淀粉液化.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流淀粉液化.精品文档.葡萄糖淀粉酶生产工艺图2008-08-19 15:43淀粉糖的生产中用到了非常多的化工技术与操作，现以甘露醇的制造为例叙述如下： 以淀粉为原料生产甘露醇的工艺流程如下： 淀粉乳调浆一次喷射液化反应罐液化二次喷射液化闪蒸冷却平流液化冷却PH调节糖化真空转鼓过滤加热活性炭脱色压力过滤冷却离子交换PH调节异构离子交换色谱分离真空蒸发氢化活性炭脱色压力过滤离子交换真空蒸发一次降温结晶一次离心分离溶解二次真空蒸发结晶二次离心分离干燥包装成品结晶甘露醇。#$1、液化： 淀粉分子由成千上万个葡萄糖单元连接而成，不呈现甜味的淀粉大分子降解

2、为呈现甜味的糖类小分子的水解反应是通过淀粉酶的工作来实现的。淀粉酶根据其在淀粉水解反应中所起的作用不一致可以将其简单地分为两大类：液化用酶和糖化用酶，分别简称为液化酶和糖化酶。 为了充分发挥液化酶的效力，我们的工艺过程需要创造最适合于酶工作的环境。在通过添加Na2CO3溶液将淀粉乳的PH调到合适范围后，我们向淀粉乳中添加三分之一量的液化酶，然后将其送去一次喷射液化，在一次喷射液化中，直接蒸汽使淀粉乳的温度迅速升高到110，其中的淀粉颗粒迅速吸水膨胀而变得非常适合于液化酶发挥效力，于是在热和酶的共同作用下，淀粉乳悬浮液迅速转变成混合糖类的水溶液，在随后的降温维持反应中，合适的温度使液化酶继续发挥

3、作用，混合糖类进一步朝更小分子量的方向继续水解。 为了确保所有的淀粉分子都得到水解并且使得水解液中的糖类能水解到足够的程度以便于后续工序的顺利进行，我们需要进行二次喷射液化，在二次喷射液化中，直接蒸汽将水解液的温度迅速提升到135，当然，135的高温虽然使得水解液中尚未得以水解的淀粉颗粒都受到热的作用而变得便利于酶进行水解，也使得早先加入其中的液化酶都被杀灭。因而二次喷射后的降温维持液化反应中，我们需要补加三分之二量的液化酶，重新加入的液化酶在合适的温度下发挥出了强大的效力，水解液中的所有糖类分子因而都得以降解得比较彻底，每个分子中含有的葡萄糖单元数几乎都变成了10个以下。 2、糖化： 淀粉乳

4、经过液化后，淀粉大分子被降解（水解）为糖类小分子，但离我们需要的糖分组成仍有一定的距离，我们需要得到几乎全部是单个葡萄糖分子的水解液，这时我们需要依靠糖化酶来完成这个工作。 生产不同的糖产品在糖化工序需要使用不同的糖化酶，甘露醇采用的是复合糖化酶，为的是获得葡萄糖含量尽可能高的糖产品，复合糖化酶中含有少量的普鲁兰酶是为了切断多糖分子链上的支叉部分。糖化过程实际上就是一个创造适合于糖化酶发挥效力的环境，主要是PH和温度。通过加入盐酸使液化液得到合适的PH环境，通过使用冷却水降温得到合适的温度，然后添加的糖化酶将会替我们完成液化液中糖类的最终水解过程，得到粗的糖化液。 3、真空转鼓过滤： 粗的糖化

5、液中的糖分组成虽然已经达到我们的要求，但我们必须除去其中的非糖杂质以得到纯净的能够进一步加工的糖液。真空转鼓过滤主要是滤除水解液当中悬浮或沉积的不溶于水的杂质，连续旋转的转鼓以及预涂好的硅藻土助滤剂使得过滤操作的劳动强度减到了最低程度且获得了最高的过滤速度. 4、脱色、压力过滤： 脱色的目的是为了除去溶解在水中的有机杂质，绝大部分有机杂质是有色的有机杂质，我们往糖液中添加对有机杂质具有强吸附能力且本身不溶于水的粉末活性炭，然后利用压力过滤器将活性炭滤除的同时也就除去了糖液当中的有机杂质。 5、离子交换： 糖液中的水不溶性杂质和有机杂质除去后，仍含有许多溶于水中的无机杂质，这些杂质在水中以阳离子

6、和阴离子的形式存在，离子交换的目的就是除去这些水溶性的无机杂质，糖液中的阳离子与阳离子交换树脂上的H+发生交换，糖液中的阴离子与阴离子交换树脂上的OH-发生交换，最后交换入糖液中的H+和OH-结合成水，糖液中的无机杂质都变成了相应量的水得以除去。 当然，为了保持离子交换树脂的交换能力，我们需要在其交换能力下降的时候分别利用酸和碱对阳离子交换树脂和阴离子交换树脂进行再生。 6、PH调节： 加入硫酸将溶液PH调节到7.57.8。 7、异构： 混合糖液进入装有固定化异构酶的异构柱，其中葡萄糖量的42被异构成果糖，得到F42果葡糖浆。 8、离子交换： 经脱色后的糖液依次通过阳离子交换柱和阴离子交换柱，

