專利名稱：一種高純度分子量可控聚葡萄糖的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚葡萄糖的制備方法，特別涉及一種高純度分子量可控聚葡萄糖的制備方法。
背景技術(shù)：
聚葡萄糖是一種功能性食品添加劑，可補(bǔ)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(shù)的特殊碳水化合物，還具有益生元的特點(diǎn)，廣泛用于飲料、乳制品、焙烤食品、保健品和藥品、糖果肉制品等食品行業(yè)中，具有改善食品質(zhì)構(gòu)，起到營養(yǎng)強(qiáng)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(yǎng)功能受到醫(yī)學(xué)和食品行業(yè)的廣泛關(guān)注，又可工業(yè)化生產(chǎn)，聚葡萄糖的新產(chǎn)品將擁有更廣闊的消費(fèi)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(xiàn)有工藝的聚葡萄糖含有檸檬酸較多，致使產(chǎn)品的pH值低，高溫聚合時(shí)易于產(chǎn)生焦糖色素、檸檬酸酯、5-羥甲基糠醛等副產(chǎn)物，使產(chǎn)品顏色較深，具有發(fā)苦、發(fā)澀、辛辣味等不良口感，影響在食品添加中的應(yīng)用。凈化時(shí)采用活性炭脫色和樹脂離子交換等，會浪費(fèi)大量熱量和酸堿，增加工業(yè)化生產(chǎn)中的成本。同時(shí)由于產(chǎn)品分子量的不同，導(dǎo)致在溶解速度、 狀態(tài)等方面差異較大，給產(chǎn)品的應(yīng)用過程帶來不便。需求一種合成溫度較低、顏色較淺、分子量分布較均勻并可調(diào)節(jié)的聚葡萄糖產(chǎn)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制備工藝，其存在的問題是分子量差異過大，導(dǎo)致溶解速度及狀態(tài)差異較大，影響終端產(chǎn)品的色澤及口感，嚴(yán)重制約聚葡萄糖在高端產(chǎn)品中的應(yīng)用推廣。 本專利采用色譜分離技術(shù)按聚葡萄糖分子量大小進(jìn)行調(diào)控，使產(chǎn)品分子量均一，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，生產(chǎn)的聚葡萄糖擁有較廣闊的消費(fèi)市場。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種高純度分子量可控聚葡萄糖的制備方法，該方法制備的產(chǎn)品均一、穩(wěn)定，口感好，可得白色的粉狀聚葡萄糖成品。本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種高純度分子量可控聚葡萄糖的制備方法，包括步驟如下(1)將干燥的葡萄糖、山梨醇、檸檬酸進(jìn)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(yīng)；(3)加入溫水化料，配成質(zhì)量濃度為30 50%的聚葡萄糖溶液；(4)采用離子交換樹脂(可用弱堿性或強(qiáng)堿性大孔樹脂)調(diào)節(jié)聚葡萄糖溶液的PH 值；(5)采用超濾膜和納濾膜進(jìn)行超濾除雜、納濾提純和分離；(6)將提純分離后的物料進(jìn)行色譜分離，得到所需分子量區(qū)間聚葡萄糖液；(7)將步驟(6)的聚葡萄糖液進(jìn)行三效脫水濃縮，噴霧干燥得粉末產(chǎn)品。
進(jìn)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(shù)比85 92 9 13 0. 6 1. 2進(jìn)行配料。上述步驟O)中，反應(yīng)溫度為140-190°C，小試實(shí)驗(yàn)所用反應(yīng)釜為負(fù)壓玻璃反應(yīng)釜，以導(dǎo)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(yīng)1. 5 4. 5 小時(shí)，攪拌速度為75 140轉(zhuǎn)/分鐘。上述步驟中PH值調(diào)至3. 5 6. 5。上述步驟(5)中超濾膜優(yōu)選10000或20000或50000分子量卷式或管式超濾膜， 納濾膜優(yōu)選1000分子量納濾膜。截留大分子物質(zhì)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(zhì)，達(dá)到凈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(tǒng)為六柱分離，色譜溫度為 50 90°C，進(jìn)料濃度為30% 70% (wt% )0上述步驟(7)濃縮至質(zhì)量濃度50 80%的液體聚葡萄糖溶液，三效脫水用蒸發(fā)器真空度為0. 