一种高品质葡萄糖粉的节能制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高品质葡萄糖粉的节能制备工艺，属于葡萄糖的生产技术领域。
【背景技术】
[0002] 葡萄糖是一种多羟基醛，是世界上分布最为广泛和重要的一种单糖。纯净的葡萄 糖为无色或白色的晶体，不如蔗糖甜度高，易溶于水中。葡萄糖在生物学领域有着非常重要 的地位，活细胞的代谢中间产物都会产生葡萄糖，生物主要通过葡萄糖的代谢获得能量。此 夕卜，在食品行业、生物化学工业、造纸、纺织和医药领域，葡萄糖都有着广泛应用。
[0003] 目前，葡萄糖的工业化生产是以淀粉为原料，采用双酶法进行制备，淀粉经过液 化、糖化、活性炭脱色、离子交换、真空浓缩、结晶、离心、干燥等工序。传统的生产工艺中，葡 萄糖糖液采用多效高温蒸发浓缩，不仅处理时间长，而且糖浆为热敏性物料，在高温蒸发浓 缩的过程中易产生美拉德反应，使糖浆容易着色，产生有害色素，影响产品品质：同时，糖浆 在高温蒸发浓缩过程中还会分解为甲酸、乙酸、乙酰丙酸等有机酸、果糖以及5-羟甲基糠 醛、糠醛等有害物质，不仅会造成糖浆的损失，还会造成有毒物质的产生，影响产品品质。此 夕卜，高温蒸发浓缩蒸汽用量大，蒸发1吨水所用蒸汽〇. 4吨左右，能耗高，成本在50元左右， 造成葡萄糖产品的成本升高，缩减了产品的利润空间。在传统工艺中，葡萄糖产品为了达到 一定的纯度一般采用降温结晶的方法，结晶后葡萄糖的纯度可达到99%左右。但是，葡萄糖 的结晶不但设备投资大，占地多，而且操作非常费时，一般降温结晶要维持60h左右。葡萄 糖结晶后晶体与母液的分离十分困难，工业生产上均采用分离因数高的间歇进料的离心机 过滤，分离出母液及杂质，又进一步制约了产品的生产效率，此外，得到的湿糖还需烘干。因 此，现有的葡萄糖的结晶工序线路长，造成了成本偏高，生产效率低下。
[0004] 专利CN1928121A "一种从糖化后的葡萄糖浆中提取高纯度葡萄糖的方法"中介绍 了一种采用模拟移动床提纯葡萄糖的方法，色谱分离采用〇. 9-1. 2Mpa的系统压力，此工艺 中过高的系统压力会对固定相钙型阳离子交换树脂产生很大的破坏，另外高压力造成系统 能耗偏高；色谱分离系统固定相采用钙型阳离子作为吸附剂，该树脂在环境介质发生变化 时，其体积会产生收缩和膨胀，造成树脂的破坏；同时树脂中由于含水较多，经不起干燥和 冷冻，否则将会造成永久性伤害，因此也限制了此工艺的使用区域及范围。
【发明内容】
[0005] 针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种高品质葡萄糖粉的节能制备工艺。 该工艺缩短了葡萄糖的制备流程，采用膜浓缩替代蒸发浓缩工序，减少了蒸汽能耗，降低 了生产成本，同时减小了糖液高温浓缩造成的糖分解损失及有害副产物的产生，提升产 品品质；采用模拟移动床技术对葡萄糖进行提纯，减少产品中杂糖含量，葡萄糖纯度可达 99. 5%以上；采用真空带式干燥对葡萄糖浆进行干燥、粉碎，得结晶性葡萄糖粉末，提升了 生产效率。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0007] -种高品质葡萄糖粉的节能制备工艺，包括以下步骤：
[0008] (1)淀粉调浆：取淀粉，加入工艺水进行调浆，控制调浆后的淀粉乳波美度为 15-20,调节淀粉乳的PH值为4. 0-6. 0 ;
[0009] (2)液化和糖化：向步骤（1)制备的淀粉乳中加入液化酶（即a-淀粉酶），进 行液化，液化酶的加入量为〇. 30-0. 40kg/t淀粉干基，淀粉乳通过液化喷射器进行喷射 液化，喷射温度105-145 °C，液化液的pH值控制在5. 0-6. 0,葡萄糖值（DE值，Dextrose Equivalent)为14-20%;液化液经换热后调整PH值为4. 0-5. 0,加入糖化酶（即a-1，4-葡 萄糖水解酶），糖化酶的加入量为〇. 35-0. 45kg/t淀粉干基，50°C-70°C保温> 48h，过程中 间歇搅拌，当DE值> 95 %，进行板框过滤，得滤液及滤渣；
[0010] (3)超滤脱色除杂：对步骤（2)中的滤液进行超滤膜脱色，其中，超滤膜采用管式 超滤膜，材质为聚醚砜膜，截留分子量为5000?10000之间，膜前压为0. 50?0. 70MPa，膜 后压为0. 30?0. 50MPa，膜间压差彡0. 25MPa，超滤后得透过液及截留液；
[0011](4)离子交换除盐：将步骤（3)中的透过液打入装有离子交换树脂的离子交换 柱中，阴树脂为D301大孔型苯乙烯系弱碱性阴离子交换树脂，阳树脂为001X7大孔强酸 性苯乙烯系阴离子交换树脂，利用离子交换树脂的脱酸、吸附交换性能，降低糖液的钙、镁 等阳离子和氯离子等阴离子，使糖液得到净化提纯，得到净化糖液，其中糖液质量浓度为 30-45%，电导率小于50iis/cm，透光彡98. 0% ;
