CN1239099A - 无水结晶麦芽糖醇的连续制造方法及其制造设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无水结晶麦芽糖醇的连续制造方法，该方法包括以下步骤：(i)加热和浓缩步骤，其中将麦芽糖醇是主要成分的麦芽糖醇水溶液连续加热和浓缩，以得具有高浓度的浓缩溶液；(ii)晶种添加和混合步骤，其中添加晶种并且和上述浓缩溶液混合，同时加热，以得到含晶种的糖膏；以及(iii)晶体成熟化步骤，其中在温度和湿度得到调整的气氛下将糖膏裂解、混合、搅拌和传递，以便进行结晶作用。
Description
本发明涉及一种根据总量方法(也可以称为总糖方法)连续制造稳定的无水结晶麦芽糖醇的方法和设备。更具体说，本发明涉及短时间内制造稳定的无水结晶麦芽糖醇的方法，其中，含麦芽糖醇的水溶液的加热和浓缩步骤、通过添加晶种并和浓缩的麦芽糖醇溶液混合以产生含晶种的过饱和物(糖膏)的步骤、在高温和高温度下进行结晶的晶体成熟步骤等等，是连续进行的，而且本发明还涉及这种方法所用的设备。本发明中使用的无水晶体麦芽糖醇可以是任何基本上非吸温性或难吸湿性的晶体麦芽糖醇，除这种无水晶体麦芽糖醇外，还可以是包含诸如山梨糖醇、麦芽三糖醇和麦芽四糖醇的糖醇或诸如葡萄糖和果糖的糖类的含糖蜜晶体。
麦芽糖醇晶体本身具有很强的吸湿性，并且人们对非吸湿性结晶粉末的制造方法作了很多的研究。例如，特公昭63/2439B中公开了一种用于制造无水结晶麦芽糖醇或含无水结晶麦芽糖醇糖蜜的晶体的方法。该方法的细节如下。制作用于结晶的约1.05-1.5过饱和程度的麦芽糖醇溶液，更具体说，将纯度不小于65％的麦芽糖醇制成约65-95％浓度的水溶液，并且将在45-95℃下相对高温的这种过饱和麦芽糖醇溶液装入结晶容器中，然后加入0.1-20％的晶种，并且伴随温和搅拌将混合物缓慢冷却，促进其结晶，从而获得糖膏。可以采用已知方法如糖蜜分离法、块状物裂解法、流体粒化法和喷雾干燥法，从结晶的糖膏中收集无水结晶麦芽糖醇和包含无水结晶麦芽糖醇的含糖蜜晶体。
例如，糖蜜分离法是一种常用方法，该方法是将糖膏装入篮式离心分离机中，分离成无水结晶麦芽糖醇和糖蜜。如果需要，可以通过喷洒少量冷水的方式容易地洗涤所说的晶体，这种方法适合制造高纯度的非吸湿性无水结晶麦芽糖醇。在喷雾干燥的方法中，使用高压泵将70-85％浓度和约25-60％结晶程度的糖膏从喷嘴中喷出，通过不使结晶粉末溶化的热空气(如60-100℃)干燥，并且使用30-60℃的暖空气成熟约1-20小时，由此可以容易地制造出含非吸湿性糖蜜的晶体。在块状物裂解法中，通常将含5-15％水和具有约10-60％结晶程度的糖膏放置0.5-5天，以便整个物质结晶出来，并且凝固成块状，通过磨碎或切削的方式将块状物粉碎，然后干燥，由此可以容易地制造出含非吸湿性或难吸湿性糖蜜的晶体。还可以是，根据常规方法，将麦芽糖醇的水溶液加热浓缩至水含量小于5％的浓度，然后将所得的过饱和麦芽糖醇溶液处于不超过麦芽糖醇熔点温度的溶化状态，和晶种揉合，并且将揉合物制成各种形状，得到含非吸湿性或难吸湿性糖蜜的晶体。
上述方法在以上所说的专利的说明书中有所描述，并且在该专利的实施例中还具体公开了以下方法。一种方法是将麦芽糖醇溶液浓缩至80％浓度，并装入结晶容器中，加入1％的无水结晶麦芽糖醇的粉状晶种，使混合物为50℃，通过缓慢搅拌在三天内冷却至20℃，并且通过篮式离心分离机分离糖蜜，得到无水结晶麦芽糖醇(实施例2)；另一种方法是将麦芽糖醇溶液浓缩至88％浓度，并装入结晶容器中，加入2％的无水结晶麦芽糖醇的粉状晶体，使混合物为50℃，并且保持在这个温度下缓慢搅拌两小时，取出放到大桶中，并且在20℃下放置4天，并且通过切削型磨碎机裂解结晶和分离的产品，接下来干燥，得到无水结晶麦芽糖醇的含糖蜜晶体粉末(实施例3)；另一种方法是将麦芽糖醇溶液浓缩至80％浓度，装入结晶容器中，并且和2％的包含无水结晶麦芽糖醇的含糖蜜晶体粉末混合，通过缓慢搅拌将混合物从50℃开始逐渐冷却，在150kg/cm2压力的干燥塔上使用高压泵将所得糖膏(35％结晶程度)从1.5mm直径的喷嘴中喷出，同时，从干燥塔上部送出85℃的热空气，并且将其收集在塔底部放置的金属丝网传送机上，然后将收集在金属丝网传送机上的结晶粉末逐步移出干燥塔和伴随从传送机底部送出40℃热空气。