果葡糖浆生产工艺详解
果葡糖浆生产工艺详解
果葡糖浆是一种重要的甜味剂,其生产过程涉及淀粉水解、糖化和异构化等多个步骤。本文将详细介绍果葡糖浆的生产工艺,包括原料选择、生产流程、异构化反应原理以及固相异构酶的应用等。
果糖浆是植物淀粉水解和异构化制成可与蔗糖媲美的重要甜味剂。因为它的组成主要是果糖和葡萄糖,故称为“果葡糖浆”。
生产果葡糖浆可以采用任何品种淀粉为原料,在任何国家或地区几乎都有适合的原料,工厂能保持全年生产,不受地区和季节限制,设备比较简单,投资费用较低。
果葡糖浆在工业生产上采用全酶法工艺,淀粉经过液化和糖化转变成葡萄糖后,再经异构化酶将一部分葡萄糖转变成果糖而得产品。它的糖分组成为果糖42%,葡萄糖52%,低聚糖6%,浓度为71%,甜度与蔗糖相等。这种新型糖浆的大量投产,已被认为在淀粉制糖技术上最重大的突破。
工业上生产果葡糖浆,技术要求高,产量逐年增大,所以仍在不断地发展中。目前正在进行的基础理论和应用技术研究,将有助于果葡糖浆更大的发展。
异构化反应
葡萄糖和果糖都是单糖,它们二者的分子式相同而结构式不同。这两种单 糖通过异构化反应能够互相转变。
异构化反应要在异构酶的催化下发生。自从1966年开始利用异构酶生产果葡糖浆以来,曾不断地进行酶生产的应用技术的研究,2年后,才开始生产果糖含量42%的产品,至1972年又开始使用固相异构酶,才研究成功大规模生产的连续工艺流程。
固相异构酶,所谓固相酶是将游离酶通过物理或化学方法固定在固体载体上的酶。通过固相化,酶的若干性质,如活力、稳定性、最适的pH值和温度、所需的激活剂浓度等均有所改变。
固相酶的优点:由于含酶量高,每单位重量的活力很高,能用小反应器装盛大量的酶,处理大量的糖液;由于大大提高了酶的稳定性,能够多次重复或连续使用较长的时间;由于固相酶具有一定的机械强度,可装填在酶柱滤床连续使用;另外,因为酶浓度高,异构化反应速度快,减少了有色物质的生成和其它不利的副反应,而获得的异构糖液纯度高。
生产技术
工业上大量生产果葡糖浆是用淀粉糖化液为原料,而且应选用葡萄糖含量高、纯度高的糖化液。淀粉的糖化方法以双酶法最好,酸酶法次之,酸法最差。因为酸法糖化液的葡萄糖含量低、灰分高、颜色深、甜味不正、精制也困难,所以酸法糖化液不宜作为原料。
果葡糖浆的整个生产工艺流程,主要包括液化、糖化和异构化等工序,其中液化、糖化操作,基本上与生产葡萄糖的操作法相同。不过,由于糖化液中含有蛋白质、灰分和其它杂质,对异构酶活力、稳定性都有影响,故需先行精制除去,然后进行异构化反应。在异构化反应中糖化液的葡萄糖含量越高越好,这样可以提高转化率,节省耗酶量。
水┐液化酶┐糖化酶 活性炭
工艺流程淀粉→调浆 →液化 → 糖化→淀粉糖化液→脱色→过滤
精制糖液←蒸发←精制糖化液←树脂处理一滤清液异构酶→异构化→脱色→树脂处理→蒸发→果葡糖浆
活性炭-
制作方法淀粉糖化液的浓度约为30%,但异构化反应的最适浓度要求在40~50%,所以要在蒸发工序调整浓度,同时在蒸发过程中还能除去溶于糖液中的空气,也有利于异构化反应。
异构化反应是在保温设备中进行,要求保持一定的温度和pH值操作条件下,使异构化反应达到需要的转化程度。
选择异构化反应的工艺条件需要考虑到几个因素:
(1)能使酶发挥较高的活力,保持较高的稳定性;
(2)一定量的酶能转化较多量的葡萄糖,短时间内达到较高的转化率;
(3)糖分分解副反应少、颜色浅、精制容易。这些因素又是互相影响的,需要做到统筹兼顾。
异构化反应液中一般要加入少量水溶性亚硫酸盐或酸性亚硫酸盐,因为这些亚硫酸盐类能降低有色物质生成量,提高酶稳定性,活力降低少。
异构化反应过程中,酶活力逐渐消失,影响转化率变低。在异构化后阶段稍将反应温度升高一些,能够提高转化率。
固相异构酶工艺
目前使用固相酶的工艺以连续操作法效果较好。