淀粉水解糖的制備方法

淀粉水解糖的制備方法第一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日酸的種類：無機酸，如鹽酸、硫酸、草酸等。優(yōu)點：適合任何精制淀粉，工藝簡單，水解時間短，生產(chǎn)效率高，設(shè)備周轉(zhuǎn)快，所得到糖化液過濾性能好。缺點：酸液化需在高溫、高壓和酸性條件下進行，酸液化會發(fā)生葡萄糖的復(fù)合反應(yīng)和分解反應(yīng)，影響葡萄糖的產(chǎn)率，DE值低，為90%左右，酸水解的副產(chǎn)物多，增加糖化液精制的困難。酸水解的規(guī)律不能自行控制，定向生產(chǎn)各種糖類有一定難度。酸水解DE值低于30時，由于長的直鏈聚合物沉淀，糖漿會出現(xiàn)凝沉現(xiàn)象，酸水解DE值超過55時，又會有過量的葡萄糖降解產(chǎn)品產(chǎn)生并很難去除，使終產(chǎn)品呈黃色。第二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日

二、酸酶結(jié)合法淀粉酶特性：對淀粉的水解具有高度專一性，只按照一定的方式水解一定種類和一定位置的葡萄糖苷鍵，酸水解則沒有這種專一性，水解方式也沒有一定的規(guī)律。酶水解特點：催化能力強，能在低溫下進行，但時間較長，液化后過濾困難。第三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日酸酶結(jié)合法概念：用與酸法相同的轉(zhuǎn)化工藝作為糖漿的初步轉(zhuǎn)化，此后接著用酶轉(zhuǎn)化。特點：過濾性能好（酸法液化）糖化程度高（酶法液化）基本操作：先用酸液化到葡萄糖值3～5%后，中和冷卻加入糖化酶，經(jīng)用酶糖化，糖化程度能達到DE值95%左右。第四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日酸酶結(jié)合法設(shè)備要求：利用管道設(shè)備連續(xù)進行，因為這樣調(diào)節(jié)、降溫和加液化酶的時間快，還可避免回流，若不用管道設(shè)備則由于葡萄糖液的黏度大，凝沉性強，過濾性質(zhì)差而難以進行。特點：與酸法工藝相比，酸酶結(jié)合法有了較大的進步，但它仍然要采用酸和高溫，復(fù)合反應(yīng)和分解反應(yīng)雖有所減少，但仍不可避免，糖化終點值還不夠高，而且液化結(jié)束后，仍要用堿來中和，依然會產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的鹽分。第五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日

三、雙酶法概念：采用酶液化和酶糖化的工藝稱為雙酶法或全酶法。操作：先加溫并添加液化酶以液化淀粉，產(chǎn)生相當(dāng)?shù)虳E值的液化液，再進一步用酶轉(zhuǎn)化。優(yōu)點：

不需要耐高溫、耐高壓、耐酸設(shè)備和設(shè)備要求低，水解條件相對溫和；糖漿的化合物組分可以控制；糖漿的品質(zhì)好，雜質(zhì)（羥甲基糠醛、色素、非發(fā)酵性異麥芽糖和龍膽二糖、蛋白質(zhì)、灰分等）含量低。缺點：生產(chǎn)周期長，尤其是夏天，糖液易變質(zhì)。第六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)淀粉酸水解法原理淀粉通過酸水解生成糖漿，在酸和熱的作用下，糖漿中的葡萄糖又會發(fā)生復(fù)合反應(yīng)和分解反應(yīng)。主要反應(yīng)：淀粉水解次要反應(yīng)：葡萄糖的復(fù)合和分解第八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日一、淀粉的水解反應(yīng)淀粉顆粒由直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種分子組成，在酸作用下，顆粒結(jié)構(gòu)被破壞，兩種淀粉分子中的α-1,4和α-1,6糖苷鍵被水解成游離態(tài)的葡萄糖，用化學(xué)反應(yīng)式表示為：(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O5第九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日1.淀粉顆粒結(jié)構(gòu)對水解的影響有序結(jié)構(gòu)：難水解，直鏈淀粉組成無定形結(jié)構(gòu)：易水解，支鏈淀粉組成緊密程度對酸水解的影響：馬鈴薯淀粉顆粒大、結(jié)構(gòu)松散，較玉米、小麥、高粱等谷類淀粉易水解；谷類淀粉相對而言又較稻米淀粉易水解，米淀粉顆粒小，結(jié)構(gòu)緊密，對酸作用的抵抗力較強，酸侵入顆粒內(nèi)部的速度較慢，水解起來也就比較困難。糖苷鍵對水解的影響：通過麥芽糖和異麥芽糖水解速度比較實驗，α-1,4鍵的水解速度比鍵α-1,6鍵快3倍多。第十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日2.反應(yīng)機理途徑1：首先酸催化劑的H+離子與糖苷鍵的氧原子結(jié)合生成共軛酸（Ⅰ），共軛酸的O-C1鍵斷裂生成C1正碳原子（Ⅱ），水分子再與具有正電荷的C1結(jié)合生成（Ⅲ），（Ⅲ）失掉H+離子得到還原糖（Ⅳ）。（Ⅱ）還可以通過共振作用，氧原子上的一對電子移向O-C1鍵生成雙鍵，使氧原子具有正電荷，形成（Ⅴ）。途徑2：通過鹽（oxoniumsalt）和離子，完成水解作用，但與上述的路線相比不占優(yōu)勢。第十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日糖苷鍵水解反應(yīng)過程

