一种利用玉米淀粉制备抗性糊精和聚葡萄糖的系统及方法与流程

本发明属于生物质应用，特别涉及一种利用玉米淀粉制备抗性糊精和聚葡萄糖的系统及方法。

背景技术：

1、抗性糊精是一种商业化较为成熟的水溶性膳食纤维产品，被广泛应用于各种食品、饮料、乳制品和保健品中，起到“减糖、纤维强化、填充质构和益生元”的功能作用。食品工业生产中用作脂肪代用品、优质代糖填充剂、防冻剂、水分保持剂、水溶性膳食纤维来源等。抗性糊精一般以淀粉为原料，将焙烤糊精的难消化成分用工业技术提取处理并精炼而成的一种低热量葡聚糖。近些年来，也有采取聚合方法制备抗性糊精，通过将淀粉液化后再聚合的方式制备抗性糊精。现有以玉米淀粉为原料制备抗性糊精时，淀粉利用率低，抗性糊精纯度低、颜色发黄。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种利用玉米淀粉制备抗性糊精和聚葡萄糖的系统及方法，采用复合酶液化玉米淀粉并降解玉米淀粉中的蛋白质，提高聚合反应后抗性糊精含量和透光率，再将色谱提余液中的葡萄糖制备成聚葡萄糖，不仅提高了抗性糊精的收率和透光率，还得到了高附加值的聚葡萄糖产品，显著提高了玉米淀粉的综合利用价值。

2、本发明是这样实现的，提供一种利用玉米淀粉制备抗性糊精和聚葡萄糖的系统，包括依次通过管路连通的原料罐、淀粉乳罐、酶解釜、第一刮膜蒸发器、第一聚合反应釜、溶解罐、脱色罐、离交装置和色谱分离装置，还包括依次通过管路连通的第二刮膜蒸发器和真空带式干燥装置，还包括聚葡萄糖制备组件，色谱分离装置分别设置色谱提取液出口和色谱提余液出口，色谱提取液出口通过管路与第二刮膜蒸发器的进料口连通，色谱提余液出口通过管路与聚葡萄糖制备组件的输入端口连通，真空带式干燥装置用于将抗性糊精溶液干燥成抗性糊精固体，其出料口输出抗性糊精成品，聚葡萄糖制备组件用于将色谱提余液聚合处理以制备聚葡萄糖，其输出端输出聚葡萄糖成品；原料罐用于储存玉米淀粉原料，淀粉乳罐用于将玉米淀粉溶解为淀粉乳并调节淀粉乳的波美度，酶解釜用于将淀粉乳中的淀粉液化并降解蛋白质，第一刮膜蒸发器用于将酶解后的糖液浓缩为玉米糖浆，第一聚合反应釜用于将玉米糖浆聚合制备成抗性糊精粗品，溶解罐用于将抗性糊精粗品溶解，脱色罐用于抗性糊精粗品溶解液脱色，离交装置用于将脱色后的抗性糊精粗品溶液脱盐，色谱分离装置用于将离交后的抗性糊精粗品溶液分离为色谱提取液和色谱提余液，第二刮膜蒸发器用于将色谱提取液（即抗性糊精溶液）低温提浓，真空带式干燥装置用于将浓缩后的色谱提取液（即抗性糊精溶液）干燥成抗性糊精固体。

3、进一步地，所述聚葡萄糖制备组件包括依次通过管路连通的葡萄糖收集罐、第三刮膜蒸发器、第二聚合反应釜、粉碎装置和混和罐，葡萄糖收集罐用于收集色谱提余液（即葡萄糖溶液），第三刮膜蒸发器用于将色谱提余液（即葡萄糖溶液）低温提浓，第二聚合反应釜用于将浓缩后的色谱提余液（即葡萄糖溶液）聚合反应制备聚葡萄糖，粉碎装置用于粉碎聚葡萄糖固体，混和罐用于溶解粉碎后的聚葡萄糖并调节聚葡萄糖ph以得到聚葡萄糖成品。

4、本发明是这样实现的，提供一种利用玉米淀粉制备抗性糊精和聚葡萄糖的方法，所述方法采用了如前所述的利用玉米淀粉制备抗性糊精和聚葡萄糖的系统，所述方法包括如下步骤：

5、步骤一、将原料罐中的玉米淀粉通过皮带输送到淀粉乳罐进行配乳处理，调节淀粉乳波美度，然后再送入酶解釜中进行酶解处理；

6、步骤二、将酶解釜中的酶解液通过管路依次输送到第一刮膜蒸发器、第一聚合反应釜，然后在第一聚合反应釜中进行聚合反应生成抗性糊精粗品；

7、步骤三、将抗性糊精粗品通过管路依次输送到溶解罐、脱色罐、离交装置进行溶解、脱色、脱盐处理，然后再送入色谱分离装置中进行色谱分离处理，分别得到色谱提取液和色谱提余液；色谱提取液为高纯90%抗性糊精液体，色谱提余液为低纯80%的葡萄糖液体；

