DESCRIÇÃO

Utilizam-se diferentes tipos de amido refinado, como amido de milho, amido de trigo ou amido de mandioca, como matéria-prima para produzir glicose ou dextrina de malte pelos métodos de hidrólise ácida ou hidrólise enzimática.

A hidrólise ácida é utilizada para produzir facilmente materiais coloridos ou açúcares não fermentáveis, porém, devido aos seus efeitos adversos, esse método foi abandonado na prática. Fornecemos às plantas a hidrólise enzimática para a produção de glicose ou maltodextrina.

Teoricamente, quando o valor DE é inferior a 20%, ou seja, quando o teor de açúcares redutores é inferior a 20%, denomina-se dextrina de malte. No entanto, no uso diário, essa distinção não é tão clara.

Descrição do processo

i. Liquefação

A glicose amilase utilizada na sacarificação é um tipo de exoenzima que realiza a hidrólise das moléculas do substrato a partir da extremidade não redutora. Para aumentar a probabilidade de ação da amilase maltogênica e acelerar a reação de sacarificação, é necessário utilizar a α-amilase para hidrolisar a glicose macromolecular em maltodextrina e açúcares compostos. No entanto, a estrutura cristalina das partículas de amido oferece forte resistência à enzima. Por exemplo, a proporção entre a velocidade de hidrólise das partículas de amido pela α-amilase bacteriana e a velocidade de hidrólise do amido é de 1:2000. Devido a isso, a amilase não consegue agir diretamente sobre o amido, sendo necessário aquecer previamente o leite de amido para que este se hidrate e expanda, rompendo sua estrutura cristalina.

(i). Gelatinização e envelhecimento

Se o leite com amido for aquecido a uma determinada temperatura, as partículas de amido começam a expandir e a polarização cruzada desaparece. Com o aumento da temperatura, as partículas de amido continuam a expandir-se, atingindo volumes várias vezes maiores que o original. À medida que as partículas se expandem, a estrutura cristalina desaparece, o volume aumenta, as partículas entram em contato umas com as outras e se transformam em um líquido gelatinoso. Mesmo sem mexer, o amido não se deposita mais; esse fenômeno é conhecido como gelatinização. O líquido pegajoso gerado é conhecido como pasta de amido, e a temperatura em que esse fenômeno ocorre é a temperatura de gelatinização.

O envelhecimento do amido, na verdade, consiste na quebra das ligações de hidrogênio intermoleculares do amido gelatinizado, que se rearranjam para formar novas ligações de hidrogênio. Trata-se de um processo complexo de cristalização.

(II). Liquefação

A liquefação possui muitos métodos, sendo o mais ideal a liquefação por jato. Considerando as diversas condições de produção de cada fábrica, quando a pressão de vapor for ≥0,8 MPa, escolhe-se o processo de liquefação por jato de vapor de alta pressão; quando a pressão de vapor for ≤0,5 MPa, escolhe-se a liquefação por jato de baixa pressão. O processo de liquefação por jato divide-se em processo enzimático simples e processo enzimático duplo com adição de enzimas.

Se o produto for xarope de glicose e frutose, utilize batata como matéria-prima para o processamento enzimático. Para amido de milho ou trigo, se a qualidade for boa (proteína ≤ 0,3%), considere adicionar uma única enzima, o que é simples, economiza vapor e resulta em uma coloração mais clara. Caso o amido de milho ou trigo seja de baixa qualidade (proteína > 0,6-1,0%), esse tipo de amido tende a envelhecer e formar grânulos insolúveis. Portanto, o teor proteico da matéria-prima deve ser alto, e a adição de duas enzimas pode garantir a completa liquefação.

ⅱ. Escarificação

Após a liquefação, ajuste rapidamente o pH da solução para 4,2 a 4,5 e, simultaneamente, resfrie-a a 60 °C. Em seguida, adicione a enzima escarificante e mantenha a temperatura em 60 °C. Agite continuamente para evitar uma escarificação irregular. Após a reação, verifique com álcool anidro se não há maltodextrina e ajuste o pH para 4,8 a 5,0. Aqueça a solução a 80 °C e mantenha essa temperatura por 20 minutos. Filtre a solução e armazene o líquido filtrado em um recipiente adequado, mantendo-o acima de 60 °C para uso posterior.

III. Filtragem

Após a sacarificação do amido, o DE (dextrose equivalente) pode chegar a 98% (variando conforme a configuração e as necessidades do cliente). No entanto, a hidrólise do amido também libera impurezas insolúveis, cinzas, gorduras, proteínas, entre outros. Além disso, o processo de hidrólise adiciona impurezas; a adição de ácido pode gerar sais inorgânicos, enquanto a adição de enzimas pode gerar proteínas. Na decomposição, são gerados amilose e oligossacarídeos, e em reações secundárias, 5-HMF (metilfurfural) e outros compostos coloridos. Esses compostos precisam ser refinados para melhorar a qualidade da glicose e, consequentemente, a qualidade do produto final. Portanto, após a sacarificação, é necessário realizar a filtração.

