一种从菊芋中提取菊粉的工业化生产方法与流程

本发明属于天然提取物提取精制技术领域，特别涉及一种从菊芋中提取菊粉的工业化生产方法。

背景技术：

蔗糖是食品工业的大宗原料之一，具有纯正怡人的甜味刺激及16.7KJ/g的高能量等优良特性，但过多摄入成了一个重要的不健康因子。为调和这个矛盾，像菊粉这样的功能性甜味剂应运而生。菊粉是一种功能性果聚糖，是植物中储备性多糖，作为一种纯天然的功能性配料，广泛运用于乳制品、饮料、低脂低热量食品、烘培食品、保健食品中，具有降血脂、改善肠道环境、促进益生菌增殖、防治便秘、预防结肠癌、促进矿物质吸收、预防肥胖症等作用。其主要植物原料来源为菊芋。

目前菊粉的加工提取主要以新鲜菊芋加工为主，鲜果加工虽工艺简单，成本较低，但是菊芋不易贮藏，受季节影响较大，每年鲜果加工时间仅为4-5个月，贮藏过程不仅会造成菊芋中菊粉的降解，而且其本身贮藏过程中腐烂也较为严重，因此，采用合适的烘干方式将菊芋烘干后贮存，不仅能够延长贮藏期限，而且能够抑制菊芋中菊粉酶的活性，防止菊芋在贮藏过程中菊粉的降解。

但是菊芋通过烘干后，颜色明显加深，得到的产品如果按照原工艺进行生产，则会造成最终得到的菊粉偏黄，为了改善产品颜色，需要对脱色工艺进行摸索，简单的活性炭脱色不能够满足菊粉的脱色要求，因此需要考虑增加脱色树脂的比例或者考虑使用精脱树脂，才能够满足产品的颜色要求。

目前菊芋提取液的处理一般采用絮凝的方式脱除蛋白，但是该方法会导致过多的钙离子引入，后期会造成脱盐树脂的压力增加，如果采用合适的过滤手段能够将蛋白截留而不采用絮凝的方式脱除蛋白，则会极大的减轻脱盐树脂的能力。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种从菊芋中提取菊粉的工业化生产方法，本方法通过滚筒烘干机能够在短时间内干燥物料，使用精脱树脂，将传统的活性炭脱色摒弃，使干燥后菊芋中菊粉的提取成为可能，通过提取液分级过陶瓷膜的工艺取代了絮凝，能够提高脱盐脱色树脂的能力，有效提高工业化生产能力，所得菊粉产品满足市场需求。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种从菊芋中提取菊粉的工业化生产方法，包括以下步骤：

（1）将新鲜菊芋原料清洗去除表皮泥沙，将洗净的菊芋输送至切片机，切片，得菊芋薄片；

（2）将菊芋薄片输送至滚筒烘干机内，烘干，将干燥后的菊芋薄片输送至粉碎机中粉碎，得菊芋干粉；

（3）在菊芋干粉中加水浸泡，离心分离，得一次提取料液和料渣；

（4）将一次提取料渣再加入水搅拌均匀后，离心分离，得二次提取料液和料渣；

（5）合并两次提取料液，经陶瓷膜过滤两次得到澄清料液，澄清料液过脱盐、脱色树脂后，再经精脱树脂进一步脱色处理后，得到脱盐脱色料液；

（6）脱盐脱色料液经纳滤膜除单糖精制浓缩后，臭氧灭菌，喷雾干燥得到菊粉产品。

本发明所述步骤（1）中菊芋薄片的厚度为1-2mm；加工所用的新鲜菊芋水分含量≤85%。

本发明所述步骤（2）中所述的滚筒烘干机通过不断吹入热风的方式在输送物料的过程中干燥物料。

本发明所述步骤（2）中所用到的滚筒烘干机内壁光滑，而且在滚筒中心安装主轴，主轴的滚筒上方安装刮刀，刮刀与滚筒面的间距为0.1-0.2mm，刮刀的长度为滚筒长度的1/5，相邻两个刮刀之间的间距为2mm，滚筒烘干机在烘干过程中主轴保持静止，随着滚筒的旋转将贴于滚筒壁上的菊芋片不断刮下，并随着热风输送和干燥，防止菊芋片贴于滚筒壁上过热烧糊。

