淀粉制糖工艺

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1、 第四章 淀粉制糖工艺 教 学 内 容 1、淀粉水解糖的制备方法 2、淀粉酸水解工艺 3、酶解法制糖工艺 4、糖化 谷 氨 酸 和 味 精 生 产 工艺 就目前的状况而言，发酵工业所用的原料作以淀粉或糖质为主，而许多微 生物并不能直接利用淀粉。例如，在以糖质为原料发酵生产氨基酸过程中，几乎所 有的氨基酸生产菌都不能直接利用（或只能微弱地利用）淀粉和糊精。同样在酒精 发酵过程中，酵母菌也不能直接利用淀粉或糊精，这些淀粉或糊精必须经过水解制 成淀粉糖以后才能被酵母菌所利用。此外，在抗生素、有机酸、有机溶剂以及酶制 剂发酵过程中，大都也要求对淀粉进行加工处理以提供给微生物可利用的碳源。当 然有些微生

2、物能够直接利用淀粉作原料，但这一过程必须在微生物分解出胞外淀粉 酶类以后才能进行，过程非常缓慢，致使发酵过程周期过长，实际生产上无法被采 用。 玉米淀粉、谷物、马铃薯 、木薯淀粉淀粉蓝糊精红糊精无色糊精麦芽糖葡萄糖（C6H10O5)n+nH2O n C6H12O6酸或酶一、淀粉水解糖的制备方法 葡萄糖值-DE值 工业上用DE值（也称葡萄糖值）表示淀粉糖的糖组成。糖化液中的还原糖含量 （以葡萄糖计算）占干物质的百分率称为。 还原糖含量 DE值 = 100%干物质含量用于制备淀粉的原料主要有薯类、玉米、小麦、大米等富含淀粉的农产品。根据 原料淀粉的性质及采用的催化剂不同，淀粉水解为葡萄糖的方法有酸

3、解法、酶解法以 及酸酶结合法等三种。 1、酸解法 又称酸糖化法，它是以酸为催化剂在 高温下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。优点:P46缺点酶解法是利用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的方 法。酶解法 可分为两步：第一步，利用-淀粉酶将淀粉液化；第二步，利用糖化 酶将糊精或低聚 糖进一步水解转化为葡萄糖。生产上这两步分别称为液化和糖化。由 于在该过程中淀 粉的液化和糖化都是在酶的作用下进行的。因此酶解法又称为双酶法 或多酶法。 2、酶解法 缺点酶解法是在酶的作用下进行的，反应条件较温和，不需要耐高温高压 或 而酸腐蚀的设备； 酶作为催化剂的特点是专一性强，副反应少，故水解糖液纯度高，淀

4、 粉转化率高； 可在较高的淀粉乳浓度下水解。如酸解法一般使用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较纯净、颜色浅、无苦味、质量高，有利于糖液 的充分利用。 酶解法反应时间较长，设备要求较多，且酶是蛋白质，易引起糖液过滤 困难。当然，随着酶制剂生产及应用技术的提高，酶解法制糖将逐渐取代 酸解法制糖。 优点3、酸酶结合法 酸酶结合法是集中了酸解法和酶解法制糖的优点而采用的生产方法，它又可分为： 酸酶法 酶酸法看书2分钟，回答问题 分别说说适用范围二、淀粉酸水解工艺 1、酸水解法原理 2、

5、酸水解工艺 1、酸水解法原理 淀粉结构式： 包括跳过淀粉蓝糊精红糊精无色糊精麦芽糖葡萄糖水解过程：水解过程中存在三大化学反应：复合二糖 复合低聚糖水解 淀粉 葡萄糖5-羟甲基糖醛 有机酸、有色物质132CH2OHOHOOHCH2OHOHOOHCH2OHOHOOHCH2OHOHOOHCH2OHOHOOHCH2OHOHOOHCH2OHOHOOHCH2OHOHOOHCH2OHOOHOCH2OHOHOOH直链淀粉 (15-25%)支链淀粉 (75-85%)返 回返 回麦芽糖 纤维二糖 -1,4 异芽糖 龙胆二糖 -1,6 1、水解反应（C6H10O5)n+nH2O n C6H12O6酸影响水解反应速度

