淀粉质原料的液化糖化讲稿.ppt

关于淀粉质原料的液化糖化第一页，讲稿共二十五页哦 在酒精生产中必须将淀粉转变成可发酵糖类，酵母菌才能将其发酵生成酒精，而将淀粉转变成酵母菌可发酵糖的过程称作淀粉质原料的液化糖化。第二页，讲稿共二十五页哦 第一节 与淀粉质原料的液化糖化有关的酶系及其特性 淀粉的糖化过程是一个复杂的生化反应过程。反应中包含淀粉在淀粉酶和糖化酶作用下的液化和糖化，以及蛋白质在蛋白酶的作用下分解成氨基酸等过程。原料中的有机含磷化合物在磷酸酯酶的作用下，可将其中可溶性磷酸盐分解出来，使糖化醪中的磷酸盐含量增加，这对酵母菌的生长和发酵有利。淀粉的糖化实质上就是酶对淀粉的作用过程。第三页，讲稿共二十五页哦（一）-淀粉酶（E.C.3.2.1.1）该酶的系统名称为-1，4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶，常用名为-淀粉酶，又称淀粉1，4糊精酶。1.耐高温-淀粉酶2.2.普通-淀粉酶第四页，讲稿共二十五页哦-淀粉酶作用原理：-淀粉酶是一种内切淀粉酶，能随机水解淀粉、可溶性糊精及低聚糖中的-，-葡萄糖苷键。酶作用后可使糊化淀粉的粘度迅速降低，变成液化淀粉，水解生成糊精及少量葡萄糖和麦芽糖。第五页，讲稿共二十五页哦（二）糖化酶（E.C.3.2.1.3）该酶的系统名为-1，4葡聚糖葡萄糖水解酶，常用的名有葡萄糖淀粉酶、淀粉葡萄糖苷酶、-淀粉酶，通常称糖化酶。糖化酶对淀粉作用时，是从非还原性末端开始逐渐切下一个个葡萄糖分子，并将葡萄糖分子由-型转变为-型，所以此酶属于外酶。水解过程中葡萄糖之间的C1-O-C4中的C1-O键断裂。葡萄糖淀粉酶不仅能分解为-1，4键，而且可分解为-1，6和-1，3糖苷键，但速度慢得多。所以该酶从理论上讲可以100%地水解直链、支链淀粉和麦芽糖。不同微生物菌种产生的糖化酶分解能力强弱不同，水解速度也因底物分子大小和结构而不同，底物相对分子质量越大，分解率越高。第六页，讲稿共二十五页哦（三）蛋白酶 酸性蛋白酶是采用黑曲霉3.4310菌株，经深层发酵培养，提取精制而成。它是一种在酸性环境下（pH2.54.0）催化蛋白酶的酶制剂，适用于水解酸性介质中动、植物蛋白质。可以用于毛皮软化，啤酒、果酒澄清，动、植物蛋白质水解营养液，羊毛染色，废胶片回收，饲料添加剂等等。第七页，讲稿共二十五页哦作用方式：作用肽键，主要生成物为小肽和氨基酸。最适温度：对0.5%酪蛋白在pH3.0左右，作用温度 范围3050，最适作用温度为40。最适作用pH：在40条件下，作用范围2.54.0，最 适作用pH 3.0左右。热稳定性：pH2.04.0条件下，40以下比较稳定，超过50酶活力损失较严重，60以上很 快失活。pH稳定性：2.54.0之间稳定，超过此范围，失活较 严重。金属离子对酶活力的影响：被Mn2+、Mg2+、Ca2+离子激活，被Hg2+、Cu2+、Al3+离子所 抑制。第八页，讲稿共二十五页哦（四）纤维素酶纤维素酶是由绿色木霉经深层发酵制成的液体产品，是降解纤维素，生成葡萄糖的一组酶的总称。它是由C1酶，1,4-葡聚糖酶（也称Cx酶），-葡萄糖苷酶组成。C1酶能在降解天然纤维素过程中起主导作用；Cx酶能水解溶解的纤维素衍生物或者膨胀和部分降解纤维素；-葡萄糖苷酶能水解纤维二糖和短链的纤维寡糖生成葡萄糖。第九页，讲稿共二十五页哦第二节 传统液化糖化工艺淀粉质原料经粉碎后，还需进行蒸煮。原料经蒸煮后，使植物细胞和植物组织破裂。原料所含的淀粉颗粒由于吸水膨化而分解，成为溶解状态的糊精。这一过程成为淀粉的液化。经过蒸煮以后的糊化醪，加人一定量的糖化剂，使溶解状态的淀粉变为可发酵的糖类，这一由淀粉转变为糖的过程称为糖化。第十页，讲稿共二十五页哦传统糖化液化工艺有高温蒸煮糖化、中温蒸煮糖化、低温蒸煮糖化工艺以及在此基础上发展起来的其它相关工艺。