第九章 淀粉制糖Word下载.docx

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淀粉糖浆（DE值42）

0.5

果糖

1.5

淀粉糖浆（DE值70）

0.8

麦芽糖

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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。

工业上储存葡萄糖溶液需要控制葡萄糖含量42％（干物质）以下，高转化糖浆的糖分组成保持葡萄糖35％～40％，麦芽糖35％～40％，果葡糖浆（转化率42％）的质量分数一般为71％。

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3.结晶性质

蔗糖易于结晶，晶体能生长很大。

葡萄糖也容易结晶，但晶体细小。

果糖难结晶。

淀粉糖浆不能结晶，并能防止蔗糖结晶。

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4.吸湿性和保湿性

蔗糖、低转化或中转化糖浆吸湿性低，高转化糖浆、果葡糖浆、果糖，吸湿性和保湿性强。

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5.渗透压力

不同糖类的渗透压力不同，单糖的渗透压力约为二糖的两倍。

果葡糖浆、葡萄糖和果糖具有较高的渗透压力。

淀粉糖浆渗透压力随转化程度的增加而升高。

糖液的渗透压力随浓度的增高而增加。

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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。

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7化学稳定性

葡萄糖、果糖和淀粉糖浆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，也容易与蛋白质类含氮物质起羰氨反应生成有色物质。

蔗糖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。

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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。

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第二节淀粉糖的酸糖化工艺

在酸作用下，淀粉水解的最终产物是葡萄糖。

一、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。

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（C6H10O5）n+nH2OnC6H12O6

在淀粉的水解过程中，颗粒结晶结构被破坏。

α-1，4糖甙键和α-1，6糖甙键被水解生成葡萄糖，而α-1，4糖甙键的水解速度大于α-1，6糖甙键。

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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。

在糖化过程中要尽可能降低这两种反应。

淀粉——葡萄糖龙胆二糖和其他低聚糖

↓

5-羟甲基糠醛——有色聚合物

甲酸和其他有机酸

葡萄糖的复合反应和分解反应

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二、影响酸糖化的因素

1酸的种类和浓度

盐酸

硫酸

草酸

酸水解时，生产上常控制糖化液pH值为1．5～2．5。

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2淀粉乳浓度

生产淀粉糖浆一般淀粉乳浓度控制在22～24波美度，结晶葡萄糖则为12～14波美度。

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应就强烈，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。

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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。

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三、酸糖化工艺

1间断糖化法

2连续糖化

1）直接加热式

2）间接加热式

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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。

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1α-淀粉酶

1）作用点：

α-淀粉酶属内切型淀粉酶，它作用于淀粉时从淀粉分子内部以随机的方式切断α-1，4糖苷键，但水解位于分子中间的α-1，4键的概率高于位于分子末端的α-1，4键，a-淀粉酶不能水解支链淀粉中的α-1，6键，也不能水解相邻分支点的α-1，4键；

不能水解麦芽糖，但可水解麦芽三糖及以上的含α-1，4键的麦芽低聚糖。

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2）酶源来源于芽孢杆菌的α-淀粉酶水解淀粉分子中的α-1，4键时，最初速度很快，淀粉分子急速减小，淀粉浆黏度迅速下降，工业上称之为“液化”。

随后，水解速度变慢，分子继续断裂、变小，产物的还原性也逐渐增高，用碘液检验时，淀粉遇碘变蓝色，糊精随分子由大至小，分别呈紫、红和棕色，到糊精分子小到一定程度（聚合度小于6个葡萄糖单位时）就不起碘色反应，可用碘液来检验α-淀粉酶对淀粉的水解程度。

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3）酶的性质

α-淀粉酶较耐热，但不同来源的α-淀粉酶具有不同的热稳定性和最适反应温度。

耐高温淀粉酶

中温淀粉酶

非耐热性α-淀粉酶

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钙能保持酶分子最适空间构象，使酶具有最高活力和最大稳定性。

