本發(fā)明涉及 

 食品加工飼料流的一部分，特別是（但不僅限于）用于生產(chǎn)右旋糖。

蒸發(fā)，冷凍濃縮或冷凍干燥是食品，制藥和生物加工工業(yè)中常用的脫水技術(shù)。蒸發(fā)需要為蒸發(fā)的每磅水輸入約1000 BTU（540 kcal / kg），而冷凍需要為凍結的每磅水輸入約144 BTU，僅是為了使水的狀態(tài)從液體變?yōu)檎魵饣蛞后w分別為固體。

由于膜過(guò)濾不需要改變狀態(tài)即可進(jìn)行脫水，因此應可節省大量能源。不太明顯的優(yōu)點(diǎn)是不需要復雜的傳熱或生熱設備的事實(shí)。驅動(dòng)泵電動(dòng)機只需要電能。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以在環(huán)境溫度或更低的溫度（例如，防止微生物生長(cháng)問(wèn)題或熱敏組分變性）或更高的溫度（例如，將微生物生長(cháng)問(wèn)題減至*?。┫逻M(jìn)行膜過(guò)濾，從而降低滲余物的粘度。降低抽水成本，或改善傳質(zhì)）。由于小分子通常應自由通過(guò)濾膜，它們在膜兩邊的濃度在處理過(guò)程中應大致相同，并且應與原始進(jìn)料溶液相同。因此，膜過(guò)濾比其他脫水工藝具有許多優(yōu)勢。

由Technomics Publishing Co.，Inc.出版的Munir Cheryan出版的題為“超濾手冊”的書(shū)。美國賓夕法尼亞州蘭開(kāi)斯特市New Holland Ave 851號，賓夕法尼亞州17604，美國描述了膜過(guò)濾是將兩種或多種組分從流體中分離出來(lái)的方法。膜是一種選擇性屏障，可防止物質(zhì)運動(dòng)，但允許一種或多種物質(zhì)通過(guò)它而受到限制或調節。膜過(guò)濾包括使用這種屏障使某些組分通過(guò)，同時(shí)保留混合物的某些其他組分，以便分離液流中溶解的溶質(zhì)。

膜可以通過(guò)其多孔結構與無(wú)孔結構進(jìn)行分類(lèi)。滲透涉及響應于膜兩側水之間的化學(xué)勢差，溶劑從稀溶液側通過(guò)半滲透膜移動(dòng)到膜的濃溶液側。

其他五個(gè)主要的膜分離過(guò)程是反滲透或超濾，微濾，滲析和電滲析，它們涵蓋了各種粒徑。反滲透或超濾可將溶解的分子分離到離子范圍。反滲透或超濾涉及脫水，而超濾則通過(guò)濃縮和分級分離大分子或細膠體懸浮液同時(shí)進(jìn)行純化。反滲透或超濾保留了除溶劑（水）本身以外的大部分/幾乎所有組分，而超濾僅保留了大于約10-200 A的大分子或顆粒。超濾僅需要相當低的操作壓力。反滲透，超濾，

由于這些和其他原因，在某些食品例如葡萄糖的生產(chǎn)中使用膜過(guò)濾是有利的。迄今為止，使用右旋糖作為化學(xué)原料的缺點(diǎn)集中在獲得具有足夠高純度的右旋糖流時(shí)遇到的困難，因為右旋糖分子必須與具有幾乎相同特性的分子或其他材料（例如麥芽糖）分離。和更高的低聚糖。用于生產(chǎn)高純度葡萄糖（即，大于99％的純度）的常規方法需要非常高濃度的糖漿的昂貴且費時(shí)的結晶。因此，需要非結晶替代方法來(lái)提供廉價(jià)的高純度葡萄糖流。

迄今為止，膜尚未能夠分離緊密相似的材料。通過(guò)反滲透膜的擴散能夠濃縮含有葡萄糖，麥芽糖和鹽的物流以提供純化的水流，但是不能通過(guò)去除麥芽糖和鹽來(lái)純化葡萄糖。盡管常規的超濾提供了純化或分離某些發(fā)酵產(chǎn)物和化學(xué)產(chǎn)品的方法，但是它對于分離和純化相當類(lèi)似的化合物（如麥芽糖和右旋糖）的作用不大。

