淀粉制品第5章(1-2节2)

1、直接加热式
淀粉与水在一个贮槽内调配好，酸液在 另一个槽内贮存，然后在淀粉乳调配罐 内混合，调整浓度和酸度，利用定量泵 输送淀粉乳，所采用的泵可以是离心泵、 多级活塞泵或螺旋泵。 蒸汽喷入加热器升温，淀粉乳受热立即 糊化、液化，进入维持罐，然后流经蛇 管反应器进行糖化反应，控制一定的温 度、压力和流速，以完成糖化反应。
1、酸 解 法
淀粉的水解在工业上常称为转化，酸法转化 工艺是最早出现的工业化淀粉水解方法 原理：它是淀粉分子和水分子反应，使淀粉 分子中糖苷键加水分解生成糖浆，需要在用 加热、加压和有酸存在的条件下才能使水解 淀粉分子的反应得以进行。
酸解法
检测指标： 糖化度：淀粉分子水解为基本葡萄糖分子的 程度称为糖化度，通常用DE值表示。 DE值：就是指糖化液中的还原糖含量(以葡 萄糖计)占干物质的百分率，又称葡萄糖值。 糖浆中的葡萄糖实际含量 (DX)稍低于葡萄糖 值(DE)。
二、酸水解淀粉糖浆生产工艺流程
当前，酸法低转化糖浆和高转化糖浆的生产 已采用酸酶法或双酶法，酸水解生产淀粉糖 浆的技术主要用于中转化糖浆的生产，其工 艺流程按下图进行。
二、酸水解淀粉糖浆生产工艺流程
三、间断糖化----糖化设备
2、淀粉乳和酸的加入方法
将全部酸用水冲淡后加入糖化罐中，酸水量以能淹 没罐底的环形蒸汽分布器为度。打开蒸汽阀门，待 酸水煮沸后，再引入淀粉乳，淀粉乳的引入速度不 能过快，以保持能使酸水继续沸腾为宜; 将全部酸的1/3~1/2用水冲淡后加入糖化罐中，其余 的酸混入淀粉乳中; 把全部的酸混入淀粉乳中。 第二种方法使用比较普遍。
糖化均匀 糖化液质量高 颜色浅 精制费用低 热能利用率高 蒸发费用低 可自动控制 节省劳动力 生产成本低。
第二节 淀粉酸水解工艺
淀粉经酸水解完全糖化的最终产物为葡萄糖，不全 糖化的产物则由葡萄糖、麦芽糖、低聚糖、糊精等 组成，称为淀粉糖浆。 低转化糖浆DE值在20%以下，又称低DE值糖浆。 中转化糖浆指DE值在38%~42%的淀粉糖浆，又称 中DE值糖浆，其糖分组成大约为:葡萄糖23%、麦 芽糖21%、三糖和四糖20%、糊精36%。 高转化糖浆指DE值为60%-70%的淀粉糖浆，又称 高DE值糖浆。
粘度：葡萄糖和果糖粘度较蔗糖低。葡麦糖浆的粘度较
高。
冰点降低：浓度高，相对分子量小，冰点降低多，葡糖
糖浆冰点降低的程度高于蔗糖。
化学稳定性：葡萄糖、果糖和葡麦糖浆都具有还原性，
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。蔗糖不具有还原性。
发酵性：酵母能发酵葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖等，
二、葡萄糖的复合反应
淀粉酸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聚合，失掉水分 子，相应地生成二糖、三糖和其他较高分子的低聚 糖等，这种反应称为复合反应。 复合反应有水分子生成，干物质浓度有所减低，出 现化学减重现象。两个葡萄糖分子复合成二糖的变 化可表示为:
2C6H12O6→C12H22O11 +H2O
1.复合糖种类
