一种淀粉质原料的酶解方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种淀粉质原料的酶解方法。
【背景技术】
[0002] 目前国内企业对淀粉质原料的酶解方法包括将玉米粉加入水中进行调浆得到浆 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，再将获得的液化清液与糖化酶接触在60°C下进 行糖化。
[0003] 但是，上述酶解工艺消耗的蒸汽量较大，有待进一步改进。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种能够在很大程度上降低酶解蒸汽 用量的淀粉质原料酶解方法。
[0005] 为了实现上述目的，本发明的发明人进行了大量的研究，结果发现，如果将闪蒸后 的液化液、糖化液、闪蒸得到的冷凝水和淀粉浆液按照一定的顺序进行换热能够最大程度 地回收利用酶解工艺中的热量，从而节省工艺所需的蒸汽量。因此，本发明提供了一种淀粉 质原料的酶解方法，该方法包括由淀粉质原料制备淀粉浆液，将淀粉浆液进行液化，得到液 化液，再将所得液化液进行闪蒸，得到闪蒸后的液化液和冷凝水，并将闪蒸后的液化液进行 糖化，其中，该方法还包括将闪蒸后的液化液与糖化所得糖化液和闪蒸得到的冷凝水进行 换热，以使糖化液的温度升高5-18°C且冷凝水的温度升高15-35°C;再将升温后的冷凝水与 淀粉浆液进行换热，以使淀粉浆液的温度升高5-22°C。
[0006] 通过上述技术方案，本发明在很大程度上减少了酶解工艺消耗的蒸汽量。
[0007] 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）。
[0008] 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】
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 本发明提供的淀粉质原料的酶解方法包括由淀粉质原料制备淀粉浆液，将淀粉浆 液进行液化，得到液化液，再将所得液化液进行闪蒸，得到闪蒸后的液化液和冷凝水，并将 闪蒸后的液化液进行糖化，其中，该方法还包括将闪蒸后的液化液与糖化所得糖化液和闪 蒸得到的冷凝水进行换热，以使糖化液的温度升高5-18°C，优选8-15°C，且冷凝水的温度 升高15-35°C，优选20-30°C;再将升温后的冷凝水与淀粉浆液进行换热，以使淀粉浆液的温 度升高5-22°C，优选10_20°C。
[0012] 根据本发明，只要将闪蒸后的液化液与糖化所得糖化液和闪蒸得到的冷凝水进行 换热，使闪蒸后的液化液的热量传递给糖化液和冷凝水使其温度升高即可，对三者进行换 热的顺序没有特殊的要求，可以先将闪蒸后的液化液与糖化液进行换热，再将与糖化液换 热后的液化液和闪蒸得到的冷凝水进行换热，也可以先将闪蒸后的液化液与闪蒸得到的冷 凝水进行换热，再将与冷凝水换热后的液化液和糖化液进行换热。但是，本发明的发明人发 现，如果先将闪蒸后的液化液与糖化液进行换热能够进一步降低酶解过程中的蒸汽用量， 因此，优选地，将闪蒸后的液化液与糖化所得糖化液和闪蒸得到的冷凝水进行换热的方式 为：先将闪蒸后的液化液与糖化液进行换热，再将与糖化液换热后的液化液和闪蒸得到的 冷凝水进行换热。
[0013] 根据本发明的优选实施方式，将闪蒸后的液化液与糖化液换热后，闪蒸后的液化 液的温度降低15_20°C;将与糖化液换热后的液化液和闪蒸得到的冷凝水换热后，与糖化液 换热后的液化液的温度降低15_25°C;将升温后的冷凝水与淀粉浆液换热后，冷凝水的温度 降低 22-28 °C。
[0014] 根据本发明，对所述换热的具体操作没有特别要求，只要能够使热量按照以上方 式传递即可。一般地，可以借助换热器来实现换热，所述换热器可以为各种常用的换热器， 且可以通过商购获得，例如美国Brown公司的螺旋扁管换热器。
