DESCRIPTION

Utiliser différents types d'amidon raffiné, tels que l'amidon de maïs, l'amidon de blé ou le manioc, comme matière première pour produire du glucose ou de la malt dextrine par les méthodes d'hydrolyse acide ou d'hydrolyse enzymatique.

L'hydrolyse acide permet de produire facilement des composés colorés ou des sucres non fermentables, mais en raison de ses effets indésirables, cette méthode est aujourd'hui abandonnée. Nous utilisons des procédés d'hydrolyse enzymatique pour produire du glucose ou de la maltodextrine.

Théoriquement, lorsque la valeur DE est inférieure à 20 %, c'est-à-dire lorsque la teneur en sucres réducteurs est inférieure à 20 %, on parle de maltodextrine. Mais en pratique, la distinction n'est pas toujours évidente.

Description du processus

i. Liquéfaction

L'amylase du glucose utilisée pour la saccharification est une exoenzyme qui hydrolyse l'extrémité non réductrice des molécules de substrat. Afin d'augmenter la probabilité d'utilisation de l'amylase maltogénique et d'accélérer la réaction de saccharification, il est nécessaire d'utiliser l'α-amylase pour hydrolyser le glucose macromoléculaire en maltodextrine et en sucres composés. Cependant, la structure cristalline des particules d'amidon oppose une forte résistance à l'enzyme. Par exemple, le rapport de vitesse entre l'α-amylase bactérienne pour hydrolyser les particules d'amidon et l'amidon lui-même est de 1:2000. De ce fait, l'amylase ne peut agir directement sur l'amidon ; il est donc nécessaire de chauffer préalablement le lait d'amidon afin d'hydrater et de faire gonfler l'amidon, ce qui permet de rompre sa structure cristalline.

(i) Gélatinisation et vieillissement

Si le lait d'amidon est chauffé à une certaine température, les particules d'amidon commencent à se dilater et la structure cristalline disparaît. Plus la température augmente, plus les particules d'amidon continuent de se dilater, leur volume étant multiplié par plusieurs fois, voire par des dizaines. À mesure que les particules se dilatent, la structure cristalline disparaît, le volume augmente, les particules entrent en contact et forment un liquide gélatineux. Même en arrêtant d'agiter, l'amidon ne se dépose plus ; ce phénomène est appelé gélatinisation. Le liquide visqueux ainsi obtenu est appelé pâte d'amidon, et la température à laquelle ce phénomène se produit est la température de gélatinisation.

Le vieillissement de l'amidon est en fait un processus complexe de cristallisation où les liaisons hydrogène intermoléculaires de l'amidon gélatinisé sont rompues et se réorganisent pour former de nouvelles liaisons hydrogène.

(ii). Liquéfaction

La liquéfaction peut être réalisée par de nombreuses méthodes, la plus idéale étant la liquéfaction par jet. Selon les conditions de production des différentes usines, lorsque la pression de vapeur est ≥ 0,8 MPa, on choisit le procédé de liquéfaction par jet de vapeur haute pression ; lorsque la pression de vapeur est ≤ 0,5 MPa, on choisit la liquéfaction par jet basse pression. Le procédé de liquéfaction par jet se divise en deux catégories : le procédé enzymatique unique et le procédé enzymatique double.

Pour la production de sirop de glucose et de fructose, utilisez la pomme de terre comme matière première pour le traitement enzymatique. Si l'amidon de maïs ou de blé est de bonne qualité (protéines ≤ 0,3 %), un seul ajout d'enzyme suffit : c'est simple, économique en vapeur et le liquide obtenu est clair. En revanche, si l'amidon de maïs ou de blé est de faible qualité (protéines > 0,6-1,0 %), évitez l'ajout de ce type d'amidon, car il a tendance à vieillir et à former des granules d'amidon insolubles. Dans ce cas, la teneur en protéines de la matière première doit être élevée et deux ajouts d'enzymes sont nécessaires pour une liquéfaction complète.

