酶法加工麦芽糊精生产工艺

酶法加工麦芽糊精生产工艺中国食品添加剂和配料协会尤新概述麦芽糊精的生产工艺大致可分为3种：酸法工艺、酶法工艺、酸酶法工艺。目前，酸法工艺已基本被淘汰，国内外生产麦芽糊精均采用酶法工艺。酶法产品聚合度在1—6的产物的水解率比值均在2以上，产品透明度高，溶解性强，室温储存不变浑浊。利用a-淀粉酶对于淀粉的催化水解具有高度的专一性，即只能按照一定的方式水解一定种类和一定部位的葡萄糖苷键，仅水解淀粉，不分解蛋白质、纤维素等。因此，麦芽糊精是以玉米、大米等粗粮直接投料（不是以精制淀粉为原料），经酶法控制部分水解、脱色提纯、真空浓缩、喷雾干燥而成。为了便于叙述，在此以大米作原料为例，并按优级品质生产工艺说明。麦芽糊精系列产品的生产按酶法工艺要求可分为6个工序：原料预处理、液化、过滤、浓缩、干燥、包装等。1原料预处理工序预处理包括计量投料、热水浸泡、淘洗杂质、粉碎磨浆4个内容，计量投料是为了保证投料准确，便于操作和管理。热水浸泡可使水分渗透到米的内部组织，促进米粒组织膨胀软化，便于淘洗和粉碎。淘洗是为了除去米糠和其他杂质，保障食品卫生和产品质量。粉碎磨浆是为了保证淀粉粒的细度和粉浆的流动性能，使淀粉易于糊化，并为酶能均匀地水解淀粉创造良好的条件。大米预处理工序技术要求如下：浸洗后的米，应该色白无米糠，无酸败味，米粒用两手指轻捏即成粉末状。粉浆细度，60目以上粉粒应占80%以上，手感无粗粒，不允许在粉浆中混有米粒。粉浆浓度控制在22—24°Be，1t米磨成的粉浆相当于2.2m3左右。粉浆不发酵，pH不低于5.2。淘洗去杂一般淘洗米采用机械淘洗，通常用压缩空气来翻动淘洗，在特制的洗米罐中进行。淘洗操作时，将米按规定量送到洗米罐，放入清水，待水浸没米层后，通入压缩空气，利用空气冲击使米粒在水中翻动和相互摩擦，把附着于米粒上的米糠和杂质洗掉，悬浮物从溢流口溢出。当悬浮物基本溢净，可关闭进水阀和空气阀，放出米泔水。如此反复洗米2一3次，可使米粒洗净。热水浸泡热水浸泡的目的是为了加快吸收水分，促进米粒组织软化。米粒吸水程度和下列因素有关。与米粒吸水和浸米时间有关。一般说来，浸泡时间不能少于2h，否则米粒中心部分的水分浸入不足，这样就不利于米的粉碎和糊化。米粒吸水程度还决定于米的品质。非糯性米要相对延长浸泡时间。米粒吸水还和浸泡水温度有关。提高水温可加速米粒吸水，缩短浸泡时间。在冬季，浸泡水可利用生产中冷却水代替冷水，但水温不宜高于45r，若再提高温度，会使米粒表面糊化，淀粉流失。在浸泡过程中还要注意米粒发酵情况，虽浸泡2h不会很快受到微生物侵入而发酵。若在洗米时没有将米糠洗净，往往也会引起米粒发酵，如此将米磨成粉浆后，会造成液化中途pH下降，致使发生液化困难。凡发酵米粒必须要重新洗米才能粉碎。米粒和粉浆发酵经常发生在夏秋高温季节，在此期间生产，更应重视环境卫生和设备清洗消毒工作，以减少微生物污染机会。粉碎磨浆将米粉碎磨成粉浆，要注意细度和浓度两个质量要求。粉浆细度影响着液化程度和过滤速度。从糊化角度考虑，粒度细的粉浆溶解性好，容易糊化。从过滤性看，粉浆太细，则不利于过滤。根据工业化规模生产结果表明，粉浆细度以70目为宜，这样液化性和过滤性均好。粉浆浓度关系到糊化液的流动性和蒸发量，粉浆浓度低，黏度小，流动性好，容易糊化，有利于加热和过滤。但降低液化浓度，增加了蒸发负荷，经济上不合算。高浓度粉浆则流动性差，且糊化困难。所以，粉浆最适宜浓度应在22—24°Beo砂盘磨工艺操作开车：接通电源，先空载运转1—2min，检查有无异常振动和噪音，再调节上下磨盘间距到发出有轻微的摩擦声止。运转：先打开自来水龙头，再落下米粒，同时调节好米和水的流量，保持粉浆一定的浓度。调节：随时检查粉浆细度，轻轻转动手轮来调节磨盘间的距离，直至细度符合要求为止。