Verflüssigung von Stärkesirup

China ist einer der weltweit größten Produzenten und Verbraucher von Stärke, und Stärkezucker ist ein wichtiges Produkt der tiefen Stärkeverarbeitung. Mit der Reform- und Öffnungspolitik sowie der Verbesserung des Lebensstandards der Bevölkerung hat sich Chinas Stärkeindustrie rasch entwickelt – mit kontinuierlichen technologischen Innovationen, einer stetig wachsenden Industriekapazität und einer zunehmenden Produktdiversifizierung. Stärke und Stärkezucker sind wichtige Bestandteile der aktuellen Zuckertechnologie, und ihre Anwendungsbereiche sind äußerst vielfältig.

Beginnen wir mit der Verflüssigung von Stärke!

Wie der Name bereits andeutet, umfasst die Verflüssigung von Stärke zunächst die ursprüngliche Stärke, die aus Getreide, Kartoffeln, Hülsenfrüchten und verschiedenen Pflanzen ohne chemische Behandlung gewonnen wird, sowie modifizierte Stärke, deren ursprüngliche physikalischen oder chemischen Eigenschaften durch ein bestimmtes Verfahren verändert wurden. Rohstärke ist eine Stärkeart, die ohne jegliche chemische Behandlung oder Veränderung ihrer inhärenten physikalischen und chemischen Eigenschaften hergestellt wird. Die ursprüngliche Stärke lässt sich in vier Kategorien unterteilen: Getreidestärke, Kartoffelstärke, Hülsenfruchtstärke und andere Stärkearten. Rohstärke kann als verschiedene Aufschlämmungen, Zusatzstoffe, Stärkemittel, Füllstoffe, Klebstoffe usw. eingesetzt werden. Sie dient zudem als Ausgangsmaterial für verschiedene modifizierte Stärken, Stärkezucker und Stärke-Derivate. Unser Unternehmen verwendet hauptsächlich Maisstärke.

Natürlich reicht Stärke allein bei weitem nicht aus, und es müssen Enzyme als Katalysatoren zugegeben werden. Alpha-Amylase ist ein häufig verwendetes Verflüssigungsenzym, das die α-1,4-glykosidischen Bindungen in Stärke und deren hydrolysierten Produktmolekülen spaltet und dadurch zu einer Molekülzerlegung und einer Viskositätsminderung führt. Alpha-Amylase gehört zu den Endonukleasen, wobei die Hydrolyse von innen beginnt. Sie kann die α-1,6-glykosidischen Bindungen von Amylopektin nicht spalten, kann jedoch über diese Bindungen hinaus weiter hydrolysieren. Woher stammt Alpha-Amylase also? Alpha-Amylase-Präparate werden hauptsächlich aus Bakterien gewonnen, insbesondere aus Bacillus subtilis, und sind für Verflüssigungstemperaturen von 85–90 °C geeignet; eine weitere Art hochhitzebeständiger Alpha-Amylase stammt aus flechtenartigen Bakterien und verträgt Verflüssigungstemperaturen von etwa 110 °C.

Was für ein Verfahren ist die Verflüssigung? Unser Unternehmen verwendet hauptsächlich die Strahlverflüssigung, bei der Dampf direkt in die dünne Schicht der Stärkeemulsion injiziert wird, um sie zu quellen und zu verflüssigen. Zunächst wird die Stärkeemulsion durch Dampfeinspritzung in den Sprüher auf 80–90 °C vorgeheizt, und mittels einer Verdrängerpumpe wird die Stärkeemulsion zugeführt. Anschließend wird Dampf in die dünne Schicht der Stärkeemulsion eingespritzt, wodurch Quellung und Verflüssigung erfolgen. Die durch die Dampfstrahleinspritzung erzeugte Turbulenz erwärmt die Stärke schnell und gleichmäßig, wobei die Viskosität rasch abnimmt. Danach tritt die Emulsion in eine laminare Fluss-Säule zur Isolierung ein, um den gewünschten Verflüssigungsgrad zu erreichen. Zu den Vorteilen dieses Verfahrens zählen eine gute Verflüssigungswirkung, eine gute Koagulation von Proteinverunreinigungen, gute Filtrationseigenschaften der Saccharifizierungslösung, weniger erforderliche Geräte sowie die Eignung für den kontinuierlichen Betrieb.

Mit der kontinuierlichen technologischen Innovation und der Erweiterung der Produktionskapazität in der Stärkeindustrie reicht es bei weitem nicht aus, sich allein auf bestehende Technologien und Ausrüstungen zu verlassen. Wir müssen ständig innovieren und uns an die Spitze der Branche stellen, um das Unternehmen stärker und größer zu machen.

