淀粉制糖工艺课件(共50页).ppt

第七章 淀粉制糖,第一节淀粉糖的种类和性质 第二节 食品制造中的酵母菌及其应用 第三节 食品制造中的霉菌及其应用 第四节 微生物酶制剂及其在食品工业中的应用,淀粉糖是以淀粉为原料，通过酸或酶的催化水解反响生产的糖品的总称，是淀粉深加工的主要产品 淀粉糖行业得到快速开展，形成了各种不同甜度及功能的麦芽糊精、葡萄糖、麦芽糖、功能性糖及糖醇等几大系列的淀粉糖产品 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，因此，淀粉糖具有很好的开展前景第一节 淀粉的种类及特性,一、淀粉糖的种类 淀粉糖种类按成分组成来分大致可分为液体葡萄糖、结晶葡萄糖(全糖)、麦芽糖浆(饴糖、高麦芽糖浆、麦芽糖)、麦芽糊精、麦芽低聚糖、果葡糖浆等淀粉糖工业上常用葡萄糖值dextrose equivalent简称DE值来表示淀粉水解的程度将糖化液中复原糖全部当作葡萄糖计算，占干物质的百分率称葡萄糖值二、淀粉糖的性质,1. 甜度 甜度是糖类的重要性质，但影响甜度的因素很多，特别是浓度浓度增加，甜度增高，但增高程度不同糖类之间存在差异。

淀粉糖浆的甜度还随转化程度的增高而增高，此外，不同糖品混合使用有互相提高的效果 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%，过高的浓度那么葡萄糖析出3. 结晶性质 蔗糖易于结晶，晶体能生长很大葡萄糖更易结晶，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 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果糖的吸湿性是各种糖中最高的 5. 渗透压力 较高浓度的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体内的水分被吸走，生长受到抑制不同糖类的渗透压力不同，单糖的渗透压力约为双糖的两倍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利用淀粉糖浆的高粘度，可应用于多种食品中，提高产品的稠度和可口性 7.化学稳定性 葡萄糖、果糖和淀粉糖浆都具有复原性，在中性和碱性条件下化学稳定性低，受热易分解生成有色物质，也易与蛋白质类含氮物质起羰氨反响生成有色物质蔗糖不具有复原性，在中性和弱碱性条件下化学稳定性高，但在pH值9以上受热易分解产生有色物质。

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淀粉糖浆的发酵糖分为葡萄糖和麦芽糖，且随转化程度而增高生产面包类食品用发酵糖分高的高转化糖浆和葡萄糖为好第二节 淀粉糖的酸糖化工艺,第二节 淀粉糖的酸糖化工艺,淀粉在酸或淀粉酶的催化作用下发生水解反响，其水解最终产物随所用的催化剂种类而异在酸作用下，淀粉水解的最终产物是葡萄糖，在淀粉酶作用下，随酶的种类不同而产物各异 一、酸糖化机理 淀粉乳参加稀酸后加热，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在此，酸仅起催化作用淀粉水解生成的葡萄糖受酸和热的催化作用，又发生复合反响和分解反响 复合反响是葡萄糖分子结合生成异麦芽糖、龙胆二糖、潘糖和其他低聚糖 分解反响是葡萄糖分解成5-羟甲基糠醛、有机酸和有色物质等葡萄糖的复合反响和分解反响,在糖化过程中，水解、复合和分解3种化学反响同时发生，而水解反响是主要的复合与分解反响是次要的，且对糖浆生产是不利的，降低了产品的收得率，增加了糖液精制的困难，所以要尽可能降低这两种反响。

