Жидкое ферментативное гидролизное превращение крахмала в сахар

Китай является одним из крупнейших в мире производителей и потребителей крахмала, а крахмальный сахар представляет собой важный продукт глубокой переработки крахмала. Благодаря реформам и политике открытости, а также повышению уровня жизни населения, крахмальная промышленность Китая достигла стремительного роста: постоянно осуществляется технологическое обновление, расширяется масштаб производства и диверсифицируется ассортимент продукции. Крахмал и крахмальный сахар являются важными компонентами современных сахарных технологий, и их применение чрезвычайно широко.

Начнём с процесса жидкого гидролиза крахмала!

Как следует из названия, процесс желатинизации крахмала начинается с исходного крахмала, получаемого из зерновых культур, картофеля, бобовых и различных растений без химической обработки, а также с модифицированного крахмала, подвергнутого определённой обработке для изменения его исходных физических или химических свойств. Нативный крахмал — это вид крахмала, получаемый без какой-либо химической обработки и без изменения его естественных физических и химических свойств. Исходный крахмал можно разделить на четыре категории: зерновой крахмал, картофельный крахмал, бобовый крахмал и другие виды крахмала. Нативный крахмал применяется в качестве различных суспензий, добавок, проклеивающих составов, наполнителей, клеёв и т. д. Его также используют в качестве сырья для получения различных модифицированных крахмалов, крахмалосахаров и производных крахмала. Наша компания использует преимущественно кукурузный крахмал.

Конечно, одного крахмала явно недостаточно, и в качестве катализаторов необходимо добавлять ферменты. Альфа-амилаза — это широко используемый фермент, применяемый для жидкого гидролиза; она расщепляет α-1,4-гликозидные связи в молекулах крахмала и его продуктов гидролиза, вызывая разрыв макромолекул и снижение вязкости. Альфа-амилаза относится к эндонуклеазам, и гидролиз начинается изнутри молекулы. Она не способна расщеплять α-1,6-гликозидные связи амилопектина, однако может продолжать гидролиз за пределами этих связей. Откуда же берётся альфа-амилаза? Препараты альфа-амилазы получают в основном из бактерий, особенно из Bacillus subtilis, и они устойчивы к температурам жидкого гидролиза в диапазоне 85–90 ℃; другой тип высоко термостойкой альфа-амилазы выделяют из лишайниковых бактерий и он выдерживает температуры жидкого гидролиза около 110 ℃.

Какой тип процесса представляет собой ликвидация? Наша компания в основном использует струйную ликвидацию, при которой пар непосредственно инжектируется в тонкий слой эмульсии крахмала для её желатинизации и ликвидации. Во-первых, предварительно нагрейте эмульсию крахмала до 80–90 ℃ путём подачи пара в распылитель, а затем перекачайте эмульсию крахмала с помощью вытесняющего насоса. Затем пар инжектируется в тонкий слой эмульсии крахмала, вызывая её желатинизацию и ликвидацию. Турбулентность, создаваемая струёй пара, обеспечивает быстрый и равномерный нагрев крахмала, а вязкость быстро снижается. Далее смесь поступает в колонну ламинарного течения для выдержки с целью достижения требуемой степени ликвидации. Преимущества данного метода: высокая эффективность ликвидации, хорошее коагулирование белковых примесей, улучшенные фильтрационные свойства сахарификационного раствора, меньшее количество оборудования и пригодность для непрерывной работы.

С учетом непрерывного технологического обновления и расширения производственных мощностей в крахмальной промышленности полагаться исключительно на существующие технологии и оборудование уже недостаточно. Нам необходимо постоянно внедрять инновации и занимать лидирующие позиции в отрасли, чтобы сделать компанию сильнее и крупнее.

Передовые инженерные технологии: детальный анализ процесса джет-ликефакции

Для повышения эффективности этих биологических катализаторов компания Huanfa Biology использует передовой механический метод, известный как джет-ликефакция при высокой скорости. Эта сложная установка напрямую вводит термальный пар под высоким давлением в тонкий, строго контролируемый движущийся слой эмульсии кукурузного крахмала для одновременного достижения желатинизации и ликефакции крахмала в сахар.

Тщательно продуманная пошаговая промышленная технологическая цепочка, применяемая компанией Huanfa Biology, следует строгой термодинамической последовательности:

Этап предварительного нагрева: Сырую эмульсию кукурузного крахмала сначала доводят до плотности 18–22 °Боме и предварительно нагревают до точного температурного диапазона 80–90 °C с помощью автоматизированной системы впрыска пара внутри специализированного джет-распылителя.

Подача под давлением: Мощный насос объемного вытеснения плавно подает подготовленную эмульсию кукурузного крахмала в основную камеру смешивания при постоянном давлении.

Термический пик при высокой турбулентности: Под давлением пар непосредственно подаётся в тонкий слой текущей эмульсии кукурузного крахмала. Огромная механическая турбулентность, создаваемая этим высоконапорным паровым потоком, мгновенно и равномерно нагревает каждый микрослой крахмала.

Коллапс вязкости: Поскольку локальное тепловое распределение является абсолютно равномерным, природные крахмальные гранулы одновременно набухают и разрушаются, что приводит к резкому падению механической вязкости жидкости в течение нескольких секунд.

Стабилизация ламинарного течения: Высокотекучая смесь поступает в точно изолированный вертикальный ламинарный поток, где она удерживается при строго контролируемых температурных параметрах для завершения целевой реакции лификации крахмала до сахара до достижения точного требуемого значения декстрозного эквивалента (DE).

Эксплуатационные преимущества использования данной специализированной архитектуры струйной ликвидации чрезвычайно велики для производителя биологических продуктов B2B. Во-первых, она обеспечивает исключительно однородный профиль ликвидации, полностью исключая образование негидролизованных крахмальных ядер или обожжённых, карамелизованных побочных продуктов. Во-вторых, быстрый тепловой импульс обеспечивает превосходную коагуляцию природных белковых примесей, что значительно улучшает фильтрационные свойства конечного раствора сахаризации на последующих стадиях. Наконец, эта упрощённая система минимизирует требуемую площадь размещения оборудования на заводе и идеально оптимизирована для автоматизированного непрерывного промышленного масштабирования.

Заключение: Стимулирование будущих инноваций в глубокой переработке крахмала

По мере усиления глобальной конкуренции и расширения производственных мощностей в международном биотехнологическом секторе полагаться исключительно на устаревшее оборудование или неизменные производственные подходы больше не является жизнеспособной стратегией. Рыночные условия требуют непрерывных, решительных технологических инноваций и гибкой инженерии производства. Оптимизируя процесс ликвидации крахмала, Huanfa Biology закладывает надежнейший операционный фундамент, обеспечивающий устойчивый промышленный рост и высочайшее качество продукции. Занимая прочные позиции на передовом крае современных сахарных технологий, Huanfa Biology последовательно укрепляет свою долю на рынке, предлагая деловым партнёрам по всему миру доступные, высокоустойчивые и безупречно обработанные решения на основе крахмальных сахаров.