CN114058656B - 一种利用玉米粉直接生产饲用低聚异麦芽糖的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用玉米粉直接生产饲用低聚异麦芽糖的生产方法，属于玉米深加工领域。包括玉米粉挤压液化，糖化转苷，低温喷雾干燥。本发明采用挤压复合酶法处理玉米粉，玉米粉经过挤压液化，复合酶糖化转苷后不用精制提纯，不用浓缩等步骤直接采用低温喷雾干燥制备饲料用低聚异麦芽糖。本产品中因含有较高的蛋白质，既可以提高饲料中蛋白含量，同时还能防止低聚异麦芽糖结块。本发明实现了以玉米粉为原料简单高效、绿色环保的制备饲用低聚异麦芽糖，大幅简化了饲料用低聚异麦芽糖生产工艺，降低了低聚异麦芽糖生产成本，实现节能、节水的目的，本发明实现了高效率的生产，为饲料用低聚异麦糖生产提供了很好的借鉴。
Description
技术领域
本发明涉及玉米深加工技术领域，尤其是以玉米粉为原料生产低聚异麦芽糖的生产方法。
背景技术
低聚异麦芽糖是由葡萄糖以α-1,6糖苷键结合而成的，单糖数在2-5个不等的一类低聚糖。它具有增值人体肠道内有益菌的功效，是一种肠道益生元，是一种很好的价格较低的功能食品配料和饲料添加剂。尤其是作为饲料添加剂显著优于抗生素，它对于改善动物抗生素滥用现状和动物食品的安全等具有重要意义。目前低聚异麦芽糖生产原料都采用淀粉，生产成本高，副产品利用率低，造成资源浪费和环境污染。与淀粉相比，干法生产玉米粉可减少环境污染，节约设备投资，节能节水，生产成本降低。用玉米粉生产低聚异麦芽糖具有很好的发展潜力。
现在低聚异麦芽糖生产中淀粉液化都是采用30％浓度的淀粉乳喷射液化，这种低浓度的淀粉乳液化的缺点是浓度低、用水量大，液化和蒸发浓缩时耗气多。而且目前饲料用的低聚异麦芽糖也都是食品级的，成本较高。
目前国内外生产低聚异麦芽糖的方法是以淀粉为原料，经调乳、加耐高温α-淀粉酶在105-110℃液化反应后，产生DE值7-20％液化液，调节pH到糖化工艺要求范围后，再在液化液中添加一定量的真菌α-淀粉酶、转苷酶，液化液经过糖化、转苷反应，最终能生成异麦芽糖、异麦芽三糖和潘糖等支链糖的糖化液。生成的糖液进行升温灭酶，再经过脱色、过滤、离子交换除盐、浓缩工序，最终得到固形物含量大于75％的低聚异麦芽糖液体成品。经喷雾干燥，制成与糖浆组份相同的低聚异麦芽糖粉。
中国专利CN102524542A公开了《低聚异麦芽糖饲料添加剂及其制备方法》，该方法是淀粉质原料经过液化、糖化得到干物质含量为30-35％的低聚异麦芽糖粗液；不经过脱色、离子交换等后续工艺过程，直接将低聚异麦芽糖粗液浓缩至固形物含量为50％-60％，与玉米皮或者小麦麸皮混合后呈半固体状，真空干燥、粉碎制得成品。
中国专利CN105671105A中公开了《一种加酶挤压液化生产麦芽糖浆和低聚异麦芽糖的方法》。该方法适宜以双螺杆挤出系统作为连续生物反应器，通过添加耐高温α-淀粉酶，在挤压机高温高剪切的作用下实现对原料淀粉的糊化和液化过程，通过后续糖化转苷等步骤用于生产麦芽糖浆和低聚异麦芽糖；工艺主要步骤有：原料加酶、调节水分，加酶挤压液化，灭酶，调浆糖化，灭酶，过滤得糖化液。本发明通过挤压机实现高浓度物料的加工，提高生产效率。原料淀粉经加酶液化，明显缩短液化、糖化时间，有效提高麦芽糖和低聚异麦芽糖产量，降低了生产成本。
中国专利CN102747118A中公开了《利用小麦直接生产饲用低聚异麦芽糖浆的生产方法》，其包括有如下步骤：(1)小麦麦芽的生产并制成麦芽乳浆；(2)麦芽乳浆的糖化并制成麦芽糖化醪；(3)麦芽糖化醪的压滤并制出糖化醪滤液；(4)糖化醪滤液的煮沸沉淀并制出麦芽糖溶液；(5)麦芽糖溶液的转苷并制出低聚异麦芽糖液；(6)低聚异麦芽糖液的浓缩及并制出成品。
