一種高純度分子量可控聚葡萄糖的製備方法
2023-09-12 17:07:25
專利名稱：一種高純度分子量可控聚葡萄糖的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種聚葡萄糖的製備方法，特別涉及一種高純度分子量可控聚葡萄糖的製備方法。
背景技術：
聚葡萄糖是一種功能性食品添加劑，可補充人體所需的水溶性膳食纖維，是一種低熱量、無糖、低血糖指數的特殊碳水化合物，還具有益生元的特點，廣泛用於飲料、乳製品、焙烤食品、保健品和藥品、糖果肉製品等食品行業中，具有改善食品質構，起到營養強化功能，聚葡萄糖對人體的特殊療效作用日益明顯，其特殊營養功能受到醫學和食品行業的廣泛關注，又可工業化生產，聚葡萄糖的新產品將擁有更廣闊的消費市場，以聚葡萄糖作為功能性食品的原料需求量將大大增加。現有工藝的聚葡萄糖含有檸檬酸較多，致使產品的pH值低，高溫聚合時易於產生焦糖色素、檸檬酸酯、5-羥甲基糠醛等副產物，使產品顏色較深，具有發苦、發澀、辛辣味等不良口感，影響在食品添加中的應用。淨化時採用活性炭脫色和樹脂離子交換等，會浪費大量熱量和酸鹼，增加工業化生產中的成本。同時由於產品分子量的不同，導致在溶解速度、 狀態等方面差異較大，給產品的應用過程帶來不便。需求一種合成溫度較低、顏色較淺、分子量分布較均勻並可調節的聚葡萄糖產品以解決以上難題需求迫切。專利CN1834110A公開了一種改性聚葡萄糖及其製備工藝，其存在的問題是分子量差異過大，導致溶解速度及狀態差異較大，影響終端產品的色澤及口感，嚴重製約聚葡萄糖在高端產品中的應用推廣。 本專利採用色譜分離技術按聚葡萄糖分子量大小進行調控，使產品分子量均一，產品性能穩定，生產的聚葡萄糖擁有較廣闊的消費市場。
發明內容
本發明的目的就是提供一種高純度分子量可控聚葡萄糖的製備方法，該方法製備的產品均一、穩定，口感好，可得白色的粉狀聚葡萄糖成品。本發明採取的技術方案為一種高純度分子量可控聚葡萄糖的製備方法，包括步驟如下(1)將乾燥的葡萄糖、山梨醇、檸檬酸進行配料混合均勻；(2)將配好的原料在130 220°C，真空度為0. 065-0. 098MPa的條件下，攪拌反應；(3)加入溫水化料，配成質量濃度為30 50%的聚葡萄糖溶液；(4)採用離子交換樹脂(可用弱鹼性或強鹼性大孔樹脂)調節聚葡萄糖溶液的PH 值；(5)採用超濾膜和納濾膜進行超濾除雜、納濾提純和分離；(6)將提純分離後的物料進行色譜分離，得到所需分子量區間聚葡萄糖液；(7)將步驟(6)的聚葡萄糖液進行三效脫水濃縮，噴霧乾燥得粉末產品。
進一步地，上述步驟(1)中，所述的葡萄糖、山梨醇、檸檬酸按重量份數比85 92 9 13 0. 6 1. 2進行配料。上述步驟O)中，反應溫度為140-190°C，小試實驗所用反應釜為負壓玻璃反應釜，以導熱油為載體。上述步驟O)中，所述的真空條件真空度為0. 072-0. 095MPa，攪拌反應1. 5 4. 5 小時，攪拌速度為75 140轉/分鐘。上述步驟中PH值調至3. 5 6. 5。上述步驟(5)中超濾膜優選10000或20000或50000分子量卷式或管式超濾膜， 納濾膜優選1000分子量納濾膜。截留大分子物質如焦糖色素等，納濾膜透過水、離子、葡萄糖、檸檬酸酯等小分子物質，達到淨化聚葡萄糖溶液的目的。上述步驟(6)中色譜分離為一次或多次；色譜分離系統為六柱分離，色譜溫度為 50 90°C，進料濃度為30% 70% (wt% )0上述步驟(7)濃縮至質量濃度50 80%的液體聚葡萄糖溶液，三效脫水用蒸發器真空度為0. 