淀粉水解糖制备1已看课件

一、淀粉的水解的理论基础一、淀粉的水解的理论基础1淀粉的颗粒的外观淀粉的颗粒的外观淀粉颗粒呈白色，不溶于冷水和有机溶剂，其内部呈结晶组织。形状不规则，大致分为圆形、椭圆形和多角形。如马铃薯、甘薯的淀粉为圆形。淀粉颗粒的构成如下淀粉颗粒的构成如下：氢键 聚集 淀粉分子链 针状晶体 淀粉颗粒2，淀粉的分子结构，淀粉的分子结构淀粉可分为直链和支链淀粉两类。直链淀粉-1，4键连接,可溶，遇I2呈纯纯蓝色蓝色。支链淀粉的直链部分-1，4键连接，分支点-1，6键连接,高温水中可溶,遇I2呈兰兰紫色紫色。一般植物中直链淀粉含量为2025%，支支链淀粉链淀粉占7580%。3 淀粉在水淀粉在水-热处理过程的中变化热处理过程的中变化（1）水）水-热处理的目的热处理的目的淀粉原料经过水热处理，使淀粉从细胞中游离出来，并转化为溶解状态，以便淀粉酶系统进行糖化作用。（2）淀粉的膨胀和溶解）淀粉的膨胀和溶解膨胀膨胀：淀粉遇水加热后，水分子渗入淀粉颗粒的内部，使淀粉分子的体积和重量增加的现象。糊化糊化：在温水中，当淀粉颗粒无限膨胀形成均一的粘稠液体的现象。溶解或液化溶解或液化：淀粉糊化后，如果提高温度至 130，支链淀粉的全部（几乎）溶解，网状结构彻底破坏，淀粉溶液的粘度迅速下降，变为流动性较好的醪液，这种现象称为淀粉的淀粉的溶解溶解或液化或液化。二、淀粉水解糖的制备二、淀粉水解糖的制备淀粉糖化的方法淀粉糖化的方法1.酸解法酸解法2.酶解法酶解法3.酸酶结合法酸酶结合法1 酸解法（酸糖化法）酸解法（酸糖化法）定义定义：以酸为催化剂，在高温高压下将淀粉水解为葡萄糖的方法。优点：优点：工艺简单，设备较单一水解时间短，设备周转快缺点：缺点：需耐高温、高压和耐腐蚀的设备副产物多，淀粉的转化率低对原料要求高废水难处理酸解法中常用的酸酸解法中常用的酸 盐酸盐酸：高效，但中和后产生氯化物，增加糖液灰分，对葡萄糖的结晶，分离及收率会有影响。硫酸硫酸：能力仅次于盐酸，用碳酸钙中和，经脱色，离子交换可除去。草酸草酸：能力低，用石灰中和生成草酸钙，脱色过滤易除去，非强酸，减少了复合反应。2 酶解法酶解法 定义定义：以酶为催化剂，在常温常压下将淀粉水解：以酶为催化剂，在常温常压下将淀粉水解为葡萄糖的方法。包括为葡萄糖的方法。包括液化液化和和糖化糖化两个过程，故两个过程，故又称双酶水解法。又称双酶水解法。优点优点：反应条件温和反应条件温和副反应少，淀粉质量高副反应少，淀粉质量高可在较高淀粉浓度下水解，对预料要求不高可在较高淀粉浓度下水解，对预料要求不高糖液的质量高、营养物质较丰富糖液的质量高、营养物质较丰富缺点：缺点：水解时间长，夏天糖液容易变质水解时间长，夏天糖液容易变质（一）淀粉的液化1、淀粉液化、淀粉液化-酶法液化酶法液化（1）-淀粉酶：淀粉酶：将淀粉水解为糊精及少量麦芽糖，淀粉受到-淀粉酶的作用后，遇碘呈色很快反应，如下表现：蓝紫红浅红不显色(即碘原色)（2）糖化酶：）糖化酶：作用于淀粉的l，4键结合，从葡萄糖键的非还原性末端起将葡萄糖单位一个一个的切断为葡萄糖。（3）-淀粉酶：淀粉酶：能水解-1，4糖苷键，不能水解-1，6糖苷键。水解由淀粉分子的非还原末端开始，水解产物只有麦芽糖。（4）异淀粉酶：）异淀粉酶：水解支链淀粉和糖原分子中支叉地位的-1，6糖苷键，使支叉结构断裂。