专利名称：一种制备颗粒状低聚果糖的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备颗粒状低聚果糖的方法，具体地说是一种基于沸腾干燥造粒的技术，以果糖基转移酶转化蔗糖为低聚果糖，再将低聚果糖经过纳滤提纯、喷雾干燥、干燥造粒的过程制备颗粒状低聚果糖的方法。
背景技术：
低聚果糖(英文名称为Fructooligosaccharidc，FOS)，又称果寡糖或蔗果三糖族低聚糖，分子式为G-F-Fn；n＝1-3(G为葡萄糖，F为果糖)，是指在蔗糖分子的果糖残基上通过β(1→2)糖苷键连接1～3个果糖基而成的蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖及其混合物。
低聚果糖(英文名称为Fructooligosaccharidc，FOS)在自然界里广泛地分布于各种高等植物上，低聚果糖存在于下列植物中菊芋、芦笋、龙舌兰族、紫苑科、风铃草科、百合目、牛蒡、洋葱、大蒜、黑麦、香蕉。生活食用的蔬菜、水果中也含少量此低聚果糖，尤其是在牛膀、洋葱、大蒜、蜂蜜中含量较高，每100克可食部分中低聚果糖含量依次仅为3.6克、2.8克、1.0克、0.75克，但从中提取十分困难，收率较低而很难实现工业化生产。
由于其优良的保健功能和特殊的生理活性，低聚果糖已作为一种国际公认的典型益生元代表，应用于五百多种食品和部份药品中，倍受现代食品生产企业和消费者青睐。目前已知的低聚果糖具有下列优越的生理学功能①低聚果糖的排毒性。人体内的有害物质主要有氨、硫化氢、胺类、酚等污秽物，这些毒物不仅造成口腔异味、唇舌溃烂、肌肤缺乏弹性、毛发干枯、便秘腹泻、颜面生痘、体弱多病等症状。服用低聚果糖可排除体内毒素，减轻肝、肾等脏器负担。低聚果糖协同双歧杆菌作用，形成直肠排便反射，起到排毒作用。此种微生态技术十分安全有效，无任何毒副作用。
②低聚果糖可增强人体免疫力。1997年中国卫生部食品监督检验所证明低聚果糖具有明显提高抗体，增殖细胞及提高NK细胞活性，增强免疫功能的作用。
③低聚果糖有改善脂质代谢(降低胆固醇及中型脂肪)的作用。低聚果糖除能增加双歧杆菌和促进肠道蠕动、间接降低血脂及胆固醇外，还和所有膳食纤维一样，能吸收胆汁酸，降低胆固醇的合成与吸收。另外，低聚果糖不易被人体吸收，因而不会由糖-脂代谢途径合成脂肪。
④低聚果糖的抗龋性。蔗糖等传统甜味剂可以使齿垢菌凝集、发酵，生成有机酸，从而加速了牙齿的龋化。而低聚果糖不易使龋齿病原菌凝集，其在齿轮面上形成的乳酸量比蔗糖低23-50％，龋化率远远低于蔗糖。龋齿是我国儿童普遍发生的疾病之一，具有抗龋特性的低聚果糖无疑是儿童食品理想的甜味剂。
作为饲料添加剂应用于畜牧业，低聚果糖对畜禽同样有着重要的作用。畜禽消化道中有各种各样的细菌，由近百种微生物构成主要菌群，可分为有害、有益和中性菌群，总数可达到100兆。有害菌细胞表面具有特定结构，能够识别动物肠内壁细胞上的特异性糖类受体，和受体结合在肠内壁上繁殖，导致动物疾病的发生。选择适当的低聚糖与肠内壁受体非常相似，与有害菌细胞表面有很强的结合力，使有害菌无法结合到动物肠内壁上，通过肠道排出体外，达到吸附肠道病原菌的目的，对动物起保健作用。