复合糖中以二糖为主，夹有少量三糖
脱水葡萄糖，其结构为1，6-脱水β- D-六环葡萄糖， 属于内糖苷，是葡萄糖C1碳原子和C6碳原子间的 羟基失掉一个水分子而成。 在淀粉糖化液中，脱水葡萄糖的生成量随水解程度 的增加而增高。 酶法糖化淀粉所得的糖化液中就不含有这种糖
三、淀粉糖品的性质
甜味:甜味比较：果糖>蔗糖>葡萄糖>麦芽糖>乳糖
溶解度：果糖最高，其次是蔗糖、葡萄糖室温下葡萄糖
溶液的溶解度约为50%。工业上储存淀粉糖液一般是在较 高的温度下储存较高浓度的溶液。
结晶性：蔗糖易结晶，晶体能长得很大；葡萄糖也相当
易于结晶，但晶体细小；果糖难结晶；葡麦糖浆不结晶， 并具有防止蔗糖结晶功能。
2、糖化液的组成
淀粉水解产物称为糖化液。
3、无机酸的选择
淀粉水解反应实际是淀粉分子和水分子间反应，无 机酸则为催化剂。
水解速度取决于温度、酸和淀粉浓度。
淀粉浆的酸化，通常使用盐酸，但偶尔也用硫酸或 草酸。
4、化学增重
纯淀粉通过完全水解，每个葡萄糖单位 (C6H10O5 ) 能转化成一个分子葡萄糖 (C6H12O6 )，即葡萄糖的 理论收率为111.11%。它的实际收率要比这个值低， 有105%~108%。 100份淀粉中有多少份淀粉转化成葡萄糖，称为淀 粉转化率。 转化率=实际收率/1.11。
果糖： •1897年发现碱性异构化用蔗糖生产果糖，但反 应不易受控制、转化率低，糖分易分解、糖品 颜色深、味道差、精制困难 •1957年，美国入马歇耳发现假单孢杆菌酶能催 化葡萄糖异构化成果糖 •1965年，日本高崎义辛于土壤中分离白色链霉 菌，1966年日本首先利用异构酶生产果葡糖
•1967年，美国Clinton玉米加工公司首先利用水 溶异构酶间歇工艺生产果糖含量14%的果葡糖 浆，次年用固定化异构酶提高果糖含量到42% •1972年美国采用固定化异构酶连续生产工艺。 1978年采用色谱分离技术将42%果葡糖浆中葡 萄糖和果糖分离开得到果糖含量90%以上产品
1、反应机理
淀粉分子中糖苷键的加水分解过程包括以下几 步:首先酸催化剂的H+离子与糖苷键的氧原子 结合生成共轭酸 （ Ⅰ ），共轭酸的O-Cl键 断裂生成Cl 正碳原子 (Ⅱ )，水分子再与具有 正电荷的Cl结合生成 (Ⅲ)， (Ⅲ)失掉H+ ， 离子得到还原糖(Ⅳ )。此外，(Ⅱ)还可以通过 共振作用，氧原子上的一对电子移向O-C、 键生成双键，使氧原子具有面电荷，形成 (Ⅴ)
吸湿性和保湿性：无水α-葡萄糖吸湿性好，果糖吸湿性
强，葡萄糖经氢化转化成山梨醇具有良好的保湿性。
渗透压力：较高浓度糖液渗透压高，单糖的渗透压力高
于二糖约2倍，葡萄糖注射液浓度为5%是因为与体组织细 胞渗透压相同。
代谢性质：血液中的糖为葡萄糖，血糖由胰岛素控制。
果糖、山梨醇和木糖醇代谢不需要胰岛素控制，适用于糖 尿病患者作为甜味剂。果糖不易被口腔细菌利用，木糖醇 不能被口腔细菌利用。
管道清洗
应用糖化管道生产糖浆，一些脂肪类物质易 附着于管壁上，并逐渐增厚，影响糖化液的 流速，需每周清洗一次。 清洗时保持糖化温度，泵入清洗液，清洗液 由稀酸和稀碱液组成，依水-稀酸-水-稀碱-水 的顺序清洗，稀酸为0.5%H2SO4 ，稀碱为 0.5mol/LNaOH。
2、间接加热式
