粮食加工学 第五章 淀粉生产.ppt

1、1第五章第五章 淀粉提取工艺淀粉提取工艺第一节第一节 淀粉的结构与性质淀粉的结构与性质第二节第二节 玉米淀粉提取工艺玉米淀粉提取工艺第三节第三节 薯类淀粉提取工艺薯类淀粉提取工艺第四节第四节 小麦淀粉提取工艺小麦淀粉提取工艺第五节第五节 豆类淀粉提取工艺豆类淀粉提取工艺2第一节第一节 淀粉的结构与性质淀粉的结构与性质一、植物淀粉原料的种类一、植物淀粉原料的种类(一一)薯类淀粉原料：薯类淀粉原料：主要有马铃薯、甘薯、木薯等。主要有马铃薯、甘薯、木薯等。(二二)谷物淀粉原料：有玉米、稻米、小麦、谷子、高粱、大麦、谷物淀粉原料：有玉米、稻米、小麦、谷子、高粱、大麦、青稞等。青稞等。(三三)豆类淀粉原

2、料：豆类淀粉原料：主要有绿豆、豌豆和蚕豆等。主要有绿豆、豌豆和蚕豆等。(四四)其它淀粉原料：其它淀粉原料：如藕、百合、山药、葛根、芭蕉芋、魔芋等。如藕、百合、山药、葛根、芭蕉芋、魔芋等。3二、淀粉的分子结构二、淀粉的分子结构（C6H10O5）nAmyloseAmylopectin淀粉是组成单元为葡萄糖的共价化合物淀粉是组成单元为葡萄糖的共价化合物4主要植物淀粉中直链淀粉及支链淀粉含量主要植物淀粉中直链淀粉及支链淀粉含量5(一一)直链淀粉直链淀粉直链淀粉的螺旋型结构直链淀粉的螺旋型结构6(二二)支链淀粉支链淀粉7支链淀粉分子的模式结构图支链淀粉分子的模式结构图8直链淀粉和支链淀粉的比较直链淀粉和

3、支链淀粉的比较9 淀粉分子在谷物中是以白色固体淀粉粒（淀粉分子在谷物中是以白色固体淀粉粒（starch granulestarch granule）的形式存）的形式存在的，不同谷物会形成不同结构及性质的淀粉粒。在的，不同谷物会形成不同结构及性质的淀粉粒。各种谷物淀粉粒的结构各种谷物淀粉粒的结构三、淀粉粒的结构三、淀粉粒的结构(一一)淀粉粒形态和大小淀粉粒形态和大小小麦小麦大麦大麦稻米稻米玉米玉米稻米稻米10A-dA-d：土豆：土豆 7 7：燕麦淀粉粒：燕麦淀粉粒 8 8：粟：粟 9 9：小麦：小麦 10 10：玉米淀粉粒：玉米淀粉粒11常见植物淀粉粒的大小常见植物淀粉粒的大小12(二二)淀粉粒

4、的轮纹（淀粉粒的轮纹（striationsstriations）结构）结构 单复粒轮纹示意图单复粒轮纹示意图1.1.单粒单粒 2 2半复粒半复粒 3 3 复粒复粒 4 4 假复粒假复粒13 -淀粉酶对小麦淀粉的酶解方式。淀粉酶对小麦淀粉的酶解方式。左图为小麦淀粉赤道沟附近形成的孔。左图为小麦淀粉赤道沟附近形成的孔。右图为右图为-淀粉酶对小麦淀粉颗粒淀粉酶对小麦淀粉颗粒水解剖面图，可见在脐点处易受酶的攻击。水解剖面图，可见在脐点处易受酶的攻击。14 扫描电镜下观察到的芽孢杆菌细小扫描电镜下观察到的芽孢杆菌细小a-a-淀粉酶侵蚀后的马铃薯淀粉颗粒。淀粉酶侵蚀后的马铃薯淀粉颗粒。A A：锥状的孔洞和

5、带有小坑的表面；：锥状的孔洞和带有小坑的表面；B B：颗粒中心被深度腐蚀，表面相对未被：颗粒中心被深度腐蚀，表面相对未被腐蚀。腐蚀。15 左图：小麦淀粉颗粒在发芽其间所观察到的受到侵蚀后的图像。左图：小麦淀粉颗粒在发芽其间所观察到的受到侵蚀后的图像。右图：被黑麦右图：被黑麦a-a-淀粉酶攻击后的黑麦淀粉颗粒图像。淀粉酶攻击后的黑麦淀粉颗粒图像。16部分淀粉颗粒偏光十字显微镜图谱部分淀粉颗粒偏光十字显微镜图谱(三三)淀粉粒的晶体结构淀粉粒的晶体结构17淀粉粒的结晶度淀粉粒的结晶度天然淀粉的天然淀粉的X X射线衍射图射线衍射图18各种淀粉的可能晶型各种淀粉的可能晶型19 淀粉颗粒结构示意图淀粉颗粒

