專利名稱：一種魔芋葡甘低聚糖的制備方法及其所采用的薄膜蒸發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低聚糖產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，具體涉及一種魔芋葡甘低聚糖的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
目前低聚糖的生產(chǎn)中，一般采用物理降解法，化學(xué)降解法，酶降解法以及酸酶結(jié)合降解法。物理降解法主要是利用鈷60射線輻射、微波、紫外線等方法。物理降解法設(shè)備難以得到，收率較低，但工藝最簡單。酶降解法主要是采用各種生物酶對多糖進行降解。生物酶降解設(shè)備投入較大，收率最高，可以工業(yè)化生產(chǎn)。目前低聚糖生產(chǎn)中選擇生物酶解技術(shù)的方法較多。這種方法多糖利用率較高，收率高，但設(shè)備投入較大。尤其是酶解工藝后處理方面的投入較大?；瘜W(xué)降解法主要是采用酸水解的方法。如《卡拉膠低聚糖的制備方法》(中國專利申請?zhí)?2135275.5)是卡拉膠經(jīng)分級化純化、干燥，加水配成水溶膠，在攪拌下加稀硫酸或稀鹽酸，加熱回流水解，冷卻至室溫終止，調(diào)PH至中性，過濾脫鹽和初分級濃縮、干燥，繼用凝膠柱層分離純化?；瘜W(xué)降解法設(shè)備簡單，收率較高，易于工業(yè)化生產(chǎn)。低聚糖生產(chǎn)工藝的另一個重點就是如何獲得純凈的低聚糖成品，采用的方法為納濾、離子交換樹脂、大孔樹脂、超濾等，設(shè)備較為復(fù)雜。《一種高純度低聚糖的分離純化方法》(中國專利申請?zhí)?00410012286.1)是將低純度的低聚糖通過依次被酸、減、鹽處理的HZ001樹脂進行分離純化從而得到高純度的低聚糖?！兑环N高純度甘露低聚糖的生產(chǎn)方法》(中國專利申請?zhí)?00710051436.3)，是用甘露聚糖酶酶解魔芋精粉，使魔芋精粉中的葡甘聚糖生產(chǎn)甘露低聚糖，進行離心過濾和微濾純化，用離子交換技術(shù)脫鹽、脫色、脫味，用超濾膜技術(shù)截留糖液中的大分子物質(zhì)，經(jīng)真空濃縮、噴霧干燥，可制備出純度達95%的高純度甘露低聚糖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)狀，旨在提供一種效率高、制備簡便快捷、具有較好品質(zhì)的魔芋葡甘低聚糖的制備方法及其所采用的薄膜蒸發(fā)器。本發(fā)明目的的實現(xiàn)方式為，一種魔芋葡甘低聚糖的生產(chǎn)工藝，具體步驟如下:I)在重量份數(shù)為7 20份、百分濃度為2.(Γ3.5%硫酸或0.5 0.7%鹽酸中均勻加入I份魔芋粉配成溶液，開啟加熱，逐步升溫至6(Ti0(rc，加入0.0f0.25份過氧化氫，水解Γ8小時，得到低聚糖混合液，降至室溫；所述的過氧化 氫為30%或50%過氧化氫溶液折算成的純過氧化氫。2)加入重量份數(shù)為0.00Γ2.0份的果汁澄清劑，攪拌下加入堿中和至中性；加入5^16份乙醇，離心分離出含低聚糖清液；
