CN105671214A - 一种以原糖为原料生产结晶果糖的方法 - Google Patents

一种以原糖为原料生产结晶果糖的方法 Download PDF

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周昊
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范克银
李宁
罗莉花
杭方学
谢彩锋
陆海勤
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Abstract

一种以原糖为原料生产结晶果糖的方法，包括如下步骤：溶解、酸解、调pH、陶瓷膜过滤、活性炭预脱色、离子交换树脂脱色除盐、色谱分离、果糖异构酶异构以及蒸发和结晶后得到结晶果糖。本发明在糖浆的澄清脱色过程中，均采用物理方法，不添加任何化学试剂以及食品添加剂，保证了食品的绿色安全。由于陶瓷膜本身的结构特性，陶瓷膜过滤过程中造成的阻力较小，陶瓷膜的渗透通量较大，符合生产实际应用。

Description

一种以原糖为原料生产结晶果糖的方法
技术领域
本发明涉及一种以原糖为原料生产结晶果糖的方法，属于食品加工技术领域。
技术背景
用原糖生产结晶果糖，大致的步骤为：(1)将原糖溶解后，得到原糖回溶糖浆；(2)往原糖回溶糖浆中加入盐酸将回溶糖浆中的蔗糖酸解后(pH＝1.8～2.2)，用NaOH将糖浆的pH调节至5.0～7.0后，得到果葡糖浆；(3)往果葡糖浆加入活性炭吸附预脱色后，用板框压滤机过滤掉炭粉，得到预脱色糖浆；(4)预脱色糖浆经离子交换树脂脱色除盐后，得到除盐脱色糖浆；(5)除盐脱色糖浆经色谱分离后，得到果糖糖浆和葡萄糖糖浆；(6)葡萄糖糖浆经果糖异构酶异构后，得到果糖糖浆；(7)将步骤(5)和步骤(6)得到的果糖糖浆混合，经蒸发浓缩、煮糖结晶后，即可得到结晶果糖。
该工艺虽然能生产出纯度较高的结晶果糖，但是生产过程中仍存在较多的问题：(1)原料糖(等外糖或原糖)中含有较多的悬浮物、胶体、蛋白质等非糖杂质，当用活性炭吸附脱色时这些非糖杂质极易挡住或堵塞活性炭的吸附通道，从而导致活性炭的吸附能力下降，增加活性炭的投入成本；并且当活性炭吸附结束后用板框压滤机过滤时极易引起板框滤布堵塞，导致过滤困难；(2)部分透过板框压滤机的非糖杂质，如：悬浮物、胶体、蛋白质等，会污染后序工段的离子交换树脂，不仅增加了离子交换树脂的负荷，还降低了离子交换树脂的寿命，严重时还会引起树脂中毒。这些问题的存在，严重影响了生产效率和生产成本，特别是原料糖质量较差的情况下，极易引起生产中断。
因此，提供一种以原糖为原料生产结晶果糖的方法及装置，使得产品质量更好、生产效率更高、成本更低，并且能解决上述问题，是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种以原糖为原料生产结晶果糖的方法，解决以原糖为原料生产结晶果糖时因为原料糖中含有较多的悬浮物、胶体、蛋白质等非糖杂质，挡住或堵塞活性炭的吸附通道，从而导致活性炭的吸附能力下降，引起板框压滤机滤布堵塞，导致过滤困难以及后续离子交换树脂易污染的技术问题。不仅降低了原料的成本，还提高了生产效率，利于产品优化升级及原糖资源的综合利用。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种以原糖为原料生产结晶果糖的方法，其操作步骤为：