低聚果糖产品按照产品形态分为液体与固体两类，其中固体产品分为粉末状与颗粒状两类。目前国内厂家生产的低聚果糖产品多数是液态产品，作为固态出售的产品也只是粉末状，而作为颗粒状的低聚果糖产品还没有报道。液体产品存在着保存期限短、包装材料成本贵、运输成本高等缺陷；粉末状产品存在着使用不方便、容易吸潮结块的缺点，从而影响了低聚果糖产品在制药行业与保健品行业的压片和胶囊装填等方面的应用，从而制约了低聚果糖产品应用领域的进一步扩展。因此，低聚果糖的颗粒状产品的工业化生产是当前低聚果糖行业的一个非常重要而且急需解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种可生产颗料状低聚果糖的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是低聚果糖是蔗糖经由果糖基转移酶(Fructosyltransferase，FTase，酶分类号为EC、2、4、1、91)催化蔗糖分子(GF)而成。蔗糖(用符号GF表示)由葡萄糖(用符号G表示)和果糖(用符号F表示)所组成，其溶液通过上述酶的作用，每一个蔗糖分子结合2～4个果糖分子形成低聚果糖GF2、GF3、GF4；制备的低聚果糖通过纳滤提纯与再次酶解及纳滤产生高纯度低聚果糖，对低聚果糖浆进行喷雾干燥处理并进行干燥造粒而制备颗粒状低聚果糖。
沸腾造粒是利用从设备底部吹入的风力将粉粒浮起与上部喷枪喷出的粘结剂充分接触后相互碰撞而结合成颗粒。该方法即在沸腾造粒筒的下部中央配置一小直径的芯筒或称隔离筒，将底部热风通风孔板的通风面积分布为中心大，四周小而形成中心热风流量大于四周的状态，在不同风力的作用下，颗粒在筒中从芯筒中间上浮与装在底部中央的喷枪喷出的粘结剂(水)接触，再与上部落下的粉料粘结后由芯筒外部沉降下来，形成颗粒的上下循环流动，达到使颗粒均匀长大的目的。
本发明的有益效果是本发明通过对低聚果糖造粒工艺反复的研究与试验并进行了工业化生产试制，最后采用沸腾造粒工艺，生产的产品细度是20～80目。本发明填补了国内颗粒状低聚果糖的生产空白，为颗粒状低聚果糖的工业化生产提供了一条切实可行的方法，该制备方法生产工艺简单，操作便利，切实可行。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明为本发明的制备颗粒状低聚果糖的工艺流程图；图2是高效沸腾干燥机示意图。
图中1清灰汽缸 2隔墙 3加热器 4过滤器 5过滤器6消音器 7调风门 8风机 9进粉器 10沸腾干燥室 11孔网板12出口 13进水口具体实施方式
参照图1，本发明的制备方法包括以下步骤(1)将蔗糖与饮用水按照重量比例60～40∶40～60混合，搅拌均匀，使蔗糖稀释液的糖度为40～60％；(2)酶解反应使用的是果糖基转移酶，酶活力为20～50μ/g。加入量为蔗糖重量的2～10％，糖浆糖度为40～60％，酶解反应温度40℃～60℃，PH值为4.0～8.0，反应时间16h～30h；(3)当低聚果糖占固形物的比例达到52-60％时，停止酶解；(4)回收果糖基转移酶；(5)用板框压滤机将上述混合物过滤，初滤液应回流，将滤液输送至纳滤提纯；(6)纳滤提纯采用纳滤膜进行纳滤处理；(7)当低聚果糖占固形物的比例达到90％以上时，停止纳滤，将糖浆进行脱色处理；(8)启动真空浓缩器，当分离器真空达到-0.09～-0.05MPa时，打开蒸汽阀门，此时工作蒸汽压力控制在0.01～0.3Mpa，使蒸发温度达到70℃～95℃进行浓缩到溶液糖度达到40～60％；(9)糖浆进行灭菌处理；(10)喷雾干燥采用喷雾干燥塔进行生产，干燥塔内负压在-20～-150Pa，干燥温度为110～