CN102676606A - 木糖母液发酵液澄清除杂工艺 - Google Patents
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Abstract
一种木糖母液发酵液澄清除杂工艺，属于功能糖醇生产技术领域。该生产工艺采用膜分离技术，对阿拉伯糖生产工艺中的木糖母液发酵液进行处理，其中膜系统的膜芯采用的是超滤膜，对单糖基本上不存在截留，其生产工艺步骤包括：（1）发酵、（2）发酵液澄清除蛋白、（3）脱色、（4）离子交换、（5）多效浓缩、（6）脱色、（7）色谱分离、（8）离子交换、（9）真空浓缩、(10)结晶离心、（11）干燥、筛分和包装：将晶体阿拉伯糖干燥、筛分、包装后获得成平晶体阿拉伯糖。本发明将阿拉伯糖生产工艺中的真空转鼓过滤改为膜过滤，减少了硅藻土用量，透析液质量稳定，受原料影响小，提高了后续脱色工艺的效率，有利于降低成本和劳动强度。
Description
技术领域
本发明属于功能糖醇生产技术领域，具体涉及阿拉伯糖生产过程中的木糖母液发酵液处理工艺。
背景技术
阿拉伯糖的工业生产以木糖母液为原料，经过发酵脱除葡萄糖、离心除酵母、转鼓过滤、活性炭脱色、离子交换、色谱分离、浓缩、结晶工序制得。经过发酵后料液中含有大量的蛋白，目前现有的阿拉伯糖生产工艺中消除蛋白主要是通过真空转鼓预涂硅藻土过滤后再进行活性炭脱色，但由于硅藻土本身的颗粒比较大，形成的涂层不能把发酵液中的蛋白截留住，后续的活性炭脱色难度大而且浓缩后由于杂质的原因糖液粘度增大，影响后续的结晶和产品的质量。
膜过滤工艺，就是在较高的压力下使物料经过膜后，将分子量较大的杂质和其他小分子物质实现物理分离，膜过滤工艺一般温度较低，对一些具有生物活性的物质分离十分有利。专利CN1414001介绍了“酶法制备不同低聚糖的调控方法”，通过选择不同的膜介质和膜孔径的大小，对不同聚合度的低聚糖进行即时分离，超滤液再经纳滤器分离，除掉低活性的单糖、二糖和水等小分子化合物，得到不同聚合度的低聚糖。木糖母液发酵液中含有较多的蛋白和其他的大分子物质，料液浑浊，透光度较低，蛋白等大分子物质吸附活性炭，使得料液在进行脱色时活性炭粘度增大，板框堵塞严重，过滤难度增大，较长的过滤时间使得滤液颜色呈现灰色，对接下来的离子交换树脂造成污染。选择合适的孔径超滤膜对发酵液进行处理，才能降低蛋白色素等其他大分子物质的含量，提高脱色的效率，减少硅藻土的消耗和料液对树脂的污染，达到降低成本的目的。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种阿拉伯糖生产工艺中的木糖母液发酵液澄清除杂工艺，以解决现有技术中木糖母液发酵液澄清除杂工序中使用的真空转鼓过滤存在的弊端，克服工艺中存在的料液质量不稳定、后续脱色困难、硅藻土消耗量大、能耗高等问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是采用膜分离技术，将离心液通过膜系统，其膜系统的膜芯采用的是超滤膜，有截留分子量为10万道尔顿和截留分子量为30万道尔顿的两种膜，对阿拉伯糖生产工艺中的木糖母液发酵液进行处理，本发明所述超滤膜可以是卷式膜，也可以是管式膜或是中空纤维素膜，超滤膜对单糖基本上不存在截留。其具体生产工艺步骤如下：
（1）发酵：将木糖母液加水配至Brix值16%-20%，加入尿素和磷酸并调节pH至4.6-5.0，加入酵母，维持发酵温度在33-36℃，每隔两小时测定发酵液葡萄糖含量，至葡萄糖含量降至1%以下停止发酵，发酵液离心除掉酵母；
（2）发酵液澄清除蛋白：将离心液通过膜系统，其膜系统的膜芯采用的是超滤膜，膜系统的浓缩液和透析液的体积流量比为1:12-1:30，膜前压力2.7-3.1Mpa，料液温度30℃-50℃，透析液和浓缩液的Brix值与原液基本上一致，变化较小，浓缩液可返回步骤（1）中再次发酵；
