CN106381347A - 一种工业化生产海藻糖的结晶工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工业化生产海藻糖的结晶工艺方法。本发明在工业化生产中，利用海藻糖混合糖液的特性，采用以下4个步骤快速、大量的生产结晶海藻糖：（1）高温低压煮糖，将海藻糖混合糖液快速的浓缩至晶体析出的最高临界浓度；（2）快速降温结晶，将海藻糖混合糖液放入结晶槽，不加任何溶析剂和晶种，在自然条件下快速降温结晶；（3）适量补水溶解杂糖，海藻糖混合糖液冷却至室温、晶体完全析出时，加入一定比例的冷纯水，溶解晶体表面的大部分杂糖；（4）低速离心，自然风干，得到高纯度的结晶海藻糖，离心母液全部回收再利用。本发明方法的优点是周期短，高效率、低耗能、无污染、零排放；其产品安全放心。

Description

一种工业化生产海藻糖的结晶工艺方法
技术领域
本发明涉及海藻糖技术领域，特别涉及一种工业化生产海藻糖的结晶工艺方法。
背景技术
海藻糖是一种天然的二糖，由两分子的葡萄糖通过α—1,1糖苷键链接构成，具有优良的保水性、抗冻性、非还原性和热稳定性，在化妆品、食品和医药保健品中应用广泛。海藻糖已被全世界公认为是一种天然的、安全的食品或食品添加剂，在烘焙产品、海鲜产品冷冻中有大量需求。现在市场上的保湿护肤类化妆品中，过半产品都有海藻糖的添加；尤其是新型护肤化妆类，海藻糖正逐步替代传统的甘油成为主要成分。医药保健品中，海藻糖能有效的保护超低温冷冻下生物细胞；还可以添加到新型医用胶水中，使用后可有效地保护伤口免受感染，同时保持伤口的肌肉组织鲜活湿润，加快愈合。
随着科技的进步，人类社会的发展，海藻糖的需求量越来越的，有关报道显示，海藻糖的全球年需求量已达30万吨。自2012年至今中国的海藻糖产业正在迅猛发展，但是产量仍难满足国内的需求，而且在降低成本追逐产量的同时，部分供应商的生产线或产品存在着巨大的问题。主要的问题有：（1）生产过程中废物的不合理排放；（2）结晶过程中有机溶析剂的大量使用及残留；（3）高耗能的提纯工艺；（4）难处理母液的浪费。本发明主要针对这四个问题提出了解决方案。使海藻糖的结晶工艺过程变得周期短，高效率、低耗能、无污染、零排放。让人们使用到安全放心的海藻糖。
发明内容
本发明针对现有工业化生产工艺中的不足之处，提供了一种工业化生产海藻糖的高效、低耗、零排放生产方法。（1）高糖浓煮晶：通过高温低压煮糖，将料液浓缩至81-83%；（2）冷却降温自发起晶：不加任何有机溶析剂（甲醇、乙醇、丙醇等）的情况下，自然状态快速降温结晶，终产品中不含有机溶剂；（3）结晶末期，冷纯水洗晶提高晶体纯度；（4）母液回套提高工艺收率：将离心后的结晶母液回套至前工序，海藻糖整体收率提高。
本发明的方法如下：
一种工业化生产海藻糖的结晶工艺方法，其特征是包括一下以下步骤：
1、糖浓为23—25%（w/w）麦芽糊精经过专用海藻糖合酶糖化、标准糖化酶酶解、一次脱色、一次离交、一次浓缩、色谱分离、二次脱色、二次离交、二次浓缩后制得海藻糖含量为92%—96%（HPLC）、pH在3.5—6.5之间、电导20us/cm—60us/cm、温度60℃—70℃、浓度60—65%（w/w）的混合糖液，糖液液清澈透明，无杂质，且无晶体析出；色谱后的AD液可以作为制作差异化糖浆的原料，实现零排放。
2、在煮晶罐中将步骤1中海藻糖混合糖液，在温度60℃—65℃、气压80mbar—150mbar、搅拌功率30kW—31kW的条件下，将海藻糖混合糖液的糖浓煮糖浓缩至最高临界浓度糖浓81—83%（w/w），糖液清澈透明，无杂质，且无晶体析出。
3、将步骤2中海藻糖混合糖液放入结晶槽，结晶槽的搅拌转速为3—4rpm，自然温度（5℃—30℃）下快速搅拌降温结晶，降温速率为0.5℃—1.5℃ ，待混合糖液的温度降至室温（25℃—28℃）后，按照与糖液杂糖干基比2：1（w/w）的比例快速加入入15℃—25℃电导小于10us/cm的水，搅拌2到3小时，溶解掉晶体表面的杂糖。
4、将步骤3中晶体和母液的混合料液放入离心机，800rmp离心15min，加入湿晶体重量的5%（w/w）、15℃—25℃、电导小于10us/cm的水洗晶，得到湿晶体后用温度为25℃—40℃，风速2—3.5米/秒的干风吹干，得到纯度大于99.0%（HPLC）的结晶海藻糖晶体；分离得到的母液中的海藻糖含量要小于65%（HPLC），并将其加到一次脱色前的海藻糖混合糖液中，循环利用。