将上述在40分钟期间内取出的结晶粉末装填到熟化塔中，并且成熟10小时，同时完成结晶和干燥，由此获得含无水结晶麦芽糖醇糖蜜的结晶粉末(实施例4)。但是，所有这些方法中需要长时间进行结晶或麦芽糖醇晶体的成熟，因此，这些方法的缺点是难以使设备简单和连续化。
在特公平07/14953B中，也公开了一种含麦芽糖醇糖蜜的晶体的制造方法。在所说的方法中，将麦芽糖醇的水溶液连续提供给具有细长冷却区和揉合区的挤出机，并且在晶种的存在下进行连续冷却和揉合，得到麦芽糖醇糖膏，并且从挤出嘴中将糖膏连续挤出，得到含麦芽糖醇糖蜜的晶体。尽管该方法在使操作连续化方面得到成功，但使用了具有细长冷却区的挤出机，并且为了进行高浓缩的过程，温度由于粘度而不可避免地变高。因此，要通过将所说的浓缩溶液冷却以增加过饱和程度来进行晶体的产生，并且该步骤进行的方式是将晶种加入其中并且随即在冷却条件下揉合，并且从挤出嘴中排出由此获得的麦芽糖醇糖膏。
但是，随着冷却，高浓缩的麦芽糖醇淀粉糖浆由于冷却使温度的下降而变得粘度很高，因而为进行揉合操作就需要大功率，造成运行成本提高。此外，多个区[即，引入原料的冷却/揉合区；添加和混合晶种的区；添加晶种后的冷却和揉合区(麦芽糖醇糖膏生产区)]是必要的，因此需要大型设备，并且由于冷却造成的粘度增加而进一步使功率负载变大。可以想象使设备的大小足够大到适合于工业生产将是困难的。而且如果要生成粉末状的最终产品，就必须对从挤出嘴中排出的各种形状的麦芽糖醇糖膏进行粗裂解、成熟化、干燥等步骤，此时需要更长的时间，造成制造成本的增加。
在甜味糖类等的工业生产中，降低生产成本具有非常重要的意义。为此目的，需要所有的步骤可以连续操作且劳动费用可以大幅度得到降低，此外，对方法的要求是所有的产物均可以被结晶而没有副产物，且产品在吸湿性方面是稳定的。
在糖类的结晶中，所有步骤能够连续进行是人们所希望的。这些步骤包括通过浓缩方式获得过饱和溶液的步骤、保持适合结晶的温度并且通过添加晶种促进结晶的步骤、使晶体进一步生长的成熟化步骤、如果需要以及将它们粉化和筛选的步骤。为此，必须寻找一种在短时间内完成各个步骤的条件。
本发明的发明者先前已开发了一种含水结晶β-麦芽糖的制造方法，该方法公开在特公平05/79316B中，然后开发了一种全部无水结晶α-麦芽糖的连续结晶的方法，并且在工业规模中得到成功，该方法公开在特开平06/277100A中，此后，他们开发出无水结晶麦芽糖醇的连续制造方法。
本发明者认为如果常规方法(如特公昭63/2439B中公开的方法)中的晶体成熟化需长时间的缺陷可以得到解决，则连续操作是可以实现的且生产成本可以明显得到降低，并且他们在这个方面继续进行着发明。更具体说，针对以下步骤的连续操作作出各种研究。它们是含无水麦芽糖醇的溶液的浓缩步骤、添加适当量晶种以获得含晶种的过饱和产物(糖膏)的步骤、以及进行成熟化以完成糖膏中的结晶步骤。
在使原料溶液成为无水麦芽糖醇过饱和的浓缩步骤中，可以通过使用薄膜型浓缩装置来达到所需的浓缩程度，问题是怎样在短时间内完成结晶。在需要长时间完成结晶的条件下，即使步骤的连续化是成功的，装置的容积也将变得很大，这种方法在设备和经济方面都是不实际的。本发明者先前在连续进行无水结晶α-麦芽糖的全量结晶中得到了成功，现在又发现与以上提及者相比无水结晶麦芽糖醇更容易结晶。
