全干法工艺工业化生产糊精的研究 周温建 （广西农垦明阳生化集团股份有限公司，广西南宁５３０２２６） 摘要：糊精是一种具有广泛用途的变性淀粉，文章阐述了全干法工艺工业化生产糊精的生产工艺流程及生产 使用的设备。并对生产过程影响产品质量的各因素进行了全面的研究，研究结果对糊精生产企业的工艺改进 具有很好的指导作用。采用本工艺生产糊精产品，具有流程简化、生产成本低、无废水产生、质量稳定的优 点，是一种节能、环保的淀粉生产工艺。 关键词：糊精；全干法工艺；淀粉生产工艺；糊精化反应机理 中图分类号：ＴＳ２０２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—２３７４（２０１１）２１—００２６—０３ “糊精”名词的含义很广泛，淀粉经不同方法降 解的产物统称为糊精，但不包括单糖和低聚糖。工业 上生产的糊精产物有麦芽糊精、环状糊精和热解糊精 三大类。通常所说的“糊精”指的是热解糊精。糊精 系列产品是由原淀粉经过酸、热催化转化而成的，其 到含水分小于５％的淀粉，将淀粉加入高温反应器反应 一定时间，达到要求后将淀粉卸出，经冷风系统冷却 后过筛，得成品。 该生产流程所用到的主要设备有：调浆罐、加药 桶、脱水离心机、气流干燥系统、高温反应器、冷风 系统、筛粉机。 这种常规工艺的生产流程较长，工序比较复杂，生 性质与原淀粉比较有着很大的差异，因此在食品、医 药、采矿、造纸、纺织、铸造、陶瓷、工业粘合剂等 行业有着广泛的应用。２００９年糊精市场总容量达到４５ 万吨，主要分布在国外市场。国内市场由于受到生产 产使用的设备也较多，生产的产品成本比较高，且有 废水产生需要处理，不符合现代发展的要求。 设备和技术条件的制约，生产规模都较小，且产品规 格粗糙，质量低下（如溶液的冷热稳定性低、粘结力 差等），导致应用领域窄、市场容量小。 （二）全干法工艺流程 原淀粉一干粉加酸吸附一放置一高温反应一冷却一 过筛一成品。 近年来，糊精系列产品随着国外市场需求量的不断 增多，对产品品质和精细化程度的要求也越来越高。 因此，开发生产高质量、精细化的糊精系列产品，提 工艺过程描述：把原淀粉倒入混合机中，将需要加 入的酸用少量水稀释后，加入压力加药罐，以喷雾的 方式喷到原淀粉中，搅拌一定时问达到均匀后卸料， 放置一定时间，然后将淀粉加入高温反应器反应一定 时间，达到要求后将淀粉卸出，经冷风系统冷却后过 筛，得成品。 高国内产品的档次，满足国内外市场的需要，具有重 要的现实意义。 一、糊精工业化生产工艺流程 （一）常规工艺流程 原淀粉一调浆一加酸吸附一脱水一预干燥一半成品 （水分≤５％）一高温反应一冷却一过筛一成品。 工艺过程描述：原淀粉加水调成固含量为 该生产流程所用到的主要设备有：混合机、压力加 药罐、高温反应器、冷风系统、筛粉机。 该生产流程的关键工序是原淀粉与酸的混合，一 定要保证混合均匀，且没有颗粒存在，这与所选择的 混合机类型有关；另外，高温反应的过程控制也很关 键，这些工序，直接影响到产品的质量。 该流程与常规工艺流程相比，流程简单，没有水溶 ３５％～４０％的淀粉浆，加入所需要的酸进行搅拌吸附 一定时间，然后用离心机离心脱水得到水分含量为 ３５％￣４０％的湿淀粉，再利用气流干燥将湿淀粉预干燥 液酸吸附、脱水、预干燥工序，无机酸、功能助剂和 ２６ ｏ咖萄高新技书企业２０１ １ ０７ 淀粉在干粉状态下混合均匀后，直接加入高温反应器 内反应转化为所需的产品。具有能耗、物耗低，没有 废水产生，人工投入少的优点。 （三）全千法工艺产品与常规工艺产品的直接生产 成本比较（吨成品消耗） 原淀粉 盐酸 【公 电 煤 人工 合计 （吨） 斤） （度） （吨１ （元） （元） 全干法工 — 艺产品 １ １６ ５ ０ ２１０ １ ５０ ３Ｏ７１ １ 常规工艺 １ ２１ １２ ０ ２８０ ０ ２ ２００ ３３９４ ８ 注：原辅材料的价格按以下计算：原淀粉：２４００￣／ 吨；盐酸：１２ｏ０元／吨；电：０．６３元／度；煤：５００９／￣ 二、糊精化反应机理 原淀粉在酸和热的作用下转化生成糊精，糊精转化 过程中发生的化学反应主要为水解反应、复合反应和葡 萄糖基转移反应，前者是淀粉水解成较小分子，后二者 是分子之间又重新聚合生成较大的支链分子，也称重聚 合反应。这三种反应发生的相对程度因转化条件不同而 不同。在糊精化初阶段，水解反应是主要的，虽然也可 能发生复合反应，当温度增高，复合反应增加；温度更 高，则葡萄糖基转移反应是主要的。生产中通过控制反 应过程参数来控制反应转化的程度。 三、影响产品质量的各因素研究 （一）原淀粉的品种及质量对工艺参数和产品性能 的影响研究 不同来源的原淀粉品种，如木薯、玉米、马铃薯、 小麦淀粉，都可以用来生产糊精产品，但由于不同品 种的原淀粉性能存在差异，因此，制备的糊精产品性 能也存在不同之处。根据产品的应用性能要求不同， 可选择使用不同的原淀粉品种进行生产。各种原淀粉 及其制备的糊精产品性能见下表： 表１不同品种淀粉的非淀粉杂质含量 品种 蛋白质（％） 油脂（％） 纤维（％） 灰份 （％） 玉米淀粉 ０ ８８ ０ ６１ Ｏ ０８ ０．２２ 木薯淀粉 ０．０７ ０ １８ Ｏ １１ ０ ４１ 马铃薯淀粉 ０ ５２ ０４２ Ｏ ０９ ０．４０ 小麦淀粉 ０ ４６ Ｏ ３８ Ｏ ０７ ０ ３２ 表２不同品种淀粉的直链、支链淀粉的含量及糊液性能 直链 支链 透明 糊 妇 热 热粘 抗剪 凝 冷冻 品种 淀粉 淀粉 度 长 粘 度稳 切稳 沉 稳定 短 度 定性 定性 性 性 木薯 １７％ ８３％ 透 长 差 较强 很 较低 淀粉 明 弱 玉米 ２６％ ７４％ 不透 短 较 较稳 强 强 低 淀粉 明 高 定 马铃 薯淀 ２Ｏ％ ８０％ 很透 长 很 很 差 很 低 粉 明 古 同 差 弱 ／淀粉 Ｊ、麦 ２５％ ７５％ 不透 明 短 低 较稳 定 较强 很 弱 低 表３不同品种淀粉制备的糊精产品性能 品 种 溶解度 糊液透明度 糊液稳定性 糊液粘着力 木薯糊精 好 好 好 好 玉米糊精 稍差 浑浊 稍差 稍差 马铃薯糊精 好 好 好 好 小麦糊精 稍差 浑浊 稍差 稍差 此外，相同品种的原淀粉，由于各生产厂家生产条 件不一样，生产出来的原淀粉中非淀粉杂质含量也不 一样，因此，用不同厂家的原淀粉生产糊精，其性能 和工艺参数也不一样，性能不一样主要表现在产品的 外观上及其他指标的控制。非淀粉杂质含量高的原淀 粉，制各出来的黄糊精外观颜色暗淡，没有光泽，白 度、葡萄糖浓度较难控制，制成的白糊精外观则有一 些微红色；而用非淀粉杂质含量低的原淀粉来生产， 黄糊精的外观颜色光亮，白度、葡萄糖浓度易控制， 而白糊精在相同的溶解度下，白度则较高。工艺参数 方面，在固定反应时间、反应温度条件下，非淀粉杂 质含量高，反应所需的酸催化剂的用量较多，反之， 用量较少。具体情况见下表： 表４ 筛余物含量（％） 盐酸用量（ＰＰＭ） 成品外观 ０ ０２５ １０００ 黄色，有光泽 ０ ０５Ｏ １１０Ｏ 黄色，稍有光泽 Ｏ １０Ｏ １２００ 黄色，稍有光泽 ０ ５０Ｏ １ ５００ 黄色，暗淡，无光泽 从研究的结果看，用于糊精生产的原淀粉，从产品 质量方面考虑，非淀粉杂质含量越低越好。 （二）过程操作控制方法研究 在相同原料品种、质量及工艺参数条件下，不同 时间、班别、反应罐生产出来的产品质量指标也不一 样。