iii. Scarification

Une fois la liquéfaction terminée, ajustez rapidement le pH de la solution entre 4,2 et 4,5, tout en la refroidissant à 60 °C. Ajoutez ensuite l'enzyme de scarification et maintenez la température à 60 °C. Agitez constamment pour assurer une scarification homogène. Après la réaction, vérifiez la solution avec de l'alcool anhydre et assurez-vous de l'absence de maltodextrine. Ajustez alors le pH entre 4,8 et 5,0, puis chauffez la solution à 80 °C pendant 20 minutes. Filtrez ensuite le liquide. Conservez le filtrat dans un réservoir à une température supérieure à 60 °C pour une utilisation ultérieure.

IV. Filtrage

Après saccharification de l'amidon, le DE peut atteindre 98 % (variable selon la configuration et les exigences du client). Cependant, l'hydrolyse de l'amidon entraîne également l'élimination d'impuretés insolubles, de cendres, de matières grasses, de protéines, etc. Par ailleurs, l'hydrolyse introduit certaines impuretés : l'ajout d'acide peut introduire des sels inorganiques, et l'ajout d'enzymes, des protéines. Lors de la décomposition, de l'amylose et des oligoses sont générés, ainsi que du 5-HMF et d'autres composés colorés lors de réactions secondaires. Ces composés doivent être raffinés afin d'améliorer la qualité du glucose et celle des produits finis. C'est pourquoi une filtration après saccharification est nécessaire.

Après inspection à l'alcool anhydre et vérification de l'absence de maltodextrine, arrêter la saccharification, ajuster le pH de 4,2-4,5 à 4,8-5,0, chauffer à 80 °C et maintenir cette température pendant 20 minutes avant de procéder à la filtration. Différentes méthodes de filtration existent : filtration sur plaques et cadres, filtration sous vide rotative, filtration sur membrane et centrifugation, etc. Afin d'optimiser le rapport coût/investissement/qualité du produit, nous privilégions généralement la filtration sur plaques et cadres.

ⅳ. Décoloration

La décoloration du liquide saccharifié par voie enzymatique consiste généralement à ajuster le pH autour de 4,8. L'enzyme étant une protéine, le pH de la solution est proche de son point isoélectrique. De nombreuses substances en suspension y sont présentes. De nombreuses usines utilisent d'abord un filtre à tambour, préalablement recouvert de diatomées, ou ajoutent un filtre à charbon actif usagé pour éliminer les protéines, les matières grasses et les impuretés, avant de procéder à la décoloration. Le liquide saccharifié obtenu par voie enzymatique est clair. On effectue généralement deux décolorations au charbon actif, suivies d'un échange d'ions ferreux (IX). Parfois, on filtre directement le liquide au tambour, puis on procède à l'échange d'ions ferreux, sans utiliser de charbon actif pour la décoloration.

Dans notre procédé, la décoloration est principalement réalisée par filtration sur presse à plaques et cadres. Afin d'améliorer l'automatisation et l'environnement de travail, certains fabricants occidentaux utilisent des filtres à bougies, composés de nombreux tubes ou tiges filtrantes, tels que les filtres DDS (plus épais). Ces filtres se présentent sous forme de conteneurs cylindriques ou carrés fermés, contenant un microfiltre en métal ou en éthylène. Avant la filtration, le liquide est pompé par le bas du filtre. Les impuretés sont retenues par le filtre, et le liquide propre est extrait par le tube filtrant supérieur. Lorsque la vitesse de filtration est faible, veuillez interrompre la filtration, effectuer un rinçage à contre-courant, puis la relancer.

ⅴ. Échange d'ions (IX)

Avec les ions échangeables sur les groupes fonctionnels fixés sur le squelette du réseau tridimensionnel, en modifiant la concentration ionique et d'autres conditions environnementales, il peut répéter un échange réversible avec des ions externes, et réaliser la séparation, le remplacement, la concentration, l'élimination des impuretés et la catalyse chimique des ions.

