淀粉质原料的液化糖化

关于淀粉质原料的液化糖化第1页，课件共25页，创作于2023年2月

在酒精生产中必须将淀粉转变成可发酵糖类，酵母菌才能将其发酵生成酒精，而将淀粉转变成酵母菌可发酵糖的过程称作淀粉质原料的液化糖化。第2页，课件共25页，创作于2023年2月

第一节与淀粉质原料的液化糖化

有关的酶系及其特性

淀粉的糖化过程是一个复杂的生化反应过程。反应中包含淀粉在淀粉酶和糖化酶作用下的液化和糖化，以及蛋白质在蛋白酶的作用下分解成氨基酸等过程。原料中的有机含磷化合物在磷酸酯酶的作用下，可将其中可溶性磷酸盐分解出来，使糖化醪中的磷酸盐含量增加，这对酵母菌的生长和发酵有利。淀粉的糖化实质上就是酶对淀粉的作用过程。第3页，课件共25页，创作于2023年2月

（一）α-淀粉酶（E.C.3.2.1.1）该酶的系统名称为α-1，4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶，常用名为α-淀粉酶，又称淀粉1，4糊精酶。耐高温α-淀粉酶2.普通α-淀粉酶第4页，课件共25页，创作于2023年2月α-淀粉酶作用原理：

α-淀粉酶是一种内切淀粉酶，能随机水解淀粉、可溶性糊精及低聚糖中的α-１，４-葡萄糖苷键。酶作用后可使糊化淀粉的粘度迅速降低，变成液化淀粉，水解生成糊精及少量葡萄糖和麦芽糖。第5页，课件共25页，创作于2023年2月（二）糖化酶（E.C.3.2.1.3）

该酶的系统名为α-1，4葡聚糖葡萄糖水解酶，常用的名有葡萄糖淀粉酶、淀粉葡萄糖苷酶、γ-淀粉酶，通常称糖化酶。糖化酶对淀粉作用时，是从非还原性末端开始逐渐切下一个个葡萄糖分子，并将葡萄糖分子由α-型转变为β-型，所以此酶属于外酶。水解过程中葡萄糖之间的C1-O-C4中的C1-O键断裂。葡萄糖淀粉酶不仅能分解为α-1，4键，而且可分解为α-1，6和α-1，3糖苷键，但速度慢得多。所以该酶从理论上讲可以100%地水解直链、支链淀粉和麦芽糖。不同微生物菌种产生的糖化酶分解能力强弱不同，水解速度也因底物分子大小和结构而不同，底物相对分子质量越大，分解率越高。第6页，课件共25页，创作于2023年2月（三）蛋白酶

酸性蛋白酶是采用黑曲霉3.4310菌株，经深层发酵培养，提取精制而成。它是一种在酸性环境下（pH2.5～4.0）催化蛋白酶的酶制剂，适用于水解酸性介质中动、植物蛋白质。可以用于毛皮软化，啤酒、果酒澄清，动、植物蛋白质水解营养液，羊毛染色，废胶片回收，饲料添加剂等等。第7页，课件共25页，创作于2023年2月作用方式：作用肽键，主要生成物为小肽和氨基酸。最适温度：对0.5%酪蛋白在pH3.0左右，作用温度范围30～50℃，最适作用温度为40℃。最适作用pH：在40℃条件下，作用范围2.5～4.0，最适作用pH3.0左右。热稳定性：pH2.0～4.0条件下，40℃以下比较稳定，超过50℃酶活力损失较严重，60℃以上很快失活。pH稳定性：2.5～4.0之间稳定，超过此范围，失活较严重。金属离子对酶活力的影响：被Mn2+、Mg2+、Ca2+

离子激活，被Hg2+、Cu2+、Al3+离子所抑制。第8页，课件共25页，创作于2023年2月（四）纤维素酶纤维素酶是由绿色木霉经深层发酵制成的液体产品，是降解纤维素，生成葡萄糖的一组酶的总称。它是由C1酶，β–1,4-葡聚糖酶（也称Cx酶），β-葡萄糖苷酶组成。C1酶能在降解天然纤维素过程中起主导作用；Cx酶能水解溶解的纤维素衍生物或者膨胀和部分降解纤维素；β-葡萄糖苷酶能水解纤维二糖和短链的纤维寡糖生成葡萄糖。第9页，课件共25页，创作于2023年2月第二节传统液化糖化工艺淀粉质原料经粉碎后，还需进行蒸煮。原料经蒸煮后，使植物细胞和植物组织破裂。原料所含的淀粉颗粒由于吸水膨化而分解，成为溶解状态的糊精。这一过程成为淀粉的液化。经过蒸煮以后的糊化醪，加人一定量的糖化剂，使溶解状态的淀粉变为可发酵的糖类，这一由淀粉转变为糖的过程称为糖化。

