1.本发明属于淀粉糖加工技术领域，具体涉及一种淀粉的液化方法。
背景技术：2.淀粉的酶法液化是指通过糊化、生物催化、喷射剪切、闪蒸等作用将淀粉水解成糊精和低聚糖的过程。淀粉的液化是淀粉糖生产的关键技术，直接影响淀粉糖的产品质量和生产成本。淀粉糖生产的原料如玉米淀粉、小麦淀粉的直链淀粉含量较高，在制备过程中容易老化而产生难溶性淀粉颗粒，这类淀粉颗粒很难进一步水解转化。为了保证淀粉的转化率，须采用二次水解工艺。
3.目前在淀粉糖制造业采用的二次水解工艺主要有以下两种：
4.第一种工艺：配制固形物含量为30w/w％～33w/w％的淀粉乳，调节ph 5.0～7.0，第一次酶用量0.01w/w％～0.03w/w％(以淀粉乳固形物含量计)，第一次喷射液化的温度为100～115℃，高温维持3～5min，真空闪蒸至95℃，层流保温90～120min；第二次酶用量0.03w/w％～0.05w/w％(以物料固形物含量计)，第二次喷射液化的温度为120～145℃，高温维持3～5min，真空闪蒸至90℃，得到液化液。
5.第二种工艺：配制固形物含量为30w/w％～33w/w％的淀粉乳，调节ph 5.0～7.0，第一次酶用量0.05w/w％(以淀粉乳固形物含量计)，第一次喷射温度为110℃，保温5min，闪蒸泄压；第二次喷射温度为130～140℃，保温5min，闪蒸降温；第二次液化温度95～97℃，第二次酶用量0.05w/w％(以物料固形物含量计)，保温1～2h，得到液化液。
6.可见第一种工艺是在第一次喷射后维持、闪蒸降温，保温90～120min，再进行第二次高温喷射，但此工艺的第一次喷射90～120min保温过程不能够使“难溶性淀粉颗粒”充分液化，而第二次喷射的作用主要是灭活高温淀粉酶，进而淀粉颗粒缺少了足够时间的催化作用，在此过程也不能够得到很好的水解。另外，此工艺在ph 5.0～7.0和120～145℃下灭活高温淀粉酶，会促进美拉德反应，导致获得的液化液颜色加深，进而增加了后道工序的精制难度与成本。
7.第二种工艺是在第一次喷射和第二次喷射后，再进行液化1～2h，在此工艺过程能够使“难溶性淀粉颗粒”较好地液化，但是该工艺没有对高温淀粉酶进行灭活，液化液残留的酶活力严重影响后续糖化质量的稳定性和一致性，不适用于高葡萄糖、高麦芽糖和特殊糖组分要求淀粉糖的生产。另外，在采用第二种工艺时，为了保证二次喷射的流量可控、工艺稳定和安全生产，物料进行第一次喷射、维持后需要闪蒸泄压到中转罐进行缓冲，然后再进行第二次喷射，该闪蒸泄压的过程同时伴随着物料的降温过程，进而增加了二次喷射升温的蒸汽消耗。
8.上述两种工艺均采用蒸汽喷射器对物料进行第二次升温，物料与蒸汽直接接触，因此对所用蒸汽的质量和压力稳定性的要求较高，且能耗成本也高。同时，喷射液化是将蒸汽和物料直接混合，使得蒸汽和物料都需要有压力才能够完成喷射过程。
技术实现要素：9.本发明第一方面的目的，在于提供一种淀粉的液化方法。
10.本发明第二方面的目的，在于提供本发明第一方面的液化方法在制备淀粉糖或柠檬酸中的应用。
11.为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
12.本发明的第一个方面，提供一种淀粉的液化方法，包括以下步骤：
13.调浆：将淀粉与α-淀粉酶混合，升温，得到物料a；
14.两段升温液化：将物料a进行喷射液化，第一次保温，升温，第二次保温，闪蒸，得到初步液化液；
15.二次酶解：将初步液化液与α-淀粉酶混合，保温，得到物料c；
16.α-淀粉酶灭活：将物料c依次进行升温、保温、闪蒸，即得到液化液。
17.优选地，所述两段升温液化步骤中所述喷射液化的温度为100～120℃；进一步为105～120℃；更进一步为105～115℃。
18.优选地，所述两段升温液化步骤中所述第一次保温的时间为10～30min；进一步为15～30min；更进一步为15～25min。
19.优选地，所述两段升温液化步骤中所述升温为用导热油换热系统升温至120～150℃；进一步为120～140℃；更进一步为130～140℃。
