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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21：表2
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
3、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
4、，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21：图21 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
5、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22：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22 淀粉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=N其中：催化剂活性常数 N酸的摩尔浓度 多糖的水解常数 水解温度1.催化剂活性常数 许多酸对淀粉的水解都有催化作用，表22
6、是不同酸对淀粉水解速度的影响程度：表22 不同酸对淀粉水解速度的影响催化剂HClH2SO4H3PO4HACHBrHI值10.50.520.30.0251.72.5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
7、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 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. 多糖的水解常数 不同品种的淀粉，其水解的难易程度也不同。23是不同多糖的水解常数：表23 不同品种淀粉的水解常数多糖的种类棉花淀粉木材稻草半纤维素蔗糖值14002.02.510400100从上表可以看出，淀粉的水解速度较快。4. 水解温度不
8、同的温度对于淀粉的水解速度来说是不一样的，表24表示了不同温度下淀粉的水解速度：表24 不同温度下淀粉的水解速度温度119133138143K值0.1250.4700.7701.200从上表可以看出，温度越高，反应速度越快，但要考虑设备的承受能力。一般温度控制135143。5.淀粉乳浓度的影响 不同淀粉乳浓度下的糖化DE值见表25：表25 不同淀粉乳浓度下糖化DE值淀粉乳浓度BX1617181920222426DE值93.0192.8192.7791.391.189.9289.2789.17在实际生产中,因为酸催化淀粉反应会发生复合和分解反应,影响着葡萄糖的产率和增加糖液的精制成本。所以生产上
9、为了降低这两种副反应,往往是通过调节淀粉乳的浓度来实现。淀粉乳浓度高,水解糖液中葡萄糖浓度越大,葡萄糖的复合和分解反应就越剧烈,生成龙胆二糖和其他的低聚糖也多，降低了糖的品质和葡萄糖的收率。但淀粉乳的浓度太低,水解液的浓度也低,设备利用率也降低,蒸汽等消耗也会增加。所以综合考虑，生产淀粉糖浆一般控制淀粉浓度控制在Be(相对密度为1.09071.1074),生产结晶葡萄糖则要低很多,一般是1215Be(相对密度为1.09071.1074)。6. 淀粉质量的影响 淀粉中杂质对糖化工艺有影响，尤其以蛋白质和磷酸盐影响最大。要尽可能选用含杂质少的淀粉。综上所述，淀粉水解所用的催化剂种类、浓度、反应温度
