《低聚糖高效分离技术研究与应用》

该项目属于食品加工技术中的制糖技术领域。

项目背景:低聚糖生产主要包括微生物发酵法、固定化细胞发酵法和复合酶法。酶法生产低聚糖的转苷酶价格昂贵,且酶一般只能一次利用;生物发酵方法的糖质损失较高,回收的副产品酒精附加值低、低聚糖的精制难度高,且精制后的产品还残留发酵余味,降低了产品档次。上述生产工艺也都存在需对有效成分(功能低聚糖)进行进一步的纯化与精制,常用分离纯化精制方法有:层析法,色谱法,膜过滤法。层析法的树脂材料筛选仅限于工业固定化型号,很难达到理想分离效果,其设备投资较高;色谱法也有很大的局限性,对于脱除单糖、双糖,色谱效率很高,而对于很多低聚糖需要多糖与五糖以下进行分离,色谱法收率低、且纯度不高,不能满足产业化生产;现有的单一的膜过滤工艺只能去除低聚糖液中的大部分单糖和部分二糖,很难达到不同品种分质化的个性要求,且产品的资源化利用率不高,经济效益差。

技术内容:原料淀粉经过液化、糖化、酶反应后的料液经板框过滤,去除水中的颗粒杂质、胶体及悬浮物,之后经过超滤膜,超滤膜的截留液含有大部分的转苷酶液,返回前酶反应工艺重复利用,超滤膜的透过液再进行离子交换,去除液体中大部分无机盐;经过离子交换处理后的料液进入一级纳滤精制纯化,得到纳滤浓缩液(料液中主要含五糖及五糖以上产品),一级纳滤透过液进入二级纳滤,二级纳滤浓缩液中主要含有三糖、四糖产品;二级纳滤透过液进入三级纳滤,得到三级纳滤浓缩液(产品为二糖);三级纳滤透过液进入反渗透体系,料液中的单糖被浓缩,成为单糖产品,反渗透产水(纯水)可以回收利用。该膜集成工艺为一种新型的在食品加工领域中的低聚糖绿色分离工艺,效率高,能耗低,有效地分离了低聚糖中各种糖组分,并实现了低聚糖的资源化利用和清洁生产,是一种前景广泛的技术工艺。

技术经济指标:项目开发两种具有自主知识产权的特种分离膜,一种用于回收酶制剂和料液的除杂;另一种集成纳滤膜分离出不同品种的高纯度低聚糖和二糖和葡萄糖。项目在规模为日处理量300吨低聚糖液中进行工业化应用。具体技术指标:酶制剂回收率60%以上,低聚糖纯度90%以上,其中五糖以下小于10%,二糖、三糖、四糖纯度90%以上,葡萄糖浓度15%以上,纯度95%以上,纯水COD小于50。

应用推广及效益情况:安得与百龙共同开发该项目,填补了国内空白,而且质量达到国际先进水平,具有很强的示范带头作用;为提高原料利用率、提高产品附加值,降低生产成本做出了突出贡献,带动整个经济市场的健康发展,为社会稳定贡献一份力量;对带动行业技术换代升级,促进行业向绿色、健康、可持续方向发展具有积极推动作用。在特种低聚异麦芽糖的生产中,特种超滤膜决定了酶制剂的回收率,分离膜决定了大分子低聚糖的纯度和收率,膜集成工艺实现了多种组分的分离纯化,提高了产品附加值,实现了产品效益最大化,具有良好的经济效益和社会效益。

成果说明

该成果的技术由百龙创园公司联合安得膜公司研发,产品工艺达到国际先进水平,现阶段该制备技术还没有用于推广应用。目前,该产品主要销往国际市场,三年创造经济效益32520万元,累计出口创汇12450万元,产品主要应用于保健食品、饮料、乳品以及各种谷物食品中。特种低聚异麦芽糖以淀粉为原料,经高温液化后,采用生物酶进行转苷糖化,经板框压滤机脱色过滤,采用特种超滤膜进行回收酶制剂,再进行离子交换脱盐,进入膜集成模块,分离出大分子低聚异麦芽糖和2-4的低聚异麦芽糖和15%葡萄糖,葡萄糖用作果葡糖浆的生产,节省大量蒸汽,

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