(1)溶解：用水将原糖溶解至60～65°Bx，得到原糖回溶糖浆；
(2)酸解：用盐酸将原糖回溶糖浆的pH调至1.0～3.0进行酸解，得到第一果葡糖浆；
(3)调pH：用NaOH溶液将第一果葡糖浆的pH调至5.0～7.0，得到第二果葡糖浆；
(4)陶瓷膜过滤：利用陶瓷膜组件对第二果葡糖浆进行过滤，得到第三果葡糖浆；
(5)活性炭预脱色：向第三果葡糖浆中加入活性炭，充分吸附后过滤，滤液为第四果葡糖浆；
(6)离子交换树脂脱色除盐：
利用第一离子交换树脂对第四果葡糖浆进行脱色，得到第一渗透液；
再利用第二离子交换树脂对第一渗透液进行脱盐，得到的渗透液即为清果葡糖浆；
(7)色谱分离：清果葡糖浆通过色谱分离得到葡萄糖糖浆和第一果糖糖浆；
(8)果糖异构酶异构：步骤(7)得到的葡萄糖糖浆经果糖异构酶异构后，得到第二果糖糖浆；
(9)蒸发、结晶：第一果糖糖浆和第二果糖糖浆合并后，经蒸发浓缩和煮糖结晶后得到结晶果糖。
步骤(1)所用水为75～85℃的热水或洗滤布甜水。
步骤(2)所述酸解温度为80～100℃，酸解时间为20～60min。
步骤(3)所述第二果葡糖浆的锤度为40～45°Bx。
进行步骤(3)操作时，保持第一果葡糖浆的温度为80～100℃。
步骤(4)所述的陶瓷膜组件的平均膜孔径为0.001～0.5μm，所述的陶瓷膜过滤的操作条件为：跨膜压差为0.10～0.40MPa，膜面流速为4.0～5.0m/s，过滤温度为80～95℃。
步骤(5)所述活性炭的加入量为步骤(1)所述原糖质量的0.1～0.3％，并在55～65℃下反应10～40min。
步骤(5)所述第四果葡糖浆的色度小于250RBU。
步骤(6)所述的第一离子交换树脂为大孔强碱性阴离子交换树脂。
步骤(6)所述的第二离子交换树脂为强酸性阳离子交换树脂或者弱酸性阳离子交换树脂。
与现有技术相比较，本发明具备的有益效果：
(1)在糖浆的澄清脱色过程中，均采用物理方法，不添加任何化学试剂以及食品添加剂，保证了食品的绿色安全。
(2)由于陶瓷膜本身的结构特性，陶瓷膜过滤过程中造成的阻力较小，陶瓷膜的渗透通量较大，符合生产实际应用。
(3)陶瓷膜作为第一层过滤屏障，淀粉和果胶的去除率能达到99％以上，蛋白质的去除率能达到80％左右，还能截留部分色素，有效减轻了活性炭的压力，减少活性炭的使用量，降低生产成本，使后阶段的生产顺利进行。
(4)用陶瓷膜过滤和活性炭耦合对果葡糖浆进行预脱色，可有效降低阴离子交换树脂的压力，降低了树脂的负荷，增强了树脂的使用寿命。
(5)耕地白砂糖的价格普遍较低，进口原糖的价格更低，用陶瓷膜做为过滤介质，能用质量较差的原糖作为生产原料，降低工艺的主要成本，提高了蔗糖的经济价值。
附图说明
图1为本发明所述的以原糖为原料生产结晶果糖的澄清装置的设备连接示意图。
图中：
原糖溶解箱2，热水或甜水入口1，原糖溶解箱出汁口3；
酸解箱5，酸解箱进汁口4，酸解箱出汁口6；
第一果葡糖浆储箱7，
陶瓷膜组件10，陶瓷膜组件进汁口11，陶瓷膜组件出汁口9，陶瓷超滤膜组件截留液出口8；
活性炭预脱色箱13，活性炭预脱色箱进汁口12，活性炭预脱色箱出汁口23；
板框压滤机14，板框压滤机进汁口15，板框压滤机出汁口16；
第一离子交换树脂塔18，第一离子交换树脂塔进汁口17，第一离子交换树脂塔出汁口19；
第二离子交换树脂塔21，第二离子交换树脂塔进汁口20，第二离子交换树脂塔出汁口22。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
