《淀粉糖化设备》PPT课件.ppt

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1、淀粉糖化设备,09生物制药1班：刘洋41、杨尚霖21、杜春雷0309生物制药2班：马超10、郭晓萌06、王广营14演讲：杜春雷,为什么要淀粉糖化？,由于微生物受生理生化特性的制约，在进行新陈代谢时，只能有效地利用营养物中的单糖和二糖，不能利用多聚糖类。如酵母菌和大部分细菌只能利用葡萄糖、果糖、蔗糖、半乳糖及部分麦芽糖等，不能利用糊精、淀粉等大分子物质。,应用,淀粉糖主要应用于食品工业，医药工业和化学工业。食品工业主要应用于面包、谷物、食品、糖品、雪糕和乳制品、饮料、罐头、果酱等。医药工业：有食品级和医药两种。口服糖标准低于医药级，同时有的还加入维生素、钙质等以提高营养供病人、老人、儿童服用。葡

2、萄糖同时还是重要的化工原料，是生产山梨醇、革露醇、维生素丙、维生素C、葡萄糖酸、葡萄糖醛、味精、洒精、醋酸等各种产品的原料，广泛地应用工业。淀粉糖生产工艺分三种：酸法、酸酶法、双酶法。酶液化和酶糖化工艺称为双酶法。其特点是：反应条件温和，复合分解反应较少，淀粉转化率高。,概念,通常把淀粉物质转化成小分子糖类的操作过程叫淀粉的糖化。糊化：淀粉受热吸水膨胀，从细胞壁中释放，破坏晶状结构并形成凝胶的过程液化：淀粉在热水中糊化形成高粘度凝胶，如继续加热或受到淀粉酶的水解，使淀粉长链断裂成短链状，粘度迅速降低的过程老化：淀粉的老化实际上是分了间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列形成新氢键的过程，也就是一个复

3、结晶过程。DE值越低，淀粉越容易老化。,理化性质,1、物理性质：淀粉呈白色粉末，显微镜下呈大小不一的透明小颗粒。1kg玉米淀粉大约有17000亿个颗粒，有圆形、椭圆形和三角形。玉米淀粉的颗料多为圆形和多角形，椭圆形较少。玉米淀粉颗粒是530微米，平均为15微米。2、糊化：淀粉乳受热膨胀，晶体结构消失，体积涨大，互相接触，变成粘稠糊状液体，虽停止搅拌，淀粉也不会沉淀，此现象称为糊化。玉米的糊化温度6272。糊化作用的本质是淀粉中有序（晶体）和无序（非晶质）态的淀粉分子间的氢键断裂，分散在水中成为亲水性胶体溶液。,3、化学结构：淀粉是由葡萄糖组成的多糖，分子式(C6H12O5)n，淀粉由支链和直链

4、淀粉组成。玉米淀粉中直链占27%。淀粉遇碘产生蓝色反应，加热到约70蓝色消失，冷却后又重现蓝色，这种蓝色反应是物理反应。聚合度是指直链淀粉分子的葡萄糖单位数目。聚合度（DP）46时遇碘不变色，812变红，大于15时变蓝。,糖化过程所用的酶,-淀粉酶（淀粉液化酶）作用部位：淀粉-1,4葡萄糖苷键作用：快速将长链的淀粉水解成短链的糊精（液化）。副作用：酶水解速度随淀粉链长度的降低而变慢，糖化酶作用部位：-1,4葡萄糖苷键或-1,4葡萄糖苷键特点：淀粉分子链越短水解速度越快。,酶具有三大特性：,、具有高度的专一性，即只按一定的方式水解一定种类 和一定地位的葡萄糖苷键。、高效性：酶的催化效力远远大于无

5、机催化剂。、反应条件温和。,酶的性质,酶的催化活力和活力的稳定性受若干因素影响，从工业的角度来讲，最重要的是pH和温度。每种酶都有最适当的作用pH范围和温度范围，只有在这个范围内活力高，在这个范围以外活力降低或完全消失。所以灭酶主要有两种方法：升温和改变PH。钙盐对细菌-淀粉酶的热稳定性有很大提高的作用，所以大生产中要加入一定浓度的CaCl2溶液来作为酶的保护剂和激活剂。淀粉和淀粉的水解产物糊精对酶活力的稳定性有很大的提高作用。,酶的贮藏,酶制剂分液体和固体两种，在贮存过程中酶活都有所下降，但固体酶下降要慢一些，所以酶要低温贮存。酶制剂最好贮存在25以下，较干燥、避光的地方。,淀粉糖化的两个阶

