第一節(jié) 木糖醇產(chǎn)品概述

一、產(chǎn)品定義

木糖醇是一種天然甜味劑，化學(xué)名為“戊五糖”，系一種五碳糖。在氣候寒冷的北歐地區(qū)和俄羅斯等國，當(dāng)?shù)鼐用窈茉缇屠冒讟鍢湟褐迫?ldquo;樺糖”代替白糖食用，其味清涼甜美勝于蔗糖。“樺糖”的主要成分即為木糖醇。在自然界，草莓、菊苣以及白樺樹、橡樹等植物均有較高含量的天然木糖醇。

“木糖醇”對糖尿病人與糖耐量增高者等特殊人群和需要減肥的人群尤為有益，因此，隨著患糖尿病人數(shù)的增加，木糖醇制劑及保健品逐漸走俏。除此之外，科學(xué)家還陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了木糖醇的其他多種藥理作用，如直接抑制引起齲齒的變形鏈球菌、抗肺炎鏈球菌、抑制幽門彎曲菌感染等。這些新發(fā)現(xiàn)大大增強(qiáng)了木糖醇作為新型保健糖的優(yōu)勢地位，在國際市場上的銷售勢頭甚至壓倒了阿斯巴甜。

二、合成工藝

中和脫酸工藝就是在凈化水解液時(shí)采用中和法。上世紀(jì)六十年代，我國木糖醇在保定開始試生產(chǎn)時(shí)，就是采用這個(gè)方法，如保定廠的一號生產(chǎn)線。此法的工藝路線如下：

中和脫酸工藝生產(chǎn)木糖醇流程圖

這是典型的木糖醇生產(chǎn)工藝，在水解液凈化過程中，采取了一次中和一次離子交換工藝，在這個(gè)工藝的基礎(chǔ)上，又加了一次氫化液離子交換，就變成了一次中和脫酸二次交換工藝，都屬于中和脫酸工藝。我們知道，在木糖醇生產(chǎn)過程中，玉米芯首先要水解生產(chǎn)水解液，水解時(shí)要加催化劑—硫酸，而水解后，硫酸就存在于水解液中，但在生產(chǎn)過程中，這部分硫酸 必須除去，固名思意中和脫酸工藝就是用中和的方法將酸除去，中和劑通常用碳酸鈣。硫酸被碳酸鈣中和成石膏—硫酸鈣，硫酸鈣在水中的溶解度很小，絕大部分石膏都成為沉淀經(jīng)過濾除去。

中和脫酸工藝的優(yōu)缺點(diǎn)：中和脫酸工藝比較簡單，酸堿消耗低，可降低成本，設(shè)備也比較簡單，易操作，投資少。但由于它是初始工藝，必然有不足之處，它的缺點(diǎn)主要來至工藝本身，眾所周知，石膏雖然在水中的溶解度小，也不是絕對不溶解，在進(jìn)入下個(gè)濃縮工序時(shí)，隨著水解液變濃，石膏在水解液中濃度也變大，呈過飽和狀態(tài)，此時(shí)就有一部分石膏又沉淀出來，沉積在蒸發(fā)器的管壁上，形成隔熱層，降低蒸發(fā)效力，浪費(fèi)蒸汽，降低設(shè)備利用率。 由于，這層結(jié)垢很難除去，特別是很難用化學(xué)方法除去，不得不用機(jī)械法清除結(jié)垢，不但麻煩，而且勞動(dòng)強(qiáng)度很大，對設(shè)備也有不同程度的損傷，降低設(shè)備的使用壽命。

2、離子交換脫酸工藝

為了解決中和脫酸帶來的困惑，科技工作者和生產(chǎn)廠家的科技人員通過不懈的努力， 研究 開發(fā)了離子交換脫酸新工藝，如保定廠的二號生產(chǎn)線。離子交換脫酸工藝就是采用離子交換樹脂利用離子交換的方法將硫酸根除去。此工藝也有兩次交換和三次交換之分，但不管是兩次交換還是三次交換都有屬于離子交換的范疇。此法的工藝的路線如下：

