淀粉糖工艺初步方案

一、淀粉糖

1.1 淀粉糖简介

淀粉糖是以淀粉为原料，通过酸或酶的催化水解反应生产的糖品的总称，是淀粉深加工的主要产品。

1.2 淀粉糖种类

淀粉糖总类繁多，大致可分为以下几种：

①结晶葡萄糖；主要是含无水a-葡萄糖，产量大、生产普遍。

②全糖；利用双酶法工艺生产的糖化液，DE（葡萄糖值）95-98，含有少量的低聚糖，甜味纯正，利用直接喷雾的方法制成颗粒产品，主要应用于食品行业。

③淀粉糖浆；淀粉糖浆是淀粉经不完全转化而得的产品，糖分组成为葡萄糖、麦芽糖、低聚糖、糊精糖等。

另外，双酶法制得的糖化液中，加入异构酶，使一部分葡萄糖转化成果糖，所得的产品主要是葡萄糖和果糖的混合物，称为果葡糖浆。异构转化率为42%，甜度与蔗糖相同。果葡糖浆分子量低，渗透压大，具有良好的防腐作用，广泛地应用在食品工业上，如面包、糕点、饼干、汽水、雪糕、酒类、饮料、糖果、果酱、食品糖浆、医用糖浆等。

1.3 淀粉糖的性质及用途

淀粉糖的性质主要指甜度、溶解度、结晶性质、吸潮性和保潮性、渗透压力、代谢性质、粘度、化学稳定性、发酵性、抗氧化性等。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：有食品级和医药级两种，口服糖标准低于医药级，同时有的还加入维生素、钙质等以提高病人、老人、儿童服用。葡萄糖同时还是重要的化工原料，是生产山梨醇、甘露醇、维生素丙、维生素C、葡萄糖酸、味精、酒精、醋酸等各种产品的原料，广泛地应用于工业。

 

 

 

二、淀粉的酶液化与酶糖化工艺

2.1 淀粉酶

淀粉的酶水解法是用专一性很强的淀粉酶将淀粉水解成相应的糖。葡萄糖及淀粉糖浆生产时用a-淀粉酶与糖化酶的协同作用，前者将高分子的淀粉割断为短链糊精，后者便迅速地将短链糊精水解成葡萄糖。同理，生产饴糖时，则用a-淀粉酶和β-淀粉酶，a-淀粉酶转变的糊精被β-淀粉酶水解成麦芽糖。

2.2 液化

液化是使糊化后的淀粉发生部分水解，暴露出更多可被糖化酶作用的非还原末端。它是利用液化酶使糊化淀粉水解到糊精和低聚糖程度，使粘度大为降低，流动性增高，所以工业上称为液化。

由于淀粉颗粒的结晶性结构，淀粉糖化酶无法直接作用于生淀粉，必需加热生淀粉乳，使淀粉颗粒吸水膨胀并糊化，破坏其结晶结构，但糊化的淀粉乳粘度很大，流动性差搅拌困难，难以获得均匀的糊化结果，特别是较高浓度和大量物料的情况下操作有困难。而a-淀粉酶对于糊化的淀粉具有很强的催化水解作用，能很快水解到糊精和低聚糖范围大小的分子，粘度急速降低，流动性增高。此外，液化还可以为下一步的糖化创造有利条件，糖化使用的葡萄糖淀粉酶属于外酶，水解作用从底物分子的非还原尾端进行。在液化过程中，分子被水解到糊精和低聚糖范围的大小程度，底物分子数量增多，糖化酶作用的机会增多，有利于糖化作用。

液化的方法有3种：升温液化法、高温液化法、喷射液化法。比较常用的是喷射液化法，即先通蒸汽入喷射器预热到80~90℃，用位移泵将淀粉乳打入，蒸汽喷入淀粉乳薄层，引起糊化、液化。蒸汽喷射产生的湍流使淀粉受热快而均匀，粘度降低也快。液化的淀粉乳有喷射器下方卸出，，引入保温桶中在85~90℃保温约40min，达到需要的液化程度。此法的优点是液化效果好，蛋白质类杂质的凝结好，糖化液的过滤性质好，设备少，也适用于连续操作。

