CN106367454B - 一种高浓度淀粉连续喷射液化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高浓度淀粉连续喷射液化的方法，该方法采用浓度40～50％的淀粉乳，利用碳酸钠或者盐酸调节pH，加入耐高温α‑淀粉酶，进行喷射液化，液化完成后按照15～35％的回流量把液化液回流至喷射泵进料口，以料代水对喷射瞬间高温后的糊化液进行降粘，为避免回流的高温液化液把淀粉乳糊化，回流的液化液降温至65℃以下，和淀粉乳一起通过喷射泵进行喷射液化，本发明通过回流部分低粘度的液化液以料代水对淀粉乳进行稀释，使喷射瞬间糊化后粘度和原有工艺相当，从而实现了高浓喷射液化的连续稳定运行，并且质量稳定，操作简单。

Description

一种高浓度淀粉连续喷射液化的方法

技术领域

本发明涉及一种高浓度淀粉连续喷射液化的方法，属于淀粉制糖技术领域。

背景技术

近年来，随着酶制剂工业的发展和喷射液化技术的出现，淀粉制糖工业得到了快速的发展，酶法逐渐代替了酸法制糖，酶法制糖工艺分为两步：淀粉乳的液化和液化液的糖化。淀粉液化是淀粉先经过高温糊化，同时在液化酶的作用下将淀粉分子断开，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，富有流动性，为下一步的糖化创造条件。液化技术是淀粉糖生产的第一道工序，液化的好坏直接影响到后段工序的操作及淀粉糖产品的质量。

目前在淀粉糖生产中普遍采用的是喷射液化工艺，淀粉乳浓度为32～35％，调整pH，加入耐高温淀粉酶，经过105℃左右的高温喷射液化，再经过层流罐保温45～60分钟，DE值达到规定要求，整个过程连续、高效，质量稳定。

在发酵行业，要求在发酵过程中补加糖液浓度在40％以上，因此在现有生产条件下需要对糖化液进行蒸发浓缩处理才能达到，蒸发浓缩步骤所需能耗较大，额外增加能耗及生产成本。因此，提高淀粉乳的浓度非常必要，但是无论是间歇液化或者连续喷射液化，淀粉乳浓度提高到36％以上，因糊化后的粘度会过高，生产将难以维持。淀粉糊化后粘度会很大，特别是随着浓度的提高料液粘度呈急剧上升趋势，很难搅拌和混合均匀，给设备和操作都带来极大困难。在喷射液化过程中，淀粉乳在瞬间加热至105℃左右，完成糊化，此时淀粉酶还未发挥液化作用因而粘度很高，蒸汽难以扩散均匀，会形成汽锤现象，振动强烈，不但质量没有保证，生产也难以维持，因此，要在现有喷射液化的基础上实现高浓度液化，必须解决淀粉乳在瞬间糊化后粘度过高这个难题。因此，在制糖领域，高浓度淀粉乳连续喷射液化瞬间糊化后粘度过高是目前的一个瓶颈。

中国专利文献CN 104212855 A公开了一种高浓度玉米淀粉酶法液化的方法，该方法在调浆罐内用40～50℃的水和淀粉配制成50％的淀粉乳，调节pH5.6，按照一定的比例加入耐高温淀粉酶；然后泵送入保温液化罐，采用蒸汽夹套加热，边加热边搅拌，加热至温度80～85℃停止搅拌，补加耐高温淀粉酶，105℃条件下喷射液化，闪蒸后在层流罐保温50～60分钟，DE值达到15～18％，碘试不显蓝色。此种方法在加热糊化过程中粘度仍然会非常高，难以搅拌均匀，对搅拌设备及操作要求很高。

中国专利文献CN 104293863 A公开了一种促进高浓度淀粉液化的预处理方法，在55～65℃条件下配制淀粉乳浓度35～60％，调节pH5.5～6.5,加入一定量的中温淀粉酶，保温处理5～30分钟，然后加入耐高温淀粉酶以0.5～3℃/min的升温速度加热至90℃，使液化DE值达到14～16％。该方法是间歇液化工艺，操作复杂，并且淀粉在非糊化状态下液化效率较低，难以进行推广应用。

