Instalație de obținere izosirop

Abstract

Capitolul 1.Introducere

Zaharurile reprezintă o componentă importantă a dietei moderne, contribuind nu numai la cantitățile care se găsesc în mod natural în multe fructe, legume și fructe cu coajă lemnoasă, dar și prin îndulcitori adăugați la alimentele și băuturile prelucrate. Deoarece acești îndulcitori contribuie cu energie metabolizabilă la dietă, ei se numesc îndulcitori "calori" sau "nutritivi". Cele mai importante dintre acestea sunt sucroza și siropul de porumb cu conținut ridicat de fructoză (HFCS). Mierea, concentratele de sucuri de fructe și nectarul de agave sunt îndulcitori populari care o reprezintă.

Glucoza este nelipsită în dietă și joacă un rol important în energia și reglementarea metabolismului uman. În sine, glucoza este consumată în două forme: ca dextroză a zahărului și legată de ea însăși în polimeri (amidon, amidonuri purificate, dextrine, maltodextrine și siropuri de porumb obișnuite). Glucoză se găsește și în dizaharide legate de alte zaharuri, cum ar fi zaharoza și lactoza din lapte (legată la galactoză). În cele din urmă, glucoza există în stare liberă (fără legătură) cu fructoză liberă în majoritatea fructelor, legumelor și îndulcitorilor (HFCS, miere, suc de struguri concentrat) sau cu exces de fructoză (concentrate de suc de mere, de pere și nectar de agave).

Utilizarea HFCS în industria alimentară și a băuturilor a crescut de-a lungul anilor în SUA. Creșterea consumului său în SUA a coincis cu creșterea incidenței obezității, diabetului și a altor boli cardiovasculare

Porumbul este sursa principală de sirop de porumb cu conținut ridicat de fructoză (HFCS) în SUA. Cercetătorii au dezvoltat procesul de fabricare a HFCS, fiind obținut prin hidroliza chimică și enzimatică a amidonului de porumb care conține amiloză și amilopectină la sirop de porumb care conține în cea mai mare parte glucoză ,urmată de izomerizarea glucozei din siropul de porumb la fructoză pentru a produce HFCS.

Capitolul.2-Procesul de obținere al izosiropului

Prin alegerea enzimelor potrivite și a condițiilor potrivite de reacție, se pot obtine produse enzimatice valoroase pentru a satisface aproape orice necesitate specifică din industria alimentară. Siropurile și amidonurile modificate de diferite compoziții și proprietăți fizice sunt obținute și utilizate într-o mare varietate de produse alimentare, inclusiv băuturi răcoritoare, confecții, produse din carne, produse de panificație, înghețată, sosuri, alimente pentru copii, fructe conservate, conserve și multe altele

Etapele majore în conversia amidonului sunt lichefierea, zaharificare și izomerizare.

Lichidarea Amidonul de porumb este cea mai răspândită materie primă utilizată, urmată de grâu, tapioca și cartofi. Deoarece amidonul nativ este degradat lent numai cu alfa-amilaze, o suspensie care conține 30-40% substanță uscată trebuie mai întâi să fie gelifiată și lichefiată pentru a face ca amidonul să fie supus unor etape enzimatice suplimentare. Acest lucru se obține prin adăugarea unei enzime termostabile la temperatură și pH optim de acțiune a enzimei. Partea mecanică a procesului de lichefiere implică utilizarea reactoarelor cu amestecare discontinuă, a reactoarelor cu amestecare continuă sau a aparatelor cu jet de abur.

Enzima hidrolizează legăturile alfa-1,4-glicozidice în amidonul gelatinizat, astfel vâscozitatea gelului scade rapid formându-se maltodextrinele

Zaharificare Atunci când maltodextrinele sunt zaharificate prin hidroliză enzimatica folosind glucoamilază sau alfa-amilază fungică, se pot produce o varietate de îndulcitori.