本发明所述步骤（2）中进口热风温度为260-280℃，出口热风温度为120℃-140℃，烘干时间为20-30s，得到烘干菊芋片的水分≤10%。

本发明所述步骤（2）中菊芋干粉粒度为200-400目。

本发明所述步骤（3）中用水为去离子水；离心机为三足离心机；去离子水的温度为65-80℃，去离子水用量为菊芋干粉质量的5-6倍；浸泡时间≥30min。

本发明所述步骤（4）中用水为去离子水；离心机为三足离心机；去离子水的温度为65-80℃，去离子水用量为菊芋干粉质量的3-5倍。

本发明所述步骤（5）中两次陶瓷膜过滤所用的膜管孔径不同，第一次过滤膜孔径为150-200nm，第二次过滤膜孔径为5-10nm，两次陶瓷膜过滤的顺序不可颠倒；脱盐树脂为阳离子交换树脂；脱色树脂阴离子交换树脂或者具有脱色效果的大孔树脂；精脱树脂是大孔强碱性I型阴离子交换树脂。

本发明所述步骤（6）中纳滤膜分子截留量小于等于300道尔顿，浓缩至料液固形物含量为35-40%时停止浓缩。

本发明中菊粉的菊糖含量、还原糖含量检测方法参考AOAC Official Method 997.08 Fructans in Food products Ion Exchange Chromatographic Method (离子交换色谱法测定果聚糖含量)。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本方法使用滚筒干燥机干燥菊芋片，烘干时间短，效率高，避免菊芋片黏着于滚筒壁长期干燥致使其烧糊或者菊粉降解导致还原糖升高。2、将脱盐脱色后的料液通过精脱树脂进一步脱色，解决了干燥后提取得到的菊粉颜色较重问题，使产品颜色合格。3、将絮凝工艺改为陶瓷膜分级过滤除蛋白，省去氢氧化钙絮凝步骤，减轻了脱色和脱盐树脂的负担，工艺更加简单，更适合工业化生产。

附图说明

图1为本发明滚筒烘干机横截面剖面图；

图2为本发明滚筒烘干机侧剖面图；

其中，1-滚筒，2-主轴，3-刮刀。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

实施例1

（1）将1吨新鲜菊芋原料(含水量79%)清洗去除表皮泥沙，洗净的菊芋经上料设备输送至切片机切至1-2mm薄片，得菊芋薄片；

（2）将菊芋薄片经上料设备输送至滚筒烘干机内，进口热风温度为270℃，出口热风温度为120℃，25s烘干至水分4.5%，将干燥后的菊芋薄片输送至粉碎机中粉碎成300目粉末，得菊芋干粉；

（3）在菊芋干粉中加入5倍干粉质量的65℃去离子水浸泡40min，三足离心机离心将液渣分离，得一次提取料液和料渣；

（4）在一次提取料渣中再加入3倍干粉质量的65℃去离子水，搅拌均与后，三足离心分离料液和料渣，得二次提取料液和料渣；

（5）合并两次提取料液，过150nm陶瓷膜除去一部分杂质后，再过8nm陶瓷膜除蛋白，得到料液过脱盐（型号：001X16）、脱色（型号：D941）树脂后，再经精脱树脂(型号：A-722MP)进一步脱色处理后得到脱盐脱色料液。

（6）将脱盐脱色料液纳滤膜除单糖精制浓缩至料液固形物含量为35%时停止浓缩，臭氧灭菌后，喷雾干燥得到菊粉产品。产品中菊糖含量95.67%，还原糖含量2.55,烘干过程中菊糖损失率为0.57%。

实施例2

（1）将2吨新鲜菊芋(含水量85%)原料清洗去除表皮泥沙，洗净的菊芋经上料设备输送至切片机切至1-2mm薄片，得菊芋薄片；

（2）将菊芋薄片经上料设备输送至滚筒烘干机内，进口热风温度为280℃，出口热风温度为140℃，30s烘干至水分3.5%，将干燥后的菊芋薄片输送至粉碎机中粉碎成200目粉末，得菊芋干粉；

（3）在菊芋干粉中加入6倍干粉质量的70℃去离子水浸泡30min，三足离心机离心将液渣分离，得一次提取料液和料渣；

（4）在一次提取料渣中再加入4倍干粉质量的80℃去离子水，搅拌均与后，三足离心分离料液和料渣，得二次提取料液和料渣；

（5）合并两次提取料液，过200nm陶瓷膜除去一部分杂质后，再过5nm陶瓷膜除蛋白，得到料液过脱盐（型号：001X16）、脱色（型号：D941）树脂后，再经精脱树脂(型号：A-722MP)进一步脱色处理后得到脱盐脱色料液。

