淀粉制糖技术.ppt

1、第六章 淀粉制糖技术,LOGO,LOGO,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。 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,LOGO,第一节 淀粉糖的种类及特性,一、淀粉糖的种类 按组成成分来分大致可分为： 1、液体葡萄糖：是控制淀粉适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。 葡萄糖值( DE )：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。淀粉糖工业上常用葡萄糖值来

2、表示淀粉水解的程度。,LOGO,2、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。 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。,LOGO,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(10)，而麦芽糖含量较高(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，

3、其糖分组成主要是麦芽糖、糊精和低聚糖。,LOGO,二、淀粉糖的性质,1、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。,表6-1 几种糖类的相对甜度,LOGO,2 溶解度：各种糖的溶解度不相同，果糖最高，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。 3 结晶性质：糖的结晶性质主要与其应用有关。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。,LOGO,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、软糖果、面包、糕点。 5 渗透压力：较高浓度的

4、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。主要与糖的结构和浓度有关。 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。,LOGO,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，蔗糖不具有还原性，在中性和弱碱性条件下化学稳定性高。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。,LOGO,第二节 淀粉糖的酸糖化工艺,淀粉在酸或淀

5、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。 一、酸糖化机理 淀粉乳加入稀酸后加热，经糊化、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，而在此酸仅起催化作用。,(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6,LOGO,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。,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,LOGO,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

6、而水解能力不同。 a、盐酸假设水解力为100，用碳酸钠中和，生成的氯化钠，增加糖液的灰分和咸味，增加葡萄糖的复合反应。 b、硫酸水解力为50.35，经石灰中和，生成的硫酸钙，少量溶于糖液中，形成结垢，影响蒸发效率。 c 、草酸水解力为20.42，经石灰中和，生成的草酸钙不溶于水，而且可减少复合分解反应，但草酸价格贵。,LOGO,2、淀粉乳浓度 通过调节淀粉乳的浓度可以有效的来控制复合和分解反应。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。 3、温度、压力、时间 温度、压力、时间的增加均能增进水解作用。 生产上对淀粉糖浆一般控制在283303kPa，温度1421

7、45，时间89 min； 结晶葡萄糖则采用252353kPa，温度138147，时间1635 min。,LOGO,三、酸糖化工艺,1、间断糖化法：在一密闭的糖化罐内进行 步骤：开启糖化罐进汽阀门，排除罐内冷空气 保持罐压0.030.05 MPa 尽快连续进料 迅速升压至规定压力立即快速放料,LOGO,2、连续糖化,1）直接加热式 工艺流程：淀粉乳与酸液分别在贮槽内储存调配罐 内混合整浓度和酸度用定量泵输送淀粉乳至维持罐蒸 汽喷射加热器升温在蛇管反应器进行糖化反应控制温度 、压力和流速，以完成糖化过程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 以下进入贮槽进行中和,

8、LOGO,2）间接加热式 工艺流程：淀粉浆在配料罐内连续自动调节pH值用高 压泵打入管式的管束糖化反应器内内外间接加热反应一 定时间后经闪急冷却后中和 优点：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。,LOGO,LOGO,混料罐,LOGO,糖化罐,LOGO,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。 1、-淀粉酶 1）作用点：-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-1，4糖苷键。 -淀粉酶作用于直链淀粉和支链淀粉的方式,LOGO,2）酶源：来源于芽孢

9、杆菌的-淀粉酶水解淀粉分子中的-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”。最适液化温度为8590。 3）酶的性质： -淀粉酶较耐热； 不耐酸，最适pH值为5.56.5； 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。,LOGO,2、-淀粉酶,1）作用点：-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-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-麦芽糖。所以也称麦芽糖酶。 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pH5.0-5.4，

10、最适温度60。,LOGO,3、糖化酶(葡萄糖淀粉酶),1）作用点： 糖化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-1，4葡萄糖苷键，顺次切下每个葡萄糖单位，生成葡萄糖。但专一性差。 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。 黑曲霉为5560，pH值3.55.O； 根霉5055，pH值4.55.5； 拟内孢霉为50，pH值4.85.0。,LOGO,4、脱支酶,脱支酶是水解支链淀粉、糖原等大分子化合物中-1，6糖苷键的酶。 脱支酶分为： 直接脱支酶：可水解未经改性的支链淀粉或糖原中的-1，6糖苷键 间接脱支酶：仅可作用于经酶改性的支链淀粉或糖原

