专利名称：玉米酶酸直接生产葡萄糖的方法
技术领域：
本发明涉及农副产品深加工的方法。
目前国内外生产葡萄糖的工厂主要以玉米直接投料而不是以商品淀粉为起始原料，经过前期处理后自制成淀粉乳或淀粉，再经选用酸法、酸酶或全酶法将淀粉转化为最终产品-葡萄糖。玉米前期处理及淀粉的精度视不同葡萄糖产品的质量要求而定。可分为干磨法(去除皮、胚、蛋白质等要求不高，因而不用做成精淀粉乳或淀粉，适合于生产食品、饮料及微生物发酵用葡萄糖)和湿磨法(将玉米做成精淀粉乳或优质淀粉。适合于生产注射用糖及口服糖)。
酸法水解淀粉为葡萄糖的工艺十分成熟可靠，也是世界范围内首先采用的生产葡萄糖的方法。但是由于酸是无机催化剂，对催化底物无选择性，在催化淀粉水解的同时，也催化其中蛋白质、纤维素等杂质的水解，从而影响酸的有效浓度和水解催化作用，并且生成各种副产物进入水解液，影响糖液纯度，增加精制困难，降低收率等，最终增加成本。
酸酶法生产葡萄糖加酸的目的在于液化淀粉，而不是糖化到终点，因而加酸的量小于酸法，同时，反应温度较低，时间也较短，可以降低酸水解法生产葡萄糖过程中产生的复合反应和副产物量，也就提高了葡萄糖液的纯度。此外，淀粉乳的浓度也可适当增加到35-40%(酸法淀粉乳浓度18-20%)，给后续的蒸发浓缩工序节省时间和燃料。并且降低了精制难度，减少糖化酶的用量，缩短糖化时间。由于此法结合了酸法和酶法的优点，糖的质量和收率均有较大提高。不足之处是与酸法相比，酶糖化需时几十小时，而且不论酸法或酸酶法均需使用优质淀粉。
全酶法制葡萄糖的最大优点，是利用酶的专一性水解原理，副产物少，纯度高，不需要耐酸耐压的设备，节省燃料，精制容易，结晶快，收率高，而且可以使用一般质量的淀粉或直接以淀粉植物如谷物、红薯、马铃薯等作起始原料，经过一些必要的加工处理去除皮、胚、渣(纯度根据对葡萄糖产品的质量要求而定)后转化为葡萄糖，从而大大降低葡萄糖的生产成本，缺点是酶糖化仍需几十小时，而且生产注射糖或山梨醇等的葡萄糖，比旋度及澄明度不符合现行中国药典标准。
本发明的目的则是针对现有技术之不足而提供的一种生产葡萄糖方法。它以玉米为起始原料直接投料，经过干磨法或温磨法脱去玉米粒的种皮、胚芽、蛋白质及脂肪(精度视葡萄糖产品质量要求而定)，制成淀粉乳，无须再制成湿淀粉块或进一步干燥成商品淀粉即可用于转化葡萄糖;葡萄糖的转化先采用淀粉水解酶液化淀粉，利用酶的催化高度专一性和高效性来防止产生各种副产物，从而为后续酸糖化工艺提供纯度高，杂质少的液化液。这样就达到了既即利用酶液化对原料质量要求不苛刻和把提供优质液化液的特点，又利用了酸水解法产品质量稳定，生产工艺稳定、产品贮存期长的特点，摒弃了酸法、酸酶法和全酶法生产葡萄糖的不足之处，保留和发展了这三种方法的长处。
本发明玉米酶酸直接生产葡萄糖的方法是一、玉米湿磨法生产淀粉乳将商品玉米过筛以去除砂、异物和小粒;加水浸泡。为缩短浸泡时间和防止有机物腐败及破坏蛋白质网使淀粉颗粒与蛋白质易于分离，用0.1-0.4%亚硫酸或乳酸溶液(温度在45-55℃范围内)浸泡48-72小时，直到胚芽部份含水约60%，胚乳部份含水约38-43%，整粒玉米含水约45-50%，用指甲很易剥开玉米粒;分离胚芽和种皮(二者往往连在一起)，用装有筛板的万能粉碎机将玉米粒破碎成6-8瓣，再用胚芽分离器将胚芽及皮与玉米粒以及淀粉乳分离后，胚芽经洗涤除去淀粉后迅速干燥去皮用于榨油，浸泡玉米水蒸发浓缩成玉米浆用作抗菌素培养基;金钢砂磨磨细(转速800-1000转/分);离心机分离(转速1000-1500转/分)淀粉乳与玉米蛋白质(黄浆)和渣，淀粉质量可达一级标准(脂肪蛋白质含量在0.1%以下)，黄浆离心干燥得玉米蛋白粉且富含类胡萝卜素，是很好的食品和医药原料，渣作饲料。此法适用于生产医药葡萄糖(含注射糖和口服糖)。