180℃，产品为粉末状，细度80～200目；(11)干燥造粒采用高效沸腾干燥机进行干燥造粒，干燥温度为45-80℃，产品为颗粒状低聚果糖；细度20～80目；实例一将300Kg蔗糖与220Kg饮用水按照重量比例混合溶解，搅拌均匀，使蔗糖稀释液的浓度为58％DS(可溶性固形物)；加入15Kg果糖基转移酶(酶活力为38μ/g)，酶解反应温度48℃，PH值为5.0，反应时间25h；当低聚果糖占固形物的比例达到55％时，停止酶解；回收果糖基转移酶；用板框压滤机将上述混合物过滤，初滤液应回流，将滤液输送至纳滤提纯；纳滤提纯采用纳滤膜，当低聚果糖占固形物的比例达到92.5％时，停止纳滤；将糖浆进行脱色处理；启动真空浓缩器，当分离器真空达到-0.06MPa时，打开蒸汽阀门，此时工作蒸汽压力控制在0.15Mpa，使蒸发温度达到85℃进行浓缩至溶液糖度45％，则可获得高纯低聚果糖浆185Kg；糖浆进行灭菌处理；采用喷雾干燥塔进行喷雾干燥，干燥塔内负压在-70Pa，进风温度为140℃、排风温度为83℃；可以制取75Kg的高纯低聚果糖粉。然后对低聚果糖粉进行干燥造粒，参照上述附图2，将75Kg的高纯低聚果糖粉由高效沸腾干燥机的9部分进粉器，空气经过5、4部分的过滤器净化后，再经过3部分加热器处理成为干燥的热风。热风经过9部分的进粉器将低聚果糖粉引入10部分沸腾干燥室，纯净水由13部分的进水孔进入10部分的沸腾干燥室与低聚果糖粉混合后形成流态化，干燥温度为58℃，经过干燥造粒后的成为颗粒状态。颗粒产品进入11部分的孔网板过滤，再经过12部分的出口得到颗粒状低聚果糖。最后可以制取60Kg的颗粒状低聚果糖。
权利要求
1.一种制备颗粒状低聚果糖的方法，其特征在于其包括采用果糖基转移酶对蔗糖进行酶解反应，再通过过滤除杂，对酶解后的产品通过纳滤提纯处理获取高纯低聚果糖糖浆，并经过浓缩灭菌、喷雾干燥、干燥造粒制取颗粒状低聚果糖产品。
2.根据权利要求1所述的一种制备颗粒状低聚果糖的方法，其特征在于酶解反应使用的是果糖基转移酶，糖浆糖度为40～60％DS，酶解反应温度40℃～60℃，PH值为4.0～8.0，反应时间16h～30h。
3.根据权利要求1所述的一种制备颗粒状低聚果糖的方法，其特征在于纳滤提纯采用纳滤膜，纳滤糖浆糖度为20～50％DS，温度40℃～70℃，PH值为4.5～8.5。
4.根据权利要求1所述的一种制备颗粒状低聚果糖的方法，其特征在于喷雾干燥采用喷雾干燥塔进行生产，进风温度为110～180℃、排风温度75～95℃，产品为粉末状，细度80～200目。
5.根据权利要求1所述的一种制备颗粒状低聚果糖的方法，其特征在于干燥造粒采用高效沸腾干燥器，温度为45～80℃，产品为颗粒状低聚果糖，产品细度为20～80目。
全文摘要
本发明公开了一种制备颗粒状低聚果糖的方法，其特征在于其包括采用果糖基转移酶对蔗糖进行酶解反应，再通过过滤除杂，对酶解后的产品通过纳滤提纯，并再次酶解与再次纳滤提纯处理获取高纯低聚果糖糖浆，并经过浓缩灭菌、喷雾干燥、干燥造粒制取颗粒状低聚果糖产品；本发明填补了国内颗粒状低聚果糖的生产空白，为颗粒状低聚果糖的工业化生产提供了一条切实可行的方法，该制备方法生产工艺简单，操作便利，切实可行。
文档编号B01J2/02GK1974779SQ20061012393
公开日2007年6月6日 申请日期2006年11月28日 优先权日2006年11月28日
发明者曾宪经 申请人:江门量子高科生物工程有限公司