玉米淀粉液化工艺研究

玉米淀粉液化工艺研究
杨志强，于涛，张春泓
【摘要】摘要：阐述了以不同浓度玉米淀粉为原料，在现有工艺条件下，通过传统的喷射液化器进行一系列液化试验，确定了传统的液化技术淀粉乳最高浓度为40%。

超过此浓度后，采用中温酶保温预液化，降低淀粉黏度再采用喷射器液化，最终实现了50%的淀粉乳完全液化，该技术在淀粉糖生产中可以为后续工段节省蒸汽，达到节能降耗的目的。

【期刊名称】食品研究与开发
【年(卷),期】2014(000)023
【总页数】4
【关键词】高浓度玉米淀粉乳；液化；节能降耗
液化是将淀粉先经高温糊化，同时在液化酶的作用下将淀粉分子断开成短链，形成大量的糊精和少量的糖类，从而使淀粉的黏度下降，流动性好，为糖化创造条件。

液化技术是淀粉糖生产中的关键技术。

淀粉液化的好坏直接影响到后段工序操作之难易和淀粉糖成品的质量。

天然玉米中的淀粉是结构紧密的微粒，其中存在着结晶与非结晶区，不易受酶的作用，当淀粉颗粒加热到60℃以上时，淀粉颗粒的结构逐渐破坏，体积膨胀破裂而溶于水，此过程叫糊化。

糊化过程中，附着于淀粉的蛋白质也得以分离而凝聚，淀粉只有糊化以后才能受到酶的作用。

不同来源的淀粉达到糊化时所需的温度不同，谷物淀粉比薯类淀粉较难糊化，但若采用105℃～110℃的温度进行糊化，可以满足多数淀粉对糊化的要求。

目前，在淀粉糖生产中，国内外均采用酶法喷射液化，虽然具体工艺不尽相同，
但淀粉乳起始浓度均采用30%[1]，经过调整pH，加入耐高温淀粉酶，经过105℃或130℃的高温喷射液化，再经过闪蒸温度降至90℃左右，保温液化90min，DE值达到15%~18%，碘试反应不显蓝色即为液化完全。

这种低浓度的淀粉乳液化主要的缺点是浓度低、用水量大，液化时蒸汽耗量大，再经过糖化后需要进行蒸发浓缩，蒸发的水量大，耗气多。

本研究目的在于通过提高淀粉乳浓度和工艺条件的改变达到既能完全液化又能节能、节水的目的。

根据现有的淀粉液化条件进行了玉米淀粉液化条件优化试验，确定了现有液化技术淀粉乳最高浓度为40%，再通过中温酶保温预液化和高温喷射液化的新型液化集成技术，能将高浓度淀粉乳（50%）达到糖化需要的DE值（还原糖值），碘试反应不变蓝，糖浆质量好，葡萄糖收率高。

1 材料和方法
1．1原料
玉米淀粉：理化指标见表1。

试验用酶制剂：诺维信耐高温α淀粉酶标示活性：120KUN/mL（相当于国家标准20000u/mL的4倍，即80 000 u/mL）。

1．2主要设备与仪器
0.34 m3调浆罐、0.3m3液化层流罐、0.3m3保温搅拌液化罐：自制；M103-030喷射液化器：美国水热公司；Waters600高效液相色谱仪：美国waters公司；WZS-Ⅰ阿贝折射仪：上海长方光学仪器有限公司；DELTA320精密pH计：德国梅特勒-托利多集团。

1.3 试验过程
用液化喷射器进行高温喷射液化试验，淀粉乳配料浓度分别为：30%、35%、
40%、45%、50%，液化条件为：pH5.6，温度105℃，加酶量0.45 L/t（淀粉干基），液化时间为120min，取样检测DE值。

然后进行了50%的淀粉乳中温酶保温预液化条件优化试验和预液化液高温喷射液化时间条件优化试验。

2 结果与讨论
2.1 传统液化技术不同淀粉乳浓度液化结果
传统液化技术不同淀粉乳浓度液化结果见表2、表3。

从表2可以看出，当淀粉乳浓度为30%时，液化DE值随着液化时间的增长而增高，在90min后达到糖化要求，同时碘试反应不变蓝[2]，但液化120min 后DE值偏高。

从表3来看，淀粉乳浓度为35%时液化结果和30%的淀粉乳基本相同。

从表4试验数据可以看出，淀粉乳浓度为40%时，随着液化时间的增加DE值也在增加，但液化90min时DE值只有13.56%，而液化120min后液化DE 值16.25%满足糖化要求，同时碘试反应不变蓝。

