液糖生产危害分析的技术11.docx
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液糖生产危害分析的技术11
生产进行危害分析使用的技术资料
糖化菌用淀粉质原料生产时,一定要先将淀粉全部或部分转化成葡萄糖等可发酵成糖,这种淀粉转化为糖的过程称为糖化,所用催化剂称为糖化剂。
糖化剂可以是由微生物制成的糖化曲(包括固体曲和液体曲),也可以是商品酶制剂。
无机酸也可以起糖化剂作用,
天然淀粉具有直链淀粉和支链淀粉两种结构,它们在性质和结构上有差异。
直链淀粉是-D葡萄糖通过幔1.4糖苷键连接而成的聚合物。
一般认为,直链淀粉的聚合度在200~1000范围内,分子量32400~162000,近来发现聚合度更高的直链淀粉。
天然直链淀粉分子卷曲成螺旋形,螺旋的每一圈含有6个葡萄糖残基。
直链淀粉水溶解于70℃~80℃的温水,遇碘呈深蓝色。
在大多数植物淀粉中,直链淀粉含量为20%~29%、25%和24%。
支链淀粉是幔璂葡萄糖通过幔1,4糖苷键及幔1,6糖苷键(在分支点上)连接而成的聚合物。
其分子较直接淀粉的大,分子量可达107,分支点之间平均有5~8个葡萄糖苷键。
支链淀粉各个分支卷曲成螺旋状,整个分子近似球形。
支链淀粉不溶解于温水,遇碘呈蓝紫。
2、淀粉的糊化、液化淀粉在水中经加热会吸收一部分水而发生溶胀。
如果继续加热至一定温度(一般在60℃~80℃),淀粉粒即发生破裂,造成黏度迅速增大,体积也随之迅速变大,这种现象称为淀粉的糊化。
不同种类淀粉糊化温度有所不同,苷薯、马铃薯、玉米和小麦淀粉的糊化温度分别为70℃~76℃、59℃~67℃、64℃~72℃和65℃~68℃。
发生糊化现象称为淀粉的溶解,或称为液化。
马铃薯、小麦和玉米支链淀粉完全液化的温度为132℃、70℃~80℃、136℃~141℃和146℃~151℃。
3、淀粉水解淀粉水解又称糖化,通过添加酶制剂或糖化曲来完成。
糖化曲中含有的并起作用的淀粉酶类包括α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和异淀粉酶(脱支酶)。
α-淀粉酶能从分子内部切开α-1.4糖苷键,但不能水解α-1.6糖苷键及靠近α-1.6糖苷键的几个α-1.4糖苷键。
当α-淀粉酶作用于淀粉糊时,能使其黏度迅速下降,故又称液化酶。
直链淀粉经该酶水解的最终产物为葡萄糖和麦芽糖,支链淀粉水解产物除葡萄糖、麦芽糖外,还有具有α-1.6键的极限糊精和含有4个或更多葡萄糖残基的带键的低聚糖。
β-葡萄糖淀粉酶能从淀粉的非还原末端逐个切下麦芽糖单位,但不能水解α-1.6糖苷键,也不能越过α-1.6糖苷键水解α-1.4糖苷键,所以该酶水解支链淀粉时留下分子量较大的极限糊精。
葡萄糖淀粉酶能从淀粉的非还原末端逐个切下葡萄糖,它既能水解α-1.6糖苷键,又能水解α-1.4糖苷键。
由于形成的产物几乎都是葡萄糖,因此该酶又称为糖化酶。
异淀粉酶专一水解α-1.6糖苷键,因此能切开支链淀粉的分支。
另外,在糖化曲中除含有淀粉酶类外,还含有一些蛋白酶等,后者在糖化过程中能将蛋白质水解成胨、多肽和氨基酸等。
总之,淀粉在以上几类酶的共同作用下被彻底水解成葡萄糖和麦芽糖。
麦芽糖可在麦芽糖酶的作用下进一步生成葡萄糖。
4、纤维质原料的水解纤维素是由葡萄糖通过β-1.4糖苷键连接而成的聚合物,是一种结构上无分枝、分子量很大、性质稳定的多糖。