11、 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。,LOGO,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。,LOGO,1、液化机理：液化使用-淀粉酶，它能水解淀粉和其水解产物分子中的-1，4糖苷键，使分子断裂，黏度降低。 2、液化程度：淀粉在酶液化或酸液化工序中水解到葡萄糖值1520范围合适。 3、液化方法 1）升温液化法 2）高温液化法 3）喷射液化

12、法,LOGO,三、糖化,糖化：利用葡萄糖淀粉酶将液化工序中经-淀粉酶水解生成糊精和低聚糖范围的较小分子产物，进一步将这些产物水解成葡萄糖。 纯淀粉通过完全水解，会增重，每100份淀粉完全水解能生成111份葡萄糖，但现在工业生产技术还没有达到这种水平。,LOGO,1、糖化机理：利用葡萄糖淀粉酶从淀粉的非还原性尾端开始水解-1，4葡萄糖苷键，使葡萄糖单位逐个分离出来，从而产生葡萄糖。 2 糖化操作：将淀粉液化液引入糖化桶中，调节到适当的温度和pH值，混入需要量的糖化酶制剂，保持23 d达到最高的葡萄糖值，即得糖化液。,LOGO,第四节 精制和浓缩,淀粉糖化液的糖分组成中存在各种杂质，这些杂质对于糖

13、浆的质量和结晶、葡萄糖的产率和质量都有不利的影响，需要对糖化液进行精制，以尽可能地除去这些杂质。 糖化液精制的方法，一般采用碱中和、活性炭吸附、脱色和离子交换脱盐。,LOGO,一、 中和 采用酸糖化工艺，需要中和，酶法糖化不用中和。使用盐酸作为催化剂时，用碳酸钠中和；用硫酸作为催化剂时，用碳酸钙中和。 二、 过滤 过滤就是除去糖化液中的不溶性杂质，目前普遍使用板框过滤机，同时最好用硅藻土为助滤剂，来提高过滤速度，延长过滤周期，提高滤液澄清度。,LOGO,三、 脱色 工业上一般采用骨炭和活性炭脱色。 1、脱色工艺条件： 1）糖液的温度：一般以80为宜； 2）pH值：糖液pH值对活性炭吸附无直接关

14、系； 3）脱色时间：以2530 min为好； 4）活性炭用量：一般采取分次脱色的办法； 2 脱色设备：脱色罐，罐内设有搅拌器和保温管，罐顶部有排汽筒。,LOGO,四、离子交换树脂处理 糖液经活性炭处理后，仍有部分无机盐和有机杂质存在，工业上采用离子交换树脂处理糖液，起到离子交换和吸附的作用。 五、浓缩 淀粉糖浆为热敏性物料，受热易着色，所以在真空状态下进行蒸发，以降低液体的沸点。一般蒸发温度不宜超过68。 蒸发操作有间歇式、连续式和循环式3种。,LOGO,第五节 主要淀粉糖品的生产工艺流程,一、液体葡萄糖,图1 酸法工艺流程 淀粉调浆糖化中和第一次脱色过滤 离子交换第一次浓缩第二次脱色过滤 第二次浓缩成品,LOGO,图2 双酶法生产多糖工艺流程 淀粉调浆液化糖化脱色 离子交换真空浓缩,LOGO,二、结晶葡萄糖、全糖,图3 酸法生产含水a-葡萄糖的工艺流程 酸 淀粉乳糖化 中和 精制 蒸发 浓糖浆 冷却结晶 分蜜 洗糖 干燥 过筛 含水-葡萄糖,LOGO,思考题,1、淀粉糖的种类有哪些? 2、对比各种淀粉糖的性质特点。 3、酸糖化的机理?影响酸糖化的因素有哪些? 4、酶法生产淀粉