7、溶液中的阳离子和阴离子分别被除去，糖液中的无机杂质基本被去除。 9、色谱分离： F42果葡糖浆经色谱分离可以获得糖分组成中果糖最多约占90%的F90超高果糖浆。 10、真空蒸发： 经色谱分离后得到的F90超高果糖浆浓度较低，通过多效真空板式蒸发器除去其中的部分水分，浓度由10左右上升到50。 11、氢化： 糖液被送入高压釜中，在镍铝合金催化剂的作用下与氢气发生反应，葡萄糖氢化得到山梨醇，果糖氢化得到等量的甘露醇和山梨醇。氢化完成后得到的氢化液含甘露醇约4445，山梨醇约5253。 12、脱色： 氢化液中含有糖液在氢化过程因高温而产生的有色物质，往氢化液中加入粉末活性炭，氢化液中的有色物质被活性

8、炭表面所吸附。 13、压滤： 利用板框压滤机将氢化液中的活性炭连同其吸附的有色杂质一并滤除，氢化液颜色变得清亮透明，部分夹带在氢化液中的镍铝合金催化剂液被滤除。#$14、离子交换： 经脱色后的氢化液依次通过阳离子交换柱和阴离子交换柱，溶液中的阳离子和阴离子分别被除去，氢化液中的无机杂质（包括残留的镍铝合金催化剂）基本被去除。 15、真空蒸发： 经离子交换后的氢化液通过多效真空板式蒸发器除去其中的部分水分，浓度由48左右上升到75。 16、一次降温结晶： 浓缩后的氢化液进入卧式结晶机中，温度的逐渐下降使得甘露醇的溶解度也逐渐下降，从而不能继续全部溶解在水中，不能溶解的部分以晶体的形式从溶液中析出

9、，而与山梨醇分离开。 17、离心分离： 结晶好的膏状物进入离心机，其中的晶体甘露醇留存在离心机的筛蓝中，仍然溶解在溶液中的山梨醇与残留的甘露醇从离心机甩出后作为副产品山梨醇，经浓缩到75DS后灌装至成品桶中出厂销售。 18、溶解： 留存在离心机的筛蓝中的晶体甘露醇因纯度达不到要求，所以需将其取出后再溶解到水中，然后作进一步的提纯。 19、二次真空蒸发结晶： 重新溶解后的甘露醇溶液进入真空蒸发结晶罐中，因水的不断蒸发，水能够溶解的甘露醇总量不断下降，甘露醇从而不能继续全部溶解在水中，不能溶解的部分以晶体的形式从溶液中析出。 20、离心分离： 结晶好的甘露醇膏进入离心机，其中的高纯度晶体甘露醇留存

10、在离心机的筛蓝中，仍然溶解在溶液中的的甘露醇及少量杂质从离心机甩出后回套至一次降温结晶。 21、干燥： 留存在离心机的筛蓝中的高纯度晶体甘露醇仍含有一部分水分，将其取出后送到干燥设备中烘干至水分符合要求。 22、包装： 干燥后的结晶甘露醇被精确称量后密封在专门的包装袋中，等待质检后出售。 乐开公司的淀粉糖生产技术是从进口技术消化吸收过来的国际领先双酶法制糖工艺技术，具有全自动化操作、工艺控制稳定、产品品质高、成品收率高、原辅材料消耗少，对环境污染少等诸多优势。具体表现为： 1）、采用美国Honeywell公司的DCS操作系统对生产线进行全自动控制，工艺参数控制平稳，生产连续性较高，产品质量优良

11、且稳定，工人劳动强度低，车间用人少，展现了较高的技术水平； 2）、淀粉乳液化采用自主开发的三通式高压蒸汽喷射液化器，物料液化均匀，蛋白絮凝效果好；液化淀粉乳浓度高（国内先进水平淀粉乳浓度33%，乐开技术淀粉乳浓度37%），能大量节约辅助材料消耗，降低生产成本；液化液颜色浅、过滤性能高，后续脱色工序活性炭消耗量小（国内先进水平耗炭12公斤/吨结晶糖，乐开技术3公斤/吨结晶糖）；喷射液化器本身体积小，重量轻，结构简洁，外形流畅，使用寿命长终身不用维修； 3）、连续糖化技术为国内首创，能减少糖化罐投资，降低糖化酶用量，减轻了劳动强度； 4）、预凃层式真空转鼓过滤技术使得过滤效率大幅提高，生产环境改善

12、，免去了拆卸板框的烦恼； 5）、离子交换实现了酸、碱溶液的自动配制，完全避免了酸、碱对操作人员的伤害； 6）、四效板式真空浓缩使蒸发每吨水的蒸汽消耗降到了0.21吨(国内先进水平0.28吨)，且实现了无人操作； 7）、结晶过程为全自动程序控制，结晶过程稳定，降温曲线控制准确，结晶率高（国内先进水平结晶率52%，乐开技术结晶率56%），晶形好，晶粒大小均匀； 8）、先进独特的沸腾流化床干燥系统全自动控制，产品不受污染，水份低，长期存放不结块板框式过滤机的使用方法2008-08-21 16:291、操作前的准备工作机器经安装、调整、确认无误后方可投入使用。检查滤布状况，滤布不得折叠和破损。检查各关

