CN105274167A

CN105274167A - 一种淀粉质原料的预处理方法

Info

Publication number: CN105274167A
Application number: CN201410330296.3A
Authority: CN
Inventors: 陈绍辉
Original assignee: COFCO WUHAN FOOD TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: COFCO WUHAN FOOD TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-07-11
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2016-01-27

Abstract

本发明公开了一种淀粉质原料的预处理方法，该方法包括由淀粉质原料制备淀粉浆液，再将淀粉浆液进行液化，其中，所述淀粉浆液中干物质的含量为32-40重量％，所述液化的条件包括：液化的温度为105-125℃，液化的时间为2-2.5h。通过上述技术方案，本发明能够在保证较佳的液化和糖化效果的前提下节省调浆过程中的用水量(对于年消耗13万吨淀粉质原料的生产线，每年至少节约4.5万吨)，从而降低后续浓缩等步骤的能耗，因此，本发明的预处理方法极大地提高了生产效率。

Description

一种淀粉质原料的预处理方法

技术领域

本发明涉及一种淀粉质原料的预处理方法，具体地，涉及一种能够在保证生产效率的前提下减少用水量和降低能耗的淀粉质原料预处理方法。

背景技术

玉米淀粉是广泛用于饲料、淀粉糖等玉米深加工行业的原料，我国是淀粉及淀粉糖生产大国，其中淀粉糖年产量逾600万吨，淀粉糖生产工艺中涉及的玉米的预处理包括将玉米颗粒用水浸泡后进行调浆得到玉米淀粉浆液、液化和糖化等步骤。其中，玉米淀粉浆液中干物质的含量一般被控制在不超过30重量％，因为一般认为如果干物质含量太高会明显增加后续液化和糖化的负担，甚至降低生产效率。

因此，现有工艺的淀粉浆液中的干物质含量较低，导致调浆的用水量较高，继而致使后续步骤(特别是浓缩步骤)的能耗较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中用水量多且能耗高的缺陷，提供一种能够在保证生产效率的前提下减少用水量和降低能耗的淀粉质原料预处理方法。

如果在现有预处理工艺基础上单纯地增加淀粉浆液中干物质的含量以降低用水量并升高液化温度(或延长液化时间)是难以保证液化效果的，后续糖化步骤也会受到影响。因此，为了实现上述目的，本发明的发明人进行了大量的实验，结果意外地发现，在一定程度上提高淀粉浆液中干物质的含量，并同时调整液化的温度和时间能够在保证液化和糖化效果的前提下减少制备淀粉浆液(调浆)的用水量。

因此，本发明提供了一种淀粉质原料的预处理方法，该方法包括由淀粉质原料制备淀粉浆液，再将淀粉浆液进行液化，其中，所述淀粉浆液中干物质的含量为32-40重量％，所述液化的条件包括：液化的温度为105-125℃，液化的时间为2-2.5h。

通过上述技术方案，本发明能够在保证较佳的液化和糖化效果的前提下节省调浆过程中的用水量(对于年消耗13万吨淀粉质原料的生产线，每年至少节约4.5万吨)，从而降低后续浓缩等步骤的能耗，因此，本发明的预处理方法极大地提高了生产效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，术语“DE值”是指还原糖(以葡萄糖计)占料液干物质的百分比。

本发明提供的淀粉质原料的预处理方法包括由淀粉质原料制备淀粉浆液，再将淀粉浆液进行液化，其中，所述淀粉浆液中干物质的含量为32-40重量％，优选为35-40重量％，所述液化的条件包括：液化的温度为105-125℃，优选为110-120℃，液化的时间为2-2.5h，优选为2.1-2.4h。

本发明中，控制淀粉浆液中干物质的含量与液化条件在上述优选范围内能够进一步提高生产效率。所述淀粉浆液的pH值可以为5.6-5.8。

根据本发明，可以采用常规的方式进行液化，例如，将淀粉浆液进行液化的方式可以为：将淀粉浆液和淀粉酶的混合物与蒸汽接触，使得混合物的温度升至105-125℃。其中，可以利用水热器进行混合物与蒸汽的接触。为了使淀粉质原料更充分地液化，将淀粉浆液进行液化的方式可以为：将淀粉浆液和淀粉酶的混合物与蒸汽接触，使得混合物的温度升至105-125℃，然后将混合物闪蒸至95-98℃，并维持2-2.5h。闪蒸指高压的饱和水进入相对低压的容器中后由于压力的突然降低使这些饱和水变成一部分的容器压力下的饱和水蒸气和饱和水。闪蒸的压力可以为-0.06MPa至-0.09MPa。

