淀粉化学和生产工艺学
一章淀粉化学与生产工艺学
1、聚合度：组成淀粉分子的结构单体(脱水葡萄糖单位)的数量称为聚合度，以DP表示。 2、末端基：在淀粉分子聚合链中处于尾端的葡萄糖单位称为末端基，尾端葡萄糖单位的Cl碳原子含有还原羟基的，具有还原性，称为还原末端基;尾端葡萄糖单位不具有还原性，含有一个惰性醛基的称为非还原末端基。
3、分支化度：淀粉分子上每个B链所连接的链段 (A链)平均数目，其值大小由A链和B链数量比值决定。
4、轮纹 (striations)结构：在显微镜下细心观察，可以看到有些淀粉颗粒呈若干细纹，称轮纹 (striations)结构。
5、粒心：各轮纹层围绕的一点叫做 \粒心\，又叫做\脐\。 6、结晶化度：结晶态部分占整个颗粒的百分比，称为结晶化度。
7、淀粉遇碘变色与聚合度的关系：DP＜12遇碘不呈现颜色变化12＜DP＜15 呈棕色20＜DP＜30 红色35＜DP＜40DP＞45蓝色
8、支链淀粉的结构模型：A链：还原性末端经由α –1，6键与B链或C链相连接的链。B链：连有一个或多个A链，还原性末端经由α –1，6键与C链相连接的链。C链：含有还原性末端的主链，支链淀粉中仅含有一条C链，因此，C链一端为非还原性末端，另一端为还原性末端。
9、直链淀粉与支链淀粉的分级分离方法：1)水浸法。2）醇络合结晶法。3）硫酸镁分布结晶法
10、淀粉颗粒的形状与大小比较？淀粉颗粒的形状可大致分为圆形、卵形和多角形。淀粉颗粒的形状又因生长部位和生长期间遭受压力的大小而不同。即使同一种植物的淀粉颗粒也决不是固定不变的，会随着植物的生长而发生变化淀粉粒的大小以长轴的长度表示。不同种类的淀粉大小存在很大差别，同一种淀粉颗粒的大小也是不均匀的，彼此存在差别。通常用大小极限范围和平均值来表示淀粉颗粒的大小。
11、淀粉颗粒的轮纹结构的种类？禾谷类淀粉的粒心常在中央，称为\中心轮纹\，马铃薯淀粉粒的粒心常偏于一侧，称 \偏心轮纹\。 12、淀粉颗粒的偏光十字明显程度：不同品种淀粉颗粒的偏光十字的位置和形状以及明显的程度有一定差别。十字交叉点玉米淀粉颗粒是在接近颗粒中心，马铃薯淀粉颗粒则接近于颗粒一端。根据这些差别，通常能用偏光显微镜鉴别淀粉的种类。
13、淀粉晶体结构特征：支链淀粉CLn<20为A型， CLn 20一22为C型，CLn>22为B型。 CLn在20~22范围内，淀粉晶体构型还同时受温度和脂质的影响。Hizukuri指出，淀粉结晶型的差异取决于支链淀粉的链长。 二章淀粉的物理化学性质
1.化学组成成分：淀粉颗粒通常含有淀粉分子10%~20%(w/w)的水分和少量蛋白质、脂肪类物质、磷和微量无机物。 2.玉米、小麦淀粉中高含量脂类化合物的存在会造成下列情况发生:1)抑制玉米和小麦淀粉颗粒的膨胀和溶解;2)直链淀粉-脂类化合络合物会使淀粉糊和淀粉膜不透明度或混浊度增加，影响糊化淀粉增稠能力和黏合能力;3)不饱和脂类化合物在贮存期因氧化作用而酸败，影响其应用。
3.带负电荷的磷酸基赋予马铃薯淀粉一些聚电解质的物性，尽管离子电荷不高，但在水溶液中排斥类似的电荷，它对马铃薯淀粉的性质产生下列影响:(1)胶化温度低;(2)水合和膨胀快速;(3)淀粉糊的高黏性和膜的高透明度。
4.含氮物质对淀粉性质的影响:蛋白质含量高会带来许多不利的影响，如使用时会产生臭味或其他气味，蒸煮时易产生泡沫，水解时易变色等。
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5.润胀:淀粉颗粒在水中膨胀称为润胀。
6.淀粉的糊化:由淀粉乳转变成糊的现象称为淀粉的糊化。
7.糊化温度:淀粉发生糊化现象的温度称为糊化温度，又称胶化温度。
8.糊化开始温度:淀粉中大的颗粒容易在较低的温度下先行糊化，称糊化开始温度. 9.淀粉颗粒糊化过程 :淀粉颗粒的糊化过程可分为三个阶段 。
