CN116515914A - 一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生化工程领域，公开了一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法，包括以下制备步骤，步骤一：在发酵罐中加入葡萄糖溶液、葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶进行酶促反应，并用流加氢氧化钠溶液的方式将反应液的pH值控制在5.3～5.7之间；步骤二：反应结束后，加入活性炭，将发酵液通入维持罐中进行升温95℃‑105℃，维持10min，降温至75‑80℃进行板框脱色过滤；步骤三：过滤后的发酵清液通过350分子量的纳滤膜，再进入蒸发器进行蒸发浓缩结晶，分离干燥后地到葡萄糖酸钠成品。本发明在发酵结束后经过维持罐可快速升温，解决了淀粉制糖工艺中带来的蛋白进入成品影响透光的问题，同时采用了纳滤膜处理技术，有效地除去了发酵液中大分子物质，提高了产品的品质。
Description
技术领域
本发明涉及生化工程领域，具体为一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法。
背景技术
葡萄糖酸钠是一种多羟基羧酸钠，在工业上用途十分广泛，可应用在建筑中作为混凝土缓凝剂和减水剂、纺织印染和金属表面处理以及水处理等行业作高效螯合剂，钢铁、玻璃清洗剂等等。
目前，葡萄糖酸钠的生产方法主要有微生物发酵法、化学法、双酶法。由于微生物法发酵周期长，产生菌丝体废弃物，及转化率较双酶法低，逐渐由双酶法进行取代。双酶法发酵越来越被广泛采用。采用酶法生产葡萄糖酸钠，是通过向葡萄糖溶液中加入葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶，在一定条件下葡萄糖经葡萄糖氧化酶催化与氧气和水反应生成葡萄糖酸和过氧化氢，过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解成水和氧气，葡萄糖酸和氢氧化钠反应生成葡萄糖酸钠，后续再进行脱色处理。相比发酵法，酶法优点是不需要种子培养，能够缩短生产时间短，没有副产物产生，所以产品纯度高，质量稳定，工艺简单。但是目前市场生产葡萄糖酸钠的原料基本都是经过淀粉乳糖化后得到的葡萄糖溶液，相比加入葡萄糖晶体，成本要低很多，但是由于淀粉乳糖化处理工艺缺陷，导致淀粉乳制得的糖液中有可溶性蛋白，杂质，纯度不高，后续工艺不好剔除杂质。影响产品品质。
综上所述，本发明一是可以减少发酵液单独脱色工艺步骤，提高了生产效率，降低了生产成本。二是发酵结束后经过维持罐可快速升温，也有利于可溶性蛋白析出，解决了淀粉制糖工艺中带来的蛋白进入成品影响透光的问题，同时解决了葡萄糖酸钠成品斑点问题。三是采用了纳滤膜处理技术，通过纳滤膜分子量的选择，有效地除去了发酵液中大分子物质，尤其多糖，提高了产品的品质。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法，解决了生产成本高，效率低，淀粉制糖工艺中带来的蛋白进入成品影响透光和在清洗行业与碱复配带来的颜色加重问题的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法，包括以下制备步骤：
步骤一：在发酵罐中一次性加入葡萄糖溶液、葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶进行酶促反应，并用流加氢氧化钠溶液的方式将反应液的pH值控制在5.3～5.7之间；
步骤二：当葡萄糖含量低于8g/L的时候结束反应，反应结束后，加入活性炭，将发酵液通入维持罐中进行升温95℃-105℃，维持10min，降温至75-80℃进行板框脱色过滤；
步骤三：过滤后的发酵清液通过350分子量的纳滤膜，再进入蒸发器进行蒸发浓缩结晶，分离干燥后得到葡萄糖酸钠成品。
优选的，所述步骤一中葡萄糖氧化酶的初始酶活维持在6000U/ml-6500U/ml。
优选的，所述步骤二中活性炭为植物性活性炭，水分≤55%，焦糖脱色率≥110%，目的是脱色过滤，添加量为固体含量的0.1%。
优选的，所述步骤一中葡萄糖溶液中葡萄糖的质量为360g/L-380g/L，制备方法由淀粉乳经制糖工艺制备得到。
优选的，所述步骤一中还加入0.1‰葡萄糖溶液质量的消泡剂，所述步骤一中发酵罐还需进行通气，通气比为0.09vvm-0.1vvm。
优选的，所述步骤一中发酵罐的温度控制在36-40℃，罐压控制在0.08-0.12Mpa。
优选的，所述步骤二中过滤的方法为板框过滤去除杂质，进料回流时间为20-30min,出料压力小于0.4MPa,降温采用板换降温,出料温度75-80℃。