相关技术资料，刘秉书等在《中国食品添加剂》期刊2019年第12期41-47页上发表的论文“加酶挤压脱胚玉米制取高转化糖浆研究”中以脱坯玉米为原料，将挤压膨化技术与玉米淀粉制糖浆的工艺相结合，研究了脱胚玉米挤压生产葡萄糖的研究。葛洁等在《食品与机械》期刊2016年第32卷第9期上183-186页上发表的论文“加酶挤压处理玉米淀粉对低聚异麦芽糖产量的影响”中研究了玉米淀粉挤压制备食品级低聚异麦芽糖的研究。上述文章中均是没有进行挤压酶解玉米粉直接喷雾干燥制备饲料用低聚异麦芽糖的研究。
综上所述，现有的低聚异麦芽糖生产和研究主要是采用玉米淀粉通过喷射液化、糖化转苷、精制等工序生产制备食品级低聚异麦芽糖，但是目前的这种方法成本高，不适合饲料用添加剂。
发明内容
本发明提供一种利用玉米粉直接生产饲用低聚异麦芽糖的生产方法，以解决现有的采用玉米淀粉通过喷射液化、糖化转苷、精制等工序生产制备食品级低聚异麦芽糖时，存在的成本高，不适合饲料用添加剂的问题。
本发明采取的技术方案是，包括下列步骤：
(1)、玉米粉挤压液化：将玉米粉加水后搅拌均匀，并加入少量的盐酸调节pH，使物料的pH在5-6之间，按干物质计算加入液体耐高温α淀粉酶或添加酶制剂，进一步搅拌均匀，同时用少量的玉米粉预热双螺杆挤压机，然后开始将配好的玉米粉加入进料斗内开始进料挤压，同时调整挤压机转速和控制温度，挤出物料加水调节到50％固形物含量后，在储罐内保温90℃-100℃维持30-60分钟，还原糖值达到12％-18％，碘试反应不显蓝色，然后用泵打进糖化罐，准备糖化转苷；
(2)、糖化转苷：挤压液化后的玉米粉浆经过冷却管降温至50-60℃，用盐酸调整pH值到5.0-5.5，在玉米粉中添加真菌α淀粉酶，同时加入α-葡萄糖转苷酶，搅拌均匀后，在50-60℃条件下保温糖化转苷12-24小时；
(3)、低温喷雾干燥：先把喷雾干燥机预热，然后将糖化转苷后的糖化液用泵打入喷雾干燥机内，调整进料泵转速，使其进料流量在3.5-7.5L/h，进料浓度50％保持不变，不需要加入麦芽糊精等干燥助剂，调整风机及加热器，保持进口风温在85-95℃之间，出口风温在60-70℃之间，喷雾干燥后的低聚异麦芽糖粉不易结块。
本发明所述步骤(1)中玉米粉加水湿润后，使其含水量在40％-70％之间。
本发明所述步骤(1)中液体耐高温α淀粉酶加入量是0.3-0.9升/吨，酶制剂添加量是30-90U/g。
本发明所述步骤(1)中双螺杆挤压机预热到100℃-110℃。
本发明所述步骤(1)中转速230-420转/分钟，出口温度100℃-110℃。
本发明所述步骤(2)中按照干基每吨玉米粉添加0.3-0.8升真菌α淀粉酶的比例加入真菌α淀粉酶。
本发明所述步骤(2)中同时加入相当于玉米粉重量的0.6-1.2％的α-葡萄糖转苷酶。
本发明所述步骤(2)中糖化转苷完成后，糖液经高效液相色谱仪检测有效三糖含量35-40％，IMO含量在50-55％。
本发明所述步骤(3)中喷雾干燥机预热5-10分钟，使其进口风温达到85-95℃，出口风温在60-70℃。
本发明所述步骤(3)中低聚异麦糖粉的平均收率达90％-98％。
本发明的优点在于：通过挤压液化提高了玉米粉液化的初始浓度，使其从通常的25-30％达到了50-60％，节水50％以上，因此也降低了低聚异麦糖生产的蒸汽耗量，降低了低聚异麦芽糖生产的能耗至少30％以上；同时因为初始浓度的提高，后段工序不用蒸发浓缩，糖液带着玉米蛋白直接进行低温喷雾干燥，大幅简化了生产工序，此外，富含蛋白质的低聚异麦芽糖喷雾干燥不需要加入干燥助剂，而且糖粉不易结块，低温达到90℃的喷雾干燥可大幅提高低聚异麦糖的喷雾干燥收率。解决了低聚异麦芽糖干燥难、易结块的问题，而且还大幅简化了饲料用低聚异麦芽糖生产工艺，降低了低聚异麦芽糖生产成本，实现节能、节水的目的。本发明实现了饲用低聚异麦芽糖低成本、高效率的生产，为饲料用低聚异麦糖生产提供了很好的借鉴。
