模块二淀粉水解制糖技术.docx

模块二淀粉水解制糖技术学习内容•淀粉酸水解制糖技术・淀粉糖常见的酶制剂的理化性质和应用・淀粉酶法液化工艺・淀粉酶法糖化工艺・酶法糖液的精制技术•淀粉双酶法制备糖液的淸洁生产和节能措施学习目标1. 知识目标・熟悉淀粉糖常见的酶制剂特性和应用•掌握淀粉双酶法水解液化和糖化技术•掌握淀粉酶法水解糖液精制技术・了解液化和糖化原理・熟悉淀粉酸水解制糖技术2. 能力目标・能进行淀粉双酶法工艺的液化、糖化操作；・能进行淀粉双酶法糖液精制过滤及浓缩工序操作；・能分析和解决淀粉双酶法制糖工艺中常见的生产工艺问题;・能进行酸水解制糖工艺的设计和操作背景知识淀粉制糖常用的方法有酸法水解、酸酶水解和酶法水解三种工艺，主要的区别见表2—1：表2-1 不同淀粉水解工艺区别名称酸法酸酶法酶法设备投资高较高低对设备材质要求高高低对淀粉质最要求不高较高咼工艺路线简单较复杂复杂反应条件剧烈较剧烈温和糖液质量差较差好过滤速度快较快慢淀粉对糖转化率低较低咼蒸汽单耗高较高低对环保的影响大较大小对下游发酵影响人较大小从上表可以看出，酸法制糖工艺山于需要高温、高压和酸作催化剂，现在U经逐步被淘汰, 取而代之的是用酶法水解淀粉制糖工艺。

从40年代开始到&0年代末，酶法水解理论得到了 新的发展，淀粉酶法水解制糖工艺也得到了重大的突破和发展我国从80年代末开始酶法 制糖，短短十几年得到了快速的发展目前，酶法制糖工艺己经是绝大多数淀粉制糖厂家采 用的工艺酶法制糖包括淀粉的液化和糖化首先，使淀粉液化，液化是指利用液化酶使淀粉水解成糊精或低聚糖筹，淀粉乳粘度下降，流动性增强；淀粉糖化是指在糖化酶的作用下，使液化淀粉进一步水解成低聚糖因为液化和糖化工序均用到酶，所以工业上又称为双酶法双酶法工艺是用专一的酶制剂作催化剂，反应条件吻合，复合和分解反应少，因此双酶法生产的糖液质量稳定，转化率也高，可以制备较高浓度的糖淀粉的糖化工艺因产品不同而不尽柑 同，这些不同产品的制备工艺将逐步在以后章节介绍生产葡萄糖、果甸糖浆及发酵糖等产品，则需要糖化垠终的述原糖值和透光等越高越好项目一淀粉酸水解制糖项目引导一、淀粉的水解反应概述传统的生产葡萄糖方法是酸法糖化，它是用淀粉为原料、无机酸为催化剂，在热的作用下使淀粉发生水解反应，转变成为葡萄糖，这在工业上叫“酸糖化”淀粉通过水解反应生成的葡萄糖，在热和酸的作用下，一•部分又发生了复合和分解反应具体见图2-1：图2-1 淀粉水解反应图从上图可以看出，在淀粉的水解反应中，同时会发生（1）水解反应、（2）复合反应和（3）分解反应。

在淀粉的糖化过程中，这三种化学反应是同时发生的当然，淀粉的水解反应是主要的，而复合和分解反应是次要的复合和分解反应对于葡萄糖的生产是不利的，影响了葡萄糖的收率，增加了糖化液脱色精制的困难，所以在工业化生产中要尽嵐降低这两种反应发生的程度以减少不利的彫响淀粉水解成葡萄糖的化学反应可用下面齐步反应分子式表式：在水解过程中，淀粉首先生成糊精、低聚糖、麦芽糖等中间产物，最后生成葡萄糖糊精 是指分子大于低聚糖的碳水化合物的总称糊精有还原性和旋光性，能溶解于水，不溶于酒 精因为分子大小的不同，糊精遇碘呈不同的颜色，分别见图2-2：在工业生产中，根据 糊精的这些性质，用无水乙醇或碘溶液检验淀粉糖化过程的水解情况图2—2淀粉酸水解过程碘试颜色变化情况二、淀粉酸水解糖化影响因素淀粉水解的方程式是：影响上而反应的水解速度常熟K的主要因素用公式表达为：k二 a • N • 6 ・ X英中：a—催化剂活性當数N —酸的摩尔浓度§ —多糖的水解常数X —水解温度1. a —催化剂活性常数许多酸对淀粉的水解都有催化作用，表2-2是不同酸对淀粉水解速度的影响程度：表2-2 不同酸对淀粉水解速度的影响催化剂HC1H2SO4H3PO4HACHBrHIa值10. 5-0. 520. 30. 0251. 72. 5从上表可以看出，盐酸的催化效率垠高，工业上应用比较普遍。

