CN102102116B

CN102102116B - 利用玉米皮酸水解渣制备高纯度结晶葡萄糖的方法

Info

Publication number: CN102102116B
Application number: CN 201010599028
Authority: CN
Inventors: 王德友; 孔磊; 王新伟; 赵杰
Original assignee: LUZHOU FOOD PRODUCT GROUP CORP Ltd SHANDONG PROV
Current assignee: Lu Zhou Biotechnology (Shandong) Co., Ltd.
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2030-12-21
Also published as: CN102102116A

Abstract

本发明涉及一种利用玉米皮酸水解渣制备高纯度结晶葡萄糖的方法，属于制糖工业技术领域。一种利用玉米皮酸水解渣制备高纯度结晶葡萄糖的方法，其特征在于，包括水解、初浓缩、脱色、纯化、浓缩结晶步骤。本发明以玉米皮酸解渣为原料生产结晶葡萄糖，解决了玉米皮酸水解法生产木糖、阿拉伯糖所产生的大量废渣的处理问题；采用阳离子交换树脂和模拟移动床分离回收葡萄糖和纤维寡糖，分离回收率大于90％，简化了回收工序，缩减了能耗。

Description

利用玉米皮酸水解渣制备高纯度结晶葡萄糖的方法

技术领域

本发明涉及一种利用玉米皮酸水解渣制备高纯度结晶葡萄糖的方法，属于制糖工业技术领域。

背景技术

玉米皮又称玉米纤维，是玉米粒的外皮，是玉米淀粉工业中的副产品，约占玉米总重量的10％。进入21世纪，我国玉米深加工工业出现快速发展势头，2001/02年度，我国深加工消耗玉米数量约为1250万吨，2008/09年度，我国玉米深加工消耗玉米量为3850万吨。其中将产生385万吨玉米皮。玉米皮经过酸水解提取木糖、阿拉伯糖后还剩下约30％的水解渣。水解渣中约70％的成分为纤维素，此时的纤维素经过了酸预处理，易于被纤维素酶水解为单糖和短纤维。如公开号为CN1699389A(申请号为：200510082782.9)的中国专利，公开了一种玉米皮水解制备结晶木糖的方法，包括以下步骤：将玉米皮用0.5-1mL/kg耐高温淀粉酶预处理，使玉米皮中所含的淀粉溶出，得到玉米皮液化渣；将玉米皮液化渣用1.2-2.0％H₂SO₄常压沸腾水解，水解产物包括总还原糖55-75％；将水解产物结晶，结晶时加入木糖晶种，加入晶种量为对糖膏中总糖量的20-40％。

使用玉米皮酸解渣制备结晶葡萄糖时，由于水解液中含有葡萄糖、木糖、阿拉伯糖以及短纤维等成分，直接用于结晶时会因葡萄糖纯度不高而影响成品质量，而普通精制方法很难实现进一步的分离。如公开号为CN1966665A(申请号为：200610097633.4)的中国专利，公开了一种利用玉米皮制备的水解液及其制备方法和应用。该水解液是将玉米皮采用物理方法处理，再采用化学方法和/或生物方法将破碎的玉米皮处理，制得含有葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖和甘露糖且单糖总含量占玉米皮干重54～71.9％的水解液。该水解液可用于配制培养基。上述专利虽提出了一种水解液的应用途径，但鉴于应用面窄，无法处理大量玉米皮酸解渣，无法根本解决玉米皮酸解渣直接生产葡萄糖品质不高的问题。

模拟移动床(SMB)色谱分离技术是20世纪60年代发展起来的一种新型现代化学分离技术，在制备色谱技术中最适于进行连续性大规模工业化生产。SMB技术的兴起被认为是化工技术中的一次革新，其应用范围也不断扩大，遍及石油、精细化工、生物发酵、医药、食品等很多领域，尤其在同系化合物、手性异构体药物、糖类、有机酸和氨基酸等混合物的分离中显示出其独特性能。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种以玉米皮酸水解渣为原料生产结晶葡萄糖的方法。

本发明的技术方案如下：

一种利用玉米皮酸水解渣制备高纯度结晶葡萄糖的方法，其特征在于，步骤如下，均为质量比：

(1)将玉米皮酸解渣按固液比1∶5～1∶10加水，再加入酸解渣干重1～3％的纤维素复合酶，在45～60℃，pH4～6的条件下，匀速搅拌24～36h，即得水解液；纤维素复合酶为普通市售产品，可将纤维素水解为葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和纤维寡糖。水解液溶出总固形物的45～60wt％，葡萄糖纯度为60～75wt％；