但对于直链结构中的-1，6糖苷键却不能水解2、液化方法与选择、液化方法与选择（1）间歇（升温）液化法（2）半连续（高温、喷淋）液化法（3）连续（喷射）液化法（1）间歇（升温）液化法）间歇（升温）液化法工艺工艺：将浓度3040%淀粉乳调整pH到6.5，加入CaCl2(0.01mol/L)和一定量淀粉酶(58u/克淀粉)，剧烈搅拌，加热到8590，保持3060分钟，达到液化程度(DE 1518)，升温到100，灭酶10分钟。此方法简便，但效果较差，能耗大，原料此方法简便，但效果较差，能耗大，原料利用率低，过滤性能差利用率低，过滤性能差。（2）喷淋连续进出料液化法）喷淋连续进出料液化法工艺：工艺：将淀粉乳调整到适当pH和Ca2+浓度，加入一定量的液化酶，用泵打给喷淋头引入液化罐中（其中已有90热水），淀粉糊化后，立即液化，至保温罐90保温40分钟，达到液化的程度。优点优点：设备和操作简单，效果比间歇液化好。缺点缺点：不安全，蒸汽耗量大，温度无法达到最佳温度，液化效果差，糖液过滤性能也差。（3）连续（喷射）液化法）连续（喷射）液化法利用喷射器将蒸汽直接喷射至淀粉薄层，以在短时间内达到要求的温度，完成糊化和液化。喷射后，进入保温罐，8590保温45分钟。优点优点：设备小，便于连续操作，原料利用率高，转化率高，蛋白质凝聚好。喷射液化的几种流程：喷射液化的几种流程：一段高温喷射液化单罐维持连续出料多段液化：多次加酶，多次加热，适用各种原料（特别是难液化的小麦，玉米淀粉）一段高温喷射液化工艺一段高温喷射液化工艺：控制要点：控制要点：淀粉乳浓度30%左右pH6.06.5喷射器出口温度（1053）C，保温97100 C，3060min。单罐维持连续出料多段液化工艺液化程度的控制液化程度的控制I2试试测定测定DE值值DE值高，糊精太小，不利于糖化酶作用，影响值高，糊精太小，不利于糖化酶作用，影响催化效率，终点催化效率，终点DE值低。值低。DE值低，液化不彻底，糖化速度慢，酶用量大，值低，液化不彻底，糖化速度慢，酶用量大，时间长，过滤性能差。时间长，过滤性能差。透光率和澄清度透光率和澄清度 液化效果的标准液化效果的标准液化彻底-60C时液化液要稳定，不出现老化现象，不含不溶性淀粉颗粒，液化液透明、清亮。酶法液化方法比较酶法液化方法比较直接升温法直接升温法：设备简单，操作简便，投资少，见效快。缺点是能耗大，原料利用率低，液化液过滤性能较差喷射液化法喷射液化法：原料利用率高，液化液过滤性能好。缺点是设备复杂，操作要求高，要求有一定的压力蒸汽，稳定的进出料速度。（二）淀粉的糖化（二）淀粉的糖化1、糖化理论、糖化理论糖化：糖化：以无机酸或酶为催化剂，在一定温度下使淀粉水解，将淀粉全部或部分转化为葡萄糖等可发酵性糖的过程。糖化剂糖化剂：糖化过程中所用的催化剂。包括无机酸和酶。糖化的目的糖化的目的：将淀粉转化为可发酵性糖。理论收率（理论收率（111.11%)（C6H10O5)n+H2O nC6H12O6 162 18 180实际收率（实际收率（105%108%）淀粉转化率淀粉转化率 DE值：糖化液中还原糖含量（以葡萄糖计）占干物质的百分率，用以表示淀粉糖的糖组成。还原糖用斐林法或碘量法斐林法或碘量法测定。