但是，粉浆磨得越细，电动机载荷越大。因此，调节磨距不能超越电机额定电流。停机：物料磨完后，要用水把进料斗和磨腔内残余米粒和粉浆冲洗干净，以防残存粉浆发酵，然后把调节手轮旋松后，关掉电源。2液化工序液化的目的是通过a-淀粉酶的作用，将淀粉分解为糊精。要求液化液不黏稠，表面不结皮，具有良好的流动性和过滤性，用碘液检查不应有蓝色反应，水解率应达到规定标准。麦芽糊精液化的方法一般有3种：间歇法、连续法和喷射法。目前国内大多数生产麦芽糊精的厂家采用的是间歇液化法或喷射液化法。近年来，由于国产新型酶制剂问世，即耐高温a-淀粉酶的出现，极大地促进了液化工艺和液化设备的改进和提高。采用喷射液化器进行液化，大米中的淀粉是否能彻底液化，蛋白质凝聚效果是否好，蛋白质分离效果如何，关键取决于料液在喷射器内能否形成高强度的微湍流。从目前国内外现有的喷射器实用效果看，这种微湍流强度有所不同。由淮海工学院生物技术研究中心近期设计的HYW型系列喷射器均能形成高强度的微湍流，淀粉分散效果好，无不溶性淀粉微粒出现，蛋白质凝聚效果及淀粉与蛋白质分离效果明显（蛋白质凝聚后，飘浮于液面上），物料的过滤速度也有了明显的提高。喷射液化时基本无振动，无噪音，能在低气压下工作，无堵塞现象，是目前国内较适合于大米、玉米等粗原料进行喷射液化工艺的较为理想的喷射液化设备。调浆先将已粉碎磨好的米浆泵送至调浆罐。打开调浆罐搅拌器，调整米浆浓度至23°Be，pH6.0左右，钙离子300—500mg/L左右，耐高温a-淀粉酶用量6—8IU/L，搅拌均匀后备用。液化喷射器开始使用前，先将喷射器针阀上调5—6圈。再打开蒸汽阀门，将喷射器及层流罐预热至100°C后，启动进料泵，同时关闭进料阀，打开回流阀，并稳定维持进料泵回流约10min。再将进料阀门打开，逐步关小回流阀，使进入喷射器的料液压力大于进入喷射器的蒸汽压力，仔细调整料阀和针阀，以控制流量，使米浆乳形成空心圆柱状薄膜从喷嘴射出。随时注意调整蒸汽和米浆的流量，严格控制喷射器出口的料液温度在103一105C。并直接进入层流罐保温20—30min。取样检查，碘反应和水解率均达到规定要求后，打开第二台喷射器蒸汽阀门，并重复上述操作。严格控制喷射器出口的液化液温度在135C以上，并通过维持罐5min左右，直接进入周转罐准备过滤。3过滤工序液化之后，淀粉水解成可溶性糊精，米的其他不溶性的物质，必须过滤除去。即使用商品玉米为原料，也有一些蛋白质被凝聚析出成为滤渣,大米原料不溶性的物质更多，约占米重的40%—45%（含水量约55%）左右。为了提高产品的收得率，减少糟内的残液量，必须将米糟尽量滤干，使压缩成饼状。滤液应该透明，不显浑浊。所得滤液要及时浓缩，以防发酵变质。同时，回收滤液也要及时用于磨米或调浆。过滤使用的设备为板框式压滤机或真空转鼓过滤机。我国大部分生产企业采用的是板框式压滤机。板框压滤机是一种加压间歇操作的过滤设备，可进行固液分离。过滤装置一般利用重力的原理，将过滤物料置于高位槽，利用自然压力过滤，以节省动力消耗。常以脱色罐代高位糟，所以往往将脱色罐安装于楼上，压滤机在底层，位差高度应在4m以上。也可以加压过滤，在压滤机没有形成滤饼前，应低于50kPa压力过滤或以自然压力为主，到滤饼形成或卸糟前，由于糟饼增厚，过滤阻力增大，可以加压过滤，以提高过滤速度和降低米糟含水量。加压过滤的工作压力以不超过200kPa为宜。过高压力容易使滤布穿孔，造成滤液浑浊。过滤操作将过滤布覆盖于每一块滤板上，滤布要保持平整，不皱折，滤布进料孔要和板框进料孔对正，使物料能畅通流入各滤框内。滤布装完后，压紧板框，推入头板锁紧，不使物料从板框缝间漏出。