所述的果汁澄清劑為明膠、聚乙烯吡咯烷酮、單寧、明礬、硅藻土、殼聚糖、101果汁澄清劑或ZTC澄清劑；所述堿為氫氧化鈣，氫氧化鈉，氫氧化鉀，碳酸鈉或碳酸鉀；所屬乙醇為95%或99.5%乙醇溶液折算成的純乙醇。3)將步驟2)所得的含低聚糖的清液用電滲析裝置除去重金屬離子和常規(guī)離子；電滲析凈化后的部分進入下一步分離，濃縮部分通過001 X 7 (732 )陽離子交換樹脂柱后再用電滲析凈化；4)電滲析凈化后的低聚糖溶液用薄膜蒸發(fā)器進行蒸餾，在薄膜蒸發(fā)器中，乙醇和水分在蒸發(fā)面蒸發(fā)并被真空設(shè)備抽離，得到魔芋葡甘低聚糖；薄膜蒸發(fā)器蒸發(fā)面溫度為5(T80°C，真空度為0.0riOKPa0一種魔芋葡甘低聚糖的制備方法所采用的薄膜蒸發(fā)器，薄膜蒸發(fā)器主體內(nèi)裝滾筒刮膜器、固定刮膜器，薄膜蒸發(fā)器主體上方的液體物流分布器上有加料口、真空抽氣口及帶動滾筒刮膜器、固定刮膜器的電機；膜蒸發(fā)器主體一側(cè)上有加熱油出口、下有加熱油進口 ；薄膜蒸發(fā)器主體底部為可拆卸底部，可拆卸底部通過連接管、接口接容器，連接管上裝有閥門。本發(fā)明采用硫酸或鹽酸水解，并加入雙氧水作為助水解劑，可提高酸水解效率，還可降低酸水解過程中顏色加深等問題；加入果汁澄清劑，可使未水解的魔芋葡甘聚糖和低聚糖更好的分離；用電滲析裝置除去重金屬離子和常規(guī)離子，可以大大降低低聚糖富集重金屬的機會，提高低聚糖產(chǎn)品的品質(zhì)；采用薄膜蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)簡單，能在較低溫條件下快速完成溶液濃縮，提高低聚糖品質(zhì)。采用本發(fā)明不僅能提高低聚糖的生產(chǎn)效率，而且能夠簡便快速的得到較高純度的低聚糖。


圖1薄膜蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)示意圖，圖2魔芋低聚糖產(chǎn)品的HPLC譜圖，圖3魔芋低聚糖產(chǎn)品的薄層色譜圖。
具體實施例方式本發(fā)明的具體步驟是:I)在重量份數(shù)為7 20份、百分濃度為2.0^3.5%硫酸或0.5 0.7%鹽酸中均勻加入I份魔芋粉配成溶液，開啟加熱，逐步升溫至6(TlO(rC，加入0.0Γ0.25份過氧化氫(已折算成純過氧化氫量)，水解Γ8小時，得到低聚糖混合液，降至室溫；所述的過氧化氫為30%或50%過氧化氫溶液折算成的純過氧化氫。采用硫酸或鹽酸水解，并加入雙氧水作為助水解劑，雙氧水的加入提高酸水解效率，還可以降低酸水解過 程中顏色加深等問題。雙氧水加入時間在魔芋葡甘聚糖充分溶脹時加入最佳。2)加入重量份數(shù)為0.00Γ2.0份的果汁澄清劑，攪拌下加入堿中和至中性；加入5^16份乙醇，離心分離出含低聚糖清液；
魔芋低聚糖混合液中含有魔芋低聚糖和未水解的魔芋葡甘聚糖。在其中加入果汁澄清劑，利用果汁澄清劑的絮凝作用，在用堿中和以及加入乙醇后可使未水解的魔芋葡甘聚糖和低聚糖更好的分離。3)將步驟2)所得的含低聚糖的清液用電滲析裝置除去重金屬離子和常規(guī)離子；電滲析凈化后的部分進入下一步分離，濃縮部分通過001 X 7 (732 )陽離子交換樹脂柱后再用電滲析凈化；低聚糖生產(chǎn)中重金屬離子會有所富集，而生產(chǎn)過程中的其他離子也經(jīng)常會帶入到最終產(chǎn)物中，利用電滲析可以高效率的解決這一問題。離子交換樹脂用于吸附各類陽離子，提高設(shè)備整體運行效率。