6、段,淀粉的糊化。（液化）淀粉分子发生断裂，又大分子裂解成较大分子颗粒状转变成糊状流体糊精被淀粉糖化酶催化水解成单糖、二糖。-1,4葡萄糖苷键或-1,4葡萄糖苷键断裂，较大分子裂解成小分子的单糖和二糖。,糖化方法,酸解法：系以无机酸作催化剂，使淀粉水解，先生成中间产物糊精、麦芽糖等类低聚糖寡糖，最终生成葡萄糖等单糖。有批量作业的加压罐法和连续作业的管道法。缺点：副产物多、不利于后续分离纯化酶酸解法：采用酸法液化，酶法糖化，互相结合的方法。由淀粉糖化制取的产品为淀粉糖品。酶解法：淀粉先经液化酶液化生成糊精等中间产物，再经糖化酶糖化生成麦芽糖以至葡萄糖。这样，由于全用酶水解故称全酶法。优点：产物纯度

7、高,工艺操作,调浆液化糖化过滤,工艺流程,酸法：淀粉调浆糖化中和第一次脱色过滤离子交换第一浓缩第二次脱色过滤第二次浓缩成品酶酸法：DE在20%25%，迅速进行中和，调节PH值4,。5左右，温度为5560加葡萄糖淀粉酶进行糖化，直到需要的DE值，升温、灭菌、脱色、离子交换、浓缩。双酶法：淀粉调浆液化糖化脱色离子交换真空浓缩,工业生产流程,稀糖发酵车间,水解锅与连续液化喷射器,糖化锅,液化液的标准,液化要均匀；蛋白絮凝要效果好；液化要彻底（在60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）。,液化液的用途,用途之一是生产葡萄糖及果葡糖浆（产品）。这种糖液希望葡萄糖含量高、

8、色泽浅、透明度高。这种高DE值的酶法糖液过滤速度快。用途之二是生产中转化糖浆。这种糖浆的糖化液过滤性相对较差。用途之三也生产葡萄糖，但是这种葡萄糖是作为发酵工业的碳源（如味精、甘油、青霉素、赖氨酸等）来使用。这种糖液的粘度高低，直接决定后道提取的难易，因此这种葡萄糖液的过滤速度要求特别快。,影响淀粉水解的因素,麦芽的质量及粉碎度：糖化力强、溶解良好的麦芽，糖化的时间短，形成可发酵性糖多，可采用较低糖化温度作用 非发芽谷物的添加：非发芽谷物的种类，支链、直链淀粉的比例，糊化、液化程度及添加数量，将极大的影响到糖化过程和麦汁的组成 糊化温度的影响：糖化温度趋近于63可得到最高可发酵性糖 糖化醪PH

9、的影响：淀粉酶作用最适PH值随温度的变化而变化 糖化醪浓度的影响：实际生产中，糖化醪温度一般以20%-40%为宜,糖化液的脱色,糖液的精制一般采用碱中和、活性炭吸附、脱色和离子交换脱盐。也有的用电渗透析脱盐，或超滤去杂质，但使用不普遍。,1、糖液中的杂质主要来源于原辅料、水和水解过程。,原料：玉米粉中含有大量的蛋白质及少量的脂肪和无机盐等杂质。辅料中杂质：淀粉水解所用的催化剂酶以及酶 中所含的杂质、调节PH所有的碳酸钠、氯化钙、盐酸、中和后所含的盐类等。生产用水：工业生产上都是用软化处理的硬水，此种水含有一定量的杂质。淀粉水解过程产生的杂质：淀粉在水解过程中，由于葡萄糖的复合与分解反应，会产生

10、复合低聚糖、5-羟甲基糠醛、有机酸和色素，以及蛋白质、脂肪等的水解产物。,脱色的目的与原理,糖液中含有的有色物质和一些杂质必须除去，方能获得澄清透明、甚至无色的糖浆产品。工业上一般采用骨炭和活性炭脱色。活性炭又分颗粒炭和粉末两种，骨炭和颗粒炭可以再生重复使用，但因其设备复杂，公在大型工厂使用。一般中小型工厂使用粉末活性炭，重复使用二至三次后弃掉。使用粉末活性炭成本较高，但设备简单，操作方便。粉末活性炭为黑色粉末，除含少量的水份和微量的灰分外，其作为炭。每克粉末活性炭的吸附面积高达500m2以上。活性炭脱色就是将有色物质等杂质吸附在活性炭的表面上，从糖液中除去。,脱色工艺条件,糖液的温度PH值：

