淀粉深加工技術(shù)34節(jié)講課稿

1、淀粉深加工技術(shù)34節(jié)（一）液化方法（一）液化方法 直接升溫法直接升溫法 又稱一次升溫法，是酶法液化中最簡單的一種。 噴淋液化法噴淋液化法 (連續(xù)進出料液化法) 又稱高溫液化法。這種方法比直接升溫法復雜，是一種連續(xù)化或半連續(xù)化的液化方法。 噴射液化法噴射液化法 此法是淀粉調(diào)漿加酶后，通過蒸汽噴射器使淀粉受熱，引起糊化、液化。 分段液化法分段液化法 為了改進液化效果和過濾性質(zhì)，液化可分段進行，常用的為三段液化法。（二）液化條件和液化程度的控制（二）液化條件和液化程度的控制 1、原料要求、原料要求 不同品種淀粉在酶液化性質(zhì)方面有明顯差別。薯類淀粉含蛋白質(zhì)量低、不溶性淀粉顆粒少，凝膠體強度弱，顆粒大而

2、疏松，因此，容易液化，谷類淀粉則反之。 不溶性淀粉顆粒不溶性淀粉顆粒系指酶法液化后，存在于液化液中的不溶物質(zhì) 根據(jù)不同品種淀粉的酶液化難易的差別，可分別采用不同液化工藝條件或液化方法。液化條件和液化程度的控制液化條件和液化程度的控制 酶的選擇酶的選擇 常用的-淀粉酶有中溫-淀粉酶和高溫-淀粉酶之分，酶制劑有干燥粉末固體酶和液體酶之分。 中溫-淀粉酶在Ca2+及30%40%淀粉乳保護下，溫度可控制在8590，瞬時噴射液化溫度可在9092。 耐高溫-淀粉酶在淀粉乳保護下，溫度可控制在97100，瞬時噴射液化溫度可在110130。液化條件和液化程度的控制液化條件和液化程度的控制 酶的選擇酶的選擇 一

3、般在噴射液化法中都采用高溫- 淀粉酶。液體酶制劑成本便宜，使用方便，比固體酶制劑應用更普遍。 選擇酶時要注意酶制劑質(zhì)量，包括活力高低和蛋白酶混雜情況，因為蛋白酶能水解蛋白質(zhì)成氨基酸，與糖反應生成有色物質(zhì)。液化條件和液化程度的控制液化條件和液化程度的控制3、液化程度的控制、液化程度的控制 DE值控制值控制。一般以DE值為1020為宜，尤以1218更為理想。 碘色反應的控制碘色反應的控制。液化完全指的是顏色反應呈棕紅色或黃色，鏈長多在2030左右。 透光率及澄清度控制。透光率及澄清度控制。液化完全時，液化液的蛋白凝聚好，分層明顯，過濾性能好，透光率高。（三）液化方法的選擇（三）液化方法的選擇 1、

4、液化方法的比較、液化方法的比較 直接升溫法設備簡單，投資少，見效快直接升溫法設備簡單，投資少，見效快，為小型工廠所使用，缺點是能源消耗大，原料利用率低，轉(zhuǎn)化率偏低，液化液過濾性能相對較差，蛋白凝聚不好。 噴射液化法設備較為復雜，操作要求高噴射液化法設備較為復雜，操作要求高，最好是連續(xù)進出料，原料利用率高，轉(zhuǎn)化率高，液化過濾性能好，蛋白凝聚完全原料利用率高，轉(zhuǎn)化率高，液化過濾性能好，蛋白凝聚完全，缺點是要求有一定壓力的蒸汽，穩(wěn)定的進出料速度，不適合小廠生產(chǎn)，應用于大規(guī)模工廠效果好。液化方法的比較液化方法的比較 噴射液化法中，使用耐高溫-淀粉酶比中溫- 淀粉酶要好;由于是在高溫下噴射液化，蛋白絮凝

5、效果好，不產(chǎn)生不溶性淀粉顆粒，不發(fā)生老化現(xiàn)象，液化液清亮透明，并且在高溫下噴射液化還可阻止小分子前體物質(zhì)的生成，有利于提高葡萄糖的收率，生產(chǎn)成本也比中溫酶低，現(xiàn)在噴射液化技術(shù)多采用高溫淀粉酶。 噴射液化技術(shù)也可采用分段液化形式，一般噴射液化法為一次加酶，一次加熱，操作簡單，能源消耗少，已被廣泛使用。三段液化法相比之下操作繁瑣，能源消耗大，成本高，但液化效果好，過濾及蛋白凝聚性都不錯。 2、生產(chǎn)不同糖制品時的液化方法的選擇、生產(chǎn)不同糖制品時的液化方法的選擇 液化液用來生產(chǎn)中轉(zhuǎn)化糖漿，考慮到糖漿對過濾性能的要求，可選用三段蒸汽噴射液化法。 如果生產(chǎn)葡萄糖是作為中間產(chǎn)品，當做發(fā)酵工業(yè)的碳源使用，為了