4)電滲析凈化后的低聚糖溶液用本申請人同日申請的復(fù)合型薄膜蒸發(fā)器進行蒸餾，在薄膜蒸發(fā)器中，乙醇和水分在蒸發(fā)面蒸發(fā)被真空設(shè)備抽離，得到魔芋葡甘低聚糖，蒸發(fā)面溫度為5(T80°C，真空度在0.0riOKpa0所得魔芋葡甘低聚糖中還原糖含量在20 30%，低聚糖含量在4(Γ58%。低聚糖含量符合于QB/T2492-2000的要求，同時重金屬含量也符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。復(fù)合型薄膜蒸發(fā)器器的結(jié)構(gòu)見圖1，薄膜蒸發(fā)器主體I內(nèi)裝滾筒刮膜器5、固定刮膜器6，薄膜蒸發(fā)器主體上方的液體物流分布器4上有加料口 2、真空抽氣口 9及帶動滾筒刮膜器5、固定刮膜器的電機3，薄膜蒸發(fā)器主體一側(cè)上有加熱油出口 8、下有加熱油進口 7，薄膜蒸發(fā)器主體底部為可拆卸底部10，可拆卸底部通過連接管、接口 12接容器13，連接管上裝有閥門11。工作時，加熱油由加熱油 進口 8進，對加熱面進行加熱，從加熱油出口 7出，開動電機3啟動薄膜蒸發(fā)器，通過加料口 2加入物料，經(jīng)液體物料分布器4分散到滾筒刮膜器5，滾筒刮膜器的滾筒可為一段或多段滾筒。滾筒刮膜器將物料利用滾筒快速分散成膜，多分段滾筒可以實現(xiàn)液體物料的多層次多次數(shù)的分散。物料進一步向下，進入固定刮膜器6，固定刮膜器將濃縮倍數(shù)較高的物料甚至固體物料直接刮下，含液體的蒸發(fā)后物料通過可拆卸底部10，閥門11和接口 12，進入底部容器13，通過關(guān)閉閥門11可在線完成廢料排出。在加熱面蒸發(fā)的液體蒸汽通過真空抽氣口 9抽離薄膜蒸發(fā)器主體后進行冷凝分離。復(fù)合型薄膜蒸發(fā)器采用滾筒、固定刮膜器結(jié)構(gòu)，利用滾筒式刮膜器5適應(yīng)性高，順從性強的特點，對粘性較低的液態(tài)物料進行分散，但粘性高或固體含量高的液體體系進入滾筒，會影響刮膜效果。這部分液體體系進入固定式刮膜器6，固定式刮膜器使其快速分散，并快速刮下形成的固體。對于蒸發(fā)效果良好的情況下，固體物料直接在可拆卸底部10處堆積，完成后，可拆下底部取出固態(tài)產(chǎn)品。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。例1、I)在7份(重量)百分濃度為2.5%硫酸中均勻加入I份(重量)魔芋粉配成溶液，開啟加熱，逐步升溫至70°C，加入0.25份(重量)過氧化氫，水解8小時后得到低聚糖混合液，降至室溫；2)加入0.08份(重量)101果汁澄清劑，攪拌混合，用氫氧化鈣中和至中性。加入6份(重量)乙醇，攪拌均勻，離心進行固液分離，得到含低聚糖清液；3)將步驟2)所得的含低聚糖的清液用電滲析裝置除去重金屬離子和常規(guī)離子。電滲析凈化后的部分進入下一步分離，濃縮部分通過732離子交換樹脂柱后再用電滲析凈化；