[0012] (5)模拟移动床纯化：将步骤（4)中净化糖液打入模拟移动床的色谱分离装置中， 模拟移动床色谱分离系统内填充沸石分子筛类型固定相，为Y型、钙离子型分子筛，颗粒不 会因环境介质的变化产生涨、缩变化，因此，延长了固定相的使用寿命，以水为洗脱剂，控制 分离温度为40-80°C，分离压力为0. 2-0. 5Mpa，将净化糖液分离成葡萄糖馏分和杂糖馏分 两部分，收集葡萄糖馏分，使其干物质量浓度为20-30%，葡萄糖含量> 99. 5% ;
[0013] (6)膜浓缩：将步骤（5)得到的葡萄糖馏分通过膜设备进行浓缩，其中，膜前压为 0. 5-0. 7MPa，膜后压为0. 3-0. 5MPa，浓缩后，糖浆中干物质量浓度为40 % -60 % ;其中，膜 采用管式膜，材质为聚醚砜，截留分子量为5000?10000之间，膜通量为300-500ml/m2. min；
[0014] (7)真空带式干燥：将步骤（6)中膜浓缩后的葡萄糖糖浆置于真空带式干燥机中 进行干燥，得葡萄糖糖块；真空带式干燥参数为真空度为-80?_120KPa，一段加热温度 95?130°C，二段加热温度95?130°C，三段加热温度为60?90°C，冷却温度为20?40°C， 真空带式干燥机履带速度为120-160mm/min，布料速度为50-100L/h，布料角度13° -18° ;
[0015] (8)将步骤（7)中的得到的糖块进行粉碎、过筛、包装，得高品质葡萄糖粉。
[0016] 本发明制备的葡萄糖粉水分含量低，在8. 5%以下，葡萄糖纯度高，达99. 5%以 上，杂质5-羟甲基糠醛的含量明显降低，产品的品质得到了提升。
[0017]本发明的有益效果：
[0018] 本发明提升了产品品质，降低了生产消耗，提高生产效率，具有广泛的应用前 景。具体表现在以下方面：
[0019]1)本发明采用模拟移动床技术对葡萄糖进行提纯，减少了产品中杂糖含量，葡萄 糖纯度可达99. 5%以上，后经真空带式干燥得高品质葡萄糖粉，葡萄糖粉的纯度优于传统 工艺中的结晶葡萄糖的纯度，提升了产品品质；模拟移动床色谱分离系统内填充沸石分子 筛类型固定相，为Y型、钙离子型分子筛，颗粒不会因环境介质的变化产生涨、缩变化，延长 固定相的使用寿命；同时，模拟移动床系统系统压力小，对固定相冲击相对较小，增加了固 定相的使用寿命，同时，能耗较低，对糖液的分离效果也更加充分。
[0020] 2)本发明采用膜浓缩替代蒸发浓缩工序，避免了糖浆在高温浓缩过程中分解为 甲酸、乙酸、乙酰丙酸等有机酸、果糖以及5-羟甲基糠醛、糠醛等有害物质，避免了糖浆的 损失以及有毒物质的产生，提升了产品品质；另外，膜浓缩技术每去除一吨水所需花费电耗 8. 6Kw?h，电费大约为6. 88元左右，加上去除1吨水对应的膜浓缩设备成本10. 96元，膜 浓缩技术去除1吨水的成本为17. 84元，传统蒸发浓缩成本在50元左右，成本下降60 %左 右。
[0021] 3)本发明采用真空带式干燥对葡萄糖浆进行干燥，具有干燥速度快，节约能源，提 高生产效率的优点；将初步浓缩后的糖浆均匀涂布于真空带式干燥机的履带上，由于真空 环境，再加上摊层薄，蒸发面积大，水分蒸发效率可提升200 %以上；采用真空带式干燥机， 单一机组每小时可生产成品0. 5吨左右，效率高；本工艺中，糖液经过模拟移动床提纯与真 空带式干燥相结合，产品品质得到提升的同时，改善了传统工艺结晶线路过长，生产效率低 下的问题，生产效率有了很大提升。
【具体实施方式】
[0022] 下面通过具体实例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为 了解释本发明，并不对其内容进行限定。
[0023] 实施例1 :
[0024] 取淀粉，加入工艺水进行调浆，控制调浆后的淀粉乳波美度为18,调节淀粉乳 的PH值为4. 8,向淀粉乳中加入液化酶（即a-淀粉酶），进行液化，液化酶的加酶量为 0. 40kg/t淀粉干基，淀粉乳通过液化喷射器进行喷射液化，喷射温度120°C，料液进入高温 维持罐保持3min灭酶，液化液的pH值控制在5. 0,DE值为14%。液化液经换热后调整pH 4. 0,加入0. 35kg/t干基糖化酶进行糖化，保温48h，过程中间歇搅拌，DE值为98. 2 %，葡 萄糖含量为96. 1%。将上述料液进行板框过滤，滤液进行超滤脱色除杂，其中，超滤膜采用 管式超滤膜，材质为聚醚砜膜，截留分子量为5000?10000之间，膜前压为0. 50MPa，膜后 压为0.35MPa，超滤后得透过液及截留液，透过液透光95. 2%。将透过液打入装有离子交 换树脂的离子交换柱中，得到净化糖液，其中糖液质量浓度为32%，电导率30ys/cm，透光 99. 2%。将上述净化液打入模拟移动床的色谱分离装置中，以水为洗脱剂，控制分离温度为 70°C，分离