二 、影响淀粉酸糖化的因素 1、酸的种类和浓度 假设盐酸的水解力为100，那么硫酸为50.35，草酸为20.42，亚硫酸为4.82，醋酸为6.8 淀粉糖工业常用盐酸来水解淀粉盐酸水解，用碳酸钠中和，生成的氯化钠盐酸对设备的腐蚀性很大，对葡萄糖的复合反响催化作用也强 工业上很少使用硫酸用硫酸水解后，会有少量溶于糖液中，在糖液蒸发时，形成结垢，影响蒸发效率，且糖浆在储存中，硫酸钙会慢慢析出而变混浊 草酸催化效率不高，但生成的草酸钙不溶于水，过滤时可全部除去，而且可减少葡萄糖的复合分解反响，糖液的色泽较浅不过草酸价格贵，因此，工业上也较少采用2、淀粉乳浓度 淀粉乳浓度越高，水解糖液中葡萄糖浓度越大，葡萄糖的复合分解反响就强烈，生成龙胆二糖(苦味)和其他低聚糖也多，影响制品品质，降低葡萄糖产率；但淀粉乳浓度太低，水解糖液中葡萄糖浓度也过低，设备利用率降低，蒸发浓缩耗能大 生产淀粉糖浆一般淀粉乳浓度控制在22-24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，但过高温度、压力或过长时间，也会引起不良后果生产上对淀粉糖浆一般控制在283-303 kPa，温度142-145，时间8-9min；结晶葡萄糖那么采用252-353kPa，温度138-147，时间16-35min。

三、酸糖化工艺 1、间断糖化法 设备 密闭的糖化罐 步骤罐压保持0.030.05 MPa 排除罐内冷空气 连续进料 迅速升压 快速放料防止过度糖化 ,2、连续糖化法 直接加热式 淀粉与水在一个贮槽内调配好，酸液在另一个槽内储存，然后在淀粉乳调配罐内混合，调整浓度和酸度利用定量泵输送淀粉乳，通过蒸汽喷射加热器升温，并送至维持罐，流入蛇管反响器进行糖化反响，控制一定的温度、压力和流速，以完成糖化过程 间接加热式 淀粉浆在配料罐内连续自动调节pH值，并用高压泵打入3套管式的管束糖化反响器内，被内外间接加热反响一定时间后，经闪急冷却后中和第三节 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 如在葡萄糖及淀粉糖浆生产时应用-淀粉酶与糖化酶(葡萄糖苷酶)的协同作用，前者将高分子的淀粉割断为短链糊精，后者便迅速地把短链糊精水解成葡萄糖1、-淀粉酶 -淀粉酶属于内切型淀粉酶，它作用于淀粉分子内部以随即的方式切断-1,4糖苷键 -淀粉酶较耐热，以地衣芽孢杆菌所产-淀粉酶耐热性最高，可达95，因此又称为高温淀粉酶由枯草杆菌所产生的-淀粉酶，最适反响温度为70，称为中温淀粉酶。

来源于真菌的-淀粉酶，最适温度仅为55，为非耐热-淀粉酶最适pH值为 不同来源的-淀粉酶均含有钙离子，钙与酶分子结合紧密，钙能保持酶分子最适合空间构象，使酶具有最高活力和最大稳定性液化操作时，可在淀粉乳中加少量Ca2+对酶起保护作用，可增强其耐热力到90以上2、-淀粉酶 -淀粉酶是一种外切酶，它作用于淀粉时从非复原性末端依次切开相间隔的-1，4键 -淀粉酶最适合pH值为，但其热稳定性不佳，一般70以上就失活 3、糖化酶 糖化酶对淀粉的水解作用是从淀粉的非复原性末端开始，依次水解-1,4糖苷键，生成葡萄糖 不同来源的葡萄糖淀粉酶在糖化最适温度和pH值上有一定的差异由黑曲霉来源的糖化酶为55-60，pH值；根酶50-55，pH值；拟内孢酶为50，pH值 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 脱支酶在淀粉制糖工业上的主要应用是和-淀粉酶或糖化酶协同糖化，提高淀粉转化率，提高麦芽糖或葡萄糖得率二、淀粉液化 液化是使糊化后的淀粉发生局部水解，暴露出更多可被糖化酶作用的非复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。