但对不同企业來讲，还要 视具体设备条件和对产吊质彊要求，以及经济因素等具体情况來确速在选用催化剂时，除了考虑以上催化剂的活性外,还要看它对设备的腐蚀程度等综合情况 儿种催化剂的使用情况见表2-3：表2-3 不同催化剂对淀粉水解作用的影响催化剂名称催化效率％ 中和剂 对设备要求 工艺特点盐酸100纯碱要求高，腐蚀强 中和生成的氯化钠会增加糖液的灰分，对葡萄糖的复介反应催化强硫酸50. 32石灰—般中和生产的硫酸钙沉淀在过滤时可以去掉但会溶解部分于糖液中，容易形成水垢，糖浆贮藏中会慢慢析出而沉淀草酸20.4石灰不高中和生成的草酸钙不溶于水，草酸可以减少葡萄糖的复分解反应，糖液的色泽较浅，价格较贵2. N—酸的摩尔浓度酸的摩尔浓度対淀粉水解的影响主要是氢离子浓度对反应的催化作用，氢离子浓度越大, 反应速度越快3. §—多糖的水解常数不同殆种的淀粉，其水解的难易程度也不同2-3是不同多糖的水解常数:表2-3 不同品种淀粉的水解常数多糖的种类棉花淀粉木材稻草半纤维索蔗糖6值14002. 0~2. 510 〜400100从上表可以看出，淀粉的水解速度较快4. X 一水解温度不同的温度对于淀粉的水解速度來说是不一样的，表2-4表示了不同温度下淀粉的水解速度：表2-4 不同温度下淀粉的水解速度温度°C119133138143K值0. 1250. 4700. 7701.200从上表可以看出，温度越高，反应速度越快，但要考虑设备的承受能力。

一般温度控制135~143°C5. 淀粉乳浓度的彩响不同淀粉乳浓度下的糖化DE值见农2-5：表2-5不同淀粉乳浓度下糖化DE值淀粉乳浓度BX1617181920222426DE值93.0192.8192. 7791.391. 189. 9289. 2789. 17在实际生产中，因为酸催化淀粉反应会发生复合和分解反应,影响着葡萄糖的产率和增加 糖液的精制成本所以生产上为了降低这两种副反应，往往是通过调肖淀粉乳的浓度來实现 淀粉乳浓度高，水解糖液中葡萄糖浓度越大,葡萄糖的复合和分解反应就越剧烈，生成龙胆二 糖和其他的低聚糖也多，降低了糖的品质和葡萄糖的收率°但淀粉乳的浓度A低，水解液的 浓度也低，设备利用率也降低，蒸汽等消耗也会增加所以综合考虑，生产淀粉糖浆一般控制 淀粉浓度控制在2 0~2 5 ° Be'（相对密度为1.0907〜1. 1074）,生产结晶葡萄糖则要低很多, —•般是12〜15° Be'（相对密度为1.0907〜1. 1074）6. 淀粉质杲的影响淀粉中杂质对糖化工艺有影响，尤其以蛋白质和磷酸盐影响垠大要尽可能选用含杂质少 的淀粉综上所述，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。

