Keményítőiparok technológiái

Az előadások a következő témára: "Keményítőiparok technológiái"— Előadás másolata:

1 Keményítőiparok technológiái
Dr Réczey Istvánné Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék fdgbb

2 Keményítő A keményítő a cellulóz után a Földön a legnagyobb mennyiségben képződő szervesanyag. Felhasználási köre, jobb oldhatósága miatt nagyobb mérvű. Felhasználható Szemcsés állapotban Szuszpenzióként Oldott polimerként Származékként Lebontási termékként Keményítőgyártás keményítő frakció elválasztása a többi növényi sejtalkotótól Magyarországon 3 féle keményítőgyártás volt burgonyából (Budapesten, megszűnt) búzából (megszűnt, talán kis üzem még van) kukoricából – nagyipari biotechnológiai kombinátban 2010 tavasz Mezőgazdasági iparok - Keményítő

3 Keményítőgyártás (történelem)
A keményítő előállítása Magyarországon még a 19. század elején is csak háziipari jellegű volt. A század második felében meginduló iparosodás egyik eredménye volt a keményítőipar kisiparból nagyiparrá való fejlődése. Az írásos emlékek szerint 1880-tól 1896-ig tíz új keményítőgyárat helyeztek üzembe. Az első nagyobb üzemet Füzitőn alapították 1887-ben, Füzítői Keményítő és Vegyészetigyár néven. Gyártmánya volt a burgonya-, a búzakeményítő, a dextrin és az enyv, valamint háztartási vegyiárú. A bábolnai és a kisbéri ménesbirtokok jelentős burgonyatermésének értékesítésére 1890-ben Kisbéren keményítőgyárat létesítettek, és a két gyár Kisbér-Füzitői Egyesült Gyár Rt. néven működött, megosztva a termékek gyártását oly módon, hogy a keményítő, a dextrin és az enyv gyártását az új gyár vette át. Ebben az időben Koromzay György is létesített Szepes-Bélán keményítőgyárat. Az I. világháború kitörése előtt Magyarországon kilenc burgonyakeményítő-, három szörp- és két dextringyár működött. A háború alatt részint nyersanyag-, részint szénhiány miatt a keményítőgyárak nagy része beszüntette a termelést.   Mezőgazdasági iparok - Keményítő

4 Mezőgazdasági iparok - Keményítő

5 2010 tavasz Mezőgazdasági iparok - Keményítő

6 Mezőgazdasági iparok - Keményítő

7 Nem élelmiszercélú keményítőfelhasználás Európában

8 A keményítő nem élelmiszeripari felhasználása
Kötőanyagok (papír ragasztó) Növényvédőszerek (vízbázisú) Kozmetikumok, piperecikkek (fogkrém) Mosószerek Papíripar, adalékanyag Gyógyszerészet Festékek Textilipar Víztisztítás (koaguláló, flokuláló adalékok) Biodegradálható műanyagok (adalék, keverék, tiszta) Szuper nedvességfelszívó képességű anyagok 19

9 EU starch market data www.starch.eu/european-starch-industry
Mezőgazdasági iparok - Keményítő

10 Keményítő szerkezete és tulajdonságai
monomere: D-glükóz Kötések  1-4 (amilózban) 1-4 és 1-6 (amilopektinben) ez utóbbi kötést a Q-enzim a "branching enzyme" hozza létre Különböző növényekre jellemző az amilóz/amilopektin arány Banán: 16,8 % amilóz Rozs: 26% amilóz Viaszos tengeri: 1% amilóz „high amylose corn” : 80% amilóz Különböző amilóz/amilopektin arány  kül. termékek nagy amilóz-tartalom  biodegradálható műanyag sok elágazás  flokkulálószerek (víz, szennyvíz derítése) anionos: keményítő-foszfát, kationos: keményítő-éter származékok

11 Keményítő átalakulása
A keményítő tulajdonságai 20-60% kristályos (otrombos, triklin), a többi amorf Szobahőmérsékleten vízben nem oldódik, nem is duzzad Vizes keményítőszuszpenzió melegítése 50-60°C-on a szemcsék megduzzadnak (D: 2-3-szorosra nő) 65-70°C-on a szemcsék felszakadnak (kifolyik a beltartalma) A-B: nedvesedés B-C: duzzadás (rev. vízfelvétel) C-D: oldódás duzzadás+oldódás=csirizesedés a keményítő szerkezete irreverzibilisen megváltozik az elcsirizesedett keményítőt az emésztőenzimek könnyebben lebontják, mint a natív keményítőt Mezőgazdasági iparok - Keményítő

12 Keményítő reakciója jóddal
Retrogradáció Főleg az amilózra jellemző tulajdonság két molekula ütközve részlegesen dehidratálódik, kinyúlik majd a hidrogén kötések révén asszociálódik, flokkulumok, pelyhes csapadék keletkezik öreg kenyérnél a keményítő retrogradációja okozza a kenyér morzsálódását Jódkötő képesség Az analitikában (mind a keményítő, mind a jód analitikában) nagy jelentősége van. Pl. jelzi a keményítő lebontásának mértékét. A jelenség: keményítő jóddal kék komplexet alkot. amilóz: sötétkék amilopektin: kékes ibolya 6-8 glükózegység 1 atom jódot köt komplexként. A spirálban rezonáns polijód lánc, a lánc hossza határozza meg a komplex fényelnyelő képességét. A jódkötés egyensúlyi reakció, K = f (DP-degree of polimerisation (polimerizációs fok)) Mezőgazdasági iparok - Keményítő