在淀粉乳中加少量Ca2+，对α-淀粉酶有保护作用，可增强其耐热力至90℃以上，因此最适液化温度为85～90℃。

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2β-淀粉酶

β-淀粉酶是一种外切型淀粉酶。

它作用于淀粉时从非还原性末端依次切开相隔的β-1，4键，顺次将它分解为两个葡萄糖基，同时发生尔登转化作用，最终产物全是β-麦芽糖。

所以也称麦芽糖酶。

β-淀粉酶能将直链淀粉全部分解，但β-淀粉酶不能水解支链淀粉的α-1，6键，也不能跨过分支点继续水解，故水解支链淀粉是不完全的，残留下β-极限糊精。

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β-淀粉酶水解淀粉时，由于从分子末端开始，总有大分子存在，因此黏度下降慢，不能作为糖化酶使用；

而β-淀粉酶水解淀粉水解产物如麦芽糖、麦芽低聚糖时，水解速度很快，可作为糖化酶使用。

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β淀粉酶活性中心含有巯基（一SH），因此，一些氧化剂、重金属离子以及巯基试剂均可使其失活，而还原性的谷胱甘肽、半胱氨酸对其有保护作用。

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2）酶源：

β一淀粉酶以大麦芽及麸皮中含量最丰富。

3）性质：

最适PH5.0-5.4最适温度60℃

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3糖化酶（葡萄糖淀粉酶）

糖化酶（葡萄糖淀粉酶）对淀粉的水解作用是从淀粉的非还原性末端开始，依次水解α-1，4葡萄糖苷键，顺次切下每个葡萄糖单位，生成葡萄糖。

除水解α-1，4葡萄糖苷键外，还能水解α-1，6键和α-1，3键，但后两种键的水解速度较慢，由于该酶作用于淀粉糊时，糖液黏度下降较慢，还原能力上升很快，所以又称糖化酶。

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2）酶源和性质：

不同来源的葡萄糖淀粉酶在糖化的最适温度和pH值上存在一定的差异。

糖化时间根据相应淀粉糖质量指标中DE值的要求而定，一般为12～48h；

糖化温度一般采用55℃以上；

糖化pH值一般为弱酸性。

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4脱支酶

脱支酶是水解支链淀粉、糖原等大分子化合物中α-1，6糖苷键的酶，脱支酶可分为直接脱支酶和间接脱支酶两大类，前者可水解未经改性的支链淀粉或糖原中的α-1，6糖苷键，后者仅可作用于经酶改性的支链淀粉或糖原。

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根据水解底物专一性的不同，直接脱支酶可分为异淀粉酶和普鲁蓝酶两种。

异淀粉酶只能水解支链结构中的α-1，6糖苷键，不能水解直链结构中的α-l，6糖苷键。

普鲁蓝酶不仅能水解支链结构中的a-1，6糖苷键，也能水解直链结构中的α-1，6糖苷键。

脱支酶在淀粉制糖工业上的主要应用是和β-淀粉酶或葡萄糖淀粉酶协同糖化，提高淀粉转化率，提高麦芽糖或葡萄糖得率。

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二、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，使黏度大为降低，流动性增高，所以工业上称为液化。

酶液化和酶糖化的工艺称为双酶法或全酶法。

液化也可用酸，酸液化和酶糖化的工艺称为酸酶法。

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1液化机理

液化使用α-淀粉酶，它能水解淀粉和其水解产物分子中的α-1，4糖苷键，使分子断裂，黏度降低。

α-淀粉酶属内酶，水解从分子内部进行，不能水解支链淀粉的α-1，6葡萄糖苷键，当α-淀粉酶水解淀粉切断α-1，4键时，淀粉分子支叉地位的α-1，6键仍然留在水解产物中，得到异麦芽糖和含有α-1，6键、聚合度为3～4的低聚糖和糊精。

α-淀粉酶能越过α-1，6键继续水解α-1，4键，但α-1，6键的存在，对于水解速度有降低的影响，所以α-淀粉酶水解支链淀粉的速度较直链淀粉慢。

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2液化程度

葡萄糖淀粉酶属于外酶，水解只能由底物分子的非还原尾端开始，底物分子越多，水解生成葡萄糖的机会越多。

但是，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15～20范围合适。

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15～20之间为宜，水解程度高，则影响糖化液的葡萄糖值降低；

