一种淀粉质原料的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种淀粉质原料的处理方法。
【背景技术】
[0002]目前国内企业对淀粉质原料(以玉米为例)进行预处理的方法为:将玉米粉加入水中调浆得到浆液，然后，添加氢氧化钙调节浆液的pH值为6.0-6.5，并加入淀粉酶，一次喷射至80-95°C，维持碘试合格后进行压滤，制得液化清液。
[0003]上述方法存在以下缺陷:(1)淀粉酶很难与玉米粉混合均匀，液化效果不稳定。
(2)淀粉利用率低。(3)液化不彻底，制糖粮耗高，虽然加入了比较多的淀粉酶，但是淀粉质原料仍然很难液化，即使最后勉强使液化液碘试合格，但是液化液压滤困难，滤渣粘性大，含水量高，不但会把部分糖液带入滤渣中，同时还造成淀粉酶的浪费。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种能够降低酶解残渣中的残淀粉含量、降低酶解清液的DE值和提高酶解清液的透光率的淀粉质原料处理方法。
[0005]本发明的发明人在研究中发现，淀粉质原料在100-160°C才能真正溶解，但是现有技术中由于顾虑到高温会造成淀粉酶的完全或部分失活则不会采用如此高的糊化温度，而是先在较低温度喷射一次，并维持较长时间，再在较高温度再喷射一次。本发明的发明人经过研究，改变了现有的两次喷射的工艺，采用一次喷射和两次加酶的工艺，通过控制糊化温度和时间至一定范围，既可以使糊化彻底，又不会导致淀粉酶失活，同时还会降低糊化黏液的粘度；通过分批加入淀粉酶和控制液化维持温度至淀粉酶的最适温度，从而使淀粉酶充分发挥作用，得到良好的酶解效果，继而完成了本发明。
[0006]本发明提供了一种淀粉质原料的处理方法，该方法包括以下步骤:
[0007](1)将由淀粉质原料得到的淀粉浆液与部分淀粉酶混合，得到混合物，将该混合物与蒸汽接触，接触的条件使得与蒸汽接触后的混合物的温度为105_115°C，并在该温度下保持5-8分钟；
[0008](2)将步骤(1)的与蒸汽接触后的混合物闪蒸，降温至95_98°C，并与剩余部分的淀粉酶混合，进行酶解，
[0009]其中，步骤(1)中的部分淀粉酶的用量与步骤(2)中的剩余部分的淀粉酶的用量的重量比为1:0.3-0.7。
[0010]通过以上技术方案，本发明方法能够降低酶解残渣中的残淀粉含量和酶解清液的DE值，从而提高了淀粉利用率，液化彻底，而且，本发明方法提高了酶解清液的透光率，酶解效果显著提高。
[0011]在本发明的优选实施方式中，通过调整液化工艺，能够实现干物质含量较高(32-40重量％ )的淀粉浆液的高效液化，在保证较佳的液化和糖化效果的前提下节省了制备淀粉浆液(调浆)过程中的用水量(对于年消耗13万吨淀粉质原料的生产线，每年至少节约4.5万吨)。
[0012]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0013]以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0014]在本发明中，在未作相反说明的情况下，术语“DE值”是指还原糖(以葡萄糖计)占料液干物质的百分比。
[0015]本发明提供的淀粉质原料的处理方法包括以下步骤:
[0016](1)将由淀粉质原料得到的淀粉浆液与部分淀粉酶混合，得到混合物，将该混合物与蒸汽接触，接触的条件使得与蒸汽接触后的混合物的温度为105-125°C (优选为110-120°C )，并在该温度下保持5-8分钟(优选为6-7分钟);