10、均对水解反应速度有很大的影响，是我们在水解过程中必须注意的主要因素。此外，淀粉本身质量、三、糖化终点的判断工业上一般是用淀粉碘的显色反应来判断酸糖化的终点。方法为将ml稀碘液（.）于小试管中加入滴糖液混匀，观察颜色的变化。将已知值的糖液和稀碘液混匀制成标准色管，将糖化液显色后与标准色管比较，以确定所需的糖化终点。也可以参考经验，根据糖化的时间来判断糖化程度，同时用无水乙醇检测糖液糊精的程度来辅助判断。一般都在接近糖化终点时才取样检验。糖化液由罐内放出喷到中和桶的过程中，糖化反应仍在进行，因此，在糖化接近时立即放料，使之达到中和桶内，刚好能够达到要求的糖化程度。任务一 间隙加压罐酸法糖化淀粉的酸
11、水解工艺是根据淀粉在水解过程中的水解反应和复合反应规律性来决定的。在制定工艺条件时既要保证淀粉的彻底水解，达到较高葡萄糖量，又要尽可能减少葡萄糖复合、分解反应的发生程度，此外，如果是做发酵培养基用，则还要符合目的产物的发酵条件，符合发酵工艺的实际情况。 随着酶技术的发展，酸法生产逐渐被酶法所取代，本文仅列出淀粉酸水解制备糖浆的工艺流程：如图23：图23 酸法制备糖浆工艺流程图工业上酸法糖化制糖有两种工艺，分别为间歇加压罐法和连续管道或者喷射法。目前较多采用的是管道连续法或者喷射器法。加压糖化操作（）调浆：首先将自来水或者工艺冷凝水按照规定的淀粉浓度对淀粉进行调浆，保持搅拌以防止淀粉沉淀。然后慢
12、慢加入盐酸调节到规定的pH，混合均匀并保持淀粉乳的温度在左右。（）泵入底水：淀粉乳进入糖化罐前要先检查糖化罐及其相关设备是否正常。糖化开始前，先泵入经过稀释的酸水，又称底水。水量以浸没罐内底部的盘管为宜。打开罐顶排汽阀一小部分，通入蒸汽入罐底的环形蒸汽盘管，赶跑罐内的冷空气，预热几分钟，使底水沸腾，保持罐内0.02Mpa压力，然后开始进料。把淀粉乳和酸加入糖化罐的方法主要有三种：第一种是将全部的酸用水冲淡后加入糖化罐中，酸水的量以能淹没罐底的多孔蒸汽盘管为宜，打开蒸汽阀门，酸水煮沸后引入淀粉乳。淀粉乳引入的速度不能太快，以保持酸水继续沸腾为宜。第二种方法是将全部的酸的/32/3用水冲淡后加入糖
13、化罐中，其余的酸则混入淀粉乳中。第三种方法是把全部的酸混合入淀粉乳中，糖化罐中只是加入水。这三种方法在工业上都有采用，但采用第一种方法时，因为首先加入糖化罐的淀粉遇到的酸浓度高，糖化速度块，生成的葡萄糖容易起复合和分解反应，影响了糖化液的质量。用第三种方法则容易导致淀粉乳结块，会影响糖化作用的均匀进行。一般第二种采用比较多。（）进料：进料时要保持正压，使进入的淀粉乳越过糊化温度，迅速液化成可溶性淀粉，否则直接进料后再升温，淀粉乳容易结块。进料时打开淀粉乳管，淀粉乳借重力由高位贮存桶注入。进料同时要注意调乳桶内的淀粉乳，做到进料过程中保持搅拌，以防止沉淀，进料量一般为罐的左右。控制好进料速度，要
14、防止速度过快发生结块，引起罐的振动；也要防止过慢，以造成糖化程度不均匀。进料时还要注意保持罐的压力稳定。（）糖化：全部淀粉乳加料完成后，关闭淀粉进料管和蒸汽排汽管，开大进气管的阀门，提高罐内压力为0.28Mpa,保持此压力到规定的程度。在升高压力的过程中，排气阀要适当开大，这样可以使料液翻腾更好，水解均匀，当罐内压力达到规定的表压时，排气阀可以适当关小。（）放料：糖化结束后，放料要快，以免水解过度。进入中和容器后要及时降温，以免副反应加剧，色素加深。水解工艺控制淀粉酸法制糖的典型工艺控制为：淀粉乳浓度：1B。盐酸用量：干淀粉的0.60.8%（w/w） pH ：1.5左右水解压力： 0.250.
