專利名稱：：玉米粉直接生產葡萄糖酸鹽的工業化方法
技術領域：
：本發明涉及工業化生產葡萄糖酸鹽的方法，更具體地涉及由玉玉米粉生產葡萄糖酸鹽的方法。
背景技術：
：目前國內公知的葡萄糖酸鹽產品之生產技術主要有兩種一種是用結晶葡萄糖由細菌發酵而成。另一種是由結晶葡萄糖經催化氧化法而制得。這兩種技術方法各有千秋，亦還各有缺陷。首先其共存之缺陷為均須由結晶葡萄糖(或原淀粉)為原料。目前生產結晶葡萄糖的起始原料是玉米淀粉，通常包括酶液化、酶糖化、精制、結晶和分離等步驟。工藝較為復雜，能耗高，導致結晶葡萄糖成本高昂。由此可見，目前葡萄糖酸鹽的產業鏈較長，需要經過由玉米粒生產玉米淀粉，再由玉米淀粉生產結晶葡萄糖，最后再由結晶葡萄糖生產葡萄糖酸鹽等環節。因此，現有技術需要更新的技術，以縮短產業鏈，節省在生產、物料流通所帶來的人力和能源方面的額外消耗。
發明內容本發明旨在提供一種粗原料(玉米或其他含淀粉物質)直接制成糖化液并直接用來轉化為葡萄糖酸鹽的工業化方法，以減少現有技術的生產環節和降低成本。在本發明的第一方面，提供一種由玉米粉直接生產葡萄糖酸鹽的工業化方法，包括調漿、液化、和糖化的步驟，其特征在于，在調漿步驟中，用粒徑為50-80目、水份《12%、脂肪《0.6%，淀粉含量^90%的玉米粉為原料。在本發明的第二方面，提供用于第一方面目的玉米粉。在本發明的第三方面，提供一種用于生產上述玉米粉的方法，包括脫胚、磨粉和篩分的步驟，其特征在于，玉米粒在脫胚之前用0.3_1%重量的水潤濕，并進行3次以上的重復脫胚，以及，玉米粒經過多次破碎達到所需粒徑，每次破碎之后進行篩分，以除去非淀粉的渣成分。采用本發明的方法，將現有技術中的由玉米制備淀粉，再由淀粉制備結晶葡萄糖，再由結晶葡萄糖制備葡萄糖酸鹽的多個生產環節大大簡化，既提高了生產效率，又降低了能耗和環境負擔。具體實施例方式本發明中涉及的由玉米制備葡萄糖酸鹽的方法總體上包括三個階段制粉，即由玉米粒制成符合需要的玉米粉；糖化，將玉米粉轉化成葡萄糖；以及后續的酸鹽化，將葡萄糖氧化成的葡萄糖酸。以下對本發明方法的各階段的各種實施方式進行詳細闡述。—、制粉為了本發明的后續步驟的需要，用于本發明的玉米粉必須達到如下要求全部粒徑在60目左右，例如50-80目，優選在60-80目；水份《12%，優選12%;脂肪《0.6%，優選<0.6%;淀粉含量^90%，優選>90%(干計)。符合這些要求的玉米粉可以替代淀粉直接用于生產葡萄糖酸鹽。在本發明的一種具體實施方式中，該制粉過程包括脫胚、磨粉和篩分步驟。脫胚用于本發明的玉米粒含水量不宜超過14%。在使用前可以除去混在在玉米粒中的雜物，例如，砂粒、玉米葉、玉米須等。本發明采用半干法脫胚和反復提胚。所謂半干法脫胚是指在脫胚芽之前，用少量的水濕潤干玉米粒，用水量適宜為玉米粒重量的0.3-1%之間。如果水量超過1%，則不利于后續的干法磨粉，若少于0.3%，則不利于脫胚。所謂反復提胚是指用玉米脫胚機對玉米粒進行多次脫胚，通常是進行3至6次，優選4至5次。當然，進行更多次的脫胚也是可行的。通過半干法脫胚和多次脫胚，可以獲得玉米粒重量8%重量的胚芽的脫出率，遠高于現有技術的脫胚率。脫出的胚芽遠貴于玉米，可以用于煉制玉米油。因此，本發明的脫胚方法提高了副產品的附加值。磨粉和篩分在本發明中，不能將脫胚后的玉米粒一次性粉碎成60目左右的粒徑，因為這樣不便于從玉米中分出淀粉之外的成份(統稱為渣成份)，例如角質、粗纖維、玉米皮等。應該通過多次碾磨達到預定粒徑，并且在每次碾磨之后進行篩分，以分出其中的玉米渣。優選使用石磨和帶碾槽的鋼磨來粉碎玉米。在本發明的具體實施方式中，可以用石磨或鋼磨將玉米碾磨6-9次，每次碾磨之后進行篩分，以除去上述渣成份。