第一阶段:当淀粉粒在水中加热逐渐升温，水分子由淀粉的孔隙进入淀粉粒内，颗粒吸收少量水分，淀粉通过氢键作用结合部分水分子而分散，体积膨胀很小，淀粉乳黏度只有缓慢增加，淀粉粒发生可逆溶胀，其性质与原来本质上无区别，淀粉粒内部晶体结构也没有发生改变。第二阶段:水温继续上升，达到开始糊化温度时，淀粉粒的偏光十字开始在脐点处变暗，淀粉分子间的氢键破坏，结晶区氢键开始裂解，分子结构开始发生伸展，其后颗粒继续扩展至巨大的膨胀性网状结构，偏光十字彻底消失，这一过程属不可逆润胀。这时由于胶束没有断裂，所以颗粒仍然聚集在一起，但已有部分直链淀粉分子从颗粒中被沥滤出来成为水溶性物质。第三阶段:淀粉糊化后，继续加热膨胀到极限的淀粉颗粒开始破碎支解，最终生成胶状分散物，糊黏度也升至最高值。因此，可以认为糊化过程是淀粉粒晶体区熔化，分子水解，颗粒不可逆润胀的过程。
10.糊化曲线各特征点的含义：A—起始糊化温度，定义为糊黏度达20单位时的温度，℃ ； B—峰值黏度，最大黏度，糊化开始后出现的最高黏度，BU；C—峰值温度，淀粉糊处于峰值黏度时的温度，即糊化终止温度，℃ ；D—升温到95℃ 时的黏度，BU；E—95℃ 保温30min后的黏度，BU；F—糊从95℃ 降至50℃ 时黏度，BU ；G—50℃ 保温30min的黏度，BU。B-E称为降落值，或称破损值，表示黏度的热稳定性，降落值越小，热稳定性越好；F-E称为稠度，F-E/E值表示冷却过程中淀粉形成凝胶性的强弱；F-G称为回值，表示糊冷黏度稳定性；F-B/B值表示淀粉糊凝沉性强弱。
11.淀粉糊化测定方法;1)偏光十字测定法;2）粘度测定法；3）差示扫描量测定法
12.影响淀粉糊化的因素：1)晶体结构2)水分含量3)直链淀粉和脂质4)碱和盐类5)糖类 13.淀粉的临界浓度：是指淀粉95 ℃膨胀后能将100ml水全部吸收，形成均匀糊，无游离水遗留的干基重量。
14.淀粉的回生 (retrogradation)：稀淀粉糊放置一定时间后会逐渐变浑浊，最终可产生不溶性的白色沉淀，而将浓的淀粉分散液冷却，可迅速形成有弹性的胶体，这种现象称为淀粉的回生 (retrogradation)。
15.淀粉糊或淀粉溶液的回生具有下列效应:①黏度增加; ② 显现不透明和浑浊;③在热糊表面形成不溶解的结膜; ④不溶性的淀粉粒沉淀;⑤形成胶体;⑥脱水收缩。 16.影响淀粉回生作用的因素：1）、分子结构的影响2）、分子大小的影响 3）、直、支链淀粉分子比例的影响 4）、淀粉浓度的影响5）、pH及无机盐影响 6）、温度的影响7）、脂类对淀粉回生的影响8）、淀粉改性对回生影响9）、糖类对淀粉回生的影响 三章玉米淀粉生产工艺与设备
1.玉米籽粒的结构和分类：玉米籽粒是由皮层、糊粉层、胚乳和胚等几部分构成，玉米一般有三种:黄色、白色及混色。由于黄色玉米的淀粉含量较其他品种高，种植面积大，价格便宜，黄色色素主要集中在果皮里，在加工中可去除，对淀粉的质量没有影响;因此，一般淀粉生产均选用黄色玉米作为原料。白色玉米缺乏甲种维生素，但粉色洁白，制作的淀粉外观较好。
2.玉米的化学成分：玉米籽粒的化学组分中，淀粉70%~72%，蛋白质8%~11%，脂肪4%~6%，灰分1.2%~1.6%，纤维5%~7%，可溶性糖4.5%，含水量一般为12%~16%。 3.玉米淀粉生产的工艺流程：从玉米籽粒中制取淀粉，总体的工艺流程应该包括的主要工序:玉米的清理去杂，在亚硫酸溶液中浸泡玉米，破碎浸泡过的玉米籽粒，从己破碎的玉米籽粒
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中分离胚芽，细磨玉米糊，皮渣的筛分和洗涤，从淀粉和蛋白质的混合悬浮液中分离蛋白质，洗涤淀粉从中分离出可溶性物质，淀粉的机械脱水，淀粉的干燥。
4.玉米湿磨加工：是采用物理的方法将玉米籽粒的各主要成分分离出来获取相应产品的过程。通过这一加工过程可获取五种主要成分:淀粉、胚芽、可溶性蛋白、皮渣 (纤维)、麸质 (蛋白质)。