15、35 MPa水解温度：135145水解时间：2030min水解终点：以无水乙醇检查无白色反应为止3.间隙糖化主要设备间隙糖化的主要设备是加压糖化罐，加压糖化罐一般为密闭的垂直圆筒罐，罐的大小因生产规模而不同。容积大小一般为m3。罐的结构见图24：图24加压糖化罐结构图糖化罐的材料要求耐酸耐高温，一般用不锈钢或者内衬陶瓷片的耐酸罐。罐的外壁用绝热材料围绕，减少了热量的散失。罐顶有蒸汽排出管经过收集器后在排外。收集器是回收被蒸汽夹带的糖化液。罐底有一多孔环形蒸汽盘管，盘管的上下及四周各方向有蒸汽孔，通入蒸汽使淀粉乳受热均匀，并有搅拌作用。出料可以通过中心喷出管加压从罐顶排出至中和罐或者直接由底管排
16、入下工序。4.间隙加压糖化法的缺点（）淀粉乳糖化不均匀:淀粉乳不能过快的加入到糖化罐中，否则会引起结块现象，引起糖化罐的振动，也影响了糖化作用的均匀进行。较大的糖化罐放出的糖化液，实际上是淀粉乳的不同糖化程度糖化、复合、分解反应的产品的混合物，不是糖化均匀的产品。（）能耗大:糖化罐中需要先加入一定量的水，加热时用直接蒸汽会冲淡糖化液的浓度，也增加了蒸发浓缩成本。放料时糖化液压力急剧降低产生的二次蒸汽，因为是间隙产生，无法利用，所含的热量损失大。（）劳动强度大:加压罐糖化法属于间隙操作，不易自动控制，需要劳动强度大。任务二 连续管道酸法糖化为了避免间隙加压糖化法的缺点，诞生了连续管道糖化法。该方
17、法是把已经加入酸的淀粉乳用泵输送，进入糖化升温管道。用直接或者间接蒸汽加热，使淀粉乳糊化、糖化，在一定的温度下流出管道，达到糖化的目的。连续管道糖化法分为直接加热或者间接加热两种。下面分别予以介绍。直接加热式直接加热连续管道糖化法是用蒸汽直接加热的糖化方式，其设备装置图见图25。采用这种方法糖化时，将已经加入一定量酸的淀粉乳由混合罐加入加热器管道中。蒸汽直接喷入加热器，淀粉乳受热立即糊化、液化，进入位于加热器下方的进料罐，然后流经糖化管道，经放料阀至闪蒸罐而放出，完成糖化工序。淀粉糊在管道中呈湍流状态流动，保持一定的直线流动速度。加热管径一般是cm，直线流速0.12m/s左右。图25直接加热式
18、管道糖化设备流程图糖化管是一系列管道通过弯头连接而成，淀粉糊由下而上流，以保证料液的先进先出。为了减少热量的损失，整个糖化管都要安装绝热材料。糖化管末端的放料总阀是为了保持糖化过程的压力。阀后有一条回流小管连接到缓冲罐，主要是为了保持两者压力的平衡。该方法制备糖浆或者葡萄糖时，要注意预防管道的堵塞，因为一些脂肪或者蛋白质类物质以及碳化物质等容易吸附于管壁上，并逐渐增厚，从而影响了糖化的流动性，并增大了蒸汽的消耗。所以，每次停机时都要清洗一遍。清洗的方法一般是用热水，然后在定期间隔用酸水、碱水来加强清洗。清洗后用蒸汽吹干管道。这种连续糖化法可以制备各种糖化程度的糖品，它的工艺一般设计为表27：表
19、27间接加热连续糖化不同糖品的糖化条件产品C(50%硫酸)（mol/l）糖化时间（min）糖化温度葡萄糖糖浆糖浆麦芽糊精麦芽糊精9058421650.030.0160.0160.010.0071821261916158148142142132间接加热式间接加热式是指利用蒸汽间接加热，常见的间接加热器如柯路叶糖化管道，如图25所示。图25间接加热式（柯路叶）糖化管构造示意图如图所示，柯路叶糖化管道是由三个套管组成。外面的两条管是直的，最里面的内管道是弯曲的（也可以为直的）。蒸汽通入外面管道和中间管道之间以及内管道，淀粉乳在中间和内管道之间流过。内管道和外管也可以不相连接，分别单独引入蒸汽。由于内
