CN104919060A - 纯化甜菜汁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纯化甜菜糖汁的方法，更具体地涉及纯化通过压制甜菜获得的糖汁的方法。它也涉及纯化的汁和其用途，尤其是作为发酵底物和用于制备砂糖的用途。根据本发明的纯化方法包括将待处理的汁通过基于纤维素纤维的预层的步骤。当待处理的汁包含0.1％-4％的纤维素纤维时，该方法获得改进。
Description
技术领域
本发明涉及纯化甜菜糖汁的方法，更具体地涉及纯化通过压制甜菜获得的糖汁的方法。它也涉及纯化的汁和其用途，尤其是作为发酵底物和用于制备砂糖的用途。
背景技术
甜菜糖汁通常通过称为“扩散提取”的提取方法获得。该方法可以概括如下：首先将甜菜洗涤，然后切成甜菜丝，然后进入其中热水逆流循环的大容量提取机。因此，甜菜丝包含的糖进入水中；这称为扩散。一旦完成该步骤，产生两种产物，“耗尽糖的”甜菜渣和载荷有糖的水，也称为浸出汁，其将需要根据石灰-碳分离方法纯化，以获得纯化汁，浓缩以获得糖浆和任选结晶以获得砂糖。
现有技术揭示了提取糖汁以生产糖的多种方法。因此，文献NL-C2-1014605描述了压制完整或切碎的甜菜，可以将经压制的甜菜回收作为饲养动物的饲料，且所述糖汁意欲用于生产糖。文献EP1063605描述了一种通过压制包含新鲜磨碎的甜菜和糖汁添加剂的混合物的仅包括两个提取步骤的方法。文献EP 1022342描述了提取糖汁的方法，包括大量的压制和提取步骤。这些不同的处理方法一方面导致产生具有低糖含量的甜菜渣，另一方面导致产生稀释的糖汁。
WO 2009/125088描述了处理甜菜的方法，包括至少以下步骤：
-洗涤甜菜；
-部分压制甜菜，从而一方面生产相对于干物质含量包含大于20％糖的压制饼，另一方面生产浓度大于15％干物质含量的糖汁；
-分离压制饼和糖汁。
该处理方法还可以在洗涤步骤和压制步骤之间包括切碎甜菜的步骤。
根据WO 2009/125088获得的未纯化的糖汁，随后称为JBT AE，具有可观的工业价值且可用于不同的应用，尤其是作为发酵底物。然而，由于其相对较低的糖含量，它需要浓缩。
然而，糖生产领域的技术人员判断浓缩未纯化的汁是不切实际的，因为在蒸发前没有纯化汁，这可以造成蒸发工具大量积垢。应指出，之前从未可能浓缩未纯化的汁(在该术语的糖意义中)。
寻求在若干应用中使用JBT AE的本发明的发明人遭遇了工艺困难，尤其是在需要过滤步骤的应用中。事实上，已注意到JBT AE包含悬浮颗粒。这些至今未鉴定的颗粒干扰了技术操作的进展，并使得常规的过滤操作变得几乎不可能。这些困难相当大地限制了JBTAE的工业用途领域。
发明内容
取决于甜菜制剂和压制条件，本发明涉及的JBT AE的残渣水平为8％-20％。以相对于100g JBT AE的体积表示的残渣水平如实施例1所描述计算。
因此存在用于纯化和/或过滤JBT AE的方法的真实需要。
通过本发明发明人进行的过滤纯化测试表明微孔过滤和/或超滤似乎足以去除分子大小在一微米范围的沉淀。然而，所使用的膜的过滤流速(1.4微米，0.45微米和300kDa)非常低，仍不利于工业用途。
大量测试后，发明人表明在过滤过程中使用纤维素纤维可以相当大地降低沉积颗粒的量。
事实上，已注意到在具有基于纤维素纤维的刮涂的预涂层的旋转式过滤器上过滤JBT AE可以获得浓缩后几乎不形成沉淀的糖汁(滤液)。
还注意到向JBT AE添加纤维素纤维显著改进过滤。
此外，已知悬浮液中的物质可通过离心操作而去除。在这种情况下，仅超高速度下的离心是有效的。
本发明发明人注意到当待离心的JBT AE包含纤维素纤维时，离心性能水平得到改进。