利用上述方法，獲得的玉米粉粒徑不超過50目，優選不超過60目，水份《12%，脂肪《0.6%，淀粉含量>90%(干計)。在優選的工藝條件下，可以獲得全部在60以下的玉米粉。用粒徑不超過60目的玉米粉非常有利于提高玉米粉的液化和糖化速度。玉米粉收率70%(對玉米粒)，凈胚芽收率8%，胚芽純度很高(無附著淀粉乳及角質)，細粉(粒徑小于80目的玉米粉)收率10%，飼料粉收率12%。回收的胚芽可以用于提取植物油，細粉可以出售給食品廠制成食品，該細粉主要為淀粉，但是由于其粒徑太小，使后面的過濾操作難以進行，因此應該將其從玉米粉中分出；飼料粉主要包含渣成份，可以用作動物飼料。采用上述加工方法，增加了產出，提高了經濟效益。使得獲得玉米粉的成本與玉米的收購價格持平。另外，所獲得的符合上述指標的玉米粉，可以保證能在制糖階段的液化后提取到玉米蛋白，凈獲得320元利潤(每噸酸鈉計)。上述方法所獲得的玉米粉可以直接經過糖化和氧化而制備葡萄糖酸鹽。二、制糖制糖階段包括以下步驟調漿一酶液化一去渣一酶糖化一分離脂肪一脫色一離子交換。1.調漿將上述步驟獲得的玉米粉計量到一個例如罐或者反應釜中，加入適量的水，并將ra值調節至適于液化酶活性的范圍。在本發明中，特別地，采用熱水進行調漿，以促進玉米漿的糊化。熱水的溫度通常可以在40-6(TC，優選在45-55t:，最優選在48_52°C之間。在此優選溫度下調漿，還可以防止漿液被乳酸菌感染。在加入水之后，再向漿液中引入液化酶，然后在適宜酶活性的溫度下攪拌。現有技術中使用的液化酶皆可以用于本發明。在本發明的一個實施例中，選用購自諾維信公司的立刻來液化酶(LiguozymeSupra)。這種酶的最佳ra值是5.3。2.酶液化4在這一步驟中，先用噴射液化器進行第一次噴射液化，然后用另一個設備進行持續液化。在進料前，先將噴射液化器預熱至iooii5t:，優選預熱至i08t:。然后開啟回流裝置引入已調節好的玉米粉漿，進行上述第一次噴射。進料泵的壓力可以維持在0.4Mpa左右，蒸汽壓力可以在O.6Mpa左右。第一次噴射后，物料進入層流罐進行連續液化。由于在本發明中使用的液化酶不能在上述高溫下長期維持，否則會使液化酶失去活性，在連續液化中，使玉米粉漿在降低的溫度下維持一段時間，通常為6090分鐘，以將淀粉鏈充分斷裂成聚合度為幾到十幾的低聚糖，連續液化是在909『C的溫度，優選9395t:的溫度。在連續液化過程中，間斷地用碘色反應檢測液化的程度。碘液反應為紫紅色(DE值14-16)，即可視為正常。本發明的另一個特點在于，在上述連續液化之后，進行一個第二次噴射液化過程。與第一次噴射不同，該第二次噴射的溫度在130-145t:之間，其中優選135-140°C。進行該高溫液化過程的目的是使其中的蛋白質充分凝固，凝固后的蛋白質能與水相很好地分層，這樣很容易在后續步驟中分離出去。作為進一步的優選，可以在該步驟之前進行一次快速蒸餾(閃蒸)過程，以回收系統中的大量蒸汽。3.去渣過濾所獲得的漿料，以分出物料中的渣，該渣中含植物纖維和凝固的蛋白質。4.酶糖化在該步驟中，在糖化酶的作用下，漿料中的低聚糖進一步被降解，轉化為單糖——葡萄糖。可以使用現有技術已知的糖化酶進行糖化，在一個優選實施例中，用諾維信公司生產的混合糖化酶(DextrozymeDx1.5x)。作為優選，糖化的溫度為61_62°C，ffl為4.3-4.5，酶的用量優選為0.7升/噸干物。在本發明的一種更優選的方式中，糖化溫度為65t:，此溫度可以減小乳酸菌對糖化液的污染。明顯的是，在其他溫度JH值和用量之下也是可行的，只不過其糖化速度不會達到最佳。