Após inspeção com álcool anidro e constatação da ausência de maltodextrina, interrompa a sacarificação, ajuste o pH de 4,2~4,5 para 4,8~5,0 e aqueça a 80ºC por 20 minutos. Em seguida, inicie a filtração. Existem diferentes métodos de filtração: filtro de prensagem de placas e molduras, filtro rotativo a vácuo, filtro de membrana e centrifugação, entre outros. Considerando o equilíbrio entre custo operacional, investimento e qualidade do produto, normalmente utilizamos o filtro de prensagem de placas e molduras.

ⅳ. Descoloração

A descoloração do líquido sacarificado pelo método enzimático normalmente consiste em ajustar o pH para cerca de 4,8. Como a enzima é uma proteína, o pH da solução fica próximo ao ponto isoelétrico da proteína, resultando na presença de muitas substâncias em suspensão. Muitas fábricas utilizam inicialmente um filtro de tambor, feito com pré-revestimento de diatomita, ou adicionam um filtro de carvão ativado usado para remover proteínas, gorduras e impurezas, antes de realizar a descoloração. A cor do líquido sacarificado pelo método enzimático é clara. Normalmente, realizamos duas etapas de descoloração com carvão ativado, seguidas de troca iônica (IX). Em alguns casos, não utilizamos carvão ativado para a descoloração, filtrando diretamente em um filtro de tambor e, posteriormente, realizando a troca iônica.

Em nosso processo, a descoloração é feita principalmente por filtração por prensagem em placas e molduras. Para melhorar o nível de controle automático e o ambiente de operação, alguns fabricantes ocidentais utilizam filtros de vela, que consistem em vários tubos ou hastes filtrantes, como o filtro DDS (com espessura aumentada), em um recipiente cilíndrico ou quadrado fechado, com um microfiltro interno feito de metal ou etileno. Antes da filtração, o líquido é bombeado pela parte inferior do filtro. As impurezas ficam retidas no filtro, e o líquido filtrado e limpo é expelido pelo tubo filtrante superior. Quando a velocidade de filtração estiver baixa, interrompa a filtração, lave o sistema em contracorrente e reinicie o processo.

ⅴ. Troca iônica (IX)

Com os íons trocáveis ​​nos grupos funcionais fixados em um esqueleto de rede tridimensional, a alteração da concentração iônica e de outras condições ambientais permite a troca reversível repetida com íons externos, possibilitando a separação, substituição, concentração e remoção de impurezas, além de atividades catalíticas químicas.

A estrutura da resina de troca iônica é fixa, a troca reversível ocorre apenas nos grupos funcionais, permitindo sua renovação e reutilização milhares de vezes. No entanto, há perda de material com o envelhecimento. A diferença entre a troca iônica e outros agentes é que o material de troca iônica pode ser renovado diversas vezes, possuindo uma vida útil longa. Isso simplifica o processo de produção, reduz o tempo de produção, melhora a qualidade do produto, aumenta a eficiência e reduz custos.

Após a troca, a resina hidrogenada se transforma em resina sódica, perdendo sua capacidade de troca. Se a resina for colocada em um ácido forte altamente concentrado (em torno de 5%) (agente regenerador), como o ácido clorídrico, a concentração de íons hidrogênio será alta. Devido à diferença de concentração, a resina sódica se transforma facilmente em íons hidrogênio, recuperando a capacidade de troca. Este é o processo de regeneração.

ⅵ. Evaporação e concentração

Dependendo dos requisitos de processamento e da tecnologia, existem diferentes tipos de concentradores, como evaporação contínua ou em lote, evaporação única ou evaporação múltipla. A evaporação típica apresenta dois tipos.

O tipo tradicional consiste em dois evaporadores: um evaporador de múltiplos efeitos (normalmente de 3 ou 4 efeitos) e um evaporador de efeito simples. Muitas fábricas utilizam dupla evaporação: primeiro, um evaporador de filme descendente de três ou quatro efeitos concentra a solução diluída de glicose para 45-60 obx e, em seguida, um evaporador de efeito simples reduz a concentração para 72-85 obx. No evaporador de efeito simples, a alimentação pode ser contínua, mas a descarga deve ser feita em lotes.

Atualmente, estamos utilizando a evaporação em uma única etapa. Ela funciona muito bem para a glicose com o método enzimático, podendo resultar em um produto final com pureza de até 85 obx ou até mais. A solução inicial do método enzimático normalmente apresenta pureza em torno de 35 obx. O consumo de energia é muito menor em comparação com o processo tradicional.

