CN110042136B - 一种利用糖用型甜高粱茎秆汁液制备果葡糖浆的方法 - Google Patents

一种利用糖用型甜高粱茎秆汁液制备果葡糖浆的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用糖用型甜高粱茎秆汁液制备果葡糖浆的方法，该方法包括以下步骤：⑴在灭菌后的甜高粱茎杆汁液中加入蔗糖酶，经酶解得到酶解液；⑵酶解液经管膜澄清，得到澄清液；⑶澄清液经超滤膜脱色，得到色度为400~500RBU的脱色液A；⑷脱色液A经活性炭脱色，经钛棒过滤器，得到色度小于50RBU的脱色液B；⑸脱色液B经电渗析脱盐，得到电导率为300~500μs/cm脱盐液A；⑹脱盐液A经离子交换柱层析脱盐，得到电导率小于50μs/cm脱盐液B；⑺脱盐液B经减压浓缩至含糖量≥70%，即得果葡糖浆。本发明成本低廉、操作简单，可有效脱除甜高粱茎杆汁液中的色素和盐分，从而实现了甜高粱糖的有效利用，提高了糖用型甜高粱的附加值。

Description

一种利用糖用型甜高粱茎秆汁液制备果葡糖浆的方法
技术领域
本发明涉及果葡糖浆生产领域，尤其涉及一种利用糖用型甜高粱茎秆汁液制备果葡糖浆的方法。
背景技术
果葡糖浆是一种由果糖和葡萄糖组成的转化糖浆，主要应用于食品、饮料、药品及保健品等行业。果葡糖浆的传统制备方法是以淀粉（玉米淀粉或红薯淀粉）或大米为原料，经水解、异构等步骤获得。该传统工艺的缺点是消耗大量粮食，步骤繁琐。糖用型甜高粱是一种茎秆含糖量在10~21%的碳4植物，可以在北方干旱半干旱地区广泛种植。榨取甜高粱茎秆汁液，探索以甜高粱茎秆汁液为原料的新型果葡糖浆制备工艺是替代以粮食为原料传统工艺的新思路。
甜高粱茎秆汁液中糖的主要成分是蔗糖（占总可溶性糖的60~75%）、葡萄糖和果糖（二者合计占总可溶性糖的40~25%）。而果葡糖浆的国家标准中果糖和葡萄糖含量要占总可溶性糖的90%以上。蔗糖在分子结构上是由1个葡萄糖和1个果糖的苷羟基缩水而成的二糖。因此，在糖用型甜高粱茎秆汁液制备果葡糖浆的工艺中必须包含将蔗糖水解（酶水解或酸水解）为果糖和葡萄糖的步骤，这是已有的甜高粱秆榨汁生产高果糖浆的发明专利（专利号200510106039.2）所不具备的。另一方面，甜高粱茎秆汁液中含有大量色素（黄绿色到棕色）和无机盐（电导率在10ms/cm左右），需要相应的工艺技术脱色、脱盐。因此，从理论及实践角度上讲，缺乏水解、脱色、脱盐这三个关键步骤，仅依靠异构（将葡萄糖异构为果糖）是无法获得合格的果葡糖浆产品的。
在已有的果葡糖浆相关的发明专利中，对于糖液进行脱盐的处理一般只采用离子交换柱层析的方法。该方法对于低无机盐含量的糖液脱盐比较适用，而对于含盐量较高的甜高粱茎杆汁液，容易引起离子交换柱饱和，需要花费大量的时间、成本对离子交换柱进行再生，从而严重影响果葡糖浆的生产效率，并导致生产成本大幅增加。因此，在糖用型甜高粱茎杆汁液制备果葡糖浆的方法中，需要改进传统脱盐工艺，延长离子交换柱的再生周期。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低廉、操作简单的利用糖用型甜高粱茎秆汁液制备果葡糖浆的方法。
为解决上述问题，本发明所述的一种利用糖用型甜高粱茎秆汁液制备果葡糖浆的方法，包括以下步骤：
⑴在灭菌后的甜高粱茎杆汁液中加入其重量0.1%~0.3%的蔗糖酶，经酶解得到酶解液；
⑵所述酶解液经管膜澄清，得到澄清液；
⑶所述澄清液经超滤膜脱色，得到色度为400~500RBU的脱色液A；
⑷所述脱色液A中加入其重量0.1~3%的活性炭进行脱色，经钛棒过滤器，得到色度小于50RBU的脱色液B；
⑸所述脱色液B经电渗析脱盐，得到电导率为300~500μs/cm 脱盐液A；
⑹所述脱盐液A经离子交换柱层析脱盐，得到电导率小于50μs/cm脱盐液B；
⑺所述脱盐液B经减压浓缩至含糖量≥70%，即得果葡糖浆。
所述步骤⑴中的甜高粱茎杆汁液是指将砍伐下来的甜高粱茎杆去穗和叶后，经压榨、300目滤布粗滤后灭菌，即得。
所述步骤⑴中的酶解条件是指温度30℃~70℃，时间为9~16小时。
所述步骤⑵中的管膜澄清条件是指温度为20℃~70℃，进膜压力为0.34~0.4MPa。
所述步骤⑶中的超滤膜脱色条件是指采用截留分子量为8000~12000Da 的超滤膜，温度为20℃~48℃。
所述步骤⑷中的活性炭脱色条件是指温度为65℃~90℃，脱色时间为10~50分钟。
所述步骤⑸中的电渗析脱盐条件是指温度为20℃~50℃，膜堆电压为40~50V，流量为1.8~3m3/h。
所述步骤⑹中的离子交换柱层析脱盐条件是指温度为20℃~50℃、流速为2~3BV/h，并按阳柱-阴柱顺序进行。