La structure squelettique de la résine échangeuse d'ions est fixe et l'échange réversible ne s'effectue que sur les groupes fonctionnels, ce qui permet son recyclage et sa réutilisation des milliers de fois. Cependant, une perte de matière survient avec le temps. Contrairement à d'autres agents, la résine échangeuse d'ions peut être recyclée de nombreuses fois, ce qui lui confère une longue durée de vie. Elle permet ainsi de simplifier le processus de production, de réduire les délais, d'améliorer la qualité des produits, d'accroître l'efficacité et de diminuer les coûts.

Après échange, la résine hydrogénée se transforme en résine sodique et perd sa capacité d'échange. Si on plonge la résine dans un acide fort très concentré (environ 5 %), comme l'acide chlorhydrique (agent régénérateur), la concentration en ions hydrogène est élevée. Grâce à cette différence de concentration, la résine sodique se transforme facilement en résine hydrogène, ce qui permet de restaurer sa capacité d'échange : c'est le processus de régénération.

V. Évaporation et concentration

En fonction des exigences de traitement et de la technologie, il existe différents types de concentrateurs, tels que l'évaporation continue ou par lots, l'évaporation unique ou l'évaporation multiple. L'évaporation typique comprend deux types.

Le type traditionnel comprend deux évaporateurs : un évaporateur à effets multiples (généralement à 3 ou 4 effets) et un évaporateur à simple effet. De nombreuses usines utilisent une double évaporation : un premier évaporateur à film tombant à trois ou quatre effets concentre la solution de glucose diluée à 45-60 obx, puis un évaporateur à simple effet porte la solution à une concentration de 72-85 obx. Dans l’évaporateur à simple effet, l’alimentation peut être continue, mais la vidange se fait par lots.

Nous utilisons actuellement l'évaporation directe. Ce procédé est très efficace pour le glucose par voie enzymatique et permet d'obtenir un produit final d'une densité optique allant jusqu'à 85 obx, voire plus. La solution initiale pour la méthode enzymatique a généralement une densité optique d'environ 35 obx. La consommation d'énergie est bien moindre que pour les procédés traditionnels.

IV. Cristallisation

La cristallisation est le procédé qui transforme un liquide en solide et permet de séparer ce solide. C'est également la méthode la plus importante pour obtenir des produits purs. La cristallisation est l'étape la plus importante du procédé de production de glucose cristallisé. Elle influe directement sur la qualité et le rendement du produit.

Il existe différents types de cristallisation pour le procédé de transformation du glucose. Ce procédé est relativement complexe et dépend principalement de la qualité et du rendement du produit. Voici une description du procédé :

(1) Une fois le processus de cristallisation

Le liquide est cristallisé directement après concentration, puis la liqueur-mère est évacuée sans recirculation. Ce procédé requiert un équipement simple et offre un produit de bonne qualité, mais avec un faible rendement, généralement de l'ordre de 50 %. Il est destiné aux usines qui utilisent la liqueur-mère pour d'autres applications.

Parfois, nous faisons circuler la liqueur-mère pour augmenter le rendement à environ 80 %, mais la qualité du produit n'est pas très bonne.

(2) Procédé de double cristallisation

Dans ce procédé, la majeure partie de la liqueur-mère issue de la séparation du produit est recyclée pour une première cristallisation après décoloration et échange d'ions ferreux. Les cristaux humides obtenus après séparation servent uniquement de matière première pour la seconde cristallisation ou pour des applications industrielles.

La liqueur-mère est majoritairement réutilisée, ce qui explique la faible qualité du produit issu de la première cristallisation. En revanche, le produit final, provenant de la seconde cristallisation, présente une qualité nettement supérieure. La plupart des matières premières sont récupérées et le rendement est élevé. Il s'agit du procédé le plus important pour la production de glucose à usage pharmaceutique.

(3) Ligne de production de glucose anhydre

Ce procédé est un type de double cristallisation spécialisé dans la production de glucose anhydre. La qualité du produit est très élevée. Une partie de la liqueur-mère est utilisée pour produire du glucose de qualité inférieure ou pour d'autres applications.