二、玉米干磨法生产玉米粉乳将玉米过筛去除泥沙异物及小粒等，用清水清洗玉米;万能粉碎机破碎玉米;胚芽分离器分离胚芽、种皮;金钢砂磨磨细(转速为800-1000转/分)成粉乳状要求粉粒大于600m的比例约为40%，小于600m的比例约为60%，保持这样的粉粒大小比例，不仅液化率好，而且过滤速度也快。此法适于食品级葡萄糖生产和一般工业用(含微生物培养发酵工业)葡萄糖生产，它们对葡萄糖质量要求的精度不高。
三、玉米酶酸生产葡萄糖将淀粉乳或玉米粉乳调PH为6.0-7.0，浓度为30-35%，加入液化酶(按a-淀粉酶50-60单位/克干淀粉的加酶总量计算加酶量)所需总量的1/3，在85-93℃下保持15-30分钟;加热至120-140℃，保持5-8分钟;降温至85℃，再加入液化酶所需总量的2/3，在85℃下保持1-2小时，达到葡萄糖值(DE值)25-30的液化程度(此法又称为三段液化法，用此法液化玉米淀粉乳或玉米粉乳，可以将因淀粉粒老化而形成的难液化的死淀粉或玉米粉乳，可以提高收率和质量);过滤去渣，渣作饲料;滤液加HCL调PH到1.2-1.8，在蒸汽压0.3-0.35兆帕下保持20-25分钟;调PH为4.9-5.1(用15%碳酸钠)，加第一次用过的活性炭中和脱色后压滤机压滤;树脂处理作离子交换，去除盐份、灰份等;在0.06-0.067兆帕下蒸发浓缩到比重1.260/45℃浓度;加新活性炭在70-80℃下搅拌25-30分钟脱色过滤;在0.06-0.067兆帕下第二次浓缩到比重为1.3450/45℃浓度;在72小时内控制温度由44℃-22℃进行结晶;离心、母液再结晶或工业发酵用;真空干燥到水分含量小于9.5%(工业用糖、发酵及对食盐含量无特殊要求的食品糖可不必结晶和离心，第二次浓缩后可直接喷雾干燥成葡萄糖，没有母液并大大缩短生产周期，收率高、成本低)后包装，得最终葡萄糖产品。
本发明玉米酶酸直接生产葡萄糖的方法有如下优点1、直接采用玉米为生产葡萄糖的起始原料而不是采用商品淀粉，有利于降低成本和综合利用;只将玉米制成淀粉乳(湿磨法)或玉米粉乳(干磨法)而不是制成淀粉，有利于减少有机废水排放和干燥过程中的粉尘排放，从而减少环境污染，节约大量水资源和能耗、粮耗;节省厂房、设备及劳动力，提高收率，降低成本，缩短生产周期，避免了污染杂菌酸败引起损失。
2、合理利用了酶法和酸法生产葡萄糖各自的优点和使用组合顺序，克服了它们各自的缺点，产品质量稳定，糖化时间短，结晶质量好，收率高，并可根据质量的不同要求调整生产工艺简繁程度和工序，市场适应能力强，如可在此基础上添加部份转化设备生产果葡糖浆，还可在同一生产线内灵活保留和使用双酶法工艺等从而取得最佳经济效益和市场竞争力。
实施例1、玉米过筛，在不锈钢桶中用50℃温水浸泡50小时(加入亚硫酸液使浸泡亚硫酸含量达0.3%的浓度)，万能粉碎机破碎(浸泡液生产玉米浆用)。胚芽分离器去除胚芽和种皮(胚芽清洗分离种皮后干燥榨油，油渣及种皮饲料)，金钢砂磨磨细(转速900转/分)，离心机分离(转速1200转/分)淀粉乳浓度为30%、PH6.5，在三段液化器中加入液化所需总量的液化酶(按a-淀粉酶50单位/克绝干淀粉计算总需酶量)1/3，90℃下液化20分钟，升温到130℃杀酶6分钟后降温到85℃，再加入剩下的2/3液化酶在85℃下继续液化1.5小时，使DE值达到26，板框压滤机过滤去渣(渣作饲料或食品蛋白原料)，在不锈钢罐中使用HCL，调PH为1.5并在0.3兆帕蒸汽压下酸糖化20分钟后，用15%碳酸钠调PH为4.9中和，并加第一次用过的活性炭在不锈钢脱色桶脱色，板框压滤机过滤，离子交换树脂去除盐分及灰分等阴阳离子，在0.06兆帕下蒸发浓缩到比重为1.260/45℃的浓度，在不锈钢桶中加新活性炭在75℃下搅拌26分钟脱色，板框压滤，在0.06桃帕下第二次浓缩到比重为1.345/45℃浓度，在72小时内在不锈钢运动结晶罐内控温由44℃-22℃进行结晶。离心机离心母液(母液发酵用)，沸腾干燥器中干燥到含水量9%以下，包装得最终产品葡萄糖。此例适用于生产医药糖(口服和注射糖)，其质量要求按中国药典1991年标准。
