淀粉水解制糖的分類

第四節(jié)淀粉水解糖的制備方法淀粉水解葡萄糖酸解法酶解法酸酶結(jié)合法根據(jù)原材料性質(zhì)和催化劑不同酸解法：以酸為催化劑在高溫下將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖的方法．優(yōu)點：生產(chǎn)方便；設(shè)備簡單；水解時間短；設(shè)備生產(chǎn)能力大．缺點：設(shè)備要求高（耐高溫，高壓和酸堿）；副反應(yīng)的存在；對原料要求高（淀粉乳濃度較低）．酶解法：以淀粉酶和糖化酶為催化劑將淀粉水解為葡萄糖的方法．優(yōu)點：反應(yīng)條件溫和；專一性強，副反應(yīng)少；淀粉乳濃度可以高些；產(chǎn)物質(zhì)量高，雜質(zhì)少．缺點：反應(yīng)時間長；設(shè)備復(fù)雜；影響過濾。酸酶結(jié)合法：以酸和酶為催化劑將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖的方法．優(yōu)點：適合堅實的淀粉粒，如玉米，小麥等，用酶法液化較慢；用酸少，糖質(zhì)好．

酸酶法：將淀粉酸解成糊精或低聚糖，再用糖化酶將其水解除成葡萄糖．優(yōu)點：適合顆粒不均勻的淀粉，用酸水解不均勻，出糖率低；淀粉濃度高，伏案反應(yīng)少，糖質(zhì)好．酶酸法：將淀粉酶液化到一定程度，再用酸將其水解除成葡萄糖．酸解法淀粉調(diào)漿鹽酸水糖化蒸汽冷卻中和脫色壓濾糖液濾渣活性碳Na2CO3。BX2624222019181716DE89.1789.2789.9291.1091.3092.7792.8193.01表6淀粉乳濃度與水解糖液DE值之間的關(guān)系酸的種類催化效能鹽酸100.0硫酸50.35草酸20.42亞硫酸4.82醋酸0.8表7不同種類酸的相對催化效能鹽酸催化效能高，但催化復(fù)合反應(yīng)的能力也高。對設(shè)備腐蝕性大。用NaCO3中和，影響結(jié)晶葡萄糖，增加咸味。硫酸催化能力次之，用Ca(OH)2中和產(chǎn)生CaSO4沉淀，易沉積于管道結(jié)垢。需用離子交換除去。廉價，易于運輸。草酸分解復(fù)合反應(yīng)少，可較高的溫度下水解，可回收草酸，但成本高。鹽酸硫酸草酸含量%359871糖化劑酸量7.155.117.5貯運特殊要求特殊要求簡單糖化罐材質(zhì)銅，不銹鋼鐵襯鉛，不銹鋼鐵襯鉛，不銹鋼腐蝕情況較嚴重較嚴重較輕中和劑種類NaOH，Na2CO3CaCO3，Ba(OH)2

，BaCO3CaCO3用量3.65.113.9中和后生成物NaClCaSO4CaC2O4糖液質(zhì)量帶鹽渾濁清澈表8不同種類酸的水解的利弊比較12345678910水純堿水活性炭排氣排氣冷卻水蒸汽淀粉針對工藝提問1，4-調(diào)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-水力噴射器10-水槽七、酸水解糖化工藝流程表9水解溫度、壓力與淀粉反應(yīng)速度的關(guān)系水解溫度（℃）反應(yīng)壓力（MPa）淀粉水解反應(yīng)速度常數(shù)1190.100.1251330.200.4701380.250.7701430.301.200A、淀粉水解是用蒸汽直接加熱來進行的，溫度與淀粉的水解速度成正比表10糖化壓力與時間的關(guān)系水解蒸汽壓力（MPa）水解反應(yīng)時間（分）0.30260.35180.409B、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，溫度與壓力為同一指標(biāo)，如表10所示：表11葡萄糖與氨基酸生成類黑精的相對反應(yīng)速度糖氨基酸相對反應(yīng)速度葡萄糖甘氨酸1葡萄糖賴氨酸4.35葡萄糖色氨酸1.25葡萄糖蘇氨酸0.975葡萄糖丙氨酸0.675葡萄糖谷氨酸0.4250DE值糖化時間C、掌握糖化終點，控制糖化時間，是十分重要的。