淀粉的水解工艺.doc

1、第五章 淀粉的水解工艺一 教学要求及目标基本要求：1. 要求学生掌握淀粉的酸水解原理和酸水解工艺.2. 要求学生掌握淀粉的酶水解原理和酶水解工艺.3. 要求学生掌握淀粉酶的种类,特性和使用注意事项.二 教学内容及学时分配(4 学时 )1.淀粉水解糖的制备(10 分钟 ), 淀粉酸水解原理(30 分钟), 淀粉酸水解工艺(20 分钟), 复习第一章淀粉的结构和化学性质(20 分钟).2.淀粉酶的种类,来源和性质(40 分钟), 淀粉酶的水解液化 (25 分钟),酶法糖化技术(15 分钟),糖化液精制(15 分钟)三 教学重点,难点重点：淀粉水解原理难点：淀粉水解原理四.教学方法采用多媒体的教学方

2、式进行教学五.教学过程第五章淀粉的水解工艺复习第一章淀粉的结构和化学性质(20 分钟).第一节 淀粉水解糖的制备方法(10 分钟)利用淀粉作原料生产的糖品称淀粉糖.淀粉水解的方法有三种：酸解法;酸酶结合法; 双酶法.一.酸解法酸解法实际上是淀粉分子和水分子在酸性和一定的温度,压力条件下反应,使淀粉分子中的糖苷键加水分解生成糖浆.DE 值即葡萄糖值是指糖化液中还原糖的含量 (即淀粉水解成葡萄糖的量 )占干物质的百分比.酸解法的特点：1.适应于任何精制淀粉,工艺简单,水解时间短,生产效率高,糖化液过滤性能好.2.必需在高温,高压和酸性条件下,易发生复合反应和分解反应.酸水解的副产物多.二.酸酶结合

3、法酸酶结合法是指淀粉分子在酸性和一定的温度,压力条件下先水解反应,使淀粉初步转化,然后用淀粉酶转化,使淀粉和其它糖转化成葡萄糖.酸酶结合法的特点：1.具有酸水解法和酶解法的有点.2.但是也要在高温,高压和酸性条件下进行.3.只能用管道设备进行生产.三.双酶法采用酶液化和酶糖化的工艺称双酶化.双酶法的特点：1.糖化产物可控制,糖化产物品质大大改善,杂质少.2.生产周期长,糖液易变质.第二节 淀粉酸水解化原理(30 分钟)在淀粉酸水解糖化过程中有三种反应：水解反应,复合反应和分解反应.一.淀粉的水解反应(C6H10O5)n+nH2O n (C6H12O6)影响淀粉的水解反应的因素：淀粉的结构;水解

4、温度; 酸度 ;淀粉的浓度.1.反应机理2.糖化液的组成3.无机酸的选择4.化学增重二.淀粉的复合反应淀粉的复合反应是指淀粉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结合,失去水分子生成二糖,三糖或其它低聚糖.2C6H12O6 C12H22O6+H2O1.复合糖的种类2.影响复合反应的因素： 1.葡萄糖的浓度;2. 酸的种类和浓度;3. 温度和时间.三.葡萄糖的分解反应1.反应机理：葡萄糖脱水生成 5-羟甲基糠醛, 5-羟甲基糠醛进一步分解成乙酰丙酸,甲酸或分子间脱水生成有色物质.2.影响反应的因素：1.葡萄糖的浓度;2. 酸的种类和浓度;3.温度和时间.第二节 淀粉

5、的水解工艺(20 分钟)一.酸水解淀粉糖精的种类根据淀粉经酸水解程度分三类1.低转化糖浆：DE 值在 20%以下,其水解方法用酸酶结合法和双酶法2.中转化糖浆：DE 值在 38%45%,又称标准糖浆,其糖分组成是葡萄糖 23%,麦芽糖 21%,三糖和四糖 20%,湖精 36%.其水解方法用酸水解法3.高转化糖浆：DE 值在 60%70%,其水解方法用酸酶结合法和双酶法二.酸水解淀粉糖浆生产工艺流程三.间断糖化(加压罐法)1.糖化设备：加压糖化罐2.淀粉乳和酸的加入方法3.加压糖化操作4.糖化终点的确定5.淀粉酸水解工艺条件的选择1)淀粉乳浓度2)酸种类和浓度：用酸量为干淀粉的 0.5%0.8%

6、,PH 为 1.51.83)糖化温度和时间4)其它因素四.连续糖化(管道法)又分直接加热和间接加热法间歇式和连续式糖化方式的比较项目 间歇式 连续式设备投资对淀粉质量要求操作糖化温度糖化时间蒸汽量产品质量糖化罐较贵对淀粉质量没要求简单1341441530较多糖化不均匀,易分解反应加热器和计量器贵要求淀粉质量稳定条件定了后简单1441511015较少产品质量均匀,分解产物少第二课 (2 课时)第四节 淀粉酶(40 分钟)一.-淀粉酶(EC3.2.1.1, -1,4 葡聚糖葡聚糖基水解酶)1.作用方式1)-淀粉酶水解淀粉分子从分子内部进行的,水解中间的 -1,4 键没有先后是杂乱的.2)其水解分两