途徑1快→H+慢→H2O+R`OH快→快→-H+ⅠⅡⅣⅢⅤ↑↓H2O第十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日3.糖化液的組成淀粉經(jīng)水解所生成的糖化液的糖分組成是很復(fù)雜的，水解程度不同，生成不同葡萄糖質(zhì)的淀粉糖化液，它們之間的各種糖分組成百分率有顯著差別。水解過程的糖苷鍵斷裂是雜亂無章的，單糖（葡萄糖）在水解反應(yīng)開始即有生成，二糖、三糖等小分子低聚糖在水解開始階段也有生成，只是這些小分子糖所占糖的組成百分率較低，隨著反應(yīng)時間的延長，早期水解得到的高分子糊精、低聚糖被進一步水解，糖組分中的小分子糖比重逐漸上升，大分子糖比重有所下降。第十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日4.無機酸的選擇（1）鹽酸使用鹽酸糖化，鹽酸使用量為淀粉的0.1%～0.5%（pH1.8～2.3），糖化后用NaOH或Na2CO3中和，生成的NaCl溶于糖液中會增加糖液的灰分，并且具有咸味，會影響糖液質(zhì)量，但因鹽酸的催化效能高，用量少，生成NaCl量有限，對產(chǎn)品風(fēng)味影響不大，所以工業(yè)生產(chǎn)上仍多選鹽酸為催化劑。使用鹽酸的缺點：對設(shè)備腐蝕性較強，需要采用防腐蝕設(shè)備。第十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日（2）硫酸優(yōu)點：不腐蝕設(shè)備缺點：中和—用石灰，會使產(chǎn)品中溶有一定量的硫酸鈣存在，在蒸發(fā)時，在加熱面上生成鍋垢影響傳熱。脫色—用骨灰，硫酸鈣又會沉淀于骨灰顆粒上，影響骨灰的再生使用儲存

—溶解在糖液中的硫酸鈣會慢慢析出而變得混濁，工業(yè)上稱為硫酸鈣混濁。由于上述原因，工業(yè)上使用硫酸糖化并不多，采用陰離子交換樹脂精制工藝的工廠，因陰離子交換樹脂對硫酸吸附能力比較強，才選擇硫酸進行淀粉的酸水解。

第十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日（3）草酸缺點：催化效能相對較低，只為鹽酸的20.42%。使用量：淀粉的0.2%～0.5%。糖化后用碳酸鈣中和，生成的草酸鈣沉淀能全部過濾除掉。第十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日5.化學(xué)增重(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O616218180理論收率：純淀粉通過完全水解，每個葡萄糖單位（C6H10O5）能轉(zhuǎn)化成葡萄糖（C6H12O6），即葡萄糖的理論收率為111.11%。淀粉轉(zhuǎn)化率：100份淀粉中有多少份淀粉轉(zhuǎn)化成葡萄糖。轉(zhuǎn)化率=實際收率/1.11化學(xué)增重：水解反應(yīng)的重量增加。第十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日化學(xué)增重的應(yīng)用1.0000份的淀粉水解麥芽糖（二糖）——1.0556