13 Keményítő lebontása A keményítő lebontása
Régen savkatalízissel: korrozív, káros mellékreakciók lehetnek (túl erélyes  glükóz bomlása) ’70-es évektől enzimkatalízissel: különböző enzimek együttes hatása A keményítőbontás enzimei -amiláz: endo-enzim, lehet folyósító, vagy cukrosító, termékek: glükóz, maltóz, -határdextrin előfordulása: nyál, hasnyálmirigy, Bacillusok ß-amiláz: exo-enzim, a nem redukáló láncvégen hasít termékek: maltóz és ß-határdextrin előfordulása: édeskrumpli (batáta) R-enzim: elágazásbontó enzim, a határdextrinek elágazó kötéseit hasítja előfordulása: növényekben mikrobiális hasonló hatású enzim az izoamiláz és a pullulanáz Glükoamiláz, vagy amiloglükozidáz: exoenzim, a nem redukáló láncvégről indul termék: glükóz előfordulása: mikrobák, pl. Aspergillus niger hasonló hatású enzim a magasabbrendű élőlények bélflórájában: -amiláz Mezőgazdasági iparok - Keményítő

14 Keményítő gyártása I. burgonyából Burgonyakeményítő gyártás
M.o.-on már nem Burgonya szárazanyagtartalma: 18-22%  tárolása problémás Sz.a. tartalom összetétele: Keményítő: 75% N tartalmú a.:10% Szervetlen a.: 4,5% Cukrok: 2,5% Szerves savak: 2,5% Nyersrost: 2% Pektin: 1% Termelés, gyártás összefügg és idényjellegű nagyon komolyak a tárolási veszteségek 0-5°C között tárolva 3 hónap alatt ¼ rész lebomlik - enzimes degradáció glükóz-6-foszfáton át részben szacharóz, maltóz, maltotrióz keletkezik, részben metabolizálódik Mezőgazdasági iparok - Keményítő

15 Keményítőgyártás technológia I.
burgonyából Mosás, szállítás Aprítás célja: a sejtfalak felszakítása révén a keményítőszemcsék kinyerhetők legyenek SO2 adagolás a barnulás megakadályozása érdekében a polifenoloxidázok működésének visszaszorítására eszköze: pl. függőleges tengelyű kalapácsos darálók, körben rostalemez Keményítő kimosása a feltárt pépből hengerkimosószita, rázósíkszita, ívszita, centrifugális kimosószita Tisztítás Rost, valamint az oldott szennyezők elválasztása a keményítőszemcséktől oldott szennyezések eltávolítása centrifugális szeparátorral Szikkasztás, szárítás tisztított keményítőtej szikkasztása vákuum dobszűrővel, szárítás pneumatikus szárítóval, 55°C alatt A termék 18% nedvességtartalmú Mezőgazdasági iparok - Keményítő

16 Keményítőgyártás technológia I.
burgonyából Mezőgazdasági iparok - Keményítő

17 Keményítőgyártás technológia II.
búzából Búzakeményítő gyártás alapja a sikérfehérje mellől a keményítőszemcsék kimoshatók búzaliszt + 40% víz  tészta a tésztából kimossák a keményítőt, visszamarad: sikér Mezőgazdasági iparok - Keményítő

18 Keményítőgyártás technológia II.
búzából Melléktermék sikér hasznosítása Sikér: 8-10% nedvességtartalmú, nagy fehérjetartalmú, szénhidrátszegény ragasztóanyag csirizzé alakítás tejsavbaktériumokkal (részleges bontás) „vékonyodik”, kenhetővé válik tápsikér kíméletes szárítás glutaminsav nátriumsója (mononátrium-glutamát, MSG, E621) ételízesítő (pikáns, zöldséges húsleveshez hasonló íz) nincs önmagában semmilyen íze ízfokozó hatás: az ízlelőbimbókat stimulálja Japánból ered a használata, az ázsiai konyha előszeretettel használja mihez? fagyasztott élelmiszerek, csípős keverékek, konzerv- vagy szárított/zacskós levesek, szószok, alapok, leveskockák, ételízesítők, salátaöntetek, hús- és halalapú termékek, feltétek, egyes fagyasztott készételek, virslik, felvágottak, szójatermékek, üdítőitalok eá.: savas hidrolízis, ioncserés kinyerés Mezőgazdasági iparok - Keményítő

19 Kukoricafeldolgozás lehetőségei
Két különböző feldolgozási mód Nedves őrléses és szárazőrléses technológia nedves őrlés: előzetes áztatás után több lépcsőben őrölve: lehetővé teszi a kukoricaszem alkotóinak szétválasztását ha keményítőt akarunk előállítani, csak így lehetséges száraz őrlés alkohol előállításnál mindkettő út lehetséges Mezőgazdasági iparok - Keményítő