在一個典型的操作例中，該酶糖化操作是在一個糖化罐中進行，液化液由貯罐泵來后，裝料至規定位置，待溫度達到65t:時，調節ra至規定值ra4.3(用4%鹽酸調節)，投入規定量的糖化酶，開攪拌器攪拌2小時，測定一次DE值，做好記錄，此后每隔5小時送檢一次DE值，在開始糖化后30小時內DE值上升會較快，可能到DE90X，而后上升速度變慢，在DE值到達90%時，加強檢測，達到峰值后(97%以上)，再開攪拌20-30分鐘后，迅速放料。5.分離脂肪在糖化后的物料中通常脂肪含量不會超過0.6%。在少數情況下，由于原料的差異或者工藝條件控制的不精確性，會得到脂肪含量超過0.6%的玉米粉。這時，可以通過一臺分層雙溢流離心機(例如英國Dwyer公司的Dorr-01ivermerrcoGsu)進行離心分離。6.脫色將糖化液引入一個釜或者罐中，在70-95t:，優選75-9(rC，更優選在8085t:下攪拌2030分鐘，然后分離除去活性炭。此步驟是為了除去糖化液中的有色雜質，提高其透光率。7.離子交換在上述操作所得的物料中會含有大量的陰離子和陽離子，需要用離子交換樹脂除去，以降低糖化液的電導率。為此，在用陽離子交換樹脂除去陽離子后，再用陰離子交換樹脂交換除去陰離子。作為一種更加優選的方式，可以采用裝有均勻混合在一起的陰、陽離子樹脂的混合柱進行離子交換。這里使用的陰、陽離子混合柱技術是現有技術已知的，其詳細內容披露在例如張力田所著的《淀粉糖》，輕工業出版社，第216-220中。但是，因為其操作復雜的緣故，目前在國內尚沒有產業化應用。發明人發現，采用混合床法進行離子交換，對于本發明的玉米粉直接制備葡萄糖酸的方法，在催化氧化時速度更快。在進行離子交換時，使糖液由上而下流經離子交換柱。檢測流出液的指標，控制電導在10-iiQ/cm以下，PH5.0-6.0，指標不符時要調節各柱之流速，將不合格之糖液回流。通過混合床離子交換和分層雙溢流離心機的離心分離，從而獲得DE值在98%以上，DP1值為90%，蛋白質基本是0，電導率IO，透光率100%的優質糖化液，并且在高度連續性的生產線上，邊出糖邊氧化，保證了糖化液的新鮮度，從而克服了現有技術中的結晶葡萄糖在結晶罐中由酵母發酵(尤其是三角酵母發酵)所引發的質量問題(包括結晶糖在貯藏運輸保管方面所造成的發酵)，因此按照本發明方法生產出的糖化液立即輸送去催化氧化，反應速度比用結晶葡萄糖快40%以上，得到意想不到的效果。很明顯地，在上述糖化階段中的操作不必嚴格遵循上述順序。例如，酶糖化也可以發生在去渣之前，也可以是在分離脂肪之后，而脫色也可以在分離脂肪之前。在本發明的優選方式中，是按照調漿一酶液化一去渣一酶糖化一精制一離子交換的順序進行。至此，可以獲得無色透明的葡萄糖液。該葡萄糖液可以直接進行下一步的催化氧化。三、催化氧化接下來，可以采用現有技術已知的氧化方法將獲得的葡萄糖溶液直接氧化成葡萄糖酸鹽溶液。葡萄糖液的催化氧化時本領域已知的，其通常采用鈀催化劑。該方法詳細披露在CN1153166中，目前已為國內絕大多數廠家所采用。在上述操作中，糖化和催化氧化的方法是本領域已知的，除了其中強調的優選方式之外。很容易理解的是，本領域技術人員還可以用其他的已知或未知的糖化和催化氧化的方法來從本發明中獲得的玉米粉制備葡萄糖酸鹽。也可以用細菌發酵法或者酶氧化法將葡萄糖轉化成葡萄糖酸鹽。本發明的一個重要創新點在于，通過特別的玉米制粉工藝，使得加工獲得的玉米粉可以直接進行液化處理，將獲得的糖液直接進行催化氧化，省去了由玉米制備玉米淀粉的環節。這種改進具有很大的經濟和環保效益。具體而言，按照原先工藝，需要先以玉米制成淀粉，再由玉米淀粉制備葡萄糖，葡萄糖酸生產企業又需要將葡萄糖再溶于水，以獲得糖化液。這不僅浪費水資源，還大大增加了能耗，另外淀粉生產中還存在一定的污染。采用本發明的方法顯然克服了這些缺陷，同時，降低了生產成本。實施例采用符合下列質量標準的玉米粉作原料玉米粉細度60目全通，水份12%，脂肪0.6%，淀粉含量90%(干計)。