本发明的第一个主题是用于过滤甜菜糖汁的方法，包括将所述汁通过包含纤维素纤维的预涂层的步骤。
根据本发明的一种形式，预涂层由100％的纤维素纤维构成。
根据本发明，所述过滤可以是刮涂的预涂层旋转式过滤器上的过滤或正面过滤。
术语“正面过滤”意欲指待通过过滤器过滤的产物的垂直流动。
发明人还注意到，不管是正面或通过预涂层旋转式过滤器，如果将纤维素纤维添加至JBT AE，过滤可以相当大地得到改进。待添加至JBT AE的纤维的量按重量计为0.1％-4％，优选按重量计0.2％-3％。
本发明的另一个主题是根据本发明方法纯化的甜菜汁用作发酵底物或用作生产砂糖的原料的用途。
以下实施例阐明了本发明，但不限制其范围。
具体实施方式
1.残渣水平的测定：
通过根据以下方案离心来评价残渣水平：
-称出65g JBT AE并添加20ml水，
-将pH调节至6.5，
-添加100ml去矿质水，
-加热至100℃并维持煮沸2到3分钟，
-冷却然后在15ml管中以3700rpm离心15分钟。
用ml/100g表示的残渣量如下计算：
ml lusx100x100/15x65。
2.在刮涂的预涂层的旋转式过滤器上过滤JBT AE
用两种类型的预涂层进行两种测试：
a.添加10％玉米淀粉的马铃薯淀粉；
b.已知商品名为ARBOCEL(Grade BER40)和VITACEL(GradeL600)的纤维素纤维。
由于纤维素是耐热的，与淀粉不同，使用这种原料使得能够热过滤糖浆。
在我们的测试条件下以及为了避免用构成过滤器的真空泵的液体环的水稀释JBT AE滤液，将滤液再循环系统放在在适当的位置。然后将滤液用作工作液，因此消除了水的稀释。
过滤了接近80到100升JBT AE后，停止测试，并在旋转蒸发器上浓缩滤液。测量由此重组的JBT的残渣水平，并整理于下表I中。将这些JBT与对应于解冻并直接浓缩而无任何预先处理的JBTAE的对照相比较。
表I：在预涂层上过滤JBT AE后浓缩的JBT上测量的沉淀水平
使用由淀粉构成的预涂层不是预期的，因为过滤100kg JBT AE导致消耗接近3kg的淀粉，即接近10％W/W淀粉每kg生产的JBT的比例。
另一方面，使用纤维素似乎是特别有利的，因为不需要刮除预涂层，同时JBT上测量的沉淀从约10％(无处理的对照)恢复到小于1％。
3.用添加(充液)纤维素纤维正面过滤JBT AE
由于在预涂层过滤器上使用纤维素可以获得存在于JBT AE中的沉淀的良好降低，在多种正面过滤条件下继续用纤维素充液JBTAE的测试。
这是因为，由于在旋转式过滤器上使用JBT AE难以操纵，决定利用具有纤维素预涂层(BER 40等级)和充液(相对于汁2％W/W)的正面过滤进行工作，以简化测试的实施从而加快其速度。
进行三个系列的测试以评估在纤维素预涂层上过滤JBT AE的优势。
所进行的多个测试的结果整理于下表II中。应将该结果与内部对照(浓缩到L无任何其他处理的JBT)和“Attin”对照(在Attin由相同的JBT AE生产的JBT)相比较。
通过改变以下条件进行不同的测试条件：
-待过滤的汁的pH；
-使用用量为10ppm的絮凝剂(ALOES Alopolym 637)。
表II：由ECOSAF试点产生的多种非浓缩甜菜汁的正面过滤测试
将纤维素预涂层沉积在过滤器上，将待过滤汁用2％纤维素(BER40等级)充液。过滤后，如有必要将滤液碱化至pH 10，然后在旋转蒸发器上浓缩直到获得接近65％的白利糖度(Brix)。然后测量沉淀水平。
使用纤维素作为添加剂使得能够明显降低残渣水平，所述降低为初始沉淀的50％-约90％。
过滤动力学的监控表明过滤酸化的JBT AE被证明比过滤碱性JBT AE更困难。
