DESCRIPCIÓN

Utilizar diferentes tipos de almidón refinado, como almidón de maíz, almidón de trigo o mandioca, como materia prima para producir glucosa o malt dextrina mediante los métodos de hidrólisis ácida o hidrólisis enzimática.

La hidrólisis ácida se utiliza para producir fácilmente materiales coloridos o azúcares no fermentables; sin embargo, debido a sus efectos adversos, este método se ha abandonado en la práctica. Ofrecemos a las plantas hidrólisis enzimática para producir glucosa o maltodextrina.

Teóricamente, cuando el valor DE es inferior al 20%, es decir, cuando el contenido de azúcares reductores es inferior al 20%, se denomina maltodextrina. Sin embargo, en el uso diario, la separación no es muy clara.

Descripción del proceso

i. Licuefacción

La glucosa amilasa utilizada en la sacarificación es una exoenzima que hidroliza el extremo no reductor de las moléculas del sustrato. Para aumentar la actividad de la amilasa maltogénica y acelerar la sacarificación, es necesario utilizar α-amilasa para hidrolizar la glucosa macromolecular en maltodextrina y azúcares compuestos. Sin embargo, la estructura cristalina de las partículas de almidón presenta una fuerte resistencia a la enzima. Por ejemplo, la velocidad de hidrólisis de las partículas de almidón por la α-amilasa bacteriana es de 1:2000. Por ello, la amilasa no puede actuar directamente sobre el almidón, por lo que es necesario calentar primero la leche de almidón para que este se hidrate y se expanda, rompiendo así su estructura cristalina.

(i). Gelatinización y envejecimiento

Si la leche con almidón se calienta a cierta temperatura, las partículas de almidón comienzan a expandirse y desaparece la estructura cristalina. A medida que aumenta la temperatura, las partículas de almidón continúan expandiéndose hasta alcanzar un volumen varias veces mayor que el original. Al expandirse, la estructura cristalina desaparece, el volumen aumenta y las partículas entran en contacto entre sí, transformándose en un líquido gelatinoso. Incluso al dejar de agitar, el almidón deja de depositarse; este fenómeno se conoce como gelatinización. El líquido pegajoso resultante se denomina pasta de almidón, y la temperatura a la que se produce este fenómeno es la temperatura de gelatinización.

El envejecimiento del almidón es en realidad el proceso en el que el enlace de hidrógeno intermolecular del almidón gelatinizado se ha roto y se reorganiza para formar un nuevo enlace de hidrógeno, un proceso de cristalización complejo.

(II). Licuefacción

La licuefacción tiene muchos métodos, pero el más ideal es la licuefacción por chorro. Según las condiciones de producción de cada fábrica, cuando la presión de vapor es ≥0,8 MPa, se elige el proceso de licuefacción por chorro de vapor a alta presión; cuando la presión de vapor es ≤0,5 MPa, se elige la licuefacción por chorro a baja presión. El proceso de licuefacción por chorro se divide en un proceso enzimático único y dos procesos enzimáticos adicionales.

Si se genera un producto de jarabe de glucosa y fructosa, use papa como materia prima para realizar el proceso enzimático. Use almidón de maíz y trigo, si la calidad del almidón es buena (proteína ≤0.3%), considere agregar una sola enzima, lo cual es fácil, ahorra vapor, el color del líquido es claro al aplicar una sola enzima. Si el almidón de maíz o trigo es de baja calidad (proteína >0.6-1.0%), agregue este tipo de almidón, es fácil de envejecer y es fácil producir gránulos de almidón insolubles, por lo que el contenido de proteína de la materia prima debe ser alto, y aplicar dos veces más enzima, puede licuarse completamente.

