CN105177088A - 一种用木薯粉清洁制备含氮糖浆的方法 - Google Patents

一种用木薯粉清洁制备含氮糖浆的方法 Download PDF

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彭小玉
杨锋
黄科林
陈明凉
谢清若
罗想平
阮付贤
甘激文
贾艳桦
莫鸿业
关山
倪海明
郭佳文
柳春
蓝丽
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Abstract

本发明涉及一种用木薯粉清洁制备含氮糖浆的方法，是以木薯粉为原料，将木薯中的淀粉、蛋白质、脂肪、纤维素等成份经酶解、水力空化、液化、糖化、蛋白糖分离、脱色等过程制备出含氮糖浆。主要步骤如下：将鲜木薯破碎、磨浆或将木薯片破碎、浸泡、磨浆制备出的木薯粉放入调浆罐中进行调浆，再采用水力空化辅助酶法、瞬时喷射液化、连续式糖化、蛋白转化、膜分离、离交、浓缩等技术制备含氮糖浆，产品的收率可达100％。该法的生产解决了因蛋白质、脂肪、纤维素等成份未水解且分离未完全而造成淀粉糖品质低的问题，避免了木薯中蛋白质、脂肪、纤维素等成份的浪费及对环境的污染，生产的含氮糖浆可用于食品、药物的发酵等领域。