本发明者研究了怎样可以减少麦芽糖醇结晶的全部步骤的时间，并且发现对结晶而言，在短时间内将晶种均匀混合是必要的。在这方面，有很多实例通常是通过采用冷却作为结晶的条件来增加过饱和的程度，而本发明者目前发现通过在高温下加热高浓度的溶液来降低粘度是有利的，由此晶种在短时间内得到均匀分散。本发明者进一步发现，当将麦芽糖醇水溶液的麦芽糖醇浓度浓缩到不低于某一浓度的程度，并且当控制结晶后晶体成熟步骤的环境时，可以大大缩短结晶的时间，且步骤可以容易地连续进行。
基于上述发现，本发明的特征在于由使用浓缩装置的加热和浓缩步骤、在高温下添加和混合晶种的晶种添加和混合步骤、以及完成结晶的晶体成熟化步骤组成，并且本发明的特征还在于各个步骤采用特定的操作条件。
由此，本发明涉及一种无水结晶麦芽糖醇的连续制造方法，该方法包括以下步骤：
(ⅰ)加热和浓缩步骤，其中将麦芽糖醇是主要成分的含麦芽糖醇的水溶液连续加热和浓缩，以得到具有高浓度的浓缩溶液；
(ⅱ)晶种添加和混合步骤，其中向上述浓缩溶液添加晶种并且和其混合，同时加热，以得到含晶种的糖膏；以及
(ⅲ)晶体成熟化步骤，其中在温度和温度得到调整的气氛下将糖膏裂解、混合、搅拌和传递，以便进行结晶作用。
本发明还涉及无水结晶麦芽糖醇的连续制造设备，该设备包括以下装置：
(ⅰ)加热和浓缩装置，其中将含麦芽糖醇的水溶液连续加热和浓缩，以得到高浓度的浓缩溶液；
(ⅱ)晶种添加和混合装置，其中将晶种添加到温度保持在不低于80℃下的浓缩溶液中，以生产含晶种的糖膏，其中晶体的含量不小于40w/w％；
(ⅲ)晶体成熟化装置，其中在温度70-100℃和绝对湿度50-300gH2O/kg干空气的气氛下将糖膏裂解、混合、搅拌和传递，以进行结晶作用。
图1表示本发明(实施例1)的制造步骤。
本发明对所用的麦芽糖醇水溶液的制备没有特别的限制，并且可以采用任何常规已知的方法。对麦芽糖醇的水溶液而言，优选麦芽糖醇的纯度不低于80w/w％，并且可以使用通过下述方法获得的麦芽糖醇水溶液。通过向高纯度的麦芽糖添加阮内镍催化剂，进行氢化作用，所说的高纯度麦芽糖通过以下方法获得(1)用β-淀粉酶处理糊化或液化的淀粉，并且从高分子糊精中分离所得的麦芽糖，以收集高纯麦芽糖(特公昭56/11437B和特公昭56/17078B)，(2)用淀粉脱支酶(例如异淀粉酶和支链淀粉酶)和β-淀粉酶处理糊化或液化的淀粉，得到高纯麦芽糖，(3)通过使用盐型强酸性阳离子交换树脂的柱色谱法除去上述方法制备的高纯麦芽糖中的杂质糖，如麦芽三糖，所说的盐型强酸性阳离子交换树脂例如在特开昭58/23799A中有所公开，由此使麦芽糖纯度更高。或者，将麦芽糖醇水溶液经过各种分级分离方法处理(特公平02/11599B)，并且将所得的高纯麦芽糖醇用于本发明目的。
下面将详细说明本发明各步骤的最佳条件。
首先，在浓缩步骤中，优选使用薄膜型连续浓缩装置，如离心式薄膜浓缩装置和垂直式薄膜浓缩装置，但本发明不限于此。使用这种浓缩装置来调整麦芽糖醇的浓度。术语“麦芽糖醇的浓度”是指纯麦芽糖醇在浓缩溶液中的重量百分比[即，(麦芽糖醇浓度)＝(浓缩溶液中的固形物浓度)×(麦芽糖醇的纯度)；例如，当固形物浓度为95w/w％的麦芽糖醇水溶液中的麦芽糖醇的纯度为96w/w％时，麦芽糖醇的浓度为95×0.96＝91.2w/w％]，并且在本发明中，优选将麦芽糖醇的浓度调整为78-98w/w％。
因此，麦芽糖醇的浓度意味着，当麦芽糖醇水溶液中的麦芽糖醇的纯度低时，高强度浓缩操作是必要的，而当麦芽糖醇溶液是高纯度时，将进行低强度浓缩操作。然而在实际中，当麦芽糖醇的纯度低到不超过80w/w％时，需要浓缩至大约98w/w％的浓度，以便使麦芽糖醇的浓度达到78w/w％或更高，此时，无论是制造还是结晶的速度由于粘度高而变得非常缓慢，这与本发明的目的是相悖的。此时，固形物浓度的测定方式是通过用Karl-Fischer法测定含水量(w/w％)并且用100减去，得到固形物的浓度(w/w％)。附带，通过Karl-Fischer法由获得的含水量中计算出水分含量(以干物质计)。通过常规方法用高效液相色谱法分析麦芽糖醇的纯度。
