果糖生产过程中的果葡糖浆的纯化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于医药果糖生产技术及装备领域，具体设及一种W甘薦为原料工业化生 产医药无水结晶果糖方法中的工艺步骤。
【背景技术】
[000引果糖又称左旋糖，为一种单糖，全称D-阿拉伯型己酬糖，分子式C5H12O5CO,生化名 称缩写为F，棱柱状晶体，烙点103-105°C，甜度是薦糖的1. 3-1.8倍(冷藏食用更佳)，是一 种最甜的天然甜味剂，W游离态大量存在于蜂蜜、水果浆汁中，与葡萄糖结合构成日常食用 的薦糖。纯净的果糖为白色晶体，易吸潮，不易结晶，通常为黏稠性液体，易溶于水、乙醇， 不溶于乙酸。
[0003] 果糖产品通常分为含果糖^ 99. 0%的无水结晶果糖和果糖含量42%-55%、干物质 含量^ 77%的果葡糖浆两大类。
[0004] 众所周知，糖、脂肪还有蛋白质是在人体供能的Ξ大部分，糖是人体主要的供能来 源。淀粉、白砂糖进入人体内后被各种酶分解成葡萄糖，在小肠被吸收进入血液，然后通过 血液进入人体的肝脏形成糖元，储备能量，在从血液进入肝脏中时需要依靠膜岛素穿透细 胞膜，如果体内膜腺不分泌膜岛素或膜岛素不够，糖进入肝脏的速度就会变慢甚至不进入 肝脏，运样糖就会长期停留在血液中引起血糖升高。果糖在进入人体后一部分被直接吸收 进入肌肉，另一部分和葡萄糖一样在小肠被吸收进入血液，然后进入肝脏，虽然果糖是葡萄 糖的同分异构体，分子式、分子量都是一样的，只是空间结构不一样，均为单糖，但果糖在进 入肝脏时不依靠膜岛素就直接进入肝脏，为人体提供能量，运样糖就不会留在血液中，能够 很好的控制人体血糖，而糖尿病人主要的就是控制血糖，如果控制好血糖，糖尿病人就不会 有大碍，因此糖尿病人也可食用无水结晶果糖，并是预防糖尿病的甜味品。果糖热值低，口 服比葡萄糖吸收慢，但吸收后或静脉给药后在体内代谢却比葡萄糖快，易被机体吸收利用， 且不依赖膜岛素，对血糖影响小，适用于葡萄糖代谢障碍者(糖尿病人）及肝功能不全者补 充能量。在人体内能促进有益细菌如双歧杆菌类生长繁殖，抑制有害菌生长，改善人肠胃功 能和代谢，降低血脂，不致離齿，是糖尿病人、肥胖病人、儿童食品的理想甜味剂。因此，果糖 的最大用途是作为特殊食品，特别是糖尿病人和肥胖病人的甜味剂。果糖除口服外，现在国 际上已经研发出了果糖注射液，可W直接注入人体内，不用像葡萄糖那样点滴注射。在手术 过程中，果糖可W给人体提供大量的能量，维持人体器官正常的工作，对于患有某些疾病， 不宜注射葡萄糖的患者具有重大意义。果糖注射液在欧美发达国家已成为仅次于葡萄糖的 第二大注射液。在欧、美、日等国家，果糖已经列入药典，作为营养剂或注射用。果糖也被我 国作为药用辅料列入《中国药典》2010年版二部。
[0005] 同时，由于果糖甜度高，有水果香味，果糖与其他甜味剂如葡萄糖、白砂糖W及阿 斯己甜混合使用具有甜味强化的效果，从而能够降低甜味的材料成本。试验表明，将果糖与 白砂糖: 1比例混合添加在饮料中，在保持了薦糖风味的前提下，可降低近50%的甜味 剂用量，不仅使人体摄入的热量降低了 50%，同时人体的血糖升高指数也仅为薦糖的1/3， 有效控制人体血糖的升高，保持血糖的稳定。
[000引 2011年9月3日，由中国食品工业协会主办的"结晶果糖健康营养作用论证会"在 北京召开。运是国内首次果糖健康营养作用专家论证会。最后论证得出，果糖具有不易離 齿、不易发胖、不经膜岛素代谢的Ξ大变革性健康功效 结晶果糖的生产工艺有W下Ξ种： 第一种、主要W菊粉为原料： 通过控制菊粉多聚果糖任oly化uctan)的水解，其中β-α-2)糖巧键断裂，释放出 含量丰富的巧喃果糖，巧喃果糖随后转化成更为稳定的异构物化喃果糖。此法生产成本高， 是早期小产能加工果糖工艺，不适合果糖的大规模生产需要。