20、外加热，淀粉乳受热均匀，温度可以在很短时间得到提升。如果内管道是弯曲的，淀粉乳流经的道路是曲折的，如上图所示三个不同位置的横截面。可以产生搅动的效果，各部分受热均匀。柯路叶糖化管道加热设备流程图见图26：图26柯路叶间接加热糖化设备流程图由于是间接加热，相比直接加热来说，温度上升相对较慢，但可以减少蒸流水的量，可以保证料液的浓度。目前使用较多的是直接加热式。其他加热方式目前在连续直接加热的基础上开发了喷射器加热方式，与连续管道直接加热式不同的是加热设备的不同，喷射器加热是利用特殊的喷射加热器（这将在以后的章节详细介绍），极大的加强了料液和蒸汽的接触面积，提高了升温的效果，糖化液质量得到提高，蒸
21、汽用量也得到减少。因为是酸法生产，所以喷射器一般是用耐高温、耐强酸的酚醛树脂材料制成。4.工艺控制要点 水解工艺控制同任务一。5.催化剂 催化剂选择同任务一。6连续糖化法的优点相比于间接加热法，连续糖化法具有一下优点：（）糖化液均匀，糖化时间短，副反应少；（）糖化液纯度高，色泽浅，后工序处理费用低；（3）糖化液浓度高，蒸发费用低；（）连续操作，有利于提高设备的利用率和实现自控；任务三 酸法糖液的精制酸法制备的淀粉糖液成分复杂，除了糖外，尚含有大量的杂质。这些杂质分为含氮物质、有机酸、无机酸、无机盐、脂肪、有色物质和重金属等。 必须采取经济的方法对这些糖液进行处理，除去其中的杂质，确保糖液的质量
22、和后工序的使用效果。糖液精制的方法，一般采用碱中和、活性炭吸附、脱色和离子交换脱盐，也有用电渗析脱盐或者超滤膜去除杂质等方法。糖液中的杂质来源一般有原辅料、水和水解过程。一、工艺流程 淀粉酸水解制备的糖液精制的一般工艺流程见图2-8：图2-8 淀粉酸法水解糖液精制工艺流程二、工艺操作要求（1）中和 酸法水解糖液的pH一般为1.71.9，不能直接使用，同时糖液中的非糖杂质多半呈溶解状态，一部分杂质呈胶体状态，调节糖液的pH达到蛋白质的等电点，使蛋白质凝聚而析出。中和一般使用纯碱或者烧碱，中和的pH要先通过实验而获得，也就是通常所讲的沉淀曲线，即在不同pH下测定滤液的蛋白质含量，观察糖液的澄清度。
23、一般来讲，酸法制糖中和的最佳pH（也就是沉淀最大量的pH）为4.55.2。中和过程中pH的控制至关重要，如果偏低会导致糖液中的杂质不能最大化沉淀而析出；如果偏高则会导致葡萄糖分解形成新的色素，部分凝聚物又会重新溶解，增加糖液过滤难度。中和温度则一般考虑与脱色温度一致。 中和的工艺为：糖化液酸法后进行降温冷却，使温度从130以上快速降到100，降温方式可以采用闪蒸或者特殊材料制成的交换器，但要注意酸气的环保排放。（2）过滤 中和后的糖化液需要除去沉淀的蛋白质和其他不溶性的杂质和加入的碳泥，以便得到澄清的糖化液。除去的方法一般采用过滤，而淀粉糖工业中应用较多的过滤设备是板框压滤机。酸法制糖工业中要
24、求选择的板框压滤机板框耐腐蚀，密合性好，符合食品卫生要求，便于操作，一般材质是聚丙烯。设备的选型一般是根据过滤的所需过滤面积来确定的。 板框压滤机是加压过滤，压力的获得可以用高位自流或者用泵供料，一般是两者结合。 板框压滤机过滤方式分为明流和暗流，压紧装置有油压、机械、手动、箱式等。 板框压滤机的过滤劳动强度大，环境污染较严重，但是操作简单，过滤效果好。过滤机分为自动操作和叶片式、管道式、真空转鼓过等过滤机。 常见的板框过滤机的过滤示意图2-9：图29 板框压滤机工作示意图 如上图所示：常见的板框压滤机由固定端板，可动端板和无数快滤板和滤框构成。糖液过滤中常用的滤板和滤框材质是聚丙烯。可动端板
