Способ получения глюкозы
Владельцы патента RU 2314351:
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов (RU)
Изобретение относится к технологии получения глюкозы. Способ получения глюкозы предусматривает промывку крахмала, приготовление крахмальной суспензии, гидролиз крахмала путем его разжижения и осахаривания ферментами, фильтрование и обесцвечивание сиропа активным углем, его концентрирование и кристаллизацию, центрифугирование утфеля для выделения кристаллов глюкозы, сушку и упаковку глюкозы. В процессе получения глюкозы крахмал промывают и крахмальную суспензию приготавливают с использованием дистиллированной воды. Для гидролиза крахмала на стадии разжижения используют препарат бактериальной α-амилазы Spezyme LT 300, полученный из генетически модифицированного штамма Bacillus amyloquefailus с оптимумом действия в диапазоне рН 5,3-5,8. Осахаривание проводят с использованием комплекса ферментов, состоящего из глюкоамилазы AMG и пуллуланазы Promozym. Обесцвечивание осуществляют активным углем с содержанием водорастворимых веществ 0,01-0,05% в количестве 2-5% к массе сухих веществ сиропа. 2 ил.
Изобретение относится к технологии получения сахаристых веществ, в частности глюкозы.
Известен способ получения глюкозы, включающий промывку крахмала и приготовление крахмальной суспензии на питьевой воде, гидролиз крахмальной суспензии путем его разжижения и осахаривания ферментами, фильтрование и обесцвечивание сиропа активным углем, его концентрирование, кристаллизацию, центрифугирование утфеля для выделения кристаллов глюкозы, растворение сырых или высушенных кристаллов дистиллированной водой, очистку растворов активным углем, кристаллизацию, центрифугирование утфеля для выделения кристаллов глюкозы, сушку, упаковку готовой глюкозы (Технология крахмала и крахмалопродуктов, под редакцией Трегубова Н.Н., М.: Пищевая промышленность, 1970, с.507-508, 444, 552).
Промывка крахмала и приготовление крахмальной суспензии с использованием питьевой воды приводят к повышенному содержанию минеральных примесей в продукте.
Разжижение крахмальной суспензии проводят с помощью α-амилазы Termamyl-60L, продуцируемой Вас. licheniformis. Этот фермент хотя и обладает таким положительным свойством как пониженная зависимость от присутствия ионов кальция, но оптимум его действия находится при рН 6,5-7,0.
Вследствие этого при приготовлении суспензии осуществляют подщелачивание ее содой до достижения указанного рН. Это приводит к увеличению количества минеральных веществ в глюкозном сиропе.
Для осахаривания используют фермент глюкоамилазу, продуцируемый грибами Aspergillus, Rhisopus, Endomyces.
Описанный ферментативный гидролиз крахмальной суспензии не позволяет получить сироп с содержанием глюкозы более 96,6%.
Для обесцвечивания сиропа используют активные угли с содержанием водорастворимых веществ 0,45-1,3%, в результате чего происходит нарастание минеральных веществ в получаемом сиропе.
Получаемый по известному способу сироп содержит не более 96,6% глюкозы и повышенное содержание (0,25-0,26%) минеральных веществ и для получения глюкозы фармакопейного качества требуется дополнительная очистка и перекристаллизация уже готовой глюкозы.
Недостатком способа является его сложность и длительность.
Технический результат изобретения заключается в упрощении и ускорении процесса при обеспечении качества глюкозы, отвечающей требованиям фармакопеи.
Этот результат достигается тем, что в предложенном способе, предусматривающем промывку крахмала и приготовление крахмальной суспензии, гидролиз крахмала путем разжижения и осахаривания ферментами, фильтрование и обесцвечивание сиропа активным углем, его концентрирование и кристаллизацию, центрифугирование утфеля для выделения кристаллов и их сушку, перед приготовлением крахмальной суспензии исходный крахмал промывают дистиллированной водой и суспензию с рН 5,3-5,8 готовят с использованием такой же воды. Для разжижения крахмальной суспензии используют бактериальную α-амилазу Spezyme LT-300L, полученную из генетически модифицированного штамма Bacillus amyloquefailus с оптимумом действия при указанном рН суспензии, а для осахаривания применяют комплекс ферментных препаратов, состоящий из глюкоамилазы AMG и пуллуланазы Promozym.
Для очистки сиропов используют активный уголь с содержанием водорастворимых веществ 0,01-0,05% в количестве 2-5% к массе сухих веществ сиропа.
Изобретение поясняется чертежами, на которых на фиг.1 схематично изображена технологическая схема известного способа и на фиг.2 - технологическая схема предложенного способа.
Способ осуществляют следующим образом.
Крахмал предварительно промывают дистиллированной водой, а затем готовят крахмальную суспензию 32-35%-ной концентрации с рН 5,3-5,8 смешиванием крахмала с дистиллированной водой или конденсатом. Разжижение крахмала в процессе гидролиза проводят в две стадии с использованием фермента бактериальной α-амилазы Spezyme LT-300, полученного из генетически модифицированного штамма Bacillus amyloquefailus.
Оптимум действия фермента находится при температуре 85°С и рН 5,3-5,8, одинакового с рН крахмальной суспензии.
В результате совпадения рН суспензии с оптимумом действия фермента необходимость в добавке реагентов для регулирования рН крахмальной суспензии отпадает и дополнительного загрязнения сиропа минеральными элементами не происходит.