其分子量可达几十万,甚至几百万。
纤维素是构成植物细胞壁的主要成分,稻麦秸秆、木材、玉米芯的纤维素含量分别为40%~50%、40%~50%、53%。
在植物细胞壁中,纤维素总是和半纤维素、木质素等伴生在一起。
半纤维素是一大类结构不同的多聚糖的统称。
构成半纤维素的成分有D-葡萄糖、D-甘露糖和D-半乳糖等己糖,及D-木糖、L-阿拉伯糖等戊糖以及糖醛酸等。
常见的半纤维素分子有:
D-木聚糖、L-阿拉伯聚糖-D-木聚糖、L-阿拉伯聚糖D-半乳聚糖、L-阿拉伯聚糖-D-葡萄糖醛酸-D-木聚糖、D-半乳聚糖-D-葡聚糖-D-甘露聚糖等。
这些多聚糖的聚合度(DP)为60~200,直链或分枝。
半纤维素与纤维素不同,它很容易水解,但由于它们总是交杂在一起,只有当纤维素也被水解时,才可能全部被水解。
根据采用的方法不同可将纤维素的水解法分成三种,即稀酸水解法、浓酸水解法和酶水解法。
纤维素酸水解所用的酸为硫酸、盐酸和氢氟酸等强酸。
水解反应式为:
(C6H10O5)n十nH20→nC6H12O6无机强酸催化纤维素分解的机理是:
酸在水中解离产生H+,H+与水构成不稳定的水合离子H3O+,当H3O+与纤维素链上的β-1.4糖苷键接触时,H3O+将1个氢离子交给该糖苷键上的氧,使它变成不稳定的四价氧。
当氧键断裂时,与水反应生成两个羟基,并重新放出H+。
H+可再次参与催化水解反应。
溶液中H+浓度越高,水解速度越快。
酶水解采用的酶是纤维素酶,它是一种复合酶类,故又称纤维素酶复合物。
已知纤维素酶复合物由C1和Cx组成。
天然纤维素的分解过程是:
纤维素先被Cl酶降解为较低分子化合物,同时具有水合性,其次由所谓Cx的几种酶作用形成纤维二糖。
纤维二糖再由纤维二糖酶(-葡萄糖苷酶)水解成葡萄糖。
一、乙醛产生机理及危害
酵母菌和霉菌在糖化反应中代谢的产物
乙醛在人体内可以积累,代谢周期长,对人体的毒害作用是酒精几十倍,饮用乙醛含量高的,会引起口干、头疼、胃疼、消化道黏膜损伤等危害;
三、糠醛危害
furfural
呋喃2位上的氢原子被醛基取代的衍生物。
分子式C5H4O2。
又称2-呋喃甲醛。
糠醛是呋喃环系最重要的衍生物,是一个重要的由农副产品中制得的产品。
无色液体,具有与苯甲醛类似的气味。
熔点-38.7℃,沸点161.7℃,相对密度1.1594(20/4℃)。
在空气中容易变黑。
在20℃可形成8.3%的水溶液,溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。
糠醛经氧化生成2-呋喃甲酸;经还原生成呋喃甲醇。
糠醛与芳香醛的性质类似,在氰化钾的催化下,发生安息香缩合反应。
糠醛由农副产品中所含聚戊糖裂解后脱水而得[1]。
糠醛是制备多种药物和工业产品的原料。
由糠醛制得的1,6-己二胺〔H2N-(CH2)6-NH2〕,为制取尼龙66的原料。
由糠醛制得的呋喃经电解还原,还可制成丁二醛,后者为生产药物阿托品的原料。
许多糠醛的衍生物具有很强的杀菌能力。
糠醛主要用作溶剂,它可有选择性地从石油、植物油中萃取其中的不饱和组分,也可从润滑油和柴油中萃取其中的芳香组分。
糠醛可代替甲醛与苯酚缩合,制造酚醛树脂。
1.物质的理化常数:
国标编号33581
CAS号98-01-1
中文名称糠醛
英文名称Furfural;2-furaldehyde
别名呋喃甲醛
分子式C5H4O2;C4H3OCHO外观与性状无色至黄色液体,有杏仁样的气味