03 0. 09MPa,噴霧乾燥條件為進風溫度為150 350°C，排風溫度為75 180°C，壓力為-80 -500Pa。上述高純度分子量可控聚葡萄糖的製備方法製備的聚葡萄糖產品，其為白色粉末，其中聚葡萄糖質量含量> 92% ；進一步優選聚葡萄糖質量含量> 95%，通過色譜分離技術可得分子量為50000以下任意區間的產品；本發明真空下低溫聚合，減少焦糖色及副產品的生成；通過膜結成技術進行淨化分離，避免使用活性炭及離子交換樹脂，以減少汙染物的排放並降低生產成本。用色譜分離技術對其進行分子量的分段截取，得到不同分子量區間的均勻聚葡萄糖產品。以保證應用過程中溶解速度、口感、色澤、功能等穩定。本發明具有的優點1、聚合反應採用變頻電機可控溫度的負壓反應釜中進行，攪拌更加充分，聚合反應較徹底，降低聚葡萄糖中還原糖含量，提高聚葡萄糖的含量(可使葡萄糖含量 92 %，5-羥甲基糠醛含量< 0.05%);2、超濾膜和納濾膜的採用截留了大分子的色素和葡萄糖、檸檬酸等小分子物質， 提高了聚葡萄糖的含量(可使葡萄糖含量95%，5_羥甲基糠醛含量 < 0. 02 % )，節省了活性炭和離交樹脂脫色等步驟，節約能源，節省酸鹼用量排放，保護環境；3、採用色譜分離技術對聚葡萄糖進行了分子水平的分離，真正實現了產品的均一與穩定，大大提高產品品質，拓寬了使用領域；4、採用樹脂離交方法調節PH值，減少了金屬性鹽類溶液調節PH值時增加的離子量，提高食品安全性；5、運用較先進的成熟工藝，通過進一步改進聚合反應的真空度0. 072 0. 095MPa 和溫度140 190°C，減少反應中副產物的生成，得到口感良好的產品；6、本發明聚葡萄糖液濃縮後噴霧乾燥可得白色的粉狀聚葡萄糖成品。
圖1為本發明製備方法的工藝流程圖。
具體實施例方式實施例1 ①烘料由於原料含有一定水分，於烘箱中105°C乾燥池至水分以下；②配料取的葡萄糖、山梨醇、檸檬酸按重量份數比89 12 0.7進行配料混合均勻；③縮聚反應原料在反應溫度為140_150°C、真空度為0. 072 0. 080MPa、轉速為 120r/min攪拌反應2小時；④溶解糖料加入20_60°C溫水化料，配成質量濃度為45%的聚葡萄糖溶液；⑤調節pH值採用離子交換樹脂(001X7型陽離子樹脂；D301型陰離子樹脂)調節聚葡萄糖溶液的pH值至4. 5 5. 0 ；⑥淨化調節pH值後的糖液採用超濾膜(K-5型卷式超濾膜分子量20000)和納濾膜(1000分子量)進行超濾除雜和納濾提純；⑦色譜分離I 固定相為鈣型樹脂，流動相為水；A步瞬時流量0. 412m3/h設定時間 1446秒；B步瞬時流量0. 412m3A設定時間208秒；C步瞬時流量0. 221m3/h設定時間616 秒；D步瞬時流量0. 42Im3A設定時間616秒。色譜分離II 固定相為鈣型樹脂，流動相為水；A步瞬時流量0.412m3/h設定時間 1548秒；B步瞬時流量0. 412m3A設定時間309秒；C步瞬時流量0. 221m3/h設定時間714 秒；D步瞬時流量0. 42Im3A設定時間714秒。⑧三效脫水濃縮淨化後的糖液進行蒸發脫水，得到質量濃度50 80%的聚葡萄糖溶液；濃縮後的聚葡萄糖溶液經過噴霧乾燥得到粉狀的聚葡萄糖，成品聚葡萄糖A的含量為96. 3 %，還原糖含量為0. 21%，分子量小於3000 ；成品聚葡萄糖B的含量為98. 