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玉米淀粉浆液糖化高浓运行关键点初探

  • 作者: 房芬芬 方松 蔡梅
  • 时间: 2020-06-02 13:39:38
  • 点击率: 752

摘要  本文基于淀粉糖行业高浓运作的议题,在东潮实验室用ESCS®中试系统对高浓玉米淀粉浆在蒸煮-液化-糖化时的挑战加以摸索。结果显示,在3040%DS运作中,挑战从蒸煮段已经显现,并延续到糖化。

关键词  粘度;高浓;DE值;液化;糖化

ABSTRACT  Based on the topic of high concentration operation in starch sugar industry, this paper explores the key points of high corn starch slurry in cooking liquefaction saccharification with ESCS® pilot system in Dongchao laboratory. Observations to 30~40% DS slurry operations spotlighted that the challenges of high concentration operations start at cooking stage, and last to saccharification.

KEY WORDS  viscosity; high concentration; DE value; liquefaction; saccharification

前言

高浓运作因其对蒸汽消耗节省的优越贡献,近年来广泛地被淀粉糖及相关工艺考虑并采纳使用。但高浓运作尤其20 oBé(35.6%DS玉米淀粉浆)及以上的液化、糖化效果,包括过滤、透光率、糖化DX值等常出现不理想的情况,工厂不得不将浓度退回18~19 oBé(32~34%DS)甚至以下,以确保工艺的相对顺利进行,糖化质量得以保证。那么高浓运作在液化、糖化工艺中到底出现什么样的挑战,只有找出这些关键工艺表现出现原因,才可能开发相应的工艺解决方案,以实现节能降耗且不以牺牲糖化质量的最终提升目标。

研究工作简介

1.1 评估不同浓度的玉米淀粉浆在同等蒸煮条件下的蒸煮难度

原料:玉米淀粉(市购,滨州金汇食用玉米淀粉)

浓度:30%DS35%DS38%DS40%DS43%DS

1.2 实验酶制剂与酶剂量的摸索

1.3 观察不同浓度的玉米淀粉浆在相同工艺条件下蒸煮-液化-糖化的结果

实验材料、仪器及设备

2.1 材料

玉米淀粉(滨州金汇),含水量13%

诺维信利福来耐高温淀粉酶(LpHeraNovozymes)440KNU/g

中速定性滤纸(Φ18cmNEWSTAR新星),杭州特种纸业有限公司。

2.2 设备

ESCS®-M103AS先进DSI系统;

2L恒温水浴液化系统(CH1015,上海衡平仪器)

冰点渗透压仪(3250型,美国Advanced Instrument. Inc.)

紫外分光光度计(UV-5,梅特勒)

粘度计(LVDV-‖+Pro型,Brookfield)

电子天平(ME104E,梅特勒)

pH(FE20,梅特勒)

电导率仪(FE30,梅特勒)

2.3 实验方法

ESCS®中试系统,108蒸煮玉米淀粉浆,维持6min,闪蒸出料后取糊化淀粉到2L水浴液化系统液化,取液化液样品调pH后去糖化,糖化终点测DX值、过滤速度和透光度。

检测项目:粘度、DE值、碘试、DX值、过滤速度、透光度参照东潮 EST RD SOP中的方法进行测试。

实验条件与结果分析

3.1 评估不同浓度的玉米淀粉浆在同等蒸煮条件下的蒸煮难度

闪蒸液粘度(80测量)变化拐点在35→38%DS,即在我们工厂工艺运行时20 o22 o提升的阶段出现。 

第三阶段4批次蒸煮过程,蒸煮温度如表2

从表230~40%DS 4批次蒸煮段温度结果来看,30%DS35%DS玉米淀粉浆在蒸煮时达温且稳定,到38%DS时出现了蒸煮温度不达温且温度波动增大的情况,到了40%DS时,达温和温度波动进一步变差,说明蒸煮难度进一步上升,而转折点在35%DS38%DS之间。同时观察到蒸煮难度随着调浆浓度上升的结果与第一阶段对高浓度玉米淀粉浆蒸煮难度的评估结果相符。

3.2 实验酶制剂与液化/糖化酶剂量的摸索

通过对比不同液化酶,最后确定液化酶使用利福来酶,酶剂量0.22g/kgDS;糖化酶使用杰能科复合糖化酶,酶剂量为0.60ml/kgDS

3.3 观察不同浓度的玉米淀粉浆在相同工艺条件下蒸煮-液化-糖化结果 

观察不同浓度的玉米淀粉浆在相同工艺条件下蒸煮-液化-糖化结果,实验条件如表3

从图2可以看出,在第三阶段30/35/38/40%DS 4批次实验中,液化30/60/90minDE值几乎一致,终点120min40%DS对应的DE值有些许下降。 

取液化90min的液化液去糖化,糖化结果如表5

从图330~40%DS玉米淀粉浆糖化终点与调浆浓度的关系曲线可以看出,随着调浆浓度的提升,糖化终点的DX值随之下降,几乎呈现线性相关。从表5糖化终点的透光度来看,30%DS35%DS对应的透光度很好,在90%以上;到38%DS40%DS有所下降。从过滤速度上看,随着浓度的提升,过滤逐渐变慢,说明在高浓糖化中,过滤负荷也是一个要考虑的因素,就实验中的数据来看,过滤速度尚可。

结论

现代医药发展中,生物学与药学的集合,在于人类生命科学帮助下不断地发现疾病的发病机制,制定药物靶点,针对靶点开发相应新药。现代工业的不断发展改善中,几乎可以完全借鉴这样的学科融合,化学帮助工程鉴定工艺改进靶点,工程进入对靶点着手改进的执行。 

本文以微小的篇幅和行业同仁一起试图更清晰地呈现高浓液、糖化工艺可能性的改进靶点,并在今后更多的开发工作中再与行业同仁共同讨论针对这些靶点的工程方案。

 

作者单位:上海晓乐东潮生物技术开发有限公司,上海  200233。

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