淀粉制糖工藝內容ppt課件

1、第四章淀粉制糖工藝第四章淀粉制糖工藝 教教 學學 內內 容容 1、淀粉水解糖的制備方法 2、淀粉酸水解工藝 3、酶解法制糖工藝 4、糖化 谷谷 氨氨 酸酸 和和 味味 精精 生生 產產 工藝工藝 就目前的情況而言，發(fā)酵工業(yè)所用的原料作以淀粉或糖質為主，而許多微生物并不能直接利用淀粉。例如，在以糖質為原料發(fā)酵消費氨基酸過程中，幾乎所有的氨基酸消費菌都不能直接利用或只能微弱地利用淀粉和糊精。同樣在酒精發(fā)酵過程中，酵母菌也不能直接利用淀粉或糊精，這些淀粉或糊精必需經過水解制成淀粉糖以后才干被酵母菌所利用。此外，在抗生素、有機酸、有機溶劑以及酶制劑發(fā)酵過程中，大都也要求對淀粉進展加工處置以提供應微生物

2、可利用的碳源。當然有些微生物可以直接利用淀粉作原料，但這一過程必需在微生物分解出胞外淀粉酶類以后才干進展，過程非常緩慢，致使發(fā)酵過程周期過長，實踐消費上無法被采用。 玉米淀粉、谷物、馬鈴薯、木薯淀粉淀粉藍糊精紅糊精無色糊精麥芽糖葡萄糖C6H10O5)n+nH2O n C6H12O6酸或酶一、淀粉水解糖的制備方法 葡萄糖值葡萄糖值-DE值值 工業(yè)上用DE值也稱葡萄糖值表示淀粉糖的糖組成。糖化液中的復原糖含量以葡萄糖計算占干物質的百分率稱為。 復原糖含量DE值 = 100% 干物質含量 用于制備淀粉的原料主要有薯類、玉米、小麥、大米等富含淀粉的農產品。根據(jù)原料淀粉的性質及采用的催化劑不同，淀粉水解

3、為葡萄糖的方法有酸解法、酶解法以及酸酶結合法等三種。 1、酸解法、酸解法 又稱酸糖化法，它是以酸為催化劑在高溫下將淀粉水解轉化為葡萄糖的方法。優(yōu)點:P46缺陷酶解法是利用專注性很強的淀粉酶及糖化酶將淀粉水解為葡萄糖的方法。酶解法可分為兩步：第一步，利用-淀粉酶將淀粉液化；第二步，利用糖化酶將糊精或低聚糖進一步水解轉化為葡萄糖。消費上這兩步分別稱為液化和糖化。由于在該過程中淀粉的液化和糖化都是在酶的作用下進展的。因此酶解法又稱為雙酶法或多酶法。 2、酶解法、酶解法 4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 缺陷酶解法是在酶的作用下進展的，反響條件較溫暖，不

4、需求耐高溫高壓或 而酸腐蝕的設備；酶作為催化劑的特點是專注性強，副反響少，故水解糖液純度高，淀粉轉化率高；可在較高的淀粉乳濃度下水解。如酸解法普通運用10-12Bx含18%-20%淀粉的淀粉乳，而酶解法可用2023Bx含34%-40%淀粉的淀粉乳，并且可以采用粗原料。用酶解法制得的糖液較純真、顏色淺、無苦味、質量高，有利于糖液的充分利用。 酶解法反響時間較長，設備要求較多，且酶是蛋白質，易引起糖液過濾困難。當然，隨著酶制劑消費及運用技術的提高，酶解法制糖將逐漸取代酸解法制糖。 優(yōu)點3、酸酶結合法、酸酶結合法 酸酶結合法是集中了酸解法和酶解法制糖的優(yōu)點而采用的消費方法，它又可分為： 酸酶法 酶酸

