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糖化工艺介绍(2007-07-19 22:42:34)转载标签：糖化糖，做为人们生活的必须品已有五千年的历史，人类最开始是用蜂蜜作为甜味剂，以后逐渐用含淀粉的谷物和甘蔗制糖，从甜菜制糖到目前为止却只有二百年的历史，随着社会的发展，各行各业都需要大量的糖品，因而，促使淀粉糖业能够得到发展 >对制饴的方法也有详细的记载日本在 9 世纪时期用木薯淀粉生产出一种糖浆，但真正利用酸法水解淀粉制糖乃始于欧洲 c]K 1811 年德国化学家柯乔夫在寻找能够代替阿拉伯胶用的胶粘剂时，用硫酸处理马铃薯淀粉，但酸用的过度得到一种粘度很低的液体，澄清具有甜味，于是柯乔夫继续研究，最后制成一种糖，放置一定时间后有结晶析出，用布袋装之，压榨，除去大部分母液，得到固体产品当时正值拿破仑战争年代，经济封锁，使欧洲不能获得甘蔗糖，于是设立很多这种淀粉糖工厂， 1815 年战争结束，恢复甘蔗糖进口，工厂也随之停止生产 @m7~ 1815 年法国化学家沙苏里确定由淀粉制糖的化学反应为水解反应，水解的最终产物为葡萄糖与葡萄果汁中提取制出的葡萄糖完全相同 1801 年朴罗斯特试验成功由葡萄中提取制出葡萄糖，葡萄糖的名称由此而来一直沿用到现在。

*B8 19 世纪曾有很多人从事制造结晶糖的研究，但成就不大，主要是对于葡萄糖几种异构体的化学结构和结晶规律缺乏了解，后沿用蔗糖结晶的方法，效果也不好，大约在 1920 年，美国的牛柯克发现，含水 α - 葡萄糖比无水 α - 葡萄糖容易结晶 使用 25-30%湿晶体的冷却结晶法容易控制， 所得结晶产品易于离心机分离，产品质量高，被世界普遍采用，目前工业上基本用此结晶工艺 :O=w 1940 年， 美国采用酸酶合并糖化工艺生产高糖度的糖浆， 能避免葡萄糖的复合及分解反应， 产品甜味纯正1960 年日本最新研究出双酶法，用 α -淀粉酶液化和葡萄糖淀粉酶糖化的双酶法生产结晶糖工艺，而后各国相继采用双酶法，逐渐淘汰了旧的酸法糖化工艺，这种双酶法所得到的糖化液纯度高、甜味正，同时还可省去结晶工序直接制成全糖工艺简单，生产成本低，质量虽不及结晶葡萄糖，但适合于食品工业应用，如生产饴糖 + 在葡萄糖的深加工方面，虽早在 1897 年就发现碱性能催化葡萄糖发生异构化反应，转化成果糖以后也不断深入研究过这种碱性异构化反应，但在工业上还是不能应用主要是反应不易控制，转化率低、糖分分解产品颜色深、味道差、精制困难。

1957 年美国马歇尔等发现，假单孢杆菌酶能催化葡萄糖发生异构化反应，转化成果糖，但酶的产量低、培养基较贵等各方面不利因素，使之不能投入生产直到 1965 年日本高崎义辛在土壤中分离出白色链霉菌，可以利用木糖木聚糖及农副产品、麸皮、玉米芯、稻杆、麦杆等，酶产量高、性质也好、异构酶的生产成本大大降低，为工业化生产开辟了途径， 1966 年，日本首先利用这种酶生产果葡萄糖浆，应用酶法将淀粉糖化，得纯度很高的糖化液，再用异构酶使一部分葡萄糖转化为果糖，因产品和主要成分为葡萄糖和果糖，称为果葡萄糖浆，也叫异构糖浆 ^L 美国 1971 年综合日本的几项应用发表了一份专利这种酶转化一经经济论证，其技术便随后而起 1965年美国的一家玉米加工公司与日本的一代理公司联合在美国用酶法异构生产果葡萄糖浆 1967 年 2 月 15日第一批果葡萄糖浆产品（含果糖 14-16%）在美国出厂，酶法异构其转化程度取决于几种操作参数，若想要提高果糖含量就得提高操作温度，增加反应时间，但二者对酶的活性均有影响尽管理论上酶法异构果糖可超过 50%（干基），但是 42%果糖却是反应平衡最佳值，既可增加甜度又很经济第一批 42%果葡糖浆产品于 1968 年在美国出厂。