2、玉米过筛，在不锈钢桶中用55℃温水(乳酸浓度0.2%)浸泡10小时以提高胚芽与种皮的分离率，万能粉碎机破碎(浸泡液含有机物极低排放)，胚芽分离器分离出胚芽和种皮(胚芽种皮处理方法同实施例1)，金钢砂磨磨细(1000转/分)，调粉浆浓度为35%，PH为6.8，三段液化器液化，(按60单位/克干淀粉含量计量总用酶量)第一段加1/3酶，93℃液化22分钟，升温到140℃杀酶5分钟后降温到87℃，再加入2/3酶自然降温到85℃后保温液化2小时使DE值达28，板框压滤(渣作饲料或食品蛋白原料)，在不锈钢桶中加HCL调PH为1.5，0.35兆帕下酸糖化20分钟，用碳酸钠(15%)调PH为5以中和盐酸，加入第一次用过的活性炭在不锈钢桶中脱色，板框压滤，离子交换，在0.065兆帕下浓缩到比重为1.260/45℃，不锈钢桶中加新活性炭在80℃下搅拌28分钟脱色，板框压滤，在0.065兆帕汽压下进行二次浓缩到比重为1.3450/45℃的浓度，真空喷雾干燥机喷雾干燥并造粒(含水9%以下)，包装得最终葡萄糖产品。此例适用于食品，发酵及工业用葡萄糖生产。葡萄糖的含量及其它质量要求可根据具体用途制定企业标准或执行用户要求的合同标准(因为这些行业中无国家统一的质量标准)或参照国外同行业要求的葡萄糖标准。
从上两实施例可明确知道，本发明方法不论是干磨法还是湿磨法，只是根据葡萄糖产品的质量要求不同来灵活采用及组合工艺路线，其实质(玉米前处理精度及是否结晶视产品质量要求高低而定)都是综合应用酶酸直接法固有的优点。
本发明方法及原理除适用于玉米生产各种质量要求不一的葡萄糖外，如果对其具体工序和处理数据稍作适当的调整，就可分别用于大米、红薯、马铃薯等多种淀粉原料直接用作生产葡萄糖的起始原料并获得相应质量要求的葡萄糖。
权利要求
1.一种以玉米为起始原料，采用酶酸直接生产葡萄糖的方法，其特征在于只将玉米制成淀粉乳及玉米粉乳分步转化为葡萄糖，液化酶在85-93℃高温下水解淀粉需时1.5至2.5时，糖化在蒸汽压0.3-0.35兆帕压力下进行20分钟至25分钟。
2.根据权利要求1所述的生产葡萄糖的方法，其特征在于可以根据葡萄糖的不同质量要求确定将玉米生产成淀粉乳或玉米粉乳。
3.根据权利要求1所述的生产葡萄糖的方法，其特征在于在淀粉转化成葡萄糖过程中先采用酶液化以防止或减少副产物的产生，后采用酸糖化来保证产品质量和性能的稳定。
4.根据权利要求2所述的淀粉乳或玉米粉乳，其特征在于可以直接调整浓度用于转化葡萄糖。
5.根据权利要求3所述的酶液化、酸糖化生产葡萄糖的方法，其特征在于所用的酶为a-淀粉酶，所用的酸为盐酸。
6.根据权利要求5所述的酶和酸，其特征在于用酶量按50-60单位克绝于淀粉计算，用酸量按糖化液PH值达1.2-1.8计算。
全文摘要
一种由玉米作起始原料生产葡萄糖的方法，其特点是只将玉米做成淀粉乳或玉米粉浆，不做成淀粉成品；淀粉转化成葡萄糖的过程中，采用酶液化，酸糖化工艺保证了液化液的质量，副产物大为减少，使酸糖化效果大大改善。采用本发明方法生产各类质量的葡萄糖具有投资少，生产周期短，产品质量稳定，收率高，节约大量水耗、能耗、粮耗、设备、厂房及劳动力、综合利用率高，产品成本低。竞争力强，并且大量减少有机废水和粉尘排放，有效地降低了葡萄糖生产的环境污染。
文档编号C13K1/06GK1070425SQ91107288
公开日1993年3月31日 申请日期1991年9月11日 优先权日1991年9月11日
发明者颜怀玮, 林勇, 黄华忠, 陈秀山, 易敏, 陈再连 申请人:颜怀玮