7、步;一步先快速把淀粉分子水解成麦芽糖和麦芽三糖.二步是把麦芽三糖水解成葡萄糖和麦芽糖.3)-淀粉酶不能水解麦芽糖中的 -1,4 键和 -1,6 键及其附近的 -1,4 键.该酶对支链淀粉水解慢.2. -淀粉酶的来源和类型工业上用的 -淀粉酶主要来源于微生物 ,如芽孢杆菌,曲酶3. -淀粉酶的性质1)热稳定性和最适反应温度2)PH 值影响3)Ca+的影响4)淀粉浓度的影响4.主要的 -淀粉酶1)解淀粉液化芽孢杆菌 -淀粉酶2)地衣芽孢杆菌 -淀粉酶3)米曲酶 - 淀粉酶二.葡萄糖淀粉酶(EC3.2.1.3, -1,4 葡聚糖葡糖水解酶又称糖化酶)1.酶的水解方式1)是一种外酶,水解是从非还原末端

8、的 -1,4 键开始,产物为葡萄糖 .2)可水解 -1,3 键和 -1,6 键,但是水解速度慢.3)对 -1,6 键的切断的前提是只有一个 -1,6 键的 C6 位葡萄糖还原末端基结合其他葡萄糖基的基质 .2.葡萄糖淀粉酶的来源主要来源于黑曲酶,根酶和内孢酶3.复合反应和葡萄糖转移酶对淀粉糖化的影响复合反应和葡萄糖转移酶对淀粉糖化有不利影响,工业上淀粉糖化选择淀粉浓度和用酶量不宜过高;对葡萄糖转移酶采取除去或灭活的方法降低葡萄糖转移酶对糖化的影响.4.酶的性质三. -淀粉酶(EC3.2.1.2, -1,4 葡聚糖麦芽糖水解酶)1.酶的水解方式1)-淀粉酶能水解 -1,4 糖苷键,不能水解 -1

9、,6 糖苷键2)水解从非还原末端开始,水解相邻的 -1,4 糖苷键产生麦芽糖 ,是外酶.3)在水解支链淀粉时一般只有 40%60%的成为麦芽糖,其它没被水解的为糊精或低聚糖.2. -淀粉酶的来源1)植物,大麦,小麦,大豆和甘薯2)微生物主要是芽孢杆菌3.酶的性质不耐热四. 真菌 -淀粉酶五. 脱支酶1) 支链淀粉酶2) 异淀粉酶3) 脱支酶与其它淀粉酶的混合使用六. 葡萄糖异构酶七. 酶芽低聚糖生成酶第五节 淀粉酶的水解液化(20 分钟)一.液化方法1. 直接升温法2. 喷淋液化法3. 喷射液化法二.液化条件和液化程序的控制1.原料的选择2.酶的选择3.液化程度的控制1)DE 值控制2)碘色反

10、应的控制3)透光率及澄清度控制三.液化液化方法的选择1.三种液化方法的比较2.生产不同糖制品时液化方法的选择第六节 酶法糖化技术(15 分钟)一. 糖化机理淀粉原料经过糊化,液化,产生少量的葡萄糖,大量的糊精,低聚糖,为了更完全的水解淀粉,则须用酸或酶来进行糖化.理论上 100 克淀粉可水解 111.11 克葡萄糖.二.糖化方法液化后把料液调 PH 值 4.04.5,调温到 6062,再加糖化酶糖化 2448 小时.三.糖化工艺条件1.液化液的 DE 值 15%20%2.糖化的 PH,温度和加酶量1)PH 值和温度. 4.04.5, 60622)加酶量,100/淀粉3.液化酶的选择四.糖化酶固定化及连续糖化技术第七节 糖化液的精制(20 分钟)一,糖液中杂质的来源和影响1.原料淀粉2.辅料3.生产过程中产生的杂糖4.色素二.中和1.中和的原理使用盐酸时,用碳酸钠中和;使用硫酸时 ,用碳酸钙中和.中和后的 PH 值 4.04.5.2.中和工艺三.过滤1.过滤介质和助滤剂2.过滤工艺条件3.过滤机四.脱色用过滤机脱色,糖化液通过有活性碳的滤布脱色五.离子交换1.离子交换树脂,常使用的离子交换树脂介绍2.离子交换树脂精制工艺3. 离子交换树脂精制连续操作工艺六.蒸发浓缩1. 蒸发浓缩过程和方式的选择2. 蒸发浓缩设备3. 蒸发浓缩工艺操作