9%， 還原糖含量為0. 10%，分子量3000 4000 ；成品聚葡萄糖C的含量為99. 3 %，分子量大於 4000。實施例2 ①烘料由於原料含有一定水分，於烘箱中105°C乾燥池至水分以下；②配料取的葡萄糖、山梨醇、檸檬酸按重量份數比86 12 0.7進行配料混合均勻；③縮聚反應原料在反應溫度為160_170°C、真空度為0. 080 0. 085MPa、轉速為 124r/min攪拌反應3小時；④溶解糖料加入20_60°C溫水化料，配成質量濃度為47%的聚葡萄糖溶液；⑤調節pH值採用離子交換樹脂(001X7型陽離子樹脂；D301型陰離子樹脂)調節聚葡萄糖溶液的PH值至4. 7-5. 2 ；⑥淨化調節pH值後的糖液採用超濾膜和納濾膜進行超濾除雜和納濾提純；⑦色譜分離I 固定相為鈣型樹脂，流動相為水，A步瞬時流量0. 531m3/h設定時間 1872秒；B步瞬時流量0. 53Im3A設定時間396秒；C步瞬時流量0. 395m3/h設定時間801 秒；D步瞬時流量0. 554m3A設定時間801秒。
色譜分離II 固定相為鈣型樹脂，流動相為水，A步瞬時流量0.531m3/h設定時間 1998秒；B步瞬時流量0. 53Im3A設定時間504秒；C步瞬時流量0. 395m3/h設定時間925 秒；D步瞬時流量0. 554m3A設定時間925秒。⑧三效脫水濃縮淨化後的糖液進行蒸發脫水，得到質量濃度50 80%的聚葡萄糖溶液；濃縮後的聚葡萄糖溶液經過噴霧乾燥得到粉狀的聚葡萄糖，成品聚葡萄糖A的含量為97. 5%，還原糖含量為0. 21%，分子量小於12000 ；成品聚葡萄糖B的含量為99. 1%， 還原糖含量為0. 10%，分子量12000-20000 ；成品聚葡萄糖C的含量為99. 4%，分子量大於 20000。實施例3 ①烘料由於原料含有一定水分，於烘箱中105°C乾燥池至水分以下；②配料取的葡萄糖、山梨醇、檸檬酸按重量份數比88 11 0.9進行配料混合均勻；③縮聚反應原料在反應溫度為170_180°C、真空度為0. 083 0. 087MPa、轉速為 115r/min攪拌反應3. 5小時；④溶解糖料加入20_60°C溫水化料，配成質量濃度為45%的聚葡萄糖溶液；⑤調節pH值採用離子交換樹脂(D201、D352)調節聚葡萄糖溶液的pH值至4. 5 5. 0 ；⑥淨化調節pH值後的糖液採用超濾膜和納濾膜進行超濾除雜和納濾提純；⑦色譜分離固定相為鈣型樹脂，流動相為水，A步瞬時流量0. 425m3/h設定時間 1453秒；B步瞬時流量0. 415m3A設定時間218秒；C步瞬時流量0. 223m3/h設定時間631 秒；D步瞬時流量0. 438m3A設定時間631秒。⑧三效脫水濃縮淨化後的糖液進行蒸發脫水，得到濃度50 80%的聚葡萄糖溶液；濃縮後的聚葡萄糖溶液經過噴霧乾燥得到粉狀的聚葡萄糖，成品聚葡萄糖A的含量為 95. 8 %，還原糖含量為0. 20%，分子量小於5000 ；成品聚葡萄糖B的含量為98. 7%，分子量大於5000。實施例4:①烘料由於原料含有一定水分，於烘箱中105°C乾燥池至水分以下；②配料取的葡萄糖、山梨醇、檸檬酸按重量份數比87 10 0.8進行配料混合均勻；③縮聚反應原料在反應溫度為170_180°C、真空度為0. 087 0. 095MPa、轉速為 108r/min攪拌反應4小時；④溶解糖料加入20_60°C溫水化料，配成質量濃度為45%的聚葡萄糖溶液；⑤調節pH值採用離子交換樹脂(D201、D352)調節聚葡萄糖溶液的pH值至4. 