11、糖液PH对活性炭吸附没有直接关系，但一般在较低PH值下进行，脱色效率较高，葡萄糖也稳定。脱色时间：一般认为吸附是瞬间完成的，为了使糖液与活性炭充分混合均匀，脱色时间以2530min为好。活性炭用量,过滤,1、脱色后的糖化液必须除去其不溶性杂质和加入的助滤剂，以便得到澄清的糖化液。除去这些固形物的方法是过滤。淀粉糖工业过滤均是以滤布为过滤介质，液体通过滤布，而固形物被截留在滤布上。完成这一操作过程的设备是各种形式的过滤机。但使用最普遍的是板框压滤机。2、滤布的选择：滤布有棉纤维和合成纤维两种。另外，不同的编织方法对过滤性能也有一定的影响。3、助滤剂：为了提高过滤性能，可选择硅藻土、珍珠岩等作为助

12、滤剂，延长过滤周期，提高滤液澄清度。助滤剂可预涂，也可直接加入到糖化液中随物料起过滤。,过滤工艺条件,为了提高过滤速率，糖液过滤时，要保持一定的温度，使其粘度下降，有利于过滤。同时要正确地掌握过滤压力。因为滤饼具有可压缩性，其过滤速度与过滤压力差密切相关。但当超过一定的压力差后，继续增加压力，滤速也不会增加，反而会使滤布表面形成一层紧密的滤饼层，过滤速度迅速下降。所以，过滤压力应缓慢加大为好。不同的物料，使用不同的过滤机，其最适过滤压力要通过试验确定。,蒸发,1、糖液的蒸发经过脱色过滤，净化的糖液，浓度比较低，不便于运输和贮存，必须将其中大部分水分去掉，即采用蒸发使糖液浓缩，达到要求的浓度。2

13、、蒸发方式的选择淀粉糖浆为热敏性物料，受热易着色，所以在真空状态下进行蒸发，以降低液体的沸点。一般蒸发温度不宜超过68蒸发操作有间歇式、连续式和循环式三种。间歇式蒸发，设备简单，浓度容易控制，但糖液受热时间长，不利于糖浆的浓缩；连续式蒸发，糖液受热时间短，适用于糖液浓缩，处理量大，设备利用率高，但浓度不易控制。循环式蒸发可使一部分浓缩液返回蒸发器。,蒸发设备,淀粉糖浆蒸发常用的设备有以下几种：内循环蒸发器：属于间歇式蒸发器，逐步被其他形式的蒸发器所取代。外循环蒸发器：外循环蒸发器的加热室与蒸发室分开，属于外循环式，循环速度快，物料受热时间比内循环短，清洗与检修也较方便。长管薄膜蒸发器：是利用沸

14、腾后的蒸汽的推动作用，使液体在传热面上形成薄膜，因而强化传热效果，降低物料受热时间，蒸发速度快，传热效率高，物别适用热敏物料和粘度较大的物料的浓缩，是淀粉糖浆应用较广泛的蒸发器。按照蒸汽和液膜的流动方向又可分为升膜式、降膜式和升降膜式三种。刮板薄膜蒸发器：是利用旋转的刮板，借离必力和刮板的刮带作用，使料液在传热面上形成液膜而蒸发。刮板薄膜蒸发器可以处理其他蒸发器所不能处理的高粘度液体（510Pa.s）,物料受热时间短，可以蒸热敏性物料。其传热系数高，蒸发强度大，是淀粉糖浆较理想的蒸发设备。,糖化设备,圆筒形糊化糖化锅 糖化设备：外包紫铜，古典，豪华，气派。内胆采用进口食品级304不锈钢，精密焊接，抛光，没有卫生死角。管件全部采用德标标准件，结构严密，标准。加热方式可根据客户要求，采用蒸汽加热，电加热，煤加热，更广泛的适应任何国家和地区。,工业生产糖化车间,未来发展方向,设备大型化注重提高质量，高校节能，环保安全,谢谢观赏,