这些观察结果趋于表明酸化JBT AE和/或添加絮凝剂造成滤饼的渗透性丧失。这种较大的过滤阻力也许也反映了较大的杂质保留。已经酸化或其中添加絮凝剂的滤汁中测量的沉淀水平有效地低于(1％-2％)在pH 10.5下不添加絮凝剂过滤JBT AE的情况(沉淀水平大约为4％-5％)。
因此在纤维素预涂层上的过滤明显可以保留存在于JBT中的沉淀；用纤维素充液JBT AE可以通过改进过滤流速促进过滤。
尽管保留了纯化JBT AE的技术，然而，建议继续测试，以确定待使用的过滤器的种类和充液参数。然后可以证实待使用的纤维素纤维等级的选择。
4.在有或没有纤维素纤维充液的情况下离心JBT AE
在试验性落地式离心机(JOUAN KR4/22,RP66-桶旋转器，每桶离心0.8kg汁)上研究离心JBT AE(C10)的各种条件。
纤维素纤维(等级BER 40)可在离心之前以0.5％-2％W/W的添加比例用于充液所述汁。离心之前的接触时间设置为几分钟，这是制备制剂的时间。
汁的pH在使用前不重调。
对于各测试，小心回收所离心的汁的上清液，以便不重悬离心沉淀，然后在试验性旋转蒸发器上浓缩。
在这些测试期间可以施加两种上清液浓度动力学，即：
-由浓缩球形烧瓶中的短停留时间产生的快速和控制动力学，接近20分钟。浓缩完全在减压(25mbar)、接近90℃的浴温、接近80℃的产品温度和接近70℃的蒸汽温度下进行。
-由浓缩球形烧瓶中的短停留时间产生的缓慢动力学，接近60分钟。浓缩仅部分在真空下根据以下顺序进行(15分钟无真空，接近90℃的浴温和产品温度，在这期间少许蒸发；然后500mbar下10分钟，接近90℃的浴温和产品温度，少许蒸发；然后200mbar下10分钟，90℃的浴温；然后25mbar直到达到期望浓度)。
JBT AE离心测试的结果整理于下表III。
表III：来自ECOSAF试验的各种JBT AE型甜菜汁的离心测试
将所述汁在JOUAN KR4/22离心机+RP6旋转器上离心。待离心的汁可以用JRS BER 40纤维素纤维根据0.5％-2％W/W的比例充液。离心后，将上清液在旋转蒸发器上浓缩直到获得接近65％的白利糖度。然后根据实施例1的方案测量沉淀水平。
JBT AE离心测试明确显示，试验中测试的所有条件：
-1000到4500g的加速度；
-1-5分钟的时间；
-使用或不使用纤维素；
-随后是或多或少长的浓缩处理；
-在不同的三天在ECOSAF试验上取样JBT AE，导致了JBT AE中存在的沉淀水平的总体降低。
Claims (6)
1.纯化甜菜糖汁的方法，包括将所述汁通过过滤预涂层的步骤，其特征在于所述汁包含按重量计0.1％-4％的含量的纤维素纤维。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述纤维素纤维含量按重量计优选为0.2％-3％。
3.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于所述过滤通过刮涂的预涂层的旋转式过滤器进行。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述预涂层由100％纤维素纤维构成。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于所述过滤是正面的。
6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于所述过滤步骤在离心步骤之前。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |