Maissirup

Hintergrund

Maissirup ist einer von mehreren natürlichen Süßstoffen, die aus Maisstärke gewonnen werden. Es wird in einer Vielzahl von Lebensmitteln verwendet, darunter Kekse, Cracker, Ketchup, Müsli, aromatisierte Joghurts, Eiscreme, Fleischkonserven, Obst- und Gemüsekonserven, Suppen, Biere und viele andere. Es wird auch verwendet, um verschließbaren Umschlägen, Briefmarken und Aspirinen einen akzeptablen Geschmack zu verleihen. Ein Derivat von Maissirup ist Maissirup mit hohem Fructosegehalt, der so süß wie Zucker ist und oft in Erfrischungsgetränken verwendet wird. Maissirup kann als dicke Flüssigkeit versandt und verwendet oder getrocknet werden, um ein kristallines Pulver zu bilden.

Die Verwendung von Mais als Nahrungsmittel geht auf etwa 4000 v. Chr. zurück. als es in der Nähe des heutigen Oaxaca in Mexiko angebaut wurde. Aufgrund seiner natürlichen Widerstandsfähigkeit wurde Mais von Menschen in weiten Teilen der westlichen Hemisphäre erfolgreich angebaut. Es wurde um 1520 von den Westindischen Inseln nach Spanien importiert n. Chr. und wurde bald zu einem beliebten Lebensmittel in ganz Europa.

Da Mais als Brotaufstrich verwendet wurde, wurden verschiedene Maschinen entwickelt, um ihn zu verarbeiten. Wasserbetriebene Mühlen, die seit Tausenden von Jahren zum Mahlen von Weizen und anderen Getreidesorten verwendet wurden, wurden zum Mahlen von getrocknetem Mais angepasst. Zu Beginn des 18. Jahrhunderts wurde ein Gerät zum Schälen von Mais – zum Entfernen der getrockneten Maiskörner aus dem Kolben – patentiert. Der Raffinationsprozess, der verwendet wird, um Maisstärke von Maiskörnern zu trennen, wird als Nassmahlprozess bezeichnet. Es wurde 1841 von Orlando Jones patentiert, und Thomas Kingsford gründete 1842 die erste kommerzielle Nassmahlanlage in den Vereinigten Staaten.

Das Verfahren zur Umwandlung von Stärke in Zucker wurde erstmals in den 800er Jahren in Japan mit Pfeilwurz entwickelt. Im Jahr 1811 entdeckte der russische Chemiker G.S.C. Kirchoff entdeckte diesen Prozess wieder, als er Kartoffelstärke in einer schwachen Schwefelsäurelösung erhitzte, um verschiedene Süßstoffe auf Stärkebasis herzustellen, darunter Dextrose. In den Vereinigten Staaten wurde diese Säureumwandlungsmethode Mitte des 19. Jahrhunderts auf Maisstärke angepasst und die ersten Maissüßstoffe wurden 1866 in einer Anlage in Buffalo, New York, hergestellt. Dieses Verfahren blieb bis 1967 die Hauptquelle für Maissirup. als das Enzymumwandlungsverfahren zur Herstellung von Maissirup mit hohem Fructosegehalt kommerzialisiert wurde. Dies war zunächst ein Batch-Prozess, der mehrere Tage benötigte. 1972 wurde ein kontinuierlicher Enzymumwandlungsprozess entwickelt, der die Zeit auf mehrere Minuten oder Stunden verkürzte.

Heutzutage sind Maissirupe ein wichtiger Bestandteil vieler Produkte. 1996 gab es in den Vereinigten Staaten 28 Maisraffinationsbetriebe, die insgesamt etwa 72 Milliarden Pfund (33 Milliarden kg) Mais verarbeiteten. Von dieser Menge wurden etwa 25 Milliarden Pfund (11,4 Milliarden kg) in Maissirup und andere Maissüßstoffe umgewandelt. Diese Produkte auf Maisbasis lieferten mehr als 55 % des Markts für nahrhafte Süßstoffe in den Vereinigten Staaten.

Rohstoffe

Es gibt mehrere tausend Maissorten, aber die Sorte, die als gelber # 2 Dellenmais bekannt ist, ist die Hauptquelle für Maissirup. Es ist eine verbreitete Sorte, die im Mittleren Westen der Vereinigten Staaten und anderswo auf der Welt angebaut wird. Es gehört zu einer Maisfamilie, die ihren Namen von der kleinen Delle am Ende jedes Korns ableitet.

Andere Materialien, die während des Prozesses der Umwandlung von Mais in Maissirup verwendet werden, umfassen Schwefel Dioxid, Salzsäure oder verschiedene Enzyme und Wasser.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Maissirup wird in Verarbeitungsanlagen hergestellt, die als Nassmaismühlen bekannt sind. Neben Maissirup produzieren diese Mühlen viele andere Maisprodukte, darunter Maisöl, Maisstärke, Dextrose, Seifenlauge, Tierfutter und verschiedene Chemikalien, die in anderen industriellen Prozessen verwendet werden.

Maisstärke von Mais trennen

• 1 Getrocknete, geschälte Maiskörner werden in Lastwagen, Waggons oder Lastkähnen zur Mühle transportiert. Der Mais wird in eine Lagergrube entladen, wo er gewogen und beprobt wird.
• 2 Die Kerne werden auf Förderbändern aus der Grube entnommen und über eine Reihe von Vibrationssieben oder perforierten Metallgittern geleitet, um Stöcke, Schalen, Steine ​​und Kolbenstücke zu entfernen. Ein kontrollierter Luftstoß bläst Spreu und Staub weg, während Elektromagnete Nägel, Schrauben oder Metallstücke auffangen, die während der Ernte, des Beschusses oder des Versands zwischen die Körner gefallen sein könnten.
• 3 Die gereinigten Körner werden in eine Reihe von großen Edelstahltanks, sogenannte Steiltanks, gegeben. Jeder Tank fasst etwa 76.000 kg Körner. Durch die Tanks zirkuliert warmes Wasser mit einer geringen Menge Schwefeldioxid. Das Schwefeldioxid reagiert mit dem Wasser zu einer schwachen schwefligen Säurelösung. Dieser Vorgang dauert etwa 20-40 Stunden und wird verwendet, um die Kerne aufzuweichen und die Abtrennung der Stärke zu erleichtern.
• 4 Die erweichten Körner werden durch grobe Mahlmühlen geleitet, um den inneren Teil des Kerns, den sogenannten Keim, zu entfernen, der den größten Teil des Maisöls enthält. Jede Mühle hat eine stationäre und eine rotierende Scheibe. Der Abstand zwischen den beiden Scheiben ist so eingestellt, dass der Kern zerreißt, ohne den Keim zu zerquetschen.
• 5 Der resultierende Zellstoff wird einem Satz Zyklonabscheider zugeführt, die als Keimabscheider oder Hydroklone bezeichnet werden. Die Keime, die weniger dicht sind als die anderen Teile des Kerns, werden durch die Zentrifugalkraft aus dem Fruchtfleisch gesponnen. Die Keime werden dann auf eine Reihe von Sieben gepumpt und mehrmals gewaschen, um restliche Stärke zu entfernen. Die gereinigten Keime werden erhitzt und gepresst, um das Maisöl für die Weiterverarbeitung zu Nahrungsmitteln und Seifenlauge zu gewinnen.
• 6 Das restliche Material der Keimabscheider ist eine Aufschlämmung aus Stärke, Eiweiß und Ballaststoffen. Diese Aufschlämmung durchläuft einen weiteren Satz von Mühlen, um den Stärkeverlust aus der Faser zu reißen. Die Fasern werden dann auf einer Reihe von Waschsieben aufgefangen und getrocknet, um Tierfutter oder Maiskleiefasern zur Verwendung in Getreide zu werden.
• 7 Die Mischung aus Stärke und Protein, Mühlenstärke genannt, wird in eine Reihe von Zentrifugalabscheidern gepumpt, die die Mischung mit hoher Geschwindigkeit spinnen. Aufgrund eines Unterschieds im spezifischen Gewicht zwischen den beiden Materialien kann die schwerere Stärke vom leichteren Protein, das als Gluten bezeichnet wird, getrennt werden. Das Gluten wird getrocknet und als Tierfutter verkauft.
• 8 Die Stärke wird mit Wasser verdünnt, bevor sie gewaschen und 8-14 mal gefiltert wird, um verbleibendes Protein zu entfernen. Es wird dann erneut verdünnt und durch einen zweiten Satz Zentrifugalabscheider geleitet. Die resultierende Stärke ist zu mehr als 99,5% rein. Ein Teil dieser Maisstärke wird getrocknet und zur Verwendung in Nahrungsmitteln, Baumaterialien oder zur Herstellung verschiedener Chemikalien verpackt. Der Rest, normalerweise der größte Teil, wird in Maissüßstoffe einschließlich Maissirup umgewandelt.

