具有良好速溶性的粒状燕麦β-葡聚糖及其加工方法与流程

具有良好速溶性的粒状燕麦
β-葡聚糖及其加工方法
技术领域
1.本发明涉及具有良好速溶性的粒状燕麦β-葡聚糖及其加工方法。


背景技术：

2.燕麦β-(1
→
3，1
→
4)葡聚糖简称燕麦β-葡聚糖，是由单体β-d-吡喃葡萄糖通过β-(1
→
3)和β-(1
→
4)糖苷键连接起来形成的一种高分子聚合物，主要存在于燕麦胚乳和糊粉层细胞壁中。
3.随着对燕麦β-葡聚糖研究的不断深入，其降低胆固醇、血糖和血脂，增强免疫力，改善肠道健康和护肤等多种功能已被广泛认可，产品应用范围日益扩大，已从食品领域扩展到药品、保健品及化妆品等领域。
4.关于燕麦β-葡聚糖的应用，涉及到直接冲泡食用，作为配料在液体中溶解，或者与其他固体成分进行共混，进一步地共混后进行压片等多方面。无论哪一种应用，人们都希望使用时不会产生过多的粉尘，尤其是对环境要求高的生产场所，飘散的粉尘会使生产环境受到污染，由于燕麦β-葡聚糖富含营养成分，散落的粉尘可能导致微生物滋长，也就使生产场所遭受异物和微生物污染的双重威胁。而且人们也会对燕麦β-葡聚糖的溶解速度提出要求；对于直接冲泡食用的情况，如果溶解时间过长，就会影响使用者的耐心，从而形成不良的使用体验；对于自动化程度高的生产应用，溶解时间过长就会使生产效率下降，结果就是导致生产成本上升；对于压片应用，还需满足颗粒度、流动性等方面要求。可见，具备溶解速度快、流动性好、粉尘少等特征的燕麦β-葡聚糖是人们所欢迎的，这样的产品能够避免应用缺陷，有利于更广泛的应用和推广。
5.然而，目前燕麦β-葡聚糖通常是粉末的产品形态，而粉末状的燕麦β-葡聚糖在使用时存在以下问题：一、常温下进行分散溶解时容易漂浮在液面，影响溶解的进行，当用热液进行分散溶解时，因接触液面的部分快速吸水胶体化包裹粉末进而形成团状物，使溶解更难进行；二、微风或一般的震动即可引起粉尘，粉尘飘落或进入通风系统带来生产环境的污染，使生产场所遭受异物和微生物双重污染。因此需要改进燕麦β-葡聚糖产品及其生产技术以解决上述问题具有重要意义。


技术实现要素：

6.本发明的目的之一是提供一种具有良好速溶性的粒状燕麦β-葡聚糖加工方法，由该方法加工所得的燕麦β-葡聚糖为颗粒状，具有分散溶解速度快、流动性好、粉尘少的特点。
7.本发明的目的之二是提供一种上述加工方法制得的粒状燕麦β-葡聚糖。
8.为实现第一发明目的，采用以下技术方案：
9.一种具有良好速溶性的粒状燕麦β-葡聚糖的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)获得质量分数＜30％的燕麦β-葡聚糖水溶液；(2)在加热的条件下，往燕麦β-葡聚糖水溶液边搅拌边加入乙醇水溶液，使燕麦β-葡聚糖沉淀；保温搅拌后，冷却至常温并进行固
液分离，得到燕麦β-葡聚糖湿品a；(3)将燕麦β-葡聚糖湿品a剪切分散，然后向其加入无水乙醇进行浸泡，固液分离后得到燕麦β-葡聚糖湿品b；(4)将燕麦β-葡聚糖湿品b整粒、干燥，得到具有良好速溶性的粒状燕麦β-葡聚糖。
10.所述燕麦β-葡聚糖水溶液的获得方式包括但不限于由燕麦β-葡聚糖水溶液经浓度调节所得或由固体燕麦β-葡聚糖溶解所得。
11.燕麦β-葡聚糖为天然非淀粉类水溶性植物糖，具有凝胶性，溶于水而不溶于包括乙醇在内的有机溶剂，因此现有方法常用醇沉的方式获得燕麦β-葡聚糖。发明人经实验和生产实践发现，有别于现有的醇沉方式，本发明采用较低浓度的燕麦β-葡聚糖水溶液在加热、搅拌的条件下加入乙醇水溶液，使乙醇能够快速与燕麦β-葡聚糖快速混合，继而混合物中的乙醇浓度能够整体呈梯度升高，并在乙醇浓度提高到一定程度时产生燕麦β-葡聚糖的分散性沉淀，即获得呈颗粒状的沉淀，避免呈胶团状的燕麦β-葡聚糖沉淀出来；在固液分离后颗粒状沉淀能够以松散结合的方式形成滤饼，即燕麦β-葡聚糖湿品a，而不会致密连接成胶团体，将滤饼进行剪切分散，再进一步经过无水乙醇进行脱水，避免其重新粘结/团聚，进一步维持其颗粒的形状，最终获得的具有颗粒性状的产物；该产物在水中展示出良好的分散性和速溶性，而且由于呈颗粒状，该产物的流动性好。
