糧食加工學(xué) 第六章 淀粉制糖

1 第六章淀粉制糖 第一節(jié)淀粉糖的種類和性質(zhì)第二節(jié)淀粉糖的基本生產(chǎn)方法第三節(jié)各種淀粉糖品的生產(chǎn) 2 第一節(jié)淀粉糖的種類和性質(zhì) 一 淀粉糖的種類 淀粉糖 利用淀粉為原料生產(chǎn)的糖品統(tǒng)稱為淀粉糖 還原糖含量DE值 100 干物質(zhì)含量 工業(yè)上用DE值 也稱葡萄糖值 表示淀粉糖的糖組成 即是用標(biāo)準(zhǔn)斐林試劑滴定糖液中的還原糖的含量 將還原糖的含量完全當(dāng)作葡萄糖來計(jì)算 所占糖液的干物質(zhì)的百分?jǐn)?shù) 葡萄糖值 C6H10O5 n nH2OnC6H12O6 酸或酶 3 一 液體葡萄糖 葡麥糖漿 1 低轉(zhuǎn)化糖漿 2 中轉(zhuǎn)化糖漿 3 高轉(zhuǎn)化糖漿 二 葡萄糖 1 結(jié)晶葡萄糖 2 全糖 三 果葡糖漿 異構(gòu)化糖漿 1 42型果葡萄糖漿 2 55型果葡萄糖漿 3 60型果葡萄糖 4 90型果葡萄糖漿 四 麥芽糖漿 五 麥芽糊精 六 低聚糖漿 4 二 淀粉糖的性質(zhì) 一 甜度 5 糖的甜度受濃度 溫度等許多因素影響 其中濃度影響最大 糖液濃度增高 則甜度增高 但甜度增高程度不同糖之間存在差別 6 二 吸濕性和保濕性蔗糖 低轉(zhuǎn)化或中轉(zhuǎn)化糖漿吸濕性低 果糖 高轉(zhuǎn)化糖漿和果葡糖漿吸濕性大 8 三 黏度葡萄糖 果糖 蔗糖 淀粉糖漿 9 四 冰點(diǎn)降低 糖溶液冰點(diǎn)降低 糖溶液冰點(diǎn)降低比較 10 五 滲透壓力葡萄糖 果糖 果葡糖漿 淀粉糖漿 11 六 溶解度果糖最高 蔗糖和葡萄糖次之 糖的溶解度和溫度的關(guān)系 七 結(jié)晶性質(zhì)蔗糖易于結(jié)晶 晶體較大 葡萄糖也結(jié)晶 但晶體較小 果糖難結(jié)晶 淀粉糖漿不結(jié)晶 且防止結(jié)晶 八 化學(xué)穩(wěn)定性 九 發(fā)酵性 淀粉糖漿的發(fā)酵糖分 13 第二節(jié)淀粉糖的基本生產(chǎn)方法 酸法 酶法 酸酶法 14 一 淀粉酸糖化工藝 一 酸糖化機(jī)理 淀粉通過酸催化水解反應(yīng)生成由葡萄糖 麥芽糖 低聚糖和糊精多種糖分組成的糖漿 在酸和熱的作用下 糖漿中一部分葡萄糖又發(fā)生復(fù)合反應(yīng)和分解反應(yīng) 復(fù)合二糖復(fù)合低聚糖水解淀粉葡萄糖5 羥甲基糖醛有機(jī)酸 有色物質(zhì) 1 3 2 1 水解反應(yīng) C6H10O5 n nH2OnC6H12O6 酸 影響水解反應(yīng)速度的幾個(gè)因素 1 酸的種類及濃度 2 溫度 不同溫度下淀粉水解反應(yīng)速度常數(shù) 3 淀粉的雜質(zhì) 蛋白質(zhì) 脂肪 無機(jī)鹽等 4 淀粉乳的濃度 2 葡萄糖的復(fù)合反應(yīng) 復(fù)合反應(yīng)中兩個(gè)葡萄糖分子通過復(fù)合反應(yīng)聚合成二糖時(shí) 主要是經(jīng)由1 6 糖苷鍵聚合成異麥芽糖或經(jīng)由1 6 糖苷鍵聚合成龍膽二糖 當(dāng)然此復(fù)合反應(yīng)是可逆的 復(fù)合糖可以再水解變成葡萄糖 2C6H12O6C12H22O11 H2O 酸和熱 影響復(fù)合反應(yīng)因素 糖濃度 酸種類 溫度和時(shí)間等 3 葡萄糖的分解反應(yīng) 葡萄糖 失水 5 羥甲基糠醛 甲酸氨基酸腐植質(zhì) 色素 影響因素 1 反應(yīng)時(shí)間 2 葡萄糖濃度 色素的生成量隨葡萄糖濃度的增加而增加3 pH值 pH值等于3時(shí) 色素的生成量最小 酸法水解淀粉過程中 由于反應(yīng)溫度 壓力過高 時(shí)間過長 葡萄糖受酸和熱的影響發(fā)生分解反應(yīng) 生成5 羥甲基糠醛 因5 