20 Keményítő gyártása III.
kukoricából Kukoricaszem fő alkotói Magcsúcs ezzel kapcsolódik a szem a csutkához, szivacsos szerkezet, gyors vízfelvétel főleg cellulóz és hemicellulóz Héj több rétegű rostanyag Csíra a szem súlyának 11-12%-a, olajban, fehérjében és cukorban gazdag Endosperm a keményítőszemcsék egy beszáradt protein mátrixba vannak beágyazva 34% lisztes (lágy rész), őrlés után 66% szaru (kemény), csak előzetes fellazítás, áztatás után mosható ki a keményítő Mezőgazdasági iparok - Keményítő

21 Keményítő gyártása III.
kukoricából Érett kukoricaszem frakciói, azok tömegaránya és átlagos összetétele a szárazanyag %-ában Mezőgazdasági iparok - Keményítő

22 Keményítő gyártása III.
kukoricából Tárolás, betakarítás Betakarítás: 22-28% nedvességtartalommal Szárítás károsodott szemek esetén max. 13% nedvességtartalomra, szárítási hőmérséklet: 60°C A kukorica egész éven át feldolgozható! ősszel betakarított formában, később 16% nedvesség-tartalmúra szárítva Szabadegyháza régen szeszfőzde, majd ABE fermentáció később etanol eá. + keményítő és izocukor gyártás izocukor – USA hatás izocukor (glükóz-fruktóz elegy) olcsóbb, mint a szacharóz (glükóz-fruktóz diszacharid) Hungrana (Agrana+Tate &Lyle+ADM) az országban elsők között privatizált cégek egyike az Európai Unió piacvezető izocukorgyártója feldolgozott kukorica mennyisége: indult 200 t/nap, később 300, majd 1.300, 2.000, most közel t/nap éves szinten: >1 M t Mezőgazdasági iparok - Keményítő

23 Hungrana Bioeconomy Company I (a cég honlapjáról)
Természetes termékeket kizárólag természetesen állítunk elő, a legmodernebb technológiák és megújuló energiák széles körű alkalmazásával, hulladékmentesen. Abban hiszünk, hogy fenntartható fejlődést csak a környezetünkkel összhangban, a társadalom iránti felelősségünkre nagy hangsúlyt fektetve érhetünk el. A Hungrana Keményítő- és Izocukorgyártó és Forgalmazó Kft. Európa legjelentősebb kukoricafeldolgozó vállalataként több mint 100 éve meghatározó szereplője a magyarországi élelmiszeriparnak. Az itt készült természetes cukor- és keményítőféleségekkel, alkohol- és takarmány alapanyagokkal nap mint nap találkozhatnak a fogyasztók, amikor tejterméket, péksüteményeket, lekvárokat vagy üdítő- és szeszesitalokat vásárolnak, vagy akár ezek papírcsomagolását veszik a kezükbe. A Hungrana Kft. számára kiemelten fontos a környezet iránti felelősség, amelynek remek példája, hogy a cég állítja elő a GreenPower E85 néven forgalmazott, megújuló energiaforrásból készülő bioetanol üzemanyagot. Mezőgazdasági iparok - Keményítő

24 Hungrana Bioeconomy Company II (a cég honlapjáról)
A szabadegyházi gyárat melasz alapon működő alkoholüzemként alapították 1912-ben, majd később, a kukorica feldolgozó vonal elindítását követően az izocukorgyártás is elkezdődött 1981-ben. A privatizációt követően az állami tulajdonú Szabadegyházi Szeszipari Vállalat értékesítésével létrejött a Hungrana Kft. A gyár állandó fejlesztésen, bővítésen ment és megy a mai napig keresztül. Folyamatosan tesszük egyre hatékonyabbá gyárunkat, új termékeket dolgozunk ki, miközben a 90-es évek közepének 400 tonna/napos kukoricafeldolgozó kapacitása napjainkra közel 3500-ra nőtt ban adtuk át új bioetanol üzemegységünket, majd a 100 éves évfordulónkat is újabb fejlesztések övezték, melyek közül a legjelentősebb az energiafelhasználásunk 25%-t adó biomassza erőmű megépítése. Ez a dinamizmus a jelenünket és a jövőnket is meghatározza. Állandó beruházásokkal válaszolunk a világ mindenkori kihívásaira, erősítve piaci helyzetünket, példát mutatva a bioökonómiai iparágban. Kizárólag magyar kukoricát dolgozunk fel, éves szinten több mint egymillió tonnát. A magyar termékek előállításához szükséges gőz kétharmadát pedig környezetbarát módszerrel, biomassza kazán segítségével állítjuk elő. Mezőgazdasági iparok - Keményítő