2.3 糖化

在液化工序中，淀粉经a-淀粉酶水解成糊精和低聚糖范围的较小分子产物，糖化是利用葡萄糖淀粉酶进一步将这些产物水解成葡萄糖。糖化操作比较简单，将淀粉液化液引入糖化桶中，调节到适当的温度和PH值，混入需要量的糖化酶制剂，保持2~3天达到最高的葡萄糖值，即得糖化液。糖化桶具有夹层，用来通过泪水或热水调节和保持温度，并具有搅拌器，保持适当的搅拌，避免发生局部温度不均匀现象。

2.4 精制

淀粉糖化液的糖分组成因糖化程度而不同，如葡萄糖、低聚糖和糊精等，另外还有糖的重合和分解反应产物、原存在于原料淀粉中的各种杂质、水带来的杂质以及作为催化剂额酸或酶等，成分是很复杂的。这些在职对于糖浆的质量和结晶、葡萄糖的产率和质量都有不利的影响，需要对糖化液进行精制，以尽可能除去这些杂质。常用方法一般采用碱中和、活性炭吸附、脱色和离子交换脱盐。

2.4.1 中和

采用酸糖化工艺，需要中和，酶法糖化不用中和。使用盐酸作为催化剂时，用碳酸钠中和；用硫酸作为催化剂时，用碳酸钙中和。在这里并不是中和到真正的中和点(pH=7．O)，而是中和大部分催化用的酸，同时调节pH值到胶体物质的等电点。糖化液中蛋白质类胶体物质在酸性条件下带正电荷，当糖化液被逐渐中和时，胶体物质的正电荷也逐渐消失，当糖化液的pH值达到这些胶体物质的等电点(pH=4．8～5．2)时，电荷全部消失，胶体凝结成絮状物，但并不完全。若在糖化液中加入一些带负电荷的胶性黏土如膨润土为澄清剂，能更好地促进蛋白质类物质的凝结，降低糖化液中蛋白质的含量。

2.4.2 过滤

过滤就是除去糖化液中的不溶性杂质，目前普遍使用板框过滤机，同时最好用硅藻土为助滤剂，来提高过滤速度，延长过滤周期，提高滤液澄清度。一般采用预涂层的办法，以保护滤布的毛细孔不被一些细小的胶体粒子堵塞。为了提高过滤速率，糖液过滤时，要保持一定的温度，使其黏度下降，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，使过滤速度迅速下降。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，其最适压力要通过试验确定。

2.4.3 脱色

糖液中含有的有色物质和一些杂质必须除去，才能得到澄清透明的糖浆产品。工业上一般采用骨炭和活性炭脱色。脱色时需要控制好脱色工艺条件，例如：糖液的温度（80℃）、PH值、脱色时间（25~30min）、活性炭用量。糖液脱色是在具有防腐材料制成的脱色罐内完成的。罐内设有搅拌器和保温管，罐顶部有排汽筒。脱色后的糖液经过滤得到无色透明的液体。

2.5 浓缩

    经过净化精制的糖液，浓度比较低，不便于运输和储存，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。 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3种。一般情况采用循环式蒸发，可使一部分浓缩液返回蒸发器，物料受热时间比间歇式短，浓度也较易控制，适合糖液的浓缩。

 

三、主要淀粉糖的生产工艺

3.1 液体葡萄糖

大多数淀粉糖生产厂家都采用双酶法生产工艺，其最大的优点是液化、糖化都采用酶法水解，反应条件温和，对设备几乎无腐蚀；可直接采用原粮为原料，有利于降低生产成本，糖业纯度较高，得率也高。

