一种淀粉糖化终点的在线检测方法及自动控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种淀粉糖化终点的在线检测方法及自动控制系统，该方法为：测定糖化液的葡萄糖以及还原糖含量；通过公式E＝CG/CR计算，当E达到0.98-0.99区间，则可判定到达糖化终点，E表述糖化终点，CG表示葡萄糖含量，CR表示还原糖含量；该系统包括：主控处理器、全自动还原糖测定仪、生物传感分析仪、糖化条件执行单元。本发明通过测定糖化液中葡萄糖、还原糖的含量，计算葡萄糖和还原糖比值，确定糖化终点；固定化酶葡萄糖生物传感分析仪和还原糖测定仪可进行葡萄糖和还原糖的测定，方法简单，快速、准确，而且不需测定干物质含量，具备了在实际生产中的可行性和实用性，较好的解决了现有的测定方法操作复杂，工作效率低，限制了制糖工业的发展的问题。
【专利说明】一种淀粉糖化终点的在线检测方法及自动控制系统
【技术领域】
[0001]本发明属于淀粉糖化终点检测【技术领域】，尤其涉及一种淀粉糖化终点的在线检测方法及自动控制系统。
【背景技术】
[0002]目前，淀粉制糖多采用酶法工艺，经过液化和糖化过程，将淀粉水解成葡萄糖，在液化工序中，淀粉经a-淀粉酶水解成糊精和低聚糖范围较小分子产物；糖化工序则是利用葡萄糖淀粉酶进一步将这些产物水解成葡萄糖。
[0003]糖化操作过程是将淀粉液化液引入糖化罐中，调节到适当的温度和pH值，加入需要量的糖化酶制剂，保持一定时间，使达到最高的葡萄糖含量，即得糖化液；
[0004]当糖化液达到最高的葡萄糖含量以后，应当停止反应，否则，葡萄糖含量趋向降低，这是因为葡萄糖发生复合反应，一部分葡萄糖又重新结合生成异麦芽糖等复合糖类，这种反应在较高的酶浓度和底物浓度的情况下更为显著，葡萄糖淀粉酶对于葡萄糖的复合反应具有催化作用；
[0005]在糖化反应终点及时终止糖化反应对提高糖化效率、缩短生产周期、保证糖化液质量有重要的作用，在实际生产中一般使用DE值(也称葡萄糖值)或DX值(葡萄糖)表示淀粉水解的程度或糖化程度，控制糖化终点，
[0006]DE值:糖化液中还原性糖(以葡萄糖计)占干物质的百分比，
[0007]DE值={还原糖(C" )/干物质(W' )X糖液比重(d)}X100%
[0008]其中:还原糖用裴林氏法或碘量法测定，浓度表示:葡萄糖g/100ml糖液；干物质用阿贝折光仪测定，浓度表示:干物质g/100g糖液；
[0009]DX值:糖液中葡萄糖含量占干物质的百分比，
[0010]DX值={葡萄糖(C" )/干物质(Ψ )X糖液比重(d)}X100% ；
[0011]糖化过程中葡萄糖的实际含量低于葡萄糖值(还原糖)，因为还有还原性低聚糖存在，随着糖化程度的增高，二者的差别逐渐减少，因此，采用葡萄糖和还原糖比值，即DX/DE比值，可以确定糖化工艺进程和糖化终点，目前国内稳定的生产工艺中，糖化液的葡萄糖含量DX大于95.5%，葡萄糖值DE —般大于98 %，DX/DE比值大于97.5%。
[0012]现有的测定方法操作复杂，工作效率低，限制了制糖工业的发展。
【发明内容】
[0013]本发明实施例的目的在于提供一种淀粉糖化终点的在线检测方法及自动控制系统，旨在解决现有的测定方法操作复杂，工作效率低，限制了制糖工业的发展的问题。
[0014]本发明实施例是这样实现的，一种淀粉糖化终点的在线检测方法，该淀粉糖化终点的在线检测方法包括以下步骤:
[0015]步骤一，测定糖化液的葡萄糖以及还原糖含量；
[0016]步骤二,通过公式E = CG/CE计算，当E达到0.98-0.99区间，则可判定到达糖化终点，E表述糖化终点，Cg表示葡萄糖含量，Ce表示还原糖含量。
[0017]进一步,在步骤一中，葡萄糖测定采用SBA-40C生物传感分析仪和0.1 %葡萄糖标准液，磷酸缓冲液。
[0018]进一步，葡萄糖测定方法为:从糖化罐中提取糖化液，稀释后待测，用微量进样器取稀释后样品，注入仪器反应池，仪器自动完成反应过程，并显示测定值，测定值乘以稀释倍数就是样品中葡萄糖的含量。
[0019]进一步，在步骤一中，还原糖快速测定采用S⑶-1V全自动还原糖测定仪和1.0%葡萄糖溶液，1.0 %次甲基蓝溶液，费林甲液，费林乙液。
[0020]进一步，还原糖快速测定的方法为:从糖化罐中提取糖化液，稀释后待测，用微量进样器取稀释后样品，注入仪器反应池，仪器自动完成反应过程，并显示测定值，测定值乘以稀释倍数就是样品中葡萄糖的含量。