中国专利文献CN 104328156 A公开了一种酶法液化高浓度淀粉乳的方法，在50～70℃条件下配制淀粉乳浓度40～50％，调节pH5.5～6.5，加入一定量的α-淀粉酶和普鲁兰酶，保温酶解30～50分钟，然后加入耐高温淀粉酶进行喷射液化，制得DE值10～15％的液化液。该方法加入普鲁兰酶，虽然能一定程度降低淀粉乳的粘度，但因支链的减少制得的液化液容易老化回生，同时改变了液化液的成分，对一些产品产生不利影响，因此该方法也有很大的局限性。

中国专利文献CN 104911234 A公开了一种高效分步液化高浓度玉米淀粉的方法，在调浆罐内用40～50℃的水和淀粉配制成40～65％的淀粉乳，调节pH到5.0～6.0，按照一定的比例加入中温α-淀粉酶；混合均匀后在65-75℃条件下液化15～30分钟。再补加耐高温α-淀粉酶，82～96℃条件下保温14～25分钟，DE值达到10～28％。该方法在加热糊化过程中粘度仍然会非常高，难以搅拌均匀，对搅拌设备及操作要求很高，同时是间歇工艺，效率较低。

综上所述，目前还没有一种技术可行、简单高效、便于推广的淀粉高浓液化方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高浓度淀粉连续喷射液化的方法，本发明在现有广泛采用的喷射液化技术基础上，采用液化后的液化液(液化后粘度大大降低)进行部分回流至喷射液化前，以料代水对淀粉乳进行稀释(瞬间糊化时料液粘度)，在粘度降低的情况下不降低干物质含量，根据回流比例的大小，可实现淀粉浓度40-50％的喷射液化，仅需在现有设备基础上增加回流管道和流量检测装置，操作简单，质量稳定，创造性的解决了高浓液化的难题。该方法投入低、效率高、简便实用，为淀粉制糖的节能降耗提供了新途径。

发明概述：

本发明将淀粉配制成浓度40～50％的淀粉乳，采用碳酸钠或者盐酸调节pH5.5～6.0，按照每吨干基淀粉加入0.4～0.6L耐高温α-淀粉酶(酶活40000u/ml)，进行喷射液化，喷射温度102～109℃维持5～7分钟，闪蒸后进入层流罐，维持40～80分钟，液化后按照15～35％的回流量，回流的液化液经过换热器降温至65℃以下，回流至喷射泵进料口，和淀粉乳一起通过喷射泵进行喷射液化，控制好工艺参数、喷射器进料量、回流量及液化出料DE值。

发明详述：

一种高浓度淀粉连续喷射液化的方法，包括步骤如下：

(1)淀粉乳的配制：采用浓缩玉米淀粉乳或商品淀粉，调节淀粉乳的质量浓度为40～50％，波美度为22.5～28，pH5.5～6.0；

(2)向步骤(1)调节后的淀粉乳中加入耐高温α-淀粉酶，搅拌均匀，制得加酶淀粉乳；

(3)高温喷射：调节喷射器进料量，喷射器的高压蒸汽迅速将加酶淀粉乳加热至102～109℃进行喷射液化，使淀粉瞬间糊化，有利于淀粉酶的作用；

(4)高温维持：喷射液化后的淀粉乳进入高温维持罐，在维持温度102～109℃下保持5～7分钟，使淀粉乳快速液化，并使蛋白凝聚，得初步液化液；

(5)闪蒸：初步液化液进行闪蒸，闪蒸后液化液温度在93～96℃，闪蒸后质量浓度比淀粉乳质量浓度降低1～1.5％；

(6)保温液化：闪蒸后进入层流罐维持40～80分钟进行保温液化，将保温后的部分液化液冷却后进行回流至步骤(3)喷射进料泵进料口，与淀粉乳一起进行喷射液化DE值至达到预定值，得液化液。

根据本发明优选的，步骤(1)淀粉乳的最佳浓度为44～48％，pH为5.6～5.8，采用碳酸钠或盐酸进行调节pH值，优选的，碳酸钠或盐酸的质量浓度为8～12％。

根据本发明优选的，步骤(2)，耐高温α-淀粉酶的加入量为每吨干基淀粉加入耐高温α-淀粉酶0.2～0.6L，酶活为40000～80000u/ml。若采用酶活为40000u/ml的耐高温α-淀粉酶，耐高温α-淀粉酶的加入量为每吨干基淀粉加入耐高温α-淀粉酶0.4～0.6L；若采用酶活为80000u/ml的耐高温α-淀粉酶，耐高温α-淀粉酶的加入量减半，即0.2～0.3L。