对接下来的晶种添加和混合步骤而言，在该步骤中保持高温是必要的，以便晶种在短时间内通过加热很好地分散在浓缩溶液中，而且在混合和分散期间粘度增加得到抑制。此外，优选在该步骤期间，基本上没有水分蒸发。当水分蒸发致使发生浓缩，粘度变高并且不得不使用非常大驱动力的设备，这是本发明所不推荐的。此外，晶种的混合和分散变劣造成晶体成熟化步骤中的结晶时间变长。因此从这些观点出发不优选过浓的浓缩。通常，糖膏的水分含量优选至少3w/w％。
另外，在该步骤中，需要借助于夹套的加热装置，以防止粘度因温度降低而增加造成的混合能力和分散能力退化，并且保持低粘度以便在短时间内分散和混合晶种是重要的。优选用于这种目的的装置是通用于将少量粉末揉合进高粘性物质或胶态物质中的固定容器型或水平轴型或水平双轴型，以及在螺条系统、螺杆挤出系统、自清洁系统、桨式系统等等中装配加热设备的紧密封闭型连续揉合机。还可以选择使用适合连续操作的装置，如用于混合或揉合的揉合机或混合机。
晶种的添加可以通过以下方法进行，在晶种混合机的入口处连续或者间歇定量提供晶体粉末，或通过以下方法，将进行结晶作用的一部分糖膏从晶种混合机的出口返回晶种混合机的入口。此时，自然要必须注意温度不降低。所用的晶种通过无水结晶麦芽糖醇和含糖蜜的无水结晶麦芽糖醇制备。这种含糖蜜的晶体中无水结晶麦芽糖醇的含量是重要的，因为它决定着结晶速度，理所当然是含量越高结晶速度越快。需要添加的晶种的量可以是0.1w/w％或更多，尽管量的增加会导致体积成比例地增加，从而影响生产率，但多少也涉及晶体分离的速度，因此，当需要将整个装置小型化以用于连续操作和缩短时间时(本发明的目的)，优选相对于浓缩溶液的固形物添加5-30w/w％的晶种。
在晶种穿过晶种混合机的过程中，最大的要素是晶种均匀分散在浓缩溶液中，且在将结晶引入下一步的晶体成熟化步骤的过程中，糖膏中的水应当基本上不蒸发掉。在已知的普通方法(特公昭63/2439B和特公平07/14953B)中，结晶步骤在于通过控制过饱和程度来使晶体析出，而过饱和程度是由温度的冷却而导致的。但在本发明中，是使浓度达到很高并且使结晶温度相当高，造成低粘度以便晶种通过机械搅拌得到很好的分散，由此在非常短的时间内完成该步骤。添加和混合晶种的步骤中特别的特征在于高温，优选80℃或更高。此外，当这个晶种添加和混合步骤完成并刚要进入下一步骤时，糖膏中的晶体含量应当至少为40w/w％。
下一步是晶体的成熟化步骤，这是本发明最重要的关键所在。在和晶种混合的糖膏中，混合之后数分钟结晶作用开始，得到白色固体块状物(糖膏)。在晶体成熟步骤中，将块状物在高温和一定湿度的气氛下进行裂解、搅拌、混合和传递(传送)处理，由此使它们随着结晶的进程一起到达晶体熟化机的出口。这里所用的适宜的晶体熟化机是连续揉合型的并且具有内部空间，并且必须使用能够裂解、混合、搅拌和传递内含物的装置。优选的装置是具有其中的内含物被向前传递的结构，特别优选的装置的结构是，当内含物是块状时，将其尽可能地细裂解，以便可以进行均匀的混合和搅拌。
在该步骤中，可以使用双轴桨式类型并且其中的内含物可以得到裂解、混合、搅拌和传递的装置。在所说装置的内部，装配有两个旋转并且内侧相啮合的旋转轴，以及在所说旋转轴周围附有桨片，并且桨片之间具有一定的距离以便和对面轴上的桨片相互咬合。桨片的功能不仅是向前传递内含物，而且起到将固体糖膏裂解的作用，如果有的话，蒸发块状物内部的水分。
在本发明中，优选将晶体熟化机内的气氛控制为70-100℃的温度范围和50-300g H2O/kg干空气的绝对湿度。为达到此，必须将温度和湿度调整至此的加热和加湿空气引入晶体熟化机，以便所说的熟化机可以保持这种气氛。在该步骤中，当糖膏中进行结晶作用时，蒸发掉一些水分并且水分含量降低到不超过3w/w％。当在结晶起始阶段进行太快速干燥(例如达到1w/w％或更低的程度)时，结晶作用的进展将变得很慢以致不能达到本发明的目的。