25 Keményítőgyártás technológia III.
kukoricából Nyersanyag átvétel: tömeg, sz.a. tartalom, keményítőtartalom/NIR/, mikrobiológiai tisztaság Mechanikai tisztítás Rostálás: nagyobb szennyezések eltávolítása Aspirálás: por és könnyebb szennyezések eltávolítása levegő befúvással Áztatás (kénessavas) célja a kemény endosperm előkészítése a keményítő kivonására. Az áztatás tejsav és kéndioxid rezisztens, régen vörösfenyő, ma rozsdamentes acél kádakban, ellenáramban történik. Mi történik az áztatás alatt? Vízadszorpció: csíra 4, endosperm 8 óra alatt telítődik vízzel a vízfelvétel a hőmérséklet növelésével gyorsítható, de 60°C fölött káros Vízoldható anyagok extrakciója, óra, 48-52°C. A szemek víztartalma 16%-ról 45%-ra nő, a szárazanyag tartalom 6-6,5%-a kioldódik. Kénessav hatása: a protein mátrixot fokozatosan duzzasztja, a fehérjék kollodiálisan diszpergálódnak, biszulfit ion reagál a diszulfid hidakkal, redukálja azokat, a termék jobban hidratálódik és oldódik Tejsavas erjedés: a kukoricaszem felületén tejsavbaktériumok Lactobacillus bulgaricus az áztatólé oldott szénhidrátjaiból tejsavat termel, ez savanyodást okoz, a kukoricából kioldódó bázikus anyagokkal reagálva pH 3,9-4,1-re pufferol 2 napos áztatás  puha szem (SO2 miatt büdös), a csíra kiroppantható, a szem frakcionálható Mezőgazdasági iparok - Keményítő

26 Keményítőgyártás technológia III. Az áztatás
kukoricából Mezőgazdasági iparok - Keményítő

27 Keményítőgyártás technológia III.
kukoricából Durva őrlés célja a csíra rész leválasztása a magról kukorica + víz  őrlőberendezésre forgó és álló tárcsa távolsága  lehetőleg minimális csírasérülés, maximális csíraleválasztás Csíra elválasztása fajsúlykükönbség alapján hidrociklonnal  felül: csíra (kisebb fajsúly: 1,03 g/cm3) alul: endosperm + héj (nagyobb fajsúly: 1,6 g/cm3) Finom őrlés, majd rosteltávolítás rost (héj) eltávolítása ívszita rendszeren rost elválasztása után a keményítő még 5-8% fehérjét tartalmaz ezeket centrifugál szeparátorral, vagy hidrociklonokkal választják el keményítő fs.:1,5 fehérje fs.:1,1 elválasztás  keményítő mellett max. 0,3% fehérje a fehérje elválasztása után a keményítőtejet dobcentrifuga, vákuumdobszűrő segítségével szikkasztják, majd pneumatikus szárítóban szárítják. Mezőgazdasági iparok - Keményítő

28 Keményítőgyártás technológia III.
kukoricából Mezőgazdasági iparok - Keményítő

29 Keményítő gyártása III.
kukoricából A kukorica és az abból kapott termékek aránya és összetétele a szárazanyag %-ában Mezőgazdasági iparok - Keményítő

30 Keményítőgyártás melléktermékei III.
kukoricából Fontos melléktermékek Áztatólé ebből 50%-ra töményítve  kukoricalekvár (corn steep liquor) Fermentációkhoz kiváló nitrogén forrás, gyógyszergyárakba Takarmányhoz keverve (a melléktermék rostokra szárítva) Csíraolaj 1980-as évek vége óta étkezései olaj (előtte takarmány) - koleszterincsökkentő kinyerés: préseléssel és extrakcióval (Corn Drop Kukoricacsíra Feldolgozó Kft, Szabadegyháza) megszünt Rostfrakció áztatólével, kiextrahált csírával, esetleg fehérjefrakcióval együtt  takarmány felesleget elégetik, pelletizálás vagy belőle biogázt állítanak elő műanyagba töltőanyag (lehetőség) „biorefinery” (lehetőség) Hemicellulóz frakció  corn fiber gum – mint a növényi gumi Fehérje frakció ha van rá piac, ezt külön értékesítik zein  bioműanyag (lehetőség) (gyanták és más bioplasztikus polimerek) Mezőgazdasági iparok - Keményítő

31 Keményítőgyártás melléktermékei III.
kukoricából Kukoricalekvár összetétele a szárazanyag %-ában Fehérje N 7,5 Peptid és amino N 35,0 Amid N és ammónia 7,5 Szénhidrát 2,4 Fitinsav (tartalék foszfor) (inozit-hexafoszfát K, Mg sója) 7,5 Hamu 18,0 ebből K 4,5 Mg 2,0 P 3,3 Tejsav 26,0 Mezőgazdasági iparok - Keményítő