（6）将脱盐脱色料液纳滤膜除单糖精制浓缩至料液固形物含量为37%时停止浓缩，臭氧灭菌后，喷雾干燥得到菊粉产品。产品中菊糖含量96.67%，还原糖含量2.05%,烘干过程中菊糖损失率为0.77%。

实施例3

（1）将1.5吨新鲜菊芋原料(含水量75%)清洗去除表皮泥沙，洗净的菊芋经上料设备输送至切片机切至1-2mm薄片，得菊芋薄片；

（2）将菊芋薄片经上料设备输送至滚筒烘干机内，进口热风温度为260℃，出口热风温度为130℃，20s烘干至水分3.75%，将干燥后的菊芋薄片输送至粉碎机中粉碎成400目粉末，得菊芋干粉；

（3）在菊芋干粉中加入5.5倍干粉质量的80℃去离子水浸泡40min，三足离心机离心将液渣分离，得一次提取料液和料渣；

（4）在一次提取料渣中再加入5倍干粉质量的70℃去离子水，搅拌均与后，三足离心分离料液和料渣，得二次提取料液和料渣；

（5）合并两次提取料液，过180nm陶瓷膜除去一部分杂质后，再过10nm陶瓷膜除蛋白，得到料液过脱盐（型号：001×7MB）、脱色（型号：DE23）树脂后，再经精脱树脂（型号：A-722MP）进一步脱色处理后得到脱盐脱色料液。

（6）将脱盐脱色料液纳滤膜除单糖精制浓缩至料液固形物含量为40%时停止浓缩，臭氧灭菌后，喷雾干燥得到菊粉产品。产品中菊糖含量96.17%，还原糖含量1.55%,烘干过程中菊糖损失率为0.61%。

实施例4

（1）将2.3吨新鲜菊芋原料(含水量83%)清洗去除表皮泥沙，洗净的菊芋经上料设备输送至切片机切至1-2mm薄片，得菊芋薄片；

（2）将菊芋薄片经上料设备输送至滚筒烘干机内，进口热风温度为273℃，出口热风温度为131℃，27s烘干至水分4.05%，将干燥后的菊芋薄片输送至粉碎机中粉碎成300目粉末，得菊芋干粉；

（3）在菊芋干粉中加入5.3倍干粉质量的72℃去离子水浸泡35min，三足离心机离心将液渣分离，得一次提取料液和料渣；

（4）在一次提取料渣中再加入3.5倍干粉质量的67℃去离子水，搅拌均与后，三足离心分离料液和料渣，得二次提取料液和料渣；

（5）合并两次提取料液，过160nm陶瓷膜除去一部分杂质后，再过9nm陶瓷膜除蛋白，得到料液过脱盐（型号：732型）、脱色（型号：D318）树脂后，再经精脱树脂（A-722MP）进一步脱色处理后得到脱盐脱色料液。

（6）将脱盐脱色料液纳滤膜除单糖精制浓缩至料液固形物含量为38%时停止浓缩，臭氧灭菌后，喷雾干燥得到菊粉产品。产品中菊糖含量96.54%，还原糖含量1.86%,烘干过程中菊糖损失率为0.51%。

实施例5

（1）将3.2吨新鲜菊芋原料(含水量77%)清洗去除表皮泥沙，洗净的菊芋经上料设备输送至切片机切至1-2mm薄片，得菊芋薄片；

（2）将菊芋薄片经上料设备输送至滚筒烘干机内，进口热风温度为269℃，出口热风温度为128℃，23s烘干至水分3.87%，将干燥后的菊芋薄片输送至粉碎机中粉碎成250目粉末，得菊芋干粉；

（3）在菊芋干粉中加入5.7倍干粉质量的69℃去离子水浸泡45min，三足离心机离心将液渣分离，得一次提取料液和料渣；

（4）在一次提取料渣中再加入4.5倍干粉质量的71℃去离子水，搅拌均与后，三足离心分离料液和料渣，得二次提取料液和料渣；

（5）合并两次提取料液，过175nm陶瓷膜除去一部分杂质后，再过6nm陶瓷膜除蛋白，得到料液过脱盐（型号：732型）、脱色（型号：D301）树脂后，再经精脱树脂（A-722MP）进一步脱色处理后得到脱盐脱色料液。

（6）将脱盐脱色料液纳滤膜除单糖精制浓缩至料液固形物含量为36%时停止浓缩，臭氧灭菌后，喷雾干燥得到菊粉产品。产品中菊糖含量95.96%，还原糖含量2.13%,烘干过程中菊糖损失率为0.53%。