Description

一种用木薯粉清洁制备含氮糖浆的方法
技术领域
本发明涉及一种含氮糖浆的清洁制备方法，尤其涉及一种利用木薯粉清洁制备含氮糖浆的方法。
背景知识
在广西，木薯占全国木薯总产量的70％以上。目前鲜木薯深加工产品主要有干木薯片、木薯粉、木薯淀粉等，鲜木薯中淀粉占27％，水分占65％，蛋白质占1％，纤维占4％；木薯干片中淀粉占68％，水分占13％，蛋白质占3％，纤维占8％。目前木薯淀粉生产企业环境污染严重，主要是木薯渣的污染，而木薯渣主要成分为淀粉、蛋白质和纤维等，以一个年产4万吨木薯淀粉的企业为例，每年约产生8万吨的湿木薯渣，流失3200吨的淀粉，需配套占地15亩的渣池。
含氮糖浆，是指利用淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶等多种酶，高效酶解富含淀粉原材料中的淀粉、纤维素、蛋白质、脂肪等组分而形成的一种含氮糖浆；或者是指在制备淀粉糖过程中产生的蛋白质，经过酶解后与一定的糖浆复配而形成的一种含氮糖浆。含氮糖浆中含丰富的淀粉糖和一定量的α-氨基氮、水解蛋白、多肽、谷氨酸等有机蛋白氮源，广泛用于食品、药物的发酵等领域，尤其在啤酒、味精、酱油、有机酸等行业具有良好的广泛应用前景。在淀粉糖生产过程中，有一定量的蛋白质产生，虽然蛋白质含量较低，但它对淀粉制糖及淀粉糖的品质却有许多不利的影响，如因蛋白质产生气泡而影响离交、蛋白质与糖发生反应产生有色物质而增加脱色难度等原因，目前国内对这些分离出的蛋白质并未得到很好的利用，却最终成为了废弃物，从而对环境造成了污染。
水力空化是由流动的液体经由某一空化器而产生的。当液体通过限流区域时，液体的流速剧增，压力剧减，当压力降到空化初生压时，就会产生大量的空化泡，随后液体喷射扩张，压力值恢复，空化泡瞬间破灭，产生空化，从而产生多种复杂的物理和化学效应。常用空化数来表述流动条件与空化强度的关系。
发明内容
本发明的目的是利用木薯粉清洁制备含氮糖浆，采用水力空化辅助酶法、瞬时喷射液化、连续式糖化、蛋白转化、膜分离、离交、浓缩等技术将木薯粉的各成份及酶解过程中所加的酶全都水解转化成含氮糖浆，提高产品品质，减少污染物的生成，降低吨产品的汽耗量、水耗量及电耗量，节约成本。
采用木薯粉清洁制备含氮糖浆，具体步骤如下：
(1)原料：将鲜木薯破碎、磨浆或木薯片破碎、浸泡、磨浆制备木薯粉。
(2)调浆：将木薯粉放入调浆罐中进行调浆，控制浆液中固物浓度为25％-50％重量，加入氯化钙以控制浆液中Ca2+含量为15-50g/t，调节浆液温度为45-65℃，pH值为4.0-5.5，加入纤维素酶，搅拌反应0.5h-2h。
(3)水力空化：将步骤(2)得到的浆液在空化池中进行空化反应，控制温度在45-65℃和空化数在0.7-2.0的条件下，通过空化装置循环1-10h。
(4)瞬时喷射液化：在步骤(3)的空化水解液中加入0.1-1.5kg/t的高温α-淀粉酶，调节pH值为5.5-7.0，搅拌均匀，再将浆液在压力为0.1-0.4MPa、温度为90-100℃的条件下瞬时喷射两次，保温反应0.5-2h。
(5)连续式糖化：将步骤(4)的液化液快速冷却至50-70℃，调节pH值为4.0-5.2，加入0.001-1.2kg/t糖化酶及0.001-0.02kg/t脂肪酶进行水解25-50h。
(6)蛋白转化：将步骤(5)的糖化液保持温度在40-60℃，调节pH值为6.0-9.0，加入蛋白酶搅拌反应2-5h。
(7)将步骤(6)得到的料液经膜分离，离交，再采用活性白土或活性炭逆流两次脱色，过滤，采用多效降膜蒸发器对滤液进行浓缩，得到浓度为40-90％(w/w)的含氮糖浆。
本发明是以木薯粉为原料，采用水力空化辅助酶法工艺，清洁制备含氮糖浆。具体技术路线见附图1：
用木薯粉清洁制备含氮糖浆，方法具有如下优点：
①反应原料为自制的木薯粉，所得的含氮糖浆清洁无污染，且含有较丰富的淀粉糖、α-氨基氮和水解蛋白等微生物发酵所需的营养元素。
②生产过程中采用水力空化辅助酶法工艺，促进原料液中成分的分散和长链分子的断裂，尤其是促进纤维素的水解，以及缩短液化时间、减少有色物质的生成。
③采用高压瞬时喷射液化技术，使木薯粉受热快而均匀，进一步减少有色物质的产生。
④采用活性白土或活性炭逆流两次脱色法，进一步提高脱色效果，节约成本。
⑤采用多效降膜蒸发器对产品进行浓缩，降低吨产品的汽耗量、水耗量及电耗量。
⑥生产过程中无废渣废气排放，废水可回收再利用，实现了一定的绿色化生产。
附图说明
图1是木薯粉清洁制备含氮糖浆的工艺路线图。
具体实施方式
以下通过具体实施实例用于进一步说明本发明描述的方法，但是并不限制本发明。
实施例1
(1)木薯粉制备：将1t鲜木薯破碎、磨浆制得木薯粉。
(2)调浆：将木薯粉放入调浆罐中加水进行调浆，浆液中固物浓度为25％重量，加入氯化钙以控制浆液中Ca2+含量为15g/t，调节浆液温度为45℃，pH值为4.0，加入纤维素酶10FPU/g，搅拌反应1.0h。
(3)水力空化：将浆液在空化池中控制温度在45℃，空化数为0.7，循环空化1h。
(4)瞬时喷射液化：在空化水解液中加入0.1kg/t的高温α-淀粉酶，调节pH值为6.0，搅拌均匀，再将浆液在压力为0.1MPa、温度为90℃的条件下瞬时喷射两次，保温反应0.5h。
(5)连续式糖化：将液化液快速冷却至50℃，调节pH值为5.0，加入0.001kg/t的糖化酶及0.001kg/t的脂肪酶进行水解25.0h。
(6)蛋白转化：糖化结束后，控制糖化液温度在40℃，调节pH值为9.0，加入碱性蛋白酶搅拌反应2.0h。
