淀粉加工.docx

淀粉加工.docx

《淀粉加工.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《淀粉加工.docx（39页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

淀粉加工

第三章淀粉糖制品的生产

v淀粉糖：

是以淀粉为原料，通过酸或酶的催化水解反应生产的糖品的总称，是淀粉深加工的主要产品。

v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。

v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

第一节淀粉糖的种类及特性

v一、淀粉糖的种类

✓按组成成分来分大致可分为：

v1、液体葡萄糖：

是控制淀粉适度水解得到的以葡萄糖、麦芽糖以及麦芽低聚糖组成的混合糖浆。

v2、葡萄糖：

是淀粉经酸或酶完全水解的产物。

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。

v3、果葡糖浆：

如果把精制的葡萄糖液流经固定化葡萄糖异构酶柱，使其中葡萄糖一部分发生异构化反应，转变成其异构体果糖，得到糖分组成主要为果糖和葡萄糖的糖浆，再经活性炭和离子交换树脂精制，浓缩得到无色透明的果葡糖浆产品。

v4、麦芽糖浆：

是以淀粉为原料，经酶或酸结合法水解制成的一种淀粉糖浆，和液体葡萄糖相比，麦芽糖浆中葡萄糖含量较低（<10％），而麦芽糖含量较高（40％～90％）。

v按制法和麦芽糖含量不同可分别称为饴糖、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆等，其糖分组成主要是麦芽糖、糊精和低聚糖。

二、淀粉糖的性质

v1、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。

v2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％。

v3结晶性质：

糖的结晶性质主要与其应用有关。

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。

v4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。

例如，硬糖果、软糖果、面包、糕点。

v5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菌体内的水分被吸走，生长受到抑制。

主要与糖的结构和浓度有关。

v6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。

v7化学稳定性：

葡萄糖、果糖和淀粉糖浆都具有还原性，在中性和碱性条件下化学稳定性低，蔗糖不具有还原性，在中性和弱碱性条件下化学稳定性高。

食品一般是偏酸性的，淀粉糖在酸性条件下稳定。

v8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。

有的食品需要发酵，如面包、糕点等；有的食品不需要发酵，如蜜饯、果酱等。

第二节淀粉糖生产的基本技术

v一、淀粉的糖化

v淀粉糖化是所有淀粉生产的最基本最关键的工序，其主要性显而易见。

前面已提到，淀粉糖化有三种方法：

酸法、酶法和酸酶法，至于生产时选用哪种放法，一般以糖化所要求的DE值来确定。

如生产DE值为42~52的淀粉糖浆，多用酸法糖化，工艺简单，速度快，经济合理；生产DE值＞60的淀粉糖，则以酶法糖化为宜；对一些酶液化较困难的淀粉（如玉米等谷物淀粉）则应先酸法液化（至ED值15-20）后酶法糖化到所需程度。

（一）淀粉糖的酸糖化工艺

v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。

v一、酸糖化机理

v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，而在此酸仅起催化作用。

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。

二、影响酸糖化的因素

v1、酸的种类和浓度

v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。

Øa、盐酸——假设水解力为100，用碳酸钠中和，生成的氯化钠，增加糖液的灰分和咸味，增加葡萄糖的复合反应。

Øb、硫酸——水解力为50.35，经石灰中和，生成的硫酸钙，少量溶于糖液中，形成结垢，影响蒸发效率。

Øc、草酸——水解力为20.42，经石灰中和，生成的草酸钙不溶于水，而且可减少复合分解反应，但草酸价格贵。

v2、淀粉乳浓度

v通过调节淀粉乳的浓度可以有效的来控制复合和分解反应。

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。

v3、温度、压力、时间

v温度、压力、时间的增加均能增进水解作用。

v生产上对淀粉糖浆一般控制在283～303kPa，温度142～145℃，时间8～9min；

v结晶葡萄糖则采用252～353kPa，温度138～147℃，时间16～35min。

v4、淀粉的纯度：

v工业淀粉，即使质量最好的淀粉都含有一定的杂质如蛋白质、磷酸盐、脂肪、纤维素、Ca2+、K+、Mg2+、Na等。

v这些杂质都含不同程度地降低酸的有效浓度（以蛋白质和磷酸盐影响最大）。

因此，供葡萄糖生产的淀粉，纯度一定要高。

三、酸糖化工艺

v工业上采用的淀粉酸糖化方法有两种：

间歇式的加压罐糖化法和连续式的管道糖化法：

直接加热式管道/间接加热式管道

v1、间歇式的加压罐糖化法：

在一密闭的糖化罐内进行

v步骤：

开启糖化罐进汽阀门，排除罐内冷空气→保持罐压0.03～0.05MPa→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