一种以原糖为原料生产结晶果糖的方法，其操作步骤为：
(1)溶解：用水将原糖溶解至60°Bx，得到原糖回溶糖浆；
(2)酸解：用盐酸将原糖回溶糖浆的pH调至1.0进行酸解，得到第一果葡糖浆；
(3)调pH：用NaOH溶液将第一果葡糖浆的pH调至5.0，得到第二果葡糖浆；
(4)陶瓷膜过滤：利用陶瓷膜组件对第二果葡糖浆进行过滤，得到第三果葡糖浆；
(5)活性炭预脱色：向第三果葡糖浆中加入活性炭，充分吸附后过滤，滤液为第四果葡糖浆；
(6)离子交换树脂脱色除盐：
利用第一离子交换树脂对第四果葡糖浆进行脱色，得到第一渗透液；
再利用第二离子交换树脂对第一渗透液进行脱盐，得到的渗透液即为清果葡糖浆；
(7)色谱分离：清果葡糖浆通过色谱分离得到葡萄糖糖浆和第一果糖糖浆；
(8)果糖异构酶异构：步骤(7)得到的葡萄糖糖浆经果糖异构酶异构后，得到第二果糖糖浆；
(9)蒸发、结晶：第一果糖糖浆和第二果糖糖浆合并后，经蒸发浓缩和煮糖结晶后得到结晶果糖。
步骤(1)所用水为75℃的热水或洗滤布甜水。
步骤(2)所述酸解温度为80℃，酸解时间为20min。
步骤(3)所述第二果葡糖浆的锤度为40°Bx。
进行步骤(3)操作时，保持第一果葡糖浆的温度为80℃。
步骤(4)所述的陶瓷膜组件的平均膜孔径为0.005μm，所述的陶瓷膜过滤的操作条件为：跨膜压差为0.10MPa，膜面流速为4.0m/s，过滤温度为80℃。
步骤(5)所述活性炭的加入量为步骤(1)所述原糖质量的0.1％，并在55℃下反应10min。
步骤(5)所述第四果葡糖浆的色度小于250RBU。
步骤(6)所述的第一离子交换树脂为大孔强碱性阴离子交换树脂。
步骤(6)所述的第二离子交换树脂为强酸性阳离子交换树脂或者弱酸性阳离子交换树脂。
实施例1生产过程中的工艺指标如下表所示：
为了突出本发明所述方法的有益效果，还做了一个对照例1，对照例1取消了陶瓷膜过滤的步骤(即实施例1步骤4)，其他具体步骤和操作参数与实施例1完全一致。上表也给出了对照例1中，活性炭充分吸附后过滤得到的滤液(即对照例1第四果葡糖浆)以及第二离子交换树脂对第一渗透液进行脱盐后得到的清果葡糖浆(即对照例1清果葡糖浆)的工艺指标。从表中可以看出，在增加了陶瓷膜过滤步骤之后，第四果葡糖浆和清果葡糖浆的浊度和色度都要明显下降，透光率明显增加，说明陶瓷膜作为第一层过滤屏障，淀粉和果胶的去除率能达到99％以上，蛋白质的去除率能达到80％左右，还能截留部分色素，有效减轻了活性炭的压力，减少活性炭的使用量，降低生产成本，使后阶段的生产顺利进行。
实施例2
一种以原糖为原料生产结晶果糖的方法，其操作步骤为：
(1)溶解：用水将原糖溶解至65°Bx，得到原糖回溶糖浆；
(2)酸解：用盐酸将原糖回溶糖浆的pH调至3.0进行酸解，得到第一果葡糖浆；
(3)调pH：用NaOH溶液将第一果葡糖浆的pH调至7.0，得到第二果葡糖浆；
(4)陶瓷膜过滤：利用陶瓷膜组件对第二果葡糖浆进行过滤，得到第三果葡糖浆；
(5)活性炭预脱色：向第三果葡糖浆中加入活性炭，充分吸附后过滤，滤液为得到第四果葡糖浆；
(6)离子交换树脂脱色除盐：
利用第一离子交换树脂对第四果葡糖浆进行脱色，得到第一渗透液；
再利用第二离子交换树脂对第一渗透液进行脱盐，得到的渗透液即为清果葡糖浆；
(7)色谱分离：清果葡糖浆通过色谱分离得到葡萄糖糖浆和第一果糖糖浆；
(8)果糖异构酶异构：步骤(7)得到的葡萄糖糖浆经果糖异构酶异构后，得到第二果糖糖浆；
(9)蒸发、结晶：第一果糖糖浆和第二果糖糖浆合并后，经蒸发浓缩和煮糖结晶后得到结晶果糖。