離子交換脫酸工藝生產(chǎn)木糖醇流程圖

每次交換的意義不同，所以采用的離子交換樹脂也不同，第一次交換主要是為了除去水解液中的硫酸根，所以采用陰離子交換，第二次交換采用陽離子交換樹脂，第三次交換用陽、陰兩種樹脂，也有單用陽樹脂的。離子交換脫酸工藝，工藝比較復(fù)雜，樹脂用量較多，設(shè)備較多，投資大。增加了酸堿消耗，加大了成本。但離子交換脫酸工藝還有它不可替代的優(yōu)點(diǎn)，它解決了中和脫酸工藝品中設(shè)備結(jié)垢的缺點(diǎn)，提高了設(shè)備的利用率和使用壽命，減少了水解液中的灰份和酸的含量，提高了水解液的質(zhì)量，相應(yīng)的提高了產(chǎn)品質(zhì)量。由于離子交換脫酸工藝有眾多的優(yōu)越性，新建廠都采用了此工藝。

不論是中和脫酸工藝還是離子交換脫酸工藝，他們的最后一次交換，都是將氫化液再進(jìn)行一次交換，來提高凈化液的質(zhì)量，繼而提高產(chǎn)品質(zhì)量。中和脫酸工藝和離子交換工藝，都有各自的優(yōu)點(diǎn)和不足，采取那種工藝都必須揚(yáng)長避短，最大限度發(fā)展優(yōu)勢，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3、木糖醇生產(chǎn)工藝的要點(diǎn)和進(jìn)步

木糖醇的生產(chǎn)工藝是比較長的，但必須把住幾個(gè)關(guān)鍵工序才能保證木糖醇產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)的順利進(jìn)行，這就是協(xié)綱提領(lǐng)，幾個(gè)關(guān)鍵工序做好了就把住了木糖醇的生產(chǎn)要點(diǎn)。木糖醇有以下幾道值得注意的工序，分述如下。

1）水解工序

水解工序是木糖醇生產(chǎn)的第一道工序，是關(guān)系到木糖醇的質(zhì)量和后序工序加工的難易的關(guān)鍵。如果把握不住水解液的質(zhì)量，就會給后序工序帶來很多麻煩，最終會影響產(chǎn)品的質(zhì)量。水解工序首要注意的問題是原料凈化問題，原料玉米芯要經(jīng)篩選，洗滌，清除雜質(zhì)，不要人為的把雜質(zhì)引入水解液中，造成水解液質(zhì)量的先天不足。水解工序參數(shù)三要素就是催化劑、水解溫度和時(shí)間。其中，催化劑只是一個(gè)量的問題，卡住催化劑的用量就行了；水解溫度是值得關(guān)注的問題，溫度低只能是水解不完全，而要是高了就會造成嚴(yán)重后果，溫度過高會使水解液中的木糖繼續(xù)脫水生成糠醛或深度水解生成低級的碳水化合物，如醋酸，丙酮等，也會使大量蛋白質(zhì)水解，生成有機(jī)色素和膠體，這會對后續(xù)的凈化工序帶來很大困難。為了確保水解溫度適當(dāng)可引進(jìn)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，已經(jīng)是很容易解決的問題了。同樣水解時(shí)間也不能不足或過長，會造成同水爭溫度一樣的后果，多長時(shí)間好呢，雖然有一個(gè)基本時(shí)間，但要恰如其分，這就要操作者根據(jù)不同原料，不同氣候，根據(jù)長期積累的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來掌握。

2）中和工序

中和工序是中和脫酸工藝的關(guān)鍵工序，在這個(gè)工序?qū)⒊ソ^大部份無機(jī)酸-硫酸。中和效果的優(yōu)劣要用pH值控制,水解液的pH值一般在1～1.5，當(dāng)中和到pH4時(shí)，無機(jī)酸絕大部份中和掉，且有機(jī)酸也開始中和，當(dāng)pH值5時(shí)，約有70%的醋酸、甲酸、乙酰丙酸等有機(jī)酸被中和掉，要想使全部有機(jī)酸被中和掉到pH10。但是當(dāng)pH值4～5時(shí)就會破壞糖，生成色素，中和時(shí)局部過堿也會造成還原糖分解，中和pH值通常為3.5，溫度70～80℃。

