淀粉水解制糖的分类

淀粉酶水解直链和支链淀粉
酶酸法制糖工艺
大米（或其他淀粉）→水洗→浸泡→粉碎→调浆→ 液化→灭酶→压滤→调酸→糖化→中和→脱色→压 滤→糖液
1.加底水，水位高出大米层50cm以上，开空气翻腾，清洗干 净。有的不清洗，便于利用大米中的丰富生物素、磷盐。要 求大米新鲜不霉变。
2.排去淘米水，重新加水常温浸泡，夏天1-2h，春秋，3-4h， 冬天4-6h，中途换水，以手可捏碎为佳。
3.排去浸泡水，调好水量，控制粉浆浓度20oBe左右，粒度 达到80目以上。 4.泵入浆桶，搅动，加清水为15oBe左右。 5.加入保护剂0.3%氯化钙，用纯碱水调pH至6.3—6.5。 6.加入α－淀粉酶0.25—0.3%（调均匀，倒入粉浆搅拌）。 7.液化锅先打入一部分底水（10%），通入蒸汽至80℃左右， 进料，均匀一次进完，保持80℃为宜，逐步升至90 ℃，间 歇通入空气，使料液均匀，保持10-20min，碘液检查至无 淀粉反应。
8.液化完全至100-102 ℃，保持5min灭酶。 9. 压滤除渣。 10.缓缓加入盐酸，调pH至1.8。 11.泵入底水，进入蒸汽使底水沸腾，打料毕升压至 0.28MPa，保持10-15min左右，无水酒精检查终点。 12.加入缓冲桶降温至80以下中和。 13.碱液加入糖化液中和盐酸，调整pH至4.6-4.8，等电点 除去杂蛋白质、氨基酸。 14.利用树脂或活性炭脱色。
淀粉糊名称
小麦 玉米 高梁 粘高梁 木薯 马铃薯
淀粉糊丝长度 直链淀粉含量 冷却时结成的 凝胶体长度 25 短 很强
短 短 长 长 长 26 27 0 17 20 强 强 不结成凝胶体 很弱 狠弱
酶法液化方法比较
间歇液化法
升温方式 半连续液化法 喷射液化法 一次加酶液化法 加酶方式 两次加酶液化法 三次加酶液化法 中温酶法 酶耐温性 高温酶法 高温－中温酶法 淀粉质原料直接液化法
0.003 0.2 98
表12 不同糖化工艺所得糖液质量比较(续)
项目 工艺条件 过程能耗 副产物 生产周期 设备规模 防腐要求 葡萄糖收率
适合发酵生产 工艺情况
酸水解法 高温加压 多 多 短 小 高 较低
差
酸酶法 高温高压 多 中 中 中 较高 较酸法高
中
酶水解法 高温 少 少 长 大 低 较酸法高10%
第四节 淀粉水解糖的制备方法
淀粉水解葡萄糖
根据原材料性质和催化剂不同
酸解法 酶解法 酸酶结合法
酸解法：以酸为催化剂在高温下将淀粉转化 为葡萄糖的方法．
优点：生产方便；设备简单；水解时间短； 设备生产能力大． 缺点：设备要求高（耐高温，高压和酸碱）； 副反应的存在；对原料要求高（淀粉乳浓度较 低）．
CaCO3
中和剂
用量 中和后 生成物
3.6 NaCl
5.1 CaSO4
13.9 CaC2O4
糖液质量
带盐
浑浊
清澈
七、酸水解糖化工艺流程 8
排气 冷却水 针对工艺提问
蒸汽
9
排气
5
水
3
2 1 10
纯碱水 活性炭
7 4 6
1，4-调浆槽 2-糖化锅炉
3-冷却罐
5-过滤机
6-糖液暂贮罐
7-糖液贮罐
8-盐酸计量器
二、糖化酶的作用特性 外切酶，从非还原端开始。 作用于α-1，4键，也能切α-1，6键。 主要由黑曲霉产生。 含杂质，如葡萄糖转移酶，将葡萄糖、麦芽糖转 化成异麦芽糖和潘糖等杂质，影响葡萄糖产率及 纯度。