32 GOP /A A gyógyszeripari előírásoknak megfelelő minőségű kukorica lekvár gyártási technológiájának kifejlesztése a Hungrana Kft-nél A gyógyszeripari előírásoknak megfelelő minőségű kukorica lekvár gyártási technológiájának kifejlesztése a Hungrana Kft-nél A projekt célja egy olyan szakaszos kukorica áztatási technológia megvalósítása, mely segítségével az áztatólé tulajdonságai (ásványi anyag tartalom, tejsav-tartalom, maradék cukor tartalom) bepárlást követően alkalmassá teszik az előállításra kerülő kukorica lekvárt a gyógyszeripari fermentáció alapanyagaként történő felhasználásra. A kukorica lekvár előállítása során a fontos változó a baktérium kultúra összetétele, az áztatóvíz tartózkodása az áztató kádban, a technológiai sor során alkalmazott hőmérséklet és az áramlás iránya, erőssége. A fenti technológia kialakításakor fontos szempontot képvisel az eredeti végtermékek minőségének megőrzése is. A projekt tehát egy optimalizált technológia kialakítására irányul, mely lehetővé teszi a mellék és kísérő termékből is magas hozzáadott értékű versenyképes termék előállítását, a főtermékek minőségének sérülése nélkül.  Kedvezményezett: Hungrana Kft., 2432 Szabadegyháza, Ipartelep, Telefon: 25/ , Fax: 25/ Közreműködő szervezet: MAG - Magyar Gazdaságfejlesztési Központ Zrt., 1139 Budapest, Váci út 83., Telefon: 40/ , Fax: 1/ Mezőgazdasági iparok - Keményítő

33 A kukoricamaghéj összetétele és felhasználása
mint műanyag tömőanyag

34 Fehérje frakció Definició:
A glutén: a gliadin és a glutenin keveréke a búza, rozs és árpa magjainak endospermjében található és a búzaszemek fehérjetartalmának 80%-át teszi ki. Mi a sikér? Gabonafélékben előforduló fehérjék: gliadin és glutenin keveréke. A sikér másik elnevezése a glutén. A búzaliszt sütőipari feldolgozhatóságának egyik legfontosabb jellemzője a sikértartalom és a sikér minősége. A sikérfehérjék vízben nem oldódnak, de víz hozzáadása és dagasztás hatására térhálós szerkezetű, rugalmas anyaggá alakulnak. Ez a rugalmas, nyújtható anyag képes „csapdába ejteni” a kelesztés során keletkező gázbuborékokat, így teszi lehetővé a tészta laza, lyukacsos szerkezetének kialakulását. Minél nagyobb a liszt sikértartalma, és minél jobb minőségű a benne található sikér, annál több gázt képes magában tartani a tészta. Nagy térfogatú, laza bélzetű kenyeret és könnyű, foszlós kelt tésztát vagy jól nyújtható rétestésztát csak magas sikértartalmú lisztből készíthetünk. A kukorica fehérjében két domináló frakció van: a lúgban oldható a-glutelin és az alkohololdható zein (40%) A kukoricafehérje nem GLUTÉN sajnos rosszul rögzült a technológiában (glutén frakció), az egzakt kifejezés: kukorica fehérje frakció Mezőgazdasági iparok - Keményítő

35 Fehérje frakció (a Hungrana honlapjáról)
Cornpro 232 (kukorica glutén) A kukorica glutén prémium minőségű, koncentrált fehérjét tartalmazó alapanyag haszonállatok, halak és kedvtelésből tartott állatok (kutya, macska) takarmányozására. A glutén a kukorica egyik fő összetevője. A nedves úti feldolgozás során nyerjük ki a kukoricából. A kukorica glutén hasznos jellemzői miatt több célra is kiválóan alkalmas: magas metionin (esszenciális aminosav) tartalma (2,4 g/100 g fehérje) lehetővé teszi hogy más, általánosan használt fehérje hordozók (pl. szójadara) aminosav összetételét kiegészítse. A termék alacsony hamu, kálium és nátrium tartalma, valamint természetes (a benne található antioxidáns tulajdonságokkal bíró cc. 160 ppm xanthophyll-nak köszönhető) sárga színe szintén kiemelkedő felhasználási lehetőséget biztosítanak. A könnyű emészthetőség, alacsony ásványi anyag és nem-allergizáló fehérje tartalom lehetővé teszi, hogy a kukorica glutén a prémium minőségű takarmány alapanyagok széles körében alkalmazható legyen. Célszerű lenne a fenti ismertetőben a „glutént” fehérjével helyettesíteni Mezőgazdasági iparok - Keményítő

36 Keményítő felhasználása
Szemcsés natív formában tablettakészítés – gyógyszeripar púderek – kozmetikai ipar Lebontási termékként hidegen duzzadó keményítő hipoklorittal oxidált keményítő dextrinek keményítőszörpök glükóz, glükóz átalakítási termékek Keményítő származékként keményítő foszfátészterek karboximetil keményítő kationos keményítők hidroxialkil keményítők keresztkötött éterszármazékok lebomló „műanyagok” – termoplasztikus keményítő Mezőgazdasági iparok - Keményítő