羥甲基糠醛的性質(zhì)不穩(wěn)定 又可進(jìn)一步分解生成乙酰丙酸 蟻酸等物質(zhì) 而這些物質(zhì)又能自身相互聚合 或與淀粉中所含的其他有機(jī)物質(zhì)相結(jié)合 產(chǎn)生色素 19 水解過程中各種糖分組成變化 1 酸法糖化工藝流程 淀粉 鹽酸 蒸汽 水 調(diào)漿 糖化 冷卻 中和脫色 壓濾 濾渣 糖液 活性炭 Na2CO3 三 酸糖化工藝 2 水解條件選擇及其控制 淀粉乳濃度的選擇 酸的種類和用量 濃度控制在18 19BX 一般用HCl用量為淀粉量的0 5 0 8 糖化溫度 壓力和時(shí)間 A 淀粉水解是用蒸汽直接加熱來進(jìn)行的 溫度與淀粉的水解速度成正比 B 由于生產(chǎn)中常以壓力的控制條件 當(dāng)糖化鍋內(nèi)不存在不凝性氣體時(shí) 溫度與壓力為同一指標(biāo) 如表所示 結(jié)論 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 采用高溫 短時(shí)間 蒸汽壓力0 25 0 40Mpa C 掌握糖化終點(diǎn) 控制糖化時(shí)間 是十分重要的 0 DE值 糖化時(shí)間 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 水 純堿水活性炭 排氣 排氣 冷卻水 蒸汽 淀粉 1 4 調(diào)漿槽2 糖化鍋爐3 冷卻罐5 過濾機(jī)6 糖液暫貯罐 7 糖液貯罐8 鹽酸計(jì)量器9 水力噴射器10 水槽 3 酸水解制糖過程實(shí)例 目前國內(nèi)淀粉酸水解糖化工藝基本上還屬于間歇加壓罐糖化法 問題 酸法水解淀粉中 加酸的方法有哪幾種 其中哪一種較好 為什么 將全部酸用水稀釋 先放入鍋內(nèi) 再泵入粉漿進(jìn)行糖化 將所有的酸一次投入淀粉漿中 泵入糖化鍋 將部分酸 如1 3左右 用水稀釋放入鍋內(nèi) 其余酸放入粉漿中 再泵入糖化鍋糖化 水 排氣 蒸汽 淀粉 調(diào)漿槽糖化鍋爐 鹽酸計(jì)量器 而日本和歐美一些國家的很多工廠已采用連續(xù)糖化法 軟水 排氣 蒸汽 淀粉 硫酸 水 淀粉乳貯罐 淀粉乳調(diào)節(jié)槽 硫酸稀釋罐 粗濾器 定量泵 蒸汽噴射加熱器 維持罐 蛇管 控制閥 分離器 分離器 貯罐 等壓管 流量計(jì) 壓力表 溫度計(jì) 間歇式與連續(xù)式糖化方式比較 一 淀粉酶1 淀粉酶作用于淀粉時(shí)從淀粉分子內(nèi)部以隨機(jī)的方式切斷 1 4糖苷鍵 不能水解支鏈淀粉中的 1 6鍵 不能水解麥芽糖 淀粉酶較耐熱 淀粉酶不耐酸 在pH為5 0 8 0最穩(wěn)定 二 淀粉的酶法液化和酶法糖化工藝 2 淀粉酶 麥芽糖酶 作用于淀粉時(shí)從非還原性末端依次切開相隔的 1 4鍵 順次將它分解為兩個(gè)葡萄糖基 同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)化作用 最終產(chǎn)物全是 麥芽糖 3 糖化酶 葡萄糖轉(zhuǎn)化酶 從淀粉的非還原性末端開始 依次水解 1 4葡萄糖苷鍵 切下每個(gè)葡萄糖單位 生成葡萄糖 4 脫支酶水解支鏈淀粉 糖原等大分子的 1 6糖苷鍵 淀粉酶解法的兩個(gè)步驟 酶水解位置水解次序水解產(chǎn)物液化淀粉酶1 4糖苷鍵無先后次序葡萄糖 麥芽糖 麥芽三糖異麥芽糖 低聚糖糖化糖化酶1 4和1 6從非還原性葡萄糖糖苷鍵末端開始 二 酶法液化 液化是使糊化后的淀粉發(fā)生部分水解 暴露出更多可被糖化酶作用的非還原性末端 它是利用液化酶使糊化淀粉水解到糊精和低聚糖程度 使黏度降低 流動(dòng)性增強(qiáng) 液化酶和糖化酶的工藝稱為雙酶法或全酶法 30 1 液化目的 使物料粘度迅速降低到一定程度 為下一步的糖化創(chuàng)造有利條件 31 2 液化程度 DE值15 20范圍合適 3 液化方法 升溫液化法 