制備過程包括以下步驟將玉米粉用5(TC水調成濃度為30wt%的漿液，按0.7升/噸干物的量加入立刻來高溫液化酶，ra值是5.3。在酶連續液化過程中，第一次高溫噴射液化溫度為105-ll(TC，時間為16分鐘，在層流罐中維持液化60-90分鐘，溫度為90-95°C，DE值12-16%。第二次高溫噴射溫度為135°C，時間為10分鐘。過濾除渣后進入酶糖化工序，條件為，用諾維信公司生產的糖化酶DextrozymeDxl.5x，用量O.7升/噸干物，溫度65。C，ra值4.3-4.5，時間48-60小時，DE值97-98%。然后，順次經歷精制(脫色)、混合床離子交換步驟。用鉍鈀炭催化劑催化氧化糖液，轉化率達到98%以上。最后經過微孔過濾分出催化劑，得到水劑葡萄糖酸鈉產品。該水劑經過濃縮、結晶、離心和干燥等操作，轉化為固體產品。經上述實施例測算，用本發明技術所生產之葡萄糖酸鈉成本，耗能，三廢等列表如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注水、電、汽消耗及廢水排放均不包括制糖及氧化，僅指原料方面。由此可見，本發明技術在降低成本及節能減排方面有巨大的優越性，以本實例計算，若年產10萬噸產品，可降低成本近1億元，節電1120萬度，節煤27萬噸，減少污水排放35萬噸。權利要求一種由玉米粉直接生產葡萄糖酸鹽的方法，包括調漿、液化、和糖化的步驟，其特征在于，在調漿步驟中，用粒徑為50-80目、水份≤12％、脂肪≤0.6％，淀粉含量≥90％的玉米粉為原料。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，使用45-55t:的溫水進行調漿。3.根據權利要求1所述的方法，其中，在所述糖化過程中包括第一次噴射液化和第二次噴射液化，所述第一次噴射液化的溫度在100115t:之間，所述第二次噴射液化的溫度在130145。C之間。4.根據權利要求3所述的方法，其中，在所述二次噴射之后，通過過濾除去糖化液中的植物纖維和凝固的蛋白質。5.根據權利要求1所述的方法，其中，在所述糖化之后用分層雙溢流離心機離心除去大部份脂肪。6.根據權利要求1所述的方法，其中，作為制糖的最后一步，用陰、陽離子樹脂混合床進行離子交換，使糖液由上而下流經離子交換柱，控制流出液的電導在10-yQ/cm以下，ra在5.0-6.0。7.—種玉米粉，粒徑為50-80目，水份《12%、脂肪《0.6%，淀粉含量>90%。8.根據權利要求7所述的玉米粉，其粒徑在60-80目之間。9.一種用于生產權利要求7所述玉米粉的方法，包括脫胚、磨粉和篩分的步驟，其特征在于，玉米粒在脫胚之前用0.3-1%重量的水潤濕，并進行3次以上的重復脫胚，以及，玉米粒經過多次破碎達到所需粒徑，每次破碎之后進行篩分，以除去非淀粉的渣成分。10.根據權利要求9所述的方法，其中，進行4-5次脫胚。11.根據權利要求9或10所述的方法，其特征在于，玉米脫胚之后經8道磨粉及篩分。12.根據權利要求9或10所述的方法，其特征在于，在玉米加工全過程中設備溫度不超過60。C。全文摘要本發明提供一種從玉米粒粉直接生產葡萄糖酸鹽的方法，包括調漿、液化、和糖化的步驟，其特征在于，在調漿步驟中，用粒徑為50-80目、水份≤12％、脂肪≤0.6％，淀粉含量≥90％的玉米粉為原料。另外還涉及用于本發明目的的玉米粉和生產該玉米粉的方法。采用本發明的方法，可以減少由玉米粒到葡萄糖酸鹽的生產環節，降低成本和環境負擔。文檔編號C12P7/42GK101781665SQ20101013445公開日2010年7月21日申請日期2010年3月10日優先權日2010年3月10日發明者宋云昌,宋永良,游漢生,范建良申請人:游漢生;浙江五龍化工股份有限公司