专利名称：一种结晶果糖的制备方法
技术领域：
本发明涉及糖类生产领域，特别是涉及一种结晶果糖的制备方法。
背景技术：
目前结晶果糖在工业上的生产方法按原料来源有三种 一)以蔗 糖为原料，经过水解得到果葡糖液，经色谱分离，将果糖和葡萄糖分 开，得到高纯度的果糖液，将高纯果糖经过离子交换和浓缩结晶，得 到结晶果糖。二)以玉米淀粉生成葡萄糖为原料，通过葡萄糖异构酶 进行异构化反应，得到果葡糖液，经色谱分离，将果糖和葡萄糖分开, 得到高纯度的果糖液，再将高纯度果糖液经过离子交换和浓缩结晶， 得到结晶果糖。三)以菊糖为原料，将菊糖经过水解得到100%果糖 液，将果糖液经过离子交换浓缩结晶，得到结晶果糖。 前两种生产方法为工业化生产结晶果糖的主要方法。 我国玉米产量仅次于稻谷和小麦，而此种工艺采用以淀粉、甘蔗 和菊芋等为原料预处理生产的果葡糖液，再由色谱分离、纳滤等工艺 生产结晶果糖。
到目前为止，国内果葡糖浆的生产能力在200万吨，且工艺成熟。 这为生产结晶果糖提供了可靠的前提条件，而结晶果糖的关键技术在 于结晶过程工艺的严格控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种结晶果糖的制备方法，以克服克服现有 技术的不足，解决结晶果糖生产过程中结晶操作控制难的问题。
本发明提供一种结晶果糖的制备方法，依次包括以下步骤先将 果葡糖液进行色谱分离；将得到的果糖液进行离子交换、纳滤操作，然后分别通过双效板式蒸发器、刮板蒸发器进行浓缩；将浓缩的果糖液与乙醇混合，最后经结晶、离心分离、烘干。
所述果葡糖液由淀粉、甘蔗和菊芋等为原料预处理得到。色谱分
离后得到的果糖液进行离子交换去除灰份杂质；釆用纳滤膜分离低聚
糖、蛋白、色素等大分子杂质。
所述果葡糖液中干物质的质量百分比在45~55%，其中果糖的质量百分比>48%,葡萄糖的质量百分比<48%，其它糖的质量百分比<4%,其中电导率在2(TC，质量体积比为30。/。的溶液中检测〈0ius/cm; pH在20。C，质量体积比为30%的溶液中检测为4 .8 ~ 5.8。
色谱分离的操作条件为分离剂体积12L,分离剂为用于果葡糖液分离的色谱树脂或合成沸石，色谱柱12根，温度55 65'C,停留时间340~380s,解析剂纯水要求电导率<5 ju s/cm ( 20°C ), pH:5.5-7.0 (20°C )，进料浓度40~60%,进料流量10~40ml/min，解析剂流量21.25 ~51.25ml/min，果糖项出料流量11.25 ~ 41.25ml/min，葡萄糖项出料流量20 60ml/min,流量系数100 ~ 150ml/min。(各区流量随色谱柱体积变化而比例变化)。
离子交换是采用阳一阴一阳的交换方式，操作条件进料温度20~45°C,进料速度是1~6倍树脂柱体积，出料pH值3.0 5.0，电导率〈10jus/cm。离子交换是为去除灰份杂质。
纳滤釆用有机卷式膜过滤，膜孔径在100 2000MD，操作条件进料温度40 6(TC，操作压力1.0 2.5Mpa。分离低聚糖、蛋白、色素等大分子杂质，避免这些杂质影响果糖结晶，通过纳滤操作可以提高果糖结晶率和果糖产品外观质量和内在品质。
釆用双效板式蒸发器进行浓缩时，一效蒸发器的温度控制在70 80°C, 二效蒸发器的温度控制在50 6(TC，控制出料的质量百分比浓度在50 ~ 60%。
釆用刮板蒸发器进行浓縮时，控制夹套饱和蒸汽温度为90-180。C，控制出料的质量百分比在90~95%。
所述乙醇为无水食用乙醇或95%食用乙醇，其加入量占浓缩的果 糖液质量的0.5 ~ 3.0%。
浓缩的果糖液与乙醇混合后所得混合液(待结晶液)的pH值为 3.3 ~4.5,过饱和度1.1~1.2，晶种加入量为浓缩的果糖液质量的2-10%,结晶的起点温度为50-6(TC，降温幅度0.5 1.5。C,降温水与 所述混合液的温差小于l(TC,降温结晶时间25~40h。