8、步骤四、色谱提取液依次通过管路输送到第二刮膜蒸发器、真空带式干燥装置制备抗性糊精成品，抗性糊精成品纯度>90%，透光率达95%以上；

9、步骤五、色谱提余液则通过管路输送到聚葡萄糖制备组件制备聚葡萄糖成品，聚葡萄糖成品纯度>90%。

10、进一步地，在步骤一中，玉米淀粉中干物质量百分比浓度在85~90wt%，ph在5.0~7.0，在调乳处理时，加入反渗透水调节淀粉乳波美度在18~22°bé，采用氢氧化钠调节至ph为5.5~6.5；在酶解处理时，添加质量百分比为0.2~0.4%的商业α-淀粉复合酶和蛋白酶作催化剂，控制酶解反应温度从50~60℃反应1~3h，之后升至80~90℃，反应1~3h。

11、进一步地，在步骤二中，在第一刮膜蒸发器进行刮膜浓缩处理时，蒸发压力为5~7bar，真空度为80~90kpa，蒸发玉米糖浆至折光70~80%；在第一聚合反应釜进行聚合反应时，需添加1~3%柠檬酸作催化剂，反应过程调控为：先升温至90~110℃并控制真空度至50~70kpa，浓缩玉米糖浆至85%折光，之后调节反应温度为120~140℃，反应时间为1~3h，真空度为55~65kpa。

12、进一步地，在步骤三中，将抗性糊精粗品进一步提纯的过程是将抗性糊精粗品先输送至溶解罐中，然后再通过进料泵依次经过脱色罐、离交装置和色谱分离装置进行色谱分离处理；在脱色处理时，采用2%的活性炭作脱色剂使用，脱色温度50~70℃，脱色时间为1.0~2.0小时；在离交处理时，保证离交出料电导率<100μs/cm，透光率>90%；色谱分离处理过程的温度为40~60℃，压力为2~3bar。

13、进一步地，在步骤四中，在第二刮膜蒸发器进行刮膜蒸发处理时，蒸发压力为5~7bar，真空度为80~90kpa；在真空带式干燥装置进行真空干燥时，采用低温真空干燥，温度80~90℃，干燥时间4~6h，真空度为85~95kpa。

14、进一步地，在步骤五中，所述聚葡萄糖制备组件包括依次通过管路连通的葡萄糖收集罐、第三刮膜蒸发器、第二聚合反应釜、粉碎装置和混和罐，将色谱提余液依次经过葡萄糖收集罐、第三刮膜蒸发器、第二聚合反应釜、粉碎装置和混和罐后，制备成聚葡萄糖成品；在第三刮膜蒸发器进行刮膜蒸发处理时，蒸发压力为4~5bar，真空度为80~90kpa，蒸发至溶液折光80~85%；在第二聚合反应釜进行聚合反应时，聚合反应时需添加1~2%柠檬酸和13~17%的山梨醇作催化剂和反应截至剂，反应过程调控为：先升温至90~110℃并控制真空度至80~90kpa，浓缩葡萄糖液至90%折光，之后调节反应温度为140~160℃，反应时间为1~3小时，真空度为85~95kpa，反应完成后直接下料冷却；在粉碎处理时，根据需要将聚葡萄糖粉碎为100~200目；在混合罐中，将聚葡萄糖粉末与碳酸钠粉末混合均匀，溶解后ph在5~7。

15、与现有技术相比，本发明的利用玉米淀粉制备抗性糊精和聚葡萄糖的系统及方法具有以下特点:

16、1、通过将玉米淀粉制备抗性糊精过程中色谱提余液制备成聚葡萄糖，玉米淀粉综合利用率达95%以上。提高资源利用率的同时还制备了高附加值的聚葡萄糖产品，大大提高了玉米淀粉的综合利用价值。

17、2、通过整个工艺系统的改进和优化，将玉米淀粉用酶制剂率先降解蛋白质后再制备成抗性糊精，有效避免了蛋白质进入色谱提取液中，提高了提取液中抗性糊精的含量，可稳定控制色谱分离后的抗性糊精含量，最终抗性糊精成品含量可达90%以上，为制备优级抗性糊精提供了技术保障，同时也避免了原料玉米糖浆波动对于抗性糊精产品品质的影响。

18、3、利用刮膜蒸发器和真空干燥等设备，有效避免了高温导致的抗性糊精成品的发黄现象，提高抗性糊精成品的透光率，对后续应用和产品品质起到积极作用。