12.本发明方法制得的粒状燕麦β-葡聚糖具有良好的速溶性，其一方面由其颗粒形态所支持，另一方面的贡献来自于本发明方法中醇沉和脱水等操作，其机理推测是醇沉和脱水工序使得构成颗粒状的燕麦β-葡聚糖微小粒子更多地失去与水结合形成的胶体状态，而且当进行干燥时乙醇快速挥发而使颗粒表面和内部形成了很多间隙，这些间隙使颗粒在溶解时能够成为溶解时水渗透的通道。
13.作为本发明的改进方案：
14.所述燕麦β-葡聚糖水溶液的质量分数为5～20％。
15.所述步骤(2)中往燕麦β-葡聚糖水溶液加入乙醇水溶液以使料液中的乙醇的体积分数达到70～85％；所述乙醇水溶液的体积分数≥90％。
16.所述步骤(2)中加入乙醇水溶液后的搅拌时间为0.5～3小时，使析出的颗粒状燕麦β-葡聚糖沉淀更好地分散。
17.所述步骤(2)中将燕麦β-葡聚糖水溶液加热至60～80℃。
18.所述步骤(3)中加入无水乙醇的量为燕麦β-葡聚糖湿品a重量的2～5倍，浸泡时间为1～4小时，浸泡温度为60～80℃。
19.所述步骤(4)中干燥的方式为流化床干燥。
20.进一步地，本发明方法还包括筛分处理：将粒状燕麦β-葡聚糖经过筛分机进行筛分，得到不同颗粒分布范围的粒状燕麦β-葡聚糖。
21.本发明方法加工所得的粒状燕麦β-葡聚糖，其粒度包括在20至40目之间、40至100目之间、100至200目之间和20至400目之间的一个或多个。
22.为实现第二发明目的，采用以下技术方案：
23.一种上述加工方法制得的粒状燕麦β-葡聚糖；所述粒状燕麦β-葡聚糖的粒度在20至400目之间，休止角在25
°
至45
°
之间，堆积密度在400g/l至850g/l之间。
24.应当理解，以上本发明的一般性描述是示例性的，而不是限制性的。
25.本发明具有以下有益效果：
26.1.采用本发明加工方法得到的粒状燕麦β-葡聚糖在水中表现出良好的分散性和速溶性，能够在实现快速分散溶解，避免出现结团、漂浮等问题，能够改善使用体验，以及提高需要溶解操作工艺的生产效率；
27.采用本发明加工方法得到的粒状燕麦β-葡聚糖同时具有良好流动性，能满足包括共混、压片在内的更广泛的使用要求；而且本发明制得的粒状燕麦β-葡聚糖避免了使用及后续加工过程中产生粉尘污染的问题。
28.2.本发明的加工方法能够实现从生产过程中直接得到粒状燕麦β-葡聚糖，无需额外增加工序，相较于利用粉末加工制粒，能够减少设备场地投入，能够有效解决产品后处理过程中的粉尘问题，生产成本预期可降低5-10％。
29.本发明提供的速溶燕麦β-葡聚糖加工方法，具有简单、高效、实用的特点，而且原料易得、成本低，适合于规模化生产。
具体实施方式
30.以下实施例仅用于阐述本发明，而本发明的保护范围并非仅仅局限于以下实施例。所述技术领域的普通技术人员依据以上本发明公开的内容和各参数所取范围，均可实现本发明的目的。
31.实施例1
32.将质量分数为15.2％(w/w)的燕麦β-葡聚糖水溶液1000kg，转到搅拌罐中加热至70℃，搅拌状态下加入体积分数为95％(v/v)乙醇水溶液，最终使料液中的乙醇的体积分数为75％(v/v)；保温搅拌1小时后，冷却至常温，离心，得到燕麦β-葡聚糖湿品a 185.2kg；用湿法制粒机将燕麦β-葡聚糖湿品a剪切分散，并投入罐内，向其加入500kg无水乙醇，升温至65℃浸泡2小时；然后冷却至常温，离心，得到燕麦β-葡聚糖湿品b 163.7kg；将得到的燕麦β-葡聚糖湿品b经整粒机整粒后进行流化床干燥，得到具有良好速溶性的粒状燕麦β-葡聚糖116.9kg。