（3）脱色：向步骤（2）所得的透析液中按干物质量的4-6%加入粉末状活性炭，75℃-80℃保温25-35分钟，过滤得到脱色液；
（4）离子交换：步骤（3）得到的脱色液通过离子交换树脂进行脱盐处理得到离子交换液；
（5）多效浓缩：将离子交换液经多效蒸发器浓缩至Brix值为40-48%的糖液；
（6）脱色：将步骤（5）得到的糖液按照干物质量的4-6%进入粉末状活性炭75℃-80℃保温25-35分钟，过滤得到二脱液；
（7）色谱分离：将步骤（6）的二脱液通过色谱进行分离，收集色谱分离液；
（8）离子交换：将步骤（7）中收集到的阿拉伯糖组分液进行离子交换；
（9）真空浓缩：将步骤（8）得到的离子交换液，经真空浓缩得到Brix为80%-86%的真空浓缩糖液，真空度为9.7*104Pa；
(10)结晶离心：将步骤(9)得到的真空浓缩糖液转至结晶槽，在70-80℃保温1-1.5小时，然后以1-2℃/h的速度降温结晶，降至38-42℃进行离心分离，得到晶体阿拉伯糖和母液；
（11）干燥、筛分和包装：将晶体阿拉伯糖干燥、筛分、包装后入库保存。
本发明的积极效果在于：将阿拉伯糖生产工艺中的真空转鼓过滤改为膜过滤，减少了硅藻土用量，透析液质量受原料影响小并且稳定，提高了后续脱色工艺的效率，有利于降低生产成本和劳动强度。
具体实施例
下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1
（1）发酵：取木糖母液3吨加水配至Brix值18.5%，加入尿素10公斤和磷酸2L，调节pH至4.8，加入活性干酵母120公斤，维持发酵温度在35℃，每隔两小时测定发酵液葡萄糖含量，4小时后葡萄糖含量降至0.9%，停止发酵，发酵液离心除掉酵母；
（2）发酵液澄清除蛋白：采用膜分离技术，将离心液通过膜系统，对阿拉伯糖生产工艺中的木糖母液发酵液进行处理，将离心液通过膜系统，其膜系统的膜芯采用的是超滤膜，膜芯为透过分子量为30万道尔顿的管式超滤膜，膜系统的浓缩液和透析液的体积流量比为1:20，膜前压力维持在3.1Mpa，料液温度维持在30-45℃，透析液和浓缩液的Brix值分别为17.5%和19.5%；
（3）脱色：向步骤（2）所得的透析液中按干物质量的5%加入粉末状活性炭，75℃保温30分钟，过滤得到脱色液；
（4）离子交换：步骤（3）得到的脱色液通过离子交换树脂进行脱盐处理得到离子交换液；
（5）多效浓缩：将离子交换液经多效蒸发器浓缩至Brix值为44%的糖液；
（6）脱色：将步骤（5）得到的糖液按照干物质量的5%进入粉末状活性炭75℃保温30分钟，过滤得到二脱液；
（7）色谱分离：将步骤（6）的二脱液通过色谱进行分离，收集色谱分离液；
（8）离子交换：将步骤（7）中收集到的阿拉伯糖组分液进行离子交换；
（9）真空浓缩：将步骤（8）得到的离子交换液，经真空浓缩得到Brix为86%的真空浓缩糖液，真空度为9.7*104Pa；
(10)结晶离心：将步骤(9)得到的真空浓缩糖液转至结晶槽，在70℃保温1小时，然后以1.5℃/h的速度降温结晶，降至40℃进行离心分离，得到晶体阿拉伯糖和母液；
（11）干燥、筛分和包装：将晶体阿拉伯糖干燥、筛分、包装后，入库保存。
金属检测及质检结果如下：
实施例2
（1）发酵：取木糖母液2.5吨加水配至Brix值16%，加入尿素8.3公斤和磷酸1.7L，调节pH至4.8，加入活性干酵母120公斤，维持发酵温度在35℃，每隔两小时测定发酵液葡萄糖含量，4小时后葡萄糖含量降至0.5%，停止发酵，发酵液离心除掉酵母；