第10页，课件共25页，创作于2023年2月传统糖化液化工艺有高温蒸煮糖化、中温蒸煮糖化、低温蒸煮糖化工艺以及在此基础上发展起来的其它相关工艺。第11页，课件共25页，创作于2023年2月一、高温高压连续蒸煮1－加热器；2－缓冲器；3-蒸煮柱；4-汽液分离器第12页，课件共25页，创作于2023年2月二、中温蒸煮连续蒸煮（1）工艺流程

耐高温α-淀粉酶

↓

淀粉质原料→粉碎（通过直径1.5mm筛孔）→配料罐→泥浆泵→蒸汽喷射器（100~105℃）→串联系统（锅式、柱式、管式，时间100min）→分离器→冷却器→糖化锅第13页，课件共25页，创作于2023年2月（2）中温蒸煮技术要点原料粉碎细度：通过直径1.5mm以下筛孔;

蒸煮温度：（100±5）℃；蒸煮时间：100min;

加酶量：4~8u/g原料。第14页，课件共25页，创作于2023年2月最适温度范围：50～55℃。有效作用温度范围：45～60℃。最适pH范围：pH4.0～5.0。有效作用pH范围：pH2.8～5.8。第15页，课件共25页，创作于2023年2月三、糖化工艺糖化工艺，目前采用的有两种形式，主要差异是糖化前的冷却设备不同，一种是采用将蒸煮醪直接糖化罐内冷却，另一种是采用真空冷却。（1）混合冷却连续糖化法这种工艺方法主要是利用原有的糖化罐，先把罐中约占体积2/3的糖化醪冷却至60℃左右，然后加入温度为85~100℃的蒸煮醪，并通过糖化罐内的冷却装置进行冷却，同时加人糖化剂并搅拌。使其混合均匀，按规定的工艺条件进行连续糖化。第16页，课件共25页，创作于2023年2月（2）真空冷却连续糖化法蒸煮醪采用真空冷却就是利用在一定的真空度下，醪液自蒸发产生大量蒸汽，消耗了醪液自身的大量热能，因此，醪液很快地就冷却到与该真空度相对应的温度，达到了迅速冷却的目的。应用真空冷却法优点是，蒸煮醪在骤然冷却下，形成结晶状的小粒，这样不但流动性好，而且容易与淀粉酶作用。又因蒸煮醪的冷却是在密闭的空间内进行。因而避免了空气中杂菌的污染。第17页，课件共25页，创作于2023年2月

当真空冷却器内的真空度控制在81.3kPa时，容器内真空度对应温度为60℃左右。酒精生产常将真空冷却的真空度控制在73.3~81.3kPa，就能达到糖化所要求的温度。真空冷却器可与真空泵、水力喷射器、蒸汽喷射器等相连接。第18页，课件共25页，创作于2023年2月（3）二级真空冷却连续糖化法对蒸煮醪的前冷却和后冷却均采用真空冷却的糖化工艺，叫二级真空冷却糖化法。第19页，课件共25页，创作于2023年2月2.影响糖化醪质量的主要因素（1）糖化温度：糖化温度控制在58~60℃，不允许超过62℃，在62℃以上的糖化温度下，酶活力下降。（2）糖化时间糖化时间要求在20~30min，糖化率在47%~56%之间，糖化时间不宜过长，时间过长不但所增加的糖量有限，而且容易使糖化酶在58~60℃这样高的温度下产生变性，导致酶钝化或失活。（3）糖化pH值

糖化醪的pH值一般控制在3.8~4.5，可抑制杂菌的生长。第20页，课件共25页，创作于2023年2月第三节双酶法液化糖化工艺一、酶制剂的选用双酶法液化糖化工艺中常用的酶制剂有耐高温α-淀粉酶和高效糖化酶。第21页，课件共25页，创作于2023年2月二、常用工艺流程和操作

耐高温α-淀粉酶↓淀粉质原料→粉碎→配料罐→粉浆泵→蒸汽喷射器（100~105℃）→液化罐→汽液分离器→糖化泵→糖化罐→螺旋板换热器↑↑↓水力喷射真空泵高效糖化酶发酵罐

第22页，课件共25页，创作于2023年2月工艺操作要点：原料经粉碎（通过直径1.5mm筛孔）进入配料罐，按加水比1:2.5~3.0调浆，清液回用比例控制在30%~50%，按每克原料添加4~8单位的耐高温α-淀粉酶，用蒸汽加热，控制配料罐温度在（85土1）℃，时间30min。用粉浆泵经液化喷射器（100~105℃）进入液化罐。液化罐温度控制在95℃左右，然后经汽液分离器后进入糖化罐，温度为（60土1）℃，按每克原料添加80~120单位的高效糖化酶进行糖化，根据工艺要求维持90~120min，在用螺旋板换热器将糖化醪冷却至（30土1）℃，打入发酵罐进行酒精发酵。第23页，课件共25页，创作于2023年2月三、液化喷射器的应用液化喷射器结构和工作原理液化喷射器喷射液化的关键设备，其结构主要由料液进口、蒸汽进口、扩散管、汽液混合室和缓冲管构成。

在液化操作时，先用