(7)蛋白转化结束后，料液经膜分离，离交，再采用活性白土或活性炭逆流两次脱色，过滤，滤液再经多效降膜蒸发器浓缩，得到浓度为40％(w/w)的含氮糖浆。
实施例2
(1)木薯粉制备：将1t鲜木薯破碎、磨浆制得木薯粉。
(2)调浆：将木薯粉放入调浆罐中加水进行调浆，浆液中固物浓度为28％重量，加入氯化钙以控制浆液中Ca2+含量为20g/t，调节浆液温度为45℃，pH值为4.8，加入纤维素酶10FPU/g，搅拌反应1.0h。
(3)水力空化：将浆液在空化池中控制温度在50℃，空化数为0.8，循环空化3.0h。
(4)瞬时喷射液化：在空化水解液中加入0.8kg/t的高温α-淀粉酶，调节pH值为5.8，搅拌均匀，再将浆液在压力为0.2MPa、温度为93℃的条件下瞬时喷射两次，保温反应1.0h。
(5)连续式糖化：将液化液快速冷却至50℃，调节pH值为4.3，加入0.08kg/t的糖化酶及0.008kg/t的脂肪酶进行水解35.0h。
(6)蛋白转化：糖化结束后，控制糖化液温度在45℃，调节pH值为6.5，加入菠萝蛋白酶搅拌反应3.0h。
(7)蛋白转化结束后，料液经膜分离，离交，再采用活性白土或活性炭逆流两次脱色，过滤，滤液再经多效降膜蒸发器浓缩，得到浓度为50％(w/w)的含氮糖浆。
实施例3
(1)木薯粉制备：将1t鲜木薯破碎、磨浆制得木薯粉。
(2)调浆：将木薯粉放入调浆罐中进行调浆，浆液中固物浓度为30％重量，加入氯化钙以控制浆液中Ca2+含量为30g/t，调节浆液温度为50℃，pH值为5.0，加入纤维素酶5FPU/g，搅拌反应2.0h。
(3)水力空化：将浆液在空化池中控制温度在45℃，空化数为1.0，循环空化5.0h。
(4)瞬时喷射液化：在空化水解液中加入1.0kg/t的高温α-淀粉酶，调节pH值为5.5，搅拌均匀，再将浆液在压力为0.4MPa、温度为98℃的条件下瞬时喷射两次，保温反应2.0h。
(5)连续式糖化：将液化液快速冷却至60℃，调节pH值为4.0，加入0.1kg/t的糖化酶及0.01kg/t的脂肪酶进行水解45h。
(6)蛋白转化：糖化结束后，控制糖化液温度在55℃，调节pH值为6.0，加入木瓜蛋白酶搅拌反应4h。
(7)蛋白转化结束后，料液经膜分离，离交，再采用活性白土或活性炭逆流两次脱色，过滤，滤液再经多效降膜蒸发器浓缩，得到浓度为70％(w/w)的含氮糖浆。
实施例4
(1)木薯粉制备：将1t木薯片破碎、浸泡、磨浆制得木薯粉。
(2)调浆：将木薯粉放入调浆罐中加水进行调浆，浆液中固物浓度为40％重量，加入氯化钙以控制浆液中Ca2+含量为40g/t，调节浆液温度为55℃，pH值为5.5，加入纤维素酶15FPU/g，搅拌反应1.0h。
(3)水力空化：将浆液在空化池中控制温度在55℃，空化数为1.5，循环空化5.0h。
(4)瞬时喷射液化：在空化水解液中加入1.0kg/t的高温α-淀粉酶，调节pH值为6.5，搅拌均匀，再将浆液在压力为0.3MPa、温度为98℃的条件下瞬时喷射两次，保温反应1.0h。
(5)连续式糖化：将液化液快速冷却至55℃，调节pH值为4.5，加入0.8kg/t的糖化酶及0.01kg/t的脂肪酶进行水解30h。
(6)蛋白转化：糖化结束后，控制糖化液温度在55℃，调节pH值为7.0，加入中性蛋白酶搅拌反应3h。
(7)蛋白转化结束后，料液经膜分离，离交，再采用活性白土或活性炭逆流两次脱色，过滤，滤液再经多效降膜蒸发器浓缩，得到浓度为60％(w/w)的含氮糖浆。
实施例5
(1)木薯粉制备：将1t木薯片破碎、浸泡、磨浆制得木薯粉。
(2)调浆：将木薯粉放入调浆罐中加水进行调浆，浆液中固物浓度为45％重量，加入氯化钙以控制浆液中Ca2+含量为45g/t，调节浆液温度为50℃，pH值为4.8，加入纤维素酶20FPU/g，搅拌反应2.0h。
(3)水力空化：将浆液在空化池中控制温度在60℃，空化数为1.0，循环空化8.0h。
(4)瞬时喷射液化：在空化水解液中加入1.2kg/t的高温α-淀粉酶，调节pH值为7.0，搅拌均匀，再将浆液在压力为0.3MPa、温度为95℃的条件下瞬时喷射两次，保温反应1.5h。
(5)连续式糖化：将液化液快速冷却至65℃，调节pH值为5.0，加入1.0kg/t的糖化酶及0.015kg/t的脂肪酶进行水解40h。
(6)蛋白转化：糖化结束后，控制糖化液温度在50℃，调节pH值为6.5，加入菠萝蛋白酶搅拌反应5h。
(7)蛋白转化结束后，料液经膜分离，离交，再采用活性白土或活性炭逆流两次脱色，过滤，滤液再经多效降膜蒸发器浓缩，得到浓度为90％(w/w)的含氮糖浆。
实施例6
(1)木薯粉制备：将1t木薯片破碎、浸泡、磨浆制得木薯粉。
(2)调浆：将木薯粉放入调浆罐中加水进行调浆，浆液中固物浓度为50％重量，加入氯化钙以控制浆液中Ca2+含量为50g/t，调节浆液温度为65℃，pH值为4.8，加入纤维素酶25FPU/g，搅拌反应2.0h。
(3)水力空化：将浆液在空化池中控制温度在65℃，空化数为2.0，循环空化10h。
(4)瞬时喷射液化：在空化水解液中加入1.5kg/t的高温α-淀粉酶，调节pH值为7.0，搅拌均匀，再将浆液在压力为0.4MPa、温度为100℃的条件下瞬时喷射两次，保温反应2h。
(5)连续式糖化：将液化液快速冷却至70℃，调节pH值为4.8，加入1.2kg/t的糖化酶及0.02kg/t的脂肪酶进行水解50h。
(6)蛋白转化：糖化结束后，控制糖化液温度在60℃，调节pH值为6.0，加入木瓜蛋白酶搅拌反应5.0h。
(7)蛋白转化结束后，料液经膜分离，离交，再采用活性白土或活性炭逆流两次脱色，过滤，滤液再经多效降膜蒸发器浓缩，得到浓度为80％(w/w)的含氮糖浆。