13、口接头有否接错，法兰螺栓有否均匀旋紧，垫片有否垫好。2、操作过程操作按下列程序进行。压紧滤板开泵进料关闭进料泵拉开滤板卸料清洗检查滤布准备进入下一循环。操作方法合上电源开关，电源指示灯亮。按“启动”按钮，启动油泵。将所有滤板移至止推板端，并使其位于两横梁中央。按“压紧”按钮，活塞推动压紧板，将所有滤板压紧，达到液压工作压力值后（液压工作压力值见性能表），旋转锁紧螺母锁紧保压，按“关闭”按钮，油泵停止工作。暗流：打开滤液阀放液，明流：开启水嘴放液，开启进料阀，进料过滤。关闭进料阀，停止进料。可洗式：开启水嘴，再开启洗涤水阀门，进水洗涤（滤饼洗涤否由用户自行决定）。启动油泵，按下“压紧”按钮，待锁

14、紧螺母后，即将螺母旋至活塞杆前端（压紧板端），再按“松开”按钮，活塞待压紧板回至合适工作间隙后，关闭电机。移动各滤板卸渣。检查滤布、滤板，清除结合面上的残渣。再次将所有滤板移至止推板端并位居两横两中央时，即可进入下一个工作循环。3、维护与保养为保证机器的正常运转，延长使用寿命，正确的使用和操作是至关重要的。同时应经常进行检查，及时维护与保养。正确选用滤布。每次工作结束，必须清洗一次滤布，使布表面不留有残渣。滤布变硬要软化，若有破坏应及时修复或更换。注意保护滤板的密封面，不要碰撞，放置时立着为好，可减少变形。油箱通常六个月进行一次清洗，并更换油箱内的液压油，发现液位低于下限时，应即补油。待过滤料

15、液的温度应100,料液中不得混有以堵塞进料口的杂物和坚硬物，以免破坏滤布。料液和洗涤水等的阀门必须按操作程序开、关，料液和洗涤水不得同时进入。工作结束后应尽可能放尽管道内的剩余料液。保持机器的清洁，保持工作场所的卫生和道路畅通。切勿踩踏管道和阀门以免弯曲造成借口滴压滤机的结构由三部分组成2008-08-19 12:211、机架：机架是压滤机的基础部件，两端是止推板和压紧头，两侧的大梁将二者连执着起来，大梁用以支撑滤板、滤框和压紧板。A、 止推板：它与支座连接将压滤机的一端坐落在地基上，厢式压滤机的止推板中间是进料孔，四个角还有四个孔，上两角的孔是洗涤液或压榨气体进口，下两角为出口（暗流结构还是

16、滤液出口）b 、压紧板：用以压紧滤板滤框，两侧的滚轮用以支撑压紧板在大梁的轨道上滚动。C、大梁：是承重构件，根据使用环境防腐的要求，可选择硬质聚氯乙烯、聚丙烯、不锈钢包覆或新型防腐涂料等涂覆。2、压紧机构：手动压紧、机械压紧、液压压紧。A、 手动压紧：是以螺旋式机械千斤顶推动压紧板将滤板压紧。B、 机械压紧：压紧机构由电动机（配置先进的过载保护器）减速器、齿轮付、丝杆和固定螺母组成。压紧时，电动机正转，带动减速器、齿轮付，使丝杆在固定丝母中转动，推动压紧板将滤板、滤框压紧。当压紧力越来越大时，电机负载电流增大，当大到保护器设定的电流值时，达到最大压紧力，电机切断电源，停止转动，由于丝杆和固定丝

17、母有可靠的自锁螺旋角，能可靠地保证工作过程中的压紧状态，退回时，电机反转，当压紧板上的压块，触压到行程开关时退回停止。C、 液压压紧：液压压紧机构的组成由液压站、油缸、活塞、活塞杆以及活塞杆与压紧板连接的哈夫兰卡片液压站的结构组成有：电机、油泵、溢流阀（调节压力）换向阀、压力表、油路、油箱。液压压紧机械压紧时，由液压站供高压油，油缸与活塞构成的元件腔充满油液，当压力大于压紧板运行的摩擦阻力时，压紧板缓慢地压紧滤板，当压紧力达到溢流阀设定的压力值（由压力表指针显示）时，滤板、滤框（板框式）或滤板（厢式）被压紧，溢流阀开始卸荷，这时，切断电机电源，压紧动作完成，退回时，换向阀换向，压力油进入油缸的

18、有杆腔，当油压能克服压紧板的摩擦阻力时，压紧板开始退回。液压压紧为自动保压时，压紧力是由电接点压力表控制的，将压力表的上限指针和下限指针设定在工艺要求的数值，当压紧力达到压力表的上限时，电源切断，油泵停止供电，由于油路系统可能产生的内漏和外漏造成压紧力下降，当降到压力表下限指针时，电源接通，油泵开始供油，压力达到上限时，电源切断，油泵停止供油，这样循环以达到过滤物料的过程中保证压紧力的效果淀粉糖的种类、特性和制造工艺蔗糖易于结晶，晶体能生长很大。葡萄糖也容易结晶，但晶体细小。果糖难结晶。淀粉糖浆是葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物，不能结晶，并能防止蔗糖结晶。糖的这种结晶性质与其应用有关。例如，硬糖

