以甘蔗為原料生產(chǎn)醫(yī)藥無水結(jié)晶果糖的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)藥果糖生產(chǎn)技術(shù)及裝備領(lǐng)域，具體設(shè)及一種W甘薦為原料工業(yè)化生 產(chǎn)醫(yī)藥無水結(jié)晶果糖的方法。
【背景技術(shù)】
[000引果糖又稱左旋糖，為一種單糖，全稱D-阿拉伯型己酬糖，分子式C5H12O5CO,生化名 稱縮寫為F，棱柱狀晶體，烙點103-105°C，甜度是薦糖的1. 3-1.8倍(冷藏食用更佳)，是一 種最甜的天然甜味劑，W游離態(tài)大量存在于蜂蜜、水果漿汁中，與葡萄糖結(jié)合構(gòu)成日常食用 的薦糖。純凈的果糖為白色晶體，易吸潮，不易結(jié)晶，通常為黏稠性液體，易溶于水、乙醇， 不溶于乙酸。
[0003] 果糖產(chǎn)品通常分為含果糖^ 99. 0%的無水結(jié)晶果糖和果糖含量42%-55%、干物質(zhì) 含量^ 77%的果葡糖漿兩大類。
[0004] 眾所周知，糖、脂肪還有蛋白質(zhì)是在人體供能的Ξ大部分，糖是人體主要的供能來 源。淀粉、白砂糖進(jìn)入人體內(nèi)后被各種酶分解成葡萄糖，在小腸被吸收進(jìn)入血液，然后通過 血液進(jìn)入人體的肝臟形成糖元，儲備能量，在從血液進(jìn)入肝臟中時需要依靠膜島素穿透細(xì) 胞膜，如果體內(nèi)膜腺不分泌膜島素或膜島素不夠，糖進(jìn)入肝臟的速度就會變慢甚至不進(jìn)入 肝臟，運樣糖就會長期停留在血液中引起血糖升高。果糖在進(jìn)入人體后一部分被直接吸收 進(jìn)入肌肉，另一部分和葡萄糖一樣在小腸被吸收進(jìn)入血液，然后進(jìn)入肝臟，雖然果糖是葡萄 糖的同分異構(gòu)體，分子式、分子量都是一樣的，只是空間結(jié)構(gòu)不一樣，均為單糖，但果糖在進(jìn) 入肝臟時不依靠膜島素就直接進(jìn)入肝臟，為人體提供能量，運樣糖就不會留在血液中，能夠 很好的控制人體血糖，而糖尿病人主要的就是控制血糖，如果控制好血糖，糖尿病人就不會 有大礙，因此糖尿病人也可食用無水結(jié)晶果糖，并是預(yù)防糖尿病的甜味品。
[0005] 果糖熱值低，口服比葡萄糖吸收慢，但吸收后或靜脈給藥后在體內(nèi)代謝卻比葡萄 糖快，易被機體吸收利用，且不依賴膜島素，對血糖影響小，適用于葡萄糖代謝障礙者(糖尿 病人)及肝功能不全者補充能量。在人體內(nèi)能促進(jìn)有益細(xì)菌如雙歧桿菌類生長繁殖，抑制有 害菌生長，改善人腸胃功能和代謝，降低血脂，不致離齒，是糖尿病人、肥胖病人、兒童食品 的理想甜味劑。因此，果糖的最大用途是作為特殊食品，特別是糖尿病人和肥胖病人的甜味 劑。果糖除口服外，現(xiàn)在國際上已經(jīng)研發(fā)出了果糖注射液，可W直接注入人體內(nèi)，不用像葡 萄糖那樣點滴注射。在手術(shù)過程中，果糖可W給人體提供大量的能量，維持人體器官正常的 工作，對于患有某些疾病，不宜注射葡萄糖的患者具有重大意義。果糖注射液在歐美發(fā)達(dá)國 家已成為僅次于葡萄糖的第二大注射液。在歐、美、日等國家，果糖已經(jīng)列入藥典，作為營養(yǎng) 劑或注射用。果糖也被我國作為藥用輔料列入《中國藥典》2010年版二部。
[0006] 同時，由于果糖甜度高，有水果香味，果糖與其他甜味劑如葡萄糖、白砂糖W及阿 斯己甜混合使用具有甜味強化的效果，從而能夠降低甜味的材料成本。試驗表明，將果糖與 白砂糖: 1比例混合添加在飲料中，在保持了薦糖風(fēng)味的前提下，可降低近50%的甜味 劑用量，不僅使人體攝入的熱量降低了 50%，同時人體的血糖升高指數(shù)也僅為薦糖的1/3， 有效控制人體血糖的升高，保持血糖的穩(wěn)定。