IV. Séparation et séchage

(1) Séparation

Le mélange après cristallisation contient des particules de cristal et du liquide non cristallisé (généralement appelé liquide mère ou vert), il est nécessaire de séparer les particules de glucose cristallin du liquide mère par un séparateur centrifuge.

On charge le mélange liquide puis on le fait tourner par la force centrifuge, puis les cristaux sont projetés de la liqueur mère dans le panier et sont évacués.

(2) Séchage

Les machines de séchage du glucose comprennent le séchoir à tambour, le séchoir à flux d'air et le séchoir à lit fluidisé, etc. Certaines usines utilisent un séchoir par pulvérisation pour sécher directement la solution de glucose hautement concentrée en poudre.

Le séchoir à tambour est un tambour rotatif à double enveloppe de vapeur, le tambour a une certaine inclinaison, le glucose peut être ajouté d'un côté, il s'écoule lentement dans le tambour à environ 5 tr/min, comme un séchoir à tambour de 1000*5000 mm, avec une capacité d'environ 10 t/j.

Le séchoir à air est la machine de séchage du glucose la plus courante. Il se compose d'un réchauffeur d'air, d'un ventilateur, de conduites d'air et d'un cyclone, entre autres. Le glucose séparé est d'abord broyé, puis remonté par le flux d'air chaud. Dans ce type de séchoir, la température de l'air entrant est d'environ 70-75 °C, tandis que la température de l'air sortant est d'environ 30-35 °C et la vitesse du flux d'air d'environ 20 m/s. En supposant un diamètre de conduite d'air de 400 mm, une longueur de 18 m, une vitesse d'air de 8 000 m³/h et une pression d'air de 4 900 MPa (500 mm H₂O), la capacité de production est d'environ 10 tonnes par heure.

Le séchoir à lit fluidisé est un autre type de séchoir à flux d'air. L'air chaud remonte par de petits orifices situés au fond du lit fluidisé, fluidifiant ainsi le glucose déposé sur la plaque perforée. Ce flux d'air absorbe l'humidité, sépare les fines particules dans le cyclone, puis est évacué. Le produit est alors séché. Afin de garantir sa qualité, il est nécessaire d'ajouter un dispositif d'air froid dans la seconde étape, afin de réduire la température du glucose séché. L'idéal est de la maintenir à quelques degrés au-dessus de la température ambiante. Ainsi, le glucose ne s'agglomérera pas après conditionnement. Il est important de veiller à ce que l'air froid soit déshumidifié afin que le glucose sec n'absorbe pas l'humidité ambiante.

Le séchage par atomisation est rarement utilisé pour la production de glucose. Le produit étant très collant, la filtration sur membrane est inadaptée. De plus, sa finesse limite le rendement des cyclones. Nous avons néanmoins développé des solutions spécifiques pour optimiser les performances. Bien que le séchage par atomisation ne soit généralement pas recommandé, nous pouvons concevoir des solutions sur mesure si le client le souhaite ou si le procédé l'exige.

La section de séchage est un élément essentiel d'une ligne de production de glucose. Toutes les pièces en contact avec le produit et l'air d'admission doivent être en acier inoxydable de haute qualité, et l'air d'admission doit être purifié selon un procédé rigoureux.

4. Production de maltodextrine

La maltodextrine est divisée en trois classes principales :

MD100 : valeur DE, % (m/m) ≤ 10

MD150 : valeur DE, % (m/m) ≤ 15

MD200: DE value,%(m/m)≤20

(MD est l'abréviation de maltodextrine).

Il existe trois caractéristiques principales permettant d'identifier la qualité de la maltodextrine :

Aspect : poudre blanche ou jaune très clair, sans impuretés visibles.

Odeur : avec une odeur particulière de dextrine maltée, sans odeur étrangère.

Goût : non sucré ou légèrement sucré, inodore, sans autre goût.