分子量96.09蒸汽压0.33kPa/25℃闪点:
60℃
熔点-36.5℃沸点:
161.1℃溶解性微溶于冷水,溶于热水、乙醇、乙醚、苯
密度相对密度(水=1)1.16;相对密度(空气=1)3.31稳定性稳定
危险标记7(易燃液体)主要用途用作溶剂,以及作为合成香料、糠醇、四氢呋喃的中间体
2.对环境的影响:
一、健康危害
侵入途径:
吸入、食入、经皮吸收。
健康危害:
蒸气有强烈的刺激性,并有麻醉作用。
动物吸入、摄入或经皮肤吸收均可引起急性中毒,表现有呼吸道刺激、肺水肿、肝损害、中枢神经系统损害、呼吸中枢麻痹,以致死亡。
二、毒理学资料及环境行为
毒性:
属中等毒类。
急性毒性:
LD5065mg/kg(大鼠经口);LC50153ppm4小时(大鼠吸入);人经口500mg/kg最小致死剂量。
亚急性和慢性毒性:
狗吸入507mg/m3,6小时/天,5天/周,肝脂肪变性;人吸入7.4~52.7mg/m3×3个月,发生粘膜刺激、结膜炎、流泪、头痛。
致突变性:
微粒体致突变:
鼠伤寒沙门氏菌7ul/皿。
细胞遗传学分析:
仓鼠卵巢2500umol/L。
四、氯化物超标的危害
饮用水中氯化物含量250~500mg/L时,对人体正常生理活动没有影响,大于500mg/L时,对胃液分泌、水代谢有影响。
且对配水系统有腐蚀作用。
具体危害:
.
慢性中毒主要表现为神经衰弱综合征、肝脏损伤、消化功能障碍、肢端溶骨症、皮肤损伤等。
消化系统:
食欲不振、恶心、呃逆、腹胀、便秘等。
肝肿大,肝功能异常。
皮肤改变:
有皮肤干燥、皲裂、丘疹、粉刺,或有手掌角化、指甲变薄等改变。
致癌:
氯乙烯致肝血管肉瘤已列为国家法定职业病名单
五、五-羧甲基糠醛的危害及机理
5-HMF是葡萄糖等单糖化合物在高温或弱酸等条件下脱水产生的一个醛类化合物。
该化合物对人体横纹肌和内脏有损害。
以葡萄糖为主要辅料,且制备工艺中有酸性溶液环境及较长时间高温过程产生
六、异戊醛危害
可以通过吸入食入经皮吸收的途径进入到我们的体内,它的毒性属微毒类LD50:
6400mg/kg(大鼠经口);5730mg/kg(兔经皮)LC50:
14000ppm,4小时(大鼠吸入)。
因此它会对我们的健康造成危害:
对眼睛、粘膜和上呼吸道有刺激作用。
有资料报道,中毒病人出现胸部压迫感、头痛、食欲丧失、恶心、呕吐、软弱等。
七、磺化聚苯乙烯的产生原因
色谱柱填充剂含有磺酸基的苯乙烯-二乙烯基苯-共聚物
工业产品的离子交换树脂中常含有一些过剩的溶剂及反应不完全而生成的低分子聚合物和某些重金属离子。
如不除去这些物质,他们就会在离子交换树脂的使用过程中污染出水水质。
所以要对新的离子交换树脂在使用前必须进行预处理。
这样做不仅可以提高其稳定性,还可以起到活化树脂,提高其工作交换容量的作用。
八、阴阳离子树脂的知识介绍
分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类,它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换。
阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类,阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类(或再分出中强酸和中强碱性类)。