5.浸泡目的。浸泡工序主要是接收净化后玉米，用亚硫酸进行浸泡。通过亚硫酸的乳化作用，软化玉米颗粒，降低玉米粒的机械强度;分散玉米胚体细胞中的蛋白质网，削弱保持淀粉的联结键;通过浸泡使玉米籽粒膨胀，可较容易的将皮层、胚芽、胚乳分离;可浸提出籽粒中部分可溶性物质，制成玉米浆;能有效地抑制随玉米带来的微生物活动，起到防腐作用。
6.亚硫酸 (H2SO3)的作用：亚硫酸可把玉米中一部分不溶解蛋白质转变成溶解蛋白质，机理是亚硫酸先通过胚芽，作用于玉米的种皮，使胚芽钝化，使半渗透性的表皮变成渗透性表皮，有利于可溶性物质向浸泡水中的渗透。在溶解玉米皮层后，亚硫酸通过分裂蛋白质分子之间的连接键，使蛋白质分子解聚，胚乳的蛋白质失去自己的晶体结构，吸水膨胀变成凝胶体，促进淀粉颗粒从包围着它的蛋白质中释放出来。
7.浸泡方法：玉米浸泡方法分为静止法和逆流法。1)静止法。又分单桶静止浸泡法和单桶循环浸泡法。将各个浸泡罐内加入亚硫酸水单独存放浸泡，互相之间不发生联系。2)逆流法又叫扩散法。一般是把若干个浸泡桶、泵和管道串联起来，组成一个相互之间的浸泡液可以循环的浸泡罐组，进行多桶串联逆流浸泡。 8.浸泡过程中玉米化学成分的变化：浸泡过程中玉米籽粒所含的化学成分的比例和含量都发生变化从玉米粒向浸泡液转移的主要化学成分依次是无机盐类 (灰分)、可溶性碳水化合物和可溶性蛋白质。
9.浸泡工艺过程：浸泡一般采用多罐串联逆流浸泡，一个浸泡罐组由8~12个浸泡罐组成。对浸泡罐中的每个浸泡罐来说，完整的浸泡过程包括:a.向浸泡罐投入浸泡液和玉米;b.玉米的浸泡;c.浸泡液的排放;d.浸泡玉米的排放四步。
10.影响浸泡玉米的因素：玉米浸泡效果的好坏受多种因素影响，只有控制好浸泡的工艺参数，才能保证玉米籽粒中可溶物质最大限度的被浸出，使淀粉产品有好的质量和合理的收率。 11.浸后玉米的输送和除砂：浸泡罐内在排完浸泡液后，来自输送水罐的输送水流到浸泡罐底部的输送管线，靠液力作用将浸后玉米输送到浸后玉米罐，输送水与玉米比例4:1~6:1除砂：通过斜底罐再经输送泵送至捕石器，一般物料进入捕石器压力为0·12~0·2MPa。压力过低，则玉米籽粒会被排入集砂斗;压力太高，一些小的砂石和铁屑会带入破碎工序。 12.玉米破碎的目的：就是要把玉米破碎成碎块，使胚芽与胚乳分开，并释放出一定数量的淀粉。
13.影响玉米破碎的因素：(1)玉米品种和浸泡质量的影响。(2)凸齿磨工作情况的影响(3)浓度的影响
14.胚芽分离设备--旋液分离器工作原理：利用离心力使颗粒大小、相对密度不同的悬浮颗粒分离。
15.曲筛的分类：曲筛的种类根据筛面对应中心角的度数分为50°、72° 、120° 、180° 、240° 、300° 。淀粉生产中以50° 、120°使用较多。根据进料方式又分重力式和压力式，胚芽的筛分和洗涤都采用重力曲筛。
16.冲击磨工作过程：物料由中心口喂入后在离心力作用下向四周分散，进入高速旋转的动盘中心，在动、定针间反复受到猛烈冲击而被打碎。
17.纤维的分离与洗涤的工艺流程：浆液温度应保持45~55℃，SO2浓度为0·05%，pH为4·3~4·5，保持 一定浓度的SO2是为了抑制悬浮液中微生物的活动，从第 一道曲筛得到的筛下物淀粉乳液应含有10%~14%的干物质，纤维细渣的含量不应超过0·1%，从最后一
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道曲筛排出的筛上物皮渣中，游离淀粉不应超过4·5% 18.淀粉与麸质的分离方法：1）、离心分离法 2）、气流浮选法 3）、流槽分离 19.淀粉与麸质分离洗涤的工艺流程：1）、稀浆液的除砂和预浓缩2）、分离机分离工艺流程3）、全旋流器分离工艺流程4)、分离机-旋流器分离工艺流程.