[0021]进一步，在步骤二中，取糖化液进行测定，以糖化时间为X轴，葡萄糖及还原糖含量为Y轴制图，根据葡萄糖和还原糖浓度变化，通过计算葡萄糖/还原糖比值，确定糖化终点。
[0022]本发明实施例的另一目的在于提供一种淀粉糖化终点的在线检测自动控制系统，该淀粉糖化终点的在线检测自动控制系统包括:主控处理器、全自动还原糖测定仪、生物传感分析仪、糖化条件执行单元；
[0023]主控处理器，用于控制全自动还原糖测定仪和生物传感分析仪在线检测糖化液中的还原糖和葡萄糖的含量；
[0024]全自动还原糖测定仪，与主控处理器连接，用于检测糖化液中的还原糖的含量；
[0025]生物传感分析仪，与主控处理器连接，用于测糖化液中的葡萄糖含量；
[0026]糖化条件执行单元，与主控处理器连接，用于确定糖化的终点。
[0027]进一步，主控处理器利用控制器内置软件算法进行提前预算出糖化状态，当糖化终点到来时，控制糖化执行装置。
[0028]本发明提供的淀粉糖化终点的在线检测方法及自动控制系统，通过测定糖化液中葡萄糖、还原糖的含量，计算葡萄糖和还原糖比值，确定糖化终点，计算方法如下:DX/DE =葡萄糖/还原糖在常规糖化工艺中，当DX/DE比值大于97.5%，即可确定为糖化终点，在不同的糖化工艺中，可根据实际生产工艺控制特点，选定DX/DE控制范围；本发明固定化酶葡萄糖生物传感分析仪和还原糖测定仪可进行葡萄糖和还原糖的测定，实现了糖化过程的自动化、无人化和智能化。节约了人力物力，提高了产品的可靠性和质量，增强了企业的市场竞争力。此外，本发明方法简单，快速、准确，而且不需测定干物质含量，具备了在实际生产中的可行性和实用性，较好的解决了现有的测定方法操作复杂，工作效率低，限制了制糖工业的发展的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明实施例提供的淀粉糖化终点的在线检测方法的流程图；
[0030]图2是本发明实施例提供的淀粉糖化终点的在线检测自动控制系统的结构示意图；
[0031]图中:1、主控处理器；2、全自动还原糖测定仪；3、生物传感分析仪；4、糖化条件执行单元；
[0032]图3是本发明实施例提供的糖化过程还原糖及葡萄糖含量检测曲线图。
【具体实施方式】
[0033]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0034]下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0035]如图1所示，本发明实施例的淀粉糖化终点的在线检测方法包括以下步骤:
[0036]SlOl:快速测定糖化液的葡萄糖以及还原糖含量；
[0037]S102:通过公式E = CG/CR计算，当E达到0.98-0.99区间，则可判定到达糖化终占.[0038]在步骤S102中，Cg表示葡萄糖含量，Ce表示还原糖含量。
[0039]本发明的具体实施例:
[0040]第一步，葡萄糖测定
[0041 ] 仪器:SBA-40C生物传感分析仪；
[0042]试剂:0.I %葡萄糖标准液，磷酸缓冲液。
[0043]样品:从糖化--?中 提取糖化液，稀释后待测。
[0044]测定:用微量进样器取稀释后样品，注入仪器反应池，仪器自动完成反应过程，并显示测定值。测定值乘以稀释倍数就是样品中葡萄糖的含量；
[0045]第二步，还原糖快速测定:
[0046]仪器:SOT_IV全自动还原糖测定仪；
[0047]试剂:1.0%葡萄糖溶液，1.0%次甲基蓝溶液，费林甲液，费林乙液；
[0048]样品:从糖化--?中提取糖化液，稀释后待测；
[0049]测定:用微量进样器取稀释后样品，注入仪器反应池，仪器自动完成反应过程，并显示测定值。测定值乘以稀释倍数就是样品中葡萄糖的含量；
[0050]第三步，每隔一定时间取糖化液进行测定，以糖化时间为X轴，葡萄糖及还原糖含量为Y轴制图；在整个糖化过程中，还原糖及葡萄糖含量随糖化时间变化曲线示意图如附图3所示，其中曲线I为糖化过程中还原糖含量测定值，曲线2为糖化过程中葡萄糖含量测定值，3为糖化终点位置；
[0051]第四步，根据葡萄糖和还原糖浓度变化，通过计算葡萄糖/还原糖比值，确定糖化终点。
[0052]如图2所示，本发明实施例的淀粉糖化终点的在线检测自动控制系统主要由主控处理器1、全自动还原糖测定仪2、生物传感分析仪3、糖化条件执行单元4组成；