37 Izocukor előállítási technológia
Szabadegyháza cél: izocukor eá. izocukor: glükóz + fruktóz szirup Amerikában versenyképes a szacharózzal (nálunk is olcsóbb) Magyarországon nem tud betörni a kiskereskedelmi piacra, mert folyadék, de az üdítőgyártók (Coca-Cola) nagy mennyiségben használják Előállítási technológia lépései: 1. -amilázos bontás 2. amiloglükozidázos (AMG) és pullulanázos cukrosítás  glükóz 3. izomerizáció glükóz  fruktóz (42%) fruktóz dúsítása ioncserével fruktóz elválasztása ioncserés kromatográfiával, majd dúsítás  55%, 100%-os jó lenne diabetikus készítményekbe, de drága Mezőgazdasági iparok - Keményítő

38 Izocukor előállítási technológia
Keményítőtej 36-38%-os szuszpenzió a keményítő még zárt szemcse az enzimek nagyon lassan dolgoznának a kukoricakeményítő csirizesedési pontja 62°C (ezen olyan lenne, mint a gumi), nem szabad lassan felmelegíteni Jet cooker pillanatszerű felmelegítés bar-os direkt gőzzel °C-ra így oldat lesz és nem csiriz kevés -amiláz és Ca2+ adagolás (E stabilitásához kell) mellett -amiláz: Bacillus licheniformis/ Bacillus subtilis majd expanziós ciklonban szétrobbannak a szemcsék (termikus + enzimes feltárás) Folyósítás 90-100°C, perc újabb -amiláz adagolás termék: DE dextrin (kb. 5-ös tagszámú oligomerek, jódpróba negatív) Mezőgazdasági iparok - Keményítő

39 Izocukor előállítási technológia
-amilázos bontás (elfolyósítás) expanzió DS= dry substance (szárazanyag) Mezőgazdasági iparok - Keményítő

40 Izocukor előállítási technológia
Na2CO3 szerepe pH beállítása pH függ az alkalmazott enzimtől Fejlesztések -amiláz Ca2+ igény csökkentése, mert a Mg2+ igényű enzimnek (izomeráz) méreg a Ca2+ enzimek hőfokoptimuma közelítsen -amiláz hőfokoptimuma 85-90°C, de a következő enzimé (AMG) 60°C enzimek pH optimuma kb. azonos legyen ne kelljen a 2 lépés között pH-t állítani Enzim gyártók Genencor Novozymes Mezőgazdasági iparok - Keményítő

41 Izocukor előállítási technológia
Cukrosítás alkalmazott E: amiloglükozidáz (AMG) (Hungrana:+ pullulanáz) enyhén savas körülmények, pH 4,5-4,8 a dextrinláncok rövidülésével lassul a reakció reakcióidő: 60 óra termék DE: 97-98 szűrés kovaföldes vákuumdobszűrőn aktívszenes derítés, szűrés Mezőgazdasági iparok - Keményítő

42 Izocukor előállítási technológia
cukrosítás Mezőgazdasági iparok - Keményítő

43 Izocukor előállítási technológia
Izomerizáció E: immobilizált glükóz izomeráz (drága) alkalmazása előtt teljes ioncsere, mert a Ca2+ méreg az izomeráznak MgSO4 + Na-hidrogénszulfit (vagy Na-piroszulfit ) adagolás  mikrobiológiai stabilitás sterilezés szükséges egy-egy kolonnát napig lehet használni izomerizáció hőfoka: 42-45°C pH 7,8 izomerizáció után újabb ioncsere a hozzáadott vegyszerek eltávolítására termék: izocukor 71,5%-ig töményítik, így 1 liter izocukor = 1 kg kristálycukor valamivel olcsóbb, mint a kristálycukor; jobban adagolható, könnyebben kezelhető fűtött tartálykocsikban szállítják (min. 30°C, alacsony hőmérsékleten a fruktóz kikristályosodik) maltózszörp + izocukor  csökkenti az izocukor kristályosodási hajlamát felhasználás: üdítő-, sör-, édesipar (korábban), ma a Coca-Cola 55% fruktóz tartalmú HF szirupot használ fel Mezőgazdasági iparok - Keményítő

44 Izocukor előállítási technológia
izomerizálás izoszörp Mezőgazdasági iparok - Keményítő

45 „High fructose” szirup
HF szirup előállítása üdítőgyárak igénye: megfelelő édesség elérése glükóz és fruktóz kromatográfiás elválasztása 50 m3-es ioncserélő gyanta töltetek 4 db kolonna a 42% fruktóz-tartalmú izoszörp + fruktóz szirup különböző arányban  különböző fruktóz tartalmú szörpök üdítőiparnak 55% fruktóz tartalmú szirup kell 95% fruktóz-tartalmú szirup  diabetikus készítmény Relatív édesség répacukor (szacharóz, glükóz-fruktóz diszacharid) 100% szőlőcukor (glükóz) 60% fruktóz % izoszörp (glükóz-fruktóz elegy, 42% fruktóz) 100% táplálkozás szempontjából jobb, mint a répacukor, mert monoszacharid Mezőgazdasági iparok - Keményítő