根据本发明，液化所用淀粉酶的量可以为本领域的常规选择，优选情况下，相对于每吨淀粉浆液中的干物质，液化所用淀粉酶的量为400-450g，更优选为420-450g。

其中，液化所用淀粉酶可以为本领域常规采用的淀粉酶，如α-淀粉酶、β-淀粉酶和异淀粉酶；也可以为耐高温淀粉酶。优选情况下，使用耐高温淀粉酶即耐高温α-淀粉酶，耐高温α-淀粉酶具有极好的耐热性，是采用地衣芽孢杆菌经深层培养，提取等工序精制而成，能随机水解淀粉、糖原及其降解物内部的α-1,4葡萄糖苷键使得胶状淀粉溶液的粘度迅速下降，产生可溶性糊精和寡聚糖，过度的水解可产生少量葡萄糖和麦芽糖。上述各种淀粉酶均可以通过商购获得。

本发明中，对于将淀粉浆液进行液化的方式没有特别的要求，可以采用本领域常用的各种方式，例如，往淀粉浆液中加入氢氧化钙调节pH为5.6-5.8，再按料液干物质量加入α-淀粉酶，搅拌均匀后用泵打入液化喷射器，加酶后的淀粉浆液与蒸汽的质量比可以为1:0.125-0.15。其中，液化后得到的液化液的DE值维持在特别有利于糖化的12-16％范围内。

根据本发明，为了使淀粉质原料尽可能地转化为单糖，所述方法还优选包括将液化后得到的液化液进行糖化。

其中，对所述糖化的条件没有特别的限制，所述糖化的温度优选为60-70℃。所述糖化的pH值优选为4.2-4.4。所述糖化的时间优选为36-48h。糖化所用糖化酶的用量可以是本领域常规的糖化酶用量，优选地，相对于每吨淀粉浆液中的干物质，糖化所用糖化酶的量为550-650g。

其中，糖化酶又称淀粉α-1,4-葡萄糖苷酶，此酶作用于淀粉分子的非还原性末端，以葡萄糖为单位，依次作用于淀粉分子中的α-1,4-糖苷键，生成葡萄糖。糖化酶作用于支链淀粉后的产物有葡萄糖和带有α-1,6-糖苷键的寡糖；作用于直链淀粉后的产物几乎全部是葡萄糖。所述糖化酶可以通过商购获得。

对所述糖化的方式没有特别的要求，可以参照本领域的常规方式进行，例如，将所得液化液加入糖化罐中，加入糖化酶并搅拌，一般将DE值达到98-98.8％作为糖化终点。

根据本发明，所述方法还可以包括将糖化后得到的糖化液进行固液分离，并将分离获得的液相(糖液)进行浓缩，以得到糖浆。相对于现有的处理方法，本发明的方法能够处理干物质含量较高的淀粉浆液，不仅节约了调浆步骤的用水量，还有利于节省浓缩步骤的能耗。

根据本发明，由淀粉质原料制备淀粉浆液的方法可以为本领域常规的各种方法，例如，可以将淀粉质原料粉碎(控制平均粒径为10-50μm)后与水混合得到淀粉浆液。所述淀粉质原料可以为本领域公知的各种可以用于酶解、发酵的含有淀粉的原料，例如，可以选自玉米、薯类、小麦和高粱中的一种或多种。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，使用的淀粉质原料为将玉米(水分含量为13重量％)粉碎后得到的平均粒度为10微米的玉米原料；透光率的测定方法参照标准QB/T2319-1997，所用仪器为光谱SP-752紫外可见分光光度计(上海光谱仪器有限公司)，透光率越高，说明糖液的浊度越低，糖液越纯净；DE值采用斐林试剂滴定检测法测得。以下实施例中，未注明具体条件的实验方法的，按照常规条件进行。

实施例1

往淀粉质原料中加水调至干物质含量为35重量％，加入氢氧化钙调节pH＝6.0，加入α-淀粉酶(每吨干物质加入420g的α-淀粉酶)，搅拌均匀后用泵打入液化喷射器，加酶后的淀粉浆液与蒸汽的质量比为1:0.13，液化的温度为115℃，液化的时间为2.3h，获得的液化液的DE值为14％。