此外，淀粉本身质量、三、糖化终点的判断工业上一般是用淀粉一碘的显色反应来判断酸糖化的终点方法为将1 0 ml稀碘液（0 •2 5 %）于小试管中加入5滴糖液混匀，观察颜色的变化将已知D E值的糖液和稀碘液混 匀制成标准色管，将糖化液显色后与标准色管比较，以确定所需的糖化终点也可以参考经 验，根据糖化的时间來判断糖化程度，同时用无水乙醇检测糖液糊精的程度來辅助判断一 般都在接近糖化终点时才取样检验糖化液山罐内放出喷到中和桶的过程中，糖化反应仍在 进行，因此，在糖化接近D E吋立即放料，使之达到中和桶内，刚好能够达到要求的糖化程 度任务一间隙加压罐酸法糖化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，达到较高葡萄糖量，又耍尽可能减少葡萄糖复合、 分解反应的发生程度，此外，如果是做发酵培养基用，则还要符合目的产物的发酵条件，符 合发酵工艺的实际情况随着酶技术的发展,酸法生产逐渐被酶法所取代,本文仅列出淀粉酸水解制备糖浆的工艺 流程：如图2 — 3：图2-3 酸法制备糖浆工艺流程图工业上酸法糖化制糖有两种工艺，分别为间歇加压罐法和连续管道或者喷射法。

目前较多 采用的是管道连续法或者喷射器法1・加压糖化操作（1）调浆：首先将自來水或者工艺冷凝水按照规圧的淀粉浓度对淀粉进行调浆，保持搅拌 以防止淀粉沉淀然后慢慢加入盐酸调节到规定的pH,混合均匀并保持淀粉乳的温度在5 0 °C左右2 ）泵入底水：淀粉乳进入糖化罐前耍先检杳糖化罐及其相关设备是否止帘糖化开始前, 先泵入经过稀释的酸水，又称底水水量以浸没罐内底部的盘管为宜打开罐顶排汽阀一小 部分，通入蒸汽入罐底的环形蒸汽盘管，赶跑罐内的冷空气，预热几分钟，使底水沸腾，保 持罐内0. 02Mpa压力，然后开始进料把淀粉乳和酸加入糖化罐的方法主要有三种：第一种是将全部的酸用水冲淡后加入糖化罐 中，酸水的量以能淹没罐底的多孔蒸汽盘管为宜，打开蒸汽阀门，酸水煮沸后引入淀粉乳 淀粉乳引入的速度不能太快，以保持酸水继续沸腾为宜第二种方法是将全部的酸的1 /3〜2/3用水冲淡后加入糖化罐中，其余的酸则混入淀粉乳中第三种方法是把全部的酸混 合入淀粉乳中，糖化罐中只是加入水这三种方法在工业上都有采用，但采用第一种方法时, 因为首先加入糖化罐的淀粉遇到的酸浓度高，糖化速度块，生成的葡萄糖容易起复合和分解 反应，影响了糖化液的质量。

用第三种方法则容易导致淀粉乳结块，会影响糖化作用的均匀 进行一般第二种采用比较多3） 进料：进料吋要保持止压，使进入的淀粉乳越过糊化温度，迅速液化成可溶性淀粉, 否则直接进料后再升温，淀粉乳容易结块进料时打开淀粉乳管，淀粉乳借重力山高位贮存 桶注入进料同时要注意调乳桶内的淀粉乳，做到进料过程中保持搅拌，以防止沉淀，进料 量一般为罐的7 5 %左右控制好进料速度，要防止速度过快发生结块，引起罐的振动；也 要防止过慢，以造成糖化程度不均匀进料时还要注意保持罐的压力稳定4） 糖化：全部淀粉乳加料完成后，关闭淀粉进料管和蒸汽排汽管，开大进气管的阀门， 提高罐内压力为0. 28Mpa,保持此压力到规定的程度在升高压力的过程中，排气阀要适当 开大，这样可以使料液翻腾更好，水解均匀，当罐内压力达到规定的农压时，排气阀可以适 当关小5） 放料：糖化结束后，放料要快，以免水解过度进入中和容器后要及时降温，以免副 反应加剧，色素加深2・水解工艺控制淀粉酸法制糖的典型工艺控制为：淀粉乳浓度：18〜2 5° Be'盐酸用量：干淀粉的0. 6-0. 8%（w/w）pH : 1.5左右水解压力：0.25〜0.35 MPa水解温度：135〜145°C水解吋间：20〜30山in水解终点：以无水乙醇检查无白色反应为止3.间隙糖化主要设备间隙糖化的主要设备是加压糖化罐，加压糖化罐一般为密闭的垂直圆筒罐，罐的大小因生 产规模而不同。

容积大小一般为5〜2 0m\罐的结构见图2-4：图2—4加压糖。