若液化到葡萄糖值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。

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3液化方法

液化方法有3种：

升温液化法、高温液化法和喷射液化法。

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1）升温液化法

是最简单的液化方法。

30％～40％的淀粉乳调节pH值为6．0～6．5，加入CaCl2调节钙离子浓度到O.01mol／L，加入需要量的液化酶，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达到需要的液化程度，加热至100℃以终止酶反应，冷却至糖化温度。

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2）高温液化法

将淀粉乳调节好pH值和钙离子浓度，加入需要量的液化酶，用泵打入经喷淋头引入液化桶中约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℃保温约40min或更长的时间达到所需的液化程度。

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3）喷射液化法

先通蒸气入喷射器预热到80～90℃，用位移泵将淀粉乳打入，蒸气喷入淀粉乳的薄层，引起糊化、液化。

蒸气喷射产生的湍流使淀粉受热快而均匀，黏度降低也快。

液化的淀粉乳由喷射器下方卸出，引入保温桶中在85～90℃保温约40min，达到需要的液化程度。

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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。

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，糖化程度能达到葡萄糖值约97，过滤性质好。

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三、糖化

1糖化机理

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α-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、麦芽糖和低聚糖等最后几乎将淀粉100％水解为葡萄糖。

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不同来源的葡萄糖淀粉酶在糖化的适宜温度和pH值也存在差别。

例如曲霉糖化酶为55～60℃，pH值3．5～5．0；

根霉的糖化酶为50～55℃，pH值4．5～5．5；

拟内孢酶为50℃，pH值4．8～5．O。

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2糖化操作

将淀粉液化液引入糖化桶中，调节到适当的温度和pH值，混入需要量的糖化酶制剂，保持2～3d达到最高的葡萄糖值，即得糖化液。

糖化桶具有夹层，用来通冷水或热水调节和保持温度，并具有搅拌器，保持适当的搅拌，避免发生局部温度不均匀现象。

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达到最高的葡萄糖值以后，应当停止反应，否则，葡萄糖值趋向降低，这是因为葡萄糖发生复合反应，一部分葡萄糖又重新结合生成异麦芽糖等复合糖类。

糖化液在80℃，受热20min，酶活力全部消失。

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第四节精制和浓缩

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应产物、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。

需要对糖化液进行精制。

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。

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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。

中和大部分催化用的酸，同时调节pH值到胶体物质的等电点（pH=4．8～5．2）。

糖化液中蛋白质类胶体物质凝结成絮状物。

在糖化液中加入一些带负电荷的胶性黏土如膨润土为澄清剂，能更好地促进蛋白质类物质的凝结，降低糖化液中蛋白质的含量。

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二、过滤

过滤就是除去糖化液中的不溶性杂质，普遍使用板框过滤机，用硅藻土为助滤剂，来提高过滤速度，延长过滤周期，提高滤液澄清度。

为了提高过滤速率，糖液过滤时，要保持一定的温度，使其黏度下降，同时要正确地掌握过滤压力。

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三、脱色

糖液中含有的有色物质和一些杂质必须除去，才能得到澄清透明的糖浆产品。

工业上一般采用骨炭和活性炭脱色。

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1脱色工艺条件

1）糖液的温度

活性炭的表面吸附力与温度成反比，但温度高，吸附速率快。

但温度不能太高，以免引起糖的分解而着色，一般以80℃为宜。

2）pH值

一般在较低pH值下进行，脱色效率较高，葡萄糖也稳定。

工业上均以中和操作的pH值作为脱色的pH值。

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3）脱色时间

为了使糖液与活性炭充分混合均匀，脱色时间以25～30min为好。

4）活性炭用量

一般采取分次脱色的办法，并且前脱色用废炭，后脱色用好炭，以充分发挥脱色效率。

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2脱色设备

糖液脱色是在具有防腐材料制成的脱色罐内完成的。

罐内设有搅拌器和保温管，罐顶部有排汽筒。

脱色后的糖液经过滤得到无色透明的液体。

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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，工业上采用离子交换树脂处理糖液，起到离子交换和吸附的作用。