6、常数k的几个因素 k=N 1） 为催化剂活性系数催化剂HClH2SO4H3PO4HACHBrHI值10.5-0.520.30.0251.72.5各种酸的值 说出结论P482） N为酸的摩尔浓度P493） 为多糖的水解性常数多糖的种类棉花淀粉木材稻草半纤维素蔗糖 值14002.0-2.510-4001004） 为水解温度不同温度下淀粉水解反应速度常数 温度119133138143k值0.1250.4700.7701.200结论：淀粉水解所用的催化剂种类、浓度、反应温度均对水解反应速度有很大的 影响，是我们在水解过程中必须注意的主要因素。2、葡萄糖的复合反应2C6H12O6 C12H22O11+H

7、2O 酸和热 复合反应中两个葡萄糖分子通过 复合反应聚合成二糖时，并不是经过1 ，4-糖苷键聚合成为麦芽糖，而主要 是经由1，6-糖苷键聚合成异麦芽糖或 经由1，6-糖苷键聚合成龙胆二糖。当 然此复合反应是可逆的，复合糖可以 再水解变成葡萄糖。 影响复合反应因素：糖浓度、酸种类、温度等 1000100 淀粉乳浓度（干淀粉%）糖液的纯度（%）4001.0复合糖量（%）HClHAcH2SO4酸浓度（mol/l)从表中可看出结论：P503、葡萄糖的分解反应葡萄糖（失水） 5-羟甲基糠醛 +甲酸氨基酸腐植质（色素）实验结果证明：1） 5-羟甲基糠醛 是产生色素的根源2）色素的生成量随葡萄糖浓度的增加而

8、增加（从P52表中可看出）3）PH值等于3时，色素的生成量最小（从P51表中可看出）酸法水解淀粉过程中， 由于反应温度、压力过高， 时间过长，葡萄糖受酸和热 的影响发生分解反应，生成 5-羟甲基糠醛，因5-羟甲基 糠醛的性质不稳定，又可进 一步分解生成乙酰丙酸、蚁 酸等物质，而这些物质又能 自身相互聚合，或与淀粉中 所含的其他有机物质相结合 ，产生色素。 1）酸法糖化工艺流程P52图4-3淀粉盐酸蒸汽水调浆糖化冷却中和脱色压滤滤渣糖液活性炭Na2CO32、酸水解工艺 淀粉的酸水解工艺 是根据淀粉在水解过 程中的水解反应和复 合反应规律性来决定 的。在制定工艺条件 时既要保证淀粉的彻 底水解，达

9、到较高葡 萄糖量，又要尽可能 减少葡萄糖复合、分 解反应的发生程度， 此外，还要符合目的 产物的发酵条件，符 合发酵工艺的实际情 况。 淀粉乳2）水解条件选择及其控制 淀粉的质量 酸水解对淀粉质量要求 P53表淀粉乳浓度的选择 酸的种类和用量 淀粉乳浓度（ BX）2624222019181716DE值89.1789.2789.9291.191.392.7792.8193.01浓度控制在18-19 BX各种酸催化作用利弊一般用HCl 用量为淀粉量的0.5%-0.8%从表中可看出问题酸法水解淀粉中，加 酸的方法有哪几种， 其中哪一种较好，为 什么？ 看书几分钟，回答问题将所有的酸一次投入淀粉浆中，

10、泵入 糖化锅； 将全部酸用水稀释，先放入锅内，再 泵入粉浆进行糖化； 将部分酸（如1/3左右）用水稀释放入 锅内，其余酸放入粉浆中，再泵入糖化 锅糖化。水排气蒸汽淀粉调浆槽 糖化锅炉盐酸计量器糖化温度、压力和时间 A、淀粉水解是用蒸汽直接加热来进行的，温度与淀粉的水解速度成正比B、由于生产中常以压力的控制条件，当糖化锅内不存在不凝性气体时，温 度与压力为同一指标，如表4-12所示：水解温度反应压力（Mpa）119 133 138 1430.10 0.20 0.25 0.30结论：根据实践经验，采用高温、短时间、蒸汽压力0.25-0.40Mpa C、掌握糖化终点，控制糖化时间，是十分重要的。0D