离子交换树脂对溶液中的不同离子有不同的亲和力,对它们的吸附有选择性。
各种离子受树脂交换吸附作用的强弱程度有一般的规律,但不同的树脂可能略有差异。
主要规律如下:
(1)对阳离子的吸附高价离子通常被优先吸附,而低价离子的吸附较弱。
在同价的同类离子中,直径较大的离子的被吸附较强。
一些阳离子被吸附的顺序如下:
Fe3+>Al3+>Pb2+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+
(2)对阴离子的吸附强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为:
SO42->NO3->Cl->HCO3->OH-弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下:
OH->柠檬酸根3->SO42->酒石酸根2->草酸根2->PO43->NO2->Cl->醋酸根->HCO3-(3)对有色物的吸附糖液脱色常使用强碱性阴离子树脂,它对拟黑色素(还原糖与氨基酸反应产物)和还原糖的碱性分解产物的吸附较强,而对焦糖色素的吸附较弱。
这被认为是由于前两者通常带负电,而焦糖的电荷很弱。
通常,交联度高的树脂对离子的选择性较强,大孔结构树脂的选择性小于凝胶型树脂。
这种选择性在稀溶液中较大,在浓溶液中较小。
出水水质是酸性的,PH值一般小于3。
当运行约一天左右时,出水开始出现钠离子,表示反应到了终点,需要用酸(HCl)反洗,将钠钙离子再置换出来。
阳离子树脂清洗:
使用10%盐酸稀溶液,通过虹吸装置清洗,清洗时间45分钟,然后原水洗去盐酸即可。
阴离子树脂是交换水中的阴离子的,硫酸根、氯离子等。
加入氢氧化钠后肯定是其反应了。
活性炭吸附
阴树脂中的铁主要来源于再生液。
被污染树脂颜色变深,交换容量降低,并会加速树脂的降解。
清除铁化合物的方法:
通常是用加抑制剂的高浓度盐酸(10-15%)浸泡树脂5-12小时,甚至更长。
也可用柠檬酸,氨基三乙酸,EDTA等络合物进行处理。
九、树脂的预处理
离子交换树脂(IONRESIN)中,常含有少量有机杂质和无机杂质。
当树脂与溶液接触时,就会转入溶液中而影响质量。
所以,新树脂在使用前请按本简介进行处理。
(一).树脂装填
1.1安装前应检查交换柱的底部、顶部和中部布水器,交换柱内衬和支撑层等是否损坏效,如有故障应排除后装柱。
1.2树脂的装柱体积应充分考虑转型膨胀引起的体积变化,避免因树脂转型膨胀造成交换柱损坏。
具体数据请参见相关产品介绍。
1.3用水注入交换柱一半高度,然后逐渐加入树脂到规定床高。
(二).树脂反洗
2.1反洗操作是用水逆从柱底部注入树脂床中,水流速4-15米/小时,使树脂层充分展开,以便除去可能产生的悬浮杂质,细碎颗粒。
2.2反洗时应注意控制流速,勿使正常颗粒树脂流失。
色可赛思树脂整理。
2.3通常反洗约30分钟。
(三).预处理反洗完毕,在使用前对树脂进行处理。
3.1制备软化水用树脂的预处理
3.1.1排水至水面高于树脂层上10厘米左右。
3.1.2用量为树脂床体积2-3倍量,浓度为10%NaCl溶液,在1小时左右通过树脂床。
3.1.3当NaCl溶液高于树脂层10厘米时,关闭排水阀,浸泡8-12小时。
3.1.4水洗,将4倍树脂床体积的水在40分钟左右通过树脂床备用。
3.2制备除盐水用树脂的预处理。
色可赛思树脂整理
3.2.①除盐用阳离子交换树脂(IONRESIN)