[0007] 2011年9月3日，由中國食品工業(yè)協(xié)會主辦的"結(jié)晶果糖健康營養(yǎng)作用論證會"在 北京召開。運是國內(nèi)首次果糖健康營養(yǎng)作用專家論證會。最后論證得出，果糖具有不易離 齒、不易發(fā)胖、不經(jīng)膜島素代謝的Ξ大變革性健康功效。
[0008] 結(jié)晶果糖的生產(chǎn)工藝有W下Ξ種： 第一種、主要W菊粉為原料： 通過控制菊粉多聚果糖任oly化uctan)的水解，其中β-α- 2)糖巧鍵斷裂，釋放出 含量豐富的巧喃果糖，巧喃果糖隨后轉(zhuǎn)化成更為穩(wěn)定的異構(gòu)物化喃果糖。此法生產(chǎn)成本高， 是早期小產(chǎn)能加工果糖工藝，不適合果糖的大規(guī)模生產(chǎn)需要。
[0009] 第二種、W薦糖為原料： 20世紀(jì)60年代期間，歐洲開始工業(yè)化生產(chǎn)結(jié)晶果糖，所用的方法是通過薦糖的水解轉(zhuǎn) 化生成果糖和葡萄糖，之后通過離子排斥工藝來分離和純化，最后嚴(yán)格控制果糖的結(jié)晶，加 工純結(jié)晶果糖。但是，果糖在水中的溶解度大，達(dá)到結(jié)晶過飽和度時的粘度太高，結(jié)晶操作 困難，化學(xué)穩(wěn)定性較低，整個生產(chǎn)周期超過一周。
[0010] 第Ξ種、W液體葡萄糖漿或采用淀粉經(jīng)液化、糖化制取葡萄糖漿為原料： 1981年，密西西比河岸邊的美國伊利諾斯州的湯姆遜城出現(xiàn)了世界上最大的純結(jié)晶果 糖制造廠狂yrofin)。它是W液體葡萄糖漿為原料，經(jīng)純化和酶異構(gòu)化后，利用傳統(tǒng)的薦糖 提取果糖生產(chǎn)技術(shù)制造出質(zhì)量特別高的結(jié)晶果糖，整個生產(chǎn)周期縮短至5天。
[0011] W上幾種果糖生產(chǎn)方法，主要不同之處在于原料的預(yù)處理工序，最終都是W制取 果葡糖漿為基礎(chǔ)，利用色譜分離、結(jié)晶干燥技術(shù)生產(chǎn)出結(jié)晶果糖。傳統(tǒng)工藝過程是，果糖含 量為42%-45%的果葡糖漿經(jīng)過間歇式脫碳、精濾、離交精制純化后，利用四柱或八柱式模擬 移動床進(jìn)行分離得到高純度果糖富集液（含果糖> 90%，干基），才可W生產(chǎn)結(jié)晶果糖。果糖 富集液經(jīng)多效蒸發(fā)器濃縮至干物質(zhì)含量大于70%，再經(jīng)單效蒸發(fā)器濃縮至干物質(zhì)含量大于 80%，在此糖漿溶液中加入適量晶種、食用乙醇繼續(xù)濃縮到干物質(zhì)含量大于85%，進(jìn)行冷卻結(jié) 晶，溫度慢慢由65°C降至25°C左右，約有40%果糖結(jié)晶析出，果糖母液再回流利用。然后， 經(jīng)過離屯、機分離、高純水洗涂、干燥、篩分等工藝處理，最后得到無水β-D-果糖結(jié)晶（含果 糖> 98%，干基）。
[0012]目前，我國果糖市場仍然WF55和F42果葡糖漿產(chǎn)品消費為主要形式。由于果糖 分離、結(jié)晶、干燥技術(shù)難度大，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，±建、設(shè)備投入大，我國大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)結(jié) 晶果糖尚處于起步階段，生產(chǎn)成本高，優(yōu)質(zhì)醫(yī)藥果糖主要依靠進(jìn)口。國內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)結(jié)晶果 糖產(chǎn)品的果糖含量通常在99%左右，質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)品的一次收得率不足40%。