将液化后得到的液化液加入糖化罐，在60℃，pH值4.4下，加入糖化酶(杰能科公司生产的4060复合糖化酶，每吨干物质加入550g的糖化酶)，搅拌48h，即到糖化终点(DE值为98.3％)。

将糖化后得到的糖化液进行压滤，测得压滤得到的液相(糖液)的透光率为98％。

实施例2

往淀粉质原料中加水调至干物质含量为40重量％，加入氢氧化钙调节pH＝6.0，加入α-淀粉酶(每吨干物质加入450g的α-淀粉酶)，搅拌均匀后用泵打入液化喷射器，加酶后的淀粉浆液与蒸汽的质量比为1:0.13，液化的温度为120℃，液化的时间为2.1h，获得的液化液的DE值为16％。

将液化后得到的液化液加入糖化罐，在70℃，pH值4.2下，加入糖化酶(杰能科公司生产的4060复合糖化酶，每吨干物质加入600g的糖化酶)，搅拌36h，即到糖化终点(DE值为98.6％)。

将糖化后得到的糖化液进行压滤，测得压滤得到的液相(糖液)的透光率为98.5％。

实施例3

往淀粉质原料中加水调至干物质含量为38重量％，加入氢氧化钙调节pH＝6.0，加入α-淀粉酶(每吨干物质加入430g的α-淀粉酶)，搅拌均匀后用泵打入液化喷射器，加酶后的淀粉浆液与蒸汽的质量比为1:0.13，液化的温度为110℃，液化的时间为2.4h，获得的液化液的DE值为12％。

将液化后得到的液化液加入糖化罐，在62℃，pH值4.3下，加入糖化酶(杰能科公司生产的4060复合糖化酶，每吨干物质加入650g的糖化酶)，搅拌40h，即到糖化终点(DE值为98.5％)。

将糖化后得到的糖化液进行压滤，测得压滤得到的液相(糖液)的透光率为99％。

对比例1

按照实施例3的方法进行淀粉质原料的预处理，不同的是，往淀粉质原料中加水调至干物质的含量为30重量％，获得的液化液的DE值为17％，糖化后的DE值为96.8％，测得压滤得到的液相(糖液)的透光率为96％。

对比例2

按照实施例3的方法进行淀粉质原料的预处理，不同的是，控制液化的温度为130℃，获得的液化液的DE值为19％，糖化后的DE值为95％，测得压滤得到的液相(糖液)的透光率为89％。

对比例3

按照实施例3的方法进行淀粉质原料的预处理，不同的是，控制液化的时间为3h，获得的液化液的DE值为20％，糖化后的DE值为94％，测得压滤得到的液相(糖液)的透光率为93.4％。

从以上实施例的结果可以看出，本发明的方法能够在保证较佳的液化和糖化效果的前提下处理干物质含量较高的淀粉浆液，节约了调浆过程中的用水量，且有利于降低后续浓缩等步骤的能耗。

特别地，比较实施例1和对比例1-3的结果可以看出，控制淀粉浆液中干物质的含量与液化条件在本发明限定的范围内才能够提高糖液的DE值和透光率，即实现提高生产效率的目的。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种淀粉质原料的预处理方法，该方法包括由淀粉质原料制备淀粉浆液，再将淀粉浆液进行液化，其特征在于，所述淀粉浆液中干物质的含量为32-40重量％，所述液化的条件包括：液化的温度为105-125℃，液化的时间为2-2.5h。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述淀粉浆液中干物质的含量为35-40重量％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述液化的条件包括液化的温度为110-120℃，液化的时间为2.1-2.4h。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于每吨淀粉浆液中的干物质，液化所用淀粉酶的量为400-450g。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其中，相对于每吨淀粉浆液中的干物质，液化所用淀粉酶的量为420-450g。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括将液化后得到的液化液进行糖化。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述糖化的条件包括：糖化的温度为60-70℃，糖化的pH值为4.2-4.4，糖化的时间为36-48h，相对于每吨淀粉浆液中的干物质，糖化所用糖化酶的量为550-650g。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述淀粉质原料选自玉米、薯类、小麦和高粱中的一种或多种。