本发明采用挤压复合酶法处理玉米粉，玉米粉经过挤压液化，复合酶糖化转苷后不用精制提纯，不用浓缩等步骤直接采用低温喷雾干燥制备饲料用低聚异麦芽糖。本方法不但工艺路线简单，而且产品中因含有较高的蛋白质，既可以提高饲料中蛋白含量，同时还能防止低聚异麦芽糖结块。发明实现了以玉米粉为原料简单高效、绿色环保的制备饲用低聚异麦芽糖，经过国内外文献查阅，玉米粉挤压液化、糖化转苷后直接低温喷雾干燥制备低聚异麦芽糖，无论在生产上还是在研究领域都没有报道，实属首创。
具体实施方式
实施例1
包括下列步骤：
(1)、玉米粉挤压液化：湿润玉米粉，将玉米粉加水后搅拌均匀，使其含水量在40％，并加入少量的盐酸调节pH，使物料的pH为5，按照0.3升/吨(按干物质计算)加入液体耐高温α淀粉酶(或按30U/g添加酶制剂)，进一步搅拌均匀，同时用少量的玉米粉预热双螺杆挤压机到100℃，然后开始将配好的玉米粉加入进料斗内开始进料挤压，同时调整挤压机转速和控制温度，转速230转/分钟，出口温度100℃，挤出物料加水调节到50％固形物含量后，在储罐内保温90℃维持30分钟，还原糖值达到12％，碘试反应不显蓝色，然后用泵打进糖化罐，准备糖化转苷；
(2)、糖化转苷：挤压液化后的玉米粉浆经过冷却管降温至50℃，用盐酸调整pH值到5.0，按照每吨玉米粉(干基)添加0.3升真菌α淀粉酶的比例加入真菌α淀粉酶，同时加入相当于玉米粉重量的0.6％的α-葡萄糖转苷酶，搅拌均匀后，在50℃条件下保温糖化转苷12小时，糖化转苷即可完成；此时的糖液经高效液相色谱仪检测有效三糖含量35％，IMO含量在50％；
(3)、低温喷雾干燥：先把喷雾干燥机预热5分钟，使其进口风温达到85℃，出口风温在60℃，然后将糖化转苷后的糖化液用泵打入喷雾干燥机内，调整进料泵转速，使其进料流量在3.5L/h，进料浓度50％保持不变，不需要加入麦芽糊精等干燥助剂。调整风机及加热器，保持进口风温在85℃之间，出口风温在60℃之间，在此低温喷雾干燥条件下，低聚异麦糖粉的平均收率可达90％，且喷雾干燥后的低聚异麦芽糖粉不易结块。
实施例2
包括下列步骤：
(1)、玉米粉挤压液化：湿润玉米粉，将玉米粉加水后搅拌均匀，使其含水量在70％，并加入少量的盐酸调节pH，使物料的pH为6，按照0.9升/吨(按干物质计算)加入液体耐高温α淀粉酶(或按90U/g添加酶制剂)，进一步搅拌均匀，同时用少量的玉米粉预热双螺杆挤压机到110℃，然后开始将配好的玉米粉加入进料斗内开始进料挤压，同时调整挤压机转速和控制温度，转速420转/分钟，出口温度110℃。挤出物料加水调节到50％固形物含量后，在储罐内保温100℃维持60分钟，还原糖值达到18％，碘试反应不显蓝色，然后用泵打进糖化罐，准备糖化转苷；
(2)、糖化转苷：挤压液化后的玉米粉浆经过冷却管降温至60℃，用盐酸调整pH值到5.5，按照每吨玉米粉(干基)添加0.8升真菌α淀粉酶的比例加入真菌α淀粉酶，同时加入相当于玉米粉重量的1.2％的α-葡萄糖转苷酶，搅拌均匀后，在60℃条件下保温糖化转苷24小时，糖化转苷即可完成，此时的糖液经高效液相色谱仪检测有效三糖含量40％，IMO含量在55％；
(3)、低温喷雾干燥：先把喷雾干燥机预热10分钟，使其进口风温达到95℃，出口风温在70℃，然后将糖化转苷后的糖化液用泵打入喷雾干燥机内，调整进料泵转速，使其进料流量在7.5L/h，进料浓度50％保持不变，不需要加入麦芽糊精等干燥助剂，调整风机及加热器，保持进口风温在95℃之间，出口风温在70℃之间，在此低温喷雾干燥条件下，低聚异麦糖粉的平均收率可达98％，且喷雾干燥后的低聚异麦芽糖粉不易结块。
实施例3