Après concentration pour la production de maltodextrine, nous utilisons généralement un séchoir par pulvérisation spécialement conçu. Sa conception permet un gain de place, une meilleure efficacité de chauffage, un nettoyage facile et un faible investissement en atelier.

1. WIP (Lavage en place)

Différents niveaux de système de suivi des travaux en cours sont proposés sur demande du client.

Caractéristiques particulières de notre conception

Comparée aux technologies traditionnelles encore proposées par de nombreux fournisseurs dans le monde, notre conception présente les caractéristiques spéciales suivantes :

1. Dosage et inactivation enzymatiques : Le procédé traditionnel de dosage unique d’enzyme génère beaucoup plus d’oligomères et d’ingrédients insolubles. Nous utilisons un système de double dosage afin d’améliorer la qualité du produit.

Comparée aux procédés classiques, notre méthode d'inactivation enzymatique est très performante pour la solidification des protéines et la dispersion uniforme de l'amidon.

2. Cuiseur à jet : La facilité de contrôle et la faible pression de vapeur sont les caractéristiques spécifiques de notre conception.

Au lieu de contrôler la pression de la vapeur, nous utilisons le niveau du liquide pour gérer la cuisson par jet. Maintenir une pression de vapeur stable est assez complexe, alors que le contrôle du niveau du liquide est simple.

Nous proposons deux types d'autocuiseurs à jet : à basse pression et à haute pression. Avec l'autocuiseur à basse pression, la pression de vapeur requise est d'environ 2 bars seulement. Il est donc très facile de récupérer la vapeur résiduelle. Même pour l'autocuiseur à jet à haute pression, la pression de vapeur requise est très faible comparée aux technologies traditionnelles : nous utilisons 6 bars alors que les technologies traditionnelles nécessitent généralement plus de 10 bars.

3. Liquéfaction : les cuves à flux laminaire multiple assurent une liquéfaction uniforme à température et durée de traitement constantes. Ceci est particulièrement avantageux pour l’étape suivante, le scarifiage.

4. Concentration : un seul évaporateur pour obtenir un taux de Brix élevé, une faible pression de vapeur requise et des économies d'énergie sont les principales caractéristiques de notre procédé

Pour obtenir un produit à haute teneur en Brix, la technologie traditionnelle utilise un évaporateur à film tombant à 3 ou 4 effets et un évaporateur à simple effet. Le problème réside dans la forte consommation de vapeur de ce dernier, et la faible qualité du produit obtenu. Nous utilisons un évaporateur à 4 ou 5 effets, voire 6, pour produire un produit final à 85 Brix ou plus.

La pression de vapeur requise pour un évaporateur à film tombant multi-effets traditionnel est normalement supérieure à 6 bars, alors que nous utilisons moins de 3 bars ; même une pression de 1,5 bar pourrait également convenir.

Notre conception privilégie également les économies d'énergie. Grâce à notre évaporateur à chute à 5 effets, seulement 0,15 kg de vapeur environ sont consommés pour évaporer 1 kg d'eau.

5. Nos systèmes de filtration et de décoloration sont spécialement conçus pour obtenir un produit très clair.

6. Un poteau désodorisant est fourni après le poteau d'échange de fer.

7. Toutes les vapeurs, eaux et chaleurs résiduelles générées par l'usine sont considérées comme utilisées.

8. Des réservoirs de rechange sont prévus afin de pouvoir maintenir la production sans interruption lors du changement de produit.

Rappel amical

1. Ce type d'installation est fabriqué sur mesure. Toutes les fonctionnalités ne sont pas incluses dans tous les modèles. La configuration finale sera définie conformément aux contrats ou accords signés.

2. Le matériau utilisé pour la fabrication de la machine peut être de l'acier inoxydable AISI 304, 316L, etc. Cela dépend de la demande du client.

3. Pour la méthode de chauffage, il peut s'agir de vapeur, d'électricité, de four à gaz, etc.

4. Pour le système de contrôle, nous pouvons concevoir un simple bouton-poussoir, et un système PLC+HMI est également disponible pour le client ; nous pouvons concevoir le système de contrôle sur demande.