[0017](2)将步骤(1)的与蒸汽接触后的混合物闪蒸，降温至95_98°C，并与剩余部分的淀粉酶混合，进行酶解，
[0018]其中，步骤(1)中的部分淀粉酶的用量与步骤(2)中的剩余部分的淀粉酶的用量的重量比为1:0.3-0.7 (优选为1:0.4-0.6)。
[0019]本发明中，步骤(1)的与蒸汽接触后的混合物与步骤(2)中的剩余部分的淀粉酶的混合可以在物料降温至95-98°C之后进行，也可以在物料降温至95-98°C之前进行，但优选在物料降温至95-98°C之前进行，即，在进行闪蒸前，加入剩余部分的淀粉酶使其与步骤(1)的与蒸汽接触后的混合物混合，然后再进行闪蒸和酶解。
[0020]根据本发明，所述淀粉酶的用量适量为好，综合酶解效果和成本考虑，相对于每吨以干重计的淀粉质原料，所述淀粉酶的总用量为400-450g，优选为420-450g。
[0021]淀粉酶是指能够分解淀粉糖苷键的一类酶的总称，所述淀粉酶一般包括a -淀粉酶、β -淀粉酶、糖化酶和异淀粉酶。
[0022]a -淀粉酶又称淀粉1，4-糊精酶，它能够任意地、不规则地切开淀粉链内部的a -1，4-糖苷键，将淀粉水解为麦芽糖、含有6个葡萄糖单位的寡糖和带有支链的寡糖。生产此酶的微生物主要有枯草杆菌、黑曲霉、米曲霉和根霉。
[0023]β -淀粉酶又称淀粉1，4-麦芽糖苷酶，能够从淀粉分子非还原性末端切开1，4-糖苷键，生成麦芽糖。此酶作用于淀粉的产物是麦芽糖与极限糊精。此酶主要由曲霉、根霉和内孢霉产生。
[0024]糖化酶又称淀粉a-1，4-葡萄糖苷酶，此酶作用于淀粉分子的非还原性末端，以葡萄糖为单位，依次作用于淀粉分子中的a-1，4-糖苷键，生成葡萄糖。糖化酶作用于支链淀粉后的产物有葡萄糖和带有a-1，6-糖苷键的寡糖；作用于直链淀粉后的产物几乎全部是葡萄糖。此酶产生菌主要是黑曲霉(左美曲霉、泡盛曲霉)、根霉(雪白根酶、德氏根霉)、拟内抱霉、红曲霉。
[0025]异淀粉酶又称淀粉a -1，6-葡萄糖苷酶、分枝酶，此酶作用于支链淀粉分子分枝点处的ct-1,6-糖苷键，将支链淀粉的整个侧链切下变成直链淀粉。此酶产生菌主要是嫌气杆菌、芽孢杆菌及某些假单孢杆菌等细菌。
[0026]根据本发明，优选使用a-淀粉酶和/或异淀粉酶。在a-淀粉酶中，目前多用耐高温α-淀粉酶，耐高温α-淀粉酶具有极好的耐热性，其是采用地衣芽孢杆菌经深层培养，提取等工序精制而成，能随机水解淀粉、糖原及其降解物内部的ct -1，4葡萄糖苷键使得胶状淀粉溶液的粘度迅速下降，产生可溶性糊精和寡聚糖，过度的水解可产生少量葡萄糖和麦芽糖。因此，本发明中最优选使用耐高温α-淀粉酶。
[0027]按照本发明，由淀粉质原料得到淀粉浆液的方法可以采用本领域技术人员公知的各种常规的方法，例如，将淀粉质原料粉碎，将粉碎后的产物与水混合得到淀粉浆液。将淀粉质原料粉碎的条件和方式没有特别的限制，只要能够使淀粉质原料充分破碎即可，优选情况下，得到的粉碎后的产物的平均粒径为10-50微米。将粉碎后的产物与水混合得到淀粉浆液的过程中，水的用量没有特别限定，以淀粉质原料的干重计，控制所述淀粉浆液的浓度优选为32-40重量％，更优选为35-40重量％。本发明的发明人发现，通过以上优选的液化条件能够更好地实现对较高浓度(32-40重量％)的淀粉浆液的酶解，从而在保证较佳的液化和糖化效果的前提下节省调浆过程中的用水量(对于年消耗13万吨淀粉质原料的生产线，每年至少节约4.5万吨)。所述淀粉浆液的pH值可以为5.6-5.8。