Q 尽管新型甜味剂可代替蔗糖，但却满足不了消费量极大的软饮料的甜度需要，将 42%果糖用色层分离法浓缩成 90%果糖，然后将浓缩果糖与 42%果糖混合，得甜度相当于 55%果糖糖浆由于淀粉的不完全水解，仍有少量葡萄糖聚合物存在，因此果糖含量要在 50%以上才能满足需要 ^rjWV 第一批大规模 55%果葡糖浆生产于 1978 年，仅仅 6 年后蔗糖在软饮料市场上的应用就有了大幅度下降，因为 1984 年果葡糖浆全部代替蔗糖用于生产可口可乐和百事可乐饮料 :d45 40 36 31 12 9 以下（以葡萄糖计）呈 色 蓝色 蓝紫 紫红 红色 淡红 碘液本色作为淀粉液化反应完全 的标准，一般应达到浅红色或棕色 3 ）蛋白质凝聚 一般淀粉质原料中均含有一定量的蛋白质，特别是玉米原料，蛋白质含量可达 10% 左右，大米中蛋白质含量也可达到 8% 左右，这些蛋白质必须从液化液中尽可能地分离除去，否则会影响液化液、糖化液的过滤速度、糖化液的色泽和糖化液的透光率等液化液中的蛋白质会变性而发生凝聚，反应温度 PH 值等也是影响蛋白质变性的重要因素蛋白质凝聚并结团的好坏，决定了蛋白质从溶液中分离去除的效果。

所以，在生产上将蛋白质的凝聚好坏作为判别液化质量的一项指标 4 ）外观 液化液的外观必须透明，无白色混浊 5 ）粘度 液化液的粘度直接反映在过滤速度快、液化液流动性能好等方面四）液化方法的选择淀粉液化的方法很多，除酸法外，酶法制糖就有 10 多种液化形式，大致如下图所示，各厂可根据自己的具体条件加以选择下面将其中主要的一些液化形式作一介绍1. 间歇液化和半连续液化间歇液化是酶法液化中工艺最简单、设备最常用的一种，适合中小型工厂采用缺点是料液与蒸汽混合不均匀，料液内部受热程度不一，所以液化质量不易控制间歇液化一般在罐内进行，可将原料调浆后一次性打入罐内，然后启动搅拌，直接通入蒸汽，迅速将料液加热到预定温度进行液化，直至用碘液检验合格后立即升温灭酶然后送去糖化，这就是间歇液化，或称直接升温法如果料液在加热到预定温度后开始送入另一罐内继续保温液化直至液化完成，同时在原液化罐内连续进料进汽，保持预定的液化温度，那么这种边进料进汽、边出料继续液化至液化完成的形式就称为半连续式液化，或称喷淋式连续液化间歇液化的具体操作中，一些厂的作法是先在罐内放入一定量的水，称为底水，然后通入蒸汽将底水加热到预定温度，并在此温度下一边进料一边进汽，直至进料完毕，保温液化。

这种方式可能对采用中温淀粉酶的液化有好处，可减少中温淀粉酶在进汽过程中局部受热损失但不加底水的厂也不少，特别是采用耐高温淀粉酶液化的工厂耐高温淀粉酶的热承受性强，一定的高温反会促进酶的液化能力的发挥所以，在罐内是否放入底水，需由各厂的液化工艺来决定间歇液化或半连续式液化如果采用的液化罐是敞开和不密封的，则由于液化温度常常在 100 ℃以下，所以通常适用于中温淀粉酶的液化工艺，液化温度为 85-90 ℃如果采用耐高温淀粉酶液化，液化温度应尽量维持在 95 ℃以上或煮沸，以保证耐高温淀粉酶良好的作用能力2. 连续液化连续液化的优点是液化操作连续进行，产量大，料液与蒸汽混合均匀，液化质量有保证特别是喷射式液化，料液与蒸汽的接触、混合是在喷射器内瞬间完成的，并通过在高温下短时间的停留达到彻底糊化的目的这种糊化液十分有利于淀粉液化的最后完成连续液化的另一个优点是液化温度高，所以溶液中蛋白质凝聚好，结团好，料液过滤速度快，糖液透光率高连续液化的形式有多种，除目前普遍采用的喷射器喷射式连续液化法外，还有连消器连续液化等 1 ）连消器连续液化：连消器在我国发酵工业上应用已久，常用于物料的连续蒸煮和灭菌，在淀粉糖工业中，连消器可作为淀粉连续液化器使用。