高糖（三糖）——1.0324

糊精——看做沒有可以根據(jù)糖化液中葡萄糖、麥芽糖、高糖和糊精的含量百分率計算不同葡萄糖值下的淀粉糖化的化學(xué)增重。第十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第二十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日二、葡萄糖的復(fù)合反應(yīng)復(fù)合反應(yīng)定義：淀粉酸水解所生成的葡萄糖，在酸和熱的催化影響下，部分葡萄糖又會通過糖苷鍵相聚合，失掉水分子，相應(yīng)地生成二糖、三糖和其他較高分子的低聚糖等，這種反應(yīng)稱為復(fù)合反應(yīng)。復(fù)合反應(yīng)現(xiàn)象：水分子生成，干物質(zhì)濃度有所減低，出現(xiàn)化學(xué)減重現(xiàn)象。兩個葡萄糖分子復(fù)合成二糖的變化可表示為：2C6H12O6C6H22O11+H2O第二十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日1.復(fù)合糖種類復(fù)合二糖復(fù)合三糖脫水葡萄糖—1,6-脫水-β-D-六環(huán)葡萄糖葡萄糖復(fù)合反應(yīng)生成的二糖第二十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第二十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日2.影響復(fù)合反應(yīng)的條件因素葡萄糖濃度低濃度不發(fā)生反應(yīng)，濃度增高發(fā)生復(fù)合反應(yīng)，濃度越高，復(fù)合反應(yīng)進行程度越高。酸的濃度與種類鹽酸>硫酸>草酸酸的濃度加大，復(fù)合進行程度增加。反應(yīng)溫度在葡萄糖復(fù)合反應(yīng)沒有達到平衡之前，隨著溫度升高和加熱時間延長，有利于復(fù)合反應(yīng)的發(fā)生。時間隨加熱時間延長，復(fù)合二糖和脫水葡萄糖的量增加。第二十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第二十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日酸的種類與濃度。不同種酸對于葡萄糖復(fù)合反應(yīng)的催化作用不同。溫度和時間。在葡萄糖復(fù)合反應(yīng)沒有達到平衡之前，隨著溫度升高和加熱時間延長，有利于復(fù)合反應(yīng)的發(fā)生。表是葡萄糖液用酸化，加熱和℃條件下，時復(fù)合糖生成量，隨加熱時間延長，復(fù)合二糖和脫水葡萄糖都有一定程度的增加。第二十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日三、葡萄糖的分解反應(yīng)葡萄糖受酸和熱的影響發(fā)生脫水反應(yīng)，生成5-羥甲基糠醛，生成的物質(zhì)不夠穩(wěn)定，會進一步分解成乙酰丙酸和甲酸，或分子間脫水生成有色物質(zhì)。第二十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日反應(yīng)機理第二十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日5-羥甲基糠醛分解：第二十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)淀粉酸水解工藝一、酸水解淀粉糖漿的種類完全糖化——葡萄糖不完全糖化——葡萄糖、麥芽糖、低聚糖、糊精等組成（稱為淀粉糖漿）低轉(zhuǎn)化糖漿：DE<20%

中轉(zhuǎn)化糖漿：DE38%~42%

高轉(zhuǎn)化糖漿：DE60%~70%第三十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日↓→↓淀粉配料糖化中和過濾一次脫色過濾一次蒸發(fā)二次脫色過濾二次蒸發(fā)↓水酸純堿→→→→→↓↓↓↓↓↓↓活性炭碳泥↓蒸發(fā)貯存灌裝產(chǎn)品→→碳泥碳泥Na+型陽離子交換樹脂→→蒸發(fā)貯存灌裝產(chǎn)品→→→→貯存灌裝產(chǎn)品→二、酸水解淀粉糖漿生產(chǎn)工藝流程第三十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日三、間斷糖化方法1：加壓罐法，間歇操作——舊方法方法2：管道法，連續(xù)操作——新方法第三十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第三十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日糖化終點的確定碘色試驗：以淀粉及水解物遇碘呈色上的差異判斷糖化終點。方法：將10mL稀釋碘液（0.25%）于小試管中加入5滴糖液混勻，觀察顏色變化。將已知DE值的糖漿和稀碘液混勻制成標(biāo)準(zhǔn)色管，將糖化液。酒精試驗：生產(chǎn)結(jié)晶葡萄糖需要的糖化程度較高，要用酒精試驗糖化進行程度。方法：取糖化液試樣，滴幾滴于酒精中，呈白色糊精沉淀，隨糖化進行，糊精被水解，白色沉淀也逐