6、提高后道工序的效率，降低糖液黏度，也可用三段蒸汽噴射液化法。 如果生產(chǎn)葡萄糖及果葡糖漿產(chǎn)品，以薯類淀粉為原料，可用一段噴射液化法;玉米、小麥淀粉質(zhì)量好，蛋白質(zhì)含量低于0.3%，也可用一段噴射液化法;質(zhì)量差，則要用三段噴射液化法。（四）低壓蒸汽噴射液化工藝（四）低壓蒸汽噴射液化工藝 噴射液化法的核心設備為蒸汽噴射液化器。 根據(jù)推動力不同分為兩類:一類是高壓蒸汽噴射液化器，另一類是低壓蒸汽噴射液化器。 國內(nèi)因為蒸汽壓力的限制，基本采用低壓蒸汽噴射液化器低壓蒸汽噴射液化工藝低壓蒸汽噴射液化工藝 噴射液化器的種類噴射液化器的種類 從蒸汽和進料情況可分為料帶汽和汽帶料兩類。 料帶汽噴射器對料液要求高，輸

7、送泵負荷大，蒸汽壓力小。 汽帶料噴射器蒸汽壓力大，泵壓小，汽液交換迅速，液化進行得快。噴射液化器結(jié)構(gòu)噴射液化器結(jié)構(gòu) 2、低壓蒸汽噴射液化工藝流程、低壓蒸汽噴射液化工藝流程 (1)高溫高溫-淀粉酶一段噴射液化法淀粉酶一段噴射液化法粉漿濃度30%左右預熱至55左右，調(diào)pH6.06.5，加高溫-淀粉酶1016u/g淀粉 ，噴射嘴溫度105 110，保溫維持罐的溫度9597，維持時間lh左右。 (2)高溫高溫-淀粉酶的多段噴射液化法淀粉酶的多段噴射液化法二次噴射二次加酶液化工藝流程： 調(diào)漿配料一次噴射液化液化保溫二次噴射高溫維持二次液化冷卻糖化。二、酶法糖化技術(shù)二、酶法糖化技術(shù) （一）糖化機理 酶法糖

8、化是指利用糖化酶進一步將液化產(chǎn)物水解成葡萄糖。純淀粉通過完全水解，因有水解增重的關(guān)系，每 100g淀粉能生成 111.11g葡萄糖。 工業(yè)上用葡萄糖值DE表示淀粉的水解程度或糖化程度，葡萄糖的實際（DX）含量稍低于葡萄糖值。 DE值：淀粉糖品中還原糖含量占干物質(zhì)含量的百分 比。（二）糖化方法（二）糖化方法 酶糖化的操作比較簡單，我國一般使用黑曲霉產(chǎn)生的糖化酶 工藝流程：液化液調(diào)pH4.04.5 調(diào)溫度至6062 加入糖化酶（用量約100200u/L淀粉） 60保溫（ 2448h左右 ）酒精沉淀檢測糖化結(jié)束（三）糖化工藝條件（三）糖化工藝條件 1、液化液的、液化液的DE值：值：DE值通常應在15

9、%20%之間 2、糖化的、糖化的pH、溫度和加酶量：、溫度和加酶量：(1)pH和溫度和溫度。不同來源的糖化酶，糖化溫度和pH要求各不相同。(2)加酶量加酶量。糖化酶制劑用量決定于酶活力高低，酶活力高，用量少，液化液濃度高，加酶量要多。 3、液化酶的選擇：、液化酶的選擇：糖化酶主要來自黑曲霉和根霉，兩者產(chǎn)生的葡萄糖淀粉酶特性各有不同。本節(jié)重點 液化 液化方法 液化程度控制有哪些方面？ 高溫-淀粉酶的多段噴射液化工藝流程 糖化工藝條件選擇有哪些？第四節(jié)第四節(jié) 糖化液的精制糖化液的精制淀粉糖化液成分淀粉糖化液成分 葡萄糖、低聚糖和糊精等糖分組成物糖的復合和分解反應產(chǎn)物原料淀粉中的雜質(zhì)、水帶來的雜質(zhì)以