研究表明，这主要是与生产过程的操作控制有 关。生产过程的操作控制影响到糊精化各个阶段的反 应程度，而糊精化各阶段的反应程度控制主要是通过 控制反应器中的蒸汽量、升温速率来实现，只有稳定 控制反应各阶段反应器中的蒸汽量、升温速率，才能 生产出质量稳定的产品。 （三）工艺参数的相互影响及优化研究 糊精产品关键技术指标为白度、冷水可溶分、葡 萄糖浓度和糊液粘度稳定性，在相同原料品种及质量 条件下，影响产品以上指标的工艺参数有如下几个因 ２０１ １ ｏ７ Ｏ中园高新技书佘业２７ 素：淀粉与酸混合后的水分、酸用量、反应温度、反 应时间。 １．淀粉与酸混合的水分研究。研究表明，淀粉 与酸混合的水分越高，糊精化水解反应越完全，重聚 合反应越好，成品的葡萄糖浓度越低，糊液粘度稳定 性越好：但水分高到一定程度后，如果水分再升高， 将影响反应罐的搅拌，同时反应过程蒸发的水蒸汽增 多，如果来不及抽走，将导致产品的外观颜色暗淡； 另外，水分高，反应时间延长，电耗高；淀粉与酸混 合的水分低，糊精化水解反应不完全，重聚合反应程 度低，成品的葡萄糖浓度升高、糊液稳定性不好。最 终研究确定：最佳混酸后的水分为１３％￣１６％。 ２．酸用量、反应温度、反应时间的相互影响研 究。研究表明，酸的用量与反应温度、反应时间三者 问存在着密切的关系，只有这三者配合恰当，才能生 产出符合质量要求的产品。在相同反应温度条件下， 酸的用量越小，反应时间越长，反之，反应时间越 短，但酸的用量大到一定程度后，淀粉容易发生碳 化，酸的用量小到一定程度后，反应难以进行。在酸 用量一定的条件下，反应温度越高，所需反应时间越 短，反之，所需反应时间越长，但温度高到一定程度 后，与反应器壁接触的淀粉易碳化。最终研究确定： 白糊精的最佳反应参数为：盐酸用量：５００￣８００ＰＰＭ， 反应加热油温度控制ｌ ５０℃～２５０℃，反应时间： ２～４小时。黄糊精的晟佳反应参数为：盐酸用量： ９０Ｏ～１５００ＰＰＭ，反应加热油温度：１５０℃～２５０℃，反 应时间：２～４小时。 （四）功能性助剂的研究 根据产品的应用性能要求，在生产过程中加入一些 功能性助剂，使产品的使用适应性更好。 四、研究结论 １。用全干法工艺生产糊精产品，工艺可行，是一 种节能、环保的生产工艺。 ２８ ｏ中圈高新蓝术企曲２０１ １．ｏ７ ２．根据产品的应用性能要求，可选择用木薯、玉 米、马铃薯、小麦淀粉作为生产糊精用的原料。 ３．生产糊精用的原淀粉，从产品质量方面考虑， 非淀粉杂质含量越低越好，但用不同质量的原淀粉来 生产时，可通过调节过程操作控制方法来满足生产的 要求。 ４．以木薯、玉米淀粉为原料，以盐酸作催化剂， 糊精生产的最佳工艺参数条件为： （１）盐酸用量：白糊精：５００～８００ＰＰＭ，黄糊 精：８Ｏｏ～１５００ＰＰＭ，根据生产用原料淀粉的纯度调整 用量。 （２）原淀粉与酸混合后的水分要求：１３％～１６％。 （３）反应罐参数控制：加热用油温控制： ｌ ５０℃～２５０℃，升温速率：淀粉温度从室温升到 ｌ００℃，１．０～２．０℃／ｍｉｎ，淀粉温度从１Ｏ０℃升到 １３０℃，０．５～１．０℃／ｍｉｎ。 ５．寻找适合本公司生产的过程操作方法，是生产 高品质、精细化糊精产品的关键。Ｏ 参考文献 【１】张力田．变性淀粉【Ｍ】．华南理工大学出版社，１９９９． ［２】陈礅，戴经铨，徐嘉惠．淀粉转化工艺【ｊ ．中国淀粉工业 学会。１９９３． 作者简介：周温建（１９６８一），女，广西上林人，广西农垦明 阳生化集团股份有限公司工程师，研究方向：淀粉、酒精生产 工艺技术管理及淀粉、酒精深加工技术。 （责任编辑：周加转）