11、E值糖化时间糖化时，如何保证整锅糖液有最高的葡萄糖值，即如何保证 糖化液的质量最好、纯度最高？问题淀粉中含蛋白等杂质对 糖液质量的影响 糖化终点的控制和检查 淀粉蓝糊精红糊精无色糊精麦芽糖葡萄糖碘蓝紫色蓝色红色无色无色无色无水酒精不溶不溶不溶不溶微溶溶问题淀粉原料中可能含有哪些杂质，它们的存在对制得的 糖液的质量和酸的催化作用有影响吗？为什么？ 糖化时，为何必须严格控制终点？如何检查 糖化终点？问题参看工艺流程提问 3小题3）水解糖液的中和、脱色和过滤 中和 A、中和的目的？ B、中和剂？ C、中和过程终点的PH值如何确定？ D、 中和的PH值过高或过低会产生什么结果？ E、糖液中和的温度能过

12、高吗？生产中一般控制在多少温 度？脱色 过滤 4）酸水解制糖过程实例 图4-4 为某味精厂的直接加热连续糖化酸水解工艺目前国内淀粉酸水解糖化工艺基本上还属于间歇单罐糖化法 A、为什么 要对糖液进行脱色处理？ B、工业上常采用什么脱色剂？A、说说过滤的目的？ B、工业上常采用什么过滤设备？复习酸水解制 糖工艺流程酸水解糖化工艺流程P57图4-412345678910水纯碱水 活性炭排气排气冷却水蒸汽淀粉1，4-调浆槽 2-糖化锅炉 3-冷却罐 5-过滤机 6-糖液暂贮罐7-糖液贮罐 8-盐酸计量器 9-水力喷射器 10-水槽针对工艺提问图4-5 为CPR式连续糖化流程图而日本和欧美一些国家的很多

13、工厂已采用连续糖化法 软水排气蒸汽淀粉硫酸 水淀粉乳贮罐淀粉乳调节槽硫酸稀释罐粗滤器定量泵蒸汽喷射加热器维持罐蛇管控制阀分离器分离器贮罐等压管流量计压力表温度计间歇式与连续式糖化方式比较连续式糖化与简歇式糖化相比具有不少优点，请看：间间歇式连续连续 式设备投资 对淀粉质量要求 操作 糖化温度 糖化时间 蒸汽量 产品质量糖化罐较贵 可用不同质量的淀粉 简单 134-144度 15-30 min 较多 糖化不均匀，易产生分解反应蛇管加热器及计量器较贵 要求淀粉质量较稳定 操作条件确定后，比较简单 144-151度 10-15 min 比间歇式少一半 产品质量均匀，分解产物少由酸法水解工艺可知，以淀

14、粉为原料应用酸水解法 制备糖液，由于需要高温、高压和催化剂，会产生一些 不可发酵性糖及其一系列有色物质，这不仅降低了淀粉 转化率，而且生产出来的糖液质量差。自60年代以来， 国外在酶水解理论研究上取得了新进展，使淀粉水解取 得了重大突破，日本率先实现工业化生产，随后其他国 家也相继采用了这种先进的制糖工艺。酶解法制糖工艺 是以作用专一性的酶制剂作为催化剂，因此反应条件温 和，复合和分解反应较少，因此采用酶法生产不仅可提 高淀粉的转化率及糖液的浓度，而且还可大幅度地改善 了糖液的质量，是目前最为理想、应用最广的制糖方法 。三、酶解法制糖工艺 酶解法优点1、淀粉酶解法的两个步骤 酶 水解位置 水解

15、次序 水解产物液化 淀粉酶 1，4糖苷键 无先后次序 葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖异麦芽糖、低聚糖糖化 糖化酶 1，4和1，6 从非还原性 葡萄糖糖苷键 末端开始淀粉的糊化是指淀粉受热后，淀粉颗粒膨胀，晶体结构消失，互相接触变成糊状液体，即使停 止搅拌，淀粉也不会再沉淀的现象。由于淀粉颗粒的结晶性结构对酶作用的抵 抗力非常强,不能使淀粉酶直接作用于淀粉,而 需要先加热淀粉乳,使淀粉颗粒吸水膨胀、糊 化，破坏其结晶性的结构。 2、淀粉液化的条件及液化程度的控制 1）淀粉的糊化与老化 淀粉结构式糊化温度发生糊化现象时的温度称为糊化温度，一般来讲，糊化温度有一个范 围。不同的淀 粉有不同的糊化温度 举例：玉米、马铃薯、木薯、小麦等 淀粉的老化分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氢键的过程，也就 是复结晶 过程。 影响老化的因素：P5