接下来进行的45%浓度的淀粉乳液化明显不完全，蛋白质凝聚不好，同时碘试反应显蓝色，而50%的淀粉乳根本无法进行喷射液化，喷射器堵塞。

2.2 传统喷射液化技术试验结论
30%、35%、40%浓度淀粉的液化效果合格，但是40%的淀粉乳需要液化120min，45%液化效果不合格，50%的淀粉乳无法喷射液化，因此喷射液化技术最高淀粉浓度为40%。

2.3 中温酶保温预液化条件优化试验和高温喷射液化结合试验结果
2.3.1 中温酶保温预液化条件优化试验结果
由于中温酶预液化目的是降低淀粉糊化后的黏度，同时要求DE值尽可能低，
所以要考察最合适的预液化温度、酶制剂添加量和反应时间[3]。

2.3.1.1 预液化温度对黏度和DE值的影响
以50%淀粉乳为底物，pH5.5，酶添加量0.5 L/t，液化时间40min。

在不同的温度下进行液化，检测黏度和DE值变化，结果如图1。

从图1可以看出，随着液化温度的提高，料液黏度在下降[4]，但温度到80℃以后下降不明显，同时料液DE值在不断升高，而且在温度达到85℃以后升高加快。

因此确定中温酶保温预液化适宜温度在80℃~85℃。

2.3.1.2 酶制剂添加量对黏度和DE值的影响
以50%淀粉乳为底物，pH5.5，保温温度83℃，液化时间40min。

在不同的酶添加量下进行液化，检测黏度和DE值变化，结果如图2。

图2显示，随着加酶量的增加，料液DE值在升高，但酶添加量超过0.5 L/t以后，DE值升高加快，同时料液黏度随加酶量在下降，但是当酶添加量为0.4 L/t以后下降变缓，因此确定中温酶保温预液化适宜的酶制剂添加量为0.4 L/t~0.5 L/t。

2.3.1.3 反应时间对黏度和DE值的影响
以50%淀粉乳为底物，pH5.5，保温温度83℃，加酶量0.45 L/t，每隔10min取样检测黏度和DE值，结果如图3。

从图3来看随着反应时间增长，料液的DE值升高，黏度下降，但当反应时间在40min后DE值上升变快，而反应时间在30min后，料液黏度下降变缓[5]，因此确定中温酶保温预液化适合的反应时间为30min~ 40min。

2.3.2 中温酶保温液化液高温喷射液化试验结果
由于淀粉乳经过保温预液化后，已经有一定的糊精和糖产生，再经过高温喷射
液化目的是使其进一步液化完全，所以其他液化条件不变，主要考察适宜于糖化条件的液化时间。

试验以最佳条件制取的中温酶保温液化液为原料，在pH5.6，喷射温度105℃，耐高温淀粉酶加量0.45 L/t的条件下进行喷射液化，每隔10min取样检测DE 值，结果见图4。

从图4可以看出，高温喷射液化液DE值随液化时间增长而增高，在液化50min~60min时DE值满足糖化条件，所以喷射液化最佳液化时间为50min~60min。

2.4 高浓度淀粉液化试验结论
经过试验，高浓度淀粉液化条件为：淀粉乳起始浓度50%，pH5.5，保温液化温度80℃~85℃，保温液化加酶量0.4 L/t~0.5 L/t，保温液化时间30min~40min；高温喷射液化pH5.6，温度105℃，加酶量0.45 L/t，液化时间50min~60min。

3 结语
本研究以不同浓度的玉米淀粉为原料，浓度分别为30%、35%、40%、45%、50%，在传统工艺条件下，通过一系列液化试验，确定了传统的液化技术淀粉乳最高浓度为40%；并进一步研究了高浓度淀粉乳（50%以上）的液化条件，最终确定了中温酶保温预液化的最佳条件为淀粉乳起始浓度50%，pH5.5，保温液化温度80℃~85℃，保温液化加酶量0.4 L/t~0.5 L/t，保温液化时间30min~40min，高温喷射液化pH5.6，温度105℃，加酶量0.45 L/t，液化时间50min~60min。

实现了50%的淀粉乳完全液化，为淀粉糖生产提供了一项节能降耗的技术参考。

参考文献：
[1]尤新,赵继湘,王家勤,等.淀粉糖品生产与应用手册[M].北京:中国轻工业出版社,1997:77-82
[2]梅进义,张朝德.淀粉液化工艺的改进[J].发酵科技通讯,2003(2): 13-14,26
[3]王艳红.不同工艺对玉米淀粉液化效果的影响[J].啤酒科技,2013 (1):53-54
[4]陆婷婷,伍时华,易弋,等.高浓度木薯粉浆糊化液化黏度的研究[J].食品工业科技,2010(11):132-134
[5]黄宇彤,孙智谋,杜连祥.对高浓度玉米原料糊化液化黏度的研究[J].食品与发酵工业,2001(6):21-24
基金项目：“十二五”科技攻关项目（2012BAD34B07）。