束松坡，史光輝

（北京坡華生化技術(shù)有限公司，北京 100037）

北京坡華生化技術(shù)有限公司是以生物輕化工程、生態(tài)環(huán)保工程、生化技術(shù)開發(fā)、工程技術(shù)服務(wù)、機械電器設(shè)備生產(chǎn)為主要經(jīng)營范圍的高科技公司。公司在玉米、小麥深化加工、微生物發(fā)酵、生化環(huán)保等行業(yè)潛心研發(fā)，取得較多創(chuàng)新技術(shù)成果。以小麥加工提取谷朊粉的副產(chǎn)物小麥淀粉為原料，制取淀粉糖漿，克服工藝難點問題，為小麥淀粉的轉(zhuǎn)化增值鋪平了道路。

1 小麥淀粉生物制糖工藝研發(fā)背景和發(fā)明專利的獲得

繼芬蘭、荷蘭、丹麥、美國及加拿大之后，我國小麥淀粉生產(chǎn)從20世紀(jì)90年代開始，也走上了三相臥螺分離生產(chǎn)工藝的技術(shù)路線，北京坡華生化技術(shù)有限公司是國內(nèi)這方面工藝技術(shù)做得比較好的一家企業(yè)。

小麥淀粉產(chǎn)業(yè)鏈的下游產(chǎn)品往往以得到吸水率高、活性高的小麥蛋白粉為目的，這些小麥蛋白粉為高端食品的重要原料。生產(chǎn)小麥蛋白粉同時產(chǎn)生的大量小麥淀粉如何加工增產(chǎn)是困擾企業(yè)的重要問題。利用小麥淀粉生產(chǎn)淀粉糖漿（麥芽糖漿、啤酒糖漿、葡萄糖漿、果品糖漿、生物發(fā)酵糖漿）無疑是產(chǎn)品出路之一，且市場需求量大。

經(jīng)多年研究，一種“小麥淀粉生物制糖工藝”由北京坡華生化技術(shù)有限公司取得成功，并于2013年5月29日獲得國家發(fā)明專利 （發(fā)明專利號：201110133848.8）。專利證書如圖1、圖2。

圖1 專利證書封面

圖2 專利證書

2 小麥淀粉成分簡析

小麥淀粉和玉米淀粉的成分含量比較見表1：

表1 小麥淀粉和玉米淀粉的成分含量比較

小麥淀粉顆粒按照大小分為兩個組：A淀粉和B 淀粉，B-淀粉（15%～20%）粒徑為 2～15 μm,A-淀粉（80%～85%）顆粒直徑更大為20～35 μm。在工業(yè)化生產(chǎn)小麥淀粉的時候，A淀粉是精制的淀粉，純度高，含蛋白質(zhì)等雜質(zhì)很少;而B淀粉又稱尾淀粉、淤渣淀粉、刮漿淀粉或淀粉糊精，是小麥淀粉廠的副產(chǎn)物，通常其數(shù)量可達(dá)原料面粉總量的15%～20%。由于A、B兩種淀粉的淀粉顆粒直徑、組成成分等有很大差別，所以它們的理化性質(zhì)有很大差異，致使它們的用途和價值有很大的不同:A淀粉與玉米淀粉接近，糖化容易，而B淀粉糖化困難，糖化指標(biāo)差，通常只用作發(fā)酵原料和飼料，利用價值不高。

小麥淀粉的成分組成見表2：

表2 小麥A淀粉和B淀粉的成分組成 %

3 工藝概述

當(dāng)前國內(nèi)制糖行業(yè)多以玉米淀粉制糖，小麥淀粉工藝多采用小麥淀粉雙酶法制糖：淀粉乳加淀粉酶噴射液化，液化液降溫加糖化酶糖化，糖化結(jié)束后板框過濾得到糖化液。此工藝因小麥蛋白多、粘度大造成糖化后板框過濾困難，過濾不徹底，糖液中雜質(zhì)多,葡萄糖收率低。

本工藝不分開A淀粉、B淀粉、存在高含量戊聚糖的混合粉乳，利用生物技術(shù)使小麥淀粉（A+B+C混合粉乳）中的麩皮（纖維）、植物蛋白、麥膠蛋白、麥谷蛋白、戊聚糖、葡聚糖、木聚糖等長鏈成分轉(zhuǎn)化為固化蛋白、短鏈碳源、氨基酸、肽、多糖和均衡的天然生物素等，變不利于發(fā)酵的物質(zhì)為有利于發(fā)酵的因素，在制糖生產(chǎn)環(huán)節(jié)也達(dá)到糖化徹底、粉糖轉(zhuǎn)化率高、糖液質(zhì)量好、葡萄糖值高、透光率高，同時使糖液粘度降低，易于分離出固化蛋白和過濾除渣的目的。