ⅶ. Cristalização

A cristalização é o processo que transforma o líquido em sólido e separa os sólidos. É também o método mais importante para se obter pureza. A cristalização é o procedimento mais importante no processo de cristalização da glicose. Ela influencia diretamente a qualidade e o rendimento do produto.

Existem diferentes tipos de cristalização para o processo de glicose. O processo é um tanto complexo, principalmente em relação à qualidade e ao rendimento do produto. A seguir, descrevemos o processo:

(1) Uma vez que o processo de cristalização

O líquido deve ser cristalizado diretamente após a concentração, e então a solução-mãe deve ser descartada diretamente, sem recirculação. O equipamento para este processo é simples e a qualidade do produto é boa, porém o rendimento é baixo, normalmente em torno de 50%. É indicado para fábricas que utilizam a solução-mãe para outras aplicações.

Às vezes, recirculamos a bebida-mãe para aumentar o rendimento para cerca de 80%, mas a qualidade do produto não é muito boa.

(2) Processo de cristalização dupla

Nesse processo, a maior parte da solução-mãe proveniente da separação do produto retorna para a primeira cristalização após os processos de descoloração e troca de ferro. O cristal úmido resultante da separação é utilizado apenas como material para a segunda cristalização ou para aplicações industriais.

A solução-mãe é em grande parte reutilizada, portanto a qualidade da primeira cristalização é baixa. Mas, de todo o sistema, o produto final é obtido por cristalização secundária, e a qualidade é muito melhor. A maior parte dos materiais é recuperada e o rendimento do produto é alto. Este é o processo mais importante para a produção de glicose para aplicações farmacêuticas.

(3) Linha de produção de glicose anidra

Este processo é um tipo de processo de dupla cristalização especializado na produção de glicose anidra. A qualidade do produto é muito alta. Parte da solução-mãe é destinada à produção de glicose de baixa qualidade ou para outras aplicações.

7. Separação e secagem

(1) Separação

A mistura após a cristalização contém partículas de cristal e líquido não cristalizado (geralmente chamado de líquido-mãe ou verde), sendo necessário separar as partículas de glicose cristalizada do líquido-mãe por meio de um separador centrífugo.

A mistura líquida é carregada e então girada pela força centrífuga; em seguida, os cristais são lançados da solução-mãe para a cesta e descarregados.

(2) Secagem

As máquinas de secagem de glicose incluem secadores de tambor, secadores de fluxo de ar e secadores de leito fluidizado, etc. Algumas fábricas utilizam secadores por pulverização para secar a solução de glicose altamente concentrada diretamente até transformá-la em pó.

O secador de tambor é um tambor rotativo com camisa de vapor, que possui uma certa inclinação, permitindo a adição de glicose por um dos lados. O fluxo na câmara é lento, cerca de 5 rpm, como em um secador de tambor de 1000*5000 mm, com capacidade de aproximadamente 10 t/d.

O secador de ar é o equipamento mais comum para secagem de glicose, composto por aquecedor de ar, soprador, tubos de ar e ciclone, entre outros componentes. A glicose separada deve ser primeiro triturada e, em seguida, conduzida pelo fluxo de ar quente. No secador de ar, a temperatura do ar de entrada fica em torno de 70-75ºC, enquanto a temperatura do ar de saída fica em torno de 30-35ºC, e a velocidade do fluxo de ar é de aproximadamente 20 m/s. Considerando um tubo de ar com diâmetro de 400 mm, comprimento de 18 m, vazão de ar de 8000 m³/h e pressão de ar de 4900 MPa (500 mmH₂O), a capacidade de produção é de aproximadamente 10 t/h.

O secador de leito fluidizado é outro tipo de secador de fluxo de ar. O ar quente flui para cima através de pequenos orifícios na parte inferior do leito fluidizado, fluidizando a glicose nas placas perfuradas. O fluxo de ar absorve a umidade, separa as partículas finas no ciclone e é expelido. O produto é então seco. Para garantir a qualidade do produto, é necessário adicionar um dispositivo de ar frio na segunda etapa, a fim de reduzir a temperatura da glicose seca. O ideal é atingir alguns graus acima da temperatura ambiente. Assim, evita-se a formação de grumos após a embalagem. Certifique-se de que o ar frio seja desumidificado, para que a glicose seca não absorva umidade do ar.

A secagem por aspersão não é comum no processamento de glicose. O produto é muito pegajoso, o que impede o uso de filtros de tecido. Além disso, o produto é muito fino, resultando em uma taxa de coleta relativamente baixa em ciclones. Por isso, desenvolvemos projetos especiais para aumentar o desempenho. Embora a secagem por aspersão não seja recomendada, podemos criar projetos especiais caso o cliente prefira utilizá-la ou o processo exija exclusivamente esse método.