(1)、玉米粉挤压液化：湿润玉米粉，将玉米粉加水后搅拌均匀，使其含水量在55％，并加入少量的盐酸调节pH，使物料的pH为5.5，按照0.6升/吨(按干物质计算)加入液体耐高温α淀粉酶(或按60U/g添加酶制剂)，进一步搅拌均匀，同时用少量的玉米粉预热双螺杆挤压机到105℃，然后开始将配好的玉米粉加入进料斗内开始进料挤压，同时调整挤压机转速和控制温度，转速控制在325转/分钟，出口温度控制在105℃。挤出物料加水调节到50％固形物含量后，在储罐内保温95℃维持45分钟，还原糖值达到15％，碘试反应不显蓝色，然后用泵打进糖化罐，准备糖化转苷；
(2)、糖化转苷：挤压液化后的玉米粉浆经过冷却管降温至55℃，用盐酸调整pH值到5.25，按照每吨玉米粉(干基)添加0.55升真菌α淀粉酶的比例加入真菌α淀粉酶，同时加入相当于玉米粉重量的0.9％的α-葡萄糖转苷酶，搅拌均匀后，在55℃条件下保温糖化转苷18小时，糖化转苷即可完成。此时的糖液经高效液相色谱仪检测有效三糖含量37.5％，IMO含量在52.5％；
(3)、低温喷雾干燥：先把喷雾干燥机预热7.5分钟，使其进口风温达到90℃，出口风温在65℃，然后将糖化转苷后的糖化液用泵打入喷雾干燥机内，调整进料泵转速，使其进料流量在5.5L/h，进料浓度50％保持不变，不需要加入麦芽糊精等干燥助剂，调整风机及加热器，保持进口风温在90℃之间，出口风温在65℃之间，在此低温喷雾干燥条件下，低聚异麦糖粉的平均收率可达94％，且喷雾干燥后的低聚异麦芽糖粉不易结块。
Claims (5)
1.一种利用玉米粉直接生产饲用低聚异麦芽糖的生产方法，其特征在于，包括下列步骤：
（1）、玉米粉挤压液化：将玉米粉加水后搅拌均匀，并加入少量的盐酸调节pH，使物料的pH在5-6之间，按干物质计算加入液体耐高温α淀粉酶或添加酶制剂，进一步搅拌均匀，同时用少量的玉米粉预热双螺杆挤压机，然后开始将配好的玉米粉加入进料斗内开始进料挤压，同时调整挤压机转速和控制温度，挤出物料加水调节到50%固形物含量后，在储罐内保温90℃-100℃维持30-60分钟，还原糖值达到12%-18%，碘试反应不显蓝色，然后用泵打进糖化罐，准备糖化转苷；
所述玉米粉加水湿润后，使其含水量在40%-70%之间；
所述液体耐高温α淀粉酶加入量是0.3-0.9升/吨，酶制剂添加量是30-90U/g；
所述双螺杆挤压机预热到100℃-110℃；
所述转速230-420转/分钟，出口温度100℃-110℃；
（2）、糖化转苷：挤压液化后的玉米粉浆经过冷却管降温至50-60℃，用盐酸调整pH值到5.0-5.5，在玉米粉中添加真菌α淀粉酶，同时加入α-葡萄糖转苷酶，搅拌均匀后，在50-60℃条件下保温糖化转苷12-24小时；
（3）、低温喷雾干燥：先把喷雾干燥机预热，然后将糖化转苷后的糖化液用泵打入喷雾干燥机内，调整进料泵转速，使其进料流量在3.5-7.5L/h，进料浓度50%保持不变，不需要加入干燥助剂，调整风机及加热器，保持进口风温在85-95℃之间，出口风温在60-70℃之间，喷雾干燥后的低聚异麦芽糖粉不易结块。
2.根据权利要求1所述的一种利用玉米粉直接生产饲用低聚异麦芽糖的生产方法，其特征在于：所述步骤（2）中按照干基每吨玉米粉添加0.3-0.8升真菌α淀粉酶的比例加入真菌α淀粉酶。
3.根据权利要求1所述的一种利用玉米粉直接生产饲用低聚异麦芽糖的生产方法，其特征在于：所述步骤（2）中同时加入相当于玉米粉重量的0.6-1.2%的α-葡萄糖转苷酶。
4.根据权利要求1所述的一种利用玉米粉直接生产饲用低聚异麦芽糖的生产方法，其特征在于：所述步骤（2）中糖化转苷完成后，糖液经高效液相色谱仪检测有效三糖含量35-40%，IMO含量在50-55%。
5.根据权利要求1所述的一种利用玉米粉直接生产饲用低聚异麦芽糖的生产方法，其特征在于：所述步骤（3）中喷雾干燥机预热5-10分钟，使其进口风温达到85-95℃，出口风温在60-70℃。
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