3.2.1.1用量为树脂床体积2-3倍量,浓度为4%HCl溶液,在1小时左右通过树脂床。
3.2.1.2水洗,以相同流速,通除盐水淋洗树脂床至流出液pH4-5(若无法获得除盐水的情况下强、弱型树脂均可直接用自来水洗涤至pH2-3)。
3.2.1.3用量为树脂床体积2-3倍量,浓度为4%NaOH溶液,在1小时左右通过树脂床。
如有问题请呼零五一九八八八零八八九九。
3.2.1.4水洗,以相同流速,通除盐水淋洗强型树脂至流出液pH5-6(若无法获得除盐水的情况下,强弱型树脂均可用自来水洗涤至pH<10)弱型树脂可直接用自来水洗涤至流出液pH11-12。
色可赛思树脂整理。
3.2.1.5再生,用量为树脂体积4倍量,浓度为4%HCl溶液,在2小时左右通过树脂床。
3.2.1.6水洗,以运行流速和流向,通除盐水至流出液pH5-6(若无法获得除盐水的情况下,强弱型树脂均可用自来水洗涤至pH2-3)树脂床备用。
请呼零五一九八八八零八八九九。
3.2.②除盐用阴离子交换树脂(IONRESIN)
3.2.2.1用量为树脂床体积2-3倍量,浓度为4%NaOH溶液,在1小时左右通过树脂床。
、
3.2.2.2水洗,以相同流速,如有问题请呼零五一九八八八零八八九九,通除盐水淋洗树脂床至流出液pH<10。
3.2.2.3用量为树脂床体积2-3倍量,江苏色可赛思树脂有限公司整理,浓度为4%HCl溶液,在1小时左右通过树脂床。
3.2.2.4水洗,以相同流速,通除盐水淋洗强型树脂至流出液pH>3。
3.2.2.5再生,用量为树脂体积4倍量,浓度为4%NaOH溶液,在2小时左右通过树脂床。
3.2.1.6水洗,以运行流速和流向,通除盐水至流出液pH8-9,树脂床备用。
注:
在3.2.2预处理阶段,包括配制再生剂时建议用除盐水,在无法获得除盐水的情况下,可用软化水或阳床出水替代。
请呼零五一九八八八零八八九九。
3.3上述为建议方案,用户可根据各自的经验和使用要求自行确定预处理方法。
对医药工业、食品工业、制碱业、核工业等特殊要求的,请按各产品要求进行处理。
十、混床离子交换树脂的再生
当混床失效后,再生步骤如下:
1.反洗分层:
开启上排水阀,逐渐开启反洗进水阀(先小后大,避免损坏中排管),逐渐使树脂呈浮动状态,水流速度约15m/h(流量=流速×树脂罐截面积)左右,排水阀取样观察,不可漏出树脂。
20-30分钟后,快速关闭反洗进水阀,同时打开下排水阀,使树脂快速降落,下视镜观察,阴阳树脂分界在固定位置,分层完成。
同时放水至中视镜中间位置。
待再生。
2.再生:
(1)进碱:
开启再生泵,打开碱管路再生阀,同时打开污水阀,调节排水量,保证进水排水平衡。
打开碱计量箱阀门,调节碱液浓度约3%;
(2)进酸:
开启酸管路再生阀,同时调节污水阀,保证进水排水平衡,开启酸计量箱阀门,调节酸浓度约3%;再生约40分钟完毕。
3.置换:
酸碱按计量进完后,关闭酸碱计量箱阀门,除盐水流量不变,开始置换,约1小时。
4.冲洗:
置换完毕后,关闭再生系统及阀门,打开进水阀及放空阀,满水后,关闭放空阀,开启中排水阀,小正洗至PH=7~8,关闭中排水阀;开启排污阀冲洗至PH=7~8,关闭排污阀;开启下排阀冲洗,PH=5~6;停止进水,排水至中视镜中间位置。
5.混床:
开启空气泵,混合2次,3分钟/次,下视镜观察混合均匀即可。
6.正洗,化验合格待用。
十一、霉菌的菌丝体及孢子