结晶后离心分离时，离心机内要釆用氮气保护。
结晶分离后得到的果糖湿晶体釆用高效沸腾床进行烘干。
本发明结晶果糖的制备方法具有以下有益效果
1) 外购的果糖组分，除随葡萄糖组分损失0~10%外，在工艺过 程形成闭路循环，提高了果糖的利用率；
2) 采用纳滤分离工艺，将影响结晶和成品质量的杂质，在结晶 前去除，提高了产品质量和结晶收率；同时，提高了返回母液的纯度, 使母液能全部返回系统；
3) 采用高效板式蒸发器和刮板蒸发器结合，降低了果糖的蒸发 温度和在蒸发器内的停留时间，有效防止果糖的热分解和复合反应；
4) 工艺与设备配套简洁高效，有利于降低投资成本。
具体实施例方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 下述实施例中的果葡糖液是以淀粉、甘蔗和菊芋等为原料预处理 生产得到的。
所述以淀粉、甘蔗和菊芋等为原料预处理生产的果葡糖液中干 物质在45~55% (质量百分比)，其中果糖>48% (质量百分比)，葡 萄糖<48% (质量百分比)，其它糖<4% (质量百分比)，电导率<20 jus/cm(检测条件:2(TC,质量体积比为30%溶液)，pH: 4.8 ~ 5.8 (检测条件:2(TC,质量体积比为30%溶液)。
6实施例1
本发明结晶果糖的制备方法，包括如下步骤
1) 色谱分离从以淀粉、甘蔗和菊芋等为原料预处理生产的果葡糖液开始，通过色谱分离，将果糖的含量提高到95%以上，浓度为25%以上(为相对于分离后的果糖液的质量百分比浓度)；色谱分离得到的另一项组分葡萄糖含量为90%,浓度为25%以上，浓缩后出
售；
分离剂体积12L，分离剂为用于果葡糖液分离的色谱树脂或合成沸石，色谱柱12根，温度55。C，停留时间340s,解析剂纯水要求电导率〈5jus/cm (2(TC ), pH: 5.5 ~ 7.0 ( 20°C )，进料浓度40%，进料流量10ml/min,解析剂流量21.25ml/min，果糖项出料流量11.25ml/min，葡萄糖项出料流量20ml/min，流量系数100ml/min。
2) 离子交换进行离子交换除去糖液中色素、残留蛋白质、氨基酸等有机物以及金属离子、无机盐灰分；
进料温度20-45°C，进料速度是2倍树脂柱体积，出料pH值3.0-5.0,电导率〈10ius/cm。
3) 膜分离纳滤膜分离低聚糖、蛋白、色素等大分子杂质，杂质去除率95%以上；
进料温度45。C,操作压力1.0 2.5Mpa，果糖截留率在95 100%。
4) 板式蒸发浓缩通过板式高真空低温蒸发，浓缩到60%的浓度(质量百分比)；
一效蒸发器的温度控制在70~80°C， 二效蒸发器的温度控制在50~60°C，控制出料的质量百分比浓度在50~60%。
5) 刮板蒸发浓缩经过刮板蒸发器，将浓度提高到90% (质量百分比)；
刮板蒸发器的真空度控制0.09 ~ 0.095Mpa，夹套饱和蒸汽温度为IO(TC。6) 结晶与无水食用乙醇或95%食用乙醇混合，在结晶罐内进 行降温结晶，结晶起点温度50~60°C， pH值3.3 ~4.5,过饱和度 1.1 ~ 1.2，晶种加入量为果糖量的2~10%，养晶3小时，降温幅度 0.5~1.5°C，降温水与物料温差应小于l(TC,酒精加入量占果糖量 的0.5%，结晶时间32 36h;
7) 离心、烘干结晶结束，通过离心分离(离心机腔内用氮气 保护)，高效沸腾床烘干，烘干温度控制在70度，时间2h,得到果 糖晶体，产品质量符合国家药品食品监督管理局颁发的药品级结 晶果糖标准(YBH26732005 );
8) 乙醇回收母液先去减压蒸馏回收乙醇，回收乙醇后的糖液 经过脱色和过滤后，与以淀粉、甘蔗和菊芋等为原料预处理生产的 果葡糖液混合，进入色谱分离；回收的乙醇继续与刮板蒸发器浓缩 浓度为90~95%的果糖液混合结晶。