20.优选地，所述两段升温液化步骤中所述第二次保温的时间为30～120s；进一步为30～100s；更进一步为30～90s。
21.优选地，所述两段升温液化步骤中所述闪蒸为闪蒸降温至90～100℃；进一步为闪蒸降温至95～100℃。
22.优选地，所述二次酶解步骤中所述保温的条件为90～110℃下保温90～130min；进一步为95～110℃下保温90～125min；更进一步为95～100℃下保温90～120min。
23.优选地，所述二次酶解步骤中所述α-淀粉酶的添加量为初步液化液的固形物含量的0.01w/w％～0.04w/w％；进一步为初步液化液的固形物含量的0.02w/w％～0.04w/w％；更进一步为初步液化液的固形物含量的0.02w/w％～0.03w/w％。
24.优选地，所述二次酶解步骤中所述保温为在层流柱中保温。
25.优选地，所述层流柱为下进上出、径高比为1:(7～10)的圆柱形容器；进一步径高比为1:(8～10)。
26.优选地，所述α-淀粉酶灭活步骤中所述升温为用导热油换热系统升温至100～115℃；进一步升温至110～115℃。
27.优选地，所述α-淀粉酶灭活步骤中所述保温时间为5～15min；进一步为5～12min；更进一步为5～10min。
28.优选地，所述α-淀粉酶灭活步骤中所述闪蒸为闪蒸降温至50～63℃；进一步为闪蒸降温至55～63℃；更进一步为闪蒸降温至58～62℃。
29.优选地，所述物料c在进行升温前，调节所述物料c的ph至4.5～5.0；进一步调节所述物料c的ph至4.6～5.0；更进一步调节所述物料c的ph至4.6～4.8。
30.优选地，所述调浆步骤中所述淀粉乳的浓度为20～30
°bé
；进一步为20～26
°bé
；更进一步为20～24
°bé
。
31.优选地，所述调浆步骤中所述α-淀粉酶的添加量为淀粉乳的固形物含量的0.01w/w％～0.03w/w％；进一步为淀粉乳的固形物含量的0.01w/w％～0.02w/w％；更进一步为淀粉乳的固形物含量的0.01w/w％～0.015w/w％。
32.优选地，所述淀粉乳与α-淀粉酶混合前，调节淀粉乳的ph至5.0～6.5；进一步调节淀粉乳的ph至5.5～6.5；更进一步调节淀粉液的ph至5.5～6.0。
33.优选地，所述调浆步骤中所述升温为升温至50～63℃；进一步升温至58～63℃。
34.优选地，所述调浆步骤中所述升温为利用淀粉糖生产的余热进行升温。
35.优选地，所述淀粉乳由淀粉质和除盐水配制而成。
36.优选地，所述淀粉质为玉米淀粉和/或小麦淀粉。
37.优选地，所述除盐水的温度为60～65℃。
38.优选地，所述调浆步骤和所述二次酶解步骤中所述α-淀粉酶为耐高温α-淀粉酶。
39.本发明第二个方面，提供本发明第一方面的的液化方法在制备淀粉糖或柠檬酸中的应用。
40.本发明的有益效果是：
41.本发明提供的淀粉的液化方法，创造性地将一、二次喷射工艺串联，即一次喷射、维持、二次升温、维持、闪蒸，简化了工艺步骤，该方法既能使耐高温淀粉酶灭活以获得成分稳定的液化液，又避免了一次喷射和二次喷射之间为了泄压而需进行闪蒸所导致的能量损失，比传统的蒸汽喷射方式更加节能降耗，且获得色度更低的糖化原料，有助于制造高品质定制淀粉糖产品。
42.本发明提供的淀粉的液化方法中，在二次升温液化过程中采用间接加热方式替代传统工艺的二次喷射，采用二次升温液化工艺，可有效解决“难溶性淀粉颗粒”的液化问题和淀粉酶的灭活问题，获得成分稳定的液化液，且最终淀粉糖干物收率可达到108.5％以上。
43.进一步，本发明采用调节ph 4.5～5.0和温度100～115℃的协同作用进行耐高温α-淀粉酶灭活，减少酸的用量，减轻后续精制的负担；ph4.5～5.0接近糖液中蛋白质的等电点，蛋白质聚凝效果好，后续糖化液过滤速度可比传统工艺至少提高20％。
44.本发明的耐高温淀粉酶灭活所需温度(100～115℃)低于传统工艺中耐高温淀粉酶灭活所需温度(120～145℃)，能够减少能源消耗，同时更低的温度不利于美拉德反应而减少生成色素前体物质，获得色度更低的糖化原料，有利于降低后续的脱色成本，提高淀粉糖产品质量，并且能够满足个性化定制淀粉糖产品的制造要求。
