Tehnologia de Extracție a Amidonului de Porumb

1.Amidonul:Generalitati

Amidonul este o substanţă organică, polizaharid de rezervă, specific organismelor vegetale, care se găseşte atat în ţesuturile fotosintetice, cât şi, în majoritatea ţesuturilor de rezervă (seminţele, fructele şi tuberculii plantelor) şi care se foloseşte în industria alimentară, chimică etc.

Funcţia amidonului în plante este aceea a unui compus de rezervă energetică, necesară păstrării vitalităţii seminţelor în timpul depozitării şi este utilizat la germinare, până la dezvoltarea frunzelor care, prin fotosinteză, pot ulterior sintetiza zaharuri simple.Pentru îndeplinirea acestei funcţii planta îşi sintetizează amidonul sub formă de granule. Granula de amidon este considerată o entitate compusă din straturi concentrice denumite striuri (inele de creştere).

În prezent, pe plan mondial, se extrag 25 milioane tone de amidon din diverse materii prime amilacee: porumb, grâu, cartofi, tapioca, manioc, etc. Din această cantitate se produc circa 12-13 milioane tone de produse obţinute prin tranformarea biotehnologică a amidonului, cum ar fi: maltodextrine, siropuri de glucoză şi dextroză, siropuri de maltoză şi maltooligozaharide, izosiropuri şi zaharuri de sinteză.

Dezvoltarea proceselor biotehnologice de valorificare a amidonului s-a putut face numai în urma obţinerii unor preparate enzimatice care permit o transformare eficientă a acestora.

Rafinarea porumbului a început în S.U.A. în timpul Războiului civil, odata cu dezvoltarea proceselor de hidroliză a amidonului din porumb. Până în acel moment principalele surse de amidon au fost grâul şi cartofii. Până în 1857 industria amidonului s-a dezvoltat foarte mult în S.U.A. Amidonul era singurul produs al rafinării porumbului.

Urmatorul mare eveniment în industria rafinarii porumbului a fost producerea dextrozei din amidonul de porumb în 1866. Această aplicaţie industrială cât şi dezvoltările ulterioare ale chimiei zaharurilor a reprezentat punctul maxim de dezvoltare a industriei amidonului. Alte dezvoltări ale acestui produs în industria îndulcitorilor din porumb a avut loc în 1882 odată cu prima producţie de zahar rafinat din porumb sau zahar anhidru.

Tehnologia siropului din porumb a avansat foarte mult odată cu introducerea pe piaţă a produselor obţinute prin hidroliză enzimatică. În 1921 a apărut dextroza cristalină hidratată utilizată la prepararea produselor de conversie joasă ca de exemplu maltodextrina şi siropurile cu densitate joasă. Purificarea şi cristalizarea dextrozei a fost deosebit de importantă deoarece îndulcitorii pe bază de porumb intrau în competiţie pe unele pieţe care reprezentau principalul domeniu al industriei zaharurilor.

Dezvoltările următoare au implicat izomerizarea dextrozei în fructoză, catalizată enzimatic. În urma acestei conversii s-au obţinut mai multe tipuri de siropuri.Dezvoltarea diferitelor tipuri de siropuri din porumb, maltodextrine şi sirop de porumb îmbogăţit în fructoză (High Fructose Corn Syrup - HFCS) din amidonul din porumb pot fi poate fi numită una dintre cele mai mari dezvoltări a industriei zaharurilor. Descoperirea uşurinţei de a realiza hidroliza amidonului din porumb la glucoză, în anul 1970, a condus la modificarea industriei alimentare, acesta devenind un produs important pe piaţă.

Amidonul este procesat şi rafinat din miezul boabelor de porumb utilizând o serie de procese de hidratare, cernere şi măcinare pentru o bună separare a amidonului de celelalte părţi componente ale miezului care vor fi utilizate pentru hrana animalelor. Amidonul este hidrolizat utilizând procese catalizate acide, acid-enzimă sau enzimă- enzimă. Prima enzimă termostabilă este α-amilaza care produce 10-20% glucoză. Viitoarele utilizări ale gluco-amilazei vor produce mai multă glucoză: 93-96%.

Produsele finale cu sirop de porumb (sirop de glucoză) vor conţine: sirop de porumb deshidratat, maltodextrine şi dextroză (glucoză).2

2.Amidon: Structură şi propietăţi

Caracteristici morfologice ale granulei de amidon:

Cereale Conţinut în amiloză, % Textura gelului format în apă Transparenţa pastei Dimensiunea granulei, μm Forma granulei

Porumb obişnuit 28 Gel ferm Opacă 5-25 Poliedrică

Porumb ceros <1 Pastă moale Transparentă 5-25 Rotundă

Porumb bogat în amiloză 55-70 Gel rigid Opacă - Rotundă

Grâu 30 Gel ferm Slab opacă 2-38 Poliedrică, lenticulară

Orez 24 Gel moale Slab opacă 3-8 Poliedrică

Din punct de vedere al compoziţiei chimice, amidonul este un homopolimer al D-glucozei, un amestec, format din 2 polimeri ( polizaharide): amilopectină (molecula ramificata) şi amiloză (molecula liniara), care diferă între ele prin structură şi reactivitate.

Formarea în plante:

• CO2 + H2O ----> CH2O + O2

• 6 CH2O ----> C6H10O5 + H2O, ambele reactii înfăptuindu-se la clorofilă, la lumină.

Amilopectina este unul din cele 2 polizaharide, ce intră în compoziţia amidonului, fiind cea mai răspândită în natură (aproximativ 70%), este formată din unităţi de α-D-glucoză. Aceasta are o greutate moleculară mai mare decât cea a amilozei, putând atinge masa de 1.000.000. În structura acesteia (ramificata), pe lângă legăturile 1,4 alfa-glicozidice, apar şi legături 1,6 alfa-glicozidice ( in proportie de 5-6%). Cu iodul în reactie, dă o culoare violetă.