33.实施例2
34.将质量分数为2.1％(w/w)的燕麦β-葡聚糖水溶液3000kg，用浓缩器浓缩至质量分数为20.3％(w/w)，然后转到搅拌罐中加热至60℃，搅拌状态下加入体积分数为97％(v/v)乙醇水溶液最终使料液中的乙醇体积分数为80％(v/v)；保温搅拌2小时后，冷却至常温，离心，得到燕麦β-葡聚糖湿品a 75.6kg；用湿法制粒机将燕麦β-葡聚糖湿品a剪切分散，并投入罐内，向其加入300kg无水乙醇，升温至75℃浸泡2小时；然后冷却至常温，离心，得到燕麦β-葡聚糖湿品b 68.3kg；将得到的燕麦β-葡聚糖湿品b经整粒机整粒后进行流化床干燥，得到具有良好速溶性的粒状燕麦β-葡聚糖48.1kg。
35.实施例3
36.取120kg燕麦β-葡聚糖粉末，加入到1080kg水中，搅拌并加热溶解，得质量分数为10.0％(w/w)的燕麦β-葡聚糖水溶液1200kg，转到搅拌罐中加热至80℃，搅拌状态下加入体积分数为92％(v/v)乙醇水溶液，最终使料液中的乙醇体积分数为70％(v/v)；保温搅拌1.5小时后，冷却至常温，离心，得到燕麦β-葡聚糖湿品a 162.3kg；用湿法制粒机将燕麦β-葡聚糖湿品a剪切分散，并投入罐内，向其加入350kg无水乙醇，升温至60℃浸泡4小时；然后冷却至常温，离心，得到燕麦β-葡聚糖湿品b 150.6kg；将得到的燕麦β-葡聚糖湿品b经整粒机整
粒后进行流化床干燥，得到具有良好速溶性的粒状燕麦β-葡聚糖110.4kg。
37.实施例4
38.取160kg燕麦β-葡聚糖粉末，加入到900kg水中，搅拌并加热溶解，得质量分数为15.1％(w/w)的燕麦β-葡聚糖水溶液1060kg，转到搅拌罐中加热至68℃，搅拌状态下加入体积分数为90％(v/v)乙醇水溶液，最终使料液中的乙醇体积分数为85％(v/v)；保温搅拌3小时后，冷却至常温，离心，得到燕麦β-葡聚糖湿品a 200.4kg；用湿法制粒机将燕麦β-葡聚糖湿品a剪切分散，并投入罐内，向其加入1000kg无水乙醇，升温至70℃浸泡3小时，然后冷却至常温，离心，得到燕麦β-葡聚糖湿品b 182.2kg；将得到的燕麦β-葡聚糖湿品b经整粒机整粒后进行流化床干燥，得到具有良好速溶性的粒状燕麦β-葡聚糖145.8kg。
39.实施例5
40.将质量分数为5.0％(w/w)的燕麦β-葡聚糖水溶液1200kg，然后转到搅拌罐中加热至60℃，搅拌状态下加入体积分数为95.6％(v/v)乙醇水溶液最终使料液中的乙醇体积分数为70％(v/v)；保温搅拌0.5小时后，冷却至常温，离心，得到燕麦β-葡聚糖湿品a 137.5kg；用湿法制粒机将燕麦β-葡聚糖湿品a剪切分散，并投入罐内，向其加入300kg无水乙醇，升温至60℃浸泡1小时；然后冷却至常温，离心，得到燕麦β-葡聚糖湿品b 107.2kg；将得到的燕麦β-葡聚糖湿品b经整粒机整粒后进行流化床干燥，得到具有良好速溶性的粒状燕麦β-葡聚糖61.5kg。
41.对比例1
42.取160kg燕麦β-葡聚糖粉末，加入到350kg水中，搅拌并加热溶解，得质量分数为32.4％(w/w)的燕麦β-葡聚糖凝胶状物浓稠物料510kg，转到搅拌罐中加热至80℃，搅拌状态下按使料液中乙醇体积分数约为73％(v/v)的量加入体积分数为93.6％(v/v)乙醇水溶液1015l；保温搅拌，物料呈胶片状沉淀，继续保温搅拌6小时，情况没有得到有效改善，冷至常温，很多呈胶团状物料无法从罐内放下来进行离心，故操作停止。