装机完毕后，如果刚开始第一次过滤，则要预先通入热水或蒸汽，将压滤机预热10min以防止刚开始过滤时物料局部过冷，增加物料黏度。调节流量：过滤开始时，要调节好物料进入压滤机的速度。初滤时流量要小，以降低对过滤布的压力，然后随着过滤的继续，米糟在过滤室形成了滤层，可提高压力过滤。阻止漏糟：在过滤进行中，当发现某块滤板流出的滤液带出糟粒时，说明滤布破损或装置不妥。此时要关闭旋塞，停止此滤板工作，以不影响整个滤液质量。卸糟：物料过滤到一定时间，滤框内已经充满了糟，加大了过滤的阻力，使过滤速度变得很慢，继续过滤会延缓生产。此时要拆开压滤机卸糟。卸糟时，将头板退松，拉开板框，米糟卸在压滤机底下回收槽中，加水稀释，另置于储糟罐进行第二次过滤。米糟残液过滤回收米糟在压力下过滤，其可压缩性有一定的限度，其中还含水分55%左右，这就是说，米糟内仍保留着占米糟量一半的残液，甚至还要多些。据一般米糟样品分析水分53.6%，可溶性物质占21%，其中总糖分有19.2%。回收米糟中残液是提高收得率，增产麦芽糊精的有效措施之一。4脱色工序麦芽糊精的脱色用活性炭，粉末炭、颗粒炭也可。活性炭的吸附操作，用新鲜的炭先脱色颜色较浅的物料，再脱色颜色较深的物料，再脱色更深的物料，然后弃掉。如此使用能充分发挥炭的吸附能力，减少炭的用量，降低生产成本。这种使用方法在工业上称为逆流法。活性炭除吸附有色物质外，还能吸附若干无机盐，降低糊精的灰分含量。影响吸附作用的因素很多，在工业生产中最重要的因素是温度和时间。活性炭脱色，温度一般保持在75-80r，在此温度下，糊精的黏度较低，易于渗入炭的多孔组织内部，能较快地达到吸附的平衡状态。吸附过程达到吸附平衡一般30min即可。炭的用量和达到吸附平衡的时间成反比，用量多，时间可缩短。决定用炭量时需要注意一个问题，即用炭量增加，单位质量炭的脱色效率降低。例如:使用1g活性炭能够脱色20%，使用2g活性炭时脱色却不是40%，而较此数值低。换言之，2g活性炭的脱色效能不及每次用1g活性炭处理两次的好。在用量较高的情况下，这种差别更大。常用的粉状炭比表面积在500—1500m2/g，平均孔半径1—2nm，细度200目。用活性炭脱色糊精液，需要的设备简单，仅需脱色罐和过滤机。脱色罐以不锈钢制为佳，具有搅拌器和蒸汽加热盘管，盘管应位于罐底处。将已过滤的清亮的糊精液，泵送至脱色罐，打开蒸汽盘管和搅拌器，使之升温至80。。，调整pH约4.8。先将活性炭粉与少量滤液混匀，然后加入脱色罐中，保持温度，搅拌30min后，用板框过滤机过滤除炭，即得到无色糊精液。其过滤操作与过滤液化液相同。在过滤除炭初期，滤液一般含有炭粒，呈黑色，这是由于滤布孔眼不能完全阻止炭粒所致。当滤布上炭层形成后，滤液才会清澈透明。因此，初滤时要将滤液回流至脱色罐中，待滤液完全清亮透明时，关上回流管，引脱色清液至周转罐备用。5真空浓缩工序商品液体麦芽糊精固形物浓度约75%，相当于40°Be，高浓度麦芽糊精浆能抑制微生物生长，可放置较长时间不变质。由于脱色过滤得到的固形物浓度只有30%左右，须经加热蒸发，以除去多余水分，提高浓度，便于保存和运输，便于顺利地进入干燥。浓缩一般在减压下进行。减压浓缩的沸点温度随真空度上升而降低，因而可以在较低的温度下进行蒸发，避免糊精的焦化，保持糊精色泽，这是减压浓缩的优点。同时，减压浓缩蒸发速度快，在抽真空强制蒸发时，因降低了沸点温度，而加大了热源（蒸汽）和物料（糊精）之间的温度差。两者之间温差越大，传热速度越快，故可加速水分蒸发，提高生产效率。减压浓缩开始之前，要检查各设备装置完好性以及冷却水供应情况，然后开机操作，把浓缩锅和管路内空气抽出，经过检查后，设备系统无泄漏，真空度达到真空机械规定值（一般不低于80kPa）时，可进入工作。