中和時(shí)是把硫酸中和成石膏沉淀，生成兩種石膏，一種是二水石膏(CaSO4•2H2O)，另一種是半水石膏(2CaSO4•H2O)，這兩種石膏在不同溫度下溶解度不一樣，在80℃以下時(shí)二水石膏生成量大而溶解度比半水石膏小，但溫度過高生成的二水石膏量小，且溶解度增大，在中和時(shí)希望生成二水石膏越多越好。但沉淀和溶解是可逆的，為了使石膏生成的多，且結(jié)晶顆粒大，往往要沉降養(yǎng)晶，但時(shí)間不能過長，以免沉淀再次溶解。

3）脫色工序

脫色工序是木糖醇生產(chǎn)的主要工序，水解液中的色素有原料中的天然色素和在生產(chǎn)中生成的色素 ，天然色素如花色素是以配糖體存在的，在酸性介質(zhì)中可以水解成一個(gè)糖和一個(gè)非糖體，在堿性中呈綠色，蛋白質(zhì)和氨基酸水解時(shí)也產(chǎn)生含氮的有色物質(zhì)，糖類在堿性中也分解生成色素，糖加熱時(shí)也可產(chǎn)生焦糖色。這些因素都會使水解液的色澤加深，影響木糖醇產(chǎn)品的質(zhì)量，必須進(jìn)行脫色處理。

脫色的原理很復(fù)雜，由于產(chǎn)品不同，脫色的原理也各不相同。木糖醇水解液的脫色基本屬于吸附脫色。吸附劑是多孔，比表面積很大的物質(zhì)，吸附劑的種類較多。如白土、磺化煤、焦木素和活性炭，其中活性炭的比較廣泛。木糖醇水解液也曾試用過上述脫色劑，但相比之下還是活性炭比較理想。在活性炭的選用上和其它溶液大不相同，按常規(guī)活性炭的脫色能力通常是單位體積的活性碳能脫多少體積的甲基蘭溶液 ，而用于木糖醇水解液脫色的活性炭不能用這個(gè)傳統(tǒng)方法測試，必需在生產(chǎn)中用活性炭直接脫水解液的能力來比較，來測定活性碳質(zhì)量的優(yōu)劣。

脫色的原理既然是吸附，那就有吸附和解吸同時(shí)存在，為了讓脫色向正方向進(jìn)行，脫色速度要快，溫度不要過高。

4）離子交換工序

水解液（也可稱為木糖漿）純度比較低，含有各式各樣的色素，灰份（石膏等），各種酸（硫酸、醋酸等），含氮物（蛋白質(zhì)、氨基酸等），膠體等。這樣雜質(zhì)復(fù)雜的木糖漿不經(jīng)凈化是很難進(jìn)行氫化生產(chǎn)出合格的木糖醇產(chǎn)品的。所以必須將木糖漿進(jìn)行凈化，不然會使加氫催化劑中毒、失效。要使其純度達(dá)到95%以上，通過兩次交換以后，木糖漿的色澤接進(jìn)無色，不帶酸性，以保證氫化反應(yīng)的順利進(jìn)行，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和收率。

兩種生產(chǎn)工藝都有離子交換工序，離子交換工序在木糖醇生產(chǎn)中是相當(dāng)重要的工序，是影響木糖醇質(zhì)量關(guān)鍵工序。在離子交換樹脂的選用上和交換工藝的改進(jìn)上都有新的突破。同時(shí)每次交換的目的也不一樣，現(xiàn)以三次交換為例，看看交換工序的作用和發(fā)展。

第一次交換主要是為了除去水解液中的無機(jī)酸和有機(jī)酸，硫酸根是陰離子，所以，第一次是采用陰離子交換樹脂，陰離子交換樹脂的種類很多，不是每種樹脂都適合木糖醇生產(chǎn)的要求。原保定廠的技術(shù)人員在這方面做了大量工作，投入了大量人力和財(cái)力，經(jīng)過多年的潛心 研究 ，對國內(nèi)外各種樹脂進(jìn)行了詳細(xì)的篩選，取得了可喜的成果，篩選出大孔D型陰離子樹脂適合于木糖醇生產(chǎn)的要求，如大孔陰樹脂D296、D290等型號，為木糖醇工業(yè)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。第一次交換采用大孔陰樹脂不但可以除去陰離子，而且可吸附除掉很多膠體雜質(zhì)和色素。