此外，上述晶体熟化机的内部的气氛优选在高温下具有相对高的绝对湿度，而在低温下具有相对低的绝对湿度。当考虑颜色性能和结晶速率时，首选将调整至85-95℃和绝对湿度100-200gH2O/kg干空气的调湿热空气提供到晶体熟化机的内部。即使绝对湿度达到300gH2O/kg干空气时，晶体的成熟化也在进行但它们的表面似乎是部分潮湿的，并且完成晶体成熟化之后产物的水分含量高以致不得不进行干燥。就加热和调湿空气的调整方法而言，可采用常规方法，例如，从双流喷嘴中将水喷到加热的热空气中，其中水的量相当于所说湿度。
与先前步骤相似，通过将结晶条件调整为麦芽糖醇浓度达到78-98w/w％范围内来促进结晶作用，调整晶体熟化机内部气氛的目的是，在该成熟化步骤中的结晶进展期间，基本上析出麦芽糖醇的无水晶体，由此在其它非结晶性部分中的水含量变大且固形物浓度降低，从而，如果将除晶体部分之外浓度降低的部分的麦芽糖醇浓度保持在78-98w/w％范围内，会促进晶体成熟化。为增加麦芽糖醇的浓度，就必须进行进一步干燥和浓缩，然而当仅提供干热空气时，水分快速蒸发导致出现糖浆状外观，于是结晶作用明显延迟。
因此，在本发明中，通过上述控制湿热空气的方式使晶体熟化机的内部气氛处于适合的温度和湿度的条件下，由此可以达到符合晶体成熟化步骤中结晶作用进展的干燥速度，以及在非常短的时间内获得无水结晶麦芽糖醇和含糖蜜的无水结晶麦芽糖醇粉末。这与通过冷却方式来增加过饱和程度以析出晶体的常规方法是非常不同的，这些普通方法是用来促进糖类的结晶作用的。
混合、搅拌和裂解在成熟化步骤中是必需的，如果在允许静止的条件下提供湿热空气，则表面变成好像是熔化的状态，并且结晶进展缓慢以致需要长时间。即使是在上述温度和湿度下使用带式或类似传送器来传递物料，结晶的进展仍很缓慢，因此混合、搅拌和裂解的必要性是肯定的。如果需要进行附加干燥步骤，则将干热空气送入该成熟化步骤所用的设备中，使湿度达到1w/w％或更小，由此获得稳定的无水结晶麦芽糖醇和含糖蜜的无水结晶麦芽糖醇。
现在，本发明将以下列实施例的方式进行更具体的描述，但本发明并不仅限于这些实施例。
首先，下面将提及实验实施例，它们涉及决定各步骤的条件-加热和浓缩步骤、晶种添加和混合步骤、以及晶体成熟化步骤-它们是本发明的三个重要步骤。
根据过去的无水结晶麦芽糖工业制造的经验，选择出各种条件并得到设备和装置的条件等，目的在于在连续的基础上短时间实施该方法，设定晶种添加和混合的步骤、晶体成熟化的步骤以及这两步骤将分别在约15分钟、30分钟和至少1小时内完成的目标。为获得稳定的无水结晶麦芽糖醇，为晶种添加和混合步骤设定在步骤完成后晶体含量不少于40w/w％的目标，同时为晶体成熟化步骤设定使产品的熔点不低于120℃或优选不低于130℃的目标。实验实施例1
使用在后面的实施例中将要提及的晶种混合机，并且将10w/w％(相对于浓缩溶液中的固形物)的晶种连续地添加到浓缩溶液中并混合，在该晶种添加和混合步骤在110℃下进行15分钟之后测定糖膏的含量。
表1显示了从晶种添加和混合步骤中排出的糖膏晶体的含量，使用具有各种麦芽糖醇纯度的样品通过改变浓缩溶液的浓度来变化麦芽糖醇的浓度
表1麦芽糖醇纯度/浓度和晶种添加/混合步骤之后糖膏的晶体含量之间的关系麦芽糖醇纯度浓缩溶液的浓度麦芽糖醇的浓度从晶种添加和混合步(w/w％) (w/w％) (w/w％) 骤中排出的物质的晶
体含量(w/w％)94.1 80.0 75.3 30.278.5 96.0 75.4 30.784.0 90.1 75.7 31.580.1 95.1 76.2 31.590.1 85.0 76.6 32.298.5 78.1 76.9 35.078.5 98.0 76.9 36.080.0 97.0 77.6 38.294.1 83.0 78.1 39.598.5 80.1 78.9 41.290.1 88.1 79.4 42.584.0 95.0 79.8 43.284.0 97.1 81.6 43.798.5 83.1 81.9 43.894.1 88.0 82.8 44.290.1 93.0 83.8 45.398.5 88.0 86.7 46.690.1 97.1 87.5 47.894.1 93.0 87.5 48.294.1 97.0 91.3 46.798.5 93.0 91.6 50.598.5 97.0 95.5 45.1从以上结果明显看出，在提供给晶种混合和结晶步骤的浓缩溶液中，麦芽糖醇的浓度必须不低于78w/w％，且麦芽糖醇的纯度必须不低于80w/w％。当满足这种条件时，晶种混合机的排出物质中晶体含量将不小于40w/w％，且导致下一步的晶体成熟化步骤可以在短时间内完成，由此可以实现本发明关于使步骤短时间且连续完成的目的。实验实施例2
然后，研究晶体熟化机中的气氛(温度和湿度)与晶体成熟化步骤中成熟化产物的熔点之间的关系。
将具有麦芽糖醇纯度93w/w％的麦芽糖醇溶液浓缩至麦芽糖醇浓度为87.4w/w％的程度，在120℃下提供给实施例中所说的晶种混合机，并且向其中添加纯度98w/w％的麦芽糖醇晶体作为晶种，添加量为浓缩溶液中固形物的10w/w％，并且通过晶种混合机将混合物混合15分钟，得到包含48w/w％晶体的糖膏。通过相同方法制备包含38w/w％晶体的另一份糖膏。将它们连续提供给晶体熟化机，此时改变气氛的温度和湿度，在成熟化30分钟后测定从中排出的物质的熔点。结果在表2中给出。
表2
晶体熟化机中的气氛和成熟化产品的熔点之间的关系成熟化前的 温度 温度 成熟化产品的水 成熟化产品的晶体含量 (℃) (gH2O/kg 分含量(w/w％) 熔点(w/w％) 干空气) (℃)48 80 50 1.3 12448 80 100 1.5 12548 80 150 1.7 12248 90 50 1.0 11948 90 100 1.2 13048 90 150 1.3 13748 90 200 1.5 13448 95 100 0.5 11948 95 150 0.7 12548 95 200 1.2 13348 95 250 1.5 13548 95 300 1.8 13148 95 400 2.3 11948 95 500 3.2 11838 90 150 0.8 11338 90 200 1.0 11438 95 200 0.7 11338 95 250 1.2 110
产品的熔点是无水麦芽糖醇结晶作用的指数之一，并且在麦芽糖醇纯度为93w/w％的本发明条件下，熔点不低于120℃的产品表现出低吸温性，因此对产品成熟化的完成，采用“不低于120”作为通过测试的标准。
从以上结果明显看出，当提供给晶体熟化机的糖膏的晶体含量为38w/w％时，没有获得熔点不低于120℃的产品，且对气氛的绝对湿度而言，当条件是50-150gH2O/kg干空气时，如果温度相对低至80℃，获得了熔点不低于120℃的产品，但湿度越高，熔点某种程度上也越低。还注意到，如果湿度为100-200gH2O/kg干空气，在90℃下，并且如果湿度为200-300gH2O/kg干空气，在95℃下，均获得高熔点产品。显然当湿度比上述值高或低时没有获得所需的产品。因此，显然要将晶体熟化机内部气氛控制在70-100℃和50-300gH2O/kg干空气(绝对湿度)下，并且在该范围下，温度降低湿度必须变成较低，而且温度较高，则必须保持湿度较高。实施例1
将由玉米淀粉制作的淀粉浆和细菌α-淀粉酶混合，并且通过常规方法糊化和液化，然后通过大豆β-淀粉酶和支链淀粉酶(均由NagaseSeikagaku制造)将其糖化，将所得糖化溶液使用真空浓缩机浓缩成60w/w％，并且通过Na型阳离子交换树脂进行色谱分离(特公平05/2320B)，通过常规方法使用阮内镍催化剂氢化所得的含麦芽糖的洗出液(94.0w/w％麦芽糖、1.7w/w％葡萄糖、2.2w/w％麦芽三糖和2.1w/w％其它低聚糖；31w/w％固形物)，并且将所得的主要含麦芽糖醇的麦芽糖醇溶液(93.0w/w％麦芽糖醇、2.5w/w％山梨糖醇、2.6w/w％麦芽三糖醇和1.9w/w％其它糖醇)用图1所示的薄膜型连续浓缩装置处理，得到具有6.4w/w％水分含量的浓缩溶液，其中麦芽糖醇的浓度为87.0w/w％。此时浓缩溶液的温度和粘度分别为130℃和0.25Pa.s。将该热的浓缩溶液连续提供给晶种混合机，同时使用定量进料器加入10w/w％(相对于浓缩溶液的固形物含量)的无水结晶麦芽糖醇粉末(纯度95w/w％)作为晶种。使用约110℃(142kPa)的蒸汽加热晶种混合机的夹套将其保持在高温。停留时间为15分钟且排出物中的水分含量和晶体含量分别为6.0w/w％和48w/w％。然后，将该来自晶种混合机中的排出物连续提供到晶体熟化机中，并且通过向晶体熟化机的50升内部空间以1500升/分钟的恒量流速提供调整为90±2℃和130gH2O/kg干空气湿度的经过调湿和加热的空气，使晶体熟化机的内部气氛几乎控制为湿热条件。
所用的晶体熟化机是双轴桨叶型，能够进行混合、裂解和传递并且装配有1400mm长250mm宽和100升内容积的夹套。其内部装配两个旋转轴，它们以内侧相互啮合的方式旋转，旋转轴周围以一定的间距设置桨片，以便轴的相遇的桨片相互啮合。桨片的功能不仅是向前移动内容物，而且将硬化的糖膏(如果有的话)裂解，由此桨片起到脱去块状物内部水分的作用。桨的转数为30rpm。
在保持在上述气氛条件下的晶体熟化机内部，从晶种混合机中排出的糖膏在向前移动的同时被裂解，同时水分根据结晶速度被适当地脱掉，在停留约30分钟之后，排出物变成含1.6w/w％水分的结晶物。将其磨碎成通过10目筛的粉末。其熔点高至130℃且产品是非常稳定的粉末，即使当放置在室温下吸湿性也极小。上述浓缩步骤之后的全部步骤能够在约1个小时这样短的时间内完成，并且适合于连续生产。实施例2
通过双效锅炉将使用与实施例1所述相同方法获得的麦芽糖醇溶液(包含92.0w/w％麦芽糖醇、2.3w/w％山梨糖醇、3.3w/w％麦芽三糖醇和2.4w/w％的其它糖醇)浓缩，直至固形物浓度达到50w/w％，然后供给薄膜型的连续浓缩装置，并且制成含4.2w/w％水分和88.1w/w％麦芽糖醇的浓缩溶液。此时，浓缩溶液的温度和粘度分别为139℃和1.4Pa.s。将该热浓缩溶液连续提供给晶种混合机，同时加入20w/w％(相对于浓缩溶液的固形物含量)的含糖蜜无水结晶麦芽糖醇粉末(纯度93w/w％)作为晶种，结晶作用进行的停留时间为15分钟，得到含4.0w/w％水分和45.3w/w％晶体的产品。按照实施例1的相同方式，将其连续提供到晶体成熟化步骤以进行成熟化。成熟化条件是通过与实施例1相同流速条件提供90℃和180gH2O/kg干空气绝对湿度的湿热空气。在晶体熟化机内部是基本上为所说的气氛条件下进行成熟化，成熟化的停留时间为45分钟，获得的产品包含0.7w/w％的水分。用磨碎机作进一步处理得到过10目筛的粉末。产品为含稳定晶体的粉状，熔点134℃。上述浓缩步骤之后的全部步骤在短至约75分钟的时间内完成，由此可以将其主要应用于连续生产。实施例3
用薄膜型连续浓缩装置将使用与实施例1所述相同方法获得的麦芽糖醇溶液(包含93.2w/w％麦芽糖醇、2.2w/w％山梨糖醇、3.0w/w％麦芽三糖醇和1.6w/w％的其它糖醇；固形物含量30w/w％)浓缩，得到含5.2w/w％水分和88.4w/w％麦芽糖醇的浓缩溶液。将该热浓缩溶液提供给晶种混合机，其中混合机的夹套通过循环95℃热水而保持在高温，同时连续加入10w/w％(相对于浓缩溶液的固形物含量)的含糖蜜无水结晶麦芽糖醇粉末作为晶种，在约15分钟的停留时间后，获得含4.9w/w％水分和46.5w/w％晶体的糖膏。按照实施例1的相同方式，将其连续提供到晶体熟化机中，熟化机中连续提供控制在98℃和250gH2O/kg干空气绝对湿度的湿热空气，在保持在此条件的气氛中进行晶体成熟化，约30分钟的停留时间之后，获得含1.8w/w％水分的结晶产物。用磨碎机作进一步处理得到过10目筛的粉末，并用80℃热空气干燥30分钟得到含0.6w/w％水分的结晶粉末。该产品为非常稳定的晶体粉末，熔点137℃。上述浓缩步骤之后的全部步骤在短至约90分钟的时间内完成，由此可以主要应用于连续生产。对比实施例1
根据特公平07/14953B中所述的方法使用实施例1所用的装置进行对比实验。其中，使用与实施例1相同的麦芽糖醇水溶液，根据所述JP专利的实施例将实施例1提供的溶液的浓缩度和温度(87.0w/w％和130℃)分别改为93.8w/w％和98℃，并且当物质的温度冷却至60℃时，加入约26w/w％的晶种并且混合，得到麦芽糖醇糖膏。然而，在冷却过程中，粘度变得相当高并且混合和传递无法进行得像本发明实施例那样顺利，但仍将这种晶种混合不均匀状态的产物送入晶体熟化机。在晶体熟化机内部进行进一步冷却，至约40℃，但随着晶体析出来和温度下降，粘度进一步增加，由此混合、裂解和传递无法顺利进行。因此，糖膏变成块状，传递不能顺利进行，机械搅拌的功率负载变大，最后机器操作停止。取出内容物，展铺在不锈钢制作的桶上用手尽可能细地粉碎，并且在60℃恒温下放置约1小时，让其结晶。虽然获得了无水晶体，但熔点为118℃，该熔点并不理想，此外完全不可能进行工业规模的连续操作。从以上观点来看，结论是通过冷却造成溶液过饱和而使晶体析出的方法导致对机器和装置产生大的负载，并且所说的方法不适合大规模的生产。
Claims (9)
1.一种无水结晶麦芽糖醇的连续制造方法，该方法包括以下步骤：
(ⅰ)加热和浓缩步骤，其中将麦芽糖醇是主要成分的含麦芽糖醇的水溶液连续加热和浓缩，以得到具有高浓度的浓缩溶液；
(ⅱ)晶种添加和混合步骤，其中向上述浓缩溶液添加晶种并且和其混合，同时加热，以得到含晶种的糖膏；
(ⅲ)晶体成熟化步骤，其中在温度和湿度得到调整的气氛下将糖膏裂解、混合、搅拌和传递，以便进行结晶作用。
2.根据权利要求1的无水结晶麦芽糖醇的连续制造方法，其中在上述加热和浓缩步骤(ⅰ)中，将纯度不小于80w/w％的麦芽糖醇的水溶液制成含78-98w/w％麦芽糖醇的浓缩溶液。
3.根据权利要求1或2的无水结晶麦芽糖醇的连续制造方法，在上述晶种添加和混合步骤(ⅱ)中，温度保持在不低于80℃。
4.根据权利要求1-3的任一项的无水结晶麦芽糖醇的连续制造方法，在上述晶种添加和混合步骤(ⅱ)中，添加的晶种的量为浓缩溶液固形物的5-30w/w％。
5.根据权利要求1-4的任一项的无水结晶麦芽糖醇的连续制造方法，上述晶种添加和混合步骤(ⅱ)完成时，含晶种的糖膏中的晶体含量不小于40w/w％。
6.根据权利要求1-5的任一项的无水结晶麦芽糖醇的连续制造方法，在上述晶体成熟化步骤(ⅲ)中，将气氛调整为70-100℃和50-300gH2O/kg干空气的绝对湿度。
7.根据权利要求6的无水结晶麦芽糖醇的连续制造方法，其中气氛调整为85-95℃和100-200gH2O/kg干空气的绝对湿度。
8.根据权利要求1-7的任一项的无水结晶麦芽糖醇的连续制造方法，其中上述晶体成熟化步骤(ⅲ)完成后获得的无水结晶麦芽糖醇的熔点不低于120℃。
9.无水结晶麦芽糖醇的连续制造设备，该设备包括以下装置：
(ⅰ)加热和浓缩装置，其中将含麦芽糖醇的水溶液连续加热和浓缩，以得到高浓度的浓缩溶液；
(ⅱ)晶种添加和混合装置，其中将晶种添加到温度保持在不低于80℃的浓缩溶液中并与其混合，以生产含晶种的糖膏，其中晶体的含量不小于40w/w％；
(ⅲ)晶体成熟化装置，其中在温度70-100℃和绝对湿度50-300gH2O/kg干空气的气氛下将糖膏裂解、混合、搅拌和传递，以进行结晶作用。
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