（干基）添加,pH值调整到5.6。
喷射液化：调整喷射液化器喷嘴出口大小到最佳，控制温度在105℃，蒸汽压力在0.18MP，供料泵流量为240L/H，喷射时间为62分钟，蒸汽消耗量为63.4公斤。液化维持时间为90分钟不消耗蒸汽。
以本发明技术进行试验
配料： 100kg玉米淀粉配制浓度50%的淀粉乳177公斤，耐高温淀粉酶加酶量按0.45L/T淀粉（干基）添加，pH值调整到5.6。
保温液化：先通过蒸汽（蒸汽压力0.18MP）夹套加热淀粉乳至83℃，然后保温液化35分钟后。这一步骤的蒸汽消耗量为20.4公斤。高温喷射液化：将保温液化液再次补加酶按照0.25L/T淀粉（干基），酶制剂加量为22.1毫升，再进行高温喷射液化，液化温度105℃，pH值5.6。喷射时间为34分钟，蒸汽压力0.18MP。蒸汽消耗22.7公斤。层流罐内维持液化时间为55分钟，但不消耗蒸汽。
液化工序计算结果，63.4—（20.4.+22.7）=20.3公斤
100公斤淀粉节省蒸汽20.3公斤，一吨淀粉节省203公斤蒸汽，
比较现有液化技术蒸汽消耗节约比例为,20.3/63.4=32%
2、蒸发工序能耗试验
将上述两个试验继续进行60小时的糖化试验，糖化液再经过板框过滤后，进行蒸发浓缩，蒸发采用的蒸发器是四效降膜蒸发器。蒸发器蒸发效率为0.1吨水/小时·0.025吨蒸汽。（蒸汽压力为0.18MP）
（1）现有液化技术制取的糖液经过了106分钟蒸发到了浓度75%葡萄糖浆，蒸汽消耗量为44.2公斤蒸汽。
（2）本发明液化技术制取的糖液经过了35分钟蒸发到了浓度75%葡萄糖浆，蒸汽消耗量为15公斤蒸汽。
蒸发工序计算结果，44.2-15=29.2公斤
100公斤淀粉节省蒸汽29.2公斤，一吨淀粉节省292公斤蒸汽，比较现有技术蒸发工序节约蒸汽比例为，29.2/44.2=66%
3，根据节省的能耗计算葡萄糖生产成本的降低。
通过能耗试验得到采用本发明液化技术处理每吨淀粉比现有技术节约蒸汽203+292=495公斤蒸汽，0.18MP的蒸汽每吨为210元，因此可以降低淀粉糖生产成本100元。
Claims (1)
1.一种高浓度玉米淀粉酶法液化的方法，其特征在于包括下列步骤：
一、在调浆罐内用40℃-50℃的水和一级淀粉配制好50%浓度的淀粉乳，然后用盐酸和氢氧化钠调节pH值在5.6，按照以干基计每吨淀粉添加0.4-0.5升耐高温α淀粉酶的比例加入耐高温α淀粉酶；
二、然后将淀粉乳从调浆罐中用泵送到保温液化罐内，用蒸汽在夹套内加热，边升温边搅拌至温度达到80℃－85℃时停止搅拌，保温30-40分钟，然后按照以干基计每吨淀粉补加0.2-0.3升耐高温α淀粉酶的比例加入耐高α温淀粉酶；
三、采用喷射液化器进行喷射液化，温度在105℃，再经过闪蒸温度降至90℃，液化液在液化层流罐内保温搅拌50-60分钟后，DE值达到15%-18%，碘试反应不显蓝色，50%的淀粉乳即可液化完全。
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