步骤(2)采用的耐高温α-淀粉酶为现有技术，苏州宏达生物和无锡博立生物有售。

喷射器进料量的调整为本领域的公知常识，根据生产需要进行调节喷射器进料量。

根据本发明优选的，步骤(4)，高温维持温度为105～109℃，维持时间为6～7分钟。

根据本发明优选的，步骤(6)，保温液化时间优选50～60分钟，液化温度同闪蒸温度，温度为93～96℃。

根据本发明优选的，步骤(6)，保温后的液化液的回流量为液化液总量的15～35％，最佳回流量为液化液总量的25～30％，液化液冷却后温度为55～65℃，预定DE值为12～18％

本发明采用冷却后的液化液(液化后粘度大大降低)进行部分回流至喷射液化前，以避免和淀粉乳混合后淀粉的糊化，冷却优先选用宽通量板式换热器。本发明回流选用层流罐尾部对部分液化液进行回流，回流量根据淀粉乳浓度的高低进行选择，浓度越高，回流比例越大，总体控制在总流量的15～35％，降温后温度控制在55～65℃，具体温度随不同种类淀粉的糊化温度而定，以不超过该种淀粉的糊化温度为宜。

根据本发明优选的，刚开始工作时回流采用60～65℃的水代替液化液进行回流，混合后淀粉乳的浓度在33～35％，以保证淀粉乳的高浓液化，正常出料后改用液化液循环。

本发明高浓度淀粉连续喷射液化的方法使用的装置在现有设备基础上增加回流管道和流量检测装置，具体结构如图1所示。

本发明的有益效果：

1、本发明与现行的喷射液化相比，主要是淀粉乳浓度由32～35％提高到40～50％，通过回流部分低粘度的液化液以料代水对淀粉乳进行稀释，使喷射瞬间糊化后粘度和原有工艺相当，从而实现了高浓喷射液化的连续稳定运行，并且质量稳定，操作简单。

2、本发明技术路线科学可行，并且和生产实际紧密结合，改造成本低，操作方便，实现了淀粉的高浓液化，可大幅度节省后续的蒸发浓缩费用，简化工序，具有很大的经济效益、社会效益和推广前景。

附图说明

图1为本发明高浓度淀粉连续喷射液化方法使用的装置结构示意图；

1、淀粉调乳罐 2、喷射器进料泵 3、淀粉乳调节阀 4、喷射进料流量计 5、喷射器6、蒸汽阀 7、液化温度计 8、高温维持罐 9、背压调节阀 10、闪蒸罐 11、12、13、层流罐 14、回流调节阀 15、冷却后温度计 16、板式换热器 17、回流流量计。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例中的原料为玉米淀粉，取自鲁洲生物科技(山东)有限公司，

耐高温α-淀粉酶购自苏州宏达制酶有限公司，酶活40000u/ml，

双倍耐高温α-淀粉酶购自无锡市博立生物制品有限公司，酶活80000u/ml。

实施例中所使用的设备，喷射器购自上海兆光生物工程设计研究院，型号HYZ-7型；流量计为电磁流量计，购自上海仪表集团供销公司，型号分别为LDCK-100和LDCK-80，分别用于测量总流量和回流流量；换热器购自柏恩时代(北京)换热设备有限公司，型号BNF-80，用于回流液化液的降温。