优选的，所述步骤三中纳滤膜过滤除大分子及多糖，所述结晶的方法为95-105℃浓缩至65%以上含量，冷却结晶，所述分离的方法为离心机将晶体与液体分离，所述干燥的方法为流化床干燥。
本发明提供了一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法。具备以下有益效果：
本发明可以减少发酵液单独脱色工艺步骤，提高了生产效率，降低了生产成本。
本发明在发酵结束后经过维持罐可快速升温，也有利于可溶性蛋白析出，解决了淀粉制糖工艺中带来的蛋白进入成品影响透光的问题，同时解决了葡萄糖酸钠成品斑点问题。
本发明采用了纳滤膜处理技术，通过纳滤膜分子量的选择，有效地除去了发酵液中大分子物质，尤其多糖，提高了产品的品质，尤其解决了在清洗行业与碱复配带来的颜色加重问题。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：本发明实施例提供一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法，包括以下制备步骤：
步骤一：在200m3发酵罐中一次性加入浓度为360g/L的葡萄糖溶液130m3、15kg的消泡剂、葡萄糖氧化酶93.6kg、112kg过氧化氢酶进行酶促反应，并用流加30%氢氧化钠溶液的方式将反应液的pH值控制在5.3；
步骤二：当葡萄糖含量低于8g/L的时候结束反应，发酵周期为20h，反应结束后，加入活性炭50kg，将发酵液按40m3/h速率通入维持罐中进行升温95℃，维持10min，降温至75-80℃进行板框脱色过滤，脱色后发酵液经办换降温至40-50℃；
步骤三：过滤后的发酵清液通过350分子量的纳滤膜，再进入蒸发器进行蒸发浓缩结晶，蒸发器温度控制在95-105℃，浓缩至65%以上含量，随后离心分离，最后流化床进行干燥，干燥后得到葡萄糖酸钠成品。
本实施例中，步骤一中葡萄糖氧化酶的初始酶活维持在6000U/ml-6500U/ml。
进一步的，步骤二中活性炭为植物性活性炭，水分≤55%，焦糖脱色率≥110%，目的是脱色过滤，添加量为固体含量的0.1%。
进一步的，步骤一中葡萄糖溶液中葡萄糖的质量为360g/L-380g/L，制备方法由淀粉乳经制糖工艺制备得到。
进一步的，步骤一中还加入0.1‰葡萄糖溶液质量的消泡剂，步骤一中发酵罐还需进行通气，通气比为0.09vvm-0.1vvm。
进一步的，步骤一中发酵罐的温度控制在36-40℃，罐压控制在0.08-0.12Mpa。
进一步的，步骤二中过滤的方法为板框过滤去除杂质，进料回流时间为20-30min,出料压力小于0.4MPa,降温采用板换降温,出料温度75-80℃。
步骤三中纳滤膜过滤除大分子及多糖，结晶的方法为95-105℃浓缩至65%以上含量，冷却结晶，分离的方法为离心机将晶体与液体分离，干燥的方法为流化床干燥。
实施例二：本实施例提供一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法，包括以下制备步骤：
步骤一：在200m3发酵罐中一次性加入浓度为370g/L的葡萄糖溶液130m3、15kg的消泡剂、葡萄糖氧化酶93.6kg、112kg过氧化氢酶进行酶促反应，并用流加30%氢氧化钠溶液的方式将反应液的pH值控制在5.6；
步骤二：当葡萄糖含量低于8g/L的时候结束反应，发酵周期为20.5h，反应结束后，加入活性炭50kg，将发酵液按40m3/h速率通入维持罐中进行升温105℃，维持10min，降温至75-80℃进行板框脱色过滤，脱色后发酵液经板换降温至40-50℃；
步骤三：过滤后的发酵清液通过350分子量的纳滤膜，再进入蒸发器进行蒸发浓缩结晶，蒸发器温度控制在95-105℃，浓缩至65%以上含量，随后离心分离，最后流化床进行干燥，干燥后得到葡萄糖酸钠成品。
实施例三：本实施例提供一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法，包括以下制备步骤：
步骤一：在200m3发酵罐中一次性加入浓度为370g/L的葡萄糖溶液130m3、15kg的消泡剂、葡萄糖氧化酶93.6kg、112kg过氧化氢酶进行酶促反应，并用流加30%氢氧化钠溶液的方式将反应液的pH值控制在5.6；
步骤二：当葡萄糖含量低于8g/L的时候结束反应，发酵周期为20.5h，随后进行板框脱色过滤，脱色后发酵液经板换降温至40-50℃；
步骤三：过滤后的发酵清液通过350分子量的纳滤膜，再进入蒸发器进行蒸发浓缩结晶，蒸发器温度控制在95-105℃，浓缩至65%以上含量，随后离心分离，最后流化床进行干燥，干燥后得到葡萄糖酸钠成品。