5、法看書看書2分鐘，回答以下問題分鐘，回答以下問題分別說說適用范圍分別說說適用范圍二、淀粉酸水解工藝 1、酸水解法原理、酸水解法原理 2、酸水解工藝、酸水解工藝 1、酸水解法原理、酸水解法原理 淀粉構造式： 包括跳過淀粉藍糊精紅糊精無色糊精麥芽糖葡萄糖水解過程：水解過程中存在三大化學反響： 復合二糖 復合低聚糖 水解淀粉 葡萄糖 5-羥甲基糖醛 有機酸、有色物質132CH2OHOHOOHCH2OHOHOOHCH2OHOHOOHCH2OHOHOOHCH2OHOHOOHCH2OHOHOOHCH2OHOHOOHCH2OHOHOOHCH2OHOOHOCH2OHOHOOH直鏈淀粉(15-25%)支鏈淀粉(

6、75-85%)返回返回麥芽糖 纖維二糖-1,4 異芽糖 龍膽二糖-1,6 1、水解反響C6H10O5)n+nH2O n C6H12O6酸影響水解反響速度常數(shù)k的幾個要素 k=N 1 為催化劑活性系數(shù)催化劑HClH2SO4H3PO4HACHBrHI值10.5-0.520.30.0251.72.5各種酸的值 說出結論P482 N為酸的摩爾濃度P493 為多糖的水解性常數(shù)多糖的種類棉花淀粉木材稻草半纖維素蔗糖值14002.0-2.510-4001004 為水解溫度不同溫度下淀粉水解反響速度常數(shù) 溫度119133143k值0.1250.4700.7701.200結論：淀粉水解所用的催化劑種類、濃度、反

7、響溫度均對水解反響速度有很大的影響，是我們在水解過程中必需留意的主要要素。2、葡萄糖的復合反響2C6H12O6 C12H22O11+H2O 酸和熱 復合反響中兩個葡萄糖分子經過復合反響聚合成二糖時，并不是經過1，4-糖苷鍵聚合成為麥芽糖，而主要是經由1，6-糖苷鍵聚合成異麥芽糖或經由1，6-糖苷鍵聚合成龍膽二糖。當然此復合反響是可逆的，復合糖可以再水解變成葡萄糖。 影響復合反響要素：糖濃度、酸種類、溫度等 1000100淀粉乳濃度干淀粉%糖液的純度%4001.0復合糖量%HClHAcH2SO4酸濃度mol/l)從表中可看出結論：P503、葡萄糖的分解反響葡萄糖失水 5-羥甲基糠醛 +甲酸 氨基

8、酸 腐植質色素實驗結果證明：實驗結果證明： 1 5-羥甲基糠醛羥甲基糠醛 是產生色素的根源是產生色素的根源 2色素的生成量隨葡萄糖濃度的添加而添加從色素的生成量隨葡萄糖濃度的添加而添加從P52表中可看出表中可看出 3PH值等于值等于3時，色素的生成量最小從時，色素的生成量最小從P51表中可看出表中可看出 酸法水解淀粉過程中，由于反響溫度、壓力過高，時間過長，葡萄糖受酸和熱的影響發(fā)生分解反響，生成5-羥甲基糠醛，因5-羥甲基糠醛的性質不穩(wěn)定，又可進一步分解生成乙酰丙酸、蟻酸等物質，而這些物質又能本身相互聚合，或與淀粉中所含的其他有機物質相結合，產生色素。 1酸法糖化工藝流程P52圖4-3淀粉淀粉

9、鹽酸鹽酸蒸汽蒸汽水水調漿調漿糖化糖化冷卻冷卻中和脫色中和脫色壓濾壓濾濾渣濾渣糖液糖液活性炭活性炭Na2CO32、酸水解工藝、酸水解工藝 淀粉的酸水解工藝是根據(jù)淀粉在水解過程中的水解反響和復合反響規(guī)律性來決議的。在制定工藝條件時既要保證淀粉的徹底水解，到達較高葡萄糖量，又要盡能夠減少葡萄糖復合、分解反響的發(fā)生程度，此外，還要符合目的產物的發(fā)酵條件，符合發(fā)酵工藝的實踐情況。 淀粉乳淀粉乳2水解條件選擇及其控制 淀粉的質量 酸水解對淀粉質量要求 P53表淀粉乳濃度的選擇 酸的種類和用量 淀粉乳濃度BX2624222019181716DE值89.1789.2789.9291.191.392.7792.