实验例2
本发明结晶果糖的制备方法，包括如下步骤
1) 色谱分离从以淀粉、甘蔗和菊芋等为原料预处理生产的果 葡糖液开始，通过色谱分离，将果糖的含量提高到95%以上，浓度为 25%以上(为相对于分离后的果糖液的质量百分比浓度)；色谱分离 得到的另一项组分葡萄糖含量为90%，浓度为的25%以上，浓缩后 出售；
分离剂体积12M3，分离剂为用于果葡糖液分离的色谱树脂或合 成沸石，色谱柱12根，温度6(TC,停留时间370s，解析剂纯水要求 电导率〈5jus/cm (20°C ), pH: 5.5 ~ 7.0 ( 20°C )，进料浓度60%,进 料流量0.48m/h，解析剂流量0.72m/h,果糖项出料流量0.5m/h，葡 萄糖项出料流量0.7m/h，流量系数7.08m/h。
2) 离子交换进行离子交换除去糖液中色素、残留蛋白质、氨 基酸等有机物以及金属离子、无机盐灰分；进料温度20 45。C，进料速度是3倍树脂柱体积，出料pH值3.0 5.0，电导率〈10jas/cm。
3) 膜分离纳滤膜分离低聚糖、蛋白、色素等大分子杂质，杂 质去除率95%以上；
进料温度55°C ,操作压力1.0 ~ 2.5Mpa，果糖截留率在95 ~ 100%。
4) 板式蒸发浓缩通过板式高真空低温蒸发，浓缩到质量百分 比浓度60%;
一效蒸发器的温度控制在70~80°C, 二效蒸发器的温度控制在 50~60°C，控制出料的质量百分比浓度在50~60%。
5) 刮板蒸发浓缩经过刮板蒸发器，将质量百分比浓度提高到 93%;
刮板蒸发器的真空度控制在0.09 ~ 0.095Mpa，夹套饱和蒸汽温度 为150°C。
6) 结晶与无水食用乙醇或95%食用乙醇混合，在结晶罐内进 行降温结晶，结晶起点温度50~60°C， pH值3.3~4.5，过饱和度 1.1 ~ 1.2，晶种加入量为果糖量的2~10%，养晶4小时，降温幅度 0.5~1.5°C,降温水与物料温差应小于l(TC，酒精加入量果糖量的 1.2%,结晶时间32~36h;
7) 离心、烘干结晶结束，通过离心分离(离心机腔内用氮气 保护)，高效沸腾床烘干，烘干温度控制在70度，时间2h,得到果 糖晶体，产品质量符合国家药品食品监督管理局颁发的药品级结 晶果糖标准(YBH26732005 );
8) 乙醇回收母液先去减压蒸馏回收乙醇，回收乙醇后的糖液 经过脱色和过滤后，与以淀粉、甘蔗和菊芋等为原料预处理生产的 果葡糖液混合，进入色谱分离；回收的乙醇继续与刮板蒸发器浓缩 浓度为90~95%的果糖液混合结晶。实施例3
本发明结晶果糖的制备方法，包括如下步骤
1) 色谱分离从以淀粉、甘蔗和菊芋等为原料预处理生产的果 葡糖液开始，通过色谱分离，将果糖的含量提高到97%，浓度为30%
(为相对于分离后的果糖液的质量百分比浓度)；色谱分离得到的另 一项组分葡萄糖含量为90%，浓度为28%,浓缩后出售；
分离剂体积12L,分离剂为用于果葡糖液分离的色谱树脂或合成 沸石，色谱柱12根，温度55t:,停留时间340s，解析剂纯水要求 电导率〈5]us/cm (20°C ), pH: 5.5 ~ 7.0 ( 20°C )，进料浓度40%,进 料流量10ml/min，解析剂流量21.25ml/min,果糖项出料流量 11.25ml/min，葡萄糖项出料流量20ml/min，流量系数100ml/min。
2) 离子交换进行离子交换除去糖液中色素、残留蛋白质、氨 基酸等有机物以及金属离子、无机盐灰分；
进料温度2(TC，进料速度是2倍树脂柱体积，出料pH值3.0，电导 率<10 ia s/cm。
3) 膜分离纳滤膜分离低聚糖、蛋白、色素等大分子杂质，杂 质去除率95%以上；
进料温度45。C，操作压力1.0 2.5Mpa，果糖截留率在97%。