所述步骤⑺中的减压浓缩条件是指温度为30℃~100℃。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过除杂、酶解、脱色、脱盐及浓缩等技术，能够有效脱除甜高粱茎杆汁液中的色素和盐分，最终获得符合国家质量标准（GB/T 20882-2007）的F-55果葡糖浆成品（参见表1），从而实现了甜高粱糖的有效利用，提高了糖用型甜高粱的附加值。
表1 本发明果葡糖浆成品检测结果
Figure 257885DEST_PATH_IMAGE001
2、本发明脱色步骤采用了膜脱色与活性炭配合使用的工艺路线，脱盐步骤则采用了电渗析脱盐与离子交换柱配合使用的工艺路线。虽然电渗析法脱盐效率高，运行成本低，但仅采用此方法又不能使果葡糖浆的无机盐含量降至合格水平，而电渗析法与离子交换柱法配合使用，既能避免离子交换柱频繁饱和导致的频繁再生过程，又能使果葡糖浆的无机盐含量有效下降，在有效降低成本的同时进一步提高了效率。
3、本发明成本低廉、操作简单，易于实施。
具体实施方式
实施例1 一种利用糖用型甜高粱茎秆汁液制备果葡糖浆的方法，包括以下步骤：
⑴在灭菌后的甜高粱茎杆汁液中加入其重量0.1%的蔗糖酶，于30℃酶解16小时，利用蔗糖酶将甜高粱茎杆汁液中的蔗糖分解为果糖和葡萄糖，得到酶解液；该酶解液中完全不含蔗糖。
其中：甜高粱茎杆汁液是指将砍伐下来的甜高粱茎杆去穗和叶后，经压榨、300目滤布粗滤后灭菌，即得。
⑵酶解液在温度为20℃、进膜压力为0.34MPa的条件下经管膜澄清，去除糖液中的杂质，如蛋白、微生物、不溶物等，得到澄清液。
⑶澄清液采用截留分子量为8000Da的超滤膜，于20℃脱色，去除糖液中的色素分子，降低糖液色值，得到色度为400~500RBU的脱色液A。
⑷脱色液A中加入其重量0.1%的活性炭，于70℃脱色50分钟，去除糖液中的残余色素分子；经钛棒过滤器，得到色度小于50RBU的脱色液B。
⑸脱色液B在温度为20℃、膜堆电压为40V、流量为1.8m3/h的条件下经电渗析脱盐，去除糖液中的无机盐，降低糖液中的盐含量，得到电导率为300~500μs/cm 脱盐液A。
⑹脱盐液A于20℃，以流速2BV/h经阳离子交换柱和阴离子交换柱层析脱盐，去除糖液中的残余无机盐，得到电导率小于50μs/cm脱盐液B。
⑺脱盐液B于30℃经减压浓缩至含糖量≥77%，即得果葡糖浆。
实施例2 一种利用糖用型甜高粱茎秆汁液制备果葡糖浆的方法，包括以下步骤：
⑴在灭菌后的甜高粱茎杆汁液中加入其重量0.3%的蔗糖酶，于70℃酶解9小时，利用蔗糖酶将甜高粱茎杆汁液中的蔗糖分解为果糖和葡萄糖，得到酶解液；该酶解液中完全不含蔗糖。
其中甜高粱茎杆汁液同实施例1。
⑵酶解液在温度为70℃、进膜压力为0.36MPa的条件下经管膜澄清，去除糖液中的杂质，如蛋白、微生物、不溶物等，得到澄清液。
⑶澄清液采用截留分子量为10000Da的超滤膜，于40℃脱色，去除糖液中的色素分子，降低糖液色值，得到色度为400~500RBU的脱色液A。
⑷脱色液A中加入其重量3%的活性炭，于90℃脱色10分钟，去除糖液中的残余色素分子；经钛棒过滤器，得到色度小于50RBU的脱色液B。
⑸脱色液B在温度为50℃、膜堆电压为45V、流量为2m3/h的条件下经电渗析脱盐，去除糖液中的无机盐，降低糖液中的盐含量，得到电导率为300~500μs/cm 脱盐液A。
⑹脱盐液A于40℃，以流速2.5BV/h经阳离子交换柱和阴离子交换柱层析脱盐，去除糖液中的残余无机盐，得到电导率小于50μs/cm脱盐液B。
⑺脱盐液B于100℃经减压浓缩至含糖量≥70%，即得果葡糖浆。
实施例3 一种利用糖用型甜高粱茎秆汁液制备果葡糖浆的方法，包括以下步骤：
⑴在灭菌后的甜高粱茎杆汁液中加入其重量0.2%的蔗糖酶，于50℃酶解11小时，利用蔗糖酶将甜高粱茎杆汁液中的蔗糖分解为果糖和葡萄糖，得到酶解液；该酶解液中完全不含蔗糖。
其中甜高粱茎杆汁液同实施例1。
⑵酶解液在温度为45℃、进膜压力为0.4MPa的条件下经管膜澄清，去除糖液中的杂质，如蛋白、微生物、不溶物等，得到澄清液。
⑶澄清液采用截留分子量为12000Da的超滤膜，于48℃脱色，去除糖液中的色素分子，降低糖液色值，得到色度为400~500RBU的脱色液A。
⑷脱色液A中加入其重量1.5%的活性炭，于65℃脱色40分钟，去除糖液中的残余色素分子；经钛棒过滤器，得到色度小于50RBU的脱色液B。
⑸脱色液B在温度为35℃、膜堆电压为50V、流量为3m3/h的条件下经电渗析脱盐，去除糖液中的无机盐，降低糖液中的盐含量，得到电导率为300~500μs/cm 脱盐液A。
⑹脱盐液A于50℃，以流速3BV/h经阳离子交换柱和阴离子交换柱层析脱盐，去除糖液中的残余无机盐，得到电导率小于50μs/cm脱盐液B。
⑺脱盐液B于65℃经减压浓缩至含糖量≥70%，即得果葡糖浆。