实施例1、

一种高浓度淀粉连续喷射液化的方法，包括步骤如下：

(1)淀粉乳的配制：采用进一步浓缩分离后的玉米淀粉乳，加水调节淀粉乳浓度为42％，用碳酸钠调节pH5.6，备用；

(2)按照吨干基淀粉加入耐高温α-淀粉酶0.4L，酶活40000u/ml，搅拌均匀，制得加酶淀粉乳；

(3)高温喷射：调节喷射器进料量及液化出料DE值，喷射器的高压蒸汽迅速将加酶淀粉乳加热至109℃进行喷射液化，使淀粉瞬间糊化，有利于淀粉酶的作用；

(4)高温维持：喷射液化后的淀粉乳进入高温维持罐，在维持温度109℃下保持5～7分钟，使淀粉乳快速液化，并使蛋白凝聚，得初步液化液；

(5)闪蒸：初步液化液进行闪蒸，闪蒸后初步液化液温度在96℃，闪蒸后质量浓度为40.8％；

(6)保温液化：闪蒸后进入层流罐维持60分钟进行保温液化，将部分液化液冷却后进行回流至步骤(3)喷射器进料泵进料口，与淀粉乳一起进行喷射液化，回流量根据淀粉乳浓度的高低进行选择，根据淀粉乳浓度与回流百分比对照表，淀粉乳浓度为42％，液化液回流量控制在总流量的约20％，液化液冷却后温度为55℃。DE值至达到预定值，得液化液。

结合图1的装置高浓度淀粉连续喷射液化方法具体如下：

1、淀粉乳的配制：采用进一步浓缩分离后的玉米淀粉乳打入淀粉调乳罐1，开启搅拌，加水调节淀粉乳浓度为42％，用碳酸钠调节pH5.6，备用；

2、加酶：按照吨干基淀粉加入苏州宏达耐高温α-淀粉酶0.4L，酶活40000u/ml；

3、高温喷射：提前打开蒸汽阀6，对喷射器5、高温维持罐8等进行预热，温度计7达到109℃，打开喷射器进料泵2，淀粉乳进入喷射器进行喷射液化，徐徐打开淀粉乳调节阀3观察喷射进料流量计4达到正常流量20M3/h，在进料的同时按照进料总量约20％的比例进水，并通过板式换热器把水温调整为60℃，对淀粉乳进行稀释，逐渐稳定到4M3/h，不断调整蒸汽阀门，观察喷射器出口液化温度计，使温度维持在105～109℃，并调整高温维持罐和闪蒸罐之间的背压调节阀9，保证一定的压力以维持住温度，喷射后物料通过维持罐的时间为约为7分钟，使淀粉乳快速液化，并使蛋白凝聚。在闪蒸罐10闪蒸后依次进入层流罐10、11、12，出料后关闭稀释水，同时打开液化液回流阀14，控制流量计17的流量为4M3/h，通过板式换热器16，观察温度计15，使温度控制在60℃，进行正常的以料代水稀释粘度的高浓喷射液化，控制好工艺参数、喷射器进料量、回流量及液化出料DE值。

4、保温液化：在层流罐维持60分钟，DE15.8％。

实施例2、

一种高浓度淀粉连续喷射液化的方法，步骤如下：

(1)淀粉乳的配制：采用进一步浓缩分离后的玉米淀粉乳，加水调节淀粉乳浓度为48％，用碳酸钠调节pH5.8，备用；

(2)加酶：按照吨干基淀粉加入双倍耐高温α-淀粉酶0.3L，酶活80000u/ml，搅拌均匀，制得加酶淀粉乳；

(3)高温喷射：调节喷射器进料量流量24M³/h及液化出料DE值，在进料的同时按照进料总量约30％的比例进水，并通过板式换热器把水温调整为65℃，对淀粉乳进行稀释，逐渐稳定到7.2M3/h，喷射器的高压蒸汽迅速将加酶淀粉乳加热至108℃进行喷射液化，使淀粉瞬间糊化，有利于淀粉酶的作用；

(4)高温维持：喷射液化后的淀粉乳进入高温维持罐，在维持温度108℃下保持6分钟，使淀粉乳快速液化，并使蛋白凝聚，得初步液化液；

(5)闪蒸：初步液化液进行闪蒸，闪蒸后初步液化液温度在96℃，闪蒸后质量浓度47％；

(6)保温液化：闪蒸后进入层流罐维持50分钟进行保温液化，将部分液化液冷却后进行回流至步骤(3)喷射器进料泵进料口，与淀粉乳一起进行喷射液化。回流量根据淀粉乳浓度的高低进行选择，根据淀粉乳浓度与回流百分比对照表，淀粉乳浓度为48％，液化液回流量控制在总流量的约30％，液化液冷却后温度为60℃。DE值至达到17.2％，得液化液。