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壓力表溫度計CPR式連續(xù)糖化流程圖間歇式連續(xù)式設(shè)備投資糖化罐較貴蛇管加熱器及計量器較貴對淀粉質(zhì)量的要求可用不同質(zhì)量的淀粉淀粉質(zhì)量要求穩(wěn)定操作簡單條件確定后較簡單糖化溫度134-144℃144-151℃151糖化時間15-30min10-15min蒸氣量較多比間歇式少一半產(chǎn)品質(zhì)量糖化不均勻，以產(chǎn)生分解反應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量均勻，分解產(chǎn)物少間歇式與連續(xù)式糖化方式的比較酶酸法制糖工藝分為兩個階段：淀粉液化(α-淀粉酶)液化液糖化(HCl、高溫高壓)一、α-淀粉酶的液化作用液化過程：淀粉→糊精→→低聚糖→麥芽三糖、異麥芽糖、二糖、葡萄糖……PF7658菌等產(chǎn)生作用方式：內(nèi)切α-1，4鍵，無順序性。主要影響因素：溫度、pH、酶量、金屬離子。方法：一次升溫法、連續(xù)進出料法噴射液化法、分段液化法淀粉酶水解直鏈和支鏈淀粉酶酸法制糖工藝大米（或其他淀粉）→水洗→浸泡→粉碎→調(diào)漿→液化→滅酶→壓濾→調(diào)酸→糖化→中和→脫色→壓濾→糖液1.加底水，水位高出大米層50cm以上，開空氣翻騰，清洗干凈。有的不清洗，便于利用大米中的豐富生物素、磷鹽。要求大米新鮮不霉變。2.排去淘米水，重新加水常溫浸泡，夏天1-2h，春秋，3-4h，冬天4-6h，中途換水，以手可捏碎為佳。3.排去浸泡水，調(diào)好水量，控制粉漿濃度20oBe左右，粒度達到80目以上。4.泵入漿桶，攪動，加清水為15oBe左右。5.加入保護劑0.3%氯化鈣，用純堿水調(diào)pH至6.3—6.5。6.加入α－淀粉酶0.25—0.3%（調(diào)均勻，倒入粉漿攪拌）。7.液化鍋先打入一部分底水（10%），通入蒸汽至80℃左右，進料，均勻一次進完，保持80℃為宜，逐步升至90℃，間歇通入空氣，使料液均勻，保持10-20min，碘液檢查至無淀粉反應(yīng)。8.液化完全至100-102℃，保持5min滅酶。9.壓濾除渣。10.緩緩加入鹽酸，調(diào)pH至1.8。11.泵入底水，進入蒸汽使底水沸騰，打料畢升壓至0.28MPa，保持10-15min左右，無水酒精檢查終點。12.加入緩沖桶降溫至80以下中和。13.堿液加入糖化液中和鹽酸，調(diào)整pH至4.6-4.8，等電點除去雜蛋白質(zhì)、氨基酸。14.利用樹脂或活性炭脫色。酸酶法制糖工藝流程A．液化液的DE值液化是本工藝前道的關(guān)鍵工序，它先用鹽酸將淀粉水解為各種低聚糖，然后轉(zhuǎn)入下一工序糖化酶的底物，進一步酶解成葡萄糖。液化液的DE值低，則糖化后的糖液的DE值高，反之則相反。2．液化pH位對液化液質(zhì)量的影響生產(chǎn)過程中，漿液的pH值應(yīng)當(dāng)調(diào)到1.4－1.5。pH值高到1.9時淀粉很難液化；pH值如果過低，液化過頭，那也將使糖化后的糖液純度(DE值)相應(yīng)降低。3．糖化酶的質(zhì)量和用量對糖化的影響糖化酶的用量主要決定于酶活力的高低和淀粉乳的濃度。酶活力高則用量少，淀粉乳濃度高，用酶量要增加。4．糖化的溫度和pH位對糖化的影響