43.分析原因为，当燕麦β葡聚糖浓度增大到一定程度时，其在水中从溶液状态转变为凝胶态，浓度越高凝胶强度越大，在凝胶强度较大情况下，接触乙醇时，接触面迅速脱水，形成脱水物料包裹含水物料，阻碍了乙醇往物料内部渗透。
44.对比例2
45.将质量分数为12.3％(w/w)的燕麦β-葡聚糖水溶液1200kg，转到搅拌罐中加热至74℃，搅拌状态下加入体积分数为94.5％(v/v)乙醇水溶液，最终使料液中的乙醇的体积分数为76.3％(v/v)；保温搅拌1.5小时后，冷却至常温，离心，得到燕麦β-葡聚糖湿品a 156.6kg；将所得燕麦β-葡聚糖湿品用湿法制粒机剪切分散，然后进行流化床干燥，干燥过程中物料出现严重结团，故操作停止。分析原因为，所得燕麦β-葡聚糖湿品a含有过量水分，在流化床干燥过程中物料受热产生软化结团。
46.实施例6
47.将对比例2的结团物料重新用湿法制粒机剪切分散，投入罐内，加入400kg无水乙醇，升温至60℃浸泡2小时；然后冷却至常温，离心，得到燕麦β-葡聚糖湿品b 118.2kg；将得到的燕麦β-葡聚糖湿品b经整粒机整粒后进行流化床干燥，得到具有良好速溶性的粒状燕麦β-葡聚糖71.5kg。
48.实施例7
49.取实施例1至实施例5得到的粒状燕麦β-葡聚糖，分别进行水分(％)、堆积密度(g/l)、休止角(度)及粒度测试，结果如下表。
[0050][0051]
取通过80目筛网的粉状燕麦β-葡聚糖进行堆积密度及休止角测试，结果(取三次测定结果的平均值)为：堆积密度为320g/l，休止角为46
°
；取实施例1经分筛得到的80-200目的粒状燕麦葡聚糖进行堆积密度及休止角测试，结果(取三次测定结果的平均值)为：堆积密度为640g/l，休止角为30
°
。结合上表中的结果可知，由本发明方法加工所得的粒状燕麦β-葡聚糖具有更小的休止角和更高的堆积密度，表明本发明的燕麦β-葡聚糖产品具有更好的流动性和低的粉尘度。
[0052]
实施例8
[0053]
取实施例3所用粉状燕麦β-葡聚糖及实施例3制得的粒状燕麦β-葡聚糖编号为a1、a2；取实施例4所用粉状燕麦β-葡聚糖及实例4制得的粒状燕麦β-葡聚糖编号为b1、b2；取筛分得到的80-200目的粉状燕麦β-葡聚糖样品及实施例1制得并筛分得到的80-200目的粒状燕麦β-葡聚糖样品编号为c1、c2；其中a1、b1及c1为对照组，a2、b2及c2为实施例的试验组，各组样品分别在30℃、60℃及90℃下进行溶解速度测试，结果如下表。
[0054]
[0055][0056]
上表中的溶解时间按以下方法测定：取49.0g纯净水加入到100ml烧杯中，放入3cm直型搅拌子，然后将烧杯置于带磁力搅拌的油浴锅中，调节搅拌转速为300rpm，启动加热并使水温达到试验所需温度，然后在保温状态下加入1.0g样品，记录样品完全溶解所需时间(溶解终点以看不到颗粒或絮状物为止)。
[0057]
根据上述结果可知，由本发明方法加工所得的粒状燕麦β-葡聚糖在不同的试验温度下均不存在漂浮和在搅拌溶解时产生结团现象，其在不同温度下的溶解速度均显著高于对照组，并且溶解速度随温度升高而加快。其中，本发明的粒状燕麦β-葡聚糖在30℃和60℃下溶解时间比粉状燕麦β-葡聚糖的溶解时间约缩短了60％，在90℃下溶解时间比粉状燕麦β-葡聚糖的溶解时间缩短70％以上。
[0058]
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。本发明的上述实施例都只能认为是对本发明的说明而不是限制。因此凡是依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。