Aceștia au echivalenți de dextroză în intervalul 40-45% (maltoză), 50-55% (maltoză înaltă) și 55-70% (sirop de conversie ridicat). Prin aplicarea unei serii de enzime, incluzând enzimele beta-amilază, glucoamilază și enzime de rupere, se pot produce siropuri de conversie intermediară cu conținut de maltoză de aproape 80%.

Izomerizarea. Glucoza poate fi izomerizată la fructoză într-o reacție reversibilă prin adăugare de glucozoizomeraza. În condiții industriale, punctul de echilibru este atins atunci când nivelul de fructoză este de 50%. De asemenea, reacția produce cantități mici de căldură care trebuie îndepărtate continuu. Pentru a evita un timp de reacție îndelungat, conversia este în mod normal oprită la un randament de aproximativ 45% fructoză.

Capitolul 3- Dimensionare tehnologica proces.Dimensionare tehnologica reactor

In etapa de dimensionare tehnologica a procesului s-a calculat necesarul de materie si cantitatea de enzima pe fiecare stagiu al procesului.

Privind etapa de dimensionare tehnologica a reactorului, s-a calculat lungimea stratului de biocatalzator si s-a studiat rolul factorului de eficacitate global care influenteaza calculul lungimii stratului de biocatalizator.

1. Parker K., Salas M., Nwsosu, V.C. (2010) High fructose corn syrop: Production, uses and public health concerns, Biotechnology and Molecular Biology Review 5, 71 - 78

2. Rippe James M., ed. (2014) Fructose, High Fructose Corn Syrup, Sucrose and Health, Humana Press Inc., New York

3. Vuilleumier S. (1993) Worldwide production of high-fructose syrup and crystalline fructose, Am. J. Clin. Nutr. 58, 733S-736S

4. http://www1.lsbu.ac.uk/water/enztech/starch.html

5. Banu C. (2000) Tratat de industrie alimentara. Tehnologii alimentare, Ed. ASAB București

6. IgorAdeSouza, DanielaCOrsi, AndersonJGomes, ClaureNLunardi, Enzymatic hydrolysis of starch into sugars is influenced by microgel assembly, (2019), https://doi.org/10.1016/j.btre.2019.e00342

7. Novozymes at work Ture Damhus, Svend Kaasgaard and Hans Sejr Olsen, all of Novozymes A/S.,2013

8. Edna C.Ramirez, David B.Johnston, Andrew J.McAloon, Winnie Yee, Vijay Singh,. Engineering process and cost model for a conventional corn wet milling facility, Industrial crops and Products 27,(2008) 91-97

9. http://www1.lsbu.ac.uk/water/enztech/hfcs.html

10. http://www1.lsbu.ac.uk/water/enztech/reactors.html]

11. http://www1.lsbu.ac.uk/water/enztech/glucose.html]

12. Floarea O., Jinescu G., Balaban C., Vasilescu P., Dima R. (1980) Operații și utilaje în industria chimică. Probleme pentru subingineri, Ed. Didactică și Pedagogică

13. .Vasic-Racki D., Pavlovic N., Cizmek S., Husadzic B. (1991) Developement of reactor model for glucose isomerization catalyzed by whole-cell immobilized glucose isomerase, Bioprocess Engineering, 7, 183-187

14. Rogrigo O.L.Souza, Demian Patrick Fabiano, Cyril Feche, et all., Glucose-fructose isomerisation promoted by basic hybrid catalysts, Catalysis Today 195 (2012) 114-119

15. https://en.wikipedia.org/wiki/Damk%C3%B6hler_numbers

16. Scott M. Wulff, Delmer L. Helgeson, Preliminary Economic Feasibility Analysis of High Fructose Corn Syrup Processing in the United States with Emphasis on North Dakota, 1987, Agricultural Economics Report No. 229

17. https://ro.wikipedia.org/wiki/Amidon

18. https://www.academia.edu/35693802/Cap_20_Zaharide