4) 板式蒸发浓缩通过板式高真空低温蒸发，浓缩到60%的浓 度(质量百分比)；
一效蒸发器的温度控制在70~80°C, 二效蒸发器的温度控制在 50~60°C，控制出料的质量百分比浓度在50~60%。
5) 刮板蒸发浓缩经过刮板蒸发器，将浓度提高到90% (质量 百分比)；
刮板蒸发器的真空度控制0.09 ~ 0.095Mpa，夹套饱和蒸汽温度为 IO(TC。
6) 结晶与95%食用乙醇混合，在结晶罐内进行降温结晶，结晶起点温度5(TC， pH值3.3，过饱和度1.1~1.2，晶种加入量为果 糖量的2%，养晶3小时，降温幅度0.5X:，降温水与物料温差应小 于1(TC，酒精加入量占果糖量的0.5%,结晶时间32h;
7) 离心、烘干结晶结東，通过离心分离(离心机腔内用氮气 保护)，高效沸腾床烘干，烘干温度控制在70度，时间2h，得到果 糖晶体，产品质量符合国家药品食品监督管理局颁发的药品级结 晶果糖标准(YBH26732005 );
8) 乙醇回收母液先去减压蒸馏回收乙醇，回收乙醇后的糖液 经过脱色和过滤后，与以淀粉、甘蔗和菊芋等为原料预处理生产的 果葡糖液混合，进入色谱分离；回收的乙醇继续与刮板蒸发器浓缩 浓度为90~95%的果糖液混合结晶。
实施例4
本发明结晶果糖的制备方法，包括如下步骤
1) 色谱分离从以淀粉、甘蔗和菊芋等为原料预处理生产的果 葡糖液开始，通过色谱分离，将果糖的含量提高到96%，浓度为30%
(为相对于分离后的果糖液的质量百分比浓度)；色谱分离得到的另 一项组分葡萄糖含量为90%,浓度为的25%以上，浓缩后出售；
分离剂体积12M3,分离剂为用于果葡糖液分离的色谱树脂或合 成沸石，色谱柱12根，温度6(TC,停留时间370s,解析剂纯水要求 电导率〈5Ms/cm (20°C )， pH: 7.0(20°C),进料浓度60%,进料流 量0.48m/h,解析剂流量0.72m/h，果糖项出料流量0.5m/h，葡萄糖 项出料流量0.7m/h，流量系数7.08m/h。
2) 离子交换进行离子交换除去糖液中色素、残留蛋白质、氨 基酸等有机物以及金属离子、无机盐灰分；
进料温度45t:，进料速度是3倍树脂柱体积，出料pH值3.0 5.0， 电导率〈10ins/cm。
3) 膜分离纳滤膜分离低聚糖、蛋白、色素等大分子杂质，杂质去除率95%以上；
进料温度55t:,搡作压力1.0 2.5Mpa,果糖截留率在95%。
4) 板式蒸发浓缩通过板式高真空低温蒸发，浓缩到质量百分 比浓度60%;
一效蒸发器的温度控制在70~80°C， 二效蒸发器的温度控制在 50~60°C，控制出料的质量百分比浓度在50~60%。
5) 刮板蒸发浓缩经过刮板蒸发器，将质量百分比浓度提高到 93%;
刮板蒸发器的真空度控制在0.09 ~ 0.095Mpa，夹套饱和蒸汽温度 为150。C。
6) 结晶与无水食用乙醇混合，在结晶罐内进行降温结晶，结 晶起点温度6(TC， pH值4.5,过饱和度1.1-1.2，晶种加入量为果 糖量的10%，养晶4小时，降温幅度0.5'C，降温水与物料温差应小 于1(TC，酒精加入量果糖量的1.2%，结晶时间36h;
7) 离心、烘干结晶结束，通过离心分离(离心机腔内用氮气 保护)，高效沸腾床烘干，烘干温度控制在70度，时间2h，得到果 糖晶体，产品质量符合国家药品食品监督管理局颁发的药品级结 晶果糖标准(YBH26732005 );
8) 乙醇回收母液先去减压蒸馏回收乙醇，回收乙醇后的糖液 经过脱色和过滤后，与以淀粉、甘蔗和菊芋等为原料预处理生产的 果葡糖液混合，进入色谱分离；回收的乙醇继续与刮板蒸发器浓缩 浓度为90~95%的果糖液混合结晶。
实施例1-4的结晶果糖的制备方法与现有技术的效果比较
1) 外购的果糖组分，除随葡萄糖组分损失0~10%外，在工艺过 程形成闭路循环，提高了果糖的利用率；