Umwandlung von Maisstärke in Maissirup

• 9 Maisstärke wird durch einen Prozess namens saure Hydrolyse in gewöhnlichen Maissirup umgewandelt. Dabei wird die nasse Stärke mit einer schwachen Salzsäurelösung vermischt und unter Druck erhitzt. Salzsäure und Hitze bauen die Stärkemoleküle ab und wandeln sie in Zucker um. Die Hydrolyse kann an verschiedenen Schlüsselpunkten unterbrochen werden, um Maissirup mit unterschiedlicher Süße herzustellen. Je länger der Prozess ablaufen darf, desto süßer ist der resultierende Sirup.
• 10 Dieser Sirup wird dann gefiltert oder auf andere Weise geklärt, um jeglichen unangenehmen Geschmack oder Farbe zu entfernen. Es wird weiter raffiniert und verdampft, um die Wassermenge zu reduzieren.
• 11 Um ein Maissiruppulver, auch Maissirupfeststoffe genannt, herzustellen, wird der flüssige Maissirup durch eine Trommel oder einen Sprühtrockner geleitet, um 97% des Wassers zu entfernen. Dies erzeugt ein kristallines Maissiruppulver.

Umwandlung von Maissirup in Maissirup mit hohem Fruktosegehalt

• 12 Gewöhnlicher Maissirup enthält Dextrosezucker, der etwa drei Viertel so süß ist wie der Saccharosezucker in Rohr- oder Rübenzucker. Bei vielen Süßungsmittelanwendungen ist dies ein Vorteil, da es die anderen Aromen in den Lebensmitteln nicht überlagert. Wie auch-. äh, bei einigen Anwendungen, wie beispielsweise Erfrischungsgetränken, ist ein süßerer Geschmack erwünscht. Um die Süße von gewöhnlichem Maissirup zu verbessern, wird dieser einem weiteren Prozess unterzogen, der als Enzymumwandlung bezeichnet wird. Bei diesem Prozess werden die Dextrosezucker im Sirup durch die Wirkung eines Enzyms in einer Reihe von Schritten unter sorgfältig kontrollierten Temperaturen, Drücken und Säuregehalt in süßere Fructosezucker umgewandelt. Dies erzeugt einen Maissirup mit hohem Fructosegehalt und einem 42% Fructosegehalt. Es wird in Obstkonserven und Gewürzen verwendet.
• 13 Um Maissirupe mit einem Fructosegehalt von über 50% herzustellen, wird der 42%ige Fructosesirup durch eine Reihe von Fraktionierungssäulen geleitet, die den Fructosegehalt trennen und halten. Der abgetrennte Anteil beträgt etwa 80-90% Fructose und wird mit entionisiertem Wasser aus den Säulen gespült. Ein Teil davon wird zurückbehalten und zur Verwendung in "leichten" Lebensmitteln verkauft, bei denen nur eine geringe Menge an flüssigem Süßstoff benötigt wird. Der Rest wird mit anderen 42% Fructosesirup gemischt, um einen 55% Fructosesirup herzustellen, der in Erfrischungsgetränken, Eiscreme und gefrorenen Desserts verwendet wird.
• 14 Pulverisierte Maissirupe mit hohem Fructosegehalt können durch Verdampfen des Wassers aus dem Sirup und anschließendes Einkapseln der Pulverkörner hergestellt werden, um zu verhindern, dass sie Feuchtigkeit wieder aufnehmen. Reine Fructosekristalle können durch Weiterverarbeitung des 80-90%igen Fructosesirups erhalten werden. Es wird in Kuchenmischungen und anderen Lebensmittelprodukten verwendet, bei denen ein hochkonzentrierter, trockener Süßstoff erwünscht ist.

Qualitätskontrolle

Maissirup wird hauptsächlich als Nahrungsmittel verwendet. In den Vereinigten Staaten unterliegt seine Herstellung und Verwendung der Kontrolle der Federal Food and Drug Administration (FDA), die strenge Qualitätsstandards festlegt. Die Maisraffinerien haben in Zusammenarbeit mit der Corn Refiners Association umfassende Analyseverfahren entwickelt, um die Eigenschaften von Maisprodukten, einschließlich Maissirup, zu testen. Einige der wichtigen Eigenschaften von Maissirup sind Dextrose- oder Fructosegehalt, Kohlenhydratzusammensetzung, Feststoffgehalt, Süße, Löslichkeit, Viskosität und Säure. Neben der Überwachung der Materialien und Verfahren zur Herstellung von Maissirup nehmen die Hersteller auch häufig Proben des Endprodukts zur Analyse.

Die Zukunft

Aufgrund des leichten Angebots an Mais in den Vereinigten Staaten wird erwartet, dass Maissirup und andere Maissüßstoffe weiterhin in großem Umfang in Nahrungsmitteln verwendet werden.

Es wird erwartet, dass Mais in Zukunft auch eine Quelle für viele andere Produkte sein wird. Ethanol kann aus Mais gewonnen werden und bietet einen sauberer verbrennenden Kraftstoff als Benzin für den Einsatz in Kraftfahrzeugen. Maisstärke kann als Rohstoff verwendet werden, um Erdöl bei der Herstellung von Chemikalien und Kunststoffen zu ersetzen. Maisprodukte können auch bei der Herstellung von Medikamenten und Antibiotika Anwendung finden.