10、及作為催化劑的酸或酶等 雜質(zhì)又可分為含氮物質(zhì)、有機酸、無機酸、有機鹽、無機鹽、脂肪、有色物質(zhì)等。一、糖液中雜質(zhì)的來源和影響一、糖液中雜質(zhì)的來源和影響 原料淀粉原料淀粉：淀粉中的雜質(zhì)主要是蛋白質(zhì)、脂肪和灰分，約占淀粉總量的1%。 輔料輔料 輔料中的雜質(zhì)包括:淀粉水解所用的酸催化劑，代表性的是鹽酸，中和所用的堿，中和后所含的鹽類如NaCl，酸、堿、活性炭所帶進的離子，酶制劑帶進的蛋白質(zhì)，未經(jīng)軟化的硬水帶進的雜質(zhì)。 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的雜糖生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的雜糖：由于葡萄糖的復合反應和分解反應，加上轉(zhuǎn)苷酶的作用，會產(chǎn)生潘糖等雜糖。 色素：色素：水解反應中產(chǎn)生的5-羥甲基糠醛與含氮物質(zhì)結(jié)合；局部堿濃度過高造

11、成的對葡萄糖結(jié)構(gòu)的破壞；濃縮過程中糖溫偏高，時間過長，產(chǎn)生的焦糖色。二、中和二、中和 1、中和原理、中和原理 酸水解糖液pH一般為1.71.9，不能直接使用，酸酶法在液化工藝結(jié)束后也有類似問題，這就要求必須用堿調(diào)正pH，習慣上稱為中和。 調(diào)節(jié)到pH為膠體物質(zhì)的等電點，使糖液中的蛋白質(zhì)及其分解物能最大限度地凝聚，以便在其后的過濾工序中，被活性炭層或其他助濾劑所截留，這樣的pH通常在4.85.0之間。2、中和工藝、中和工藝糖化液在中和前首先要冷卻，使溫度從130以上迅速降到100以下。冷卻罐設在廠房較高處，借糖化罐的高壓將糖化液壓入冷卻罐，糖液迅速減壓，閃急冷卻產(chǎn)生的二次蒸汽急速沿冷卻罐上部的排氣

12、筒排放到大氣中。液化液進入中和桶后，發(fā)生劇烈沸騰，中和時又生成大量CO2，故要求中和桶的容積應足夠大，為糖化液體積的34倍，以防糖化液溢出桶外。中和桶帶有攪拌裝置，攪拌或是通過桶底部的多孔蛇形管通入壓縮空氣進行，或者利用機械攪拌 。糖化液進入中和桶后產(chǎn)生的二次蒸汽由排氣管排出，由于加入冷Na2CO3溶液，和通入冷空氣攪拌，糖化液的溫度可降至90以下。三、過濾三、過濾 1、過濾介質(zhì)和助濾劑、過濾介質(zhì)和助濾劑 淀粉糖化液中懸浮著的固體物必須有效地去除凈化，固體物主要由凝沉蛋白質(zhì)及其他不溶物組成。 工業(yè)上所進行的過濾均是以濾布為過濾介質(zhì)，糖化液通過濾布時把固體物截留在濾布上，然后去除。完成過濾的設備

13、是過濾機。過濾介質(zhì)和助濾劑過濾介質(zhì)和助濾劑 濾布與助濾劑配合使用，因此選用濾布時，不但要適合工藝設備，還要考慮助濾劑和所要過濾的糖化液的特點。 助濾劑：助濾劑：是在過濾時幫助快速除去溶液中細小顆粒的一種物質(zhì)，主要有硅藻土、珍珠巖、纖維素等，我國主要使用硅藻土做助濾劑。 過濾方法是在濾布上沉積適當厚度的硅藻土層，然后進行過濾。 2、過濾工藝條件、過濾工藝條件 為了提高過濾速率，糖液過濾時要保持一定溫度，使其黏度下降，有利于過濾。 過濾進行過程中，濾餅逐漸沉積于硅藻土層上，隨厚度增加，阻力也逐漸增加，這就需要逐漸增加一定壓力以保持一定的過濾速度。 壓力增加的規(guī)律是前期要慢，以免把硅藻土層壓得過緊，

14、中間可以適當加快，并在整個過濾過程的最后1/5時間達到最高值，整個過濾時間約3h，最高壓力392.3kPa。過濾工藝條件過濾工藝條件 當超過一定壓力差后，繼續(xù)施加壓力，濾速并不會增加，反而會使濾布表面形成一層緊密的濾餅層，過濾速度下降。 當過濾到濾餅充滿過濾機或過濾速度降低到很小時，為過濾周期終點，停止過濾，泵入熱水把濾餅中存留糖化液洗出回收，清洗完畢后，打開過濾機，洗脫濾餅，準備下一次過濾。3、過濾機 過濾是在過濾機上完成的，過濾機類型包括板框壓濾機、葉片過濾機、真空過濾機等。(1)板框壓濾機。 (2)葉片過濾機。 (3)預涂層式真空過濾機。四、脫色四、脫色 淀粉糖化液過濾后需要進一步脫去有