19、果制造中，单独使用蔗糖，熬煮到水分15以下，冷却后，蔗糖结晶，破裂，不能得到坚韧、透明的产品。 中国糖果行业门户：淀粉糖是以淀粉为原料，通过酸或酶的催化水解反应生产的糖品的总称，是淀粉深加工的主要产品。在美国，淀粉糖年产量已达1 000万t，占玉米深加工总量的60，从20世纪80年代中期开始，美国国内淀粉糖消费量已超过蔗糖。我国淀粉糖工业目前仍处于发展的起步阶段，从20世纪90年代以来，由于现代生物工程技术的应用，生产淀粉糖所用酶制剂品种的增加及质量的提高，使淀粉糖行业得到快速发展，产量以年均10的速度增长，而且品种也日益增加，形成了各种不同甜度及功能的麦芽糊精、葡萄糖、麦芽糖、功能性糖及糖醇

20、等几大系列的淀粉糖产品。 淀粉糖的原料是淀粉，任何含淀粉的农作物，如玉米、大米、木薯等均可用来生产淀粉糖，生产不受地区和季节的限制。淀粉糖在口感、功能性上比蔗糖更能适应不同消费者的需要，并可改善食品的品质和加工性能，如低聚异麦芽糖可以增殖双歧杆菌、防龋齿；麦芽糖浆、淀粉糖浆在糖果、蜜饯制造中代替部分蔗糖可防止“返砂”、“发烊”等，这些都是蔗糖无可比拟的。因此，淀粉糖具有很好的发展前景。第一节 淀粉糖的种类及特性一、淀粉糖的种类 淀粉糖种类按成分组成来分大致可分为液体葡萄糖、结晶葡萄糖(全糖)、麦芽糖浆(饴糖、高麦芽糖浆、麦芽糖)、麦芽糊精、麦芽低聚糖、果葡糖浆等。 1 液体葡萄糖：是控制淀粉适

21、度水解得到的以葡萄糖、麦芽糖以及麦芽低聚糖组成的混合糖浆，葡萄糖和麦芽糖均属于还原性较强的糖，淀粉水解程度越大，葡萄糖等含量越高，还原性越强。淀粉糖工业上常用葡萄糖值(dextrose equivalent)简称DE值(糖化液中还原性糖全部当做葡萄糖计算，占干物质的百分率称葡萄糖值)来表示淀粉水解的程度。液体葡萄糖按转化程度可分为高、中、低3大类。工业上产量最大、应用最广的中等转化糖浆，其DE,值为3050，其中DE值为42左右的又称为标准葡萄糖浆。高转化糖浆DE!值在5070，低转化糖浆DE值30以下。不同DE值的液体葡萄糖在性能方面有一定差异，因此不同用途可选择不同水解程度的淀粉糖。 2

22、葡萄糖：是淀粉经酸或酶完全水解的产物，由于生产工艺的不同，所得葡萄糖产品的纯度也不同，一般可分为结晶葡萄糖和全糖两类，其中葡萄糖占干物质的9597，其余为少量因水解不完全而剩下的低聚糖，将所得的糖化液用活性炭脱色，再流经离子交换树脂柱，除去无机物等杂质，便得到了无色、纯度高的精制糖化液。将此精制糖化液浓缩，在结晶罐冷却结晶，得含水一葡萄糖结晶产品；在真空罐中于较高温度下结晶，得到无水一葡萄糖结晶产品；在真空罐中结晶，得无水一葡萄糖结晶产品。 3 果葡糖浆：如果把精制的葡萄糖液流经固定化葡萄糖异构酶柱，使其中葡萄糖一部分发生异构化反应，转变成其异构体果糖，得到糖分组成主要为果糖和葡萄糖的糖浆，再

23、经活性炭和离子交换树脂精制，浓缩得到无色透明的果葡糖浆产品。这种产品的质量分数为71，糖分组成为果糖42(干基计)，葡萄糖53 ，低聚糖5，这是国际上在20世纪60年代末开始大量生产的果葡糖浆产品，甜度等于蔗糖，但风味更好，被称为第一代果葡糖浆产品。20世纪70年代末期世界上研究成功用无机分子筛分离果糖和葡萄糖技术，将第一代产品用分子筛模拟移动床分离，得果糖含量达94的糖液，再与适量的第一代产品混合，得果糖含量分别为55和90 两种产品。甜度高过蔗糖分别为蔗糖甜度的11倍和14倍，也被称为第二、第三代产品。第二代产品的质量分数为77，果糖55(干基计)，葡萄糖40，低聚糖5。第三代产品的质量分

24、数为80，果糖90(干基计)，葡萄糖7，低聚糖3。 4 麦芽糖浆：是以淀粉为原料，经酶或酸结合法水解制成的一种淀粉糖浆，和液体葡萄糖相比，麦芽糖浆中葡萄糖含量较低(一般在10以下)，而麦芽糖含量较高(一般在4090)，按制法和麦芽糖含量不同可分别称为饴糖、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆等，其糖分组成主要是麦芽糖、糊精和低聚糖。二、淀粉糖的性质 不同淀粉糖产品在许多性质方面存在差别，如甜度、黏度、胶黏性、增稠性、吸潮性和保潮性，渗透压力和食品保藏性、颜色稳定性、焦化性、发酵性、还原性、防止蔗糖结晶性、泡沫稳定性等等。这些性质与淀粉糖的应用密切相关，不同的用途，需要选择不同种类的淀粉糖品。下面简单的叙述

