精选课件食品工艺学

淀粉制糖原理 工艺及关键控制技术 成员 袁浩峰1207040049何杨平1207040044 一 对淀粉糖的简介二 淀粉糖的原理三 淀粉制糖的工艺四 淀粉制糖的关键控制技术 淀粉糖的简介 一 淀粉糖简介 淀粉糖是以淀粉为原料 通过酸或酶的催化水解作用生成糖品的总称 是淀粉深加工的主要产品 在美国淀粉年产量已达1000万吨 占玉米深加工的百分之六十 从20世纪80年代中期开始 美国国内淀粉糖销量已超过了蔗糖 我国的淀粉糖工业目前仍处于发展的起步阶段 由于生物工程技术的应用 使淀粉糖行业得到快速发展 形成了不同甜度及功能的麦芽糊精 葡萄糖 功能性糖等几大淀粉产品 淀粉糖的原料是淀粉 任何含淀粉的农作物 如大米 玉米 木薯等均可以用来生产淀粉糖 淀粉糖在口感和功能性上均比蔗糖更加适应不同的消费者的需要 并能改善食品的品质和加工性能 因此 淀粉糖有很大的发展空间 淀粉制糖原理 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解法 酶解法以及酸酶结合法等三种 酸水解 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 酶解法 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 酸酶法结合法 是集中了酸解法和酶制法糖的优点而采用的生产方法 淀粉制糖工艺 淀粉在酸或淀粉酶的催化作用下发生水解反应 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 酸糖化机理二 淀粉的酶液化与酶糖化 淀粉制糖工艺流程图 调浆 液化 冷却 糖化 加热 过滤 浓缩 成品 装罐 水玉米 调浆 淀粉酶 液化 92 94 冷却 60 60 大麦芽 过滤 糖化 真空浓缩 成品 以玉米粉为例 一 淀粉制糖的原料 用于制作淀粉的原料主要有薯类 玉米 小麦大米等含淀粉较多的谷类工业上也用甘蔗和甜菜获得汤汁 酸糖化机理 淀粉乳加入稀酸后加热 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 在淀粉的水解过程中 颗粒结晶结构被破坏 一1 4糖甙键和 一1 6糖甙键被水解生成葡萄糖 而 一1 4糖甙键的水解速度大于 一1 6糖甙键 淀粉水解生成的葡萄糖受酸和热的催化作用 又发生复合反应和分解反应 复合反应是葡萄糖分子通过 一1 6键结合生成异麦芽糖等低聚糖 复合糖可再次经水解转变成葡萄糖 此反应是可逆的 在糖化过程中 水解 复合和分解3种化学反应同时发生 而水解反应是主要的 复合与分解反应是次要的 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应 酸水解法原理 淀粉 蓝糊精 红糊精 无色糊精 麦芽糖 葡萄糖 水解过程中存在三大化学反应 淀粉 水解 葡萄糖 5 羟甲基糖醛 有机酸 有色物质 复合二糖 复合低聚糖 影响酸糖化的因素 一 酸的种类和浓度由于各种酸的电离常数不同 虽摩尔数相同 但H浓度不同 因而水解能力不同 因此淀粉糖工业常用盐酸来水解淀粉 盐酸水解 用碳酸钠中和 生成的氯化钠存在于糖液中 若生成大量的氯化钠 就会增加灰分和咸味 且盐酸对设备的腐蚀性很大 对葡萄糖的复合反应催化作用也强 二 淀粉乳浓度酸催化淀粉水解生成的葡萄糖 在酸和热的作用下 会发生复合和分解反应 影响葡萄糖的产率和增加糖化液精制的困难 所以生产上要尽可能降低这两种副反应 有效的方法是通过调节淀粉乳的浓度来控制 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应就强烈 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 三 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 303kPa 温度142 145 时间8 9min 结晶葡萄糖则采用252 353kPa 温度138 147lC 时间16 35min 淀粉的酶液化和酶糖化工艺 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 在葡萄糖及淀粉糖浆生产时应用 一淀粉酶与糖化酶 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 同理 生产饴糖时 则用 一淀粉酶与 一淀粉酶配合 一淀粉酶转变的短链糊精被 一淀粉酶水解成麦芽糖 糖化是利用葡萄糖淀粉酶从淀粉的非还原性尾端开始水解 一1 4葡萄糖苷键 使葡萄糖单位逐个分离出来 从而产生葡萄糖 它也能将淀粉的水解初产物如糊精 麦芽糖和低聚糖等水解产生B一葡萄糖 它作用于淀粉糊时 反应液的碘色反应消失很慢 糊化液的黏度也下降较慢 但因酶解产物葡萄糖不断积累 淀粉糊的还原能力却上升很快 最后反应几乎将淀粉100 水解为葡萄糖 酶解法的优缺点 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腐蚀的设备 被认为是最有效的方法 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 淀粉转化率高 可在较高的淀粉乳浓度下水解 而且用酶解法得到的糖液较纯净 颜色浅 无苦味 质量高 有利于糖液的充分利用 但酶解法反应时间长 设备要求较多 且酶是蛋白质 容易引起糖液过滤困难等 但随着酶制剂及生产的提高 酶解法将逐渐替代酸解法 酸解法 酶解法的优缺点 从制得的水解糖的粘度来看 以酶解法为最低 酸解法最高 从水解糖液的质量 原料利用率 糖收得率 耗能及对粗淀粉原料的适应情况来看 以酶解法最好 其次是酸酶法 酸法最差 以淀粉水解的整个过程所需的时间来看 酸法最短 酶法最长 所谓糖化是指利用麦芽本身所含有的酶 或外加酶制剂 将麦芽和辅助原料中的不溶性高分子物质 淀粉 蛋白质 半纤维素等 分解成可溶性的低分子物质 如糖类 糊精 氨基酸 肽类等 的过程 糖化的目的就是要将原料 包括麦芽和辅助原料 中可溶性物质尽可能多的萃取出来 并且创造有利于各种酶的作用条件 使很多不溶性物质在酶的作用下变成可溶性物质而溶解出来 制成符合要求的麦芽汁 得到较高的麦芽汁收得率 三 淀粉糖化 糖化过程酶的来源主要来自麦芽 有时为了补充酶活力的不足 也外加酶制剂 这些酶以水解酶为主 有淀粉酶 包括包括 淀粉酶 淀粉酶 界限糊精酶 R 酶 麦芽糖酶 蔗糖酶 蛋白酶 包括内肽酶 羧基肽酶 氨基肽酶 二肽酶 葡聚糖酶 内 1 4葡聚糖酶 内 1 3葡聚糖酶 葡聚糖溶解酶 和磷酸酶等 糖化时的主要酶 一 淀粉的分解 二 蛋白质的水解 三 葡聚糖的分解 四 滴定酸度及pH的变化 五 多酚的变化 六 无机盐的变化 七 黑色素的形成 八 脂类分解 糖化时主要物质变化 一 麦芽质量及粉碎度 二 温度的影响 三 pH值的影响 四 糖化醪浓度的影响 糖化过程的影响因素 1 浸出糖化法 恒温浸出糖化法升温浸出糖化法降温浸出糖化法2 煮出糖化法 煮出糖化法是兼用酶的生化作用和热力的物理作用进行的糖化方法 3 复式糖化法 复式浸出糖化法 复式一次煮出糖化法和复式二次煮出糖化法 糖化方法 酸糖化控制技术 1 间断糖化法 在一密闭的糖化罐内进行步骤 开启糖化罐进汽阀门 排除罐内冷空气 保持罐压0 03到0 05Mpa 尽快连续进料 迅速升压至规定压力 立即快速放料 2 连续糖化分为直接加热式与间接加热式 1 直接加热 工艺流程 1 淀粉乳与酸液分别在贮槽内储存2 调配罐内混合3 调整浓度和酸度4 用定量输送淀粉乳至维持罐5 蒸汽喷射加热器升温6 在蛇管反应器进行糖化反应7 控制温度 压力和流速 以完成糖化过程8 糖化液进入分离器闪急冷却9 二次蒸汽急速排除10 糖化液迅速至常压 冷却到100 以下11 进入贮槽进行中和 2 间接加热式工艺流程 1 淀粉浆在配料罐内连续自动调节PH值2 用高压泵打入管式的管束糖化反应器内3 内外间接加热4 反应一定时间后5 经闪急冷却后中和优点 物料在流动中可生产搅动效果 各部分受热均匀 糖化完全 糖化液颜色浅 有利于精制 热能利用效率高 酶的糖化 糖化机理 利用葡萄糖淀粉酶从淀粉的非还原性尾端开始水解 1 4葡萄糖苷键 从葡萄糖单位逐个分离出来糖化操作