双酶法工艺流程图如下：

淀粉→调浆→液化→糖化→脱色→离子交换→真空浓缩

操作要点：淀粉乳浓度控制在30％左右，用Na2C03调节pH值至6.2左右，加适量的CaCl2，添加耐高温α一淀粉酶，调浆均匀后进行喷射液化，温度一般控制在(110±5) ℃，液化DE值控制在15％～20％，以碘色反应为红棕色、糖液中蛋白质凝聚好、分层明显、液化液过滤性能好为液化终点时的指标。糖化操作较为简单，将液化液冷却至55～60℃后，调节pH值为4.5左右，加人适量糖化酶，然后进行保温糖化，到所需DE值时即可升温灭酶，进入后道净化工序。淀粉糖化液经过滤除去不溶性杂质，得澄清糖液，仍需再进行脱色和离子交换处理，以进一步除去糖液中水溶性杂质。脱色一般采用粉末活性炭，控制糖液温度80℃左右，添加相当于糖液固形物1％活性炭，搅拌0．5 h，用压滤机过滤，脱色后糖液冷却至40～50℃，进入离子交换柱，用阳、阴离子交换树脂进行精制，除去糖液中各种残留的杂质离子、蛋白质、氨基酸等，使糖液纯度进一步提高。精制的糖化液真空浓缩至固形物为73％～80％，即可作为成品。

3.2 结晶葡萄糖、全糖

结晶葡萄糖主要生产工序包括糖化、精制、结晶，其中结晶工艺较为复杂，而糖化、精制工艺和全糖生产类似，本文主要介绍酶法生产全糖的工艺过程。

(1)调浆  淀粉乳含量为30％～35％，调节pH值到6．2～6．5，加入高温α一淀粉酶。

(2)液化采用喷射液化法。

一级喷射液化，105℃，进入层流罐保温30～60 min；

二级喷射液化，125～135℃，汽液分离，如碘色反应未达棕色，可补加少量中温α一淀粉酶，进行二次液化。

(3)糖化液化液冷却至60℃，调pH值4．5，加入糖化酶进行糖化，保温，定时搅拌，时间一般为24～48 h，当DE值≥97％时，即可结束糖化。如欲得到DE值更高的产品，可在糖化时加少量普鲁蓝酶。

(4)过滤升温灭酶，同时使糖化液中蛋白质凝结。过滤，最好加少量硅藻土作为助滤剂。

(5)脱色加1 ％活性炭脱色，80℃搅拌保温30 min，过滤。

(6)离子交换采用阳一阴离子交换树脂对糖液进行离子交换，如最终产品要求不高，可省去此道工序。

(7)浓缩采用真空浓缩锅浓缩至固形物75％～80％

 (8)凝固  将糖液冷却到40～50~C，放人混合桶，加入相当于糖浆总量1％左右的葡萄糖粉作为结晶的晶种，搅拌冷却至30℃，放人马口铁制成的长方形浅盘中，静置结块，即得工业生产用全糖块。也可将糖块粉碎，过20～40目筛，再干燥至水分小于9％，即为粉状成品。

3.3 麦芽糖浆

麦芽糖浆是以淀粉为原料，经酶法或酸酶结合的方法水解而制成的一种以麦芽糖为主(40％～50％以上)的糖浆，按制法与麦芽糖含量不同可分为饴糖、高麦芽糖浆和超高麦芽糖浆等。

3.3.1 饴糖

饴糖液体酶法生产工艺流程图如下：

原料→清洗→浸渍→磨浆→调浆→液化→糖化→过滤→浓缩

操作要点：

(1)原料  以淀粉含量高，蛋白质、脂肪、单宁等含量低的原料为优。蛋白质水解生成的氨基酸与还原性糖在高温下易发生羰氨反应生成红、黑色素；油脂过多，影响糖化作用进行；单宁氧化，使饴糖色泽加深。据此，以碎大米、去胚芽的玉米胚乳、未发芽、腐烂的薯类为原料生产的饴糖，品质为优。