25、淀粉糖的有关特性。1 甜度 甜度是糖类的重要性质，但影响甜度的因素很多，特别是浓度。浓度增加，甜度增高，但增高程度不同糖类之间存在差别，葡萄糖溶液甜度随浓度增高的程度大于蔗糖，在较低的浓度，葡萄糖的甜度低于蔗糖，但随浓度的增高差别减小，当含量达到40以上两者的甜度相等(表61)。淀粉糖浆的甜度随转化程度的增高而增高，此外，不同糖品混合使用有相互提高的效果。下面是几种糖类的甜度。表6-1 几种糖类的相对甜度糖类名称相对甜度糖类名称相对甜度蔗糖1.0果葡糖浆（42型）1.0葡萄糖0.7淀粉糖浆（DE值42）0.5果糖1.5淀粉糖浆（DE值70）0.8麦芽糖0.5 2 溶解度各种糖的溶解度不相同，果

26、糖最高，其次是蔗糖、葡萄糖。葡萄糖的溶解度较低，在室温下浓度约为50，过高的浓度则葡萄糖结晶析出。为防止有结晶析出，工业上储存葡萄糖溶液需要控制葡萄糖含量42(干物质)以下，高转化糖浆的糖分组成保持葡萄糖3540，麦芽糖3540，果葡糖浆(转化率42)的质量分数一般为71。3 结晶性质 蔗糖易于结晶，晶体能生长很大。葡萄糖也容易结晶，但晶体细小。果糖难结晶。淀粉糖浆是葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物，不能结晶，并能防止蔗糖结晶。糖的这种结晶性质与其应用有关。例如，硬糖果制造中，单独使用蔗糖，熬煮到水分15以下，冷却后，蔗糖结晶，破裂，不能得到坚韧、透明的产品。若添加部分淀粉糖浆可防止蔗糖结晶，防止

27、产品储存过程中返砂，淀粉糖浆中的糊精，还能增加糖果的韧性、强度和黏性，使糖果不易破碎，此外，淀粉糖浆的甜度较低，有冲淡蔗糖甜度的效果，使产品甜味温和。4 吸湿性和保湿性 不同种类食品对于糖吸湿性和保湿性的要求不同。例如，硬糖果需要吸湿性低，避免遇潮湿天气吸收水分导致溶化，所以宜选用蔗糖、低转化或中转化糖浆为好。转化糖和果葡糖浆含有吸湿性强的果糖，不宜使用。但软糖果则需要保持一定的水分，面包、糕点类食品也需要保持松软，应使用高转化糖浆和果葡糖浆为宜。果糖的吸湿性是各种糖中最高的。5 渗透压力 较高浓度的糖液能抑制许多微生物的生长，这是由于糖液的渗透压力使微生物菌体内的水分被吸走，生长受到抑制。不

28、同糖类的渗透压力不同，单糖的渗透压力约为二糖的两倍，葡萄糖和果糖都是单糖，具有较高的渗透压力和食品保藏效果，果葡糖浆的糖分组成为葡萄糖和果糖，渗透压力也较高，淀粉糖浆是多种糖的混合物，渗透压力随转化程度的增加而升高。此外，糖液的渗透压力还与浓度有关，随浓度的增高而增加。6 黏度 葡萄糖和果糖的黏度较蔗糖低，淀粉糖浆的黏度较高，但随转化度的增高而降低。利用淀粉糖浆的高黏度，可应用于多种食品中，提高产品的稠度和可口性。7 化学稳定性 葡萄糖、果糖和淀粉糖浆都具有还原性，在中性和碱性条件下化学稳定性低，受热易分解生成有色物质，也容易与蛋白质类含氮物质起羰氨反应生成有色物质。蔗糖不具有还原性，在中性和

29、弱碱性条件下化学稳定性高，但在pH值9以上受热易分解产生有色物质。食品一般是偏酸性的，淀粉糖在酸性条件下稳定。8 发酵性酵母能发酵葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖等，但不能发酵较高的低聚糖和糊精。有的食品需要发酵，如面包、糕点等；有的食品不需要发酵，如蜜饯、果酱等。淀粉糖浆的发酵糖分为葡萄糖和麦芽糖，且随转化程度而增高。生产面包类发酵食品应用发酵糖分高的高转化糖浆和葡萄糖为好第二节淀粉糖的酸糖化工艺淀粉在酸或淀粉酶的催化作用下发生水解反应，其水解最终产物随所用的催化剂种类而异。在酸作用下，淀粉水解的最终产物是葡萄糖，在淀粉酶作用下，随酶的种类不同而产物各异。一、酸糖化机理 淀粉乳加入稀酸后加热，经糊