霉菌是丝状真菌的俗称,意即"发霉的真菌",它们往往能形成分枝繁茂的菌丝体,但又不象蘑菇那样产生大型的子实体。
在潮湿温暖的地方,很多物品上长出一些肉眼可见的绒毛状、絮状或蛛网状的菌落,那就是霉菌。
一)霉菌的形态、大小和结构
霉菌的菌丝构成霉菌营养体的基本单位是菌丝。
菌丝是一种管状的细丝,把它放在显微镜下观察,很像一根透明胶管,它的直径一般为3~10微米,比细菌和放线菌的细胞约粗几倍到几十倍。
菌丝可伸长并产生分枝,许多分枝的菌丝相互交织在一起,就叫菌丝体。
根据菌丝中是否存在隔膜,可把霉菌菌丝分成两种类型:
无隔膜菌丝:
菌丝中无隔膜,整团菌丝体就是一个单细胞,其中含有多个细胞核。
这是低等真菌(即鞭毛菌亚门和接合菌亚门中的霉菌)所具有的菌丝类型。
有隔膜菌丝:
菌丝中有隔膜,被隔膜隔开的一段菌丝就是一个细胞,菌丝体由很多个细胞组成,每个细胞内有1个或多个细胞核。
在隔膜上有1至多个小孔,使细胞之间的细胞质和营养物质可以相互沟通。
这是高等真菌(即子囊菌亚门和半知菌亚门中的霉菌)所具有的菌丝类型。
霉菌的菌丝上:
无隔膜菌丝;下:
有隔膜菌丝
霉菌菌丝的变态为适应不同的环境条件和更有效地摄取营养满足生长发育的需要,许多霉菌的菌丝可以分化成一些特殊的形态和组织,这种特化形态称为菌丝变态。
吸器:
由专性寄生霉菌如锈菌、霜霉菌和白粉菌等产生的菌丝变态,它们是从菌丝上产生出来的旁枝,侵入细胞内分化成根状、指状、球状和佛手状等,用以吸收寄主细胞内的养料。
假根:
根霉属霉菌的菌丝与营养基质接触处分化出的根状结构,有固着和吸收养料的功能。
菌网和菌环:
某些捕食性霉菌的菌丝变态成环状或网状,用于捕捉其它小生物如线虫、草履虫等。
霉菌的菌环和菌网a.菌环;b.简单菌网;c.复杂菌网
菌核:
大量菌丝集聚成的紧密组织,是一种休眠体,可抵抗不良的环境条件。
其外层组织坚硬,颜色较深;内层疏松,大多呈白色。
如药用的茯苓、麦角都是菌核。
麦角菌的菌核
子实体:
是由大量气生菌丝体特化而成,子实体是指在里面或上面可产生孢子的、有一定形状的任何构造。
例如有三类能产有性孢子的结构复杂的子实体,分别称为闭囊壳、子囊壳和子囊盘。
二)、霉菌的繁殖
霉菌有着极强的繁殖能力,而且繁殖方式也是多种多样的。
虽然霉菌菌丝体上任一片段在适宜条件下都能发展成新个体,但在自然界中,霉菌主要依靠产生形形色色的无性或有性孢子进行繁殖。
孢子有点像植物的种子,不过数量特别多,特别小。
霉菌的无性孢子直接由生殖菌丝的分化而形成,常见的有节孢子、厚垣孢子、孢囊孢子和分生孢子。
节孢子:
菌丝生长到一定阶段时出现横隔膜,然后从隔膜处断裂而形成的细胞称为节孢子。
如白地霉产生的节孢子。
厚垣孢子:
某些霉菌种类在菌丝中间或顶端发生局部的细胞质浓缩和细胞壁加厚,最后形成一些厚壁的休眠孢子,称为厚垣孢子。
如毛霉属中的总状毛霉。
孢囊孢子:
在孢子囊内形成的孢子叫孢囊孢子。
孢子囊是由菌丝顶端细胞膨大而成,膨大部分的下方形成隔膜与菌丝隔开,膨大细胞的原生质分化成许多小块,每小块可发育成一个孢子。
孢囊孢子有两种类型,一种为生鞭毛,能游动的叫游动孢子,如鞭毛菌亚门中的绵霉属;另一种是不生鞭毛,不能游动的叫静孢子,如接合菌亚门中的根霉属。
霉菌的游动孢子霉菌的静孢子左:
毛霉的孢子囊;中:
孢子囊壁破裂,露出静孢子;右:
囊轴
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