2. Escarificación

Cuando la licuefacción haya terminado, ajuste rápidamente el pH de la solución a 4,2-4,5, enfriándola simultáneamente a 60 °C. A continuación, añada la enzima escarificante y mantenga la temperatura a 60 °C. Continúe agitando para evitar una escarificación desigual. Tras la reacción, compruebe con alcohol anhidro que no hay maltodextrina. Ajuste el pH a 4,8-5,0 y caliente la solución a 80 °C. Mantenga la temperatura durante 20 minutos y, a continuación, filtre. Almacene el líquido filtrado en un tanque de almacenamiento y manténgalo a una temperatura superior a 60 °C para su posterior uso.

ⅲ. Filtrado

Tras la sacarificación del almidón, la DE puede alcanzar hasta el 98% (varía según la configuración y los requisitos del cliente). Sin embargo, al hidrolizarse el almidón, también se eliminan impurezas insolubles, cenizas, grasas, proteínas, etc. Durante la hidrólisis, se añaden impurezas; si se añade ácido, se pueden generar sales inorgánicas; si se añade enzima, se generan proteínas. En el proceso de descomposición, se generan amilosa y oligosacáridos; en la reacción secundaria, se genera 5-HMF y otros materiales colorantes. Estos componentes deben ser refinados para mejorar la calidad de la glucosa y de los productos finales. Por lo tanto, tras la sacarificación, es necesario realizar una filtración.

Tras la inspección con alcohol anhidro y la ausencia de maltodextrina, se detiene la sacarificación, se ajusta el pH (de 4,2 a 4,5) a 4,8-5,0 y se calienta a 80 °C durante 20 minutos. A continuación, se procede a la filtración. Existen diferentes métodos de filtración: filtro de placas y marcos, filtro de tambor rotatorio al vacío, filtro de membrana y centrifugación, entre otros. Para equilibrar el coste operativo, la inversión y la calidad del producto, normalmente utilizamos el filtro de placas y marcos.

ⅳ. Decoloración

La decoloración del líquido sacarificado mediante el método enzimático normalmente implica ajustar el pH a alrededor de 4,8. La enzima es una proteína en sí misma, y ​​el pH de la solución está cerca del punto isoeléctrico de la proteína. Hay muchas sustancias en suspensión, por lo que muchas fábricas primero utilizan un filtro de tambor, que se fabrica con un recubrimiento previo de diatomeas, o agregan un filtro de carbón activado usado para eliminar proteínas, grasas e impurezas, y luego proceden a la decoloración. El color del líquido sacarificado con el método enzimático es claro, por lo que normalmente realizamos una doble decoloración con carbón activado y luego un intercambio de hierro (IX). O a veces no utilizamos carbón activado para la decoloración, sino que filtramos directamente con un filtro de tambor y luego realizamos el intercambio de hierro.

En nuestro proceso, la decoloración se realiza principalmente mediante un filtro de placas y marcos. Para mejorar el nivel de control automático y el entorno operativo, algunos fabricantes occidentales utilizan filtros de vela, que constan de varios tubos o varillas filtrantes, como el filtro DDS (de espesor creciente). Este filtro es un recipiente cilíndrico o cuadrado cerrado con un microfiltro interno de metal o etileno. Antes de filtrar, el líquido se bombea desde la parte inferior del filtro. Las impurezas quedan retenidas y el líquido filtrado limpio se expulsa por el tubo superior. Si la velocidad de filtrado es baja, detenga el proceso, realice un retrolavado y reinicie el filtrado.

ⅴ. Intercambio iónico (IX)

Con los iones intercambiables en los grupos funcionales fijados en un esqueleto de red tridimensional, cambiando la concentración de iones y otras condiciones ambientales, de manera que pueda repetirse el intercambio reversible con iones externos, y realizar la separación de iones, el reemplazo, la concentración, la eliminación de impurezas y el propósito de catálisis química.