因此，本發(fā)明的目的是提供用于處理和純化化學(xué)進(jìn)料流的新的和新穎的裝置和方法。此處的目的是純化食品加工中使用的進(jìn)料流。就此而言，目的是提供分離和純化葡萄糖進(jìn)料流的裝置和方法。

另一個(gè)目的是提供用于生產(chǎn)葡萄糖的更快，更便宜和更節能的方法。在此，目的是將葡萄糖從食品加工原料流中與其密切相關(guān)的組分中分離出來(lái)。

根據本發(fā)明的一個(gè)方面，這些和其他目的是通過(guò)提供一種 

進(jìn)料流輸出處或附近的膜。進(jìn)料流從玉米淀粉的生產(chǎn)開(kāi)始，通過(guò)糊化，糊精和糖化步驟進(jìn)行以提供葡萄糖漿的進(jìn)料流。前述方法可以產(chǎn)生具有約95％右旋糖，5％二糖和三糖的純度的葡萄糖漿。本發(fā)明使用

為了進(jìn)一步精制糖漿并除去大部分剩余的5％的非右旋糖原料，請使用此方法。之后

，則該物質(zhì)可能遠遠超過(guò)99％的純葡萄糖。

在附圖中：

所附附圖1中所示的特定進(jìn)料流中的初始步驟取自《新生物實(shí)用手冊》，該手冊由丹麥Baajsuaerd的Novo Industri A / S酶科出版。進(jìn)料流以淀粉漿20開(kāi)始，該淀粉漿由加工過(guò)的玉米產(chǎn)生。在液化步驟的一部分中，使漿料在高溫（100℃）下暴露于α-淀粉酶，所述糊化使淀粉糊化和液化。如圖22、24所示，在α-淀粉存在下的淀粉分兩步蒸煮，以首先糊化，然后進(jìn)行糊精化，以提供暴露于葡糖淀粉酶的糊精糖漿。作為該步驟的一部分和之后，進(jìn)行糖化，如26所示，產(chǎn)生葡萄糖漿。

該過(guò)程產(chǎn)生葡萄糖漿27，其為約95％的葡萄糖和5％的二糖或三糖。迄今為止，沒(méi)有簡(jiǎn)單的方法可以消除剩余的5％的二糖和三糖。制造商要么出售其中含糖的葡萄糖漿，要么進(jìn)行了使用另一種酶的進(jìn)一步處理，這使成本上升。

根據本發(fā)明，可以通過(guò)以下方式消除對進(jìn)一步酶步驟的需要： 

處理。更特別地，葡萄糖漿27通過(guò)

 膜28。該過(guò)濾將葡萄糖與二糖和三糖分離，并產(chǎn)生純凈的葡萄糖物流，比需要進(jìn)一步酶處理的先前添加的步驟快得多且成本更低。

更詳細地說(shuō)， 

使用介于反滲透膜和超濾膜之間的壓力驅動(dòng)膜，稱(chēng)為“納米過(guò)濾器”膜。的

 具有一價(jià)陰離子的鹽和分子量低于150的非離子有機物的排斥率低。具有二價(jià)和多價(jià)陰離子的鹽和分子量約為300的有機物的排斥率高。當與稀的鹽和糖流混合使用時(shí)，這些納米膜保留糖以及二價(jià)離子與一價(jià)離子

令人驚訝地，我們發(fā)現當與高濃度的葡萄糖進(jìn)料流一起使用時(shí)，這些納米膜產(chǎn)生初始滲透的葡萄糖進(jìn)料流，其純度比原始進(jìn)料流高得多。進(jìn)一步的工作還表明，當在下游加工步驟中使用時(shí)，這些納米膜不僅去除二糖和高級糖，而且在一定程度上去除二價(jià)鹽，從而提供高度純化的產(chǎn)物。

目前，FilmTec是一家位于明尼蘇達州明尼阿波利斯市7200 Ohms Lane的公司，地址為55435，該公司有兩個(gè) 

 膜，NF70和NF40（NF代表 

）。每個(gè)膜都具有尚未量化的負表面電荷。

濾膜NF70是交聯(lián)的芳族聚酰胺。濾膜NF40和NF70相似；但是，膜NF40的NaCl截留率略低，這表明其孔稍大于NF70膜的孔。例如，FilmTec描述了他們的