6、结构示意图 a:a:淀粉颗粒的生长环示意图，由交替的无定形层和半结晶层构成；淀粉颗粒的生长环示意图，由交替的无定形层和半结晶层构成；b b：生长环中半结晶层的放大图，半结晶层由无定形层和结晶层交替组成：生长环中半结晶层的放大图，半结晶层由无定形层和结晶层交替组成c c：生长环中半结晶层中的支链淀粉簇状结构。：生长环中半结晶层中的支链淀粉簇状结构。20四、淀粉的物理化学性质四、淀粉的物理化学性质(一一)淀粉的润胀与糊化淀粉的润胀与糊化 1.1.淀粉的润胀（淀粉的润胀（swellingswelling）润胀淀粉粒的大小润胀淀粉粒的大小212.2.淀粉的糊化（淀粉的糊化（gelatinization

7、gelatinization）若把淀粉的悬浮液加热，到达一定温度时若把淀粉的悬浮液加热，到达一定温度时(一般在一般在5555以上以上)。淀粉粒突然膨胀，因膨胀后的体积达到原来体积的数百倍之大，淀粉粒突然膨胀，因膨胀后的体积达到原来体积的数百倍之大，所以悬浮液就变成粘稠的胶体溶液。这种现象称为所以悬浮液就变成粘稠的胶体溶液。这种现象称为淀粉的糊化淀粉的糊化。22（1 1）淀粉糊化的三个阶段：）淀粉糊化的三个阶段：可逆吸水阶段：可逆吸水阶段：不可逆吸水阶段：不可逆吸水阶段：淀粉粒最后解体：淀粉粒最后解体：（2 2）淀粉糊化后淀粉糊粘度的变化：）淀粉糊化后淀粉糊粘度的变化：几种天然淀粉的几种天然淀粉

8、的BrabenderBrabender糊化粘度曲线糊化粘度曲线23（3 3）影响淀粉糊化的因素：）影响淀粉糊化的因素：淀粉粒晶体结构的影响：淀粉粒晶体结构的影响：水分的影响：水分的影响：碱的影响：碱的影响：盐类的影响：盐类的影响：糖类的影响：糖类的影响：极性高分子有机化合物的影响：极性高分子有机化合物的影响：脂类的影响：脂类的影响：化学变性的影响：化学变性的影响：24(二二)淀粉的凝沉作用（淀粉的凝沉作用（RetrogradationRetrogradation）1.1.淀粉凝沉作用的概念淀粉凝沉作用的概念 淀粉的稀溶液或淀粉糊，在低温下静置一定时间后，溶液变混浊，溶解度降低，而沉淀析出。如果

9、淀粉溶液浓度比较大，则沉淀物可以形成硬块而不再溶解，也不易被酶作用，这种现象称为淀粉的凝沉作用，也叫淀粉的老化作用。这种淀粉叫“凝沉淀粉”或“老化淀粉”。直链淀粉凝沉作用机制（直链淀粉凝沉作用机制（Schoch 1969）25（3 3）影响淀粉凝沉的因素：）影响淀粉凝沉的因素：分子构造的影响：分子构造的影响：分子大小的影响：分子大小的影响：26 直链淀粉分子与支链淀粉分子比例的影响：直链淀粉分子与支链淀粉分子比例的影响：溶液浓度的影响：溶液浓度的影响：溶液溶液pHpH值及无机盐类的影响：值及无机盐类的影响：冷却速度的影响：冷却速度的影响：27(三三)淀粉的吸附性质淀粉的吸附性质 1.1.对一些

10、极性有机化合物的吸附：对一些极性有机化合物的吸附：2.2.对碘的吸附：对碘的吸附：直链淀粉与碘所形成的络合物的结构28淀粉结合碘的标准曲线（20）29(四四)淀粉的化学性质淀粉的化学性质 1.1.水解作用水解作用 2.2.氧化作用氧化作用30 3.3.成酯作用成酯作用 4.4.烷基化作用烷基化作用5 5.醚化、离子化、交联、接枝共聚等醚化、离子化、交联、接枝共聚等31五、淀粉及其制品的用途五、淀粉及其制品的用途(一一)食品工业：食品工业：(二二)医药工业：医药工业：(三三)造纸工业：造纸工业：(四四)纺织工业：纺织工业：(五五)酿造业、石油化工业、去污、浆洗衣服等：酿造业、石油化工业、去污、浆

11、洗衣服等：32第二节第二节 玉米淀粉的提取工艺玉米淀粉的提取工艺一、玉米的子粒结构一、玉米的子粒结构33玉米子粒各部分的化学成分玉米子粒各部分的化学成分(干物质干物质)34二、玉米淀粉生产的工艺流程二、玉米淀粉生产的工艺流程35(一一)清理清理 玉米的清理流程玉米的清理流程36(二二)玉米的浸泡玉米的浸泡 1.1.浸泡的目的：改变胚乳的结构和物理化学性质，削弱淀粉的粘浸泡的目的：改变胚乳的结构和物理化学性质，削弱淀粉的粘着力，降低籽粒的机械强度，浸泡出部分可溶性物质，钝化胚着力，降低籽粒的机械强度，浸泡出部分可溶性物质，钝化胚芽。芽。一般采用一般采用亚硫酸水亚硫酸水浸泡玉米。浸泡玉米。亚硫酸水