45.本发明采用导热油换热系统对喷射液化后的物料进行加热以及对α-淀粉酶进行灭活，用导热油加热方式比蒸汽喷射加热方式的能量成本节约30％以上，并且被加热物料的工艺温度越高，导热油的成本优势更加显著。
具体实施方式
46.现结合具体实施例对本发明进行详细说明，但不限制本发明的范围。
47.本实施例中所使用的材料、试剂等，如无特别说明，为从商业途径得到的材料和试剂。
48.实施例1
49.一种淀粉的液化方法，包括以下步骤：
50.(1)调浆：用60℃除盐水与玉米淀粉配成20
°bé
的淀粉乳，调节ph至5.5，加入0.01w/w％(以淀粉乳固形物含量计)的1.3
×
106u/ml耐高温α-淀粉酶，用淀粉糖生产余热升温至63℃，得到物料a；
51.(2)两段升温液化：将步骤(1)得到的物料a在115℃下进行喷射液化，喷射器出料进入维持管，115℃保温15min；再通过250℃导热油换热系统ⅰ将维持管的温度升至130℃，130℃继续保温90s；将保温后的出料进行闪蒸降温至95℃，得到初步液化液，并进入二次酶解罐；
52.(3)二次酶解：在二次酶解罐的液化液中加入0.02w/w％(以初步液化液固形物含量计)的1.3
×
106u/ml耐高温α-淀粉酶，并混合均匀，得到物料b；所得物料b进入层流柱(层流柱为下进上出、径高比1:8的圆柱形不锈钢容器)中，100℃保温120min，得到物料c；
53.(4)耐高温α-淀粉酶灭活：将步骤(3)得到的物料c用5％盐酸溶液调节ph至4.6；经过250℃导热油换热系统ⅱ将维持管的温度升至110℃，然后将ph值调节好的物料c进入维持管，115℃保温5min；将保温后的物料进行闪蒸降温至62℃，得到液化液。
54.步骤(2)中所述的导热油换热系统ⅰ以及步骤(4)中所述的导热油换热系统ⅱ均由电磁加热导热油柜机和板式换热器组成，具体运行过程为：用电磁加热导热油柜机将食品级导热油加热至所需温度，然后导热油在柜机与板式换热器之间循环流动，物料与导热油在板式换热器中进行热交换，使得物料温度迅速达到工艺要求。
55.实施例2
56.一种淀粉的液化方法，包括以下步骤：
57.(1)调浆：用62℃除盐水与玉米淀粉配成22
°bé
的淀粉乳，调节ph至5.8，加入0.013w/w％(以淀粉乳固形物含量计)的1.3
×
106u/ml耐高温α-淀粉酶，用淀粉糖生产余热升温至60℃，得到物料a；
58.(2)两段升温液化：将步骤(1)得到的物料a在110℃下进行喷射液化，喷射器出料进入维持管，110℃保温20min；再通过230℃导热油换热系统ⅰ将维持管的温度升至135℃，在135℃继续保温60s；将保温后的出料进行闪蒸降温至98℃，得到初步液化液，并进入二次酶解罐；
59.(3)二次酶解：在二次酶解罐的液化液中加入0.025w/w％(以初步液化液固形物含量计)的1.3
×
106u/ml耐高温α-淀粉酶，并混合均匀，得到物料b；所得物料b进入层流柱(层流柱为下进上出、径高比1:9的圆柱形不锈钢容器)中，97℃保温100min，得到物料c；
60.(4)耐高温α-淀粉酶灭活：将步骤(3)得到的物料c用5％盐酸溶液调节ph至4.7，经过230℃导热油换热系统ⅱ将维持管的温度升至113℃，然后将ph值调节好的物料c进入维持管，113℃保温8min，将保温后的物料进行闪蒸降温至60℃，得到液化液。
61.步骤(2)中所述的导热油换热系统ⅰ以及步骤(4)中所述的导热油换热系统ⅱ均由电磁加热导热油柜机和板式换热器组成，具体运行过程为：用电磁加热导热油柜机将食品级导热油加热至所需温度，然后导热油在柜机与板式换热器之间循环流动，物料与导热油在板式换热器中进行热交换，使得物料温度迅速达到工艺要求。
62.实施例3
63.一种淀粉的液化方法，包括以下步骤：
64.(1)调浆：用65℃除盐水与玉米淀粉配成24
°bé
的淀粉乳，调节ph至6.0，加入0.015w/w％(以淀粉乳固形物含量计)的1.3