03 0. 09MPa,噴霧干燥條件為進(jìn)風(fēng)溫度為150 350°C，排風(fēng)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制備方法制備的聚葡萄糖產(chǎn)品，其為白色粉末，其中聚葡萄糖質(zhì)量含量> 92% ；進(jìn)一步優(yōu)選聚葡萄糖質(zhì)量含量> 95%，通過色譜分離技術(shù)可得分子量為50000以下任意區(qū)間的產(chǎn)品；本發(fā)明真空下低溫聚合，減少焦糖色及副產(chǎn)品的生成；通過膜結(jié)成技術(shù)進(jìn)行凈化分離，避免使用活性炭及離子交換樹脂，以減少污染物的排放并降低生產(chǎn)成本。用色譜分離技術(shù)對其進(jìn)行分子量的分段截取，得到不同分子量區(qū)間的均勻聚葡萄糖產(chǎn)品。以保證應(yīng)用過程中溶解速度、口感、色澤、功能等穩(wěn)定。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)1、聚合反應(yīng)采用變頻電機(jī)可控溫度的負(fù)壓反應(yīng)釜中進(jìn)行，攪拌更加充分，聚合反應(yīng)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<6%，聚葡萄糖含量> 92 %，5-羥甲基糠醛含量< 0.05%);2、超濾膜和納濾膜的采用截留了大分子的色素和葡萄糖、檸檬酸等小分子物質(zhì)， 提高了聚葡萄糖的含量(可使葡萄糖含量<3%，聚葡萄糖含量>95%，5_羥甲基糠醛含量 < 0. 02 % )，節(jié)省了活性炭和離交樹脂脫色等步驟，節(jié)約能源，節(jié)省酸堿用量排放，保護(hù)環(huán)境；3、采用色譜分離技術(shù)對聚葡萄糖進(jìn)行了分子水平的分離，真正實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的均一與穩(wěn)定，大大提高產(chǎn)品品質(zhì)，拓寬了使用領(lǐng)域；4、采用樹脂離交方法調(diào)節(jié)PH值，減少了金屬性鹽類溶液調(diào)節(jié)PH值時(shí)增加的離子量，提高食品安全性；5、運(yùn)用較先進(jìn)的成熟工藝，通過進(jìn)一步改進(jìn)聚合反應(yīng)的真空度0. 072 0. 095MPa 和溫度140 190°C，減少反應(yīng)中副產(chǎn)物的生成，得到口感良好的產(chǎn)品；6、本發(fā)明聚葡萄糖液濃縮后噴霧干燥可得白色的粉狀聚葡萄糖成品。


圖1為本發(fā)明制備方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 ①烘料由于原料含有一定水分，于烘箱中105°C干燥池至水分以下；②配料取的葡萄糖、山梨醇、檸檬酸按重量份數(shù)比89 12 0.7進(jìn)行配料混合均勻；③縮聚反應(yīng)原料在反應(yīng)溫度為140_150°C、真空度為0. 072 0. 080MPa、轉(zhuǎn)速為 120r/min攪拌反應(yīng)2小時(shí)；④溶解糖料加入20_60°C溫水化料，配成質(zhì)量濃度為45%的聚葡萄糖溶液；⑤調(diào)節(jié)pH值采用離子交換樹脂(001X7型陽離子樹脂；D301型陰離子樹脂)調(diào)節(jié)聚葡萄糖溶液的pH值至4. 5 5. 0 ；⑥凈化調(diào)節(jié)pH值后的糖液采用超濾膜(K-5型卷式超濾膜分子量20000)和納濾膜(1000分子量)進(jìn)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(shí)流量0. 412m3/h設(shè)定時(shí)間 1446秒；B步瞬時(shí)流量0. 412m3A設(shè)定時(shí)間208秒；C步瞬時(shí)流量0. 221m3/h設(shè)定時(shí)間616 秒；D步瞬時(shí)流量0. 42Im3A設(shè)定時(shí)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(shí)流量0.412m3/h設(shè)定時(shí)間 1548秒；B步瞬時(shí)流量0. 412m3A設(shè)定時(shí)間309秒；C步瞬時(shí)流量0. 221m3/h設(shè)定時(shí)間714 秒；D步瞬時(shí)流量0. 42Im3A設(shè)定時(shí)間714秒。