[0015] 根据本发明，由淀粉质原料制备淀粉浆液的方法可以为本领域常规的各种方法， 例如，可以将淀粉质原料粉碎（控制平均粒径为10-50ym)后与水混合得到淀粉浆液。其 中，对淀粉浆液的浓度没有特别的限制，以淀粉质原料的干重计，所述淀粉浆液的浓度优选 为32-40重量％，更优选为35-40重量％。所述淀粉浆液的pH值可以为5. 6-5. 8。
[0016] 更优选地，所述液化的条件包括：液化的温度为105-125°c(更优选为 110-120°C)，液化的时间为5-9min(更优选为6-8min)。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）。而且，由于淀粉浆液进行了换热，因而降低了液化喷射时所需的蒸汽的量。
[0017] 液化所用淀粉酶的量可以为本领域的常规选择，优选情况下，相对于每吨以干重 计的淀粉质原料，液化所用淀粉酶的量为400-450g，更优选为420-450g。
[0018] 其中，液化所用淀粉酶可以为本领域常规采用的淀粉酶，如a-淀粉酶、β_淀粉 酶和异淀粉酶；也可以为耐高温淀粉酶。优选情况下，使用耐高温淀粉酶即耐高温a-淀粉 酶。耐高温a-淀粉酶具有极好的耐热性，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。上述各 种淀粉酶均可以通过商购获得。
[0019] 根据本发明，可以按照本领域常规的条件进行闪蒸，优选情况下，所述闪蒸的条件 包括闪蒸的压力为-〇. 〇6MPa至-0. 09MPa。闪蒸的温度为95-1KTC。闪蒸的时间为5-15s。 为了使淀粉质原料的酶解更为彻底，本发明的方法还可以包括将闪蒸后的料液在闪蒸温度 下维持2-2. 5h。
[0020] 根据本发明，对所述糖化的条件没有特别的限制，优选地，所述糖化的条件包括糖 化的温度为60-70°C，糖化的pH值为4. 2-4. 4,糖化的时间为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，相对于每吨以干重计的淀粉质原料，所糖化所 用糖化酶的量为550-650g。
[0021] 其中，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。所述糖化酶可以通过商购获得。
[0022] 对所述糖化的方式没有特别的要求，可以参照本领域的常规方式进行，例如，将闪 蒸后的液化液加入糖化罐中，加入糖化酶并搅拌，一般将DE值达到98-98. 8%作为糖化终 点。
[0023] 根据本发明，所述方法还可以包括将糖化液进行浓缩，以得到糖浆。相对于现有的 处理方法，本发明的方法回收利用了酶解工艺中的热量，使得糖化液进入浓缩工序前的温 度升高，因此本发明的方法特别有利于节省浓缩步骤的能耗。
[0024] 根据本发明，所述淀粉质原料可以为本领域公知的各种可以用于酶解、发酵的含 有淀粉的原料，例如，可以选自玉米、薯类、小麦和高粱中的一种或多种。
[0025] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0026] 以下实施例中，使用的淀粉质原料为将玉米（水分含量为13重量％ )粉碎后得到 的平均粒度为10微米的玉米原料；换热借助列管换热器（美国Brown公司）进行，具体操 作参见其说明书；透光率的测定方法参照标准QB/T2319-1997,所用仪器为光谱SP-752紫 外可见分光光度计（上海光谱仪器有限公司），透光率越高，说明糖液的浊度越低，糖液越 纯净；DE值采用斐林试剂滴定检测法测得。以下实施例中，未注明具体条件的实验方法的， 按照常规条件进行。
[0027] 实施例1
[0028] 往淀粉质原料中加水调至干物质含量为35重量％，加入氢氧化钙调节pH= 6. 0， 加入a-淀粉酶（每吨干物质加入420g的a-淀粉酶），搅拌均匀后用泵将混合物打入液 化喷射器，喷射至115°C，保持6min，液化消耗的蒸汽的量如表1所示，获得的液化液的DE 值为14%。将液化液闪蒸（压力为-0· 06MPa，时间为10秒）至95°C。将闪蒸后的液化液 加入糖化罐，在60°C，pH值4. 4下，加入糖化酶（杰能科公司生产的4060复合糖化酶，每吨 干物质加入550