10、8193.01濃度控制在18-19 BX各種酸催化作用利弊普通用HCl 用量為淀粉量的0.5%-0.8%從表中可看出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？ 看書幾分鐘，回答以下問題將一切的酸一次投入淀粉漿中，泵入糖化鍋；將全部酸用水稀釋，先放入鍋內，再泵入粉漿進展糖化；將部分酸如1/3左右用水稀釋放入鍋內，其他酸放入粉漿中，再泵入糖化鍋糖化。水排氣蒸汽淀粉調漿槽 糖化鍋爐鹽酸計量器糖化溫度、壓力和時間 A、淀粉水解是用蒸汽直接加熱來進展的，溫度與淀粉的水解速度成正比B、由于消費中常以壓力的控制條件，當糖化鍋內不存在不凝性氣體時，溫度與壓力為同一目的，如表4-12所示：

11、 結論：根據(jù)實際閱歷，采用高溫、短時間、蒸汽 壓力0.25-0.40Mpa C、掌握糖化終點，控制糖化時間，是非常重要的。0DE值糖化時間 糖化時，如何保證整鍋糖液有最高的葡萄糖值，即如何保證糖化液的質量最好、純度最高？問題淀粉中含蛋白等雜質對糖液質量的影響 糖化終點的控制和檢查 淀粉淀粉藍糊精藍糊精紅糊精紅糊精無色糊精無色糊精麥芽糖麥芽糖葡萄糖葡萄糖碘碘藍紫色藍紫色藍色藍色紅色紅色無色無色無色無色無色無色無水酒精無水酒精不溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶微溶微溶溶溶問題 淀粉原料中能夠含有哪些雜質，它們的存在對制得的糖液的質量和酸的催化作用有影響嗎？為什么？ 糖化時，為何必需嚴厲控制終點？如何

12、檢查糖化終點？問題參看工藝流程提問3小題3水解糖液的中和、脫色和過濾 中和 A、中和的目的？B、中和劑？C、中和過程終點的PH值如何確定？D、 中和的PH值過高或過低會產生什么結果？E、糖液中和的溫度能過高嗎？消費中普通控制在多少溫度？脫色 過濾 4酸水解制糖過程實例 圖4-4 為某味精廠的直接加熱延續(xù)糖化酸水解工藝目前國內淀粉酸水解糖化工藝根本上還屬于間歇單罐糖化法 A、為什么 要對糖液進展脫色處置？B、工業(yè)上常采用什么脫色劑？A、說說過濾的目的？B、工業(yè)上常采用什么過濾設備？復習酸水解制糖工藝流程酸水解糖化工藝流程酸水解糖化工藝流程P57圖圖4-412345678910水純堿水活性炭排氣排

13、氣冷卻水蒸汽淀粉1，4-調漿槽 2-糖化鍋爐 3-冷卻罐 5-過濾機 6-糖液暫貯罐7-糖液貯罐 8-鹽酸計量器 9-水力放射器 10-水槽針對工藝提問圖4-5 為CPR式延續(xù)糖化流程圖而日本和歐美一些國家的很多工廠已采用延續(xù)糖化法 軟水排氣蒸汽淀粉硫酸水淀粉乳貯罐淀粉乳調理槽硫酸稀釋罐粗濾器定量泵蒸汽放射加熱器維持罐蛇管控制閥分別器分別器貯罐等壓管流量計壓力表溫度計間歇式與延續(xù)式糖化方式比較間歇式與延續(xù)式糖化方式比較延續(xù)式糖化與簡歇式糖化相比具有不少優(yōu)點，請看：間歇式間歇式延續(xù)式延續(xù)式設備投資對淀粉質量要求操作糖化溫度糖化時間蒸汽量產質量量糖化罐較貴可用不同質量的淀粉簡單134-144度15

