一种以淀粉为原料生产结晶山梨醇的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于淀粉深加工技术领域，具体涉及一种以淀粉为原料生产结晶山梨醇的方法。
【背景技术】
[0002]山梨醇别名山梨糖醇，分子式是C6H14O6，分子量为182.17，为白色吸湿性粉末或晶状粉末、片状或颗粒或无色透明的粘稠状液体，无臭。依结晶条件不同，熔点在88-102Γ范围内变化，相对密度约1.49，易溶于水(Ig溶于约0.45ml水中)，微溶于乙醇和乙酸，有清凉的甜味，甜度约为蔗糖的0.7倍，热值与蔗糖相近。具有低糖、低热值、不致龋齿等糖醇共性和独特的保湿性、稳定性、抗结晶性，广泛应用于各类糖果、糕点、饼干、冰淇淋、果冻、饮料、酱料等食品领域，还可作为生产维生素C、斯潘和吐温类表面活性剂的原料，用途十分广泛，是关乎工业发展、国计民生的重要产品。
[0003]关于山梨醇的工业化生产，一般有淀粉水解、生物转化、葡萄糖加氢等方法制得，其中葡萄糖加氢是目前最常用的生产方法，淀粉经液化、糖化后转化为葡萄糖液，然后经除杂、脱色、除盐、浓缩、结晶等步骤制备晶体葡萄糖，最后将晶体葡萄糖溶解，经氢化、脱色、精制、浓缩、结晶等步骤制备结晶山梨醇，此工艺首先制备出晶体葡萄糖，达到较高的纯度，经溶解、氢化后才能生产出满足需要的结晶山梨醇产品，存在着生产成本较高、工艺过程复杂、工艺流程长、水电汽等辅料消耗较高、生产效率低下等问题。
[0004]公开号为CN104557463A的中国专利“一种以淀粉为原料直接生产高品质山梨醇的工艺”公开了一种以淀粉为原料，经液化、糖化后转化为葡萄糖溶液，然后经模拟移动床色谱分离技术将葡萄糖溶液中的杂糖馏分去除，收集葡萄糖馏分，使葡萄糖含量达到99.5%以上，满足制备高品质山梨醇产品的工艺要求。此工艺主要通过模拟移动床色谱分离技术提高葡萄糖的含量制备符合要求的山梨醇产品，但是，通过实际生产发现，色谱分离技术工艺比较复杂，操作程序繁琐，成本比较高，而且在工业生产中，利用色谱分离技术进行分离时，还要经常利用酸、碱、氯化钙、氯化钠等化学试剂对所用的色谱分离树脂进行转型、再生和清洗，由此增加了三废的排放，不利于环境保护，另外，随着生产的进行，树脂中的有效分离介质钙、钠等会不断流失，因此，分离效果会随着分离树脂的不断再生而有较大的波动，产品质量不易保障，不利于生产中工艺条件的控制。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种以淀粉为原料生产结晶山梨醇的方法，该方法生产效率高、工艺流程短、生产成本低、能耗低、节能节水，制备的结晶山梨醇产品纯度高，能满足应用于食品、Vc等行业领域的要求。
[0006]本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种以淀粉为原料生产结晶山梨醇的方法，它包括以下步骤:
S1.淀粉调浆:在淀粉中加入30?40°C的水进行调浆，控制调浆后淀粉乳的浓度为15?25波美度，加入碱液使淀粉乳的pH值为5?6 ;
52.液化:将步骤SI调浆后的淀粉乳中加入耐高温α-淀粉酶，打入连续液化器中进行液化，所述液化的次数为两次，控制第一次液化的喷射温度为100?115°C，第二次液化的喷射温度为130?150°C，液化至葡萄糖的DE值为13?17%，液化液的干物百分比浓度为30?35% ；
53.糖化:将液化液降温至55?65°C，调pH值至4?5，加入α-1，4-葡萄糖水解酶保温糖化45?60h，待糖化液的DE值为90?95%时，80?85 °C的高温下灭酶；
54.除杂:将糖化液依次打入自动排渣自动清洗的固液分离装置和连续超滤膜除杂装置，使滤液的透光率为80%以上，电导率为1800?2200 μ s/cm ；
55.脱酸脱盐:采用连续离子膜脱酸脱盐装置对除杂后的糖化液进行脱酸脱盐，脱酸脱盐后的糖化液电导率应低于50 μ s/cm，透光率达到90%以上；
56.纳滤提纯:将脱酸脱盐后的糖化液通入装有截留分子量为200Da纳滤膜的连续纳滤膜提纯分离装置中，收集透过液，所述透过液的葡萄糖纯度为98?99.5%，干物浓度为10?30%，透光率彡98% ；
57.膜浓缩:将纳滤提纯后的透过液通过膜进行浓缩，所得浓缩液的干物浓度为20?