La estructura del esqueleto de la resina de intercambio iónico es fija, y el intercambio reversible se produce únicamente en los grupos funcionales, por lo que puede renovarse y utilizarse miles de veces. Sin embargo, se produce una pérdida de material con el paso del tiempo. La diferencia entre el intercambio iónico y otros agentes radica en que el material de intercambio iónico puede renovarse muchas veces, lo que prolonga su vida útil. Esto simplifica el proceso de producción, reduce el tiempo de producción, mejora la calidad del producto, aumenta la eficiencia y disminuye los costos.

Tras el intercambio, la resina hidrogenada se transforma en resina sódica, perdiendo así su capacidad de intercambio. Si se sumerge la resina en un ácido fuerte de alta concentración (alrededor del 5%), como el ácido clorhídrico (agente regenerador), la concentración de iones hidrógeno será elevada. Debido a esta diferencia de concentración, la resina sódica se transforma fácilmente en iones hidrógeno, recuperando así su capacidad de intercambio. Este es el proceso de regeneración.

5. Evaporación y concentración

Según los requisitos de procesamiento y la tecnología, existen diferentes tipos de concentradores, como evaporación continua o por lotes, evaporación única o evaporación múltiple. La evaporación típica tiene dos tipos.

El sistema tradicional consta de dos evaporadores: uno multiefecto (normalmente de 3 o 4 efectos) y uno de un solo efecto. Muchas fábricas utilizan la doble evaporación: primero, un evaporador de película descendente de tres o cuatro efectos concentra la solución diluida de glucosa a 45-60 OBx, y luego un evaporador de un solo efecto la concentra a 72-85 OBx. En el evaporador de un solo efecto, la alimentación puede ser continua, pero la descarga debe realizarse por lotes.

Actualmente utilizamos la evaporación única. Funciona muy bien para la glucosa con el método enzimático y puede producir un producto final de hasta 85 μB o incluso más. La solución inicial del método enzimático suele ser de alrededor de 35 μB. El consumo de energía es mucho menor en comparación con el proceso tradicional.

VI. Cristalización

La cristalización es el proceso que transforma un líquido en sólido y separa el sólido. Es también el método más importante para obtener productos puros. La cristalización es el procedimiento más importante en el proceso de cristalización de glucosa, ya que influye directamente en la calidad y el rendimiento del producto.

Existen diferentes tipos de cristalización para el proceso de glucosa. El proceso es algo complejo, principalmente en lo que respecta a la calidad y el rendimiento del producto. A continuación se describe el proceso:

(1) Una vez que el proceso de cristalización

El líquido se cristaliza inmediatamente después de la concentración y, a continuación, se descarga el licor madre directamente, sin recirculación. El equipo para este proceso es sencillo y la calidad del producto es buena, pero el rendimiento es bajo, normalmente alrededor del 50%. Se aplica a las fábricas que utilizan el licor madre para otras aplicaciones.

En ocasiones, hacemos circular el licor madre para aumentar el rendimiento hasta aproximadamente el 80%, pero la calidad del producto no es muy buena.

(2) Proceso de doble cristalización

En este proceso, la mayor parte del licor madre resultante de la separación del producto recircula para la primera cristalización tras los procesos de decoloración e intercambio de hierro. El cristal húmedo obtenido tras la separación se utiliza únicamente como material para la segunda cristalización o para aplicaciones industriales.

El licor madre se reutiliza en su mayor parte, por lo que la calidad de la primera cristalización es baja. Sin embargo, en todo el sistema, el producto final, obtenido mediante cristalización secundaria, presenta una calidad mucho mejor. La mayor parte de los materiales se recuperan y el rendimiento del producto es alto. Este es el proceso más importante para la producción de glucosa para aplicaciones farmacéuticas.

(3) Línea de producción de glucosa anhidra

Este proceso es un tipo de doble cristalización especializado en la producción de glucosa anhidra. La calidad del producto es muy alta. Parte del licor madre se utiliza para producir glucosa de baja calidad o para otras aplicaciones.