46 Keményítőtermékek izoszörp Mezőgazdasági iparok - Keményítő

47 Keményítőtermékek Sűrített dextróz
eá.: -amilázos bontás után további hidrolízis AMG-zal, DE=98 derítés, ioncsere, besűrítés Ciklodextrin 6-8 glükózból álló gyűrűs vegyület szag-, illatanyagok kivonása, mérgező anyagok „bezárása” (pl. talajremediáció) Győrben állítottak elő Fermentációs termékek glükózból etanol („szeszgyártás” előadásban részletesen) Maltóz szirup DE=50-60, 50% maltóz (egyéb cukrok is, nem csak maltóz) eá.: -amilázos bontás után további hidrolízis gomba eredetű amilázzal gyáron belül használják fel, az izocukorhoz keverik  kristályosodás csökken Maltóz termék csak maltóz Mezőgazdasági iparok - Keményítő

48 Keményítőtermékek Kristályos dextróz dextróz = glükóz = szőlőcukor
6 szénatomos redukáló monoszacharid (hexóz) előállítása a keményítő teljes hidrolízisével korábban savkatalízissel, majd savas-enzimes ma többnyire enzimes + enzimes technológiával kiindulás 98 DE dextróz szirupból enzim inaktiválás szilárd szennyezők eltávolítása, színtelenítés: aktívszén, kovaföld adagolás, vákuumdobszűrés vákuumbepárlás  50-55% sz.a. tartalom színtelenítés: aktívszén, kovaföld vákuumbepárlás  70-72% sz.a. tartalom kristályosítás 46°C-on, beoltás 10% kristályos dextrózzal  a hőmérséklet programozva 2-4 nap alatt 20-25°C-ra csökken  kb. 60% glükóz kristályosodik ki többi glükóz az anyalúgban marad: hidrol (kiváló fermentációs szénforrás) termék: -D-glükóz monohidrát (Szabadegyházán állítanak elő ezt is) Mezőgazdasági iparok - Keményítő

49 Keményítőtermékek Keményítő kissé bontva  dextrinek DE=5-20
a keményítővel szemben nagy koncentrációjú oldat készíthető belőlük, mely vékony rétegben megszárad és erős filmet képez azonos vagy eltérő felületek között erős kötést hoz létre Borax vagy Na-borát adagolással növelhető a ragasztó viszkozitása, stabilitása, ragasztó képessége ragasztóként használja a papíripar többrétegű zsák- és hullámpapíroknál üvegcimke ragasztóként (mikrobiológiailag megtámadható) Keményítőszörp 30-50% bontásfokú, 80% sz.a. tartalmú sűrítmények édesipar: szacharóz kristályosodásának gátlására konzisztencia beállításra nedvességtartalom stabilizálásra Régebben mindkettőt savkatalizált reakcióban, jelenleg enzimes katalízissel állítják elő. Mezőgazdasági iparok - Keményítő

50 Egyéb termékek hidegen duzzadó / vízoldható keményítő
feloldott, szárított keményítő eá.: a keményítőszemcséket irreverzibilisen fel kell tárni (manapság jet-cookerban), majd fűtött hengereken, vagy porlasztva szárítani felhasználás öntödei homokformák és tapéták ragasztása papírgyártásnál ragasztóként élelmiszeriparban instant készítmények (pl. főzés nélkül készíthető puding) konzisztencia biztosítása tészták, sütemények vízkötő képességének javítása, légbuborék bezárás húskészítményekben nedvesség stabilizáló levesporokban zsírbezárással avasodás, oxidáció gátlása Mezőgazdasági iparok - Keményítő

51 Egyéb termékek hipoklorittal oxidált keményítő
eá.: csirizesedési hőmérséklet alatt Na-hipoklorittal Be° (1,16-1,2 g/cm3) szuszpenzióban Be°: Baumé fok: a sűrűség kifejezésére az iparban ma is használt, de elavult és önkényes fajsúly egység, átszámítás: sűrűség= 144,3/(144,3- Be°) pH 8-10, 20-24°C 5-10% aktív klór jelenlétében az oxidálószer a keményítő amorf részein hat az oxidáció alatt glikozidos kötés hasadás is fellép, minden kötés hasadása 4-5 atom oxigén felvétellel jár (1 karbonil- és 2 karboxil-csoport képződése) túlnyomó részét (85%) a papíripar felületkezelésre használja  írhatóság, nyomtathatóság javul (lényeges, hogy behatoljon a rostok közé, s közben sima felületet biztosítson) textilipar írezésre (szálak átitatása szövés előtt, utána keményítő enzimes lebontása) mosodaipar keményítésre Mezőgazdasági iparok - Keményítő

52 Keményítőszármazékok
Keményítő foszfát észterek Keményítő monofoszfát észter eá.: ortofoszfát vagy tri-polifoszfát sókkal készült oldattal permetezik a száraz vagy szűrő-nedves keményítőt, pH 5-8,5 óvatos szárítás, majd egy órán át °C a termék szubsztitúció foka =f(pH, T, t) vízoldhatósága és viszkozitása =f(szubsztitúció fok) felhasználás: zselatin, növényi gumik helyettesítésére mélyhűtött élelmiszerek készítéséhez – nincs szinerézis (víz elkülönülése, szivacsos szerkezet kialakulása) instant készítményekhez (pl. puding, majonéz) vörös iszap ülepítésére, vasércek flotálásos dúsítására Keményítő foszfát diészter eá.: 2 keményítő molekulából és trimetafoszfátból, pH 10-11, °C felhasználása: kiváló főzési tulajdonságai miatt sütemények, gyümölcsöntetek, csecsemőételek sűrítésére Mezőgazdasági iparok - Keményítő