(2)清洗去除灰尘、泥沙、污物。

(3)浸渍  除薯类含水量高不需要浸泡外，碎大米须在常温下浸泡1～2 h，玉米浸泡12～14 h，以便湿磨浆。

(4)磨浆不同的原料选用的磨浆设备不同，但要求磨浆后物料的细度能通过60～70目筛。

(5)调浆加水调整粉浆浓度为18～22波美度，再加碳酸钠液调pH值6．2～6．4，然后加入粉浆量0．2％氯化钙，最后加入α一淀粉酶酶制剂，用量按每克淀粉加α一淀粉酶80～100 u计(30℃测定)，配料后充分搅匀。

(6)液化  将调浆后的粉浆送人高位贮浆桶内，同时在液化罐中加入少量底水，以浸没直接蒸汽加热管为止，进蒸汽加热至85～90℃。再开动搅拌器，保持不停运转。然后开启贮浆桶下部的阀门，使粉浆形成很多细流均匀地分布在液化罐的热水中，并保持温度在85～90℃，使糊化和酶的液化作用顺利进行。如温度低于85℃，则黏度保持较高，应放慢进料速度，使罐内温度升至90℃后再适当加快进料速度。待进料完毕，继续保持此温度10～15 min，并以碘液检查至不呈色时，即表明液化效果良好，液化结束。最后升温至沸腾，使酶失活并杀菌。

(7)糖化液化醪迅速冷却至65℃，送入糖化罐，加人大麦芽浆或麸皮l％～2％(按液化醪量计，实际计量以大麦芽浆或麸皮中B一淀粉酶100～120 u／g淀粉为宜)，搅拌均匀，在控温60～62℃温度下糖化3 h左右，检查DE值到35～40时，糖化结束。

(8)压滤将糖化醪趁热送人高位桶，利用高位差产生压力，使糖化醪流入板框式压滤机内压滤。初滤出的滤液较混浊，由于滤层未形成，须返回糖化醪重新压滤，直至滤出清汁才开始收集。压滤操作不宜过快，压滤初期推动力宜小，待滤布上形成一薄层滤饼后，再逐步加大压力，直至滤框内由于滤饼厚度不断增加，使过滤速度降低到极缓慢时，才提高压力过滤，待加大压力过滤而过滤速度缓慢时，应停止进行压滤。

(9)浓缩分2个步骤，先开口浓缩，除去悬浮杂质，并利用高温灭菌；后真空浓缩，温度较低，糖液色泽淡，蒸发速度也快。

开口浓缩，将压滤糖汁送入敞口浓缩罐内，间接蒸汽加热至90～95℃时，糖汁中的蛋白质凝固，与杂质等悬浮于液面，先行除去，再加热至沸腾。如有泡沫溢出，及时加入硬脂酸等消泡剂，并添加O．02％亚硫酸钠脱色剂，浓缩至糖汁浓度达25波美度停止。

真空浓缩，利用真空罐真空将25波美度糖汁自吸人真空罐，维持真空度在79 993·2 Pa左右(温度为70℃左右)，进行浓缩至糖汁浓度达42波美度／20℃停止，解除真空，放罐，即为成品。

3.3.2 高麦芽糖浆

高麦芽糖浆与饴糖的制法大同小异，只是前者的麦芽糖含量应高于普通饴糖，一般要求在50％以上，而且产品应是经过脱色、离子交换精制过的糖浆，其外观澄净如水，蛋白质与灰分含量极微，糖浆熬煮温度远高于饴糖，一般达到140℃以上。

3.4 麦芽糖低聚糖浆

麦芽低聚糖按其分子中糖苷键类型的不同可分为两大类，即以α一1，4键连接的直链麦芽低聚糖，如麦芽三糖、麦芽四糖，麦芽十糖；另一大类为分子中含有α一1，6键的支链麦芽低聚糖，如异麦芽糖、异麦芽三糖、潘糖等。这两类麦芽低聚糖在结构、性质上有一定差异，其主要功能也不尽相同。