4 新型小麥淀粉制糖工藝指標(biāo)

（1）主要技術(shù)指標(biāo)：粉糖轉(zhuǎn)化率≥80%（還原糖對商品淀粉計）；≥95%（DS/DS計）較目前指標(biāo)提高5～10個百分點。

（2）主要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：DE值≥94%～95%（較目前指標(biāo)提高2～3個百分點）。

DS值≥25%（穩(wěn)定和提高工藝濃度）。

透光率≥50%（透光率得到適當(dāng)提高）。

（3）突出“生物發(fā)酵糖漿”的發(fā)酵性特點。變小麥淀粉中不利于發(fā)酵的物質(zhì)（纖維、植物蛋白、麥膠蛋白、麥谷蛋白、戊聚糖、葡聚糖及木聚糖等長鏈成分）轉(zhuǎn)化為（固化蛋白、短鏈碳源、氨基酸、肽、多糖和均衡的天然生物素等）有利于發(fā)酵的因子因素，為谷氨酸發(fā)酵提供具有穩(wěn)定營養(yǎng)品質(zhì)和適合于生物發(fā)酵的葡萄糖漿，建立“生物發(fā)酵糖漿”的發(fā)酵性概念。

（4）改善糖液過濾問題。制糖過濾工藝環(huán)節(jié)濾速提高，濾渣濾餅含水低，易于干燥。

（5）解決發(fā)酵易逃液問題。以前由于糖液粘度大，長鏈蛋白等成分多，在發(fā)酵通風(fēng)周期中易產(chǎn)生較多泡沫，逃液問題難以控制，限制了上罐容積。本生物制糖技術(shù)解決了這項難題，同時可使發(fā)酵放罐容積提高，進(jìn)而提高了發(fā)酵強度。

（6）本技術(shù)還對生產(chǎn)設(shè)備做一些改造和優(yōu)化配置，使其更加合理。使工藝控制更便捷，生產(chǎn)操作的勞動強度有所降低。

（7）本技術(shù)還通過對生產(chǎn)設(shè)備的改造，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

5 新型小麥淀粉制糖工藝要點

（1）在制糖工藝使用淀粉酶、糖化酶的同時，根據(jù)小麥淀粉（混合粉乳）的質(zhì)量情況增加4～5種生物佐劑。其中液化前調(diào)乳工序增加2～3種生物佐劑；糖化工序增加1～2種生物佐劑，工藝后期增加1～2種生物佐劑；過濾工序增加1～2種助濾劑。

（2）工藝條件的調(diào)整：包括淀粉乳酸堿度的調(diào)整措施；混合時間及攪拌強度技術(shù)的調(diào)整措施；液化工序溫度、pH值、液化周期的調(diào)整措施；液化DE值控制標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整；糖化工序溫度、pH值、糖化周期的調(diào)整措施；糖化后期調(diào)溫、調(diào)pH值措施；后期生物水解工序的建立；過濾工序調(diào)整溫度、酸堿度等。

（3）分離固化蛋白，可選擇在液化之后，采用高速臥螺分離機分離的辦法建立分離提取工藝。此方法可得到高品質(zhì)的植物蛋白副產(chǎn)品。

（4）為提高糖液透光率（達(dá)95%以上）品質(zhì)，可以靠一次吸附助濾、二次脫色吸附的工藝辦法。

（5）固化蛋白等雜質(zhì)的去除，可以選擇液化工序之后，在此工序，過濾溫度高一些，濾速也會高一些。

（6）糖化過程中采用將可溶性蛋白轉(zhuǎn)化成氨基酸、再低溫濃縮的新工藝，粉糖轉(zhuǎn)化率高，糖化液質(zhì)量好，發(fā)酵好利用。

6 工藝過程

工藝流程如圖3所示。

圖3 工藝流程圖

（1）利用三項臥螺分離制得小麥淀粉乳，調(diào)漿。

將淀粉乳加水調(diào)漿至16.5～17 Be，加入稀釋后的堿溶液（12～14 Be）調(diào)淀粉乳pH至5.6～5.8，加入小麥淀粉酶，同時加入輔酶A/B，攪拌20 min左右,使其混合均勻。

（2）調(diào)好漿的淀粉乳噴射液化，溫度達(dá)到110～112℃，調(diào)整淀粉乳流量,溫度穩(wěn)定不變。液化液進(jìn)入空氣閃發(fā)罐后，閃發(fā)降溫到95～98℃。

（3）閃發(fā)降溫后的液化液進(jìn)入層流罐，維持高溫，從視鏡中觀察液化液的液化情況，蛋白凝聚情況，并取樣檢測液化情況，液化DE值12%～15%，進(jìn)行碘試驗 （如果料液顯本色或棕紅色，說明液化徹底），液化層流后進(jìn)入列管閃發(fā)器，利用真空閃發(fā)降溫到61℃，再用高速分離機分離。

