项目二 淀粉的水解技术

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1、模块二淀粉水解制糖技术学习内容·淀粉酸水解制糖技术·淀粉糖常见的酶制剂的理化性质和应用·淀粉酶法液化工艺·淀粉酶法糖化工艺·酶法糖液的精制技术·淀粉双酶法制备糖液的清洁生产和节能措施学习目标1.知识目标·熟悉淀粉糖常见的酶制剂特性和应用·掌握淀粉双酶法水解液化和糖化技术·掌握淀粉酶法水解糖液精制技术·了解液化和糖化原理·熟悉淀粉酸水解制糖技术2.能力目标·能进行淀粉双酶法工艺的液化、糖化操作；·能进行淀粉双酶法糖液精制过滤及浓缩工序操作；·能分析和解决淀粉双酶法制糖工艺中常见的生产工艺问题；·能进行酸水解制糖工艺的设计和操作。背景知识淀粉制糖常用

2、的方法有酸法水解、酸酶水解和酶法水解三种工艺，主要的区别见表2－1：表2－1不同淀粉水解工艺区别名称酸法酸酶法酶法设备投资高较高低对设备材质要求高高低对淀粉质量要求不高较高高工艺路线简单较复杂复杂反应条件剧烈较剧烈温和糖液质量差较差好过滤速度快较快慢淀粉对糖转化率低较低高蒸汽单耗高较高低对环保的影响大较大小对下游发酵影响大较大小从上表可以看出，酸法制糖工艺由于需要高温、高压和酸作催化剂，现在已经逐步被淘汰，取而代之的是用酶法水解淀粉制糖工艺。从40年代开始到60年代末，酶法水解理论得到了新的发展，淀粉酶法水解制糖工艺也得到了重大的突破和发展。我国

3、从80年代末开始酶法制糖，短短十几年得到了快速的发展。目前，酶法制糖工艺已经是绝大多数淀粉制糖厂家采用的工艺。酶法制糖包括淀粉的液化和糖化。首先，使淀粉液化，液化是指利用液化酶使淀粉水解成糊精或低聚糖等，淀粉乳粘度下降，流动性增强；淀粉糖化是指在糖化酶的作用下，使液化淀粉进一步水解成低聚糖。因为液化和糖化工序均用到酶，所以工业上又称为双酶法。双酶法工艺是用专一的酶制剂作催化剂，反应条件吻合，复合和分解反应少，因此双酶法生产的糖液质量稳定，转化率也高，可以制备较高浓度的糖。淀粉的糖化工艺因产品不同而不尽相同，这些不同产品的制备工艺将逐步在以后章节介

4、绍。生产葡萄糖、果葡糖浆及发酵糖等产品，则需要糖化最终的还原糖值和透光等越高越好。项目一淀粉酸水解制糖项目引导一、淀粉的水解反应概述传统的生产葡萄糖方法是酸法糖化，它是用淀粉为原料、无机酸为催化剂，在热的作用下使淀粉发生水解反应，转变成为葡萄糖，这在工业上叫“酸糖化”。淀粉通过水解反应生成的葡萄糖，在热和酸的作用下，一部分又发生了复合和分解反应。具体见图2－1：图2－1淀粉水解反应图从上图可以看出，在淀粉的水解反应中，同时会发生（1）水解反应、（2）复合反应和（3）分解反应。在淀粉的糖化过程中，这三种化学反应是同时发生的。当然，淀粉的水解反应是主

5、要的，而复合和分解反应是次要的。复合和分解反应对于葡萄糖的生产是不利的，影响了葡萄糖的收率，增加了糖化液脱色精制的困难，所以在工业化生产中要尽量降低这两种反应发生的程度以减少不利的影响。淀粉水解成葡萄糖的化学反应可用下面各步反应分子式表式：在水解过程中，淀粉首先生成糊精、低聚糖、麦芽糖等中间产物，最后生成葡萄糖。糊精是指分子大于低聚糖的碳水化合物的总称。糊精有还原性和旋光性，能溶解于水，不溶于酒精。因为分子大小的不同，糊精遇碘呈不同的颜色，分别见图2－2：在工业生产中，根据糊精的这些性质，用无水乙醇或碘溶液检验淀粉糖化过程的水解情况。图2－2淀粉

6、酸水解过程碘试颜色变化情况二、淀粉酸水解糖化影响因素淀粉水解的方程式是：影响上面反应的水解速度常熟K的主要因素用公式表达为：k=α·N·δ·λ其中：α－催化剂活性常数N－酸的摩尔浓度δ－多糖的水解常数λ－水解温度1.α－催化剂活性常数许多酸对淀粉的水解都有催化作用，表2－2是不同酸对淀粉水解速度的影响程度：表2－2不同酸对淀粉水解速度的影响催化剂HClH2SO4H3PO4HACHBrHIα值10.5~0.520.30.0251.72.5从上表可以看出，盐酸的催化效率最高，工业上应用比较普遍。但对不同企业来讲，还要视具体设备条件和对产品质量要求，以

7、及经济因素等具体情况来确定。在选用催化剂时，除了考虑以上催化剂的活性外，还要看它对设备的腐蚀程度等综合情况。几种催化剂的使用情况见表2-3：表2-3不同催化剂对淀粉水解作用的影响催化剂名称催化效率%中和剂对设备要求工艺特点盐酸100纯碱要求高，腐蚀强中和生成的氯化钠会增加糖液的灰分，对葡萄糖的复合反应催化强硫酸50.32石灰一般中和生产的硫酸钙沉淀在过滤时可以去掉。但会溶解部分于糖液中，容易形成水垢，糖浆贮藏中会慢慢析出而沉淀草酸20.4石灰不高中和生成的草酸钙不溶于水，草酸可以减少葡萄糖的复分解反应，糖液的色泽较浅，价格较贵2.N－酸的摩尔浓度

8、酸的摩尔浓度对淀粉水解的影响主要是氢离子浓度对反应的催化作用，氢离子浓度越大，反应速度越快。3.δ－多糖的水解常数不同品种的淀粉，其水解