粮食加工学 第六章 淀粉制糖

1 第六章淀粉制糖 第一节淀粉糖的种类和性质第二节淀粉糖的基本生产方法第三节各种淀粉糖品的生产 2 第一节淀粉糖的种类和性质 一 淀粉糖的种类 淀粉糖 利用淀粉为原料生产的糖品统称为淀粉糖 还原糖含量DE值 100 干物质含量 工业上用DE值 也称葡萄糖值 表示淀粉糖的糖组成 即是用标准斐林试剂滴定糖液中的还原糖的含量 将还原糖的含量完全当作葡萄糖来计算 所占糖液的干物质的百分数 葡萄糖值 C6H10O5 n nH2OnC6H12O6 酸或酶 3 一 液体葡萄糖 葡麦糖浆 1 低转化糖浆 2 中转化糖浆 3 高转化糖浆 二 葡萄糖 1 结晶葡萄糖 2 全糖 三 果葡糖浆 异构化糖浆 1 42型果葡萄糖浆 2 55型果葡萄糖浆 3 60型果葡萄糖 4 90型果葡萄糖浆 四 麦芽糖浆 五 麦芽糊精 六 低聚糖浆 4 二 淀粉糖的性质 一 甜度 5 糖的甜度受浓度 温度等许多因素影响 其中浓度影响最大 糖液浓度增高 则甜度增高 但甜度增高程度不同糖之间存在差别 6 二 吸湿性和保湿性蔗糖 低转化或中转化糖浆吸湿性低 果糖 高转化糖浆和果葡糖浆吸湿性大 8 三 黏度葡萄糖 果糖 蔗糖 淀粉糖浆 9 四 冰点降低 糖溶液冰点降低 糖溶液冰点降低比较 10 五 渗透压力葡萄糖 果糖 果葡糖浆 淀粉糖浆 11 六 溶解度果糖最高 蔗糖和葡萄糖次之 糖的溶解度和温度的关系 七 结晶性质蔗糖易于结晶 晶体较大 葡萄糖也结晶 但晶体较小 果糖难结晶 淀粉糖浆不结晶 且防止结晶 八 化学稳定性 九 发酵性 淀粉糖浆的发酵糖分 13 第二节淀粉糖的基本生产方法 酸法 酶法 酸酶法 14 一 淀粉酸糖化工艺 一 酸糖化机理 淀粉通过酸催化水解反应生成由葡萄糖 麦芽糖 低聚糖和糊精多种糖分组成的糖浆 在酸和热的作用下 糖浆中一部分葡萄糖又发生复合反应和分解反应 复合二糖复合低聚糖水解淀粉葡萄糖5 羟甲基糖醛有机酸 有色物质 1 3 2 1 水解反应 C6H10O5 n nH2OnC6H12O6 酸 影响水解反应速度的几个因素 1 酸的种类及浓度 2 温度 不同温度下淀粉水解反应速度常数 3 淀粉的杂质 蛋白质 脂肪 无机盐等 4 淀粉乳的浓度 2 葡萄糖的复合反应 复合反应中两个葡萄糖分子通过复合反应聚合成二糖时 主要是经由1 6 糖苷键聚合成异麦芽糖或经由1 6 糖苷键聚合成龙胆二糖 当然此复合反应是可逆的 复合糖可以再水解变成葡萄糖 2C6H12O6C12H22O11 H2O 酸和热 影响复合反应因素 糖浓度 酸种类 温度和时间等 3 葡萄糖的分解反应 葡萄糖 失水 5 羟甲基糠醛 甲酸氨基酸腐植质 色素 影响因素 1 反应时间 2 葡萄糖浓度 色素的生成量随葡萄糖浓度的增加而增加3 pH值 pH值等于3时 色素的生成量最小 酸法水解淀粉过程中 由于反应温度 压力过高 时间过长 葡萄糖受酸和热的影响发生分解反应 生成5 羟甲基糠醛 因5 羟甲基糠醛的性质不稳定 又可进一步分解生成乙酰丙酸 蚁酸等物质 而这些物质又能自身相互聚合 