第二次交換的目的是為了除去灰份和陽離子，所以采用陽離子交換樹脂，陽離子交換樹脂的種類也很多，但常用的還是強(qiáng)酸型732用的比較普遍，732強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂是苯乙烯磺酸型樹脂，其功能團(tuán)為磺酸基，這種樹脂強(qiáng)度高，交換容量大，使用壽命長。陽離子交換樹脂在交換中除去陽離子雜質(zhì)外，還能以吸附的形式除去膠體和非糖體，如糖醛酸、聚糖醛酸，還有含氮化合物等。

第三次交換是為了氫化液的凈化，凈化后的木糖漿經(jīng)過加氫會增加酸度和金屬離子，要進(jìn)一步凈化，以除去這些雜質(zhì)，就采用第三次離子交換，一般第三次交換采用陽樹脂。這就是陰-陽-陽離子交換工藝。

上面敘述了木糖醇主要的生產(chǎn)工序，但并不意味著其他工序不重要，只是這些工序操作難度大，對木糖醇生產(chǎn)起著關(guān)鍵作用。在這里敘述了鮮為人知的工藝和技術(shù)，也披露了尚未公布于世的工藝和材料，將會對木糖醇的生產(chǎn)起到一定的作用。

第二節(jié) 木糖醇理化性質(zhì)

1、木糖醇的甜度：木糖醇與其他糖和糖醇的10%濃度的水溶液，其甜度若按蔗糖為100，在20℃時(shí)，經(jīng)實(shí)測結(jié)果是：木糖醇100，山梨醇48，甘露醇55，果糖130，葡萄糖69，木糖67，麥芽糖40，乳糖30。

木糖醇技術(shù)指標(biāo)

木糖醇質(zhì)量指標(biāo)

2、木糖醇的物理性質(zhì)：木糖醇和蔗糖的物理性質(zhì)比較見下表。

木糖醇與蔗糖的物理性質(zhì)

3、木糖醇的主要化學(xué)性質(zhì)：木糖醇受熱，分子內(nèi)部脫水，成為環(huán)狀失水木糖醇，和各種有機(jī)酸反應(yīng)生成酯類，但與氨基酸不產(chǎn)生美拉德反應(yīng)（褐變反應(yīng)）；和硝酸成硝酸酯，和糖類成糖苷，與陽離子金屬和硼砂能形成絡(luò)合物。

4、木糖醇的生物化學(xué)特性：木糖醇參與人的機(jī)體組織交換和對酶活動(dòng)過程產(chǎn)生影響。當(dāng)人體服用木糖醇后，通過磷酸-木酮糖側(cè)路和糖醛酸側(cè)路代謝。大約有50%~60%經(jīng)正常代謝為二氧化碳，排泄出體外為4%~20%，有20%~30%被轉(zhuǎn)化成糖元儲存在細(xì)胞中。木糖醇進(jìn)入血液不需胰島素就能透過細(xì)胞膜成為組織營養(yǎng)。當(dāng)人體對糖代謝異常時(shí)，木糖醇能正常代謝。木糖醇有特殊的抗酮體作用，不被酵母和鏈球菌利用，不產(chǎn)生成醇發(fā)酵。

5、技術(shù)路線

木糖醇合成工藝流程圖

6、生產(chǎn)工藝對比

木糖醇主要生產(chǎn)工藝及技術(shù)對比

第三節(jié) 木糖醇的包裝、運(yùn)輸、貯存相關(guān)規(guī)定

食品添加劑木糖GB 13509-92標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有關(guān)包裝、標(biāo)志、貯存和運(yùn)輸。

1、本產(chǎn)品三層包裝，內(nèi)層聚乙烯食品塑料袋，中層是雙層牛皮紙，經(jīng)嚴(yán)格檢查合格后方可使用，袋口嚴(yán)格密封，以防產(chǎn)品吸潮和漏出袋外。每袋凈重25kg(小包裝1kg裝，用聚乙烯食品袋)。包裝袋上應(yīng)注明食品添加劑、產(chǎn)品名稱、毛重、凈重、生產(chǎn)廠名稱，并印有防潮標(biāo)記。