离子交换树脂除去蛋白质、氨基酸、羟甲基糠醛和有色物质等的能力比活性炭强。

经离子交换树脂处理的糖液，灰分可降低到原来的1／10，产品澄清度好，不变色，有利于产品的保存。

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五、浓缩

经过净化精制的糖液，浓度比较低，不便于运输和储存，必须将其中大部分水分去掉，即采用蒸发使糖液浓缩，达到要求的浓度。

淀粉糖浆为热敏性物料，受热易着色，所以在真空状态下进行蒸发，以降低液体的沸点。

一般蒸发温度不宜超过68℃。

蒸发操作有间歇式、连续式和循环式3种。

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第五节主要淀粉糖品的生产工艺流程

一、液体葡萄糖

酸法、酸酶法和双酶法。

1.酸法工艺

酸法工艺是以酸作为水解淀粉的催化剂，酸水解时，随着淀粉分子中糖苷键断裂，逐渐生成葡萄糖、麦芽糖和各种相对分子质量较低的葡萄糖多聚物。

该工艺操作简单，糖化速度快，生产周期短，设备投资少。

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1）工艺流程

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

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2）操作要点

（1）淀粉原料要求常用纯度较高的玉米淀粉，次之为马铃薯淀粉和甘薯淀粉。

（2）调浆在调浆罐中，先加部分水，在搅拌情况下，加入粉碎的干淀粉或湿淀粉，投料完毕，继续加入80℃左右的水，使淀粉乳浓度达到22～24波美度（生产葡萄糖淀粉乳浓度为12～14波美度），然后加入盐酸或硫酸调pH值为1.8。

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（3）糖化

调好的淀粉乳，用耐酸泵送入耐酸加压糖化罐。

边进料边开蒸汽，进料完毕后，升压至（2．7～2．8）×

104pa（温度142～144℃），保持3～5min后，及时取样测定其DE值，达38～40时，糖化终止。

（4）中和

糖化结束后，将糖化液引入中和桶进行中和。

用盐酸水解者，用10％碳酸钠中和，用硫酸水解者用碳酸钙中和。

糖化液中和的目的，中和大部分盐酸或硫酸，调节pH值到蛋白质的凝固点，使蛋白质凝固过滤除去，保持糖液清晰。

一般中和到pH值4．6～4．8为中和终点。

中和时，加入干物质量0.1％的硅藻土为澄清剂。

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（5）脱色过滤

中和糖液冷却到70～75℃，调pH值至4．5，加入于物质量0.25％的粉末活性炭，随加随搅拌约5min，压入板框式压滤机或卧式密闭圆桶形叶滤机过滤出清糖滤液。

（6）离子交换

将第一次脱色滤出的清糖液，通过阳-阴-阳-阴4个离子交换柱进行脱盐提纯。

（7）第一次浓缩

将提纯糖液调pH值至3．8～4．2，用泵送入蒸发罐保持真空度，浓缩到28～31波美度，出料，进行第二次脱色。

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（8）第二次脱色过滤

第二次脱色与第一次相同。

第二次脱色糖浆必须反复回流过滤至无活性炭微粒为止，再调pH值至3.8～4.2。

（9）第二次浓缩

与第一次浓缩相同，只是在浓缩前加入亚硫酸氢钠，使糖液中二氧化硫含量为0.0015%～0．004％，以起漂白及护色作用。

蒸发至36～38波美度，出料，即为成品。

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3）酸酶法工艺

即酸法液化、酶法糖化。

在酸法液化时，控制水解反应，使DE值在20％～25％时即停止水解，迅速进行中和．调节pH值4．5左右，温度为55～60℃后加葡萄糖淀粉酶进行糖化，直至所需DE值，然后升温、灭酶、脱色、离子交换、浓缩。