Claims (5)

1.一种利用糖用型甜高粱茎秆汁液制备果葡糖浆的方法，包括以下步骤：
⑴在灭菌后的甜高粱茎杆汁液中加入其重量0.1%~0.3%的蔗糖酶，经酶解得到酶解液；
⑵所述酶解液经管膜澄清，得到澄清液；
⑶所述澄清液经超滤膜脱色，得到色度为400~500RBU的脱色液A；所述超滤膜脱色条件是指采用截留分子量为8000~12000Da 的超滤膜，温度为20℃~48℃；
⑷所述脱色液A中加入其重量0.1~3%的活性炭进行脱色，经钛棒过滤器，得到色度小于50RBU的脱色液B；所述活性炭脱色条件是指温度为65℃~90℃，脱色时间为10~50分钟；
⑸所述脱色液B经电渗析脱盐，得到电导率为300~500μs/cm 脱盐液A；所述电渗析脱盐条件是指温度为20℃~50℃，膜堆电压为40~50V，流量为1.8~3m3/h；
⑹所述脱盐液A经离子交换柱层析脱盐，得到电导率小于50μs/cm脱盐液B；所述离子交换柱层析脱盐条件是指温度为20℃~50℃、流速为2~3BV/h，并按阳柱-阴柱顺序进行；
⑺所述脱盐液B经减压浓缩至含糖量≥70%，即得果葡糖浆。
2.如权利要求1所述的一种利用糖用型甜高粱茎秆汁液制备果葡糖浆的方法，其特征在于：所述步骤⑴中的甜高粱茎杆汁液是指将砍伐下来的甜高粱茎杆去穗和叶后，经压榨、300目滤布粗滤后灭菌，即得。
3.如权利要求1所述的一种利用糖用型甜高粱茎秆汁液制备果葡糖浆的方法，其特征在于：所述步骤⑴中的酶解条件是指温度30℃~70℃，时间为9~16小时。
4.如权利要求1所述的一种利用糖用型甜高粱茎秆汁液制备果葡糖浆的方法，其特征在于：所述步骤⑵中的管膜澄清条件是指温度为20℃~70℃，进膜压力为0.34~0.4MPa。
5.如权利要求1所述的一种利用糖用型甜高粱茎秆汁液制备果葡糖浆的方法，其特征在于：所述步骤⑺中的减压浓缩条件是指温度为30℃~100℃。
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