实施例四：本实施例提供一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法，包括以下制备步骤：
步骤一：在200m3发酵罐中一次性加入浓度为390g/L的葡萄糖溶液130m3、15kg的消泡剂、葡萄糖氧化酶93.6kg、112kg过氧化氢酶进行酶促反应，并用流加30%氢氧化钠溶液的方式将反应液的pH值控制在5.7；
步骤二：当葡萄糖含量低于8g/L的时候结束反应，发酵周期为21h，反应结束后，加入活性炭50kg，将发酵液按40m3/h速率通入维持罐中进行升温105℃，维持10min，降温至75-80℃进行板框脱色过滤，脱色后发酵液经板换降温至40-50℃；
步骤三：过滤后的发酵清液送入蒸发器进行蒸发浓缩结晶，蒸发器温度控制在95-105℃，浓缩至65%以上含量，随后离心分离，最后流化床进行干燥，干燥后得到葡萄糖酸钠成品。
实验例：对实施例一至三中的葡萄糖酸钠成品进行含量测定，配置25%浓度葡萄糖酸钠水溶液进行溶解测定，检测溶解后透光率和还原糖含量，结果见下表。
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由上表可知，实施例一至实施例四中的葡萄糖酸钠成品均达到99.5%以上，实施例一、二和四的透光率均超过99.6%，实施例三的透光率仅有86.22%，其原因是实施例三在发酵反应结束后直接进行脱色过滤，并没有送入维持罐进行升温，导致发酵液内的可溶性蛋白没有析出，所以成品透光率差，实施例一、二、三中的还原糖含量均控制在0.15%以内，而实施例四中的还原糖含量超过0.5%，其原因是实施例四的发酵液在过滤后直接送入蒸发器进行蒸发浓缩结晶，并没有利用纳滤膜进行过滤，导致发酵液中的大分子物质及多糖没有除去，降低了产品的品质。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
步骤一：在发酵罐中一次性加入葡萄糖溶液、葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶进行酶促反应，并用流加氢氧化钠溶液的方式将反应液的pH值控制在5.3~5.7之间；
步骤二：当葡萄糖含量低于8g/L的时候结束反应，反应结束后，加入活性炭，将发酵液通入维持罐中进行升温95℃-105℃，维持10min，降温至75-80℃进行板框脱色过滤；
步骤三：过滤后的发酵清液通过350分子量的纳滤膜，再进入蒸发器进行蒸发浓缩结晶，分离干燥后得到葡萄糖酸钠成品。
2.根据权利要求1所述的一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法，其特征在于，所述步骤一中葡萄糖氧化酶的初始酶活维持在6000U/ml-6500U/ml。
3.根据权利要求1所述的一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法，其特征在于，所述步骤二中活性炭为植物性活性炭，水分≤55%，焦糖脱色率≥110%，目的是脱色过滤，添加量为固体含量的0.1%。
4.根据权利要求1所述的一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法，其特征在于，所述步骤一中葡萄糖溶液中葡萄糖的质量为360g/L-380g/L，制备方法由淀粉乳经制糖工艺制备得到。
5.根据权利要求1所述的一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法，其特征在于，所述步骤一中还加入0.1‰葡萄糖溶液质量的消泡剂，所述步骤一中发酵罐还需进行通气，通气比为0.09vvm-0.1vvm。
6.根据权利要求1所述的一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法，其特征在于，所述步骤一中发酵罐的温度控制在36-40℃，罐压控制在0.08-0.12Mpa。
7.根据权利要求1所述的一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法，其特征在于，所述步骤二中过滤的方法为板框过滤去除杂质，进料回流时间为20-30min,出料压力小于0.4MPa,降温采用板换降温,出料温度75-80℃。
8.根据权利要求1所述的一种提高葡萄糖酸钠成品质量的生产方法，其特征在于，所述步骤三中纳滤膜过滤除去大分子及多糖，所述结晶的方法为95-105℃浓缩至65%以上含量，冷却结晶，所述分离的方法为离心机将晶体与液体分离，所述干燥的方法为流化床干燥。
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