或与淀粉中所含的其他有机物质相结合 产生色素 19 水解过程中各种糖分组成变化 1 酸法糖化工艺流程 淀粉 盐酸 蒸汽 水 调浆 糖化 冷却 中和脱色 压滤 滤渣 糖液 活性炭 Na2CO3 三 酸糖化工艺 2 水解条件选择及其控制 淀粉乳浓度的选择 酸的种类和用量 浓度控制在18 19BX 一般用HCl用量为淀粉量的0 5 0 8 糖化温度 压力和时间 A 淀粉水解是用蒸汽直接加热来进行的 温度与淀粉的水解速度成正比 B 由于生产中常以压力的控制条件 当糖化锅内不存在不凝性气体时 温度与压力为同一指标 如表所示 结论 根据实践经验 采用高温 短时间 蒸汽压力0 25 0 40Mpa C 掌握糖化终点 控制糖化时间 是十分重要的 0 DE值 糖化时间 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 水 纯碱水活性炭 排气 排气 冷却水 蒸汽 淀粉 1 4 调浆槽2 糖化锅炉3 冷却罐5 过滤机6 糖液暂贮罐 7 糖液贮罐8 盐酸计量器9 水力喷射器10 水槽 3 酸水解制糖过程实例 目前国内淀粉酸水解糖化工艺基本上还属于间歇加压罐糖化法 问题 酸法水解淀粉中 加酸的方法有哪几种 其中哪一种较好 为什么 将全部酸用水稀释 先放入锅内 再泵入粉浆进行糖化 将所有的酸一次投入淀粉浆中 泵入糖化锅 将部分酸 如1 3左右 用水稀释放入锅内 其余酸放入粉浆中 再泵入糖化锅糖化 水 排气 蒸汽 淀粉 调浆槽糖化锅炉 盐酸计量器 而日本和欧美一些国家的很多工厂已采用连续糖化法 软水 排气 蒸汽 淀粉 硫酸 水 淀粉乳贮罐 淀粉乳调节槽 硫酸稀释罐 粗滤器 定量泵 蒸汽喷射加热器 维持罐 蛇管 控制阀 分离器 分离器 贮罐 等压管 流量计 压力表 温度计 间歇式与连续式糖化方式比较 一 淀粉酶1 淀粉酶作用于淀粉时从淀粉分子内部以随机的方式切断 1 4糖苷键 不能水解支链淀粉中的 1 6键 不能水解麦芽糖 淀粉酶较耐热 淀粉酶不耐酸 在pH为5 0 8 0最稳定 二 淀粉的酶法液化和酶法糖化工艺 2 淀粉酶 麦芽糖酶 作用于淀粉时从非还原性末端依次切开相隔的 1 4键 顺次将它分解为两个葡萄糖基 同时发生转化作用 最终产物全是 麦芽糖 3 糖化酶 葡萄糖转化酶 从淀粉的非还原性末端开始 依次水解 1 4葡萄糖苷键 切下每个葡萄糖单位 生成葡萄糖 4 脱支酶水解支链淀粉 糖原等大分子的 1 6糖苷键 淀粉酶解法的两个步骤 酶水解位置水解次序水解产物液化淀粉酶1 4糖苷键无先后次序葡萄糖 麦芽糖 麦芽三糖异麦芽糖 低聚糖糖化糖化酶1 4和1 6从非还原性葡萄糖糖苷键末端开始 二 酶法液化 液化是使糊化后的淀粉发生部分水解 暴露出更多可被糖化酶作用的非还原性末端 它是利用液化酶使糊化淀粉水解到糊精和低聚糖程度 使黏度降低 流动性增强 液化酶和糖化酶的工艺称为双酶法或全酶法 30 1 液化目的 使物料粘度迅速降低到一定程度 为下一步的糖化创造有利条件 31 2 液化程度 DE值15 20范围合适 3 液化方法 升温液化法 高温液化法 