25、可以活动，根据需要压紧或者松开滤板和框。（3）脱色 工业上的脱色一般采用活性炭脱色，活性炭又分为颗粒和粉末两种。颗粒炭可以再生重复使用，但工厂中应用较多的是粉末活性炭。按照含水量的差异，粉末活性炭又分为湿炭和干炭，湿炭解决了使用时粉尘大，环境恶劣的难题，近年来逐渐被各厂家所接受。 脱色工艺参数控制为：温度80，pH维持不变，搅拌时间2040min，活性炭用量则要视糖液的透光及对成品的质量要求而定，但活性炭的使用原则是分次脱色、循环使用。（4）离子交换树脂 糖液经过中和和活性炭处理后，尚有无机盐和有机杂质等需要进一步除去。工业上一般采用特殊的离子交换树脂进行处理。主要目的是除去蛋白质、氨基酸、5
26、-羟甲基糠醛等有色物质。离子交换工艺为：新树脂预处理：用酸、碱、盐、水反复浸泡，洗涤干净装柱。糖液一般采取顺流或者逆流上柱，依据糖液质量严格控制流速和糖液pH及离子除去状况。树脂吸附达到饱和时要及时停止进料，及时用水进行充分的正洗和反洗，清洗彻底后再进行再生。用钠离子型阳离子交换树脂再生剂食盐溶液（浓度一般为810%），再生时间一般为510小时，最后用水正洗，以备下一个周期使用。离子交换的主要设备是离子交换柱：示意图见2-10：图2-10 离子交换柱示意图（5）蒸发浓缩 经过净化精制的糖液，浓度低，不便于运输和贮存。需将糖液进行蒸发浓缩，除去部分水分。 淀粉糖浆一般为热敏性物料，受热容易着色，
27、所以糖液浓缩一般都采用多效降膜式蒸发器，利用真空状态下溶液沸点降低的方式蒸发，一般蒸发温度不会高于78，多效降膜式蒸发器的工作原理和操作流程具体见糖浆制备章节，本处不做详细讲解。（6）贮存和包装 蒸发浓缩后的糖浆达到规定的浓度，放入成品罐中冷却后再灌装，以免蒸汽在糖浆表面冷凝成水而导致细菌生长。糖浆的包装一般是用镀锌铁桶或者塑料桶盛装。不管是何包装物都要确保无杂菌滋生，对于饮料厂或者啤酒厂等大用户可以直接用槽车运送。思考与应用：（1）连续酸糖化工艺的优点有哪些？（2）连续糖化工艺的关键设备是什么，有哪些要求？（3）酸法糖化的环保处理难点在哪里？（4）绘制间隙酸法制备糖液工艺流程？（5）比较间隙
28、加压糖化法的缺点？（6）淀粉酸法水解制糖的特点有哪些？（7）糖液精制的目的是什么？（8）有哪些措施可以提高糖液的质量？项目二 淀粉双酶法水解制备葡萄糖项目引导双酶法是用专一性很强的淀粉酶和糖化酶作为催化剂将淀粉水解成为葡萄糖的方法。酶解法制备葡萄糖可分为两步：第一步是液化过程，利用-淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糖。第二步是糖化过程，利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解为葡萄糖。淀粉的液化和糖化都在酶的作用下进行的，故酶解法又称为双酶法。 一、淀粉的液化原理糖化使用的糖化酶属于外酶，水解作用从底物分子的非还原末端进行，为了增加糖化酶作用的机会，加快糖化反应速度，必须先将大分子的淀粉水解成糊精
