CN1699389A

CN1699389A - 玉米皮水解制备结晶木糖的方法

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Publication number: CN1699389A
Application number: CN 200510082782
Authority: CN
Inventors: 尤新; 茹杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2005-11-23
Anticipated expiration: 2025-07-12
Also published as: CN1319980C

Abstract

本发明涉及一种玉米皮水解制备结晶木糖的方法，包括以下步骤：将玉米皮用0.5－1mL/kg耐高温淀粉酶预处理，使玉米皮中所含的淀粉溶出，得到玉米皮液化渣；将玉米皮液化渣用1.2－2.0％H₂SO₄常压沸腾水解，水解产物包括总还原糖55－75％；将水解产物结晶，结晶时加入木糖晶种，加入晶种量为对糖膏中总糖量的20－40％。本发明以玉米皮为原料生产结晶木糖，克服了以玉米芯为原料生产结晶木糖需大片场地堆放原料和原料污染严重的问题；原料玉米皮用极少量耐高温淀粉酶预处理，使玉米皮所含淀粉溶出，减少了玉米皮水解时的葡萄糖的发生量；去除了淀粉以后的玉米皮，用常压沸腾水解，避免了目前玉米芯采用的125－130℃水解，防止了木糖破坏和副反应产生，大幅度减少糖液的净化成本。

Description

玉米皮水解制备结晶木糖的方法

技术领域

本发明涉及一种玉米皮水解制备结晶木糖的方法。

背景技术

随着经济的发展和人们对健康的关注，功能性无糖甜食品，已成为食品工业新的增长点。作为食糖替代品的糖醇(包括木糖醇，山梨醇，麦芽糖醇等)，逐渐被消费者所认同。其中木糖醇是功能最为独特的品种，且国际粮农和卫生组织食品法规委员会批准木糖醇等为不受限量的食糖替代品。我国是生产木糖醇较早的国家，从上世纪七十年代开始出口，几十年来一直是木糖醇生产和出口大国。木糖醇是用以含半纤维素高的玉米芯为原料，先提取木糖，然后将木糖加氢生成木糖醇的，所以随着木糖醇的发展，作为木糖醇原料的结晶木糖，也获得相应发展。我国结晶木糖从1970年不到几十吨，至2004年结晶木糖年产达3万吨，除用作木糖醇原料外，部份还用于无热量甜味剂出口国外。大约每10吨玉米芯可以制1吨结晶木糖。企业为保证稳定生产，需要收购大量原料。最小规模年产1000吨的木糖企业，每年也最少收购1万吨玉米芯。企业要有足够的场地，储存原料。长年累月，上万吨玉米芯堆放在露天，刮风下雨，不仅霉变损失，而且玉米芯粘附了大量尘土，给生产带来了原料玉米芯的沉重的清净负荷，增大了用水量和排污量。近来因为另一出口产品糠醛增产，争着抢购玉米芯。同时由于玉米芯能顶替农村燃料，使得玉米芯的收购价大幅上涨。为此寻找新的、稳定、干净、廉价的原料来源，是木糖醇行业近年来经常议论的迫切课题。

玉米皮又称玉米纤维，是玉米粒的外皮，是玉米加工淀粉厂的副产物，约占玉米总重量的10％左右。目前我国玉米淀粉行业年加工玉米1000万吨，玉米皮估计有100多万吨，分散在全国各省区的玉米淀粉厂。有些大型的玉米淀粉加工厂，年产玉米皮可达3万吨以上，所以玉米皮如作为木糖原料，将完全符合稳定、干净、廉价原料的原则。

但是虽然玉米皮比玉米芯干净得多，但是玉米皮水解后所含的还原糖中，木糖所占比例也比玉米芯中的少得多。玉米芯水解后的还原糖中，木糖占75％(重量百分比)以上，易于结晶出来，而玉米皮水解后所含的还原糖中，木糖不到一半，特别是玉米皮残留有大量淀粉，这对其深加工利用带来困难。根据美国报导，玉米皮构成为：纤维素11％，半纤维素35％，葡萄糖32％(其中23％是残留淀粉产生的)，蛋白质11.3％，脂类6％，灰分1.2％。长久以来国内外玉米淀粉厂均将玉米皮作为粗饲料处理，价值不高。

由于玉米皮残留有不少淀粉，且含较高的半纤维素，所以玉米皮水解后，其总还原糖产率较高，国内外试验报导均在60％以上，如原轻工部环保所1984年曾用2％硫酸水解玉米皮，其总还原物产率在65％，但是其总还原物是一种多品种糖的混合物，其中木糖不到一半，难以提取。

根据最近高压液相色谱分析，玉米皮水解后的混合还原糖，其中三种主要糖的构成为：葡萄糖33.3％，木糖42.7％，阿拉伯糖22.8％。这种混合糖，葡萄糖占1/3，要单独分离其中某一个糖，均有一定难度，因而使其利用价值大为降低。比较普遍公认的混合糖利用途径，是制饲料酵母，因为只有饲料酵母才能利用多种糖作营养，一般每2吨混合糖，可获得1吨饲料酵母，增值并不高，故国内外虽有很多玉米皮水解制饲料酵母研究报导，但未见于生产。

在上述玉米皮水解后的混合糖中，含有30-40％左右的木糖，应是最有附加值，而且有一定市场容量的糖品种。问题是如何将影响木糖结晶的葡萄糖提前分离掉？如何有效地减少糖液的污染物的产生？以及如何在结晶过程使木糖占有优势的比例？只有解决以上问题，才能经济有效地使玉米皮生产结晶木糖成为可能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种以玉米皮为原料生产结晶木糖的方法。