3.4.1 直链麦芽低聚糖

直链麦芽低聚糖的生产工艺图如下：

淀粉 →喷射液化→麦芽低聚糖酶和普鲁兰酶协同糖化→脱色→离子交换→真空浓缩或喷雾干燥→成品

操作要点：生产麦芽低聚糖关键是喷射液化时要尽量控制α一淀粉酶的添加量和液化时间，防止液化DE值过高，造成最终产物中葡萄糖等含量较高。一般DE值控制在10％～15％，既能保证终产物中低聚糖含量较高，又能防止因液化程度太低造成糖液过滤困难。麦芽低聚糖的精制和其他淀粉糖生产基本相同。

3.4.2 支链麦芽低聚糖

支链麦芽低聚糖生产工艺流程图如下：

淀粉→喷射液化→B-淀粉酶糖化→a-葡萄糖苷转移酶转化→脱色→离子交换→真空浓缩或喷雾干燥→成品

操作要点： 支链麦芽低聚糖(简称异麦芽低聚糖)生产工艺的关键是首先用淀粉生产高麦芽糖，然后再用葡萄糖苷转移酶转化麦芽糖为异麦芽糖和潘糖，由于β一淀粉酶和葡萄糖苷转移酶最适pH值和温度接近，该两种酶可同时用于糖化。

3.5 麦芽糊精

麦芽糊精是指以淀粉为原料，经酸法或酶法低程度水解，得到的DE值在20%以下的产品。其主要组成为聚合度在10以上的糊精和少量聚合度在10以下的低聚糖。麦芽糊精的生产有酸法、酸酶法和酶法等。由于酸法生产中存在过滤困难、产品溶解度低以及易发生凝沉等缺点，且酸法生产中须以精制淀粉为原料，因此麦芽糊精生产现采用酶法工艺居多。

麦芽糊精的酶法生产工艺流程图如下：

原料→浸泡清洗→磨浆→调浆→喷射液化→过滤除渣→脱色→真空浓缩→喷雾干燥→成品

操作要点：

①原料预处理：原料预处理包括原料筛选、计量投料、温水浸泡、淘洗去杂、粉碎磨浆等，具体操作和其他淀粉糖生产类似。

②喷射液化：采用耐高温a一淀粉酶，用量为10～20 u／g，米粉浆质量分数为30％～35％，pH值在6.2左右。一次喷射入口温度控制在105℃，并于层流罐中保温30 min。而二次喷射出口温度控制在130℃左右，液化最终DE值控制在lO％～20％。

③喷雾干燥：由于麦芽糊精产品一般以固体粉末形式应用，因此必须具备较好的溶解性，通常采用喷雾干燥的方式进行干燥。

3.6 果葡糖浆

果葡糖浆(高果糖浆)是淀粉经α一淀粉酶液化，葡萄糖淀粉酶糖化，得到的葡萄糖液，用葡萄糖异构酶进行转化，将一部分葡萄糖转变成含有一定数量果糖的糖浆，其浓度71％，糖分组成为果糖42％，葡萄糖52％，低聚糖6％，甜度与蔗糖相等，称第一代产品，又称42型高果糖。42型高果糖是20世纪60年代末国外生产的一种新型甜味料，是淀粉制糖工业一大突破。果葡糖浆是淀粉糖中甜度最高的糖品，除可代替蔗糖用于各种食品加工外，还具有许多优良特性如味纯、清爽、甜度大、渗透压高、不易结晶等，可广泛应用于糖果、糕点、饮料、罐头、焙烤等食品中，提高制品的品质。