（4）用高速分離機將液化液分離，得到固相為熱凝固蛋白等雜質(zhì)（HCP），可用做飼料蛋白；分離后的清液為潔凈度高的液化液，進(jìn)入糖化罐進(jìn)一步糖化。

（5）清液進(jìn)入糖化罐后，調(diào)整糖化罐內(nèi)溫度60～61℃，pH值 4.2～4.4，加入糖化酶、輔酶 B，攪拌均勻，開始糖化，利用酶進(jìn)一步將糊精及低聚糖分解成葡萄糖，糖化40 h檢查糖化終點，DE值達(dá)95%～98%以上。

（6）糖化后將溫度降到45℃，攪拌5 min后觀察溫度無變化后，加入輔酶C,并攪拌均勻，繼續(xù)糖化6～10 h，然后檢測糖含量，OD值<0.10即為合格的糖液。

（7）合格糖液利用四效降膜蒸發(fā)器進(jìn)行低溫濃縮，低溫濃縮復(fù)合反應(yīng)小，糖液中的氨基酸不易與糖液在高溫下發(fā)生反應(yīng)，生成色素，影響透光，濃縮后糖液透光高，OD低。

7 工程試驗

某企業(yè)試共計試驗32批次，已過濾32批次，實驗結(jié)果如下：

試驗方式：使用糖化酶加佐劑共計試驗27批；使用糖化酶加佐劑加閃蒸共計試驗3批；使用高效酶加佐劑加閃蒸共計試驗2批。

酶加佐劑試驗收率、質(zhì)量、過濾速度較好、平均濾速在3.5 h；酶加佐劑加閃蒸試驗收率、質(zhì)量未有提升、過濾速度稍慢、平均濾速在3.8 h；高效酶加佐劑加閃蒸試驗收率、質(zhì)量未有提升、過濾速度慢、平均濾速在3.5 h。

數(shù)量方面：此階段共計接收消耗小麥淀粉商品粉755.122 t，累計交純糖615.741 t。

收率方面：試驗期間記錄轉(zhuǎn)化率得到很大的提高，最高的能達(dá)到84%左右，最低達(dá)到79.9%，累計平均交后轉(zhuǎn)化率81.54%。

質(zhì)量方面：試驗期間在不使用玉米淀粉糖水打底的情況下，糖水透光最高能達(dá)到55%，OD值最低為0.27%，糖水質(zhì)量比以往有了很大提高；合計累計平均透光50%，累計平均OD值0.39%。

過濾速度：過濾速度快且濾渣較干，同天過濾任務(wù)相當(dāng)?shù)那闆r下，能夠節(jié)省出3～6 h左右；累計平均過濾速度在3.5 h（指過濾25 t純糖的數(shù)量，時間指過濾開始到開始拆板框的時間；精過濾時間在1.5～2 h，精過濾指糖液過濾完，不含沖洗糖渣和吹干糖渣的時間）。

消耗佐劑情況：共計消耗佐劑1：255 kg；佐劑2：122 kg；佐劑 3：74.5 kg；佐劑 4：135 kg；佐劑 5：89kg。

試驗結(jié)果分析：

驗檢測數(shù)據(jù)，4 h液化液比重1.065 g/cm3，錘度16.98，還原糖1.92，DE值11.26%，pH 6.0；糖化液46 h 比重 1.060 g/cm3，錘度 15.81，還原糖 15.62，DE值 94.22%，pH 4.3。

（1）此次試驗經(jīng)過32批次的檢驗，粉糖轉(zhuǎn)化率已提高至81.54%（包含因交接損失部分），比以往的78%收率提高了3.5%的轉(zhuǎn)化率。

（2）糖水質(zhì)量得到較大的提高，由以前的糖水質(zhì)量交接指標(biāo)：透光20%，OD值0.65%（混合糖水）較難達(dá)標(biāo)，已完成到累計平均透光50%，OD值0.3%（純小麥糖水）提升幅度很大。

（3）過濾速度提高較多，由以前過濾13 t純糖需要3.8 h，節(jié)省到過濾20 t純糖3.5 h，節(jié)省了35%左右，且糖渣較干能成餅。

8 結(jié)論

（1）生物制糖工藝能夠解決小麥淀粉糖難過濾的問題，從而能使制糖車間全部使用小麥淀粉。

（2）可使小麥淀粉糖質(zhì)量明顯提高，平均透光50%左右，累計平均OD值0.3%。

（3）粉糖轉(zhuǎn)化率提高，比傳統(tǒng)工藝收率提高了3.5%的轉(zhuǎn)化率。

（4）工藝簡單，不必再混用玉米淀粉，可縮短小麥淀粉糖的生產(chǎn)周期。