将糊精液浸没加热室平面，然后打开加热室的加热蒸汽阀进行加热，待糊精至沸腾后，再陆续补充糊精，保持水分蒸发和糊精进入量基本一致，并始终保持着沸腾状态。蒸发室液面高度要稳定在一定水面，以加热室高度的1/2为宜，在此液面下，糊精有良好的循环沸腾，液位压力低，产生的静压差温度小，从而有利于蒸发和糊精质量。当糊精数量和浓度达到一定程度后，要停止蒸发，准备抽样检查浓度。当浓度符合质量标准时，立即关闭蒸汽阀，并破坏真空，打开底部出料阀，放出糊精至成品储罐或喷雾干燥前的周转罐。糊精在蒸发过程中，应该稳定真空度和控制一定的加热蒸汽量。真空度不低于80kPa，加热蒸汽压力以200—400kPa为宜。6喷雾干燥工序喷雾干燥一般分为4个阶段：料液雾化为雾滴，雾滴与空气混合和流动，雾滴水分蒸发，干燥产品与空气分离。料液雾化料液雾化的目的在于将料液分散为微细的雾滴，雾滴的平均直径为20—60mm,因此具有很大的表面积，当其与热空气接触时，雾滴迅速汽化干燥为粉末或颗粒状产品。雾滴大小和均匀程度对于产品质量和技术经济指标影响很大。如果喷出的雾滴大小很不均匀，就会出现大颗粒还没达到干燥要求，而小颗粒却已干燥过度而变质。因此，使料液雾化所用的雾化器是喷雾干燥系统的关键部件。国内各生产麦芽糊精的企业，目前均采用压力式喷嘴或旋转离心式喷嘴的雾化形式。雾滴与空气混合和流动雾滴和空气的接触方式不同，对于干燥室内的温度分布，液滴、颗粒的运动轨迹，物料在空中的停留时间以及产品性质有很大影响。在干燥室内，雾滴和空气接触的方法有并流式、逆流式和混流式3种。在并流系统中，最热的干燥空气与水分含量最大的液滴接触，因而迅速蒸发，液滴表面温度接近于空气的湿球温度，同时空气的温度也显著降低，因此从液滴到干燥成品的整个历程中，物料的温度不高，这对于热敏性物料的干燥是特别有利的。这时，由于蒸发迅速，液滴膨胀甚至破裂，因此并流操作时所得产品常为非球形的多孔颗粒，具有较低的视密度。对于逆流系统，则情况正好相反。在塔顶，喷出的雾滴与塔底上来的热空气相接触，因此，蒸发速度较并流式的为慢。在塔底，最热的干燥空气与最干的颗粒相接触，因此，若干燥产品能经受高温，需要较高的视密度时，则用逆流系统最合适。此外，在逆流系统中，平均温度差和分压差较大，停留时间较长，有利于传热和传质，热的利用率也高。在混流式系统中，其优缺点介于两者之间，这种流向也适用于热敏性物料，产品的粉粒较大，可自由流动。雾滴水分蒸发雾滴水分蒸发干燥时，如经历着恒速阶段和降速阶段，这与普通物料在常规干燥设备中的过程是完全相同的。雾滴与空气接触，热量即由空气经过雾滴四周的界面层（即饱和蒸汽膜）传递给雾滴，于是雾滴中的水分汽化，通过界面层进入空气中，因而这是热量传递和质量传递同时发生的过程。此外，雾滴离开雾化器的速度要比周围空气的速度大得多，因此这也是两者之间的动量传递。干燥产品与空气分离雾滴干燥后的产品降落到干燥塔的锥体四壁，并滑行至锥底，通过星形阀之类的排粉装置排出，少量细粉随空气流入旋风或脉冲袋式分离器中进一步分离。然后将两部分成品输送到另一处混合后，直接包装入库。喷雾干燥工艺技术要求：进料浓度：40%—49%进料温度：60—85°C进风温度：130—160C排风温度：75—85C产品水分：6%以下操作前的准备是防止事故，保证质量，保持喷雾干燥效率良好所必需的。主要包括对干燥设备及其附件进行认真细致的检查，各运转部位是否缺油，干燥室是否清洁密封、布袋是否完好等。检查高压泵是否完好正常，冷却水是否流通。安装好合适的喷头，检查喷嘴孔径是否磨损。各部位是否清洁卫生，高压管路是否杀菌，开车前，应用保温罐中90C左右的热水吸入高压泵5—10min，并使热水在物料接触部件的管道中流通。喷雾干燥操作的好坏，对麦芽糊精质量影响很大，必须严格执行工艺操作规程，遵守操作顺序。首先将加热器分汽