料液与蒸汽在连消器内混合后，料温已达液化温度，然后连续进入保温罐液化这种液化形式虽然与罐内液化温度，料液与蒸汽的混合更为均匀，但这种混合并不彻底，蛋白质的凝聚效果也不理想所以，在喷射器应用于淀粉糖液化技术后，采用连消器液化的就不多了 2 ） 喷射式连续液化 喷射式连续液化采用的设备称为喷射器喷射器的应用最早是在石化、制冷等部门在淀粉糖工业中， 70 年代曾应用于饴糖生产中，采用的是中温淀粉酶，喷射温度 89-90 ℃，应用面并不广，效果也不十分理想由于耐高温淀粉酶的出现和喷射器结构的改进，喷射器在发酵工业、淀粉糖工业中的应用开始有了大的发展 喷射式液化， 料液与蒸汽的混合是通过喷射器在微湍流的状态下完成的，所以比起其他形式的混合效果就更加完全、更加均匀特别在采用耐高温淀粉酶后，喷射温度高达105-110 ℃，在此高温下，淀粉的液化就更加彻底，蛋白质的凝聚更加完全，淀粉的液化技术达到了新的水平喷射器的形式很多，从喷射的物料分不外乎两种：一种是喷射蒸汽，以带动料液，称为 “ 汽带料 ” 式一种是喷射料液，以带动蒸汽，称为 “ 料带汽 ” 式这两种形式，无论是 “ 汽带料 ” 式或是 “ 料带汽 ” 式，喷射过程中蒸汽或者料液都是强制性的。

具体说来，蒸汽的进入是靠蒸汽本身的压力，料液的进入是靠泵输送的所以，协调好蒸汽和料液的进入达到稳定、均衡是喷射液化成功的关键3. 难液化淀粉原料的液化方法一段液化法广泛应用于各类淀粉，如玉米淀粉、木薯淀粉和诸如大米、木薯等粗原料中但一段液化法对于那些蛋白质含量较高、杂质含量较多的难液化淀粉原料，如小麦、小麦淀粉、玉米等的液化效果往往并不理想，而常常需要采用二段液化法或多段液化法，通过高温处理和多次加酶液化的办法，促使这些难液化淀粉进一步膨胀断裂，蛋白质进一步凝聚结团，以提高液化效果二段液化的操作包括一次加酶二次加温和二次加酶二次加温两种形式如果是二次加酶二次加温形式的，即在原料调浆时先调 PH6.2-6.5 ， 然后第一次先加入总量 3/4 的耐高温淀粉酶， 采用喷射液化， 喷射温度105 ℃，液化 30-40min 接着，通过喷射器进行第二次喷射，喷射温度 125-140 ℃，维持 5-10min 随后迅速冷却到 100 ℃以下，加入余下的 1/4 耐高温淀粉酶，在 95-97 ℃下保温 30min 如果有些厂采用的是先高温后中温液化方法，那么第二次喷射后加入的酶制剂应为中温淀粉酶，以便利用耐高温淀粉酶和中温淀粉酶两种不同酶的不同特性来提高淀粉液化的质量。

采用这种液化方法时，第二次喷射后料温必须迅速冷却到 90 ℃，然后加入中温淀粉酶继续液化多段液化法包括更多的加酶次数和加温次数，形式很多，工艺也更复杂多段液化法虽对难液化淀粉的液化质量有一定的好处，但因其工艺复杂，影响操作质量的因素增多，更重要的是，目前国内广为采用的二段液化法对于难液化淀粉的液化均取得了良好的效果，基本上都能满足生产上的工艺要求，所以在实际生产中真正采用多段液化法的厂家很少五）喷射器的合理安装喷射液化目前已被广泛应用，但喷射器的安装合理与否，却又直接影响其喷射效果喷射器如安装不当，则会出现诸如喷射不畅、逆向返流、夹带生料等不该出现的现象所以，喷射器的安装必须注意以下几点：（ 1 ）喷射器必须垂直安装，喷射器出口到中间维持罐进口之间的垂直距离 ≥ 1.5m 2 ） 由于料液和蒸汽混合后的体积的增加， 喷射器的出口管径必须大于进料管或进汽管的管径 喷射器进出口管道上应尽量减少弯头，尽可能用大弯头代替小弯头，以减少管路阻力 3 ）喷射液化的关键之一是蒸汽压力稳定，所以进喷射器的蒸汽必须由单独的蒸汽包提供 4 ）为防止物料回流，喷射器前的进料管和进汽管上必须安装止回阀 5 ）为便于调节进料速度，同时避免高压进料时对喷射器的撞击，必须在进料管路上安装回流管。

6 ）试验表明，在喷射器与液化罐之间增加高温糊化维持罐有利于难液化淀粉的液化和最终糖化液收率的提高二、糖化淀粉液化后应及时冷却并送去糖化，糖化时应根据产品特性先用合适的酶制剂例如，产品为葡萄糖时应选用糖化酶；产品为麦芽糖时应选用 β -淀粉酶，等等目前，国内一些小型淀粉糖厂，往往将淀粉葡萄糖浆和淀粉麦芽糖浆一律称为糖稀，这是不对的。