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4）双酶法工艺

液化、糖化都采用酶法水解，反应条件温和，对设备几乎无腐蚀；

可直接采用原粮如大米（碎米）作为原料，有利于降低生产成本，糖液纯度高、得率高。

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（1）生产工艺

淀粉→调浆→液化→糖化→脱色→离子交换→真空浓缩

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（2）操作要点

淀粉乳浓度控制在30％左右，调节pH值至6.2左右，加适量的CaCl2，添加耐高温α-淀粉酶10u／g左右.，调浆均匀后进行喷射液化，温度一般控制在（110±

5）℃，液化DE值控制在15％～20。

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糖化操作，将液化液冷却至55～60℃后，调节pH值为4．5左右，加入适量糖化酶，一般为25～100u／g，然后进行保温糖化，到所需DE值时即可升温灭酶，进入后道净化工序。

淀粉糖化液经过滤除去不溶性杂质，得澄清糖液，仍需再进行脱色和离子交换处理，以进一步除去糖液中水溶性杂质。

脱色一般采用粉末活性炭，离子交换用阳、阴离子交换树脂进行。

精制的糖化液真空浓缩至固形物为73％～80％，即可作为成品。

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2、性质及应用

液体葡萄糖是我国目前淀粉糖工业中最主要的产品，广泛应用于糖果、糕点、饮料、冷饮、焙烤、罐头、果酱、果冻、乳制品等各种食品中，还可作为医药、化工、发酵等行业的重要原料。

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该产品甜度低于蔗糖，黏度、吸湿性适中。

用于糖果中能阻止蔗糖结晶，防止糖果返砂，使糖果口感温和、细腻。

葡萄糖浆杂质含量低，耐储存性和热稳定性好，适合生产高级透明硬糖；

该糖浆黏稠性好、渗透压高，适用于各种水果罐头及果酱、果冻中，可延长产品的保存期。

液体葡萄糖浆具有良好的可发酵性，适合面包、糕点生产中的使用。

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二、结晶葡萄糖、全糖

葡萄糖是淀粉完全水解的产物，由于生产工艺的不同，所得葡萄糖产品的纯度也不同，一般可分为结晶葡萄糖和全糖两类。

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结晶葡萄糖纯度较高，主要用于医药、试剂、食品等行业。

其中以含水α-葡萄糖生产最为普遍，产量也最大。

“全糖”，为省掉结晶工序由酶法得到的糖浆直接制成的产品。

为酶法所得淀粉糖化液经喷雾干燥直接制成颗粒状全糖，或浓缩后凝固成块状，再粉碎制成粉末状全糖。

质量虽逊于结晶葡萄糖，但生产工艺简单，成本较低，在食品、发酵、化工、纺织等行业应用也十分广泛。

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1生产工艺

1）工艺流程

酸

↓

淀粉乳→糖化→中和→精制→蒸发→浓糖浆→冷却结晶→分蜜→洗糖→干燥→过筛→含水α-葡萄糖

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2）操作要点

结晶葡萄糖主要生产工序包括糖化、精制、结晶，其中结晶工艺较为复杂，而糖化、精制工艺和全糖生产类似。

（1）调浆淀粉乳含量为30％～35％，调节pH值到6．2～6．5，以10u／g添加量加入高温α-淀粉酶。

（2）液化采用喷射液化法。

一级喷射液化，105℃，进入层流罐保温30～60min；

二级喷射液化，125～135℃，汽液分离，如碘色反应未达棕色，可补加少量中温α-淀粉酶，进行二次液化。

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液化液冷却至60℃，调pH值4.5，按50～100u／g加入糖化酶进行糖化，保温，定时搅拌，时间一般为24～48h，当DE值≥97％时，即可结束糖化。

如欲得到DE值更高的产品，可在糖化时加少量普鲁蓝酶。

（4）过滤

升温灭酶，同时使糖化液中蛋白质凝结。

过滤，最好加少量硅藻土作为助滤剂。

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（5）脱色

加1％活性炭脱色，80℃搅拌保温30min，过滤。

（6）离子交换

采用阳-阴离子交换树脂对糖液进行离子交换，如最终产品要求不高，可省去此道工序。

（7）浓缩

采用真空浓缩锅浓缩至固形物75％～80％（如用于喷雾干燥，浓缩至45％～65％即可）。

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（8）凝固

将糖液冷却到40