40% ；
58.蒸发浓缩:利用蒸发器，将浓缩液浓缩至干物浓度为45?60%;
59.氢化:将干物浓度为45?60%的糖化液注入装有雷尼镍催化剂的加氢反应釜中，控制加氢压力为5?lOMPa、加氢温度为100?140°C、搅拌转速为100?300r/min、反应3?5h，得山梨醇溶液；
510.沉降脱色:将山梨醇溶液打入沉降罐中，上清液打入脱色罐中，加入活性炭，70?80 °C下保温搅拌20?40min，板框过滤，得透光率多95%的山梨醇溶液；
511.连续离子膜脱盐浓缩:将透光率多95%的山梨醇溶液通过连续离子膜脱盐装置，使山梨醇溶液的电导率彡5 μ s/cm，再采用MVR蒸发器与单效蒸发器结合的蒸汽浓缩方式，得山梨醇膏，所述山梨醇膏的干物浓度多95% ;
512.后处理:将山梨醇膏结晶、粉碎后利用振动流化床设备在40?70°C下烘干至含水量< 1%，过30目筛，得到结晶山梨醇。
[0007]进一步地，步骤S2中所述耐高温α -淀粉酶的加入量以干重为一吨的淀粉计加0.3?0.5L酶活力为20000u/ml的耐高温α -淀粉酶。
[0008]进一步地，步骤S3中所述α -1，4_葡萄糖水解酶的加入量以干重为一吨的淀粉计加0.35?0.45L酶活力为100000u/ml的α -1,4-葡萄糖水解酶。
[0009]进一步地，步骤S4中所述连续超滤膜除杂装置的膜孔径为0.6?1.4 μ m，膜为聚酰胺膜。
[0010]进一步地，步骤S4中所述连续超滤膜除杂装置的操作温度为40?70°C、操作压力为0.3?0.6MPa、错流流速为5?9m/s。
[0011]进一步地，步骤S6中所述连续纳滤膜提纯分离装置的膜前压力为1.5?4.0MPa,温度为20?60°C，控制进料淀粉糖化液的干物浓度为20?40%。
[0012]进一步地，步骤S7中所述连续膜浓缩的膜前压力为2.5?3.0MPa,膜后压力为2.3 ?2.8MPa，膜压力差为 0.18 ?0.22MPa。
[0013]进一步地，步骤S9中所述雷尼镍催化剂的加入量为糖化液干物质质量的3?8%。
[0014]进一步地，步骤SlO中所述活性炭的加入量为山梨醇溶液干物质质量的I?5%。
[0015]进一步地，步骤Sll中所述连续离子膜脱盐装置中离子膜为异相膜，控制电流密度为5?20A/cm2、物料液与极水的体积比为1:0.5?1.5、进料温度为20?40°C。
[0016]本发明具有以下优点:
(I)本发明省去了传统工艺中的以淀粉为原料生产结晶山梨醇过程中的葡萄糖结晶和化糖过程，提高了产品的收率，简化了生产工序，提升了生产效率，降低了生产消耗。
[0017](2)本发明采用连续纳滤膜分离提纯技术去除葡萄糖溶液中的麦芽糖、异麦芽糖、糊精、多聚葡萄糖等大分子的低聚糖类，使葡萄糖的纯度达到98-99.5%，方法简单，效果好，提高了结晶山梨醇生产过程中原料葡萄糖的纯度，优于传统的冷却结晶法和色谱分离法，经过加氢，山梨醇纯度高，杂醇含量低，提升了产品品质。
[0018](3)本发明采用连续离子膜脱酸脱盐技术替代传统的离子交换树脂交换吸附工艺去除葡萄糖溶液、山梨醇溶液中的盐分、灰分等杂质，降低溶液的电导率，精制净化糖、醇液，无再生废水的产生，也不消耗酸、碱，也不污染环境，具有较好的节能、节水和环保效果。
[0019](4)本发明采用连续超滤膜除杂技术代替传统的板框、转鼓过滤机去除淀粉糖化液中的蛋白、胶质和色素等杂质，去除效果好，超滤液的透光率可达到80%以上，同时，取消了传统工艺中的一次活性炭脱色工序，降低了消耗成本，避免了固废的产生，保护了环境。
[0020](5)本发明采用连续膜浓缩技术部分替代蒸汽蒸发工艺对葡萄糖液进行浓缩，吨水蒸发成本可降低80%以上，同时，连续膜浓缩透过水澄清透亮，可以直接回用于前端的淀粉调浆工序，节约水资源，减少污水排放，降低生产成本。
【具体实施方式】
[0021]下面结合实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述:
实施例1:一种以淀粉为原料生产结晶山梨醇的方法，它包括以下步骤:
51.淀粉调浆:在淀粉中加入30°C的水进行调浆，控制调浆后淀粉乳的浓度为15波美度，加入碱液使淀粉乳的pH值为5 ；
52.液化:将步骤SI调浆后的淀粉乳中加入耐高温α-淀粉酶，打入连续液化器中进行液化，所述液化的次数为两次，控制第一次液化的喷射温度为100 °c，第二次液化的喷射温度为130°c，液化至葡萄糖的DE值为13%，液化液的干物百分比浓度