14、-30 min較多糖化不均勻，易產生分解反響蛇管加熱器及計量器較貴要求淀粉質量較穩(wěn)定操作條件確定后，比較簡單144-151度10-15 min比間歇式少一半產質量量均勻，分解產物少 由酸法水解工藝可知，以淀粉為原料運用酸水解法制備糖液，由于需求高溫、高壓和催化劑，會產生一些不可發(fā)酵性糖及其一系列有色物質，這不僅降低了淀粉轉化率，而且消費出來的糖液質量差。自60年代以來，國外在酶水解實際研討上獲得了新進展，使淀粉水解獲得了艱苦突破，日本率先實現(xiàn)工業(yè)化消費，隨后其他國家也相繼采用了這種先進的制糖工藝。酶解法制糖工藝是以作用專注性的酶制劑作為催化劑，因此反響條件溫暖，復合和分解反響較少，因此采用酶法

15、消費不僅可提高淀粉的轉化率及糖液的濃度，而且還可大幅度地改善了糖液的質量，是目前最為理想、運用最廣的制糖方法。三、酶解法制糖工藝三、酶解法制糖工藝 1、淀粉酶解法的兩個步驟、淀粉酶解法的兩個步驟 酶 水解位置 水解次序 水解產物液化 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 從非復原性 葡萄糖 糖苷鍵 末端開場淀粉的糊化 是指淀粉受熱后，淀粉顆粒膨脹，晶體構造消逝，相互接觸變成糊狀液體，即使停止攪拌，淀粉也不會再沉淀的景象。 由于淀粉顆粒的結晶性構造對酶作用的抵抗力非常強,不能使淀粉酶直接作用于淀粉,而需求先加熱淀粉乳,使淀粉顆粒

16、吸水膨脹、糊化，破壞其結晶性的構造。 2、淀粉液化的條件及液化程度的控制、淀粉液化的條件及液化程度的控制 1淀粉的糊化與老化 淀粉構造式糊化溫度 發(fā)生糊化景象時的溫度稱為糊化溫度，普通來講，糊化溫度有一個范圍。不同的淀粉有不同的糊化溫度 舉例：玉米、馬鈴薯、木薯、小麥等淀粉的老化 分子間氫鍵已斷裂的糊化淀粉又重新陳列構成新的氫鍵的過程，也就是復結晶過程。 影響老化的要素：P59 老化的弊端：填空：老化程度可以經過冷卻時結成的來表示。試比較玉米、馬鈴薯、木薯、小麥淀粉老化程度難易。水解動力催化劑機械力機械液化法酸酶催化酶催化酸解酸酶法酸法酶法升溫方式不同加酶方法不同酶耐溫性不同原料粗細不同精制淀

17、粉液化法淀粉原料直接液化法中溫酶法高溫-中溫酶法高溫酶法三次加酶液化法兩次加酶液化法一次加酶液化法放射液化法半延續(xù)液化法高溫液化法、噴淋法間歇液化法直接升溫法放射器型式高壓蒸汽放射液化法低壓蒸汽放射液化法2液化的方法與選擇 兩次加酶放射液化工藝兩次加酶放射液化工藝DDS公司公司P62圖圖4-12酶淀粉+水+酶蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽問題1、比較酸法液化與酶法中放射液化法？2、說說放射液化的根本條件和優(yōu)點？3、說說兩次加酶的益處。P63實驗闡明，可大大降低糖液的粘度，便于糖液的過濾。配料罐放射液化器保溫罐95-97145二次液化罐3、低壓蒸汽放射液化工藝及條件、低壓蒸汽放射液化工藝及條件 1工藝流程調漿