[0007] 第二种、W薦糖为原料： 20世纪60年代期间，欧洲开始工业化生产结晶果糖，所用的方法是通过薦糖的水解转 化生成果糖和葡萄糖，之后通过离子排斥工艺来分离和纯化，最后严格控制果糖的结晶，加 工纯结晶果糖。但是，果糖在水中的溶解度大，达到结晶过饱和度时的粘度太高，结晶操作 困难，化学稳定性较低，整个生产周期超过一周。
[0008] 第Ξ种、W液体葡萄糖浆或采用淀粉经液化、糖化制取葡萄糖浆为原料： 1981年，密西西比河岸边的美国伊利诺斯州的汤姆逊城出现了世界上最大的纯结晶果 糖制造厂狂yrofin)。它是W液体葡萄糖浆为原料，经纯化和酶异构化后，利用传统的薦糖 提取果糖生产技术制造出质量特别高的结晶果糖，整个生产周期缩短至5天。
[0009] W上几种果糖生产方法，主要不同之处在于原料的预处理工序，最终都是W制取 果葡糖浆为基础，利用色谱分离、结晶干燥技术生产出结晶果糖。传统工艺过程是，果糖含 量为42%-45%的果葡糖浆经过间歇式脱碳、精滤、离交精制纯化后，利用四柱或八柱式模拟 移动床进行分离得到高纯度果糖富集液（含果糖> 90%，干基），才可W生产结晶果糖。果糖 富集液经多效蒸发器浓缩至干物质含量大于70%，再经单效蒸发器浓缩至干物质含量大于 80%，在此糖浆溶液中加入适量晶种、食用乙醇继续浓缩到干物质含量大于85%，进行冷却结 晶，溫度慢慢由65°C降至25°C左右，约有40%果糖结晶析出，果糖母液再回流利用。然后， 经过离屯、机分离、高纯水洗涂、干燥、筛分等工艺处理，最后得到无水β-D-果糖结晶（含果 糖> 98%，干基）。
[0010] 目前，我国果糖市场仍然WF55和F42果葡糖浆产品消费为主要形式。由于果糖 分离、结晶、干燥技术难度大，生产工艺复杂，±建、设备投入大，我国大规模工业化生产结 晶果糖尚处于起步阶段，生产成本高，优质医药果糖主要依靠进口。国内工业化生产结晶果 糖产品的果糖含量通常在99%左右，质量不稳定，产品的一次收得率不足40%。并且由于现 有生产工艺的缺陷，果糖工业化生产普遍存在整套生产装置不匹配，工艺参数不合理，造成 能耗高、效率低，质量不稳定，生产成本高等问题。
【发明内容】
[0011] 为了解决上述技术问题，本发明的目的是对第一代果糖生产工艺进行创新，对果 糖生产过程中的果葡糖浆进行纯化，优化各个工序的工艺参数，进一步提高果糖生产的含 量和收率，降低工业化项目投资和生产成本，实现项目高质量、高稳定性、高度自动化、连续 安全运行，提升产品综合竞争力，解决优质医药果糖产品严重依赖进口的局面，适用于结晶 果糖项目工业化推广与应用。
[0012] 本发明W果糖生产过程中的果葡糖浆的纯化方法是通过W下步骤来实现的： 果糖生产过程中的果葡糖浆的纯化方法，是W甘薦为原料生产医药无水结晶果糖的过 程中，果葡糖浆脱色和纯化的方法，具体包括W下步骤 (1) 薦汁压棒浓缩后，经水解和中和后，得到果葡糖浆，脱色，过滤，一次离子交换； (2) 二次离交，将果葡糖浆溶液进入交换柱中，先采用阴阳交替的树脂进行交换，最后 一级为中性树脂，使果葡糖浆电导率低于30μs/cm; (3) 色谱分离，得到果糖富集液， (4) 用纳滤膜系统，分别滤出高纯果糖透析液和果葡糖浓缩液， (5) 生产医药无水结晶果糖的过程最后还包括蒸发浓缩、结晶干燥制成重量含量99. 9% 的高纯果糖结晶和葡萄糖液回收。
[0013] 所述的薦汁压棒浓缩是甘薦压棒后采用二氧化硫或碳酸法的清净工艺和Ξ效蒸 发浓缩后，得到键度为50-60BX的浓缩薦汁。
[0014] 所述的水解及中和是将键度为