ⅷ. Separación y secado

(1) Separación

Tras la cristalización, la mezcla contiene partículas de cristal y líquido no cristalizado (generalmente llamado líquido madre o líquido verde). Es necesario separar las partículas de glucosa cristalizada del líquido madre mediante un separador centrífugo.

Se carga la mezcla líquida y luego se hace girar mediante la fuerza centrífuga; de esta manera, los cristales se desprenden del licor madre y caen en la cesta, donde se descargan.

(2) Secado

Las máquinas de secado de glucosa incluyen secadores de tambor, secadores de corriente de aire y secadores de lecho fluidizado, entre otros. Algunas fábricas utilizan secadores por pulverización para secar la solución de glucosa altamente concentrada directamente hasta convertirla en polvo.

El secador de tambor es un tambor giratorio con camisa de vapor, el tambor tiene cierta inclinación, la glucosa se puede agregar desde un lado, fluye lentamente en el tambor a aproximadamente 5 r/min, por ejemplo, un secador de tambor de 1000*5000 mm, con una capacidad de alrededor de 10 t/d.

El secador de aire es la máquina de secado de glucosa más común, que consta de un calentador de aire, un soplador, tuberías de aire y un ciclón, entre otros componentes. La glucosa separada debe triturarse primero y luego ser transportada por el flujo de aire caliente. En el secador de flujo de aire, la temperatura del aire de entrada es de alrededor de 70-75ºC, mientras que la temperatura de salida es de alrededor de 30-35ºC, y la velocidad del flujo de aire es de alrededor de 20 m/s. Suponiendo que el diámetro del tubo de aire es de 400 mm, la longitud es de 18 m, la velocidad del aire es de 8000 m³/h, la presión del aire es de 4900 MPa (500 mmH₂O), la capacidad de producción es de alrededor de 10 t/h.

El secador de lecho fluidizado es otro tipo de secador de flujo de aire. El aire caliente fluye hacia arriba a través de pequeños orificios en la parte inferior del lecho fluidizado, fluidizando así la glucosa en la placa perforada. El flujo de aire absorbe la humedad, separa las partículas finas en el ciclón y las expulsa. El producto se seca. Para garantizar la calidad del producto, es necesario añadir un dispositivo de aire frío en la segunda etapa, reduciendo así la temperatura de la glucosa seca. Lo ideal es que alcance una temperatura ligeramente superior a la ambiente. De esta forma, se evita la formación de grumos después del envasado. Asegúrese de que el aire frío esté deshumidificado para que la glucosa seca no absorba la humedad del aire.

El secado por aspersión no es común en el procesamiento de glucosa. El producto es muy pegajoso, por lo que el filtro de tela no funciona. Además, es muy fino, lo que reduce considerablemente la tasa de recolección del ciclón. Sin embargo, hemos desarrollado diseños especiales para mejorar su rendimiento. Si bien no se recomienda el secado por aspersión, si el cliente prefiere utilizarlo o el proceso lo requiere exclusivamente, podemos fabricar diseños especiales.

La sección de secado es una parte muy importante en la línea de producción de glucosa. Todas las piezas en contacto con el producto y las piezas en contacto con el aire de entrada deben estar fabricadas en acero inoxidable de alta calidad, y todo el aire de entrada debe purificarse hasta alcanzar un nivel óptimo.

VI. Producción de maltodextrina

La maltodextrina se divide en tres clases principales:

MD100: Valor DE, %(m/m)≤10

MD150: Valor DE, %(m/m)≤15

MD200: Valor DE, %(m/m)≤20

(MD es la abreviatura de maltodextrina).

Existen tres características principales para identificar la calidad de la maltodextrina:

Aspecto: polvo blanco o amarillo muy claro, sin impurezas visibles.

Olor: con el característico aroma a malta dextrina, sin olores extraños.

Sabor: no dulce o ligeramente dulce, inodoro, sin otro sabor.