 膜NF70如下：

元素規格：規格基于在70 PSI凈壓力，25°C下1,000 mg / l溶質(zhì)進(jìn)料溶液。C，回收率10％，pH 5-8。

性能數據：
無(wú)機物：以下數據是基于70PSI凈壓力25°C得出的。X，10％回收率，pH7-8，無(wú)機物排斥可能隨濃度而變化。

有機物：以下數據基于70 PSI凈壓力25°。C和10％的回收率。

表1顯示了FilmTec納濾膜的一些操作條件和性能。

另一個(gè)來(lái)源 

膜是Filtration Engineering Co. inc。明尼蘇達州新希望市4974 County Road 18 North，明尼蘇達州55428。過(guò)濾工程公司將其FE-700-002膜描述為一種交聯(lián)聚酰胺，具有排斥特性，可區分低分子量物質(zhì)。該膜的排斥特性介于反滲透和超濾之間。膜的孔結構能夠使氯化鈉和硫酸鈣分離。據說(shuō)通過(guò)同時(shí)濃縮殘留物質(zhì)的能力進(jìn)一步提高了膜的實(shí)用性。這種膜在工藝流參數（例如pH值，離子強度和溫度的變化）方面為用戶(hù)提供了很大的自由度。

制造商描述了FE-700-002薄膜的特性，如下所示：
成分：交聯(lián)聚酰胺
滲透性：（標稱(chēng)）

Osmonics Inc.公司生產(chǎn)實(shí)驗膜“ Osmo MX-06”，該膜是類(lèi)似于Filtration Engineering膜的薄膜。但是，制造商尚未對此膜發(fā)布任何規格。

對于所有的納濾膜，硫酸鎂的截留率很高（90-98％），而氯化鈉的截留率在50％或更低。由于這些膜帶負電，因此陰離子排斥主要決定了溶質(zhì)的排斥。例如，氯化鈣的截留率與氯化鈉的截留率大致相同（甚至更低），而硫酸鈉的截留率與硫酸鎂的截留率大致相同。二價(jià)和多價(jià)陰離子被高度排斥。到目前為止，尚無(wú)已知案例發(fā)生，其中高電荷的陽(yáng)離子與

 膜產(chǎn)生正的凈表面電荷。

通常，根據本發(fā)明，將所需的低分子量化合物或分子的5.0至50％的溶液在約600PSI下進(jìn)料至納米過(guò)濾器。低分子量小于500MW。產(chǎn)物通過(guò)膜，而不同程度的較大分子不通過(guò)膜并被膜保留。穿過(guò)膜的任何給定分子的量取決于進(jìn)料流中的分子量，離子電荷和分子濃度。

在本發(fā)明的實(shí)驗實(shí)踐中，葡萄糖以低濃度被膜保留。但是，當使用28％的葡萄糖時(shí)，葡萄糖滲透到一定程度，而實(shí)際上所有的高級寡糖都保留了下來(lái)。

在有機的情況下 

 鹽，例如乳酸 

 或多或少的 

 是否以鹽形式或游離形式存在于滲透物流中 

。溪流以游離態(tài)更快地滲透膜

 比鹽還多

圖2示出了由制造商指定為“ Osmo 19T”的實(shí)驗室儀器。該儀器在實(shí)驗室中用于進(jìn)行實(shí)驗，得出以下一些工作實(shí)例。它具有用于容納葡萄糖漿27的開(kāi)放罐50，該罐通過(guò)進(jìn)料泵52和壓力泵54連接至膜容器56。壓力計58將壓力維持在約450PSI，每分鐘4-5加侖。合適的閥裝置60通過(guò)有限的流量，該有限的流量形成由箭頭A表示的反饋回路，以便將已經(jīng)通過(guò)泵54的湍流的一些原料流混合回到新鮮的進(jìn)入的原料流中。有限的流量還會(huì )緩沖存儲一些材料，以將管路壓力調節到450 PSI。

膜容器56可以被認為是具有在其內部沿直徑方向拉伸的膜的無(wú)應變鋼管，以將內部分成進(jìn)入室和離開(kāi)室，它們之間的唯一通道是通過(guò)膜。該膜可以被認為是不通過(guò)任何大于葡萄糖分子的分子的過(guò)濾器。實(shí)際上，膜是復雜的螺旋形。無(wú)論如何，材料在62處作為滲透物進(jìn)入膜56的入口側的容器56，穿過(guò)膜并從出口側離開(kāi)。