本发明的技术解决方案是：一种玉米皮水解制备结晶木糖的方法，以玉米皮为原料，包括以下步骤：

(1)将玉米皮用0.5-1mL/kg耐高温淀粉酶预处理，使玉米皮中所含的淀粉溶出，得到玉米皮液化渣；

(2)将玉米皮液化渣用1.2-2.0％H₂SO4常压沸腾水解，水解产物包括总还原糖55-75％；

(3)将水解产物结晶，结晶时加入木糖晶种，加入晶种量为对糖膏中总糖量的25-40％。

本发明的有益之处在于：

1、以玉米皮为原料生产结晶木糖，克服了以玉米芯为原料生产结晶木糖需大片场地堆放原料和原料污染严重的问题；

2、原料玉米皮用极少量耐高温淀粉酶预处理，使玉米皮所含淀粉溶出，减少了玉米皮水解时的葡萄糖的发生量；

3、去除了淀粉以后的玉米皮，用常压沸腾水解，避免了目前玉米芯采用的125-130℃水解，防止了木糖破坏和副反应产生，大幅度减少糖液的净化成本。

下面结合附图和实施例详细说明本发明。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

1、玉米皮液化：固液比1∶8-12，加入0.5-1mL/kg耐高温液化酶，于高温103-110℃，保持5-15分，然后于85-90℃保温1-2.5小时。液化溶出物15-30％，其中葡萄糖15-20％，剩余液化渣70-85％；将液化渣压榨洗涤；

2、液化渣水解：用浓度1.2-2.0％小时₂SO4，固液比1∶8-12，常压沸腾3-4小时，水解溶出总还原糖55-70％，其中木糖30-45％；

3、中和：在70-80℃反应30-50分钟，用碳酸钙中和至p小时3-3.3，无机酸0.1％以下。过滤；

4、脱色：在70-80℃，用对还原糖3-5％的活性炭脱色，至透光度85-95％。

5、离子交换：脱出蛋白质和矿物质，阳-阳-阴树脂组合，负荷0.5-1kg/kg，至透光度95-100％；

6、预蒸发：真空下外加热蒸发，使还原物浓缩至40-50％；

7、二次脱色：用对还原糖1-2％的活性炭脱色，至透光度95-100％；

8、最终浓缩：真空下快速浓缩至70-85％得到糖膏，准备结晶；

9、结晶：按糖膏浓度和木糖含量加入木糖晶种，木糖晶种的加入量为晶种对糖膏中总糖量的20-40％。以每小时1℃以下的速率降温，从60-65℃降至20-30℃，离心分离获得结晶木糖。

实施例：

一、玉米皮液化

投料：玉米皮干物量2000g，固液比1∶10，加0.6mL/kg耐高温液化酶液化，使淀粉充分溶出。

1、90℃保温时间1小时，液化出干物总量333g，液化干物回收率16.6％，液化渣回收率83.4％；

2、90℃保温时间1.8小时，液化出干物总量472g，液化干物回收率23.6％，液化渣回收率76.4％。

二、玉米皮液化渣水解

1、投入液化渣干物量1429g，水解条件：硫酸浓度1.5％，常压沸腾维持时间3.5小时，得水解液体积15200ml，水解液干物浓度6.8％，总酸1.75％，还原糖(混合糖)57.32％，还原糖干重592.2g。水解残渣干重708g；

2、投入液化残渣干物量1579g，水解条件：硫酸浓度1.5％，常压沸腾维持时间4小时，得水解液体积13500ml，水解液干物浓度9.0％，总酸2.0％，还原糖(混合糖)63％，还原糖干重765.45g。水解残渣干重602g。

三、净化：按上述工艺要求，水解液经碳酸钙中和，活性炭脱色，离子交换净化，蒸发浓缩至浓度72-78％。

四、结晶：

1、浓度72.5％糖膏1200ml，含总还原糖870ml，比重1.38，还原糖为1200g，总还原糖中含木糖49％，木糖为588g；加入木糖晶种450g，为糖膏37.5％，总还原糖提高到1200g+450＝1650g，木糖总量为588g+450＝1038，木糖占总还原糖从49％提高到62.9％；

从60℃降温至30℃，共35小时，投入离心机分离，得649g结晶，去除晶种收得结晶木糖225.6g。

结晶木糖回收率对糖膏还原糖为18.75％。

2、浓度73.8％，糖膏1200ml，还原糖为885ml，比重1.385，还原糖重为1221g，

含木糖49.26％，木糖为600g；

加入木糖晶种500g，为糖膏41.6％，总还原糖提高到1221g+500＝1721g木糖总量600+500＝1100g，木糖占总还原糖从49.26％提高到63.9％，

从62℃降温至25℃，共40小时，投入离心机分离，得715g结晶木糖，去除晶种收得结晶木糖215g，结晶木糖回收率对糖膏还原糖为17.6％。

3、浓度81％，糖膏1657g，还原糖重为1342g，含木糖48.5％，木糖为650.87g；

加入木糖晶种300g，为糖膏22.3％，总还原糖提高到1342g+300＝1642g木糖总量650.87+300＝950.87g，木糖占总还原糖从48.5％提高到55.3％，从63℃降温至22℃，共41小时，投入离心机分离，得585g结晶木糖，去除晶种收得结晶木糖285g，结晶木糖回收率对糖膏还原糖为21.2％。

Claims

1、一种玉米皮水解制备结晶木糖的方法，其特征在于以玉米皮为原料，包括以下步骤：

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括对第二步水解产物用碳酸钙中和。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括对第二步水解产物用活性炭脱色。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括对第二步水解产物进行离子交换。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于结晶前先浓缩。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于浓缩分两步进行，第一步使还原物浓缩至40-50％，第二步使还原物浓缩至72-80％。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于第一步浓缩后进行活性炭脱色。