×
106u/ml耐高温α-淀粉酶，用淀粉糖生产余热升温至58℃，得到物料a；
65.(2)两段升温液化：将步骤(1)得到的物料a在105℃下进行喷射液化，喷射器出料进入维持管，105℃保温25min；再通过200℃导热油换热系统ⅰ将维持管的温度升至140℃，140℃继续保温30s；将保温后的出料进行闪蒸降温至100℃，得到初步液化液，并进入二次酶解罐；
66.(3)二次酶解：在二次酶解罐的液化液中加入0.03w/w％(以初步液化液固形物含量计)的1.3
×
106u/ml耐高温α-淀粉酶，并混合均匀，得到物料b；所得物料b进入层流柱(层流柱为下进上出、径高比1:10的圆柱形不锈钢容器)中，95℃保温90min，得到物料c；
67.(4)耐高温α-淀粉酶灭活：将步骤(3)得到的物料c用5％盐酸溶液调节ph至4.8；经过200℃导热油换热系统ⅱ将维持管的温度升至115℃，然后将ph值调节好的物料c进入维持管，110℃保温10min；将保温后的物料进行闪蒸降温至58℃，得到液化液。
68.步骤(2)中所述的导热油换热系统ⅰ以及步骤(4)中所述的导热油换热系统ⅱ均由电磁加热导热油柜机和板式换热器组成，具体运行过程为：用电磁加热导热油柜机将食品级导热油加热至所需温度，然后导热油在柜机与板式换热器之间循环流动，物料与导热油在板式换热器中进行热交换，使得物料温度迅速达到工艺要求。
69.对比例1
70.一种淀粉的液化方法，包括以下步骤：
71.(1)调浆：用65℃除盐水与玉米淀粉配成24
°bé
的淀粉乳，调节ph至6.0，加入0.015w/w％(以淀粉乳固形物含量计)的1.3
×
106u/ml耐高温α-淀粉酶，用淀粉糖生产余热升温至58℃，得到物料a；
72.(2)两次喷射液化：将步骤(1)得到的物料a进行两次喷射液化，具体如下：在105℃进行第一次喷射液化，喷射器出料进入维持管，105℃保温5min，将保温后的出料进行第一次真空闪蒸降温至95℃，然后进入层流柱(层流柱为下进上出、径高比1:10的圆柱形不锈钢容器)95℃保温时间90min，得到初步液化液；向液化液中添加0.03w/w％(以初步液化液固形物含量计)的1.3
×
106u/ml耐高温α-淀粉酶，并混合均匀，得到物料b；在135℃下对物料b进行第二次喷射液化，喷射器出料进入维持管，135℃保温3min，将保温后的出料进行第一次真空闪蒸降温至90℃，得到液化液。
73.对比例2
74.一种淀粉的液化方法，包括以下步骤：
75.(1)调浆：用65℃除盐水与淀粉质玉米淀粉配24
°bé
的淀粉乳，调节ph 6.0，加入0.015w/w％(以淀粉乳固形物含量计)的1.3
×
106u/ml耐高温α-淀粉酶，用淀粉糖生产余热升温至58℃，得到物料a；
76.(2)喷射液化：将步骤(1)所得料液a在喷射液化器中进行喷射液化，喷射温度为120℃，喷射出料进入保压维持罐保压0.10mpa 2～3min；将保压后的出料进行闪蒸降温至100℃，得到初步液化液，进入二次酶解罐中；
77.(3)二次酶解：向二次酶解罐的液化液中加入0.03w/w％(以初步液化液固形物含量计)的1.3
×
106u/ml耐高温α-淀粉酶，并混合均匀，得到物料b；所得物料b进入层流柱(层
流柱为下进上出、径高比1:10的圆柱形不锈钢容器)中，95℃保温120min，得到物料c；
78.(4)耐高温淀粉酶灭活：将步骤(3)得到的物料c用5％盐酸溶液调节ph至4.0，降温至58℃，得到液化液。
79.效果实施例
80.在实际生产中，淀粉液化液是悬浊液，加酶糖化前不需要过滤，因此不直接考察液化液的过滤速度、色度，而是通过考察进一步酶解转化后糖化液的过滤速度、色度，来评价淀粉的液化效果。
81.采用实施例1～3和对比例1～2的方法对淀粉质进行液化得到液化液，进一步糖化后考察糖化液的过滤速度、色度、淀粉糖干物收率。
82.糖化液是指液化液添加β-淀粉酶0.01w/w％(以液化液固形物含量计)在60℃下糖化8h得到的料液。
83.过滤速度是指不添加任何助滤剂，用板框压滤机在0.02mpa下过滤的单位处理糖液体积。