4)電滲析凈化后的低聚糖溶液用薄膜蒸發(fā)器進行蒸餾，在薄膜蒸發(fā)器中，蒸發(fā)面溫度為50°C，真空度在0.0lKPa0乙醇和水分在蒸發(fā)面蒸發(fā)被真空設(shè)備抽離，得到魔芋葡甘低聚糖。還原糖含量為23%左右，低聚糖含量58%。低聚糖分析數(shù)據(jù)HPLC譜圖見圖2，HPLC圖的保留時間在4.330min到8.848min之間(見圖2)，與葡聚糖TlO標(biāo)準(zhǔn)樣相比說明樣品中的低聚糖分子量都小于10000。與葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)樣、甘露糖標(biāo)準(zhǔn)樣、葡聚糖TlO標(biāo)準(zhǔn)樣進行薄層層析色譜法(TCL)分析。具體條件為:層析板11.5cmx24.5cm,層析載體為娃膠-G,展層劑為乙酸乙酯:甲醇:乙酸:水=12:3:3:2，層析時間3h。薄板層析的結(jié)果見圖3，說明低聚糖樣品中含有少量的葡萄糖、甘露糖單糖，含有大量葡甘低聚糖，而且其分子量在10000以內(nèi)。例2、I)在20份(重量)百分濃度2.0%硫酸中均勻加入I份(重量)魔芋粉配成溶液，開啟加熱，逐步升溫至70°C，加入0.20份(重量)雙氧水，持續(xù)水解4小時后得到低聚糖混合液，降至室溫；2)加入0.004份殼聚糖配置的果汁澄清劑，攪拌均勻，用氫氧化鈉中和至中性。加入16份(重量)乙醇攪拌混合，離心進行固液分離，得到含低聚糖清液；3 )同例I，進行電滲析分離；4)電滲析凈化后的低聚糖溶液用薄膜蒸發(fā)器進行蒸餾，在薄膜蒸發(fā)器中，蒸發(fā)面溫度為50°C，真空度在lKPa。乙醇和水分在蒸發(fā)面蒸發(fā)被真空設(shè)備抽離，得到魔芋葡甘低聚糖，還原糖含量為20%，低聚糖含量55%。例3、1)在15份(重量)2.5%硫酸中均勻加入I份(重量)魔芋粉配成溶液，開啟加熱，逐步升溫至60°C，加入0.10份(重量)過氧化氫，持續(xù)水解6小時后得到低聚糖混合液，降至室溫；2)加入0.01份(重量)硅藻土攪拌混合，攪拌下加入碳酸鈉中和至pH7。再加入12份(重量)乙醇攪拌均勻，離心進行固液分離，得到含低聚糖清液；3)同例I，進行電滲析分離；4)電滲析凈化后的低聚糖溶液用薄膜蒸發(fā)器進行蒸餾，在薄膜蒸發(fā)器中，蒸發(fā)面溫度為60°C，真空度在2KPa。乙醇和水分在蒸發(fā)面蒸發(fā)被真空設(shè)備抽離，得到魔芋葡甘低聚糖，還原糖含量為20%，低聚糖含量57%。例4、I)在7份百分濃度2.0%硫酸中均勻加入I份(重量)魔芋粉配成溶液，開啟加熱，逐步升溫至100°c，加入0.01份(重量)過氧化氫，水解4小時，得到低聚糖混合液，降至室溫；水解率34.50%。2)加入0.01份(重量)明膠配制的果汁澄清劑，加入氫氧化鈣中和至PH6 7攪拌均勻。再加入7份(重量)乙醇，強力攪拌后高速離心進行固液分離，得到含低聚糖清液；3)同例I，進行電滲析分離；4)電滲析凈化后的低聚糖溶液用薄膜蒸發(fā)器進行蒸餾，在薄膜蒸發(fā)器中，蒸發(fā)面溫度為80°C，真空度在lOKPa。乙醇和水分在蒸發(fā)面蒸發(fā)被真空設(shè)備抽離，得到魔芋葡甘低聚糖，還原糖含量為18%，低聚糖含量40%。例5、I)在7份(重量)百分濃度2.5%硫酸中均勻加入I份(重量)魔芋粉配成溶液，開啟加熱，逐步升溫至80°C，加入0.24份(重量)過氧化氫，水解5小時，得到低聚糖混合液，降至室溫；2)加入0.01份(重量)聚乙烯吡咯烷酮配制的溶液，攪拌下加入氫氧化鉀中和至中性。再加入5份(重量)乙醇，強力攪拌后高速離心固液分離，得到含低聚糖清液；3)同例I，進行電滲析分離；4)電滲析凈化后的低聚糖溶液用薄膜蒸發(fā)器進行蒸餾，在薄膜蒸發(fā)器中，蒸發(fā)面溫度為80°C，真空度在8KPa。乙醇和水分在蒸發(fā)面蒸發(fā)被真空設(shè)備抽離，得到魔芋葡甘低聚糖，還原糖含量為20%，低聚糖含量52%。例6、I)在8份(重量)百分濃度3.0%硫酸中均勻加入I份(重量)魔芋粉配成溶液，開啟加熱，逐步升溫至90°C，加入0.25份過氧化氫，水解4小時，得到低聚糖混合液，降