本发明的有益效果：本发明生产的结晶海藻糖无任何的有机试剂残留，微量元素残留量远低于国标要求，可以在化妆品、医药保健品和食品中放心的添加。本发明使整个结晶工序的周期较普通的降温结晶工序大大缩短了周期，且耗能仅为原有工序的1/3，并且过程中没有产生任何污染和废液排放，明显的提高了收率。
具体实施案例
实施案例一
1、糖浓为23.2%（w/w），麦芽糊精干基为60吨的液化液，经过专用海藻糖合酶糖化、标准糖化酶酶解、一次脱色、一次离交、一次浓缩、色谱分离、二次脱色、二次离交、二次浓缩后制得海藻糖含量为94.67（HPLC）、pH在5.6、电导30us/cm、温度68.3℃、浓度60.4%（w/w）的混合糖液65.1吨，糖液状态和检测指标合格；色谱后的AD液的糖干基为20.5吨，全部作为了制作差异化糖浆的原料。
2、在煮晶罐中将步骤1中海藻糖混合糖液，在温度62±1℃、气压100±15mbar、搅拌功率30.5±0.5kW的条件下，将海藻糖混合糖液的糖浓煮糖浓缩至最高临界浓度糖浓81.3%（w/w），糖液个项指标合格。
3、将步骤2中62.6℃的海藻糖混合糖液平均放入两个结晶槽，结晶槽的搅拌转速为3.2rpm，自然温度12±6℃下快速搅拌降温结晶，降温速率为前3个小时为0.5℃/h，以后大约1.5℃/h ，待混合糖液的温度降至室温26.3℃后，每结晶槽按照与糖液杂糖干基比2：1（w/w）的比例快速加入入17℃电导8.3us/cm的水0.5吨，搅拌2.5小时，溶解掉晶体表面的杂糖。
4、将步骤3中晶体和母液的混合料液放入离心机，每离心机大约装500kg的湿晶体，800rmp离心15min，加入重量的25kg温度18.6℃、电导8.3us/cm的水洗海藻糖晶体，得到湿晶体后用温度为37.6℃，风速2.9米/秒的干风风干，得到纯度大于99.68%（HPLC）的结晶海藻糖晶体34.53吨，晶体水分为0.6%，海藻糖收率为84.1%。分离得到的母液中的海藻糖含量为64.7%（HPLC），重量为14.9吨、糖浓为40%，并将其加到下一批一次脱色前的海藻糖混合糖液中，循环利用。
实施案例二
1、糖浓为24.6%（w/w），麦芽糊精干基为60吨的液化液，经过专用海藻糖合酶糖化、标准糖化酶酶解、一次脱色、一次离交、一次浓缩、色谱分离、二次脱色、二次离交、二次浓缩后制得海藻糖含量为95.28（HPLC）、pH在5.3、电导29.6us/cm、温度65.3℃、浓度62.4%（w/w）的混合糖液 63.6吨，糖液状态和检测指标合格；色谱后的AD液的糖干基为20.27吨，全部作为了制作差异化糖浆的原料。
2、在煮晶罐中将步骤1中海藻糖混合糖液，在温度62.5±0.5℃、气压110±10mbar、搅拌功率30.5±0.5kW的条件下，将海藻糖混合糖液的糖浓煮糖浓缩至最高临界浓度糖浓82.4%（w/w），糖液个项指标合格。
3、将步骤2中64.6℃的海藻糖混合糖液平均放入两个结晶槽，结晶槽的搅拌转速为3.5rpm，自然温度15±6℃下快速搅拌降温结晶，降温速率为前3个小时为0.5℃/h，以后大约1.5℃/h ，待混合糖液的温度降至室温27.9℃后，每结晶槽按照与糖液杂糖干基比2：1（w/w）的比例快速加入入17℃电导9.5us/cm的水0.48吨，搅拌3小时，溶解掉晶体表面的杂糖。
4、将步骤3中晶体和母液的混合料液放入离心机，每离心机大约装500kg的湿晶体，800rmp离心15min，加入重量为25kg、温度17.9℃、电导6.7us/cm的水洗海藻糖晶体，得到湿晶体后用温度为35.9℃，风速3.1米/秒的干风风干，得到纯度大于99.53%（HPLC）的结晶海藻糖晶体35.56吨，晶体水分为0.42%，海藻糖收率为85.2%。分离得到的母液中的海藻糖含量为63.8%（HPLC），重量为14.2吨、糖浓为39.7%，并将其加到下一批生产一次脱色前的海藻糖混合糖液中，循环利用。
实施案例三