84.色度按照icumsa方法测定。
85.淀粉糖干物收率计算公式为：
[0086][0087]
由表1可以看出，将实施例1～3和对比例1～2得到的液化液进行糖化，用实施例1～3的液化液得到的糖化液的过滤速度和淀粉糖干物收率明显大于对比例1～2的糖化液的过滤速度和淀粉糖干物收率，且用实施例1～3的液化液得到的糖化液色度小于对比例1～2得到的糖化液色度，说明实施例1～3提供的淀粉的液化方法能够使淀粉中的蛋白质充分絮凝，并将其去除，可便于后期糖化液的进一步加工，提高淀粉糖的质量。综上所述，本发明的淀粉液化方法与常规的两次喷射液化工艺/高温灭酶工艺相比，淀粉糖干物收率达到108.5％以上，糖化液过滤速度提高22％～30％，糖化液色度降低50％以上。
[0088]
表1实施例1～3和对比例1～2的液化效果数据
[0089][0090]
上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
技术特征：1.一种淀粉的液化方法，包括以下步骤：调浆：将淀粉与α-淀粉酶混合，升温，得到物料a；两段升温液化：将物料a进行喷射液化，第一次保温，升温，第二次保温，闪蒸，得到初步液化液；二次酶解：将初步液化液与α-淀粉酶混合，保温，得到物料c；α-淀粉酶灭活：将物料c依次进行升温、保温、闪蒸，即得到液化液。2.根据权利要求1所述的液化方法，其特征在于，所述两段升温液化步骤中所述喷射液化的温度为100～120℃；所述第一次保温的时间优选为10～30min。3.根据权利要求2所述的液化方法，其特征在于，所述两段升温液化步骤中所述升温为用导热油换热系统升温至120～150℃；所述第二次保温的时间优选为30～120s。4.根据权利要求1所述的液化方法，其特征在于，所述二次酶解步骤中所述保温的条件为90～110℃下保温90～130min；所述α-淀粉酶的添加量为初步液化液的固形物含量的0.01w/w％～0.04w/w％。5.根据权利要求4所述的液化方法，其特征在于，所述二次酶解步骤中所述保温在层流柱中保温；优选地，所述层流柱为下进上出、径高比为1:(7～10)的圆柱形容器。6.根据权利要求1～5中任一项所述的液化方法，其特征在于，所述α-淀粉酶灭活步骤中所述升温为用导热油换热系统升温至100～115℃。7.根据权利要求6所述的液化方法，其特征在于，所述α-淀粉酶灭活步骤中所述保温时间为5～15min；优选地，所述α-淀粉酶灭活步骤中所述闪蒸为闪蒸降温至50～63℃；优选地，所述物料c在进行升温前，调节所述物料c的ph至4.5～5.0。8.根据权利要求1～5中任一项所述的液化方法，其特征在于，所述调浆步骤中所述淀粉乳的浓度为20～30
°
b
é
；优选地，所述淀粉乳与α-淀粉酶混合前，调节淀粉乳的ph至5.0～6.5。9.根据权利要求8所述的液化方法，其特征在于，所述调浆步骤中所述α-淀粉酶的添加量为淀粉乳的固形物含量的0.01w/w％～0.03w/w％。10.权利要求1～9中任一项所述的液化方法在制备淀粉糖或柠檬酸中的应用。
技术总结本发明属于淀粉糖加工技术领域，公开了一种淀粉的液化方法，具体公开了一种淀粉的液化方法，包括以下步骤：调浆：将淀粉与α-淀粉酶混合，升温，得到物料A；两段升温液化：将物料A进行喷射液化，第一次保温，升温，第二次保温，闪蒸，得到初步液化液；二次酶解：将初步液化液与α-淀粉酶混合，保温，得到物料C；α-淀粉酶灭活：将物料C依次进行升温、保温、闪蒸，即得到液化液。本发明提供的淀粉的液化方法创造性地将一、二次喷射工艺串联，即一次喷射、维持、二次升温、维持、闪蒸，该方法使耐高温淀粉酶灭活以获得成分稳定的液化液，且避免了一次喷射和二次喷射之间为了泄压而需进行闪蒸所导致的能量损失。能量损失。
技术研发人员：叶晓蕾 周彦斌 徐正康 李碧珠 郭峰 梁志华 叶韵 劳锶敏
受保护的技术使用者：广州双桥股份有限公司
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2022/11/1