（2）发酵液澄清除蛋白：采用膜分离技术，将离心液通过膜系统，对阿拉伯糖生产工艺中的木糖母液发酵液进行处理，将离心液通过膜系统，其膜系统的膜芯采用的是超滤膜，膜芯为透过分子量为10万道尔顿以下的卷式超滤膜，膜系统的浓缩液和透析液的体积流量比为1:15，膜前压力2.8Mpa，料液温度维持在30-45℃，透析液和浓缩液的Brix值分别为15%和18%；
（3）脱色：向步骤（2）所得的透析液中按干物质量的5%加入粉末状活性炭， 80℃保温30分钟，过滤得到脱色液；
（4）离子交换：步骤（3）得到的脱色液通过离子交换树脂进行脱盐处理得到离子交换液；
（5）多效浓缩：将离子交换液经多效蒸发器浓缩至Brix值为44%的糖液；
（6）脱色：将步骤（5）得到的糖液按照干物质量的5%进入粉末状活性炭80℃保温30分钟，过滤得到二脱液；
（7）色谱分离：将步骤（6）的二脱液通过色谱进行分离，收集色谱分离液；
（8）离子交换：将步骤（7）中收集到的阿拉伯糖组分液进行离子交换；
（9）真空浓缩：将步骤（8）得到的离子交换液，经真空浓缩得到Brix为86%的真空浓缩糖液，真空度为9.7*104Pa；
(10)结晶离心：将步骤(9)得到的真空浓缩糖液转至结晶槽，在80℃保温1小时，然后以1.5℃/h的速度降温结晶，降至40℃进行离心分离，得到晶体阿拉伯糖和母液；
（11）干燥、筛分和包装：将晶体阿拉伯糖干燥、筛分、包装后入库保存。
金属检测及质检结果如下：
Claims (2)
1.一种木糖母液发酵液澄清除杂工艺，其特征是采用膜分离技术，将离心液通过膜系统，膜系统的膜芯采用的是超滤膜，有截留分子量为10万道尔顿和截留分子量为30万道尔顿的两种膜，对阿拉伯糖生产工艺中的木糖母液发酵液进行处理，其生产工艺步骤如下：
（1）发酵：将木糖母液加水配至Brix值16%-20%，加入尿素和磷酸并调节pH至4.6-5.0，加入酵母，维持发酵温度在33-36℃，每隔两小时测定发酵液葡萄糖含量，至葡萄糖含量降至1%以下停止发酵，发酵液离心除掉酵母；
（2）发酵液澄清除蛋白：将离心液通过膜系统，其膜系统的膜芯采用的是超滤膜，膜系统的浓缩液和透析液的体积流量比为1:12-1:30，膜前压力2.7-3.1Mpa，料液温度在30℃-50℃之间，透析液和浓缩液的Brix值与原液基本上一致，变化较小，浓缩液可返回步骤（1）中再次发酵；
（3）脱色：向步骤（2）所得的透析液中按干物质量的4-6%加入粉末状活性炭，75℃-80℃保温25-35分钟左右，过滤得到脱色液；
（4）离子交换：步骤（3）得到的脱色液通过离子交换树脂进行脱盐处理得到离子交换液；
（5）多效浓缩：将离子交换液经多效蒸发器浓缩至Brix值为40-48%的糖液；
（6）脱色：将步骤（5）得到的糖液按照干物质量的4-6%进入粉末状活性炭75℃-80℃保温25-35分钟左右，过滤得到二脱液；
（7）色谱分离：将步骤（6）的二脱液通过色谱进行分离，收集色谱分离液；
（8）离子交换：将步骤（7）中收集到的阿拉伯糖组分液进行离子交换；
（9）真空浓缩：将步骤（8）得到的离子交换液，经真空浓缩得到Brix为80%-86%的真空浓缩糖液，真空度为9.7*104Pa；
(10)结晶离心：将步骤(9)得到的真空浓缩糖液转至结晶槽，在70-80℃保温1-1.5小时，然后以1-2℃/h的速度降温结晶，降至38-42℃进行离心分离，得到晶体阿拉伯糖和母液；
（11）干燥、筛分和包装：将晶体阿拉伯糖干燥、筛分、包装后入库保存。
2.根据权利要求1所述的木糖母液发酵液澄清除杂工艺，其特征是本发明中所述超滤膜可以是卷式膜，也可以是管式膜或是中空纤维素膜，超滤膜对单糖基本上不存在截留。
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