2) 采用纳滤分离工艺，将影响结晶和成品质量的杂质，在结晶 前去除，提高了产品质量和结晶收率；同时，提高了返回母液的纯度， 使母液能全部返回系统；
123) 釆用高效板式蒸发器和刮板蒸发器结合，降低了果糖的蒸发 温度和在蒸发器内的停留时间，有效防止果糖的热分解和复合反应；
4) 工艺与设备配套简洁高效，有利于降低投资成本。
5) 通过该方法生产出来的结晶果糖与现有技术结晶的果糖比较,
果糖纯度高，结晶颗粒均匀，色泽好，且结晶率高，单位成本低。
权利要求
1、一种结晶果糖的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤先将果葡糖液进行色谱分离；将得到的果糖液进行离子交换、纳滤操作，然后分别通过双效板式蒸发器、刮板蒸发器进行浓缩；将浓缩的果糖液与乙醇混合，最后经结晶、离心分离、烘干。
2、 根据权利要求l所述的结晶果糖的制备方法，其特征在于，所述果葡糖液中干物质的质量百分比在45~55%，其中果糖的质量百 分比〉48%，葡萄糖的质量百分比<48%,其它糖的质量百分比<4%， 电导率〈20ius/cm, pH: 4.8 ~ 5.8。
3、 根据权利要求l所述的结晶果糖的制备方法，其特征在于，色 谱分离后的果糖液釆用阳一阴一阳的离子交换方式，搡作条件进料 温度20 45X:，进料速度是1 6倍树脂柱体积，出料pH值3.0 5.0, 电导率〈10)as/cm。
4、 根据权利要求l所述的结晶果糖的制备方法，其特征在于，离 子交换后进行纳滤操作，膜孔径在100 2000MD,操作条件进料温 度40 6(TC，操作压力1.0 2.5Mpa。
5、 根据权利要求1所述的结晶果糖的制备方法，其特征在于， 釆用双效板式蒸发器进行浓缩时， 一效蒸发器的温度控制在70-80 °C， 二效蒸发器的温度控制在50-6(TC，控制出料的质量百分比浓 度在50 ~ 60%。
6、 根据权利要求1所述的结晶果糖的制备方法，其特征在于， 采用刮板蒸发器进行浓缩时，控制夹套饱和蒸汽温度为90~18(TC， 控制出料的质量百分比在90~95%。
7、 根据权利要求1所述的结晶果糖的制备方法，其特征在于， 所述乙醇为无水食用乙醇或95%食用乙醇，其加入量占浓缩的果糖液 质量的0.5 ~ 3.0%。
8、 根据权利要求1所述的结晶果糖的制备方法，其特征在于，浓缩的果糖液与乙醇混合后所得混合液的pH值为3.3~4.5，过饱和 度1.1-1.2,晶种加入量为浓缩的果糖液质量的2~10%，结晶的起 点温度为50~60°C，降温幅度0.5 1.5'C，降温水与所述混合液的温 差小于1(TC，降温结晶时间25~40h。
9、 根据权利要求1所述的结晶果糖的制备方法，其特征在于， 结晶后离心分离时，离心机内要釆用氮气保护。
10、 根据权利要求l所述的结晶果糖的制备方法，其特征在于， 结晶分离后得到的果糖湿晶体釆用高效沸腾床进行烘干。
全文摘要
本发明涉及一种结晶果糖的制备方法，依次包括以下步骤先将果葡糖液进行色谱分离；将得到的果糖液进行离子交换、纳滤操作，然后分别通过双效板式蒸发器、刮板蒸发器进行浓缩；将浓缩的果糖液与乙醇混合，最后经结晶、离心分离、烘干、得到果糖晶体。本发明结晶果糖的制备方法采用纳滤分离工艺，将影响结晶和成品质量的杂质，在结晶前去除，提高了产品质量和结晶收率；采用高效板式蒸发器和刮板蒸发器结合，降低了果糖的蒸发温度和在蒸发器内的停留时间，有效防止果糖的热分解和复合反应。通过该方法生产出来的结晶果糖与现有技术结晶的果糖比较，果糖纯度高，结晶颗粒均匀，色泽好，且结晶率高，单位成本低。
文档编号C13K11/00GK101638695SQ200910091098
公开日2010年2月3日 申请日期2009年8月24日 优先权日2009年8月24日
发明者尚海涛, 张学锋, 李荣杰, 邓远德 申请人:安徽丰原发酵技术工程研究有限公司