A seção de secagem é uma parte muito importante na linha de produção de glicose. Todas as peças em contato com o produto e as peças em contato com o ar de entrada devem ser feitas de aço inoxidável de alta qualidade, e todo o ar de entrada deve ser purificado com alto grau de pureza.

ⅸ. Produção de maltodextrina

A maltodextrina divide-se em três classes principais:

MD100: Valor DE, %(m/m)≤10

MD150: Valor DE, %(m/m)≤15

MD200: Valor DE, %(m/m)≤20

(MD é a abreviação de maltodextrina).

Existem três características principais para identificar a qualidade da maltodextrina:

Aparência: pó branco ou amarelo muito claro, sem impurezas visíveis.

Cheiro: com aroma característico de dextrina de malte, sem cheiro estranho.

Sabor: sem sabor doce ou levemente adocicado, inodoro, sem outros sabores.

Normalmente, utilizamos um secador por pulverização especialmente projetado após a concentração para a produção de maltodextrina. Nosso projeto especial economiza espaço de trabalho, aumenta a eficiência do aquecimento, facilita a limpeza e reduz o investimento em instalações.

ⅹ. WIP (Lavagem no Local)

Diferentes níveis de sistema WIP são fornecidos mediante solicitação do cliente.

Características especiais do nosso design

Em comparação com a tecnologia tradicional, ainda fornecida por muitos fornecedores em todo o mundo, nosso projeto possui as seguintes características especiais:

1. Dosagem e inativação de enzimas: O processo tradicional de dosagem única de enzima gera muito mais oligossacarídeos e ingredientes insolúveis. Utilizamos um sistema de dosagem dupla para melhorar a qualidade do produto.

Em comparação com os processos normais, nosso método de inativação enzimática é muito eficaz para a solidificação de proteínas e a dispersão uniforme do amido.

2. Fogão a jato: Controle fácil e baixa pressão de vapor são as características especiais do nosso design.

Em vez de controlar a pressão do vapor, estamos usando o nível do líquido para controlar o processo de cozimento a jato. É bastante difícil manter a pressão de fornecimento de vapor estável, enquanto controlar o nível do líquido é simples.

Temos dois tipos de fogareiros a jato para sua escolha: fogareiro de baixa pressão e fogareiro de alta pressão. Com o fogareiro de baixa pressão, a pressão de vapor necessária é de apenas cerca de 2 bar. Assim, é muito fácil aproveitar o vapor residual. Mesmo para o fogareiro a jato de alta pressão, a pressão de vapor necessária também é bastante baixa em comparação com a tecnologia tradicional: utilizamos 6 bar, enquanto a tecnologia tradicional normalmente requer mais de 10 bar.

3. Liquefação: tanques de fluxo multilaminar garantem a liquefação uniforme com a mesma temperatura e o mesmo tempo de processamento. Isso é muito bom para o próximo processo, a escarificação.

4. Concentração: um único evaporador para atingir alto teor de Brix, baixa pressão de vapor necessária e economia de energia são as principais características do nosso processo.

Quando se exige um produto com alto teor de Brix, a tecnologia tradicional consiste em um evaporador de película descendente de 3 ou 4 efeitos e um evaporador de efeito simples. O problema é que o consumo de vapor do evaporador de efeito simples é muito alto, resultando em baixa qualidade do produto. Utilizamos um evaporador com 4 ou 5 efeitos, e às vezes 6 efeitos, para obter um produto final com teor de Brix de 85 ou até superior.

A pressão de vapor necessária para um evaporador de película descendente de múltiplos efeitos tradicional é normalmente superior a 6 bar, enquanto que estamos a utilizar menos de 3 bar; mesmo 1,5 bar de vapor poderia funcionar.

Nosso projeto também prioriza a economia de energia. Com nosso evaporador de queda de 5 efeitos, ele consome apenas cerca de 0,15 kg de vapor para evaporar 1 kg de água.

5. Nossos sistemas de filtragem e descoloração são especialmente projetados para garantir um produto extremamente limpo.

6. O poste desodorizante é fornecido após o poste de troca de ferro.

7. Todo o vapor residual, água e calor gerados pela usina são considerados como sendo reaproveitados.

8. Tanques sobressalentes estão sendo considerados, para que possamos manter a produção ininterrupta durante a troca de produto.

Lembrete amigável

1. Este tipo de planta é fabricado com base em projetos personalizados. Nem todas as funcionalidades estão incluídas em todos os projetos. As configurações reais devem ser definidas conforme os contratos ou acordos assinados.

2. O material para fabricação da máquina pode ser AISI304, 316L, entre outros. Depende da solicitação do cliente.

3. Quanto ao método de aquecimento, pode ser a vapor, eletricidade, forno a gás, etc.

4. Para o sistema de controle, podemos projetar botões simples, e também disponibilizamos PLC+HMI para o cliente; podemos projetar o sistema de controle sob encomenda.