18、-配料-一次放射液化-液化保溫-二次放射-高溫維持-二次液化-冷卻-糖化 兩次加酶放射液化工藝兩次加酶放射液化工藝DDS公司公司P62圖圖4-12酶淀粉+水+酶蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽配料罐放射液化器保溫罐95-97145二次液化罐 在配料罐內，將淀粉加水調漿成淀粉乳，用Na2CO3調PH，使PH值處在5.0-7.0之間，參與0.15%的氯化鈣作為淀粉酶的維護劑和激活劑，最后參與耐高溫-淀粉酶，料液經攪拌均勻后用泵打入放射液化器，在放射器中出來的料液和高溫蒸汽直接接觸，料液在很短時間內升溫至95-97，以后料液進入保溫罐保溫60min，溫度維持在95-97，然后進展二次放射，在第二只放射器內料液和蒸汽

19、直接接觸，使溫度迅速升至145以上，并在維持罐內維持該溫度3-5min左右，徹底殺死耐高溫-淀粉酶，然后料液經真空閃急冷卻系統(tǒng)進入二次液化罐，將溫度降低到95-97，在二次液化罐內參與耐高溫-淀粉酶，液化約30min，用碘呈色實驗合格后，終了液化。 兩次加酶放射液化工藝兩次加酶放射液化工藝DDS公司公司P62圖圖4-12酶淀粉+水+酶蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽配料罐放射液化器保溫罐95-97145二次液化罐工藝的特點： 利用放射器將蒸汽放射入淀粉乳薄膜，在短時間內經過放射器快速升溫145，完成糊化、液化，使構成的“不溶性淀粉顆粒在高溫下分散，數(shù)量也大為減少，從而使所得的液化液既透明又易于過濾，淀粉的出糖

20、率也高，同時采用了真空閃急冷卻，增高了液化液的濃度。 問題1、在液化過程中為何要參與氯化鈣，濃度為多少？2、淀粉液化約多少時間？液化溫度多少？2淀粉液化條件對酶反響的影響 淀粉顆粒形狀問題液化前，為何得先加熱淀粉乳？PH值與溫度10009PH酶活力%a-淀粉酶與PH的關系100090酶活力%a-淀粉酶活力與溫度的關系PH=5.7670從表中可看出 結論： P64參看工藝回答以下問題1、酶解包括哪兩個步驟，分別用何種酶，水解有無先后次序？2、液化前，為何得先加熱淀粉乳？3、說說最正確液化的溫度和PH？金屬離子3液化程度控制 問題問題淀粉液化過程中，其液化氣程度高好還是低好，為什么？淀粉液化的目的

21、？液化終點控制方法?淀粉液化的程度？不同來源的酶對熱的穩(wěn)定性與不同液化終了后，為何要進展滅酶處置，如何操作？ 淀粉淀粉藍糊精藍糊精紅糊精紅糊精無色糊精無色糊精麥芽糖麥芽糖葡萄糖葡萄糖碘碘藍紫色藍紫色藍色藍色紅色紅色無色無色無色無色無色無色無水酒精無水酒精不溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶不溶微溶微溶溶溶看書5分鐘回答以下問題四、糖化 100072糖化時間/ h葡萄糖DE%不同用酶量的糖化曲線ABCD 糖化是利用糖化酶也稱葡萄糖淀粉酶將淀粉液化產物糊精及低聚糖進一步水解成葡萄糖的過程。 酶 水解位置 水解次序 水解產物液化 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 從非復原性 異麥芽糖、低聚糖、葡萄糖 糖苷鍵 末端開場淀粉構造式1、糖化酶作用過程中應思索的幾個問題、糖化酶作用過程中應思索的幾個問題 酶的用量原那么：酶活力低，液化液濃度高，用量那么多，反之那么少。消費用量：30%淀粉，80-100單位/克淀粉。 100072糖化時間/ h葡萄糖DE%糖化曲線葡萄糖的復合反響溫度和PH值因酶的不同而不同，如曲霉糖化酶，溫度為60度，PH4.0-5.0。問題：在大消費中，為什么選用較高溫度、較低PH值糖化較好？其它