30、化、溶解，进而葡萄糖苷链裂解，形成各种聚合度的糖类混合溶液。在稀溶液的情况下，最终将全部变成葡萄糖。在此，酸仅起催化作用。淀粉的酸水解反应可由化学式简示于下：(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6 在淀粉的水解过程中，颗粒结晶结构被破坏。一1，4糖甙键和一1，6糖甙键被水解生成葡萄糖，而一1，4糖甙键的水解速度大于一1，6糖甙键。 淀粉水解生成的葡萄糖受酸和热的催化作用，又发生复合反应和分解反应。复合反应是葡萄糖分子通过一1，6键结合生成异麦芽糖、龙胆二糖、潘糖和其他具有-1，6键的低聚糖类。复合糖可再次经水解转变成葡萄糖，此反应是可逆的。分解反应是葡萄糖分解成5L羟甲基糠醛、有

31、机酸和有色物质等。葡萄糖的复合反应和分解反应简示于下如图61所示：淀粉葡萄糖 龙胆二糖和其他低聚糖5-羟甲基糠醛有色聚合物甲酸和其他有机酸图61 葡萄糖的复合反应和分解反应 在糖化过程中，水解、复合和分解3种化学反应同时发生，而水解反应是主要的。复合与分解反应是次要的，且对糖浆生产是不利的，降低了产品的收得率，增加了糖液精制的困难，所以要尽可能降低这两种反应。二 、影响酸糖化的因素1 酸的种类和浓度由于各种酸的电离常数不同，虽摩尔数相同，但H+浓度不同，因而水解能力不同。若以盐酸的水解力为100，则硫酸为5035，草酸为2042，亚硫酸为4.82，醋酸为68。因此淀粉糖工业常用盐酸来水解淀粉。

32、盐酸水解，用碳酸钠中和，生成的氯化钠存在于糖液中，若生成大量的氯化钠，就会增加灰分和咸味，且盐酸对设备的腐蚀性很大，对葡萄糖的复合反应催化作用也强。硫酸催化效率仅次于盐酸，用硫酸水解后，经石灰中和，生成的硫酸钙沉淀在过滤时大部分可除去，但它仍具有一定的溶解度，会有少量溶于糖液中，在糖液蒸发时，形成结垢，影响蒸发效率，且糖浆在储存中，硫酸钙会慢慢析出而变混浊，因此，工业上很少使用硫酸。草酸虽然催化效率不高，但生成的草酸钙不溶于水，过滤时可全部除去，而且可减少葡萄糖的复合分解反应，糖液的色泽较浅，不过草酸价格贵，因此，工业上也较少采用。 酸水解时，生产上常控制糖化液pH值为1525。同一种酸，浓度

33、增大，能增进水解作用，但两者之间并不表现为等比例关系，因此，酸的浓度就不宜过大，否则会引起不良后果。2 淀粉乳浓度 酸催化淀粉水解生成的葡萄糖，在酸和热的作用下，会发生复合和分解反应，影响葡萄糖的产率和增加糖化液精制的困难。所以生产上要尽可能降低这两种副反应，有效的方法是通过调节淀粉乳的浓度来控制，生产淀粉糖浆一般淀粉乳浓度控制在2224波美度，结晶葡萄糖则为1214波美度。淀粉乳浓度越高，水解糖液中葡萄糖浓度越大，葡萄糖的复合分解反应就强烈，生成龙胆二糖(苦味)和其他低聚糖也多，影响制品品质，降低葡萄糖产率；但淀粉乳浓度太低，水解糖液中葡萄糖浓度也过低，设备利用率降低，蒸发浓缩耗能大。3 温

34、度、压力、时间温度、压力、时间的增加均能增进水解作用，但过高温度、压力或过长时间，也会引起不良后果。生产上对淀粉糖浆一般控制在283303 kPa，温度142145，时间89 min；结晶葡萄糖则采用252353 kPa，温度138147lC，时间1635 min。三、酸糖化工艺1 间断糖化法这种糖化方法是在一密闭的糖化罐内进行的，糖化进料前，首先开启糖化罐进汽阀门，排除罐内冷空气。在罐压保持003O05 MPa的情况下，连续进料，为了使糖化均匀，尽量缩短进料时间。进料完毕，迅速升压至规定压力，并立即快速放料，避免过度糖化。由于间断糖化在放料过程中仍可继续进行糖化反应，为了避免过度糖化，其中间

35、品的DE值要比成品的DE值标准略低。2 连续糖化 由于间断糖化操作麻烦，糖化不均匀，葡萄糖的复合、分解反应和糖液的转化程度控制困难，又难以实现生产过程的自动化，许多国家采用连续糖化技术。连续糖化分为直接加热式和间接加热式两种。1 ） 直接加热式 直接加热式的工艺过程是淀粉与水在一个贮槽内调配好，酸液在另一个槽内储存，然后在淀粉乳调配罐内混合，调整浓度和酸度。利用定量泵输送淀粉乳，通过蒸汽喷射加热器升温，并送至维持罐，流入蛇管反应器进行糖化反应，控制一定的温度、压力和流速，以完成糖化过程。而后糖化液进入分离器闪急冷却。二次蒸汽急速排出，糖化液迅速至常压，冷却到100以下，再进入贮槽进行中和。 2

