CN111455001A - 一种用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺 - Google Patents

一种用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺，包括以下步骤：(1)调浆，淀粉加调浆液制成混合浆料；(2)液化，加入液化酶并通过高温喷射完成液化；(3)过滤，板框压滤分离得到滤液和滤饼；(4)糖化，滤液加糖化酶完成糖化；(5)超滤脱色，对糖浆预过滤并使用超滤膜进行脱色；(6)纳滤浓缩，使用纳滤装置进行浓缩，得到的透过液可以回用为调浆水；所述滤饼加水离心制得稀糖液可以用于调浆回用。本发明回收再利用生产过程中产生的废液和固废，与传统工艺相比，既能避免直接排放造成的环境污染问题，又能回收用作调浆液和饲料，降低了生产成本和废物处理成本，还能降低水资源的消耗量，增加了经济效益。

Description

一种用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺
技术领域
本发明涉及粮食加工技术领域，具体涉及一种用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺。
背景技术
淀粉糖是利用含淀粉的粮食、薯类等为原料，经过酸法、酸酶法或酶法制取的糖，包括麦芽糖、葡萄糖、果葡糖浆等。淀粉糖消费领域广、消费数量大，是淀粉深加工的支柱产品，长期以来被广泛地应用于食品、医药、造纸等诸多行业。近年来，伴随着玉米深加工、食品工业的发展、酶制剂等生物技术的进步以及人们消费结构的变化，我国淀粉糖行业取得了显著的发展，朝着多品种、个性化、专一化和规模化发展，产量大幅增加，品种结构日益完善。
然而传统的用于淀粉糖的生产工艺会排放大量的废水和固废，不仅需要大量消耗水资源，且利用活性炭脱色产生的固废无法进行再次利用，如直接排放会污染环境，增加了处理的成本。此外，传统用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺在浓缩阶段使用的蒸发系统成本高，占地面积大，整套生产线的成本增加。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺，可以回收利用生产过程中产生的部分废水，不仅可以有效降低废水排放的处理费用，还能降低工艺系统整体对水资源的消耗，增加了经济效益。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺，包括以下步骤：
(1)调浆：向淀粉中加入调浆液，将淀粉调浆至制成混合浆料；
(2)液化：加入液化酶，在105-110℃下进行喷射液化，控制喷射时间为4-6min，然后通过闪蒸降温到90-95℃，补充添加液化酶并维持液化一段时间；
(3)过滤：板框压滤液化得到的糖液，得到滤饼和清液；
(4)糖化：待所述滤液降温至55-65℃，调节pH为4.5-5，加入糖化酶糖化；
(5)超滤脱色：将糖化后的反应产物通过过滤装置预过滤，然后经超滤装置脱色；
(6)纳滤浓缩：利用纳滤装置对脱色后的糖液进行浓缩，得到的浓缩液即为成品淀粉糖浆；
还包括：向步骤(3)得到的滤饼加入水或步骤(6)纳滤浓缩的透过液后离心，得到稀糖液和糖渣。
在本发明的一些实施方案中，所述调浆液为水、稀糖液、透过液中的一种或两种以上的混合液。
本发明的生产工艺采用独特的膜过滤法脱色，摒弃了传统工艺的活性炭压滤工艺，可以有效避免含活性炭的固体废物无法回收利用而直接排放会造成污染的问题。
本发明的生产工艺得到的浓缩液细腻，稳定性好。生产过程中使用独特的纳滤浓缩方法，效率快，检测方便，与传统蒸法浓缩相比，人工、能耗及占地面积均显著减少。本发明离心分离得到的固体糖渣经过干燥粉碎可以用作饲料，不仅可以避免固废排放，还能出售获取利益，与传统工艺相比，既能避免直接倾倒滤饼造成的环境污染问题，又能回收用作饲料和调浆液，降低了生产成本和废物处理成本，还能降低水资源的消耗量，增加了经济效益。
在本发明的一些实施方案中，所述混合浆料的浓度为20-22°Bé，pH为5.5-5.9。
在本发明的一些实施方案中，离心的条件为：离心力为1500-1800r/min。
在本发明的一些实施方案中，所述液化酶为耐高温α-淀粉酶，所述液化酶的添加量为所述淀粉重量的0.03-0.04％；液化时间为100-120min。
在本发明的一些实施方案中，糖化时，所述糖化酶为普鲁兰酶，加入量为所述淀粉重量的0.009-0.012％，糖化时间为5-10h，得到DE值为50-54的粗糖浆。