[0053]主控处理器I，用于控制全自动还原糖测定仪2和生物传感分析仪3在线检测糖化液中的还原糖和葡萄糖的含量；
[0054]全自动还原糖测定仪2，与主控处理器I连接，用于检测糖化液中的还原糖的含量;
[0055]生物传感分析仪3，与主控处理器I连接，用于测糖化液中的葡萄糖含量；[0056]糖化条件执行单元4，与主控处理器I连接，用于确定糖化的终点；
[0057]全自动还原糖测定仪2和生物传感分析仪3把检测结果实时上传至主控处理器I，主控处理器I利用控制器内置软件算法进行提前预算出糖化状态，当糖化终点到来时，控制糖化执行装置，停止糖化条件以达到满足产品要求的前提下节能减排的效果；
[0058]主控处理器I可以控制全自动还原糖测定仪2和生物传感分析仪3的各种参数，控制器运行状态，在线采集到葡萄糖、还原糖的浓度，并实时在线显示在人际交互界面上，统计分析，趋势图，打印报表等功能；
[0059]主控处理器1:LPC1788是恩智浦推出集成IXD图像控制器的ARM Cortex_M3微控制器，是NXP半导体针对各种高级通讯，高质量图像显示等应用场合而设计的一款具有高集成度，以Cortex-M3为内核的微控制器，该微控制器包含有IXD控制器，10/100的以太网EMAC, USB全速Device/Host/OTG控制器，CAN总线控制器，SPI，SSP, IIC, IIS以及外部存储控制器EMC等资源，特适用于工业控制和医疗系统的应用场合。
[0060]本发明形成了自动在线检测与反馈控制闭环系统，实现了糖化过程的自动化、无人化和智能化。节约了人力物力，提高了产品的可靠性和质量，增强了企业的市场竞争力。
[0061]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种淀粉糖化终点的在线检测方法，其特征在于，该淀粉糖化终点的在线检测方法包括以下步骤: 步骤一，测定糖化液的葡萄糖以及还原糖含量； 步骤二，通过公式E = CG/CE计算，当E达到0.98-0.99区间，则可判定到达糖化终点，E表述糖化终点，Cg表示葡萄糖含量，Ce表示还原糖含量。
2.如权利要求1所述的淀粉糖化终点的在线检测方法，其特征在于，在步骤一中，葡萄糖测定采用SBA-40C生物传感分析仪和0.1 %葡萄糖标准液，磷酸缓冲液。
3.如权利要求2所述的淀粉糖化终点的在线检测方法，其特征在于，葡萄糖测定方法为:从糖化罐中提取糖化液，稀释后待测，用微量进样器取稀释后样品，注入仪器反应池，仪器自动完成反应过程，并显示测定值，测定值乘以稀释倍数就是样品中葡萄糖的含量。
4.如权利要求1所述的淀粉糖化终点的在线检测方法，其特征在于，在步骤一中，还原糖快速测定采用S⑶-1V全自动还原糖测定仪和1.0%葡萄糖溶液，1.0%次甲基蓝溶液，费林甲液，费林乙液。
5.如权利要求1所述的淀粉糖化终点的在线检测方法，其特征在于，还原糖快速测定的方法为:从糖化罐中提取糖化液，稀释后待测，用微量进样器取稀释后样品，注入仪器反应池，仪器自动完成反应过程，并显示测定值，测定值乘以稀释倍数就是样品中葡萄糖的含量。
6.如权利要求1所述的淀粉糖化终点的在线检测方法，其特征在于，在步骤二中，取糖化液进行测定，以糖化时间为X轴，葡萄糖及还原糖含量为Y轴制图，根据葡萄糖和还原糖浓度变化，通过计算葡萄糖/还原糖比值，确定糖化终点。
7.一种淀粉糖化终点的在线检测自动控制系统，其特征在于，该淀粉糖化终点的在线检测自动控制系统包括:主控处理器、全自动还原糖测定仪、生物传感分析仪、糖化条件执行单元； 主控处理器，用于控制全自动还原糖测定仪和生物传感分析仪在线检测糖化液中的还原糖和葡萄糖的含量； 全自动还原糖测定仪，与主控处理器连接，用于检测糖化液中的还原糖的含量； 生物传感分析仪，与主控处理器连接，用于测糖化液中的葡萄糖含量； 糖化条件执行单元，与主控处理器连接，用于确定糖化的终点。
8.如权利要求7所述的淀粉糖化终点的在线检测自动控制系统，其特征在于，主控处理器利用控制器内置软件算法进行提前预算出糖化状态，当糖化终点到来时，控制糖化执行装置。
【文档编号】G01N33/00GK103529170SQ201310496637
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】史建国, 高广恒, 马耀宏, 毕春元, 朱思荣, 杨俊慧 申请人:山东省科学院生物研究所