液化还可以为下一步的糖化创造有利条件，糖化使用的糖化酶属于外切酶，在液化过程中，分子被水解到糊精和低聚糖范围的大小程度，底物分子增多，糖化酶作用的时机增多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 -淀粉酶属于内切酶，水解从分子内部进行，不能水解支链淀粉的-1，6葡萄糖苷键，当-淀粉酶水解淀粉切断-1，4键时，淀粉分子支叉地位的-1，6键仍然留在水解产物中，得到异麦芽糖和含有-1，6键、聚合度为3-4的低聚糖和糊精2、液化程度 葡萄糖淀粉酶是先与底物分子生成络合结构，而后发生水解催化作用，这需要底物分子的大小具有一定的范围，有利于生成这种络合结构，过大或过小都不适宜根据生产实践，淀粉在酶液化工序中水解到葡萄糖值DE1520范围适宜水解超过此程度，不利于糖化酶生成络合结构，影响催化效率，糖化液的最终葡萄糖值较低 利用酸液化，情况与酶液化相似，在液化工序中需要控制水解程度在葡萄糖值1520之间为宜，水解程度高，那么影响糖化液的葡萄糖值降低；假设液化到葡萄糖值15以下，液化淀粉的凝沉性强，易于重新结合，对于过滤性质有不利的影响3、液化方法 升温液化法最简单，但效果差 将30%-40%的淀粉乳调节pH值为，参加CaCl2调节钙离子浓度到0.01mol/L，参加需要量的液化酶，在保持剧烈搅拌的情况下，喷入蒸汽加热到85-90，在此温度保持30-60min到达需要的液化程度，加热至100终止酶反响，冷却至糖化温度。

高温液化法液化欠均匀 将淀粉乳调节好pH值和钙离子浓度，参加需要量的液化酶，用泵引入液化桶中约90的热水中，淀粉受热糊化、液化，由桶的底部流出，进入保温桶中，于90保温40min或更长时间，到达所需的液化程度喷射液化法 先通蒸汽入喷射器预热到80-90，用泵将淀粉乳打入，蒸汽喷入淀粉乳的薄层，引起糊化、液化蒸汽喷射产生的湍流使淀粉受热快而均匀，黏度也降低快液化的淀粉乳由喷射器下方卸出，引入保温桶中在85-90保温40min到达需要的液化程度 酸液化法的过滤性质好，但最终糖化程度低于酶液化法酶液化法的糖化程度较高，但过滤性质较差为了利用酸和酶液化法的优点，有酸酶合并液化法，先用酸液化到葡萄糖值约4，再用酶液化到需要程度，经用酶糖化，糖化程度能到达葡萄糖值约97，稍低于酶液化法，但过滤性质好，与酸液化法相似此法只能用管道设备连续进行，因为调节pH值、降温和加液化酶的时间快，也防止回流假设不用管道设备，那么由于低葡萄糖值淀粉液的黏度大，凝沉性也强，过滤性质差三、糖化 在液化工序中，淀粉经-淀粉酶水解成糊精和低聚糖范围的较小分子产物，糖化是利用葡萄糖淀粉酶进一步将这些产物水解成葡萄糖 1、糖化机理 糖化是利用葡萄糖淀粉酶从淀粉的非复原性尾端开始水解-1，4葡萄糖苷键，使葡萄糖单位逐个别离出来，从而产生葡萄糖。

2、糖化操作 将淀粉液化液引入糖化罐中，调节到适当的温度和pH值，混入需要量的糖化酶制剂，保持2-3 天到达最高的葡萄糖值，即得糖化液 糖化的温度和pH值决定于所用糖化酶制剂的性质曲霉糖化酶一般用60，pH值；根酶用55，pH值5.0根据酶的性质选用较高的温度，可使糖化速度较快，感染杂菌的危险较小选用较低的pH值，可使糖化液的色泽浅，易于脱色 到达最高的葡萄糖值以后，应当停止反响，否那么由于葡萄糖发生复合反响，葡萄糖值趋向降低第四节 糖化液的精制和浓缩,淀粉糖化液的糖分组成因糖化程度而不同，如葡萄糖、低聚糖和糊精等，另外还有糖的复合和分解反响产物、原存在于原料淀粉中的各种杂质、水带来的杂质以及作为催化剂的酸或酶等，成分是很复杂的这些杂质对于糖浆的质量和结晶、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，碱浓度多为5%的水溶液 在这里并不是中和到真正的中和点(pH=7.O)，而是中和大局部催化用的酸，同时调节pH值到胶体物质的等电点(pH=4.8-5.2) ，促进蛋白质类物质的凝结，降低糖化液中蛋白质的含量。

糖化液中的葡萄糖在高温时易。