至室溫；2)加入0.05份(重量)單寧，攪拌下加入碳酸鉀中和至中性。再加入6份(重量)乙醇，強力攪拌后高速離心固液分離，得到含低聚糖清液；3)同例I，進行電滲析分離；4)電滲析凈化后的低聚糖溶液用薄膜蒸發(fā)器進行蒸餾，在薄膜蒸發(fā)器中，蒸發(fā)面溫度為70°C，真空度在6KPa。乙醇和水分在蒸發(fā)面蒸發(fā)被真空設(shè)備抽離，得到魔芋葡甘低聚糖，還原糖含量為21%，低聚糖含量53%。例7、I)在10份百分濃度3.5%硫酸中均勻加入I份(重量)魔芋粉配成溶液，開啟加熱，逐步升溫至85°C，加入0.01份(重量)過氧化氫，水解6小時，得到低聚糖混合液，降
至室溫；2)加入0.02份(重量)明礬，攪拌下加入氫氧化鈣中和至中性。再加入5份(重量)乙醇，強力攪拌后高速離心固液分離，得到含低聚糖清液；3)同例I，進行電滲析分離；4)電滲析凈化后的低聚糖溶液用薄膜蒸發(fā)器進行蒸餾，在薄膜蒸發(fā)器中，蒸發(fā)面溫度為80°C，真空度在8KPa。乙醇和水分在蒸發(fā)面蒸發(fā)被真空設(shè)備抽離，得到魔芋葡甘低聚糖，還原糖含量為26%，低聚糖含量49%。例8、I)在20份(重量)百分濃度為0.5%鹽酸中均勻加入I份魔芋粉配成溶液，開啟加熱，逐步升溫至60°C，加入0.01份(重量)過氧化氫，水解8小時，得到低聚糖混合液，
降至室溫；2)加入0.05份(重量)硅藻土，攪拌下用碳酸鉀中和至中性。再加入16份(重量)乙醇，強力攪拌后離心固液分離，得到含低聚糖清液；3 )同例I，進行電滲析分離；4)電滲析凈化后的低聚糖溶液用薄膜蒸發(fā)器進行蒸餾，在薄膜蒸發(fā)器中，蒸發(fā)面溫度為70°C，真空度在2KPa。乙醇和水分在蒸發(fā)面蒸發(fā)被真空設(shè)備抽離，得到魔芋葡甘低聚糖，還原糖含量為27%，低聚糖含量46%。例9、I)在10份(重量)百分濃度為0.6%鹽酸中均勻加入I份(重量)魔芋粉配成溶液，開啟加熱，逐步升溫至 70°C，加入0.05份(重量)過氧化氫，水解6小時，得到低聚糖混合液，降至室溫；2)加入0.08份(重量)101果汁澄清劑，攪拌下用碳酸鈉中和至中性。加入8份(重量)乙醇，強力攪拌后離心固液分離，得到含低聚糖清液；3)同例I，進行電滲析分離；4)電滲析凈化后的低聚糖溶液用薄膜蒸發(fā)器進行蒸餾，在薄膜蒸發(fā)器中，蒸發(fā)面溫度為70°C，真空度在3KPa。乙醇和水分在蒸發(fā)面蒸發(fā)被真空設(shè)備抽離，得到魔芋葡甘低聚糖，還原糖含量為30%，低聚糖含量44%。例10、I)在7份(重量)百分濃度0.7%鹽酸中均勻加入I份魔芋粉配成溶液，開啟加熱，逐步升溫至70°C，加入0.24份(重量)過氧化氫，水解4小時，得到低聚糖混合液，降
至室溫；2)加入2.0份ZTC澄清劑，攪拌下加入氫氧化鈣中和至中性。再加入6份(重量)乙醇，強力攪拌后高速離心固液分離，得到含低聚糖清液；3 )同例I，進行電滲析分離；4)電滲析凈化后的低聚糖溶液用薄膜蒸發(fā)器進行蒸餾，在薄膜蒸發(fā)器中，蒸發(fā)面溫度為70°C，真空度在5KPa。乙醇和水分在蒸發(fā)面蒸發(fā)被真空設(shè)備抽離，得到魔芋葡甘低聚糖，還原糖含量為24% ，低聚糖含量47%。