1、糖浓为23.5%（w/w），麦芽糊精干基为120吨的液化液，经过专用海藻糖合酶糖化、标准糖化酶酶解、一次脱色、一次离交、一次浓缩、色谱分离、二次脱色、二次离交、二次浓缩后制得海藻糖含量为94.28（HPLC）、pH在5.7、电导27.6us/cm、温度66.1℃、浓度63.0%（w/w）的混合糖液131.13吨，糖液状态和检测指标合格；色谱后的AD液的糖干基为37.26吨，全部作为了制作差异化糖浆的原料。
2、在煮晶罐中将步骤1中海藻糖混合糖液，在温度64±1℃、气压95±15mbar、搅拌功率30.5±0.5kW的条件下，将海藻糖混合糖液的糖浓煮糖浓缩至最高临界浓度糖浓82.5%（w/w），糖液个项指标合格。
3、将步骤2中61.6℃的海藻糖混合糖液平均放入四个结晶槽，结晶槽的搅拌转速为3.9rpm，自然温度15±6℃下快速搅拌降温结晶，降温速率为前3个小时为0.5℃/h，以后大约1.5℃/h ，待混合糖液的温度降至室温25.2℃后，每结晶槽按照与糖液杂糖干基比2：1（w/w）的比例快速加入入17℃电导8.6us/cm的水0.47吨，搅拌3小时，溶解掉晶体表面的杂糖。
4、将步骤3中晶体和母液的混合料液放入离心机，每离心机大约装500kg的湿晶体，800rmp离心15min，加入湿晶体重量的25kg温度15.6℃、电导8.7us/cm的水洗海藻糖晶体，得到湿晶体后用温度为32.8℃，风速3.4米/秒的干风风干，得到纯度大于99.48%（HPLC）的结晶海藻糖晶体73.62吨，晶体水分为0.7%，海藻糖收率为84.9%。分离得到的母液中的海藻糖含量为64.1%（HPLC），重量为30.1吨、糖浓为39.4 %，并将其加到一次脱色前的海藻糖混合糖液中，循环利用。
实施案例四
1、糖浓为23.0%（w/w），麦芽糊精干基为120吨的液化液，经过专用海藻糖合酶糖化、标准糖化酶酶解、一次脱色、一次离交、一次浓缩、色谱分离、二次脱色、二次离交、二次浓缩后制得海藻糖含量为94.72（HPLC）、pH在5.66、电导25.8us/cm、温度67.8℃、浓度61.1%（w/w）的混合糖液135.1吨，糖液状态和检测指标合格；色谱后的AD液的糖干基为37.30吨，全部作为了制作差异化糖浆的原料。
2、在煮晶罐中将步骤1中海藻糖混合糖液，在温度63±1℃、气压95±15mbar、搅拌功率30.5±0.5kW的条件下，将海藻糖混合糖液的糖浓煮糖浓缩至最高临界浓度糖浓82.2%（w/w），糖液个项指标合格。
3、将步骤2中61.9℃的海藻糖混合糖液平均放入四个结晶槽，结晶槽的搅拌转速为3.3rpm，自然温度22±6℃下快速搅拌降温结晶，降温速率为前3个小时为0.5℃/h，以后大约1.6℃ ，待混合糖液的温度降至室温25.9℃后，每结晶槽按照与糖液杂糖干基比2：1（w/w）的比例快速加入入15℃电导7.2us/cm的水0.48吨，搅拌3小时，溶解掉晶体表面的杂糖。
4、将步骤3中晶体和母液的混合料液放入离心机，每离心机大约装500kg的湿晶体，800rmp离心15min，加入重量为25kg温度18.6℃、电导8.1us/cm的水洗海藻糖晶体，得到湿晶体后用温度为36.6℃，风速3.2米/秒的干风风干，得到纯度大于99.63%（HPLC）的结晶海藻糖晶体73.63吨，晶体水分为0.5%，海藻糖收率为84.8%。分离得到的母液中的海藻糖含量为63.9%（HPLC），重量为31.4吨、糖浓为39.0%，并将其加到一次脱色前的海藻糖混合糖液中，循环利用。
实施案例五
1、糖浓为23.3%（w/w），麦芽糊精干基为120吨的液化液，经过专用海藻糖合酶糖化、标准糖化酶酶解、一次脱色、一次离交、一次浓缩、色谱分离、二次脱色、二次离交、二次浓缩后制得海藻糖含量为95.10（HPLC）、pH在5.8、电导28.0us/cm、温度66.7℃、浓度60.9%（w/w）的混合糖液133.2吨，糖液状态和检测指标合格；色谱后的AD液的糖干基为38.85吨，全部作为了制作差异化糖浆的原料。
2、在煮晶罐中将步骤1中海藻糖混合糖液，在温度63±1℃、气压95±15mbar、搅拌功率30.5±0.5kW的条件下，将海藻糖混合糖液的糖浓煮糖浓缩至最高临界浓度糖浓81.9%（w/w），糖液个项指标合格。