⑧三效脫水濃縮凈化后的糖液進(jìn)行蒸發(fā)脫水，得到質(zhì)量濃度50 80%的聚葡萄糖溶液；濃縮后的聚葡萄糖溶液經(jīng)過噴霧干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%，分子量小于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 %，分子量大于 4000。實(shí)施例2 ①烘料由于原料含有一定水分，于烘箱中105°C干燥池至水分以下；②配料取的葡萄糖、山梨醇、檸檬酸按重量份數(shù)比86 12 0.7進(jìn)行配料混合均勻；③縮聚反應(yīng)原料在反應(yīng)溫度為160_170°C、真空度為0. 080 0. 085MPa、轉(zhuǎn)速為 124r/min攪拌反應(yīng)3小時(shí)；④溶解糖料加入20_60°C溫水化料，配成質(zhì)量濃度為47%的聚葡萄糖溶液；⑤調(diào)節(jié)pH值采用離子交換樹脂(001X7型陽離子樹脂；D301型陰離子樹脂)調(diào)節(jié)聚葡萄糖溶液的PH值至4. 7-5. 2 ；⑥凈化調(diào)節(jié)pH值后的糖液采用超濾膜和納濾膜進(jìn)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(shí)流量0. 531m3/h設(shè)定時(shí)間 1872秒；B步瞬時(shí)流量0. 53Im3A設(shè)定時(shí)間396秒；C步瞬時(shí)流量0. 395m3/h設(shè)定時(shí)間801 秒；D步瞬時(shí)流量0. 554m3A設(shè)定時(shí)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(shí)流量0.531m3/h設(shè)定時(shí)間 1998秒；B步瞬時(shí)流量0. 53Im3A設(shè)定時(shí)間504秒；C步瞬時(shí)流量0. 395m3/h設(shè)定時(shí)間925 秒；D步瞬時(shí)流量0. 554m3A設(shè)定時(shí)間925秒。⑧三效脫水濃縮凈化后的糖液進(jìn)行蒸發(fā)脫水，得到質(zhì)量濃度50 80%的聚葡萄糖溶液；濃縮后的聚葡萄糖溶液經(jīng)過噴霧干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%，分子量小于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%，分子量大于 20000。實(shí)施例3 ①烘料由于原料含有一定水分，于烘箱中105°C干燥池至水分以下；②配料取的葡萄糖、山梨醇、檸檬酸按重量份數(shù)比88 11 0.9進(jìn)行配料混合均勻；③縮聚反應(yīng)原料在反應(yīng)溫度為170_180°C、真空度為0. 083 0. 087MPa、轉(zhuǎn)速為 115r/min攪拌反應(yīng)3. 5小時(shí)；④溶解糖料加入20_60°C溫水化料，配成質(zhì)量濃度為45%的聚葡萄糖溶液；⑤調(diào)節(jié)pH值采用離子交換樹脂(D201、D352)調(diào)節(jié)聚葡萄糖溶液的pH值至4. 5 5. 0 ；⑥凈化調(diào)節(jié)pH值后的糖液采用超濾膜和納濾膜進(jìn)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(shí)流量0. 425m3/h設(shè)定時(shí)間 1453秒；B步瞬時(shí)流量0. 415m3A設(shè)定時(shí)間218秒；C步瞬時(shí)流量0. 223m3/h設(shè)定時(shí)間631 秒；D步瞬時(shí)流量0. 438m3A設(shè)定時(shí)間631秒。⑧三效脫水濃縮凈化后的糖液進(jìn)行蒸發(fā)脫水，得到濃度50 80%的聚葡萄糖溶液；濃縮后的聚葡萄糖溶液經(jīng)過噴霧干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%，分子量小于5000 ；成品聚葡萄糖B的含量為98. 7%，分子量大于5000。實(shí)施例4:①烘料由于原料含有一定水分，于烘箱中105°C干燥池至水分以下；②配料取的葡萄糖、山梨醇、檸檬酸按重量份數(shù)比87 10 0.8進(jìn)行配料混合均勻；③縮聚反應(yīng)原料在反應(yīng)溫度為170_180°C、真空度為0. 087 0. 095MPa、轉(zhuǎn)速為 108r/min攪拌反應(yīng)4小時(shí)；④溶解糖料加入20_60°C溫水化料，配成質(zhì)量濃度為45%的聚葡萄糖溶液；⑤調(diào)節(jié)pH值采用離子交換樹脂(D201、D352)調(diào)節(jié)聚葡萄糖溶液的pH值至4. 