三、糖化工艺

不同来源的糖化酶，其最适作用温度也不同。 采用较低的pH、颜色较好，便于脱色。 加酶量适当。 作用时间适当。
酸解法
淀粉 盐酸 蒸汽 调浆 糖化 水 压滤 活性碳 中和脱色 Na2CO3
冷却
滤渣
糖液
表6 淀粉乳浓度与水解糖液DE值之间的关系
。B X
26
24
22
20
19
18
17
16
DE
89.17 89.27 89.92 91.10 91.30 92.77 92.81 93.01
表7 不同种类酸的相对催化效能
C、掌握糖化终点，控制糖化时间，是十分重要的。
DE 值
0
糖化时间
日本和欧美一些国家的很多工厂已采用连续糖化法。 蒸汽
压力表
排气
蒸汽喷射加热器
软水 水
硫酸
维持罐
分离器
等压管
分离器
淀粉乳贮罐
温度计 硫酸稀释罐 淀粉乳调节槽 流量计 粗滤器 定量泵 蛇管 控制阀
贮罐
CPR式连续糖化流程图
间歇式与连续式糖化方式的比较
表8 不同种类酸的水解的利弊比较
含量% 酸量 贮运 材质 腐蚀情况 种类 盐酸 35 7.15 特殊要求 铜，不锈 钢 较严重
NaOH， Na2CO3
糖化剂 糖化罐
硫酸 98 5.1 特殊要求 铁衬铅， 不锈钢 较严重
CaCO3， Ba(OH)2 ， BaCO3
草酸 71 17.5 简单 铁衬铅， 不锈钢 较轻
中温酶法 高温酶法 高温-中温酶法
机械液化法
原料粗 细不同
淀粉原料直接液化法
精制淀粉液化法
喷射液化器
保温罐
蒸汽 蒸汽 淀粉+水+酶
蒸汽 蒸汽 酶
145℃
配料罐
95-97℃ 二次液化罐
两次加酶喷射液化工艺（DDS公司）
在配料罐内，将淀粉加水调浆成淀粉乳，用Na2CO3调PH， 使PH值处在5.0-7.0之间，加入0.15%的氯化钙作为淀粉酶的 保护剂和激活剂，最后加入耐高温α-淀粉酶，料液经搅拌均 匀后用泵打入喷射液化器，在喷射器中出来的料液和高温蒸 汽直接接触，料液在很短时间内升温至95-97℃，此后料液进 入保温罐保温60min，温度维持在95-97℃，然后进行二次喷 射，在第二只喷射器内料液和蒸汽直接接触，使温度迅速升 至145℃以上，并在维持罐内维持该温度3-5min左右，彻底杀 死耐高温α-淀粉酶，然后料液经真空闪急冷却系统进入二次 液化罐，将温度降低到95-97℃，在二次液化罐内加入耐高温 α-淀粉酶，液化约30min，用碘呈色试验合格后，结束液化。
原料粗细
精致淀粉液化法
液化方法分类示意图
酸解 酸法 间歇液化法（直接升温法） 半连续液化法（高温液化法、喷淋法） 喷射器型式 高压蒸汽喷射液化法 喷射液化法 低压蒸汽喷射液化法
催化剂 酸酶催化 酸酶法
酶催化 酶法
升温方式不同
水解动力
加酶方 法不同
一次加酶液化法
两次加酶液化法 三次加酶液化法
酶耐温 性不同 机械力
酶酸法制糖工艺