權(quán)利要求
1.一種魔芋葡甘低聚糖的生產(chǎn)工藝，其特征在于具體步驟如下: 1)在重量份數(shù)為7 20份、百分濃度為2.(Γ3.5%硫酸或0.5 0.7%鹽酸中均勻加入I份魔芋粉配成溶液，開啟加熱，逐步升溫至6(T10(TC，加入0.0Γ0.25份過氧化氫，水解Γ8小時，得到低聚糖混合液，降至室溫； 所述的過氧化氫為30%或50%過氧化氫溶液折算成的純過氧化氫。
2)加入重量份數(shù)為0.00Γ2.0份的果汁澄清劑，攪拌下加入堿中和至中性；加入5 16份乙醇，離心分離出含低聚糖清液； 所述的果汁澄清劑為明膠、聚乙烯吡咯烷酮、單寧、明礬、硅藻土、殼聚糖、101果汁澄清劑或ZTC澄清劑； 所述堿為氫氧化韓，氫氧化鈉，氫氧化鉀，碳酸鈉或碳酸鉀； 所屬乙醇為95%或99.5%乙醇溶液折算成的純乙醇。
3)將步驟2)所得的含低聚糖的清液用電滲析裝置除去重金屬離子和常規(guī)離子；電滲析凈化后的部分進入下一步分離，濃縮部分通過001X7 (732)陽離子交換樹脂柱后再用電滲析凈化； 4)電滲析凈化后的低聚糖溶液用薄膜蒸發(fā)器進行蒸餾，在薄膜蒸發(fā)器中，乙醇和水分在蒸發(fā)面蒸發(fā)并被真空設(shè)備抽離，得到魔芋葡甘低聚糖； 薄膜蒸發(fā)器蒸發(fā)面溫度為5(T80°C，真空度為0.0riOKPa0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種魔芋葡甘低聚糖的制備方法，其特征在于過氧化氫加入時間是在魔芋葡甘聚糖充分溶脹時加入。
3.權(quán)利要求1所述的一種魔芋葡甘低聚糖的制備方法所采用的薄膜蒸發(fā)器，其特征在于薄膜蒸發(fā)器主體內(nèi)裝滾筒刮膜器、固定刮膜器，薄膜蒸發(fā)器主體上方的液體物流分布器上有加料口、真空抽氣口及帶動滾筒刮膜器、固定刮膜器的電機；膜蒸發(fā)器主體一側(cè)上有加熱油出口、下有加熱油進口 ；薄膜蒸發(fā)器主體底部為可拆卸底部，可拆卸底部通過連接管、接口接容器，連接管上裝有閥門。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種魔芋葡甘低聚糖的制備方法及其所采用的薄膜蒸發(fā)器，是在硫酸或鹽酸中加魔芋粉配成溶液，開啟加熱，逐步升溫，加入雙氧水水解后，得低聚糖混合液；加入果汁澄清劑，攪拌下加入堿中和至中性，再加乙醇混合后離心分離，得含低聚糖清液。含低聚糖清液用電滲析裝置除去重金屬離子和常規(guī)離子，電滲析凈化后的低聚糖溶液用薄膜蒸發(fā)器進行蒸餾。在薄膜蒸發(fā)器中，乙醇和水分在蒸發(fā)面蒸發(fā)被真空設(shè)備抽離，得魔芋葡甘低聚糖。本發(fā)明水解加入雙氧水可提高酸水解效率，降低顏色；加入果汁澄清劑和乙醇，可使未水解的魔芋葡甘聚糖和低聚糖更好分離；用電滲析除去重金屬和常規(guī)離子；用薄膜蒸發(fā)器在較低溫條件下快速完成溶液濃縮，提高低聚糖品質(zhì)。
文檔編號B01D1/22GK103193896SQ20131007761
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者羅立新, 羅天瑞, 李進偉, 肖湘, 張林峰, 朱維維, 李云霄, 劉敏 申請人:武漢纖濃生物科技有限公司