53 Keményítőszármazékok
Karboxi-metil keményítő eá.: keményítő + monoklór-acetát NaOH jelenlétében keményítőmolekulák vízoldhatóságát a karboxil csoport bevitele jelentősen befolyásolja felhasználása: élelmiszeripar fagylalt stabilizálásra gyógyászatban bázikus alkaloidokat, antibiotikumokat megkötve stabilizál Keresztkötött éter-származékok leggyakrabban elterjedt az epiklórhidrinnel térhálósított keresztkötésű keményítő a szubsztitúciófok előrehaladtával növekszik a csirizesítési hőmérséklet, csökken a duzzadás, nő az oldat viszkozitása bizonyos keresztkötés elérése után a szemcse még duzzad, de felszakadni már nem tud tovább növelve a keresztkötések számát már nem is duzzad, pl. gőzzel sterilezhető felhasználás: a duzzadó, de nem oldódó termék szárazelemekben elektrolit-hordozóként használatos a nem duzzadó termék porozószerek töltőanyagaként használható Mezőgazdasági iparok - Keményítő

54 Keményítőszármazékok
Kationos keményítők különböző rendű aminokat tartalmazó polikationok primer, tercier, kvaterner aminok felhasználás: papíriparban lapképzésnél (javul a negatív töltésű cellulóz rostok beépülése a papírba, nő a szakító-szilárdsága, kevésbé törik) flokkuláció, ellentétes töltések dehidratálják és semlegesítik a cellulózrostok felületét, ezáltal elősegíti a H-kötéses asszociációt kiváló ivóvíz és szennyvíz flokkulálószerek, biodegradálhatók Hidroxi-alkil keményítők a leggyakrabban a hidroxi-etil- és hidroxi-propil-keményítő terjedt el (lúgkatalízissel etilén-oxid ill. propilén-oxid kapcsolásával állítják elő) a belőlük készült film átlátszósága, flexibilitása, simasága és oldhatósága kiváló felhasználás: papír felületi kezelésére (hasonlóan a hipoklorittal oxidált keményítőhöz) textiliparban az írezett szál feldolgozása kedvezőbb, írtelenítése mosószerrel is megoldható folyékony ruhakeményítő szerként dextrinizálva jobb ragasztó, mint a nem szubsztituált dextrinek Mezőgazdasági iparok - Keményítő

55 A keményítő műanyagipari felhasználása Biodegradálható „műanyagok”
Thermo Plasticized Starch Amilóz / Amilopektin arány Keményítő + Plaszticizáló szer Víz + Poliolok glicerin mellett (~30-40 v/v %) Hő Előny: - környezetbarát - biodegradálható Megoldás: adalékanyagok (cellulóz, hemicellulóz, fehérje, lignin, polikaprolakton) Hátrány: - vízáteresztő - mechanikailag gyenge Felhasználási területek: Csomagolóanyagok Evőeszközök Komposzt zsákok Pelenka Jutalomfalat / „csont”

56 a Hungrana Kft termékei
Natív keményítő eá.: víztelenítés dobcentrifugával, vákuum-dobszűrővel, majd pneumatikus szárítóval felhasználás: tablettakészítés, púderek Dextrinek eá.: hősokk 110°C-on -amilázzal jódpróba negatív felhasználás: ragasztók Keményítőszörp eá.: további hőkezeléssel és további -amiláz adagolással, DE 40 tisztítás ioncserével sűrítés vákuum-bepárlással felhasználás: édesipari termékekben töltelék, szaloncukor, rágógumi a szacharóz kristályosodásának gátlására konzisztencia beállítására, nedvesség stabilizálásra Színtelen oldatok, ízük a gyengén édestől az édesig terjed Kristályos dextróz, izocukor, HF szipup, takarmény, pellet.... Mezőgazdasági iparok - Keményítő

57 Szente Lajos, Fenyvesi Éva ELTE kód: kv2n9o31
Ciklodextrinek, mint a szénhidrátalapú nanotechnológia sokoldalú képviselői Szente Lajos, Fenyvesi Éva ELTE kód: kv2n9o31 A ciklodextrinek az innovatív gyógyszerformulázás kedvelt segédanyagai, különleges szupramolekuláris szerkezetek alapelemei, a királis elválasztások legfontosabb szelektorai. Vizes oldataik a zöldkémia elfogadott oldószerei. Ma már a legtöbb nagy gyógyszergyár formulázási protokolljában szerepel a ciklodextrines komplexálás. Az analitika, különösen a királis elválasztások területén szinte megkerülhetetlen a ciklodextrinek alkalmazása. A tervezett előadások ezeken a tématerületeken mutatják be a tájékozódáshoz szükséges alapismereteken kívül a kutatások legújabb eredményeit. Mezőgazdasági iparok - Keményítő