糖化的过程检测糖化的过程检测检验液化检验液化：是否有淀粉，用碘液，是否呈兰色；检验糖化检验糖化：是否水解完全测定还原糖；用无水酒精用无水酒精。淀粉水解过程的反应淀粉水解过程的反应主反应主反应：糖化（水解作用）副反应副反应：复合反应复合反应（在酸和热作用下，部分葡萄糖经1，6键结合成龙胆二糖，异麦芽糖和其他低聚糖。）分解反应分解反应（葡萄糖分解为羟甲基糠醛，有机酸和有色物质等非糖产物）酶法糖化的工艺流程液化液化糖化糖化灭酶灭酶过滤过滤贮糖计量贮糖计量发酵发酵 工艺要点工艺要点：糖化pH 4.2-4.5温度60C左右糖化酶用量150U/g淀粉糖化时间32小时，用无水酒精无水酒精检验无糊精存在时，糖化结束，然后将pH调整至4.8-5.0，维持20分钟灭酶。4、水解糖液的质量要求和控制要点（1）水解糖液的质量要求）水解糖液的质量要求色泽：呈强黄色透明液糊精反应：无还原糖含量，18左右DE值：90以上透光率：6080左右（650纳米）pH值：4.64.8淀粉转化率：92%以上（实际产量/理论产量）（2）水解糖液质量的控制要点）水解糖液质量的控制要点合理控制淀粉乳浓度糖液要清溶液中不含糊精糖液要新鲜糖液贮存容器一定要保持清洁，定期清理和清洗，防止酵母菌等浸入（3）酸酶结合法 酸酶法酶酸法是集酸法和酶解法制糖优点。是集酸法和酶解法制糖优点。第四节第四节 糖蜜原料糖蜜原料一、糖蜜的来源与特点一、糖蜜的来源与特点 1、来源、来源甘蔗糖厂的副产物甜菜糖厂的副产物糖蜜中一般含有大量杂菌，主要为产酸细菌；二、糖蜜前处理的方法二、糖蜜前处理的方法1、加酸通风沉淀法、加酸通风沉淀法（冷酸通风处理法）：（冷酸通风处理法）：糖蜜加水稀释到糖蜜加水稀释到500Bx 加入加入0.20.3浓硫酸，通入压缩空气浓硫酸，通入压缩空气1h 静置澄静置澄清清8h，取上清液。，取上清液。2、加热加酸沉淀法、加热加酸沉淀法（热酸通风沉淀法）：糖蜜加水稀释到40 加适量硫酸调节pH值到44.5 放入澄清槽加热至8090，通风30min 保温 7080 812 小时，取上清液。3、添加絮凝剂澄清处理法、添加絮凝剂澄清处理法：糖蜜稀释至3040 Bx 加硫酸调pH 33.8 加热至90 添加8ppm聚丙烯酰胺（PAM），搅拌均匀 静置1小时，取上清液。三、谷氨酸发酵糖蜜前处理三、谷氨酸发酵糖蜜前处理1.糖蜜预处理法糖蜜预处理法活性炭处理法活性炭处理法树脂处理法树脂处理法亚硝酸处理法亚硝酸处理法2.添加化学药剂处理法添加化学药剂处理法添加青霉素法添加青霉素法添加表面活性剂添加表面活性剂添加抗氧剂法添加抗氧剂法3.追加糖蜜法追加糖蜜法4.营养缺陷型变异株法营养缺陷型变异株法 其他原料的处理其他原料的处理一、纤维素及发酵废液的处理一、纤维素及发酵废液的处理稻草、麦秆、玉米的茎和叶、甘蔗渣、废纸等利用纤维素废料生产SCP。流程如下：利用纤维素废料生产SCP纤维原料 粉碎 水解 中和 澄清 过滤 发酵罐培养 分离 废液 种子 营养盐 菌体 浓缩 磨碎 干燥 成品 二、亚硫酸盐废液的处理二、亚硫酸盐废液的处理（一）亚硫酸盐制浆废液生产酒精和蛋白质（一）亚硫酸盐制浆废液生产酒精和蛋白质1、亚硫酸盐纸浆废液生产酒精2、亚硫酸盐纸浆废液发酵生产蛋白质3、亚硫酸铵法非木材制浆废液培养SCP （二）亚硫酸盐废液发酵生产乳酸（二）亚硫酸盐废液发酵生产乳酸