2、每批成品出廠時(shí)應(yīng)附有質(zhì)量證明書，包括生產(chǎn)廠名、產(chǎn)品等級、批號、生產(chǎn)日期、凈重、產(chǎn)品質(zhì)量符合本標(biāo)準(zhǔn)的證明和本標(biāo)準(zhǔn)編號。

3、外包裝箱(袋)上應(yīng)有牢固標(biāo)記,內(nèi)容包括：食品添加劑木糖醇、級別、生產(chǎn)廠名稱、生產(chǎn)日期、批號和凈重。

4、本產(chǎn)品應(yīng)貯存在干燥通風(fēng)的倉庫里，相對濕度不大于75％，防止受潮變質(zhì)，運(yùn)輸時(shí)均應(yīng)防止日曬雨淋，禁止與有毒物品混運(yùn)。

5、木糖醇的貯存期為一年。

第四節(jié) 木糖醇的用途及應(yīng)用領(lǐng)域

一、木糖醇的用途

木糖醇是經(jīng)過加工的天然甜味劑，是本世紀(jì)流行的新糖源。木糖醇不被口腔中的細(xì)菌所利用，具有優(yōu)良的防齲齒功能，國內(nèi)外廣泛應(yīng)用于口香糖、防齲齒牙膏、化妝品、兒童防齲齒食品。因?yàn)槟咎谴紵o需胰島素參與可直接進(jìn)入人體細(xì)胞進(jìn)行代謝補(bǔ)充能量，而不引起血糖增高，可減輕糖尿病人的多飲、多食、多尿癥狀，還具有顯著的護(hù)肝作用。所以是糖尿病人和肝病患者理想的輔助治療劑和代糖品。

可用來生產(chǎn)無糖食品，如糕點(diǎn)、糖果、飲料等特殊療效保健食品，還可制成木糖醇注射或輸液等醫(yī)用品，用于糖尿病、肝病患者的治療及正常代謝發(fā)生障礙的病人的手術(shù)。另外，木糖醇還在蓄電池、卷煙、表面活性劑及有機(jī)合成等方面有許多重要的應(yīng)用。

二、木糖醇的應(yīng)用領(lǐng)域

1、木糖醇在口香糖中的應(yīng)用

口香糖中含有50%～70%的蔗糖，蔗糖既是甜味劑又是填充劑，用木糖醇代替蔗糖制作口香糖，吃時(shí)甜味相同，有明顯的清涼感，但木糖醇粘度小于蔗糖，會使產(chǎn)品體積減小，故需要加入阿拉伯膠來調(diào)整。所用的木糖醇必須是粉末狀的，需要顆粒大小均勻一致，與通常粉末狀蔗糖粒度大致相同。由于木糖醇的熔點(diǎn)較低，在通常無冷卻裝置的粉碎機(jī)中粉碎時(shí)，有可能出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象,必須注意克服。

2、木糖醇在糖果中的應(yīng)用

普通的硬糖通常含有蔗糖和葡萄糖漿，后者能阻止結(jié)晶的出現(xiàn)，而使產(chǎn)品成為一種非結(jié)晶透明的固體。低能量糖果已成為當(dāng)今國際糖果市場的消費(fèi)熱點(diǎn)和開發(fā)重點(diǎn)，用木糖醇作為填充型甜味劑代替蔗糖生產(chǎn)糖果，無需另外添加阿斯巴甜和糖精類強(qiáng)力甜味劑，制造過程中不會產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象，且重結(jié)晶所需的空間、設(shè)備、時(shí)間和能量少，制成的糖果比其它"非蔗糖"糖果的口感好，甜味純正、清爽冰涼、無不良后味。由于特殊的分子結(jié)構(gòu)，不會發(fā)生美拉德反應(yīng)。熬糖時(shí)糖體色澤穩(wěn)定，能夠經(jīng)受熬糖時(shí)的高溫，不易發(fā)生分解，而強(qiáng)力甜味劑的熱穩(wěn)定性差，高溫下易分解導(dǎo)致甜味喪失。單獨(dú)使用木糖醇還不能制出可塑性產(chǎn)品，但如果與山梨醇混合使用則可以制作。