15、色物質(zhì) 脫色用骨炭和活性炭，活性炭又分粉末炭和顆粒炭兩種。 炭的脫色是物理吸附作用，將有色物質(zhì)吸附在柱表面上，從糖化液除掉。 吸附作用有選擇性，骨炭吸收無機灰分能力強，活性炭吸附5-羥甲基糠醛的能力強。脫色脫色 脫色炭的吸附作用是可逆的，它吸附顏色物質(zhì)的量決定于顏色的濃度。 工業(yè)上用新鮮炭先脫顏色較淺的糖漿，再脫顏色較深的糖漿，最后脫顏色更深的糖漿，以充分發(fā)揮炭的吸附能力，稱此為逆流法。 脫色時通常是將一定比例的糖化液和活性炭加進脫色桶內(nèi)，溫度80左右，pH控制在4.0左右，攪拌約30min，使糖液與活性炭充分混合。 更好的方法是用過濾機脫色，糖化液通過沉積在濾布上的活性炭濾餅，進行脫色。五、

16、離子交換五、離子交換 糖化液經(jīng)活性炭脫色后，糖液中尚存在無機鹽和有機雜質(zhì)?？梢岳秒x子交換樹脂去除。 陽離子樹脂可以去除蛋白質(zhì)和可溶性鹽類的陽離子部分，如Na+、Fe2+、Ca2+和Mg2+。陰離子樹脂可以除去可溶性鹽類的陰離子，如氯化物、硫酸鹽和碳酸鹽。 經(jīng)離子交換樹脂處理的糖化液，灰分可降到原來的1/10，有色物質(zhì)及能產(chǎn)生顏色的物質(zhì)也去除得比較徹底。 1、離子交換樹脂、離子交換樹脂 離子交換樹脂是合成的高分子樹脂，分陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩種。 陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂 具有交換酸基，磺酸為強酸，H+離子能全部解離，羧酸為弱酸，H+離子離解不完全，淀粉糖化液精制中采用的多為Na

17、+強酸型陽離子樹脂。 陰離子交換樹脂陰離子交換樹脂 因為葡萄糖在堿性情況下不穩(wěn)定，都選用弱堿性陰離子交換樹脂，一般應用叔胺基陰離子交換樹脂，可除去糖化液中酸性離子Cl-、SO42-、NO3-等 。2、離子交換樹脂精制工藝、離子交換樹脂精制工藝 離子交換柱通常用碳鋼制造，內(nèi)襯橡膠里，壓力根據(jù)水解產(chǎn)品黏度、流速及樹脂類型而言，一般在300700kPa。 酸水解一般只用Na+型陽離子交換樹脂除去糖漿中的Fe2+、Ca2+和Mg2+等陽離子。 交換的條件是:糖化液溫度50左右，流速為每小時通過柱的糖化液是樹脂體積的1.6倍，樹脂高為離子交換柱直徑的1.52.5倍。離子交換樹脂的再生 離子交換在單柱內(nèi)進

18、行時，一旦發(fā)現(xiàn)樹脂失效，立即停止進料，并將樹脂床內(nèi)的糖液放空，用水洗殘?zhí)?，加以回收?失效的樹脂需用水先充分地正洗或反洗，以除去樹脂中的雜質(zhì)，方可再生。Na+型陽離子的再生一般用5%10%鹽酸進行。 再生陰離子交換樹脂時用4%NaOH。陰陽離子柱串聯(lián)工藝操作 用陽離子和陰離子交換樹脂濾床串聯(lián)使用，能將溶液中離子全部除掉。 如溶液中含有NaCl，先流經(jīng)陽離子交換樹脂，把溶液中Na+離子全部被H+離子交換，流出的溶液只含H+和Cl-，再經(jīng)陰離子交換樹脂，則H+和Cl-全部被吸附除掉，流出液不含離子，pH升高到中性。 混合樹脂床，將陽、陰離子交換樹脂混合在一起，糖液與陽離子交換樹脂接觸，生成酸，立即被陰離子交換樹脂吸附，所得糖液呈中性。這種混合床，設備費用低，床數(shù)少，但再生操作比較復雜3、離子交換樹脂連續(xù)操作工藝、離子交換樹脂連續(xù)操作工藝 用離子交換樹脂精制淀粉糖化液，目前被廣泛采用的方法是4只濾床以陽-陰-陽-陰排列。 兩對陽、陰離子交換樹脂串聯(lián)使用，陽離子交換樹脂為強酸性苯乙烯磺酸型，陰離子交換樹脂為弱堿性叔胺型，糖化液蒸發(fā)