在本发明的一些实施方案中，用于步骤(3)板框压滤的板框压滤机的精度为10-20um。
在本发明的一些实施方案中，所述过滤装置的过滤精度为1-3um。糖化产物经过精密过滤器预过滤可以截留大分子物质，防止大分子物质进入脱色装置，导致脱色装置快速污堵。
在本发明的一些实施方案中，所述超滤脱色装置采用6000-300000Dalton的超滤膜进行脱色。使用超滤脱色装置，可以对前端高温糖化而产生的美拉德反应产物进行处理，使透过液色泽满足要求。
在本发明的一些实施方案中，调节pH限值可用稀盐酸或者碳酸钠溶液调节。
本发明的有益效果体现在：
本发明生产工艺生产过程中采用板框压滤、精密仪器预过滤、超滤脱色和纳滤浓缩，得到的浓缩液为精致成品淀粉糖浆，具有细腻、稳定性好的特点。此外，本发明生产工艺还能回收利用生产过程中产生的部分废水，不仅可以有效降低废水排放的处理费用，还能降低工艺系统整体对水资源的消耗，与传统工艺相比有原料成本低、控制简单、人工消耗少的特点
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明一个实施例的用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
下面的实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。
图1示出了本发明一个实施例的用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺的示意图。如图1所示，本发明的用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺包括步骤：
(1)调浆：淀粉加调浆液混合，调节pH制成混合浆料；
(2)液化：加入液化酶并通过高温喷射完成液化；
(3)过滤：板框压滤分离大分子物质，得到滤饼和清液；
(4)糖化：清液加糖化酶完成糖化；
(5)超滤脱色：糖化的反应产物经过预处理装置，然后使用超滤膜进行脱色；
(6)纳滤浓缩：使用纳滤装置进行浓缩，得到浓缩液和透过液。
优选地，还包括向步骤(3)得到的滤饼加入水或步骤(6)纳滤浓缩的透过液后离心，得到稀糖液和糖渣。稀糖液可以回用于调浆，糖渣经过干燥粉碎后可以作为饲料使用。
具体地，调浆液为水、稀糖液、透过液中的一种或两种以上的混合液。
下面结合具体实施例对本发明的生产工艺进行说明。
实施例1
本实施例的用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺包括以下步骤：
(1)调浆：向淀粉中加入水调节到21°Bé，pH调节至5.7，将淀粉调浆至制成混合浆料；
(2)液化：加入淀粉重量的0.03％的耐高温α-淀粉酶，在107℃下进行喷射液化，控制喷射时间为5min，然后通过闪蒸降温到93℃，恒温下补充添加耐高温α-淀粉酶并维持液化110min；
(3)过滤：板框压滤液化得到的糖液，得到滤饼和清液；滤饼加水搅拌，通过1600r/min离心机离心，分离得到稀糖液和固体糖渣；
(4)糖化：待所述滤液降温至60℃，调节pH为4.7，加入淀粉重量的0.01％的普鲁兰酶糖化7h；
(5)超滤脱色：将糖化后的反应产物通过超滤过滤器预过滤，然后经超滤装置脱色；
(6)纳滤浓缩：利用纳滤装置对脱色后的糖液进行浓缩，得到的浓缩液即为成品淀粉糖浆；
本实施例中步骤(1)中向淀粉中调浆的调浆液还可以为水、稀糖液、透过液中的一种或两种以上的混合液。
进一步地，用于步骤(3)板框压滤的板框压滤机的精度为15um。
进一步地，用于所述板框过滤的板框过滤机的过滤精度为2um。
进一步地，所述超滤过滤器采用的2500000Dalton的超滤膜进行脱色。
进一步地，pH限值可用稀盐酸或者碳酸钠溶液调节。
实施例2
本实施例的用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺包括以下步骤：
(1)调浆：向淀粉中加入水调节到22°Bé，pH调节至5.9，将淀粉调浆至制成混合浆料；
(2)液化：加入淀粉重量的0.04％的耐高温α-淀粉酶，在110℃下进行喷射液化，控制喷射时间为4min，然后通过闪蒸降温到95℃，恒温下补充添加耐高温α-淀粉酶并维持液化120min；
(3)过滤：板框压滤液化得到的糖液，得到滤饼和清液；滤饼加水搅拌，通过1800r/min离心机离心，分离得到稀糖液和固体糖渣；
(4)糖化：待所述滤液降温至65℃，调节pH为5，加入淀粉重量的0.01％的普鲁兰酶糖化10h；
(5)超滤脱色：将糖化后的反应产物通过精密过滤器预过滤，然后经超滤装置脱色；
