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淀粉生产工艺
第五章淀粉生产技术
本章重点和学习目标
玉米、薯类等淀粉的工业提取工艺原理、工艺流程和操作要点;淀粉生产副产品的综合利用;变性淀粉制备的工艺原理、工艺方法和操作要点。
淀粉是食品的重要组分之一,是人体热能的主要来源。淀粉又是许多工业生产的原、辅料,其可利用的主要性状包括颗粒性质;糊或浆液性质;成膜性质等。由于天然淀粉并不完全具备各工业行业应用的有效性能,因此,根据不同种类淀粉的结构、理化性质及应用要求,采用相应的技术可使其改性,得到各种变性淀粉,从而改善了应用效果,扩大了应用范围。淀粉和变性淀粉可广泛应用于食品、纺织、造纸、医药、化工、建材、石油钻探、铸造以及农业等许多行业。
淀粉经水解作用可制得若干种类的淀粉糖产品,如糊精、麦芽糖、淀粉糖浆、葡萄糖、功能性低聚糖。葡萄糖经异构化还可以生产高果糖浆。淀粉经水解、发酵作用可转化成酒精、有机酸、氨基酸、核酸、抗生素、甘油、酶、山梨醇等若干种类的转化产品。
第一节淀粉的原料及理化性质
一、淀粉分类
1、按来源分
? 禾谷类淀粉:玉米、大米、大麦、小麦、燕麦、荞麦、高粱等的淀粉存在于胚
乳、糊粉层、胚(玉米 25%含量)中。
? 薯类淀粉:甘薯、木薯、葛根的淀粉存在于块根中;马铃薯、山药的淀粉存在于块茎中。
? 豆类淀粉;蚕豆、绿豆、豌豆、赤豆等的淀粉存在于子叶中。
? 其他淀粉:香蕉、白果等存在于果实中;菠萝等存在于基髓中。
2、按化学成分分为直链淀粉和支链淀粉
一般地讲,直链淀粉具有优良的成膜性和膜强度,支链淀粉具有较好的粘结性。大多数植物所含的天然淀粉都是由直链和支链两种淀粉以一定的比例组成的。也有一些糯性品种,其淀粉全部是由支链淀粉所组成,如糯玉米、糯稻等。
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二、淀粉原料
1、生产淀粉原料的条件
? 淀粉含量高、产量大、副产品利用率高
? 原料加工、贮藏、销售容易
? 价格便宜
? 不与人争口粮
2、原料含淀粉量
? 甘薯 19-% 玉米 50-%
? 甘薯干 % 高粱 %
? 马铃薯 15-% 豆类 %
? 马铃薯干 % 小麦 58-76%
? 木薯 20-% 粳米 %
含淀粉的作物种类很多,根据原料的来源、性质、用途及经济可行性,用于工业提取淀粉的原料主要是玉米,其次还有马铃薯、木薯、甘薯等。
三、淀粉的理化性质
(一)淀粉的组织结构
1、淀粉粒的形态
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? 形状:球形(小麦、玉米)、卵形(马铃薯、木薯)、多边形(大米、燕麦) 大小:2-120um
3? 密度:10-20%
2、淀粉粒的结构
? 环层结构
? 环纹、轮纹
? 核:同心环纹、偏心环纹
? 单粒、复粒、半复粒
? 晶体结构
? 双折射性和偏光十字
? 晶型(以x射线衍射):A型(禾谷类)、 B型(薯类、豆类)、
C型(薯类、豆类)
(二)淀粉主要性质
1、糊化(α-淀粉)
? 含义:将淀粉乳加热,淀粉颗粒可逆性吸水膨胀,加热至某一温度时,
颗粒突然膨胀,晶体结构消失,逐步变成粘稠的糊状物质,这
种现象称为淀粉糊化。
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? 温度:发生糊化所需的温度称为糊化温度。(55-78℃) 本质:水分子进入淀粉粒中,结晶相和无定形相的淀粉分子之间的氢
键断裂,破坏了淀粉分子间的缔合状态,分散在水中成为亲水
? 性的胶体溶液。影响糊化温度的因素
? 颗粒大小:小颗粒,结构紧密,糊化温度↗。
? 直链含量:含量多,分子结合力强,糊化温度↗。
? 电解质:电解质可破坏分子间氢键,糊化温度↘。
? 非质子有机溶剂:如二甲基亚矾、脲等,促进糊化,糊化温度↘。
? 物理因素:强烈研磨、挤压、蒸煮、射线等,促进糊化,糊化温
度↘。
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? 化学因素:酯化、醚化,糊化温度↗。糖、盐:破坏水化膜,降低水分活度,糊化温度↗。脂类:淀粉与硬脂酸合成的复合物,糊化温度↗。亲水胶体:明胶、干酪素、CMC、等与淀粉争水,糊化温度↗。
? 酸解和交联:增加分子间形成氢键的能力,糊化温度↗。
? 生长环境:在高温下,糊化温度↗。
2、回生(老化、凝沉、β-淀粉)
? 含义:淀粉稀溶液或淀粉糊在低温下静置一定时间,混浊度增加,
溶解度降低,甚至出现沉淀,如果冷却速度快,溶胶体就
会变成凝胶体,这种现象称为淀粉老化。
? 温度: 发生老化所需的温度称为老化温度。(0-4℃)
? 本质:糊化的淀粉分子在温度降低时,由于分子运动减慢,此时