实验例3

一种高浓度淀粉连续喷射液化的方法，步骤如下：

(1)淀粉乳的配制：采用商品玉米淀粉乳，加水调节淀粉乳浓度为50％，用碳酸钠调节pH5.7，备用；

(2)加酶：按照吨干基淀粉加入双倍耐高温α-淀粉酶0.25L，酶活80000u/ml，搅拌均匀，制得加酶淀粉乳；

(3)高温喷射：调节喷射器进料量流量20M³/h及液化出料DE值，在进料的同时按照进料总量约33％的比例进水，并通过板式换热器把水温调整为62℃，对淀粉乳进行稀释，逐渐稳定到6.6M3/h，喷射器的高压蒸汽迅速将加酶淀粉乳加热至107℃进行喷射液化，使淀粉瞬间糊化，有利于淀粉酶的作用；

(4)高温维持：喷射液化后的淀粉乳进入高温维持罐，在维持温度108℃下保持7分钟，使淀粉乳快速液化，并使蛋白凝聚，得初步液化液；

(5)闪蒸：初步液化液进行闪蒸，闪蒸后初步液化液温度在95℃，闪蒸后质量浓度为49％；

(6)保温液化：闪蒸后进入层流罐维持60分钟进行保温液化，将部分液化液冷却后进行回流至步骤(3)喷射器进料泵进料口，与淀粉乳一起进行喷射液化。回流量根据淀粉乳浓度的高低进行选择，根据淀粉乳浓度与回流百分比对照表，淀粉乳浓度为50％，液化液回流量控制在总流量的约33％，液化液冷却后温度为62℃。DE值至达到16.7％，得液化液。

实验例

经过实际运行数据，本发明方法所得的淀粉乳浓度与回流百分比对照表如下表1所示：

表1淀粉乳浓度与回流百分比对照表

实际浓度(％)	回流比(％)	等价浓度(％)
			40	16.6％	33.3
42	20.6	33.3
			44	24.2	33.3
46	27.5	33.3
			48	30.5	33.3
50	33.3％	33.3

Claims (5)

1.一种淀粉高浓连续喷射液化方法，包括步骤如下：

（1）淀粉乳的配制：采用浓缩玉米淀粉乳，调节淀粉乳的质量浓度为40~50%，波美度为22.5~28，pH5.5~6.0；

（2）向步骤（1）调节后的淀粉乳中加入耐高温α-淀粉酶，搅拌均匀，制得加酶淀粉乳；

（3）高温喷射：调节喷射器进料量，喷射器的高压蒸汽迅速将加酶淀粉乳加热至102~109℃进行喷射液化，使淀粉瞬间糊化，有利于淀粉酶的作用；

（4）高温维持：喷射液化后的淀粉乳进入高温维持罐，在维持温度102~109℃下保持5~7分钟，使淀粉乳快速液化，并使蛋白凝聚，得初步液化液；

（5）闪蒸：初步液化液进行闪蒸，闪蒸后液化液温度在93~96℃，闪蒸浓度质量浓度比淀粉乳质量浓度降低1~1.5%；

（6）保温液化：闪蒸后进入层流罐维持40~80分钟进行保温液化，将保温后的液化液冷却后进行回流至步骤（3）喷射器进料口，与淀粉乳一起进行喷射液化DE值至达到预定值，得液化液，保温液化时间为50~60分钟，液化温度同闪蒸温度，温度为93~96℃；保温后的液化液的回流量为液化液总量的15~35%，最佳回流量为液化液总量的25~30%，液化液冷却后温度为55~65℃，预定DE值为12~18%；刚开始工作时回流采用60~65℃的水代替液化液进行回流，混合后淀粉乳的浓度在33~35%，以保证淀粉乳的高浓液化，正常出料后改用液化液循环。

2.根据权利要求1所述的淀粉高浓连续喷射液化方法，其特征在于，步骤（1）淀粉乳的最佳浓度为44~48%，pH为5.6~5.8，采用碳酸钠或盐酸进行调节pH值。

3.根据权利要求2所述的淀粉高浓连续喷射液化方法，其特征在于，碳酸钠或盐酸的质量浓度为8~12%。

4.根据权利要求1所述的淀粉高浓连续喷射液化方法，其特征在于，步骤（2），耐高温α-淀粉酶的加入量为每吨干基淀粉加入耐高温α-淀粉酶0.2~0.6L，酶活为40000~80000u/ml。

5.根据权利要求1所述的淀粉高浓连续喷射液化方法，其特征在于，步骤（4），高温维持温度为105~109℃，维持时间为6~7分钟。

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