36、 ） 间接加热式间接加热式的工艺过程为：淀粉浆在配料罐内连续自动调节pH值，并用高压泵打人3套管式的管束糖化反应器内，被内外间接加热。反应一定时间后，经闪急冷却后中和。物料在流动中可产生搅动效果，各部分受热均匀，糖化完全，糖化液颜色浅，有利于精制，热能利用效率高。蒸汽耗量和脱色用活性炭比间断糖化法节约第三节 淀粉的酶液化和酶糖化工艺一、淀粉酶淀粉的酶水解法是用专一性很强的淀粉酶将淀粉水解成相应的糖。在葡萄糖及淀粉糖浆生产时应用一淀粉酶与糖化酶(葡萄糖苷酶)的协同作用，前者将高分子的淀粉割断为短链糊精，后者便迅速地把短链糊精水解成葡萄糖。同理，生产饴糖时，则用一淀粉酶与一淀粉酶配合，一淀粉酶转变

37、的短链糊精被一淀粉酶水解成麦芽糖。1-淀粉酶 1）作用点： 一淀粉酶属内切型淀粉酶，它作用于淀粉时从淀粉分子内部以随机的方式切断一1，4糖苷键，但水解位于分子中间的一1，4键的概率高于位于分子末端的一1，4键，a一淀粉酶不能水解支链淀粉中的一1，6键，也不能水解相邻分支点的一1，4键；不能水解麦芽糖，但可水解麦芽三糖及以上的含一1，4键的麦芽低聚糖。由于在其水解产物中，还原性末端葡萄糖分子中C，的构型为一型，故称为一淀粉酶。 一淀粉酶作用于直链淀粉时，可分为两个阶段，第一个阶段速度较快，能将直链淀粉全部水解为麦芽糖、麦芽三糖及直链麦芽低聚糖；第二阶段速度很慢，如酶量充分，最终将麦芽三糖和麦芽低

38、聚糖水解为麦芽糖和葡萄糖。一淀粉酶水解支链淀粉时，可任意水解一1，4键，不能水解一1，6键及相邻的一1，4键，但可越过分支点继续水解一1，4键，最终水解产物中除葡萄糖、麦芽糖外还有一系列带有一1，6键的极限糊精，不同来源的一淀粉酶生成的极限糊精结构和大小不尽相同。 2）酶源 来源于芽孢杆菌的一淀粉酶水解淀粉分子中的一1，4键时，最初速度很快，淀粉分子急速减小，淀粉浆黏度迅速下降，工业上称之为“液化”。随后，水解速度变慢，分子继续断裂、变小，产物的还原性也逐渐增高，用碘液检验时，淀粉遇碘变蓝色，糊精随分子由大至小，分别呈紫、红和棕色，到糊精分子小到一定程度(聚合度小于6个葡萄糖单位时)就不起碘色

39、反应，因此实际生产中，可用碘液来检验一淀粉酶对淀粉的水解程度。 3）酶的性质 一淀粉酶较耐热，但不同来源的一淀粉酶具有不同的热稳定性和最适反应温度。目前市售酶制剂中，以地衣芽孢杆菌所产一淀粉酶耐热性最高，其最适反应温度达95左右，瞬间可达105110，因此该酶又称耐高温淀粉酶。由枯草杆菌所产生的一淀粉酶，最适反应温度为70，称为中温淀粉酶。来源于真菌的一淀粉酶，最适反应温度仅为55左右，为非耐热性一淀粉酶，一般作为糖化酶使用。 一般而言，工业生产用一淀粉酶均不耐酸，当pH值低于45时，活力基本消失。在pH值为5O80之间较稳定，最适pH值为5565。不同来源的一淀粉酶在此范围内略有差异。不同来

40、源的一淀粉酶均含有钙离子，钙与酶分子结合紧密，钙能保持酶分子最适空间构象，使酶具有最高活力和最大稳定性。钙盐对细菌一淀粉酶的热稳定性有很大的提高，液化操作时，可在淀粉乳中加少量Ca2+，对一淀粉酶有保护作用，可增强其耐热力至90C以上，因此最适液化温度为8590 2 -淀粉酶 1）作用点： B-淀粉酶是一种外切型淀粉酶，它作用于淀粉时从非还原性末端依次切开相隔的一1，4键，顺次将它分解为两个葡萄糖基，同时发生尔登转化作用，最终产物全是B一麦芽糖。所以也称麦芽糖酶。-淀粉酶能将直链淀粉全部分解，如淀粉分子由偶数个葡萄糖单位组成，最终水解产物全部为麦芽糖；如淀粉分子由奇数个葡萄糖单位组成，则最终水

41、解产物除麦芽糖外，还有少量葡萄糖。但一淀粉酶不能水解支链淀粉的一1，6键，也不能跨过分支点继续水解，故水解支链淀粉是不完全的，残留下一极限糊精。一淀粉酶水解淀时，由于从分子末端开始，总有大分子存在，因此黏度下降慢，不能作为糖化酶使用；而一淀粉酶水解淀粉水解产物如麦芽糖、麦芽低聚糖时，水解速度很快，可作为糖化酶使用。淀粉酶活性中心含有巯基(一SH)，因此，一些氧化剂、重金属离子以及巯基试剂均可使其失活，而还原性的谷胱甘肽、半胱氨酸对其有保护作用。2）酶源：一淀粉酶以大麦芽及麸皮中含量最丰富。3）性质：最适PH 5.0-5.4 最适温度603 糖化酶(葡萄糖淀粉酶) 1）作用点： 糖化酶(葡萄糖淀