分为两个阶段： 淀粉液化(α-淀粉酶) 液化液糖化(HCl、高温高压)
一、α-淀粉酶的液化作用


液化过程： 淀粉→糊精→ →低聚糖 →麦芽三糖、异麦芽 糖、二糖、葡萄糖…… PF7658菌等产生 作用方式：内切α-1，4键，无顺序性。 主要影响因素：温度、pH、酶量、金属离子。 方法：一次升温法、连续进出料法 喷射液化法、分段液化法
1，4和1，6 糖苷键
从非还原性 末端开始
双酶法制糖工艺流程图
水
蒸汽
淀粉 碱液 氯化钙 ª -淀粉酶
回流
15 4 6 55 3 6 7 8 9 11 10
12
1 2
13 16 14 17
18
1-调浆配料槽 2，8-过滤器 3，9，14，17-泵 4，10-喷射加热器 5-缓冲器 6-液化层流罐 7-液化液贮罐 11-灭酶罐 12-板式换热器 13-糖化罐 15-压滤机 16-糖化暂贮槽 18-贮糖槽
淀粉的糊化：淀粉受热后，淀粉颗粒膨胀，晶 体结构消失，相互接触变成糊状液体，即使停止搅 拌，淀粉也不会再沉淀的现象。糊化时的温度成为 糊化温度。
淀粉的老化：分子间氢键已断裂的糊化淀粉又 重新排列形成新的氢键的过程，即淀粉复结晶过程。 淀粉酶很难进入老化的结晶区作用，淀粉很难液化， 更不可能糖化。
各种淀粉糊的老化程度比较
酸酶法制糖工艺流程
A．液化液的DE值 液化是本工艺前道的关键工序，它先用盐酸将淀粉水解为 各种低聚糖， 然后转入下一工序糖化酶的底物，进一步酶解成 葡萄糖。液化液的DE值低，则糖化后的糖液的DE值高，反之 则相反。 2．液化pH位对液化液质量的影响 生产过程中， 浆液的pH值应当调到1.4－1.5。pH 值高到 1.9时淀粉很难液化；pH 值如果过低，液化过头，那也将使糖 化后的糖液纯度(DE值)相应降低。 3．糖化酶的质量和用量对糖化的影响 糖化酶的用量主要决定于酶活力的高低和淀粉乳的浓度。 酶活力高则用量少，淀粉乳浓度高，用酶量要增加。 4．糖化的温度和pH位对糖化的影响 曲霉糖化酶，反应要求的适宜温度为60—65℃，pH值约为 4.0－4.5。
表12 不同糖化工艺所得糖液质量比较 项目 葡萄糖值(DE) 酸水解法 91 86 1.6 酸酶法 95 93 0.4 酶水解法 98 97 0.1
葡萄糖含量 (%)
灰分(%)
蛋白质(%)
羟甲基糠醛 (%) 色度 淀粉转化率 (%)
0.08
0.30 10.0 90
0.08
0.008 0.3 95
0.1
B、由于生产中常以压力的控制条件，当糖化锅内不存在不凝性 气体时，温度与压力为同一指标，如表10所示： 表10 糖化压力与时间的关系
水解蒸汽压力（MPa）
0.30 0.35 0.40
水解反应时间（分）
26 18 9
表11 葡萄糖与氨基酸生成类黑精的相对反应速度 糖 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 氨基酸 甘氨酸 赖氨酸 色氨酸 苏氨酸 丙氨酸 谷氨酸 相对反应速度 1 4.35 1.25 0.975 0.675 0.425
有利
从制得的水解糖液的粘度来看，以酶解法为最低， 解法最高，如图所示。从水解糖液的质量、原料利用率、 糖收得率、耗能及对粗淀粉原料的适应情况来看，以酶 解法最好，其次是酸酶法，酸法最差。从淀粉水解的整 个过程所需的时间来看，酸法最短，酶法最长。
20 粘 度 (pas)
全酶 酸酶 酸
0
50 温度（º C）
酶解法：以淀粉酶和糖化酶为催化剂将淀粉 水解为葡萄糖的方法． 优点：反应条件温和；专一性强，副反应少； 淀粉乳浓度可以高些；产物质量高，杂质少． 缺点：反应时间长；设备复杂；响过滤。
酸酶结合法：以酸和酶为催化剂将淀粉转化为葡 萄糖的方法． 酸酶法：将淀粉酸解成糊精或低聚糖，再用糖化 酶将其水解除成葡萄糖． 优点：适合坚实的淀粉粒，如玉米，小麦等，用 酶法液化较慢；用酸少，糖质好． 酶酸法：将淀粉酶液化到一定程度，再用酸将其 水解除成葡萄糖． 优点：适合颗粒不均匀的淀粉，用酸水解不均匀， 出糖率低；淀粉浓度高，伏案反应少，糖质好．
液化程度的控制
1.液化程度低，液化液的粘度就大，难易操作；
2.葡萄糖淀粉酶属于胞外酶，水解只能由底物的非 还原端开始，底物分子越小，水解的机会就越小， 影响糖化；（DE一般为10-20oBe） 3.液化程度低，易于老化，不利于糖化，特别会使 糖化液的过滤性相对较差。 4.30－40％左右的淀粉乳、pH6.0－7.0、85－90℃， 淀粉酶加量为5-8U/g淀粉。
9-水力喷射器
10-水槽
A、淀粉水解是用蒸汽直接加热来进行的，温度与淀粉的 水解速度成正比
表9 水解温度、压力与淀粉反应速度的关系
水解温度（℃） 反应压力（MPa）
119 133 138 143 0.10 0.20 0.25 0.30
淀粉水解 反应速度常数 0.125 0.470 0.770 1.200
酸的种类 盐酸 硫酸 草酸 亚硫酸 醋酸 催化效能 100.0 50.35 20.42 4.82 0.8
盐酸催化效能高，但催化复合反应的能力也高。对设备腐蚀性大。用 NaCO3中和，影响结晶葡萄糖，增加咸味。 硫酸催化能力次之，用Ca(OH)2中和产生CaSO4沉淀，易沉积于管道 结垢。需用离子交换除去。廉价，易于运输。 草酸分解复合反应少，可较高的温度下水解，可回收草酸，但成本高。
间歇式 设备投资 糖化罐较贵 连续式 蛇管加热器及计量器较 贵
对淀粉质量的要求
操作
可用不同质量的淀粉
简单
淀粉质量要求稳定
条件确定后较简单
糖化温度
151糖化时间 蒸气量
134-144℃
15-30min 较多
144-151℃
10-15min 比间歇式少一半
产品质量
糖化不均匀，以产生分 产品质量均匀，分解产 解反应 物少
双酶法制糖工艺
一、优点


反应条件温和 设备要求低 较高的淀粉乳浓度下进行 产物葡萄糖纯度高 颜色浅，无苦味，质量高 出糖率高，DE值＞98%
淀粉酶解法的两个步骤
酶
液化 淀粉酶
水解位置
1，4糖苷键
水解次序
无先后次序
水解产物
葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖 异麦芽糖、低聚糖 葡萄糖
糖化 糖化酶