29、和低聚糖。因为酶水解颗粒淀粉和水解糊化淀粉的速度比约为1:20000。所以淀粉酶作用于淀粉前要先加热淀粉乳，从而使淀粉颗粒吸水膨胀、糊化、破坏其晶体结构。所以淀粉乳糊化是酶法工艺第一个必要步骤。-淀粉酶是内切型淀粉酶，可从淀粉分子的内部任意切开-1，4糖苷键，不能水解-1，6糖苷键，液化产物除了麦芽糖和葡萄糖外，还含有一系列带有-1，6糖苷键的寡糖。淀粉在糊化之前，-淀粉酶是难以直接进入淀粉颗粒内部与淀粉分子发生作用的。所以淀粉一定要经过糊化阶段，酶才能开始发生作用。然后，使粘度大为降低，流动性增高。一、工艺流程： 淀粉双酶法的液化工艺流程一般见图2-11：2-11 淀粉双酶法液化工艺流程二、
30、液化工艺说明1.调浆 在调浆罐内把粉浆用自来水或者工艺冷凝水调浓度到1520Be,并用酸或者碱调节粉浆pH至5.56.5。粉浆的浓度要视具体的工艺和产品而言，一般在酶合符要求的前提下尽可能提高淀粉的浓度，以降低蒸汽的单耗和提高设备的利用率。2.配料在上述粉浆料液中加入约0.15%的氯化钙，搅拌均匀后加入耐高温-淀粉酶,粉浆温度一般控制在5058之间。 氯化钙的添加原因主要是因为-淀粉酶是一种金属酶，需要在钙离子的参与下才能稳定和激活酶的活力。3.一次喷射液化 配好料的粉浆，要及时开始升温液化，一般液化采用喷射液化器的形式进行液化升温，温度一般升至105112。喷射液化器的升温设计是务求使酶制剂
31、、淀粉和水三者在最短时间达到温度的提高。4.高温维持 经过喷射升温的粉浆进入管道进行高温维持阶段,时间约58min.通过高温维持使已经形成的”不溶性淀粉颗粒”在高温下分散,并使蛋白质进一步凝固,淀粉进一步分散。5闪蒸 经过喷射液化高温维持后的料液进入真空闪蒸罐快速冷却至95100进入液化罐,通过闪蒸步骤可以实现;淀粉浓度增高;并可以通过压力的突然改变促使淀粉进一步分散,提高了出糖率。6.层流维持 闪蒸后的料液进入层流罐保温60120min,温度保持稳定。以保证酶和淀粉的进一步接触和反应。7.灭酶 层流完成后的液化液，要尽快灭酶，根据酶制剂的特性，一般采用的灭酶方法是升温和调节pH。目前众多厂家
32、就利用液化后需要调pH进行糖化而通过调节pH达到灭酶的效果，并不需要再行升温。三、注意事项1.添加酶制剂之前要先调好pH和钙离子，在液化的过程中要随时监控调浆池的pH变化，以随时调整。所以在调浆罐中最好安装在线的pH计。2.目前部分新型耐高温淀粉酶需要的钙离子很少，一般的自来水中残留的已经足够，无需另行添加。3.高温维持设备一般用管道，按照流量和维持时间进行设计。高温维持至闪蒸罐出口处要安装一个自控阀门，以确保管内维持一定的压力。4喷射液化的关键设备喷射液化器可以分为两种:一种是喷射蒸汽,以带动料液,称为汽带料式;一种是喷射料液,以带动蒸汽,称为料带汽式.无论使汽带料还是料带汽,喷射过程中蒸汽
33、或者料液进入喷射器都是强制性的,具体来说,蒸汽的进入一般使靠蒸汽本身的压力,料液的进入则是靠泵输送的,所以,协调好蒸汽和料液的进入,达到稳定和均衡使喷射液化成功的关键。如图2-12所示：图2-12 喷射液化器示意图 近几年国内众多厂家逐渐使用了一种美国进口的水热器。该种喷射器以其特有的协调管,对流入浆料提供控制机制, 在水热器内，蒸气以高度湍流方式直接与料液混合，热在瞬间由蒸气传导给料液，如此快的热交换导致蒸气凝结并迅速分散到料液中，排除了一般简单加热器在加热过程中常带来的气锤及震动等现象，其温控精度高,工作稳定。5.高温维持一般采用管道实现，按照流量和维持时间来设定，一般在高温维持管和闪蒸罐