柯路叶氏糖化管道
2、影响复合反应的条件因素
葡萄糖的浓度。糖液浓度与复合反应关系很大，低 浓度不发生反应，浓度增高发生复合反应，浓度越 高，复合反应进行程度越高。 酸的种类与浓度。不同种酸对王葡萄糖复合反应的 催化作用不同。以盐酸最强，其次为硫酸、草酸， 酸的浓度加大，复合进行程度增加。 温度和时间。在葡萄糖复合反应没有达到平衡之前，随着
以径高比1:1左右为宜。
四、连续糖化
间断糖化缺点：操作麻烦、劳动强度大、耗 能高、糖化不均匀、葡萄糖的复合分解反应 和糖液的转化程度控制困难。 为了克服这些缺点，采用管道糖化方法，将 加酸的淀粉乳用泵输送，流经管道，用蒸汽 加热，使淀粉乳糊化、糖化。 连续糖化分为直接加热式和间接加热式两种。
第二节 淀粉酸水解法原理
一、淀粉的水解反应 淀粉颗粒由直链淀粉和支链淀粉两种分子组 成，在酸作用下，颗粒结构被破坏，两种淀 粉分子中的α-1，4和α- 1，6糖苷键被水解成 游离态的葡萄糖，用化学反应式表示为: （C6H10O5）n+nH2O→nC6H12O6
淀粉的水解反应
通过麦芽糖和异麦芽糖水解速度比较实验， 表明不同糖苷键对水解也有一定影响， α-1， 4键的水解速度比α- 1，6键快3倍多。
二、淀粉糖品的种类
•结晶葡萄糖：含水α-葡萄糖、无水葡萄糖、β-葡萄糖
•全糖：主要成分为葡萄糖及少量低聚糖
•葡麦糖浆：主要成分为葡萄糖、麦芽低聚糖及糊精
•麦芽糖浆：主要成分为麦芽糖含量约40-50%
•果葡糖浆：F-42、F-55、F-90 •结晶果糖： β -D-六环果糖 •麦芽糊精：DE<20的淀粉水解产品
3、加压糖化操作
调乳。 泵入底水。 进料。 糖化。 放料。
4、糖化终点的确定
稀碘液比色法 酒精沉淀法
5、淀粉酸水解工艺条件的选择
淀粉乳浓度选择：淀粉水解时，淀粉乳的浓度越低，水
盐酸用量必须加以适当控制。 解越容易，水解液中葡萄糖纯度越高，糖液色泽也就越浅。
酸的种类和浓度：主要的酸有三种:盐酸、硫酸、草酸。
酸解法特点
优点：
适合任何精制淀粉；工艺简单；水解时间短；生产效率高； 设备周转快；糖化液过滤性能好。
缺点：
需在高温、高压和酸性条件下进行，酸液化会发生葡萄糖的 复合反应和分解反应，影响葡萄糖的产率，DE值低，为 90%左右，酸水解的副产物多，增加糖化液精制的困难。 酸水解的规律不能自行控制，定向生产各种糖类有一定难度。 DE值低于30时由于长的直链聚合物沉淀，糖浆会出现凝沉 现象；DE值超过55时，又会有过量的葡萄糖降解产品产生 并很难去除，使终产品呈黄色。
但不能发酵较大分子的低聚糖和糊精。
抗氧化性：糖溶液具有抗氧化性，有利于保持水果的风
味、颜色和维生素C，不致因氧化反应发生变化。
四、淀粉水解制糖的制备方法
在制备各种各样淀粉糖制品时，首先要通过 酸或酶把淀粉水解，然后利用水解所获得的 糖浆，通过不同途径转化成相应的糖制品。 淀粉水解的基本方法有三种:酸解法、酸酶结 合法、双酶法。
糖化的温度和时间：温度提高，水解反应速度加快，水
解所需时间变短。温度过高，复合反应和分解反应也相应加 快;温度过高，糖化相应的操作压力就较高，对设备耐压性能 要求就高;温度过高，酸对设备的腐蚀性能严重，淀粉水解压 力宜控制在蒸汽压力0.28~0.32MPa为好。