并且由于現(xiàn) 有生產(chǎn)工藝的缺陷，果糖工業(yè)化生產(chǎn)普遍存在整套生產(chǎn)裝置不匹配，工藝參數(shù)不合理，造成 能耗高、效率低，質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)成本高等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是對第一代果糖生產(chǎn)工藝進(jìn)行創(chuàng)新，合理 配置工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，優(yōu)化各個工序的工藝參數(shù)，進(jìn)一步提高果糖生產(chǎn)技術(shù)裝備水平， 降低工業(yè)化項目投資和生產(chǎn)成本，實現(xiàn)項目高質(zhì)量、高穩(wěn)定性、高度自動化、連續(xù)安全運行， 提升產(chǎn)品綜合競爭力，解決技術(shù)裝備和優(yōu)質(zhì)醫(yī)藥果糖產(chǎn)品嚴(yán)重依賴進(jìn)口的局面，適用于結(jié) 晶果糖項目工業(yè)化推廣與應(yīng)用。
[0014] 本發(fā)明W甘薦為原料生產(chǎn)醫(yī)藥無水結(jié)晶果糖的方法是通過W下步驟來實現(xiàn)的： W甘薦為原料生產(chǎn)醫(yī)藥無水結(jié)晶果糖的方法，其特征在于：其工藝過程依次包括W下 步驟：薦汁壓棒濃縮、制備果葡糖漿溶液、果葡糖漿的精制、精制果葡糖漿分離、果糖結(jié)晶和 葡萄糖液回收。
[0015] 所述的薦汁壓棒濃縮是甘薦壓棒后采用二氧化硫或碳酸法的清凈工藝和Ξ效蒸 發(fā)濃縮后，得到鍵度為50-60BX的濃縮薦汁。
[0016] 所述的制備果葡糖漿溶液是濃縮薦汁采用微正壓水解、中和后再經(jīng)過沉淀、脫色、 過濾，得到純化的含果糖48%-50%果葡糖漿溶液。
[0017] 所述的果葡糖漿的精制是果葡糖漿先采用離子交換，然后蒸發(fā)濃縮。
[0018]所述的精制果葡糖漿分離是采用模擬移動床SMB分離方法分離得到果糖富集液 和葡萄糖富集液的過程。
[0019] 所述的果糖結(jié)晶是將果糖富集液進(jìn)行水相結(jié)晶及離屯、機分離后，結(jié)晶果糖采用氣 流干燥，去除水份，得到含果糖>99. 9%的醫(yī)藥無水結(jié)晶果糖產(chǎn)品；母液則回流，進(jìn)入調(diào)配罐 調(diào)配，再經(jīng)過蒸發(fā)濃縮得到果糖含量為78%、濃度為77%的食用級高果糖漿產(chǎn)品。
[0020] 所述的葡萄糖液回收是將經(jīng)過模擬移動床SMB分離后得到的葡萄糖富集液進(jìn)行 蒸發(fā)濃縮，采用葡萄糖異構(gòu)酶進(jìn)行異構(gòu)轉(zhuǎn)化，得到含果糖40%-42%的葡萄糖和果糖混合物， 返回果葡糖漿的精制工序的過程。
[0021] W上所述的制備果葡糖漿溶液是采用微正壓水解是將濃縮薦汁放到反應(yīng)蓋，在 表壓為0.02-0. 09MPa，反應(yīng)溫度105°C-125°C的條件下，用10%鹽酸肥1調(diào)整反應(yīng)抑值 2. 5-3. 5,反應(yīng)時間為30-60分鐘；完全水解后加液堿化0H中和至抑=6. 0-6. 5;得到含果糖 48%-50%果葡糖漿溶液；再經(jīng)過沉淀、脫色、過濾，得到純化的果葡糖漿。
[0022] W上所述的果葡糖漿的精制中，離子交換是將中和的果葡糖漿溶液進(jìn)入交換柱 中，采用連續(xù)離交，先采用陰陽交替的樹脂進(jìn)行交換，最后一級為中性樹脂，使果葡糖漿電 導(dǎo)率低于30μs/cm;蒸發(fā)濃縮是將果葡糖漿進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，得到濃縮到重量濃度40-42%的