20.淀粉与蛋白质分离的影响因素：1)浸泡的影响因素2)分离机分离效果影响因素：温度，进料浓度，底物浓度的影响，冲洗水的影响。
21.淀粉脱水设备的种类：1）卧式刮刀离心机2）自动卸料离心机
22.湿淀粉干燥原理：进行干燥时先将冷至气加热成热空气，热空气与湿淀粉混合后，两者之间进行热交换，淀粉与所含水分被加热，热空气被冷却。淀粉粒表面的水分首先因为获得热能而蒸发，淀粉水分开始下降，空气中的含水量则增加，随后淀粉颗粒内部的温度逐渐升高;水分也由内部向表面扩散，直至蒸发到空气中。
23.淀粉干燥设备:气流干燥设备，它具有干燥速度快，效率高，产品质量好等优点;气流干燥器按干燥段所处的压力状况分为正压干燥器和负压干燥器，按干燥次数分为一级气流干燥和二级气流干燥.
24.玉米淀粉生产副产品的生产工艺:1)胚芽的脱水和干燥2)纤维干燥3)麸质干燥4)浸泡液的蒸发与干燥
25.压榨工艺：湿胚芽→挤压脱水→干燥→蒸炒→压榨→粗玉米油→碱炼→脱色→脱臭→冬化→精制玉米油。
26. 工艺水 (process water)：又称过程水，是指来自工艺并重新用于工艺的各种水。
27.工艺水的生产和使用部位：工艺水产生工位有:玉米分离胚芽和纤维后的淀粉稀浆经稀浆浓缩机浓缩时分出的水;分离麸质工序中麸质水经麸质浓缩机浓缩时排出的上清液，梆澄清麸质水;淀粉乳利用刮刀离心机脱水时脱出的滤液。 四章薯类和小麦淀粉生产工艺
1.马铃薯淀粉生产工艺流程：马铃薯淀粉厂的 工业生产主要流程由以下几部分组成:原料的输送与清洗、马铃薯的磨碎、细胞液的分离、从浆料中洗涤淀粉、细胞液水的分离、淀粉乳的精制、细渣的洗涤、淀粉的洗涤、淀粉乳的脱水干燥等
2.粉碎后立即分离细胞液有两点好处：一是可降低以后各工序中泡沫形成，有利于重复使用工艺过程水，提高生产用水的利用率，降低废水的污染程度;二是防止细胞液的物质遇氧在酶作用下变色，影响淀粉质量。
3.以鲜木薯为原料的生产工艺过程为:木薯→洗涤→去皮→磨碎→筛分→除沙→精制→浓缩→脱水→干燥→成品淀粉;
4.以木薯干为原料的生产工艺过程为:干薯片→洗涤→磨碎→浸泡→二次碎解→筛分→除沙→精制→漂白→浓缩→脱水→干燥→成品淀粉。 5.马丁法生产工艺：1）、调制面团2）、分离鲜面筋3）、分离麸质4）、分离可溶物5、脱水干燥
6.旋流法生产工艺： 1）、进料、成团及面筋成型 2）、面筋和淀粉的分离 3）、面筋、次淀粉及麸皮的回收 五章水解糖的制备
1.淀粉水解的基本方法：1）酸解法。2）酸酶结合法3）双酶法
2.糖化度：淀粉分子的水解的基本葡萄糖分子的程度为糖化度通常用DE值表示。
3.DE值：就是指糖化液中的还原糖含量(以葡萄糖计)占干物质的百分率，又称葡萄糖值 4.糖化液：淀粉水解产物称为糖化液。
5.转化率：100份淀粉中有多少份转化为葡萄糖。转化率=实际收率/1.11 6.化学增重：水解反应的重量增加，在工业上称为化学增重
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7.葡萄糖的复合反应:淀粉酸水解所生成的葡萄糖，在酸和热的催化影响下，部分葡萄糖又会通过糖苷键相聚合，失掉水分子，相应地生成二糖、三糖和其他较高分子的低聚糖等，这种反应称为复合反应.