3、木糖醇在焙烤食品中的應(yīng)用

無糖焙烤甜味劑木糖醇的添加，不僅改善產(chǎn)品的口味，而且可提高產(chǎn)品的綜合品質(zhì)。其熱量值比蔗糖小,屬于低熱量原料。木糖醇的熱穩(wěn)定性好，以其為原料制成的奶油類焙烤制品色澤更潔白，但若要加工無糖深色的焙烤食品,必須與果糖配合使用來上色。

4、木糖醇在酸奶中的應(yīng)用

木糖醇作為一種新型的，可改善胃腸功能的功能性因子，具有很高的功能特性，是一種很有前途的功能性添加因子。用木糖醇制成的無糖酸奶，由于具有奶的營養(yǎng)價(jià)值，可促進(jìn)雙歧桿菌增殖和營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收以及提高人體免疫力等保健功能，越來越成為中老年人及兒童喜愛的乳制品。而且由于有減肥作用，所以特別受女子青睞。若添加果醬、果塊、天然色素和香精制成不同口味的酸奶，可滿足不同嗜好消費(fèi)者對營養(yǎng)和保健功能性酸好的需求。

5、木糖醇在飲料中應(yīng)用

無糖飲料可以在低溫條件下用木糖醇和麥芽糖醇以1∶1的比例復(fù)配聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)飲料成品柔和醇厚的味質(zhì)，無需添加任何高倍甜味劑，成品清爽宜人。木糖醇可以和其它糖醇、果糖復(fù)合配制，也可以單獨(dú)使用于無糖茶飲料、果汁飲料和保健飲料中。此外，木糖醇還可以控制熱量值，穩(wěn)定和保護(hù)營養(yǎng)成分不受破壞，改善飲料后味、質(zhì)體和清涼感受。

6、木糖醇在巧克力制品中的應(yīng)用

用木糖醇制造的巧克力可適合糖尿病患者食用，與果糖、山梨醇或甘露醇一樣，木糖醇可以代替巧克力制品中的蔗糖。但木糖醇必須是經(jīng)過精磨的粉末料，在生產(chǎn)過程中要調(diào)節(jié)好空氣的相對濕度。若空氣相對濕度超過80%，則制出的產(chǎn)品貯存一段時(shí)間后會出現(xiàn)粗糙的"沙質(zhì)"結(jié)構(gòu)。

7、木糖醇在酒類中的應(yīng)用

木糖醇可以作為酒類添加劑，以改善酒類的品質(zhì)。日本 研究 認(rèn)為，加入0.15%～3%的木糖醇，能改進(jìn)酒的色、香、味。例如合成酒精中加入0.13%的木糖醇以代替葡萄糖，可使清酒香味芳醇，甜味柔和，并有減輕微生物敗壞的特性。威士忌酒中加入0.15%～2%的木糖醇，取得了類似結(jié)果。在白酒中加入1.15%的木糖醇，可使白酒口味滑爽、醇厚。我國保定酒廠將木糖醇應(yīng)用于紅糧大曲，用量1%，作為調(diào)香劑。經(jīng)品評認(rèn)為，比調(diào)制前香味濃郁飽滿，味醇厚，后味甜而長。

由于糖尿病人和健康人一樣,對于甜食有自然的愛好，得病以后,仍十分需要糖分。由于木糖醇的誕生，為糖尿病患者在家庭中提供了理想的食糖替代品。每天早晨喝牛奶或豆?jié){，可以用木糖醇調(diào)味，中午、晚上的主食可以用木糖醇做面包、糖包、蜂糕、甜粥，也可當(dāng)白糖一樣蘸著吃。在菜肴中，木糖醇可以替代蔗糖制作糖醋排骨和糖醋魚等?？傊诘锰悄虿∏霸鯓映哉崽?，得糖尿病后就可怎樣吃木糖醇，只不過每天的總食用量，成人最好不超過50g。

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