由于較小的分子（如果有的話(huà)）在該過(guò)程的早期被除去，因此在62處的滲透物幾乎是純葡萄糖。因此，在膜的入口側，未通過(guò)膜的材料積聚并且會(huì )積聚而堵塞膜。為了避免這種堵塞，一些材料（“滯留物”）通過(guò)管道64從入口側返回罐中。壓力計66設定在大約430PSI，這在整個(gè)膜上建立了20PSI的凈差。閥68設定為調節反饋的滯留物的體積。

在工廠(chǎng)中建立了一個(gè)試驗系統（圖1）來(lái)測試大規模生產(chǎn)。在該示例中，葡萄糖漿27通過(guò)進(jìn)料管70進(jìn)入，通過(guò)泵72和流量計74到達膜罐容器76，該膜罐容器的構造與容器56大致相同。壓力計78控制輸入。對膜的壓力。再循環(huán)回路（箭頭B所示）的流量由閥門(mén)80控制。

純化的葡萄糖產(chǎn)物的流出產(chǎn)物出現在82處。壓力計84以與壓力計66保持膜的大致相同的方式維持膜上的背壓。調節壓力控制閥86以維持壓力表84處的期望壓力讀數。一部分滯留物在88處再循環(huán)至泵72的輸入。設置另一個(gè)閥90，以使一部分滯留物放出。可以以任何合適的方式利用該滲出材料，例如通過(guò)回到圖1的方法中的某個(gè)合適的上游點(diǎn)或通過(guò)使用它來(lái)生產(chǎn)除基本上純的右旋糖以外的產(chǎn)物。

使用Osmo 19T中試系統，對三個(gè)膜進(jìn)行了葡萄糖提純，測試了葡萄糖膜對糖化玉米淀粉衍生進(jìn)料的純化。

使用Filtration Engineering UO膜進(jìn)行較大規模的運行。建立了一個(gè)全天候系統，以確定生產(chǎn)規模的運營(yíng)過(guò)程中的過(guò)濾。該膜具有1000平方英尺的過(guò)濾面積。結果如下所示：

產(chǎn)品和飼料特性的日平均結果如下所示。

使用Filmtech NF-40膜，在Osmo 19T中試系統中處理20加侖的干固體百分比不同的葡萄糖液。進(jìn)料和產(chǎn)物流的工藝條件，通量和純度如下所示。

五天后從與示例2中使用的系統相同的結果。

當天的平均結果。

將含有約36％乳酸離子的濃縮的500,000 MW超濾干酪乳桿菌發(fā)酵液稀釋至約10％乳酸，超濾（50,000插入，MW）并在pH 6.0和pH 2.3進(jìn)行納濾后進(jìn)行納濾。

。實(shí)施例5中所用的發(fā)酵液取自溶液的48小時(shí)發(fā)酵，該溶液每升含140克葡萄糖，5克/升酵母提取物，30克浸泡水干固體/升和1.0克（NH 3）溶液。每升2 PO 3。將該糊狀物用干酪乳桿菌鼠李糖亞種發(fā)酵，并添加氨以將pH控制在pH 6.0和110℃。當發(fā)酵所有葡萄糖時(shí)，將肉湯超濾并濃縮至36％乳酸離子。

對于此示例，在Osmo 19T引導系統上使用Osmo MX06膜在約400 PSI和45°C的溫度下進(jìn)行了測試。超濾材料（A）的樣品，在pH 6（B）的條件下進(jìn)行納米過(guò)濾，在pH 2.3的條件下進(jìn)行納米過(guò)濾（ C）全部調節至pH 2.4并濃縮至20-30％的乳酸 

進(jìn)行進(jìn)一步處理。對這些樣品進(jìn)行HPLC（高壓液相色譜）分析，結果如下所示。

可以看出，納米過(guò)濾器除去了大多數二糖和一些單糖。同樣，在乳酸的pH值

 不被離子化，乳酸的比例 

 滲透液中無(wú)機鹽的含量增加，從而提供更高的純化系數。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解如何修改本發(fā)明。因此，所附權利要求將被解釋為覆蓋落入本發(fā)明的真實(shí)范圍和精神內的所有等同結構。