擠壓蒸煮澱粉糖漿原料的加工方法、加工裝置和糖化方法

2023-05-02 14:50:51 2

專利名稱：擠壓蒸煮澱粉糖漿原料的加工方法、加工裝置和糖化方法
技術領域：
本發明屬於澱粉糖生產工藝中的擠壓蒸煮澱粉糖原料的加工方法、加工裝置和糖化方法的技術領域。
背景技術：
目前國內外學者、企業採用雙酶法生產玉米澱粉糖漿，其生產工藝過程為玉米—清理(去雜)—浸泡—溼法分離胚芽—分離纖維—分離麩質(分離蛋白)—澱粉乳—糊化液化(添加耐溫α-澱粉酶)—糖化(添加糖化酶)—糖漿(劉亞偉.玉米澱粉生產及轉化技術[M].北京化學工業出版社.2004，尤新.澱粉糖品生產與應用手冊[M].北京中國輕工業出版社.1999，M.J.E.C.van der Maarel.Propertiesand applications of Starch-converting enzymes of the α-amylasefamily.Journal of Biotechnology.2002，94137-155)。。上述工藝耗水、耗電較多，易造成環境汙染。
我國學者曾經使用脫胚玉米膨化物生產玉米澱粉糖漿(楊銘鐸.膨化技術在澱粉糖漿生產中應用的研究.中國糧油學報[J].1989(2)38-45)，其生產工藝過程為玉米—清理(去雜)—擠壓膨化脫胚玉米粉—調漿(料水比為1∶5或1∶6)—液化(添加耐溫α-澱粉酶)—糖化(添加糖化酶)—糖漿。由於玉米膨化物，調漿後，糖化液糖化過濾困難，使該技術至今難於在生產中應用。(注此處「玉米膨化物」應為「擠壓蒸煮玉米」，因為「膨化」僅僅表明物料的狀態，「蒸煮」則使物料澱粉分子的氫鍵斷裂，澱粉分子降解成低聚糖和糊精。所以，本發明專利均用「擠壓蒸煮澱粉糖漿原料」，而不用「擠壓膨化澱粉糖漿原料」。)發明內容本發明的目的是提供一種澱粉糖漿生產工藝中的擠壓蒸煮澱粉糖漿原料的加工方法、加工裝置和糖化方法。這些用於生產澱粉糖漿的擠壓蒸煮原料包括擠壓蒸煮的脫胚玉米、帶胚玉米、大米、高梁米、小麥等。該澱粉糖漿原料的擠壓蒸煮裝置採用了最佳擠壓蒸煮系統參數，及使用擠壓蒸煮澱粉糖漿原料的糖化方法，能解決目前用擠壓蒸煮澱粉糖漿原料製備的糖化液，糖化和過濾困難的難題。與目前普遍採用的傳統玉米澱粉糖漿生產工藝相比，省去澱粉糖漿原料(如玉米)浸泡、磨粉和糊化工藝過程，以澱粉糖漿原料(如玉米)粉碎、擠壓蒸煮代之。節省水電、減少能耗。省去糊化工序和設備，僅增加澱粉糖漿原料(如玉米)粉碎、擠壓蒸煮工序和設備。
本發明的技術內容其特徵是被擠壓蒸煮的澱粉糖漿原料----擠壓蒸煮的脫胚玉米、帶胚玉米、大米、高粱米、小麥等，經粉碎全部通過20～30目篩，含水率調為15％-25％，從餵入口3進入擠壓蒸煮裝置(見附圖)，擠壓蒸煮後的物料從摸孔9擠出，冷卻至室溫，經粉碎全部通過16目篩。擠壓蒸煮裝置的套筒由軸向對開式的第一節套筒2、第二節套筒4、第三節套筒5和第四節套筒7組成，套筒整體為軸向對開式，工作時第一節套筒2、第二節套筒4、第三節套筒5和第四節套筒7閉合，聯接後的軸向對開式的套筒整體的內表面的螺紋為連續的螺旋線，由緊固件14、緊固件16、緊固件13、緊固件17、緊固件12、緊固件18、緊固件11和緊固件19將上述各節套筒鎖緊，第一節螺杆1、第二節螺杆6和第三節螺杆10套裝在主軸15上，隨主軸15一起轉動；第一節螺杆1、第二節螺杆6、第三節螺杆10的外螺紋的螺旋角與第二節套筒4、第三節套筒5、第四節套筒7內表面的連續的內螺紋的螺旋角大致相等，螺紋旋向相反；第三節螺杆10末端與模板8內表面之間的體積應為第三節螺杆10小端轉一轉時推出物料體積的0.8～4倍；螺杆整體的壓縮比為11～30，長徑比為4～10；檢查第一節螺杆1、第二節螺杆6和第三節螺杆10另部件的外表面和第一節套筒2、第二節套筒4、第三節套筒5和第四節套筒7的內表面時，拆掉摸板8和緊固件11、緊固件19、緊固件12、緊固件18、緊固件13、緊固件17、緊固件14和緊固件16，由第一節套筒2、第二節套筒4、第三節套筒5和第四節套筒7組成的兩個對開式整體，分別繞A、B點向外轉動，使套筒整體沿軸向分開；第一節套筒2不被加熱或冷卻，第二節套筒4、第三節套筒5和第四節套筒7的外表面由帶壓力的熱蒸氣或電加熱，由冷卻水或空氣強制冷卻，筒溫可自控調節。本發明的澱粉糖漿原料的最佳擠壓蒸煮系統參數範圍為第一節套筒2不被加熱或冷卻，第二節套筒4、第三節套筒5和第四節套筒7的溫度分別為30℃～40℃、40℃～60℃和60℃～90℃，可自控調節。模板8的模孔9的孔徑為Φ6mm～Φ18mm可調。第一節螺杆1、第二節螺杆6和第三節螺杆10組成的螺杆整體的轉速為50r/min～230r/min，可調。擠壓蒸煮前物料經粉碎全部通過20～30目篩，含水率調為15％～25％，膨化後的物料，冷卻至室溫，經粉碎全部通過16目篩。使用本發明的擠壓蒸煮澱粉糖漿原料的糖化方法如下擠壓蒸煮澱粉糖漿原料粉粒(其生產過程如上所述)，如擠壓蒸煮的脫胚玉米粉粒、帶胚玉米粉粒、大米粉粒、高粱米粉粒、小麥粉粒等→調漿(料水比為1∶2～1∶3，調pH＝6.0～6.5，添加CaCl2濃度0.13～0.17％(固形物)，添加中溫α澱粉酶或耐(高)溫α澱粉酶)→液化(添加中溫α澱粉酶時，升溫至70℃，保溫10～25min；添加耐(高)溫α澱粉酶時，升溫至93～97℃，保溫15～25min；或者添加耐(高)溫α澱粉酶時，噴射液化(溫度99～105℃)，然後閃急冷卻至94-97℃，保溫55～65min)→滅酶(添加中溫α澱粉酶時，升溫至90～93℃，保溫5～20min；添加耐(高)溫α澱粉酶時，升溫至140～150℃，保溫5～20min，或經噴射器加熱至145～150℃，保溫3～6min)(此過程也可省略，直接進入下面過程)→冷卻(至60℃，調pH＝4.2～4.5，)→糖化(添加糖化酶，保溫數小時)→滅酶(用無水酒精檢驗無糊精存在時，調pH＝4.8～5.0，加熱至80～85℃，保溫10～20min)→冷卻(60-70℃)→過濾→糖化液。
本發明與現有技術相比有下述優點1.省去目前澱粉糖漿原料(如玉米)浸泡、磨粉和糊化工藝過程，以澱粉糖漿原料(如玉米)粉碎、擠壓蒸煮代之，節省水電、減少能耗約50％左右。
2.本發明指出的擠壓蒸煮的澱粉糖漿原料能解決目前科研和生產中普遍存在的用擠壓蒸煮澱粉糖漿原料製備的糖化液，其糖化和過濾困難的難題。同時提供擠壓蒸煮澱粉糖漿原料的加工裝置、最佳擠壓蒸煮系統參數和使用該擠壓蒸煮澱粉糖漿原料的糖化方法。
3.本發明指出的擠壓蒸煮的澱粉糖漿原料，及其糖化方法，可使糖化液經24小時糖化，其DE值可達到96％以上。傳統的不擠壓蒸煮的澱粉糖漿原料，需經30小時糖化，其DE值才能達到96％以上。


說明書附圖為實施本發明的澱粉糖漿原料的擠壓蒸煮裝置。
具體實施
具體實施例方式下面結合附圖對本發明實施作進一步說明。附圖所示為實施本發明的澱粉糖漿原料擠壓蒸煮裝置。第一節螺杆1、第二節螺杆6和第三節螺杆10套裝在主軸15上，一起轉動。轉速為50r/min-230r/min。
擠壓蒸煮的脫胚玉米、帶胚玉米、大米、高粱米、小麥等，經粉碎全部通過20～30目篩，含水率調為15％-25％，上述擠壓蒸煮的澱粉糖漿原料粉粒從餵入口3進入擠壓蒸煮裝置(見附圖)，物料在第一節螺杆1、第二節螺杆6、第三節螺杆10的外表面和第一節套筒2、第二節套筒4、第三節套筒5、第四節套筒7的內表面構成的擠壓腔體中，隨主軸15、第一節螺杆1、第二節螺杆6和第三節螺杆10轉動，同時，物料由餵入口3被擠壓向模板8移動。第一節套筒2不被加熱或冷卻，第二節套筒4、第三節套筒5和第四節套筒7的外表面由帶壓力的熱蒸氣或電加熱，由冷卻水或空氣強制冷卻。筒溫可自控調節。第二節套筒4、第三節套筒5和第四節套筒7的溫度分別為30℃～40℃，40℃～60℃和60℃-90℃。通過熱傳導，各套筒加熱或冷卻擠壓腔體中物料。模板8的模孔9的孔徑可調，範圍為φ6mm-φ18mm。腔體中被擠壓物料從模孔9中擠出，形成多孔的柱狀結構。將其冷卻至室溫，經粉碎全部通過16目篩。
使用本發明的擠壓蒸煮澱粉糖漿原料的糖化方法如下擠壓蒸煮澱粉糖漿原料粉粒(其生產過程如上所述)，如擠壓蒸煮的脫胚玉米粉粒、帶胚玉米粉粒、大米粉粒、高粱米粉粒、小麥粉粒等(全部通過16目篩)→調漿(料水比為1∶2～1∶3，調pH＝6.0～6.5，添加CaCl2濃度0.13～0.17％(固形物)，添加中溫α澱粉酶或耐(高)溫α澱粉酶)→液化(添加中溫α澱粉酶時，升溫至70℃，保溫10～25min；添加耐(高)溫α澱粉酶時，升溫至93～97℃，保溫15～25min；或者添加耐(高)溫α澱粉酶時，噴射液化(溫度99～105℃)，然後閃急冷卻至94-97℃，保溫55～65min)→滅酶(添加中溫α澱粉酶時，升溫至90～93℃，保溫5～20min；添加耐(高)溫α澱粉酶時，升溫至140～150℃，保溫5～20min，或經噴射器加熱至145～150℃，保溫3～6min)(此過程也可省略，直接進入下面過程)→冷卻(至60℃，調pH＝4.2～4.5，)→糖化(添加糖化酶，保溫數小時)→滅酶(用無水酒精檢驗無糊精存在時，調pH＝4.8～5.0，加熱至80～85℃，保溫10～20min)→冷卻(60-70℃)→過濾→糖化液。隨後是脫色和濃縮等傳統工序，需根據不同的應用選擇之。
本發明的擠壓蒸煮澱粉糖漿原料，即可用於生產DE值為38～42％的中轉化糖漿，還可用於生產DE值大於90％的高轉化糖漿。
權利要求
1.一種澱粉糖漿原料擠壓蒸煮裝置，其特徵在於擠壓蒸煮裝置的套筒由軸向對開式的第一節套筒(2)、第二節套筒(4)、第三節套筒(5)和第四節套筒(7)組成，套筒整體為軸向對開式，工作時第一節套筒(2)、第二節套筒(4)、第三節套筒(5)和第四節套筒(7)閉合，聯接後的軸向對開式的套筒整體的內表面的螺紋為連續的螺旋線，由緊固件(14)、緊固件(16)、緊固件(13)、緊固件(17)、緊固件(12)、緊固件(18)、緊固件(11)和緊固件(19)將上述各節套筒鎖緊，第一節螺杆(1)、第二節螺杆(6)和第三節螺杆(10)套裝在主軸(15)上，隨主軸(15)一起轉動；檢查第一節螺杆(1)、第二節螺杆(6)和第三節螺杆(10)另部件的外表面和第一節套筒(2)、第二節套筒(4)、第三節套筒(5)和第四節套筒(7)的內表面時，拆掉摸板(8)和緊固件(11)、緊固件(19)、緊固件(12)、緊固件(18)、緊固件(13)、緊固件(17)、緊固件(14)和緊固件(16)，由第一節套筒(2)、第二節套筒(4)、第三節套筒(5)和第四節套筒(7)組成的兩個對開式整體，分別繞A、B點向外轉動，使套筒整體沿軸向分開；第一節套筒(2)不被加熱或冷卻，第二節套筒(4)、第三節套筒(5)和第四節套筒(7)的外表面由帶壓力的熱蒸氣或電加熱，由冷卻水或空氣強制冷卻，筒溫可自控調節。
2.根據權利要求1所述的擠壓蒸煮裝置的螺杆和套筒，其特徵在於主軸(15)上的第一節螺杆(1)、第二節螺杆(6)、第三節螺杆(10)的外螺紋的螺旋角與第二節套筒(4)、第三節套筒(5)、第四節套筒(7)內表面的的連續的內螺紋的螺旋角大致相等，螺紋旋向相反；第三節螺杆(10)末端與模板(8)內表面之間的體積應為第三節螺杆(10)小端轉一轉時推出物料體積的0.8～4倍；螺杆整體的壓縮比為11～30，長徑比為4～10。
3.一種用於生產澱粉糖漿的擠壓蒸煮澱粉糖漿原料的加工方法，其特徵在於擠壓蒸煮前的澱粉糖漿原料，經粉碎全部通過20-30目篩，含水率調為15％-25％，利用權利要求1、2所述的擠壓蒸煮裝置進行擠壓蒸煮加工，其中擠壓蒸煮系統參數範圍為第一節套筒(2)不被加熱或冷卻，第二節套筒(4)、第三節套筒(5)和第四節套筒(7)的溫度分別為30℃～40℃、40℃～60℃和60℃～90℃，可自控調節；模板(8)的模孔(9)的孔徑為Φ6mm--Φ18mm可調，第一節螺杆(1)、第二節螺杆(6)和第三節螺杆(10)組成的螺杆整體的轉速為50r/min～230r/min，可調，擠壓蒸煮後的粉糖漿原料冷卻至室溫，經粉碎全部通過16目篩。
4.根據權利要求3所述的加工方法製備的擠壓蒸煮澱粉糖漿原料，其特徵在於所述的擠壓蒸煮澱粉糖漿原料包括擠壓蒸煮的脫胚玉米、帶胚玉米、大米、高粱米、小麥中的一種或幾種。
5.根據權利要求4所述的擠壓蒸煮澱粉糖漿原料的糖化方法，其特徵在於擠壓蒸煮澱粉糖漿原料的粉粒，全部通過16目篩→調漿(料水比為1∶2～1∶3，調pH＝6.0～6.5，添加CaCl2濃度0.13～0.17％(固形物)，添加中溫α澱粉酶或耐(高)溫α澱粉酶)→液化(添加中溫α澱粉酶時，升溫至70℃，保溫10～25min；添加耐(高)溫α澱粉酶時，升溫至93～97℃，保溫15～25min；或者添加耐(高)溫α澱粉酶時，噴射液化(溫度99～105℃)，然後閃急冷卻至94-97℃，保溫55～65min)→滅酶(添加中溫α澱粉酶時，升溫至90～93℃，保溫5～20min；添加耐(高)溫α澱粉酶時，升溫至140～150℃，保溫5～20min，或經噴射器加熱至145～150℃，保溫3～6min)(此過程也可省略，直接進入下面過程)→冷卻(至60℃，調pH＝4.2～4.5，)→糖化(添加糖化酶，保溫數小時)→滅酶(用無水酒精檢驗無糊精存在時，調pH＝4.8～5.0，加熱至80～85℃，保溫10～20min)→冷卻(60-70℃)→過濾→糖化液。
全文摘要
本發明屬於澱粉糖生產工藝中的擠壓蒸煮澱粉糖漿原料的加工方法、加工裝置和糖化方法的技術領域。其主要技術特點是提供澱粉糖漿原料的擠壓蒸煮裝置、擠壓蒸煮系統最佳參數和使用該擠壓蒸煮澱粉糖漿原料的糖化方法，使糖化液的糖化、過濾順利進行。與目前普遍採用的傳統不擠壓蒸煮澱粉糖漿原料的雙酶法生產澱粉糖漿相比，省去目前澱粉糖漿原料(如玉米)浸泡、磨粉和糊化工藝過程，以澱粉糖漿原料的粉碎、擠壓膨化代之，節省水電、減少能耗約50％左右。且在相同的糖化時間內，擠壓膨化澱粉糖漿原料的糖化液DE值高於傳統不擠壓膨化澱粉糖漿原料的糖化液DE值。
文檔編號C13K1/06GK1775955SQ20051004532
公開日2006年5月24日 申請日期2005年12月9日 優先權日2005年12月9日
發明者申德超 申請人:山東理工大學