3、将步骤2中60.5℃的海藻糖混合糖液平均放入四个结晶槽，结晶槽的搅拌转速为3.3rpm，自然温度25±6℃下快速搅拌降温结晶，降温速率为前3个小时为0.5℃/h，以后大约1.6℃ ，待混合糖液的温度降至室温27.9℃后，每结晶槽按照与糖液杂糖干基比2：1（w/w）的比例快速加入入21℃电导6.3us/cm的水0.475吨，搅拌3小时，溶解掉晶体表面的杂糖。
4、将步骤3中晶体和母液的混合料液放入离心机，每离心机大约装500kg的湿晶体，800rmp离心15min，加入重量为25kg温度19.6℃、电导7.2us/cm的水洗海藻糖晶体，得到湿晶体后用温度为38.3℃，风速3.15米/秒的干风风干，得到纯度大于99.57%（HPLC）的结晶海藻糖晶体72.83吨，晶体水分为0.7%，海藻糖收率为84.9%。分离得到的母液中的海藻糖含量为64.5%（HPLC），重量为31.0吨、糖浓为39.7%，并将其加到一次脱色前的海藻糖混合糖液中，循环利用。

Claims (10)

1.一种工业化生产海藻糖的结晶工艺方法，其特征是包括一下以下步骤：
糖浓为23—25%（w/w）麦芽糊精经过糖化、酶解、一次脱色、一次离交、一次浓缩、色谱分离、二次脱色、二次离交、二次浓缩后制得海藻糖含量为92%—96%（HPLC）的混合糖液；
在煮晶罐中将步骤（1）中海藻糖混合糖液，在高温低压的条件下，将海藻糖混合糖液的糖浓煮糖浓缩至最高临界浓度糖浓；
将步骤（2）中海藻糖混合糖液放入结晶槽，自然温度下快速搅拌降温结晶，待混合糖液的温度降至室温后快速加入低温高纯水，搅拌溶解掉晶体表面的杂糖；
将步骤（3）中晶体和母液的混合料液放入离心机，短时间内低转速离心，加入一定比例冷纯水洗晶，得到湿晶体后用自然风吹干。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（1）中的麦芽糊精为玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、大米淀粉、马铃薯淀粉或甘薯淀粉经糖化液化制得，且DE值为5到7。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（1）中海藻糖混合糖液的pH在3.5—6.5之间、电导20us/cm—60us/cm、温度60℃—70℃、浓度60—65%（w/w），糖液清澈透明，无杂质，且无晶体析出。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（2）中煮糖浓缩时的温度60℃—65℃、气压80mbar—150mbar、最高临界糖液浓度为81—83%（w/w），搅拌功率30kW—31kW，糖液清澈透明，无杂质，且无晶体析出。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（3）中，结晶槽的搅拌转速为3—4rpm，结晶槽的环境温度5℃—30℃，结晶槽内糖液的降温速率为0.5℃—1.5℃ ，糖液降至25℃—28℃时，加入15℃—25℃电导小于10us/cm的水，加量比例为糖液杂糖干基的0.5（w/w）倍，水洗2到3小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（4）中离心的转速为800rpm，水洗晶体的用水量为湿晶体重量的5%（w/w），自然风的温度为25℃—40℃，风速2—3.5米/秒。
7.根据权利要求1—6所述的制备方法，其特征是制备出的海藻糖一次收率为85%（w/w）左右，得到的结晶海藻糖晶体纯度大于99.0%（HPLC）,母液中的海藻糖含量小于65%（HPLC）。
8.根据权利要求1和7所述的制备方法，其特征是母液可以和加到一次脱色前的海藻糖混合糖液中，循环利用。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（1）色谱后的AD液可以作为制作差异化糖浆的原料，实现零排放。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（3）中不需要加任何的溶析剂促进结晶，从而实现过程的零污染。
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