淀粉的水解工艺.doc

第五章 淀粉的水解工艺

一 教学要求及目标

基本要求：

1. 要求学生掌握淀粉的酸水解原理和酸水解工艺.

2. 要求学生掌握淀粉的酶水解原理和酶水解工艺.

3. 要求学生掌握淀粉酶的种类,特性和使用注意事项.

二 教学内容及学时分配(4学时)

1.淀粉水解糖的制备(10分钟), 淀粉酸水解原理(30分钟), 淀粉酸水解工艺(20分钟),复习第一章淀粉的结构和化学性质(20分钟).

2.淀粉酶的种类,来源和性质(40分钟), 淀粉酶的水解液化(25分钟),酶法糖化技术(15分钟),糖化液精制(15分钟)

三 教学重点,难点

重点：

淀粉水解原理

难点：

淀粉水解原理

四.教学方法

采用多媒体的教学方式进行教学

五.教学过程

第五章淀粉的水解工艺

复习第一章淀粉的结构和化学性质(20分钟).

第一节 淀粉水解糖的制备方法(10分钟)

利用淀粉作原料生产的糖品称淀粉糖.淀粉水解的方法有三种：酸解法;酸酶结合法;双酶法.

一.酸解法

酸解法实际上是淀粉分子和水分子在酸性和一定的温度,压力条件下反应,使淀粉分子中的糖苷键加水分解生成糖浆.

DE值即葡萄糖值是指糖化液中还原糖的含量(即淀粉水解成葡萄糖的量)占干物质的百分比.

酸解法的特点：

1.适应于任何精制淀粉,工艺简单,水解时间短,生产效率高,糖化液过滤性能好.

2.必需在高温,高压和酸性条件下,易发生复合反应和分解反应.酸水解的副产物多.

二.酸酶结合法

酸酶结合法是指淀粉分子在酸性和一定的温度,压力条件下先水解反应,使淀粉初步转化,然后用淀粉酶转化,使淀粉和其它糖转化成葡萄糖.

酸酶结合法的特点：

1.具有酸水解法和酶解法的有点.

2.但是也要在高温,高压和酸性条件下进行.

3.只能用管道设备进行生产

三.双酶法

采用酶液化和酶糖化的工艺称双酶化.

双酶法的特点：

1.糖化产物可控制,糖化产物品质大大改善,杂质少.

2.生产周期长,糖液易变质.

第二节 淀粉酸水解化原理(30分钟)

在淀粉酸水解糖化过程中有三种反应：水解反应,复合反应和分解反应.

一.淀粉的水解反应

(C6H10O5)n+nH2O n (C6H12O6)

影响淀粉的水解反应的因素：淀粉的结构;水解温度;酸度;淀粉的浓度.

1.反应机理

2.糖化液的组成

3无机酸的选择

4.化学增重

二.淀粉的复合反应

淀粉的复合反应是指淀粉水解所生成的葡萄糖,在酸和热的催化影响下,部分葡萄糖又会通过糖苷键相结合,失去水分子生成二糖,三糖或其它低聚糖.

2C6H12O6 C12H22O6+H2O

1.复合糖的种类

2.影响复合反应的因素： 1.葡萄糖的浓度;2.酸的种类和浓度;3.温度和时间.

三.葡萄糖的分解反应

1.反应机理：葡萄糖脱水生成5-羟甲基糠醛, 5-羟甲基糠醛进一步分解成乙酰丙酸,甲酸或分子间脱水生成有色物质.

2.影响反应的因素：1.葡萄糖的浓度;2.酸的种类和浓度;3.温度和时间.

第二节 淀粉的水解工艺(20分钟)

一.酸水解淀粉糖精的种类

根据淀粉经酸水解程度分三类

1.低转化糖浆：DE值在20%以下,其水解方法用酸酶结合法和双酶法

2.中转化糖浆：DE值在38%~45%,又称标准糖浆,其糖分组成是葡萄糖23%,麦芽糖21%,三糖和四糖20%,湖精36%.其水解方法用酸水解法

3.高转化糖浆：DE值在60%~70%,其水解方法用酸酶结合法和双酶法

二.酸水解淀粉糖浆生产工艺流程

三.间断糖化(加压罐法)

1.糖化设备：加压糖化罐

2.淀粉乳和酸的加入方法

3.加压糖化操作

4.糖化终点的确定

5.淀粉酸水解工艺条件的选择

1)淀粉乳浓度

2)酸种类和浓度：用酸量为干淀粉的0.5%~0.8%,PH为1.5~1.8

3)糖化温度和时间

4)其它因素

四.连续糖化(管道法)又分直接加热和间接加热法

间歇式和连续式糖化方式的比较
项目
间歇式
连续式
设备投资
对淀粉质量要求
操作
糖化温度
糖化时间
蒸汽量
产品质量
糖化罐较贵
对淀粉质量没要求
简单
134~144
15~30
较多
糖化不均匀,易分解反应
加热器和计量器贵
要求淀粉质量稳定
条件定了后简单
144~151
10~15
较少
产品质量均匀,分解产物少

第二课 (2课时)

第四节 淀粉酶(40分钟)

一.α-淀粉酶(EC3.2.1.1, α-1,4葡聚糖葡聚糖基水解酶)

1.作用方式

1)α-淀粉酶水解淀粉分子从分子内部进行的,水解中间的α-1,4键没有先后是杂乱的.