v1）直接加热式

Ø工艺流程：

淀粉乳与酸液分别在贮槽内储存→调配罐

内混合→整浓度和酸度→用定量泵输送淀粉乳至维持罐→蒸

汽喷射加热器升温→在蛇管反应器进行糖化反应→控制温度

、压力和流速，以完成糖化过程→糖化液进入分离器闪急冷

却→二次蒸汽急速排出→糖化液迅速至常压，冷却到100℃

以下→进入贮槽进行中和

v2）间接加热式

Ø工艺流程：

淀粉浆在配料罐内连续自动调节pH值→用高

压泵打入管式的管束糖化反应器内→内外间接加热→反应一

定时间后→经闪急冷却后中和

Ø优点：

物料在流动中可产生搅动效果，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。

（二）淀粉的酶液化和酶糖化工艺

v一、淀粉酶

v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。

v1、α-淀粉酶

v1）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。

vα-淀粉酶作用于直链淀粉和支链淀粉的方式

v2）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¡±。

最适液化温度为85～90℃。

v3）酶的性质：

Øα-淀粉酶较耐热；

Ø不耐酸，最适pH值为5.5～6.5；

Ø均含有钙离子，钙与酶分子结合紧密，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。

2、β-淀粉酶

v1）作用点：

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。

v2）酶源：

β一淀粉酶以大麦芽及麸皮中含量最丰富。

v3）性质：

最适pH5.0-5.4，最适温度60℃。

3、糖化酶（葡萄糖淀粉酶）

v1）作用点：

糖化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。

但专一性差。

v2）酶原和性质：

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。

Ø黑曲霉为55～60℃，pH值3.5～5.O；

Ø根霉50～55℃，pH值4.5～5.5；

Ø拟内孢霉为50℃，pH值4.8～5.0。

4、脱支酶

v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。

v脱支酶分为：

Ø直接脱支酶：

可水解未经改性的支链淀粉或糖原中的α-1，6糖苷键

Ø间接脱支酶：

仅可作用于经酶改性的支链淀粉或糖原

Ø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。

二、淀粉酶糖化工艺

v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。

v酶液化和酶糖化的工艺称为双酶法或全酶法。

v液化也可用酸，酸液化和酶糖化的工艺称为酸酶法。

v1、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。

v2、液化程度：

淀粉在酶液化或酸液化工序中水解到葡萄糖值15～20范围合适。

v3、液化方法

v1）升温液化法

v2）高温液化法

v3）喷射液化法

三、糖化

v糖化：

利用葡萄糖淀粉酶将液化工序中经α-淀粉酶水解生成糊精和低聚糖范围的较小分子产物，进一步将这些产物水解成葡萄糖。

v纯淀粉通过完全水解，会增重，每100份淀粉完全水解能生成111份葡萄糖，但现在工业生产技术还没有达到这种水平。

v1、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。

v2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。

二、精制和浓缩

v淀粉糖化液的糖分组成中存在各种杂质，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。

v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。

v一、中和

v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。

v二、过滤

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

v三、脱色

v工业上一般采用骨炭和活性炭脱色。

✓1、脱色工艺条件：

Ø1）糖液的温度：

一般以80℃为宜；

Ø2）pH值：

糖液pH值对活性炭吸附无直接关系；

Ø3）脱色时间：

以25～30min为好；

Ø4）活性炭用量：

一般采取分次脱色的办法；

✓2脱色设备：

脱色罐，罐内设有搅拌器和保温管，罐顶部有排汽筒。

v四、离子交换树脂处理

v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。

v五、浓缩

v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℃。

v蒸发操作有间歇式、连续式和循环式3种。

第三节淀粉糖的生产工艺

葡萄糖生产工艺

v一、葡萄糖浆分类

v淀粉经不完全水解得葡萄糖和麦芽糖的混合糖浆，称为葡萄糖浆，亦称淀粉糖浆，这类糖浆中还含有低聚糖、糊精。

v糖浆的组成因所用工艺和水解程度不同而有差异，并且具有不同的物理和化学性质。

v葡萄糖浆的指标：

糖浆浓度在80％一83％，DE值在20—80之间，为无色、透明、黏稠的液体，储存性质稳定，无结晶析出。

v1、低转化糖浆：

DE值在30以下的葡萄