34、的卸料处安装一个自控阀门，用以保证维持管的压力。6.闪蒸罐是一个普通的容器，排出的闪蒸蒸汽可以用于工厂其他物料的预热。闪蒸罐是一个普通的容器，见示意图2-13：图2-13 闪蒸罐示意图7.维持层流罐的设计要尽量高而瘦，下进上出，以确保料液的先进先出，均匀。设计高径比一般为（510）：1一般的层流罐的设计见示意图2-14：图2-14 层流罐示意图层流罐的设计可以按照参照以下公式：式中：维持时间（h）V-料液体积流量（m3/h）Vw-维持容积（m3）-充满系数，一般取0.850.90层流维持罐个数的确定与液化速度有直接关系，所以当液化速度发生变化时，要及时调整维持罐的使用个数，以确保维持时间和液化
35、程度的稳定性。8.层流维持完成后的糖液，检查后确保液化完全通过降温设备放入糖化罐，调整pH至4.40.2，灭酶后进入糖化罐。 除了用DE值来控制液化程度，另外在实际生产中，常用淀粉碘的呈色性质来检验液化质量，如果出现有淀粉碘的呈色反应，则说明液化液有生淀粉的存在，液化质量不好。另外，还可以通过测定液化液的过滤速度来检验液化的效果，具体方法是用滤纸对液化液进行过滤，考察单位时间过滤的液化液体积量，从而可以定性的判断出液化的效果，单位时间过滤体积大，则说明液化效果好，反之亦然。9.液化程度的控制： 液化程度也称为液化DE值。在淀粉的双酶法制备葡萄糖的工艺中，液化程度的控制对于淀粉液化工序至关重要，
36、当然，不同产品有不同的液化程度控制要求。以下是双酶法淀粉制备葡萄糖的液化程度控制要求：（1）液化程度一般控制1218。程度太低，液化淀粉粘度大，操作困难；底物分子少，水解机会越小，影响了糖化的速度；液化程度低，淀粉液容易老化，不利于糖化，特别是糖化液过滤速度慢。液化程度也不能太高，因为葡萄糖淀粉酶是先与底物分子结合生成络合结构，而后再发生水解催化作用。所以当液化超过一定程度，影响了催化效率，最终的DE值也不高。在双酶法制备葡萄糖工艺中，液化DE值与糖化终了DE值的关系见图215：图215 液化程度与糖化终了DE值的关系（2）液化DE值的控制 在液化工艺中，可通过调节淀粉酶的用量、喷射温度、高温
37、维持温度、液化层流罐维持时间等条件来控制液化程度。三、液化的影响因素液化是制糖的关键，液化质量的好坏直接影响到糖液的质量，在淀粉糖的生产中经常会遇到以下情况：糖液透光率低，出糖率低，过滤速度慢，结晶困难，果糖转化率不高，泡沫较多等。这些问题除了与原辅材材料、操作、蒸汽及水源的稳定与否等因素都有关，但液化质量却是一个很关键的影响因素。下面就我国制糖行业特点，谈谈液化质量的主要影响因素。用因果图来表达，主要的影响因素如图216：图216 液化影响因果图综上图可以看出，原辅材料、测量、方法和设备对液化结果对液化的影响比较大。下面具体分析之。1不同液化方法的影响 之前已经有叙述，一般采用连续液化方法液
38、化质量最好。2不同原辅材料（主要是指淀粉）对液化的影响 某厂对不同原材料淀粉（木薯和玉米淀粉），在相同工艺条件下试验对液化和糖化的影响，结果见表29：表29 不同淀粉搭配对糖液的影响玉米粉:木薯粉(m/m)糖化最终DE/%糖化最终DX/%糖液透光/%糖液OD值液化液滴定速度（mL/min）5:197.496.2960.0517.24:197.195.9920.0317.53:197.296.0880.0317.02:197.095.8820.0513.21:196.695.5780.0212.8由上表可以看出，适当的木薯粉搭配并不会影响液化和糖化液的质量，一般玉米淀粉与木薯淀粉按照3：1以下均