第十一页，讲稿共二十五页哦一、高温高压连续蒸煮 1加热器；2缓冲器；3-蒸煮柱；4-汽液分离器第十二页，讲稿共二十五页哦二、中温蒸煮连续蒸煮（1）工艺流程 耐高温-淀粉酶 淀粉质原料粉碎（通过直径1.5mm筛孔）配料罐泥浆泵蒸汽喷射器（100105）串联系统（锅式、柱式、管式，时间100min）分离器冷却器糖化锅第十三页，讲稿共二十五页哦（2）中温蒸煮技术要点 原料粉碎细度：通过直径1.5mm以下筛孔;蒸煮温度：（100 5）；蒸煮时间：100 min;加酶量：4 8u/g 原料。第十四页，讲稿共二十五页哦最适温度范围：5055。有效作用温度范围：4560。最适pH范围：pH4.05.0。有效作用pH范围：pH2.85.8。第十五页，讲稿共二十五页哦三、糖化工艺 1.糖化工艺，目前采用的有两种形式，主要差异是2.糖化前的冷却设备不同，一种是采用将蒸煮醪直接3.糖化罐内冷却，另一种是采用真空冷却。（1）混合冷却连续糖化法 这种工艺方法主要是利用原有的糖化罐，先把罐中约占体积2/3的糖化醪冷却至60左右，然后加入温度为85100的蒸煮醪，并通过糖化罐内的冷却装置进行冷却，同时加人糖化剂并搅拌。使其混合均匀，按规定的工艺条件进行连续糖化。第十六页，讲稿共二十五页哦（2）真空冷却连续糖化法 蒸煮醪采用真空冷却就是利用在一定的真空度下，醪液自蒸发产生大量蒸汽，消耗了醪液自身的大量热能，因此，醪液很快地就冷却到与该真空度相对应的温度，达到了迅速冷却的目的。应用真空冷却法优点是，蒸煮醪在骤然冷却下，形成结晶状的小粒，这样不但流动性好，而且容易与淀粉酶作用。又因蒸煮醪的冷却是在密闭的空间内进行。因而避免了空气中杂菌的污染。第十七页，讲稿共二十五页哦 当真空冷却器内的真空度控制在81.3kPa时，容器内真空度对应温度为60左右。酒精生产常将真空冷却的真空度控制在73.381.3kPa，就能达到糖化所要求的温度。真空冷却器可与真空泵、水力喷射器、蒸汽喷射器等相连接。第十八页，讲稿共二十五页哦（3）二级真空冷却连续糖化法 对蒸煮醪的前冷却和后冷却均采用真空冷却的糖化工艺，叫二级真空冷却糖化法。第十九页，讲稿共二十五页哦2.影响糖化醪质量的主要因素 （1）糖化温度：糖化温度控制在 5860，不允许超过62，在62以上的糖化温度下，酶活力下降。（2）糖化时间 糖化时间要求在2030 min，糖化率在47%56%之间，糖化时间不宜过长，时间过长不但所增加的糖量有限，而且容易使糖化酶在5860这样高的温度下产生变性，导致酶钝化或失活。（3）糖化pH值 糖化醪的pH值一般控制在3.84.5，可抑制杂菌的生长。第二十页，讲稿共二十五页哦第三节第三节 双酶法液化糖化工艺双酶法液化糖化工艺一、酶制剂的选用 双酶法液化糖化工艺中常用的酶制剂有耐高温-淀粉酶和高效糖化酶。第二十一页，讲稿共二十五页哦二、常用工艺流程和操作 耐高温-淀粉酶 淀粉质原料粉碎配料罐粉浆泵蒸汽喷射器 （100105）液化罐汽液分离器糖化泵糖化罐螺旋板换热器 水力喷射真空泵 高效糖化酶 发酵罐 第二十二页，讲稿共二十五页哦工艺操作要点：原料经粉碎（通过直径1.5mm筛孔）进入配料罐，按加水比1:2.53.0调浆，清液回用比例控制在30%50%，按每克原料添加48单位的耐高温-淀粉酶，用蒸汽加热，控制配料罐温度在（85土1），时间30min。用粉浆泵经液化喷射器（100105）进入液化罐。液化罐温度控制在95左右，然后经汽液分离器后进入糖化罐，温度为（60土1），按每克原料添加80120单位的高效糖化酶进行糖化，根据工艺要求维持90120min，在用螺旋板换热器将糖化醪冷却至（30土1），打入发酵罐进行酒精发酵。第二十三页，讲稿共二十五页哦三、液化喷射器的应用1.液化喷射器结构和工作原理2.液化喷射器喷射液化的关键设备，其结构主要由料液进3.口、蒸汽进口、扩散管、汽液混合室和缓冲管构成。4.5.在液化操作时，先用蒸汽将喷射系统预热至6.9095，再用泵将预热的淀粉浆送入液化喷射器。蒸汽7.(压力达0.40.6MPa)连续射入淀粉浆薄层。由于蒸汽喷射产8.生的湍流使淀粉受热快而均匀，黏度下降也快(淀粉理论上的9.糊化过程极短)。液化醪由液化喷射器另一端流出，进人液化10.罐，一般工艺通常在8595，保温15min即完成液化过11.程。第二十四页，讲稿共二十五页哦31.03.2023感谢大家观看第二十五页，讲稿共二十五页哦