2)其水解分两步;一步先快速把淀粉分子水解成麦芽糖和麦芽三糖.二步是把麦芽

三糖水解成葡萄糖和麦芽糖.

3)α-淀粉酶不能水解麦芽糖中的α-1,4键和α-1,6键及其附近的α-1,4键.该酶对支链淀粉水解慢.

2 α-淀粉酶的来源和类型

工业上用的α-淀粉酶主要来源于微生物,如芽孢杆菌,曲酶

3. α-淀粉酶的性质

1)热稳定性和最适反应温度

2)PH值影响

3)Ca+的影响

4)淀粉浓度的影响

4.主要的α-淀粉酶

1)解淀粉液化芽孢杆菌α-淀粉酶

2)地衣芽孢杆菌α-淀粉酶

3)米曲酶α-淀粉酶

二.葡萄糖淀粉酶(EC3.2.1.3, α-1,4葡聚糖葡糖水解酶又称糖化酶)

1.酶的水解方式

1)是一种外酶,水解是从非还原末端的α-1,4键开始,产物为葡萄糖.

2)可水解α-1,3键和α-1,6键,但是水解速度慢.

3)对α-1,6键的切断的前提是只有一个α-1,6键的C6位葡萄糖还原末端基结合其他葡萄糖基的基质.

2.葡萄糖淀粉酶的来源

主要来源于黑曲酶,根酶和内孢酶

3.复合反应和葡萄糖转移酶对淀粉糖化的影响

复合反应和葡萄糖转移酶对淀粉糖化有不利影响,工业上淀粉糖化选择淀粉浓度和用酶量不宜过高;对葡萄糖转移酶采取除去或灭活的方法降低葡萄糖转移酶对糖化的影响.

4.酶的性质

三. β-淀粉酶(EC3.2.1.2, α-1,4葡聚糖麦芽糖水解酶)

1.酶的水解方式

1)β-淀粉酶能水解α-1,4糖苷键,不能水解α-1,6糖苷键

2)水解从非还原末端开始,水解相邻的α-1,4糖苷键产生麦芽糖,是外酶.

3)在水解支链淀粉时一般只有40%～60%的成为麦芽糖,其它没被水解的为糊精或低聚糖.

2. β-淀粉酶的来源

1)植物,大麦,小麦,大豆和甘薯

2)微生物主要是芽孢杆菌

3.酶的性质不耐热

四. 真菌α-淀粉酶

五. 脱支酶

1) 支链淀粉酶

2) 异淀粉酶

3) 脱支酶与其它淀粉酶的混合使用

六. 葡萄糖异构酶

七. 酶芽低聚糖生成酶

第五节 淀粉酶的水解液化(20分钟)

一.液化方法

1. 直接升温法

2. 喷淋液化法

3. 喷射液化法

二.液化条件和液化程序的控制

1.原料的选择

2.酶的选择

3.液化程度的控制

1)DE值控制

2)碘色反应的控制

3)透光率及澄清度控制

三.液化液化方法的选择

1.三种液化方法的比较

2.生产不同糖制品时液化方法的选择

第六节 酶法糖化技术(15分钟)

一. 糖化机理

淀粉原料经过糊化,液化,产生少量的葡萄糖,大量的糊精,低聚糖,为了更完全的水解淀粉,则须用酸或酶来进行糖化.理论上100克淀粉可水解111.11克葡萄糖.

二.糖化方法

液化后把料液调PH值4.0～4.5,调温到60～62℃,再加糖化酶糖化24～48小时.

三.糖化工艺条件

1.液化液的DE值 15%～20%

2.糖化的PH,温度和加酶量

1)PH值和温度. 4.0～4.5, 60～62℃

2)加酶量,100ｕ/ｇ淀粉

3.液化酶的选择

四.糖化酶固定化及连续糖化技术

第七节 糖化液的精制(20分钟)

一,糖液中杂质的来源和影响

1.原料淀粉

2.辅料

3.生产过程中产生的杂糖

4.色素

二.中和

1.中和的原理

使用盐酸时,用碳酸钠中和;使用硫酸时,用碳酸钙中和.中和后的PH值4.0～4.5.

2.中和工艺

三.过滤

1.过滤介质和助滤剂

2.过滤工艺条件

3.过滤机

四.脱色

用过滤机脱色,糖化液通过有活性碳的滤布脱色

五.离子交换

1.离子交换树脂,常使用的离子交换树脂介绍

2.离子交换树脂精制工艺

3. 离子交换树脂精制连续操作工艺

六.蒸发浓缩

1. 蒸发浓缩过程和方式的选择

2. 蒸发浓缩设备

3. 蒸发浓缩工艺操作