高溫液化法 噴射液化法 酶水解位置水解次序水解產(chǎn)物液化淀粉酶1 4糖苷鍵無先后次序葡萄糖 麥芽糖 麥芽三糖糖化糖化酶1 4和1 6從非還原性異麥芽糖 低聚糖 葡萄糖糖苷鍵末端開始 三 酶法糖化 糖化是利用葡萄糖淀粉酶或 淀粉酶從淀粉的非還原尾端開始水解 1 4和 1 6葡萄糖苷鍵 使葡萄糖單位逐個(gè)分離出來 從而產(chǎn)生葡萄糖 糖化操作 將淀粉液化液引入糖化桶中 調(diào)節(jié)適當(dāng)pH值和溫度 混入需要量的糖化酶制劑 保持2 3d達(dá)到最高的葡萄糖值 既糖化液 一 中和采用酸糖化工藝 需要中和 酶法糖化不用中和 使用鹽酸作為催化劑時(shí) 用碳酸鈉中和 用硫酸作為催化劑時(shí) 用碳酸鈣中和 不是調(diào)節(jié)到中和點(diǎn) pH 7 0 而是調(diào)節(jié)到膠體物質(zhì)的等電點(diǎn) 二 過濾用板框過濾機(jī) 同時(shí)加入硅藻土作為助濾劑 來除去糖化液中的不溶性雜質(zhì) 三 脫色1 脫色工藝條件 一般80 pH值以中和操作的pH值為宜 時(shí)間以25 30min為好 注意活性炭的用量 2 脫色設(shè)備 脫色罐 四 離子交換樹脂處理糖液經(jīng)活性炭處理后 仍有部分無機(jī)鹽和有機(jī)雜質(zhì)存在 用離子交換樹脂處理 起到離子交換和吸附的作用 它可以更有效的除去蛋白質(zhì) 氨基酸和有色物質(zhì) 五 濃縮通過蒸發(fā)除去大部分水 使糖液濃縮 便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存 蒸發(fā)溫度不超過68 三 糖化液的精制和濃縮 下面一些主要的設(shè)備圖 混料罐 液化噴射器 液化罐 糖化罐 脫色罐 離子交換器 一 酸法工藝 淀粉 調(diào)漿 糖化 中和 第一次脫色過濾 離子交換 第一次濃縮 第二次脫色過濾 第二次濃縮 成品 二 酸酶法工藝 三 雙酶法工藝 淀粉 調(diào)漿 液化 糖化 脫色 離子交換 真空濃縮 第三節(jié)各種淀粉糖品的生產(chǎn) 一 液體葡萄糖 一 聯(lián)系與區(qū)別 結(jié)晶葡萄糖 純度較高 一般用于醫(yī)藥 試劑和食品行業(yè) 通常有三種異構(gòu)體 即含水 葡萄糖 無水 葡萄糖和無水 葡萄糖 全糖 省掉結(jié)晶工序由酶法得到的糖漿直接制成的產(chǎn)品 二 生產(chǎn)工藝 酶法生產(chǎn)全糖 全糖 淀粉經(jīng) 淀粉酶和 淀粉酶作用后得糖液 精制后濃縮 干燥 全部轉(zhuǎn)化為商品淀粉糖 淀粉調(diào)漿 液化 糖化 脫色 過濾 濃縮 粉碎 過篩 全糖粉 二 結(jié)晶葡萄糖 全糖 麥芽糖漿是以淀粉為原料 經(jīng)酶法或酸酶結(jié)合的方法水解而制成的一種以麥芽糖為主 40 50 以上 的糖漿 按制法與麥芽糖含量不同可分為飴糖 高麥芽糖漿和超高麥芽糖漿等 三 麥芽糖漿 一 飴糖 麥芽糖含量40 60 工藝流程 原料 大米 清洗 浸漬 磨漿 調(diào)漿 液化 糖化 過濾 濃縮 成品 二 高麥芽糖漿普通高麥芽糖糖漿 麥芽糖含量不能低于50 超高麥芽糖漿 麥芽糖含量超過70 三 性質(zhì)用途具有良好抗結(jié)晶性和發(fā)酵性 用于果凍 果醬 面包 糕點(diǎn)及啤酒制造 麥芽糊精是指以淀粉為原料 經(jīng)酸法或酶法低程度水解 得到的DE值在20 以下的產(chǎn)品 四 麥芽糊精 一 生產(chǎn)工藝原料 碎米 浸泡清洗 磨漿 調(diào)漿 噴射液化 過濾除渣 脫色 真空濃縮 噴霧干燥 成品 二 性質(zhì)與應(yīng)用麥芽糊精甜度低 黏度高 溶解性好 吸濕性小 增稠性強(qiáng) 適合做食品的增稠劑 填充劑 較大用量也不影響食品的風(fēng)味 二 果葡糖漿的性質(zhì)與應(yīng)用甜度高 味純 清爽 滲透壓大 不易結(jié)晶 吸濕性