8.影响复合反应的条件因素:1)葡萄糖的浓度2)酸的种类与浓度3)温度和时间.
9.葡萄糖的分解反应:萄糖受酸和热的影响发生脱水反应，生成5-羟甲基糠醛，生成的物质不够稳定，会进一步分解成乙酰丙酸和甲酸，或分子间脱水生成有色物质。 10.酶法糖化：是指利用糖化酶进一步将液化产物水解成葡萄糖。 11.糖化方法:体操作为:液化结束后，将料液用酸调pH4.0~4.5，同时迅速将温度调至60~62℃，然后加入糖化酶，用量约100~200u碡淀粉，60℃保温，并保持适当的搅拌，避免发生局部温度不均匀现象，糖化时间在24~48h左右，当用无水酒精检查无糊精存在时，糖化可以结束。
12.精制依据;淀粉糖化液成分除有葡萄糖、低聚糖和糊精等糖分组成物外，还有糖的复合和分解反应产物、原料淀粉中的杂质、水带来的杂质以及作为催化剂的酸或酶等。这些杂质又可分为含氮物质、有机酸、无机酸、有机盐、无机盐、脂肪、有色物质等。这些杂质对糖浆的质量和结晶葡萄糖的生产都是不利的，糖化液精制就是要清除这些杂质。
13.杂质来源与影响：1）原料淀粉 淀粉中的杂质主要是蛋白质、脂肪和灰分，约占淀粉总量的1%。2）辅料 辅料中的杂质包括:淀粉水解所用的酸催化剂，代表性的是盐酸，中和所用的碱，中和后所含的盐类如NaCl，酸、碱、活性炭所带进的离子，酶制剂带进的蛋白质，未经软化的硬水带进的杂质。3）生产过程中产生的杂糖 由于葡萄糖的复合反应和分解反应，加上转苷酶的作用，会产生潘糖等杂糖4）色素 色素来源有:水解反应中产生的5-羟甲基糠醛与含氮物质结合;使用碱中和过程中，局部碱浓度过高造成的对葡萄糖结构的破坏;浓缩过程中糖温偏高，时间过长，产生的焦糖色。
14.PH调到4.8的原因：中和大部分盐酸，调节到pH为胶体物质的等电点，使糖液中的蛋白质及其分解物能最大限度地凝聚，以便在其后的过滤工序中，被活性炭层或其他助滤剂所截留，这样的pH通常在4.8~5.0之间。
15.助滤剂的类型；是在过滤时帮助快速除去溶液中细小颗粒的一种物质，主要有硅藻土、珍珠岩、纤维素等，我国主要使用硅藻土做助滤剂。
16.采用加压过滤方式原因：过滤进行过程中，滤饼逐渐沉积于硅藻土层上，随厚度增加，阻力也逐渐增加，这就需要逐渐增加一定压力以保持一定的过滤速度。 17.常用脱色剂;骨炭和活性炭，离子交换树脂，阳离子树脂，阴离子树脂
18.蒸发设备：内循环蒸发器、外循环蒸发器、列管膜式蒸发器、旋转刮板膜式蒸发器 六章淀粉糖生产工艺和应用
1.黏度 麦芽糊精的黏度随着淀粉的水解程度、浓度及温度的不同而产生变化。 2.黏着力 随DE值提高，黏着力下降，这与糖的分子链大小有关
3.晶体:是指内部结构中的质量 (原子、离子、分子)作规则排列的固体物质。
4.结晶是指溶质分子自动从过饱和溶液中析出，凝集成固体，并使这些分子有规律地排列在一定晶格中的过程.
5.起晶：糖液在达到一个过程和状态开始有晶体生成 6.结晶设备：1）冷却结晶器 2）蒸发结晶器 六章变性淀粉的生产工艺
1.变性淀粉：运用物理的、化学的或生物学的手段进行处理，使其具有更适合某种特殊用途的性质，这一过程称为淀粉的变性，其产品成为变性淀粉。 2.取代度：平均每个脱葡萄糖单元中羟基被取代的数量。
3.变性淀粉的性质往往取决于下列因素:植物来源，物理形态 (颗粒化、预糊化)，直、支链
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