(6)纳滤浓缩：利用纳滤装置对脱色后的糖液进行浓缩，得到的浓缩液即为成品淀粉糖浆；
本实施例中步骤(1)中向淀粉中调浆的调浆液还可以为水、稀糖液、透过液中的一种或两种以上的混合液。
进一步地，用于步骤(3)板框压滤的板框压滤机的精度为20um。
进一步地，用于所述板框过滤的板框过滤机的过滤精度为3um。
进一步地，所述超滤过滤器采用的3000000Dalton的超滤膜进行脱色。
进一步地，pH限值可用稀盐酸或者碳酸钠溶液调节。
实施例3
本实施例的用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺包括以下步骤：
(1)调浆：向淀粉中加入水调节到22°Bé，pH调节至5.5，将淀粉调浆至制成混合浆料；
(2)液化：加入淀粉重量的0.04％的耐高温α-淀粉酶，在105℃下进行喷射液化，控制喷射时间时间为6min，然后通过闪蒸降温到90℃，恒温下补充添加耐高温α-淀粉酶并维持液化100min；
(3)过滤：板框压滤液化得到的糖液，得到滤饼和清液；滤饼加水搅拌，通过1800r/min离心机离心，分离得到稀糖液和固体糖渣；
(4)糖化：待所述滤液降温至55℃，调节pH为4.5，加入淀粉重量的0.01％的普鲁兰酶糖化5h；
(5)超滤脱色：将糖化后的反应产物通过精密过滤器预过滤，然后经超滤装置脱色；
(6)纳滤浓缩：利用纳滤装置对脱色后的糖液进行浓缩，得到的浓缩液即为成品淀粉糖浆；
本实施例中步骤(1)中向淀粉中调浆的调浆液还可以为水、稀糖液、透过液中的一种或两种以上的混合液。
进一步地，用于步骤(3)板框压滤的板框压滤机的精度为10um。
进一步地，用于所述板框过滤的板框过滤机的过滤精度为1um。
进一步地，所述超滤过滤器采用的3000000Dalton的超滤膜进行脱色。
进一步地，pH限值可用稀盐酸或者碳酸钠溶液调节。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)调浆：向淀粉中加入调浆液，将淀粉调浆至制成混合浆料；
(2)液化：加入液化酶，在105-110℃下进行喷射液化，控制喷射时间为4-6min，然后通过闪蒸降温到90-95℃，补充添加液化酶并维持液化一段时间；
(3)过滤：板框压滤液化得到的糖液，得到滤饼和清液；
(4)糖化：待所述滤液降温至55-65℃，调节pH为4.5-5，加入糖化酶糖化；
(5)超滤脱色：将糖化后的反应产物通过过滤装置预过滤，然后经超滤装置脱色；
(6)纳滤浓缩：利用纳滤装置对脱色后的糖液进行浓缩，得到的浓缩液即为成品淀粉糖浆；
还包括：向步骤(3)得到的滤饼加入水或步骤(6)纳滤浓缩的透过液后离心，得到稀糖液和糖渣；所述调浆液为水、稀糖液、透过液中的一种或两种以上的混合液。
2.根据权利要求1所述的用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺，其特征在于，所述混合浆料的浓度为20-22°Bé，pH为5.5-5.9。
3.根据权利要求1所述的用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺，其特征在于，离心的条件为：离心力为1500-1800r/min。
4.根据权利要求1所述的用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺，其特征在于，所述液化酶为耐高温α-淀粉酶，所述液化酶的添加量为所述淀粉重量的0.03-0.04％；液化时间为100-120min。
5.根据权利要求1所述的用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺，其特征在于，糖化时，所述糖化酶为普鲁兰酶，加入量为所述淀粉重量的0.009-0.012％，糖化时间为5-10h，得到DE值为50-54的粗糖浆。
6.根据权利要求1所述的用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺，其特征在于，用于步骤(3)板框压滤的板框压滤机的精度为10-20um；所述过滤装置的过滤精度为1-3um。
7.根据权利要求1所述的用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺，其特征在于，所述超滤脱色装置采用6000-300000Dalton的超滤膜进行脱色。
8.根据权利要求1所述的用于淀粉糖生产的膜浓缩生产工艺，其特征在于，调节pH限值可用稀盐酸或者碳酸钠溶液调节。
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