葡萄糖和果糖都是单糖，分子式为C6H12O6，但葡萄糖为己醛糖，果糖为己酮糖，两者为同分异构体，通过异构化反应能相互转化。开链结构式如下：

果葡糖浆工艺流程图如下：

操作要点：

i.该工艺液化等工序与前饴糖同。 

ii.糖化  液化液调节pH值4.0～4.5葡萄糖淀粉酶80～100 u／g淀粉，控制温度60℃，糖化48～72 h，DE值达96～98时，加热至90℃10 min，使糖化酶活性破坏，糖化反应终止。 

iii.脱色、压滤、离子交换、浓缩等工序与前淀粉糖浆同。     

iV.异构化  固定化葡萄糖异构酶制备过程如下： 

①产酶菌种及培养条件：异构酶属于胞内酶，使葡萄糖进行异构化反应，在温度55～65℃、pH值7．0～8．5的最适条件下，其转化率可达50％，但不同菌种的异构酶性质能力不同，所以须选用产酶量高、转化力强的菌株为优。

②固定化异构酶制备：葡萄糖异构酶为水溶性酶，在异构化反应过程中，虽本身基本上不起质量消失作用，但可游离于反应底物中不能回收。固定化后变成水不溶性酶，称固相酶，可以连续使用直至失活，而且酶的热稳定性及pH值适应性在微环境中均有提高。固定方法有包埋法、吸附法和共价交联法等等，所用的载体有明胶、树脂、纤维素、多孔陶瓷以及多孔高分子有机化合物等。 

③葡萄糖液配制：精制葡萄糖液配成42％～45％(干物质计)，透光率90以上，然后添加MgSO；2．5 x 10。mol／L(每吨葡萄糖液约用0．62 kg)、NaHSOs 5×10。mol／L(每吨葡萄糖液约用o．25 kg)，用NaOH调整pH值7．5～8．5，温度60～65℃。     

④异构化反应：葡萄糖异构化是在反应器中进行，分分批法与连续法反应。 

 a．分批法反应：糖液与固相酶混合盛保温反应桶中，控温60℃左右，在搅拌条件下使糖液与固定化异构酶充分接触产生反应，一般约经20 h，异构率可达45％。反应结束后，停止搅拌，让酶自行沉淀，放出清的异构糖液。反应桶另加新糖液进行异构化。该批固相酶可重复使用20次以上，酶活降低，需加新酶补充或更换新酶。此法生产周期长，生产率低。 

 b．连续反应法：连续反应器有酶层法与酶柱法。 

 酶层法，选用叶片式过滤机。先将固相酶混于糖液中过滤，使酶沉淀在叶片滤布表面上厚3～7 cm，可3个过滤机串联。然后将配制葡萄糖液通过酶层发生异构化反应。因其接触的酶量多，反应速度快，酶层较薄，过滤阻力小。 

  酶柱法，将固相酶经糖液膨润后，装于直立保温反应塔中，有如离子交换树脂柱。可3个塔串联。配制葡萄糖液由塔底进料，流经酶柱，发生异构化反应，由塔顶出料，连续操作，反应速度快，时间短，副反应的程度也在连续反应过程中，酶活力逐渐降低，需相应降低进料速度，以保持一定的异构率。连续使用约500h后，酶活力约降低50％，700～750 h可降低到原酶活25％，需更换新酶。每千克固相酶(150 u／g酶)约能异构1 000 kg葡萄糖液，异构率45％。  酶柱法，必须保持糖液均匀地分布于酶柱反应塔的整个横断面，流经酶柱。但操作时，pH值、温度的变化可引起酶颗粒的膨胀和收缩变形，导致酶柱产生“沟路”影响糖液与酶接触不均匀，从而影响异构效率。 

    V.异构糖精制、浓缩及保存经异构反应放出的糖液，含有颜色及储存过程中产生颜色的物质及灰分等杂质，须经脱色、离子交换除去，然后再用盐酸或柠檬酸调pH值4.0，真空浓缩至7l％，即成42％果葡糖浆或称42型高果糖。储存于30℃左右，以免葡萄糖结晶，但不超过32℃，否则色泽加深。

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