(2)将步骤(1)制得的水解液过滤，去除水解渣，然后将过滤后的水解液浓缩至糖含量25～35wt％，得浓缩水解液；

(3)向步骤(2)制得的浓缩水解液中加入活性炭，搅拌，得脱色糖液；优选的，脱色温度为75～80℃；活性炭加入量为浓缩水解液重量的3～5％；脱色时间0.5～1.5小时；

(4)将步骤(3)制得的脱色糖液通过阳、阴离子交换树脂实施连续离子交换后，得粗糖液；然后，利用模拟移动床装置进行分离，分离温度45-80℃，以阳离子分离树脂作为吸附剂，以纯化水为洗脱剂，得到葡萄糖液；

(5)将步骤(4)制得的葡萄糖液浓缩为浓度72～75wt％，纯度大于95wt％的浓糖液，然后将浓糖液放入结晶罐，由温度55～65℃降温至23℃，降温速率为1℃/h，离心、洗涤、干燥得到结晶葡萄糖。

所述步骤(1)中的玉米皮酸解渣的含水率为5.7wt％。

所述步骤(2)中的浓缩是采用安徽普朗膜浓缩系统(4040型多功能中试设备)进行浓缩；

所述步骤(4)中的粗糖液的电导率≤10μs/cm。

所述步骤(5)中的浓缩采用三效蒸发器进行浓缩，第一步浓缩至40～50wt％，第二步浓缩至72～75wt％。分离的纤维寡糖用喷雾干燥的方法进行回收。

所述步骤(5)中的结晶罐为含有1/3晶种的结晶罐。

上述步骤(4)中阳、阴离子交换树脂实施连续离子交换中的步骤及条件，可参照公开号为CN1390845A(申请号为：02135121.X)的中国专利；步骤(4)中的模拟移动床装置是由4、6、8、9、12或12个以上的色谱柱组成；1个或1个以上的色谱柱组成1个塔。模拟移动床装置是由2、3或4个以上的塔组成；同一个塔内的色谱柱经分配器相通，不同塔间的分离柱经泵或管道首尾相连；分离温度为45-80℃；原料糖液浓度为30％，其中葡萄糖浓度为18～22.5％。模拟移动床色谱分离装置分离葡萄糖、纤维寡糖、木糖阿拉伯糖，以阳离子分离树脂作为吸附剂，吸附剂填于柱内；以纯化水为洗脱剂；连续进料连续出料，同时得到三种物料，第一种为纤维寡糖浓度4％，纯度＞85％的富含纤维寡糖的物料，第二种为葡萄糖浓度13％，纯度＞90％的富含葡萄糖的物料，第三种为木糖阿拉伯糖的混合液，糖浓度较低。

本发明的有益效果如下：

1、本发明以玉米皮酸解渣为原料生产结晶葡萄糖，解决了玉米皮酸水解法生产木糖、阿拉伯糖所产生的大量废渣的处理问题；

2、本发明采用阳离子交换树脂和模拟移动床分离回收葡萄糖和纤维寡糖，分离回收率大于90％，简化了回收工序，缩减了能耗；

3、本发明于50℃左右采用酶法水解，大大降低了能耗，减少了其他药品的污染。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例详细说明本发明，实施例中均为质量百分比，纤维素复合酶购自枣庄杰诺生物酶有限公司，LZJZ型三效蒸发器购自山东泓洲化工机械有限公司。实施例中所述玉米皮酸解渣为玉米皮按照公开号为CN101029060A的中国专利方法提取木糖后获得的玉米皮废渣，含水率为5.7％，模拟移动床购自无锡绿色分离技术研究所有限公司，阳离子分离树脂购自武汉远程科技发展化工有限公司，型号DIAION UBK530。

实施例1

流程如图1所示的利用玉米皮酸水解渣制备高纯度结晶葡萄糖的方法，具体步骤为：

(1)玉米皮酸解渣1kg，按固液比1∶8加水，再加入0.02kg纤维素复合酶，50℃，pH5.0匀速搅拌24h，得到水解液。该水解液中糖浓度为5.56wt％，其中葡萄糖的纯度为65.5wt％；

(2)将水解液过滤去除水解渣并将过滤后的水解液通入安徽普朗膜浓缩系统(4040型多功能中试设备)进行浓缩，将糖浓度浓缩至30.2wt％，得浓缩水解液；

(3)将浓缩水解液升温至78℃，加入浓缩水解液质量3.5％的活性炭脱色50min，得脱色糖液；

(4)将脱色糖液通过阳、阴离子交换树脂实施连续离子交换，使糖液电导率在9.1μs/cm，得粗糖液；然后将上述粗糖液通过模拟移动床分离葡萄糖和少量的纤维寡糖、木糖、阿拉伯糖，分离温度60℃，以阳离子分离树脂作为吸附剂，以纯化水为洗脱剂，分离后葡萄糖纯度为96.8wt％，得葡萄糖液；