[0028]按照本发明，在步骤(1)中，对淀粉浆液与淀粉酶的混合没有特别的限定，但是温度略高些有利于二者的混合和后续的糊化作用，优选地，混合的温度为50-60°C。在步骤
(1)中，淀粉浆液与淀粉酶的混合物与蒸汽接触的条件的可选择范围较宽，只要保证接触后淀粉浆液与淀粉酶的混合物能够分别达到其适宜的温度即可，例如，所述混合物与蒸汽接触的条件包括接触的温度、蒸汽与混合物的用量比例以及接触时间等。优选情况下，在步骤
(1)中，接触的条件包括蒸汽的温度为150-200°C，蒸汽与混合物的重量比为0.02-0.1:1，接触的时间为1-5秒；更优选情况下，综合考虑能源和成本，在步骤(1)中，蒸汽的温度为160-180°C，蒸汽与混合物的比例为0.04-0.06:1，接触的时间为1_3秒。
[0029]其中，使淀粉浆液与淀粉酶的混合物与蒸汽接触的方式没有特别限定，优选情况下，可以在本领域技术人员所公知的喷射器(例如，兆光喷射器或天长水热器。)中进行喷射接触，即，将淀粉浆液与淀粉酶的混合物以及蒸汽同时、快速喷射到喷射器中进行瞬间接触。
[0030]按照本发明，在步骤(2)中，为了更好地达到由快速的温度变化带来的使淀粉分子的膨胀更加充分，以至于能够使大颗粒淀粉膨胀破裂为小颗粒淀粉的目的，而使淀粉酶与淀粉颗粒的接触效果更好，以达到更佳的酶解效果，本发明采用闪蒸的方式将步骤(1)的与蒸汽接触后的混合物降温至95-98°C，并优选地，在连续生产的过程中将闪蒸后得到的蒸汽返回步骤(1)中，用于与混合物接触，蒸汽的回用可以大大降低生产成本。此外，闪蒸后得到的冷凝水也可以返回步骤(1)中用于制备淀粉浆液，即，用于与将淀粉质原料粉碎后得到的粉碎后的产物混合以制备得到淀粉浆液。其中，闪蒸指高压的饱和水进入相对低压的容器中后由于压力的突然降低使这些饱和水变成一部分的容器压力下的饱和水蒸气和饱和水。按照本发明，所述闪蒸的条件的可选择范围较宽，只要达到闪蒸后使之降温的目的即可，例如，所述闪蒸的方式可以为常压闪蒸，也可以为真空闪蒸(负压闪蒸)，本发明优选使用真空闪蒸的方法，所述闪蒸的条件包括闪蒸的压力可以为-0.06MPa至-0.09MPa,闪蒸的时间可以为5-15秒。
[0031]根据本发明，闪蒸后需要液化维持进行酶解的步骤，优选地，步骤(2)中，所述酶解的条件包括:pH值为5.5-7，更优选为5.8-6.2，时间为60-150分钟，更优选为90-120分钟。
[0032]根据本发明，为了使淀粉质原料尽可能地转化为单糖，所述方法还优选包括将步骤(2)中酶解后得到的液化液进行糖化。
[0033]其中，对所述糖化的条件没有特别的限制，所述糖化的温度优选为60_70°C。所述糖化的pH值优选为4.2-4.4。所述糖化的时间优选为36-48h。糖化所用糖化酶的用量可以是本领域常规的糖化酶用量，优选地，相对于每吨淀粉浆液中的干物质，糖化所用糖化酶的量为550-650g。
[0034]其中，糖化酶又称淀粉α -1，4-葡萄糖苷酶，此酶作用于淀粉分子的非还原性末端，以葡萄糖为单位，依次作用于淀粉分子中的α-1，4-糖苷键，生成葡萄糖。糖化酶作用于支链淀粉后的产物有葡萄糖和带有α-1，6-糖苷键的寡糖；作用于直链淀粉后的产物几乎全部是葡萄糖。所述糖化酶可以通过商购获得。