Normalmente utilizamos un secador por pulverización de diseño especial después de la concentración para la producción de maltodextrina. Nuestro diseño especial ahorra espacio de trabajo, aumenta la eficiencia del calentamiento, facilita la limpieza y reduce la inversión en el taller.

ⅹ. WIP (Lavado en el lugar)

Se ofrecen diferentes niveles de sistema WIP según la solicitud del cliente.

Características especiales de nuestro diseño

En comparación con la tecnología tradicional, que todavía es suministrada por muchos proveedores en el mundo, nuestro diseño tiene las siguientes características especiales:

1. Dosificación e inactivación de enzimas: El proceso tradicional de dosificación única de enzima genera muchos más oligosacáridos e ingredientes insolubles. Utilizamos un sistema de dosificación doble para mejorar la calidad del producto.

En comparación con los procesos normales, nuestro diseño de inactivación enzimática es muy bueno para la solidificación de proteínas y la dispersión uniforme del almidón.

2. Cocina a presión: El fácil control y la baja presión de vapor son las características especiales de nuestro diseño.

En lugar de controlar la presión del vapor, utilizamos el nivel del líquido para controlar el proceso de cocción por chorro. Es bastante difícil mantener una presión de suministro de vapor muy estable, mientras que controlar el nivel del líquido es sencillo.

Disponemos de dos tipos de ollas a presión: de baja presión y de alta presión. Con la olla de baja presión, la presión de vapor necesaria es de tan solo 2 bares, lo que facilita el aprovechamiento del vapor residual. Incluso con la olla a presión de alta presión, la presión de vapor requerida es bastante baja en comparación con la tecnología tradicional: utilizamos 6 bares, mientras que la tecnología tradicional normalmente requiere más de 10 bares.

3. Licuefacción: los tanques de flujo multilaminar garantizan una licuefacción uniforme con la misma temperatura y el mismo tiempo de procesamiento. Esto es muy beneficioso para el siguiente proceso: la escarificación.

4. Concentración: un solo evaporador para lograr un alto grado Brix, baja presión de vapor requerida y ahorro de energía son las principales características de nuestro proceso.

Cuando se requiere un producto con alto contenido de sólidos solubles (grados Brix), la tecnología tradicional consiste en un evaporador de película descendente de 3 o 4 etapas y un evaporador de una sola etapa. El problema radica en el elevado consumo de vapor del evaporador de una sola etapa y la baja calidad del producto. Nosotros utilizamos un evaporador de 4 o 5 etapas, e incluso de 6 etapas, para obtener un producto final con 85 grados Brix o superior.

La presión de vapor necesaria para un evaporador de película descendente multiefecto tradicional suele ser superior a 6 bares, mientras que nosotros utilizamos menos de 3 bares; incluso 1,5 bares de vapor podrían funcionar.

Nuestro diseño también se centra en el ahorro energético. Gracias a nuestro evaporador de 5 etapas, solo se necesitan unos 0,15 kg de vapor para evaporar 1 kg de agua.

5. Nuestros sistemas de filtrado y decoloración están especialmente diseñados para obtener un producto muy claro.

6. Se proporciona un poste desodorizante después del poste de intercambio de hierro.

7. Se considera que todo el vapor, el agua y el calor residuales generados por la planta se utilizan.

8. Se contemplan tanques de repuesto para poder mantener la producción sin interrupciones mientras se cambia de producto.

Recordatorio amistoso

1. Este tipo de plantas se fabrican según diseños personalizados. No todas las características están incluidas en todos los diseños. Las configuraciones finales deben ajustarse a los contratos o acuerdos firmados.

2. El material para la fabricación de la máquina puede ser AISI304, 316L, etc. Depende de la solicitud del cliente.

3. En cuanto al método de calentamiento, puede ser vapor, electricidad, horno de gas, etc.

4. Para el sistema de control, podemos diseñar un simple botón pulsador, y también está disponible PLC+HMI para el cliente, podemos diseñar el sistema de control a petición.