42、粉酶)对淀粉的水解作用是从淀粉的非还原性末端开始，依次水解一1，4葡萄糖苷键，顺次切下每个葡萄糖单位，生成葡萄糖。 葡萄糖淀粉酶专一性差，除水解一1，4葡萄糖苷键外，还能水解。一1，6键和一1，3键，但后两种键的水解速度较慢，由于该酶作用于淀粉糊时，糖液黏度下降较慢，还原能力上升很快，所以又称糖化酶，不同微生物来源的糖化酶对淀粉的水解能力也有较大区别。 2）酶原和性质： 不同来源的葡萄糖淀粉酶在糖化的最适温度和pH值上存在一定的差异。其中，黑曲霉为5560，pH值355O；根霉5055，pH值4555；拟内孢霉为50，pH值4850。糖化时间根据相应淀粉糖质量指标中DE值的要求而定，一般为12

43、48 h；糖化温度一般采用55以上可避免长时间保温过程中细菌的生长；糖化pH值一般为弱酸性，不易生成有色物质，有利于提高糖化液的质量。4 脱支酶 脱支酶是水解支链淀粉、糖原等大分子化合物中一1，6糖苷键的酶，脱支酶可分为直接脱支酶和间接脱支酶两大类，前者可水解未经改性的支链淀粉或糖原中的一1，6糖苷键，后者仅可作用于经酶改性的支链淀粉或糖原，这里仅讨论直接脱支酶。 根据水解底物专一性的不同，直接脱支酶可分为异淀粉酶和普鲁蓝酶两种。异淀粉酶只能水解支链结构中的一1，6糖苷键，不能水解直链结构中的l，6糖苷键；普鲁蓝酶不仅能水解支链结构中的a一1，6糖苷键，也能水解直链结构中的-1，6糖苷键，因此

44、它能水解含一1，6糖苷键的葡萄糖聚合物。脱支酶在淀粉制糖工业上的主要应用是和一淀粉酶或葡萄糖淀粉酶协同糖化，提高淀粉转化率，提高麦芽糖或葡萄糖得率。二、液化 液化是使糊化后的淀粉发生部分水解，暴露出更多可被糖化酶作用的非还原性末端。它是利用液化酶使糊化淀粉水解到糊精和低聚糖程度，使黏度大为降低，流动性增高，所以工业上称为液化。酶液化和酶糖化的工艺称为双酶法或全酶法。液化也可用酸，酸液化和酶糖化的工艺称为酸酶法。 由于淀粉颗粒的结晶性结构，淀粉糖化酶无法直接作用于生淀粉，必需加热生淀粉乳，使淀粉颗粒吸水膨胀，并糊化，破坏其结晶结构，但糊化的淀粉乳黏度很大，流动性差，搅拌困难，难以获得均匀的糊化结

45、果，特别是在较高浓度和大量物料的情况下操作有困难。而一淀粉酶对于糊化的淀粉具有很强的催化水解作用，能很快水解到糊精和低聚糖范围大小的分子，黏度急速降低，流动性增高。此外，液化还可为下一步的糖化创造有利条件，糖化使用的葡萄糖淀粉酶属于外酶，水解作用从底物分子的非还原尾端进行。在液化过程中，分子被水解到糊精和低聚糖范围的大小程度，底物分子数量增多，糖化酶作用的机会增多，有利于糖化反应。1 液化机理 液化使用一淀粉酶，它能水解淀粉和其水解产物分子中的一1，4糖苷键，使分子断裂，黏度降低。一淀粉酶属于内酶，水解从分子内部进行，不能水解支链淀粉的一1，6葡萄糖苷键，当一淀粉酶水解淀粉切断一1，4键时，淀

46、粉分子支叉地位的一1，6键仍然留在水解产物中，得到异麦芽糖和含有一1，6键、聚合度为34的低聚糖和糊精。但一淀粉酶能越过一1，6键继续水解一1，4键，不过一1，6键的存在，对于水解速度有降低的影响，所以一淀粉酶水解支链淀粉的速度较直链淀粉慢。 国内常用的一淀粉酶有由芽孢杆菌BF一7658产的液化型淀粉酶和由枯草杆菌产生的细菌糖化型一淀粉酶以及由霉菌产生的一淀粉酶。因其来源不同，各种酶的性能和对淀粉的水解效能亦各有差异。2 液化程度 在液化过程中，淀粉糊化、水解成较小的分子，应当达到何种程度合适?葡萄糖淀粉酶属于外酶，水解只能由底物分子的非还原尾端开始，底物分子越多，水解生成葡萄糖的机会越多。但是，葡萄糖淀粉酶是先与底物分子生成络合结构，而后发生水解催化作用，这需要底物分子的大小具有一定的范围，有利于生成这种络合结构，过大或过小都不适宜。根据生产实践，淀粉在酶液化工序中水解到葡萄糖值1520范围合适。水解超过此程度，不利于糖化酶生成络合结构，影响催化效率，糖化液的最终葡萄糖值较低