5 5. 0 ；⑥淨化調節pH值後的糖液採用超濾膜和納濾膜進行超濾除雜和納濾提純；⑦色譜分離固定相為鈣型樹脂，流動相為水，A步瞬時流量0. 475m3/h設定時間 1683秒；B步瞬時流量0. 475m3A設定時間379秒；C步瞬時流量0. 243m3/h設定時間657 秒；D步瞬時流量0. 483m3A設定時間657秒。⑧三效脫水濃縮淨化後的糖液進行蒸發脫水，得到濃度50 80%的聚葡萄糖溶液；濃縮後的聚葡萄糖溶液經過噴霧乾燥得到粉狀的聚葡萄糖，成品聚葡萄糖A的含量為 95. 6 %，還原糖含量為0. 22%，分子量小於8000 ；成品聚葡萄糖B的含量為98. 3%，分子量大於8000。
權利要求
1.一種高純度分子量可控聚葡萄糖的製備方法，其特徵是，包括步驟如下(1)將乾燥的葡萄糖、山梨醇、檸檬酸進行配料混合均勻；(2)將配好的原料在130 200°C，真空條件下，攪拌反應；(3)加入溫水化料，配成質量濃度為5 50%的聚葡萄糖溶液；(4)採用離子交換樹脂調節聚葡萄糖溶液的PH值；(5)採用超濾膜和納濾膜進行超濾除雜、納濾提純和分離；(6)將提純分離後的物料進行色譜分離，得到不同分子量區間聚葡萄糖液；(7)將步驟(6)得聚葡萄糖液進行三效脫水濃縮，噴霧乾燥得粉末產品。
2.根據權利要求1所述的高純度分子量可控聚葡萄糖的製備方法，其特徵是，步驟(1) 中所述的葡萄糖、山梨醇、檸檬酸按重量份數比85 92 9 13 0.6 1.2進行配料。
3.根據權利要求1所述的高純度分子量可控聚葡萄糖的製備方法，其特徵是，步驟(2) 中反應溫度為140-190°C。
4.根據權利要求1所述的高純度分子量可控聚葡萄糖的製備方法，其特徵是，步驟(2) 中，所述的真空條件真空度0. 065 0. 098MPa。
5.根據權利要求4所述的高純度分子量可控聚葡萄糖的製備方法，其特徵是，步驟(2) 中，所述的真空條件真空度為0. 072-0. 095MPa。
6.根據權利要求1所述的高純度分子量可控聚葡萄糖的製備方法，其特徵是，步驟(2) 中，攪拌反應0. 5 4. 5小時，攪拌速度為55 140轉/分鐘。
7.根據權利要求1所述的高純度分子量可控聚葡萄糖的製備方法，其特徵是，步驟(4) 中PH值調至3. 5 6. 5。
8.根據權利要求1所述的高純度分子量可控聚葡萄糖的製備方法，其特徵是，步驟(7) 濃縮至質量濃度50 80%的液體聚葡萄糖溶液。
9.權利要求1-8任意一項所述的製備方法製備的聚葡萄糖產品，其特徵是，其為白色粉末，其中聚葡萄糖質量含量> 92%。
10.根據權利要求9所述的聚葡萄糖產品，其特徵是，聚葡萄糖質量含量>95%。
全文摘要
本發明涉及一種高純度分子量可控聚葡萄糖的製備方法，將乾燥的葡萄糖、山梨醇、檸檬酸在低溫真空條件下攪拌反應，然後入溫水化料，調節pH值，採用超濾膜和納濾膜進行分離，然後色譜分離，最後脫水濃縮，噴霧乾燥得分子量為50000以下任何區間粉末產品。該方法製備的產品均一、穩定，口感好，可得白色的粉狀聚葡萄糖成品。
文檔編號A23L1/09GK102429148SQ201110358259
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月11日 優先權日2011年11月11日
發明者李瑩, 肖林, 覃樹林, 陳小剛 申請人:山東龍力生物科技股份有限公司