步骤(1)所用水为85℃的热水或洗滤布甜水。
步骤(2)所述酸解温度为100℃，酸解时间为60min。
步骤(3)所述第二果葡糖浆的锤度为45°Bx。
进行步骤(3)操作时，保持第一果葡糖浆的温度为100℃。
步骤(4)所述的陶瓷膜组件的平均膜孔径为0.5μm，所述的陶瓷膜过滤的操作条件为：跨膜压差为0.40MPa，膜面流速为5.0m/s，过滤温度为95℃。
步骤(5)所述活性炭的加入量为步骤(1)所述原糖质量的0.3％，并在65℃下反应40min。
步骤(5)所述第四果葡糖浆的色度小于250RBU。
步骤(6)所述的第一离子交换树脂为大孔强碱性阴离子交换树脂。
步骤(6)所述的第二离子交换树脂为强酸性阳离子交换树脂或者弱酸性阳离子交换树脂。
实施例2生产过程中的工艺指标如下表所示：
为了突出本发明所述方法的有益效果，再做了一个对照例2，对照例2取消了陶瓷膜过滤的步骤(即实施例2步骤4)，其他具体步骤和操作参数与实施例2完全一致。上表也给出了对照例2中，活性炭充分吸附后过滤得到的滤液(即对照例2第四果葡糖浆)以及第二离子交换树脂对第一渗透液进行脱盐后得到的清果葡糖浆(即对照例2清果葡糖浆)的工艺指标。从表中可以看出，在增加了陶瓷膜过滤步骤之后，第四果葡糖浆和清果葡糖浆同样出现了浊度和色度明显下降以及透光率明显增加的结果，试验结果的复现说明了本发明所述方法的可靠性和稳定性。
实施例3
一种以原糖为原料生产结晶果糖的方法，其操作步骤为：
(1)溶解：用水将原糖溶解至62°Bx，得到原糖回溶糖浆；
(2)酸解：用盐酸将原糖回溶糖浆的pH调至2.0进行酸解，得到第一果葡糖浆；
(3)调pH：用NaOH溶液将第一果葡糖浆的pH调至6.0，得到第二果葡糖浆；
(4)陶瓷膜过滤：利用陶瓷膜组件对第二果葡糖浆进行过滤，得到第三果葡糖浆；
(5)活性炭预脱色：向第三果葡糖浆中加入活性炭，充分吸附后过滤，滤液为第四果葡糖浆；
(6)离子交换树脂脱色除盐：
利用第一离子交换树脂对第四果葡糖浆进行脱色，得到第一渗透液；
再利用第二离子交换树脂对第一渗透液进行脱盐，得到的渗透液即为清果葡糖浆；
(7)色谱分离：清果葡糖浆通过色谱分离得到葡萄糖糖浆和第一果糖糖浆；
(8)果糖异构酶异构：步骤(7)得到的葡萄糖糖浆经果糖异构酶异构后，得到第二果糖糖浆；
(9)蒸发、结晶：第一果糖糖浆和第二果糖糖浆合并后，经蒸发浓缩和煮糖结晶后得到结晶果糖。
步骤(1)所用水为80℃的热水或洗滤布甜水。
步骤(2)所述酸解温度为90℃，酸解时间为40min。
步骤(3)所述第二果葡糖浆的锤度为42.5°Bx。
进行步骤(3)操作时，保持第一果葡糖浆的温度为90℃。
步骤(4)所述的陶瓷膜组件的平均膜孔径为0.2μm，所述的陶瓷膜过滤的操作条件为：跨膜压差为0.25MPa，膜面流速为4.5m/s，过滤温度为88℃。
步骤(5)所述活性炭的加入量为步骤(1)所述原糖质量的0.2％，并在60℃下反应20min。
步骤(5)所述第四果葡糖浆的色度小于250RBU。
步骤(6)所述的第一离子交换树脂为大孔强碱性阴离子交换树脂。
步骤(6)所述的第二离子交换树脂为强酸性阳离子交换树脂或者弱酸性阳离子交换树脂。
上述实施例1～3通过以下所述的装置来实现步骤(1)～步骤(6)所述的工序。
一种以原糖为原料生产结晶果糖的澄清装置，包括依次连接的原糖溶解箱2、酸解箱5、第一果葡糖浆储箱7、陶瓷膜组件10、活性炭预脱色箱13、板框压滤机14、第一离子交换树脂塔18以及第二离子交换树脂塔21。