喷射液化法 酶水解位置水解次序水解产物液化淀粉酶1 4糖苷键无先后次序葡萄糖 麦芽糖 麦芽三糖糖化糖化酶1 4和1 6从非还原性异麦芽糖 低聚糖 葡萄糖糖苷键末端开始 三 酶法糖化 糖化是利用葡萄糖淀粉酶或 淀粉酶从淀粉的非还原尾端开始水解 1 4和 1 6葡萄糖苷键 使葡萄糖单位逐个分离出来 从而产生葡萄糖 糖化操作 将淀粉液化液引入糖化桶中 调节适当pH值和温度 混入需要量的糖化酶制剂 保持2 3d达到最高的葡萄糖值 既糖化液 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 不是调节到中和点 pH 7 0 而是调节到胶体物质的等电点 二 过滤用板框过滤机 同时加入硅藻土作为助滤剂 来除去糖化液中的不溶性杂质 三 脱色1 脱色工艺条件 一般80 pH值以中和操作的pH值为宜 时间以25 30min为好 注意活性炭的用量 2 脱色设备 脱色罐 四 离子交换树脂处理糖液经活性炭处理后 仍有部分无机盐和有机杂质存在 用离子交换树脂处理 起到离子交换和吸附的作用 它可以更有效的除去蛋白质 氨基酸和有色物质 五 浓缩通过蒸发除去大部分水 使糖液浓缩 便于运输和储存 蒸发温度不超过68 三 糖化液的精制和浓缩 下面一些主要的设备图 混料罐 液化喷射器 液化罐 糖化罐 脱色罐 离子交换器 一 酸法工艺 淀粉 调浆 糖化 中和 第一次脱色过滤 离子交换 第一次浓缩 第二次脱色过滤 第二次浓缩 成品 二 酸酶法工艺 三 双酶法工艺 淀粉 调浆 液化 糖化 脱色 离子交换 真空浓缩 第三节各种淀粉糖品的生产 一 液体葡萄糖 一 联系与区别 结晶葡萄糖 纯度较高 一般用于医药 试剂和食品行业 通常有三种异构体 即含水 葡萄糖 无水 葡萄糖和无水 葡萄糖 全糖 省掉结晶工序由酶法得到的糖浆直接制成的产品 二 生产工艺 酶法生产全糖 全糖 淀粉经 淀粉酶和 淀粉酶作用后得糖液 精制后浓缩 干燥 全部转化为商品淀粉糖 淀粉调浆 液化 糖化 脱色 过滤 浓缩 粉碎 过筛 全糖粉 二 结晶葡萄糖 全糖 麦芽糖浆是以淀粉为原料 经酶法或酸酶结合的方法水解而制成的一种以麦芽糖为主 40 50 以上 的糖浆 按制法与麦芽糖含量不同可分为饴糖 高麦芽糖浆和超高麦芽糖浆等 三 麦芽糖浆 一 饴糖 麦芽糖含量40 60 工艺流程 原料 大米 清洗 浸渍 磨浆 调浆 液化 糖化 过滤 浓缩 成品 二 高麦芽糖浆普通高麦芽糖糖浆 麦芽糖含量不能低于50 超高麦芽糖浆 麦芽糖含量超过70 三 性质用途具有良好抗结晶性和发酵性 用于果冻 果酱 面包 糕点及啤酒制造 麦芽糊精是指以淀粉为原料 经酸法或酶法低程度水解 得到的DE值在20 以下的产品 四 麦芽糊精 一 生产工艺原料 碎米 浸泡清洗 磨浆 调浆 喷射液化 过滤除渣 脱色 真空浓缩 喷雾干燥 成品 二 性质与应用麦芽糊精甜度低 黏度高 溶解性好 吸湿性小 增稠性强 适合做食品的增稠剂 填充剂 较大用量也不影响食品的风味 二 果葡糖浆的性质与应用甜度高 味纯 清爽 渗透压大 不易结晶 吸湿性