曲霉糖化酶，反應(yīng)要求的適宜溫度為60—65℃，pH值約為4.0－4.5。雙酶法制糖工藝反應(yīng)條件溫和設(shè)備要求低較高的淀粉乳濃度下進行產(chǎn)物葡萄糖純度高顏色淺，無苦味，質(zhì)量高出糖率高，DE值＞98%一、優(yōu)點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淀粉酶解法的兩個步驟17532蒸汽淀粉堿液氯化鈣a-淀粉酶糖化酶雙酶法制糖工藝流程圖水回流1465611710891213141516181-調(diào)漿配料槽2，8-過濾器3，9，14，17-泵4，10-噴射加熱器5-緩沖器6-液化層流罐7-液化液貯罐11-滅酶罐12-板式換熱器13-糖化罐15-壓濾機16-糖化暫貯槽18-貯糖槽二、糖化酶的作用特性外切酶，從非還原端開始。作用于α-1，4鍵，也能切α-1，6鍵。主要由黑曲霉產(chǎn)生。含雜質(zhì)，如葡萄糖轉(zhuǎn)移酶，將葡萄糖、麥芽糖轉(zhuǎn)化成異麥芽糖和潘糖等雜質(zhì)，影響葡萄糖產(chǎn)率及純度。三、糖化工藝不同來源的糖化酶，其最適作用溫度也不同。采用較低的pH、顏色較好，便于脫色。加酶量適當(dāng)。作用時間適當(dāng)。淀粉的糊化：淀粉受熱后，淀粉顆粒膨脹，晶體結(jié)構(gòu)消失，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現(xiàn)象。糊化時的溫度成為糊化溫度。淀粉的老化：分子間氫鍵已斷裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氫鍵的過程，即淀粉復(fù)結(jié)晶過程。淀粉酶很難進入老化的結(jié)晶區(qū)作用，淀粉很難液化，更不可能糖化。淀粉糊名稱淀粉糊絲長度直鏈淀粉含量冷卻時結(jié)成的凝膠體長度小麥短25很強玉米短26強高梁短27強粘高梁長0不結(jié)成凝膠體木薯長17很弱馬鈴薯長20狠弱各種淀粉糊的老化程度比較間歇液化法半連續(xù)液化法噴射液化法一次加酶液化法兩次加酶液化法三次加酶液化法中溫酶法高溫酶法高溫－中溫酶法淀粉質(zhì)原料直接液化法精致淀粉液化法升溫方式加酶方式酶耐溫性原料粗細酶法液化方法比較液化方法分類示意圖精制淀粉液化法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噴射液化法半連續(xù)液化法（高溫液化法、噴淋法）間歇液化法（直接升溫法）噴射器型式高壓蒸汽噴射液化法低壓蒸汽噴射液化法兩次加酶噴射液化工藝（DDS公司）酶淀粉+水+酶蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽配料罐噴射液化器保溫罐95-97℃145℃二次液化罐在配料罐內(nèi)，將淀粉加水調(diào)漿成淀粉乳，用Na2CO3調(diào)PH，使PH值處在5.0-7.0之間，加入0.15%的氯化鈣作為淀粉酶的保護劑和激活劑，最后加入耐高溫α-淀粉酶，料液經(jīng)攪拌均勻后用泵打入噴射液化器，在噴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(nèi)升溫至95-97℃，此后料液進入保溫罐保溫60min，溫度維持在95-97℃，然后進行二次噴射，在第二只噴射器內(nèi)料液和蒸汽直接接觸，使溫度迅速升至145℃以上，并在維持罐內(nèi)維持該溫度3-5min左右，徹底殺死耐高溫α-淀粉酶，然后料液經(jīng)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(nèi)加入耐高溫α-淀粉酶，液化約30min，用碘呈色試驗合格后，結(jié)束液化。液化程度的控制1.液化程度低，液化液的粘度就大，難易操作；2.葡萄糖淀粉酶屬于胞外酶，水解只能由底物的非還原端開始，底物分子越小，水解的機會就越小，影響糖化；（DE一般為10-20oBe）3.液化程度低，易于老化，不利于糖化，特別會使糖化液的過濾性相對較差。4.30－40％左右的淀粉乳、pH6.0－7.0、85－90℃，淀粉酶加量為5-8U/g淀粉。項目酸水解法酸酶法酶水解法葡萄糖值(DE)919598葡萄糖含量(%)869397灰分(%)1.60.40.1蛋白質(zhì)(%)0.080.080.1羥甲基糠醛(%)0.300.0080.003色度10.00.30.2淀粉轉(zhuǎn)化率(%)909