Fortgeschrittene Verfahrenstechnik: Die Aufschlüsselung des Jet-Verflüssigungsverfahrens

Um die Effizienz dieser biologischen Katalysatoren zu maximieren, setzt Huanfa Biology auf ein fortschrittliches mechanisches Verfahren, das als Hochgeschwindigkeits-Jet-Verflüssigung bekannt ist. Bei dieser hochentwickelten Anordnung wird thermischer Hochdruckdampf direkt in eine präzise kontrollierte, dünne Schicht einer sich bewegenden Maisstärke-Emulsion eingespritzt, um gleichzeitig Gelatinisierung und Verflüssigung der Stärkezucker zu erreichen.

Die sorgfältige, schrittweise industrielle Verarbeitungspipeline von Huanfa Biology folgt einer strengen thermodynamischen Abfolge:

Vorwärmphase: Die Roh-Maisstärke-Emulsion wird zunächst auf eine Dichte von 18 bis 22 °Bé eingestellt und mittels einer automatisierten Dampfeinspritzanlage innerhalb eines speziellen Jet-Sprühers auf einen exakten Temperaturbereich von 80 °C bis 90 °C vorgewärmt.

Druckbeaufschlagte Einspritzung: Eine robuste Hubkolbenpumpe führt die konditionierte Maisstärke-Emulsion kontinuierlich unter konstantem Druck in die zentrale Mischkammer.

Hochturbulente thermische Kulmination: Druckdampf wird direkt in die dünne Schicht der fließenden Maisstärke-Emulsion eingeleitet. Die immense mechanische Turbulenz, die durch diesen Hochdruckdampfstrahl erzeugt wird, erhitzt jede mikroskopisch dünne Stärkeschicht sofort und gleichmäßig.

Viskositätsabfall: Da die lokale Wärmeverteilung vollkommen gleichmäßig ist, quellen die natürlichen Stärkekörner gleichzeitig auf und platzen, wodurch die mechanische Viskosität der Flüssigkeit innerhalb weniger Sekunden stark abfällt.

Stabilisierung der laminaren Strömung: Die hochflüssige Mischung tritt in eine präzise isolierte, vertikale laminare Strömungssäule ein, wo sie unter streng kontrollierten thermischen Bedingungen gehalten wird, um die gezielte Verflüssigungsreaktion der Stärke zu Zucker abzuschließen, bis der exakt erforderliche Dextrose-Äquivalent-Wert (DE-Wert) erreicht ist.

Die betrieblichen Vorteile der Nutzung dieser spezialisierten Jet-Verflüssigungsarchitektur sind für einen B2B-Bioproduzenten immens. Erstens liefert sie ein außergewöhnlich gleichmäßiges Verflüssigungsprofil und vermeidet vollständig die Bildung unverflüssigter Stärkekernpartikel oder verbrannter, karamellisierter Nebenprodukte. Zweitens bewirkt die schnelle thermische Flash-Behandlung eine hervorragende Koagulation nativer Proteinverunreinigungen, was die Filtrationseigenschaften der endgültigen Saccharifikationslösung deutlich verbessert. Drittens minimiert dieses optimierte System den erforderlichen Platzbedarf für Anlagenausrüstung im Werk und ist ideal für eine automatisierte, kontinuierliche industrielle Skalierung ausgelegt.

Fazit: Zukunftweisende Innovation in der tiefen Stärkeverarbeitung vorantreiben

Da der globale Wettbewerb zunimmt und sich die Verarbeitungskapazitäten im internationalen Biotechnologiesektor ausweiten, ist es nicht mehr sinnvoll, sich ausschließlich auf veraltete Ausrüstung oder stagnierende Verarbeitungsparadigmen zu verlassen. Die Marktlage erfordert kontinuierliche, entschlossene technologische Innovation und agile Fertigungstechnik. Durch die Optimierung der Stärkeverflüssigung legt Huanfa Biology eine solide operative Grundlage, die ein langfristiges industrielles Wachstum und eine Premium-Qualität der Endprodukte sicherstellt. Durch ihre feste Position an der Spitze moderner Zuckertechnologie kann Huanfa Biology ihren Marktanteil kontinuierlich ausbauen und globalen Geschäftspartnern leicht zugängliche, hochgradig nachhaltige sowie makellos verarbeitete Stärkezucker-Lösungen anbieten.