具体连接关系如下：
原糖溶解箱出汁口3和酸解箱进汁口4连接，酸解箱出汁口6连接至第一果葡糖浆储箱7；
陶瓷膜组件进汁口11和第一果葡糖浆储箱7连接，陶瓷膜组件截留液出口8连接返回至第一果葡糖浆储箱7，陶瓷膜组件出汁口9与活性炭预脱色箱进汁口12连接，活性炭预脱色箱出汁口23与板框压滤机进汁口15连接，板框压滤机清汁出口16与第一离子交换树脂塔进汁口17连接，第一离子交换树脂塔出汁口19与第二离子交换树脂塔的进汁口20连接。
所述的原糖溶解箱2、酸解箱5以及活性炭预脱色箱13均带有搅拌装置。
所述的第一离子交换树脂塔18为下进料上出料。
所述的第二离子交换树脂塔21为上进料下出料。

Claims (10)

1.一种以原糖为原料生产结晶果糖的方法，其特征在于，其操作步骤为：
(1)溶解：用水将原糖溶解至60～65°Bx，得到原糖回溶糖浆；
(2)酸解：用盐酸将原糖回溶糖浆的pH调至1.0～3.0进行酸解，得到第一果葡糖浆；
(3)调pH：用NaOH溶液将第一果葡糖浆的pH调至5.0～7.0，得到第二果葡糖浆；
(4)陶瓷膜过滤：利用陶瓷膜组件对第二果葡糖浆进行过滤，得到第三果葡糖浆；
(5)活性炭预脱色：向第三果葡糖浆中加入活性炭，充分吸附后过滤，滤液为第四果葡糖浆；
(6)离子交换树脂脱色除盐：
利用第一离子交换树脂对第四果葡糖浆进行脱色，得到第一渗透液；
再利用第二离子交换树脂对第一渗透液进行脱盐，得到的渗透液即为清果葡糖浆；
(7)色谱分离：清果葡糖浆通过色谱分离得到葡萄糖糖浆和第一果糖糖浆；
(8)果糖异构酶异构：步骤(7)得到的葡萄糖糖浆经果糖异构酶异构后，得到第二果糖糖浆；
(9)蒸发、结晶：第一果糖糖浆和第二果糖糖浆合并后，经蒸发浓缩和煮糖结晶后得到结晶果糖。
2.如权利要求1所述的以原糖为原料生产结晶果糖的方法，其特征在于，步骤(1)所用水为75～85℃的热水或洗滤布甜水。
3.如权利要求1所述的以原糖为原料生产结晶果糖的方法，其特征在于，步骤(2)所述酸解温度为80～100℃，酸解时间为20～60min。
4.如权利要求1所述的以原糖为原料生产结晶果糖的方法，其特征在于，步骤(3)所述第二果葡糖浆的锤度为40～45°Bx。
5.如权利要求1所述的以原糖为原料生产结晶果糖的方法，其特征在于，进行步骤(3)操作时，保持第一果葡糖浆的温度为80～100℃。
6.如权利要求1所述的以原糖为原料生产结晶果糖的方法，其特征在于，步骤(4)所述的陶瓷膜组件的平均膜孔径为0.001～0.5μm，所述的陶瓷膜过滤的操作条件为：跨膜压差为0.10～0.40MPa，膜面流速为4.0～5.0m/s，过滤温度为80～95℃。
7.如权利要求1所述的以原糖为原料生产结晶果糖的方法，其特征在于，步骤(5)所述活性炭的加入量为步骤(1)所述原糖质量的0.1～0.3％，并在55～65℃下反应10～40min。
8.如权利要求1所述的以原糖为原料生产结晶果糖的方法，其特征在于，步骤(5)所述第四果葡糖浆的色度小于250RBU。
9.如权利要求1所述的以原糖为原料生产结晶果糖的方法，其特征在于，步骤(6)所述的第一离子交换树脂为大孔强碱性阴离子交换树脂。
10.如权利要求1所述的以原糖为原料生产结晶果糖的方法，其特征在于，步骤(6)所述的第二离子交换树脂为强酸性阳离子交换树脂或者弱酸性阳离子交换树脂。
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