39、不会对糖液质量造成大的影响。这就为企业及时根据市场价格来调整粉的使用提供了参考基础。3不同喷射温度的影响 在淀粉酶允许使用范围内，某厂对喷射温度进行了试验，结果如图217：图216 不同喷射稳定对液化液滴定速度的影响试验条件：15Be粉浆浓度、添加诺维信耐高温淀粉酶11lu/kg、无锡杰能科糖化酶200u/g喷射温度108、液化pH5.8、糖化pH4.4、糖化时间35小时在不同喷射温度下考察了液化液的滴定速度，从而评价液化质量。从上图可以看出耐高温淀粉酶的喷射温度控制在108110较好。当温度高于100时，酶的蛋白质结构会受到较大的影响，从而酶活力会受到破坏；若喷射温度低于105时，则淀粉与脂
40、质体形成的复合物不能被破坏，而这个复合物不能被酶所分解，所以就会因此而存在液化不彻底的现象。在一般的工厂中，经常会存在蒸汽压力波动而导致液化质量不稳定的现象，建议在液化器的蒸汽管前安装一套蒸汽稳定器，以确保蒸汽的压力和流量稳定，减少对液化的影响。4液化程度对液化质量的影响不同的产品有不同的液化程度（DE值）的要求，液化程度不能过高，否则会影响到后面对糖化质量；液化程度液不能过低，否则液化不完全，会影响到过滤速度。具体的影响已经在前面章节有详细介绍。5不同pH对液化和糖液的影响 在淀粉酶的pH允许使用范围内，不同pH下糖液的质量是不一样的。某厂在不同pH条件下液化进行了试验，结果如表210：表2
41、10 不同液化pH对糖液的影响pH值糖化液最终DE/%单糖/%麦芽酮糖/%三糖以上/%糖液透光5.497.795.801.26965.697.595.601.38935.897.896.00.121.39906.097.395.40.261.28886.297.395.30.381.5686由上表可以看出，在酶允许使用范围内，液化的pH越低，麦芽酮糖等不可发酵糖含量越低，而且，有机色素生成更少，更有利于糖液的精制，一般控制5.45.8。6加酶方式对液化和糖化质量的影响 传统的液化工艺有一次加酶和二次加酶两种方法，一次加酶是指将淀粉酶按照淀粉的一定比例一次性加入调浆罐内；二次加酶则是指一部分淀粉
42、酶（一般为4050）添加到调浆罐内，而剩下的酶则依据淀粉乳液化流量的相应比例进行连续流加，一般安排在真空冷却闪蒸罐（如图217所示）。一次加酶和二次加酶的主要区别见表2-11：表217 一次加酶和二次加酶的主要区别项目名称 一次加酶 二次加酶加酶量 多 少工艺稳定性 稳定 欠稳定糖液质量 好 好操作方便性 方便 复杂从上表可以看出，就加酶量来说，二次加酶因为一部分酶避免了高温阶段，酶的活力损失较小，因此用酶量可以减少约1530，糖液质量也得到提高。但因为二次加酶量很小，而且一般是用计量泵打入闪蒸罐或者管道，存在着流加的不稳定性，控制不好会使二次加酶量不够而导致液化质量不稳定。所以，为提高计量的准确性，二次加酶的操作流程一般是：设立一个不锈钢罐稀释罐，在罐内用蒸馏水先对二次需要添加的酶进行稀释，稀释比一般是水与酶体积比为（1020）：1，这样就可以提高流加的速度，从而减少了系统的误差，提高了二次加酶的准确和稳定性。要注意的是，为尽量避免酶收到污染，要求稀释的酶液要现配现用。如果能够加强流加系统和监控，一般建议采用二次加酶工艺。表212、213是某厂一次和二次加酶工艺试验结果。表212 一次加酶试验结果零时DE结束DE糖化时间糖液透光及OD单糖二糖三糖四糖及以上110.2596.4630850.0595.221.921.441.42211.1597.2530850.0595.