教 案
课 程 名 称 制糖工艺学 授 课 教 师 陈国忠 职 称 讲师 院（系、部） 生命科学学院 教 研 室 工程教研室 授 课 对 象 生物工程本0901-0905 学 年 学 期 2011年第1学期
2011年 10月16日
鲁 东 大 学 教 务 处
编 写 说 明
1、每项内容都要填写，“教学过程”部分要详细填写，空格不够用时可自行扩充；
2、A4纸双面打印（或手写）；
3、一次课为一个教案，每门课按学期统一用一个封面左侧装订，封面和本说明双面打印；
4、授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、习题课等； 5、所授课程教案每轮次必须更新。
授课题目 首次授课时间 教学目标 葡萄糖生产工艺技术 2011 年 10 月 26 日 授课类型 学时 理论 2 掌握葡萄糖生产的技术原理与工艺流程 重点与难点 葡萄糖水溶液的平衡体系 教学模式：启发讲解与学生讨论相结合。 教学手段与方法 教学手段：板书。 教学过程：（包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体内容、时间分配等） 授课过程： 葡萄糖生产工艺技术 工业上生产的结晶葡萄糖有含水α-葡萄糖、无水α-葡萄糖和无水β-葡萄糖。第一种的生产最为普遍，产量最大，后两种的产量较小，β-葡萄糖现在很少生产。三者的性质存在差异P118表6-1。 ? 含水α-葡萄糖含有一个水分子，理论含水量为9.1%，工业上生产一般干燥到含水量约8.5%。 ? 无水α-葡萄糖在25℃，空气相对湿度约80%以下时稳定，相对湿度在85%~89%时向含水α-葡萄糖异构体转变，相对湿度90%以上时，吸水量超过含水α-葡萄糖。 ? 无水β-葡萄糖对水分最敏感，很少量水分存在（1%以下）即转变成α-葡萄糖。 工业上生产的葡萄糖产品除了这三种外，还有“全糖”，为省掉结晶工序由酶法糖浆直接制成的产品。 葡萄糖的生产因糖化方法不同在工艺和产品方面都存在差别。酶法糖化所得淀粉糖化液纯度高，除适于生产含水α-结晶葡萄糖、无水α-结晶葡萄糖、无水β-结晶葡萄糖以外，也适于生产全糖。酸法糖化所得淀粉糖化液的纯度较低，只适于生产含水α-葡萄糖，需要重新溶解含水α-葡萄糖，精制后生产无水α-葡萄糖或β-葡萄糖。酶法糖化液结晶以后所剩母液的纯度仍高，甜味纯正，适于食品工业应用。酸法母液的纯度差，甜味不正，只能当作废糖蜜处理。 酶法葡萄糖生产工艺流程： 一、葡萄糖水溶液的平衡体系 在淀粉分子中，葡萄糖单位是呈α-构型存在，酸法水解生成α-葡萄糖，但在水溶液中，向β-异构体转变，最后达到平衡。这两种异构体呈动态平衡状态存在。酶法糖化工艺中，葡萄糖淀粉酶催化水解生成β-葡萄糖，在水溶液中向α-构型转变，最后两种异构体达到动态平衡。也就是说，无论采用酸法糖化或酶法糖化工艺，所得淀粉糖化液中的葡萄糖都是不同异构体的平衡体系。 在水溶液中，葡萄糖主要以六环结构存在，但也有微量（0.024% 摩尔分数）的开链异构体，它是α-异构体和β-异构体相互转变的中间体。α-异构体和β-异构体的比例为36%和64%。这种平衡比例受浓度和温度的影响不大，但异构体转变的速度受温度、pH影响：温度上升则速度快，pH3~7转变速度低，高于或低于这个范围则转变速度很快。工业生产所得淀粉糖化液中，葡萄糖异构体间的转变都已达到动态平衡。 α-葡萄糖异构体的比旋光度为+112.2°，β-葡萄糖异构体的比旋光度为+18.7°。随着异构体的转变，比旋光度也随着转变，这种现象称为“变旋光”现象。达到平衡状态时，比旋光度为+52.5°，这个平衡比旋光度是两种异构体旋光度的总和。 不同异构体具有不同的水溶解度，在25℃，含水α-葡萄糖、无水α-葡萄糖和无水β-葡萄糖的溶解度分别为30%、62%和72%。但是结晶葡萄糖溶解于水后，立即发生异构体的转变，达到动态平衡后，溶解度为51%。 葡萄糖的溶解度随温度的升高而增加。 在饱和状态下，固体相的葡萄糖随温度的不同，以不同的异构体存在。在50℃以下，固体相是含水α-葡萄糖，50~115℃是无水α-葡萄糖，115℃以上是无水β-葡萄糖。由此确定了不同葡萄糖异构体的生产工艺：生产含水α-葡萄糖在50℃以下冷却结晶，生产无水α-葡萄糖和无水β-葡萄糖在较高温度用真空罐蒸发结晶。 二、含水α-葡萄糖 工业上生产含水α-葡萄糖采用冷却结晶法，在20~40℃进行。含水α-葡萄糖从溶液中结晶出来，异构体间的平衡被破坏，部分β-葡萄糖向α-葡萄糖转变，达到新的平衡，α-葡萄糖继续结晶出来。异构体转变速度受温度的影响最大，较低的温度转变速度慢，因此葡萄糖的结晶操作很慢，一般需要3~5d时间。 （一）影响结晶的因素 糖浆的纯度、温度等都影响葡萄糖的结晶。如表7-3所示。糖浆纯度降低，结晶速度降低很多，纯度在60%以下，葡萄糖不能结晶出来。 葡萄糖的结晶需要保持一定的过饱和度，过饱和度较高，结晶速度快。但工业生产却不能用过高的过饱和度，因为结晶速度快，易产生伪晶，颗粒细小，分蜜困难，影响产品质量。酸法糖化液结晶，一般保持过饱和度1.15~1.25，母液再结晶，因为纯度较低一般保持稍高的过饱和度1.20~1.40. 温度对葡萄糖结晶的影响是多方面的。温度较高，糖浆的扩散速度高，异构体转变的速度快，能促进结晶。但是葡萄糖溶解度随温度上升增加很多，在较高温度的浓度高，饱和状态或过饱和状态糖浆的黏度较高，黏度高则扩散速度低，降低晶体的生长速度。不过，总的来说，温度较高，结晶速度快，40℃结晶速度约为20℃的2.3倍。 适当的搅拌能助长结晶颗粒脱离晶体面上饱和状态薄层糖浆的包围，而与过饱和状态的糖浆接触，有利于晶体的继续生长。但过快的搅拌并不能促进结晶。 葡萄糖由糖浆析出放热，此热量需要循环冷却水排除，以避免糖膏温度增加，降低过饱和度，影响结晶速度。 （二）结晶形状 完美的含水α-葡萄糖晶体为单斜、半面晶形的薄片，六角形。工业上生产很难获得这样完美的晶体，除生长较好的薄片晶体以外，还有生长未完成的较小晶体、结合在一起的复合晶体和伪晶等。 （三）结晶操作 葡萄糖的结晶需要保持适当的搅动，称为运动结晶，静止结晶则易于产生复合晶体和伪晶。