12、的作用：亚硫酸水的作用：亚硫酸经过玉米的半渗透种皮进入玉米籽粒内部，解除蛋白亚硫酸经过玉米的半渗透种皮进入玉米籽粒内部，解除蛋白质分子的聚集，并使质分子的聚集，并使部分不溶性蛋白质转变成溶解状态部分不溶性蛋白质转变成溶解状态。亚硫。亚硫酸还能使酸还能使胚芽钝化胚芽钝化，并使，并使种皮由半渗透变成完全渗透种皮由半渗透变成完全渗透，因而，因而可以加速可溶性物质向浸泡水中渗透。还有可以加速可溶性物质向浸泡水中渗透。还有防腐作用防腐作用。乳酸的作用：乳酸的作用：产生的乳酸降低了介质的产生的乳酸降低了介质的pHpH值，从而限制了其他微生物的值，从而限制了其他微生物的生长。乳酸还能促进玉米蛋白质软化和膨胀

13、；乳酸还可保持生长。乳酸还能促进玉米蛋白质软化和膨胀；乳酸还可保持溶液中镁离子和钙离子，从而有利于减少蒸发设备不溶性物质的溶液中镁离子和钙离子，从而有利于减少蒸发设备不溶性物质的沉积。沉积。372.2.玉米浸泡前后干物质的变化玉米浸泡前后干物质的变化383.3.玉米浸泡的方法：玉米浸泡的方法：静止浸泡法静止浸泡法和和逆流扩散浸泡法逆流扩散浸泡法。394.4.浸泡的工艺条件：浸泡的工艺条件：亚硫酸浓度：亚硫酸浓度：0.20-0.25%0.20-0.25%浸泡时间：浸泡时间：48-50h48-50h 浸泡温度：浸泡温度：48-5048-50（较好质量玉米）；（较好质量玉米）；50-55 50-55

14、（病变的、腐烂的活过于干燥的玉米）。（病变的、腐烂的活过于干燥的玉米）。5.5.浸泡工艺的改进：浸泡工艺的改进：浸泡试剂：以浸泡试剂：以亚硫酸氢盐和亚硫酸钠亚硫酸氢盐和亚硫酸钠代替亚硫酸；代替亚硫酸；浸泡工艺：第一是浸泡工艺：第一是两级浸泡法两级浸泡法；第二是；第二是加乳酸菌法；加乳酸菌法；第三采用第三采用高压浸泡工艺高压浸泡工艺。40(三三)玉米的破碎玉米的破碎 破碎的目的：破碎的目的：使胚芽与胚乳分开，并释放出一定数量的淀粉。使胚芽与胚乳分开，并释放出一定数量的淀粉。玉米玉米破碎是在破碎是在打击式破碎机或破碎磨打击式破碎机或破碎磨中进行的。中进行的。41(四四)胚芽的分离胚芽的分离 1.1

15、.胚芽的分离胚芽的分离422.2.胚芽的筛分与洗涤胚芽的筛分与洗涤43两次破碎、两次分离胚芽，并进一步清净胚芽的流程两次破碎、两次分离胚芽，并进一步清净胚芽的流程44(五五)浆料的细磨与纤维分离浆料的细磨与纤维分离 1.1.浆料的细磨浆料的细磨 最大限度地使与蛋白质和纤维结合的淀粉游离出来，并为以后的分离创造良好条件。45 2.2.纤维的分离纤维的分离4647(六六)蛋白质的分离及淀粉的洗涤蛋白质的分离及淀粉的洗涤 1.1.蛋白的分离：蛋白的分离：沉淀法：离心分离法：浮选分离法：48(七七)淀粉的脱水与干燥淀粉的脱水与干燥 49三、玉米淀粉生产的工艺流程三、玉米淀粉生产的工艺流程50四、玉米淀粉生产副产品的综合利用四、玉米淀粉生产副产品的综合利用51第三节第三节 薯类淀粉的提取工艺薯类淀粉的提取工艺一、薯类结构和组成成分一、薯类结构和组成成分5253二、薯类淀粉的生产工艺流程二、薯类淀粉的生产工艺流程54第四节第四节 小麦淀粉的提取工艺小麦淀粉的提取工艺一、马丁法一、马丁法简化马丁法工艺流程示意图简化马丁法工艺流程示意图55二、巴特法二、巴特法56三、旋液分离法三、旋液分离法底流底流57第五节第五节 豆类淀粉的提取工艺豆类淀粉的提取工艺一、豆类主要成分一、豆类主要成分58二、离心分离法二、离心分离法三、旋流分离法三、旋流分离法59TO NEXT CHAPTER