5 5. 0 ；⑥凈化調(diào)節(jié)pH值后的糖液采用超濾膜和納濾膜進(jìn)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(shí)流量0. 475m3/h設(shè)定時(shí)間 1683秒；B步瞬時(shí)流量0. 475m3A設(shè)定時(shí)間379秒；C步瞬時(shí)流量0. 243m3/h設(shè)定時(shí)間657 秒；D步瞬時(shí)流量0. 483m3A設(shè)定時(shí)間657秒。⑧三效脫水濃縮凈化后的糖液進(jìn)行蒸發(fā)脫水，得到濃度50 80%的聚葡萄糖溶液；濃縮后的聚葡萄糖溶液經(jīng)過噴霧干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%，分子量小于8000 ；成品聚葡萄糖B的含量為98. 3%，分子量大于8000。
權(quán)利要求
1.一種高純度分子量可控聚葡萄糖的制備方法，其特征是，包括步驟如下(1)將干燥的葡萄糖、山梨醇、檸檬酸進(jìn)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(yīng)；(3)加入溫水化料，配成質(zhì)量濃度為5 50%的聚葡萄糖溶液；(4)采用離子交換樹脂調(diào)節(jié)聚葡萄糖溶液的PH值；(5)采用超濾膜和納濾膜進(jìn)行超濾除雜、納濾提純和分離；(6)將提純分離后的物料進(jìn)行色譜分離，得到不同分子量區(qū)間聚葡萄糖液；(7)將步驟(6)得聚葡萄糖液進(jìn)行三效脫水濃縮，噴霧干燥得粉末產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度分子量可控聚葡萄糖的制備方法，其特征是，步驟(1) 中所述的葡萄糖、山梨醇、檸檬酸按重量份數(shù)比85 92 9 13 0.6 1.2進(jìn)行配料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度分子量可控聚葡萄糖的制備方法，其特征是，步驟(2) 中反應(yīng)溫度為140-190°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度分子量可控聚葡萄糖的制備方法，其特征是，步驟(2) 中，所述的真空條件真空度0. 065 0. 098MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高純度分子量可控聚葡萄糖的制備方法，其特征是，步驟(2) 中，所述的真空條件真空度為0. 072-0. 095MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度分子量可控聚葡萄糖的制備方法，其特征是，步驟(2) 中，攪拌反應(yīng)0. 5 4. 5小時(shí)，攪拌速度為55 140轉(zhuǎn)/分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度分子量可控聚葡萄糖的制備方法，其特征是，步驟(4) 中PH值調(diào)至3. 5 6. 5。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度分子量可控聚葡萄糖的制備方法，其特征是，步驟(7) 濃縮至質(zhì)量濃度50 80%的液體聚葡萄糖溶液。
9.權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的制備方法制備的聚葡萄糖產(chǎn)品，其特征是，其為白色粉末，其中聚葡萄糖質(zhì)量含量> 92%。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚葡萄糖產(chǎn)品，其特征是，聚葡萄糖質(zhì)量含量>95%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高純度分子量可控聚葡萄糖的制備方法，將干燥的葡萄糖、山梨醇、檸檬酸在低溫真空條件下攪拌反應(yīng)，然后入溫水化料，調(diào)節(jié)pH值，采用超濾膜和納濾膜進(jìn)行分離，然后色譜分離，最后脫水濃縮，噴霧干燥得分子量為50000以下任何區(qū)間粉末產(chǎn)品。該方法制備的產(chǎn)品均一、穩(wěn)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(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)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