Осахаривание разжиженной суспензии проводят с помощью комплекса ферментных препаратов глюкоамилазы AMG и пуллуланазы Promozym, благодаря чему содержание глюкозы достигает 97,0-97,5%.
Для обесцвечивания сиропов применяют активный уголь с содержанием водорастворимых веществ 0,01-0,05% в количестве 2-5% к массе сухих веществ сиропа, что позволяет не только обесцветить сироп, но и провести необходимую очистку его от минеральных солей.
Прозрачный и практически бесцветный сироп концентрируют и подвергают кристаллизации. Полученный в результате кристаллизации утфель разделяют на центрифуге на кристаллы глюкозы и зеленую и белую патоки. Кристаллы высушивают и упаковывают. Белую патоку возвращают в производство на стадию обесцвечивания сиропа. Зеленую патоку используют для получения из нее пищевой глюкозы.
Пример
Крахмал кукурузный в количестве 100 кг промывают и смешивают с дистиллированной водой в соотношении 1:3. Приготовленную суспензию крахмала с рН 5,6 подвергают разжижению с помощью бактериальной α-амилазы Spezyme LT-300, полученной из генетически модифицированного штамма Bacillus amyloquefailus с оптимумом действия при рН 5,3-5,8 и температуре 85°С в две стадии.
Первую стадию проводят при дозировке фермента 0,8 ед. АС/г сухих веществ крахмала в течение 0,5 часа. Затем проводят термообработку продукта в течение 5 минут при температуре 130°С. На второй стадии продукт охлаждают до температуры 85°С, добавляют к нему тот же фермент в количестве 0,4 ед. АС/ г сухих веществ крахмала и выдерживают 1,5 часа. Далее гидролизат охлаждают до температуры 60°С, подкисляют до рН 4,2, добавляют комплекс ферментных препаратов, состоящий из глюкоамилазы AMG и пуллуланазы Promozym и выдерживают 65 часов. Дозировка глюкоамилазы составляет 2,75 ед. ГЛС/г сухих веществ сиропа, а пуллуланазы 0,8 г на 1 кг сухих веществ сиропа. Содержание глюкозы в гидролизате достигает 97,5%.
Полученный гидролизат отфильтровывают от взвешенных примесей. Сироп после фильтрования содержит красящие вещества, из-за которых его цветность оценивается в 106 ед. Ycumsa. Обесцвечивают сироп с помощью активного угля с содержанием водорастворимых веществ 0,03% в количестве 3% к массе сухих веществ сиропа. Контакцию активного угля с сиропом проводят при температуре 70°С в течение 30 минут, затем сироп отфильтровывают от угля. Качество сиропа после обесцвечивания активным углем повышается и достигает уровня, необходимого для получения из него глюкозы фармакопейного достоинства, а именно, он содержит 98,5% глюкозы и 0,08% минеральных элементов, а его цветность составляет 4,5 ед. Ycumsa.
Сироп концентрируют выпариванием воды под вакуумом до содержания сухих веществ 72% и подвергают кристаллизации.
Полученный утфель с содержанием кристаллов глюкозы около 50% на центрифуге разделяют на кристаллы глюкозы и зеленую патоку с последующей промывкой слоя кристаллов дистиллированной водой и отделением белой патоки. Влажные кристаллы направляют на сушку и упаковку. Белую патоку возвращают в производство на стадию обесцвечивания сиропа. Зеленую патоку используют для получения пищевой глюкозы.
Качество получаемой глюкозы соответствует требованиям фармакопеи. Глюкоза содержит 0,05% минеральных примесей, определяемых в виде сульфатной золы, и не содержит примесей декстринов и других углеводов.
Продолжительность процесса сокращается на 100 часов.
Применение дистиллированной воды для промывки крахмала и приготовления крахмальной суспензии, ферментов для разжижения с оптимумом действия в диапазоне рН 5,3-5,8, комплекса ферментов для осахаривания, а также активного угля с содержанием водорастворимых веществ 0,03% позволило повысить содержание глюкозы в сиропах до 98,5%, снизить содержание минеральных примесей в сиропе в 2,5 раза (с 0,26 до 0,08%) и исключить перекристаллизацию, как очистку, значительно упростив и ускорив процесс получения глюкозы фармакопейного качества.
Способ получения глюкозы, предусматривающий промывку крахмала и приготовление крахмальной суспензии, гидролиз крахмала путем его разжижения и осахаривания ферментами, фильтрование и обесцвечивание сиропа активным углем, его концентрирование и кристаллизацию, центрифугирование утфеля для выделения кристаллов глюкозы и их сушку, отличающийся тем, что перед приготовлением крахмальной суспензии исходный крахмал промывают дистиллированной водой для снижения содержания минеральных примесей и для приготовления суспензии крахмала с рН 5,3-5,8 используют эту же воду, при этом для разжижения крахмальной суспензии применяют препарат бактериальной α-амилазы Spezyme LT-300, полученный из генетически модифицированного штамма Bacillus amyloquefailus с оптимумом действия при указанном рН суспензии, а для осахаривания используют комплекс ферментов, состоящий из глюкоамилазы AMG и поллуланазы Promozym, причем из активных углей для очистки сиропа используют уголь с содержанием водорастворимых веществ 0,01-0,05% в количестве 2-5% к массе сухих веществ сиропа.