(5)将葡萄糖液用三效蒸发器浓缩，第一步浓缩至浓度45wt％，第二步浓缩至74.5wt％，得浓糖液；木糖、阿拉伯糖、纤维寡糖用喷雾干燥的方法进行回收；然后，将浓糖液放入含有1/3晶种的结晶罐，利用夹套冷凝水降温，由60℃降温至23℃，降温速率为1℃/h，然后离心、洗涤、干燥得到结晶葡萄糖。

经采用同比例放大的方法测算，每吨玉米皮酸解渣可回收纯度为96.8wt％的葡萄糖结晶605千克，本发明利用玉米皮酸解废渣生产葡萄糖，大大减少了排放，同时提高了玉米皮的附加值。

实施例2

流程如图1所示利用玉米皮酸水解渣制备高纯度结晶葡萄糖的方法，具体步骤为：

(1)玉米皮酸解渣1kg，按固液比1∶10加水，再加入0.03kg纤维素复合酶，53℃，pH4.8匀速搅拌36h，得到水解液。该水解液中糖浓度为4.82wt％，其中葡萄糖的纯度为66.3wt％；

(2)将水解液过滤去除水解渣并将过滤后的水解液通入安徽普朗膜浓缩系统(4040型多功能中试设备)进行浓缩，将糖浓度浓缩至29.5wt％，得浓缩水解液；

(3)将浓缩水解液升温至80℃，加入浓缩水解液质量3％的活性炭脱色60min，得脱色糖液；

(4)将脱色糖液通过阳、阴离子交换树脂实施连续离子交换，使糖液电导率在8.7μs/cm，得粗糖液；然后将上述粗糖液通过模拟移动床分离葡萄糖和少量的纤维寡糖、木糖、阿拉伯糖，分离温度70℃，以阳离子分离树脂作为吸附剂，以纯化水为洗脱剂，分离后葡萄糖纯度为97.3wt％，得葡萄糖液；

(5)将葡萄糖液用三效蒸发器浓缩，第一步浓缩至浓度45.4wt％，第二步浓缩至75.7wt％，得浓糖液；木糖、阿拉伯糖、纤维寡糖用喷雾干燥的方法进行回收；然后，将浓糖液放入含有1/3晶种的结晶罐，利用夹套冷凝水降温，由55℃降温至23℃，降温速率为1℃/h，然后离心、洗涤、干燥得到结晶葡萄糖。

经采用同比例放大的方法测算，每吨玉米皮酸解渣可回收纯度为96.8wt％的葡萄糖结晶610千克。

本发明不局限于上述具体实施例，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的具体方案，但不论做怎样的替代和变换，凡是与本申请相同或相似的技术方案，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用玉米皮酸水解渣制备高纯度结晶葡萄糖的方法，其特征在于，步骤如下，均为质量比：

（1）将玉米皮酸解渣按固液比1:5～1:10加水，再加入酸解渣干重1～3wt%的纤维素复合酶，在45～60℃，pH4～6的条件下，匀速搅拌24～36h，即得水解液；

（2）将经水解后的水解液过滤，去除水解渣，然后将过滤后的水解液浓缩至糖含量25～35wt%，得浓缩水解液；

（3）向浓缩水解液中加入活性炭，搅拌，得脱色糖液；

（4）将脱色糖液通过阳、阴离子交换树脂实施连续离子交换后，得粗糖液；然后，利用模拟移动床装置进行分离，分离温度45-80℃，以阳离子分离树脂作为吸附剂，以纯化水为洗脱剂，得到葡萄糖液；

（5）将葡萄糖液浓缩为浓度72～75wt%，纯度大于95wt%的浓糖液，然后将浓糖液放入结晶罐，由温度55～65℃降温至23℃，降温速率为1℃/h，离心、洗涤、干燥得到结晶葡萄糖；

所述步骤（4）中的粗糖液的电导率≤10μs/cm。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的玉米皮酸解渣的含水率为5.7wt%。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的脱色温度为75～80℃；活性炭加入量为浓缩水解液重量的3%～5%；脱色时间0.5～1.5小时。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（5）中的浓缩采用三效蒸发器进行浓缩，第一步浓缩至40～50wt%，第二步浓缩至72～75wt%。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（5）中的结晶罐为含有1/3晶种的结晶罐。