Claims (4)

1.一种用木薯粉清洁制备含氮糖浆的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)原料：将鲜木薯破碎、磨浆或木薯片破碎、浸泡、磨浆制备木薯粉。
(2)调浆：将木薯粉放入调浆罐中进行调浆，控制浆液中固物(淀粉、纤维素、蛋白质、脂肪等物质)浓度为25％-50％重量，加入氯化钙以控制浆液中Ca2+含量为15-50g/t，调节浆液温度为45-65℃，pH值为4.0-5.5，加入5-25FPU/g的纤维素酶，搅拌反应0.5h-2h。
(3)水力空化：将步骤(2)得到的浆液在空化池中进行空化反应，控制温度在45-65℃和空化数在0.7-2.0的条件下，通过空化装置循环1-10h。
(4)瞬时喷射液化：在步骤(3)的空化水解液中加入0.1-1.5kg/t的高温α-淀粉酶，调节pH值为5.5-7.0，搅拌均匀，再将浆液在压力为0.1-0.4MPa、温度为90-100℃的条件下瞬时喷射两次，保温反应0.5-2h。
(5)连续式糖化：将步骤(4)的液化液快速冷却至50-70℃，调节pH值为4.0-5.2，加入0.001-1.2kg/t糖化酶及0.001-0.02kg/t脂肪酶进行水解25-50h。
(6)蛋白转化：将步骤(5)的糖化液保持温度在40-60℃，调节pH值为6.0-9.0，加入蛋白酶搅拌反应2-5h。
(7)将步骤(6)得到的料液经膜分离，离交，再采用活性白土或活性炭逆流两次脱色，过滤，采用多效降膜蒸发器对滤液进行浓缩，得到浓度为40-90％(w/w)的含氮糖浆。
2.根据权利要求1所述制备含氮糖浆的方法，其特征在于：步骤(1)利用鲜木薯或木薯片自制木薯粉作为原料制备含氮糖浆。
3.根据权利要求1所述制备含氮糖浆的方法，其特征在于：步骤(2)所述在调浆罐中加入纤维素酶。
4.根据权利要求1所述制备含氮糖浆的方法，其特征在于：步骤(3)所述的是水力空化辅助酶法，以促使纤维素充分水解，并促进原料液中各成分的分散和长链分子的断裂。
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