Keményítőiparok technológiái
Dr Réczey Istvánné, Dr. Fehér Csaba
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék
Biofinomító Kutatócsoport
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, Ászáron, megszűnt)
www.starch.eu/european-starch-industry
3
www.starch.eu/european-starch-industry
www.starch.eu/european-starch-industry
5
Lehetőségek a keményítő nem élelmiszeripari felhasználására
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
10
Keményítő szerkezete és tulajdonságai
Szerkezete
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
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
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
Mind a keményítő, mind a jód analitikában nagy jelentősége van. Pl.: jelzi a keményítő lebontásának mértékét (nekünk most a technológia során ez lényeges).
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))
http://web.virginia.edu/Heidi/chapter7/chp7.htm
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
14
Keményítő gyártása I.
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 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
burgonyából
Keményítőgyártás technológia I.
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
burgonyából
16
Keményítőgyártás technológia I.
burgonyából
Keményítőgyártás technológia I.
burgonyából
Magyarországi kukorica és búza feldolgozás
Szabadegyháza (1987): www.hungrana.hu -Hungrana Kft: 1,2-1,3 millió tonna kukorica
Keményítő termékek; etilalkohol; takarmány
Dunaföldvár (2012): www.pannoniabio.com
Pannónia Etanol Zrt Új név: Pannonia Bio; Biofinomítóvá kíván válni : 1,1 millió tonna kukorica
Etilalkohol; takarmány, kukorica olaj
Tiszapüspöki (2015): www.kallingredients.hu Kall Ingredients: 500 000 t kukorica
Keményítőtermékek, etilalkohol, takarmány
Visonta (2019): www.viresol.hu VIRESOL 250 000 t búza
Keményítőtermékek, etilalkohol, takarmány
18
A világ búzatermelése és igénye
a világ kukorica termelése és igénye
20
Keményítőgyártás technológia (II)
búzából
Arány
% Fehér
-je Kemé-
nyítő cukor cellulóz Pento-
zán zsír hamu
Teljes szem 100 16 63 4,3 2,8 8,1 2,2 2,2
Endospermium 81,6 12,9 78,8 3,5 0,2 2,7 0,7 0,5
Csíra 3,3 37,7 - 26,1 4,5 9,7 16 5,3
Héj+aleuron 15,1 28,8 - 4,1 16,2 33,6 7,7 10,3
Búzaszem összetétele
22
Keményítőgyártás technológia II.
búzából
Búzakeményítő gyártás alapja
a sikérfehérje mellől a keményítőszemcsék kimoshatók
búzaliszt + 40% víz tészta
a tésztából kimossák a keményítőt, visszamarad: sikér
Keményítőgyártás technológia II.
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,
búzából
VIRESOL
Új Búzakeményítő üzem épült 2018/19-ben Visontán (Heves megye)
Évente 250 000 tonna búzát dolgoz fel hulladékmentesen
Termékek:
Keményítő Vitális glutén Maltodextrin
DDGs takarmány etilalkohol
24
Tisztítás, tárolás, őrlés Tisztítás, tárolás, őrlés Tisztítás, tárolás, őrlés Tisztítás, tárolás, őrlés
Nedves szeparálás Nedves szeparálás Nedves szeparálás Nedves szeparálás
Szárítás, csomagolás Szárítás, csomagolás Szárítás, csomagolás Szárítás, csomagolás Szárítás, csomagolás Szárítás, csomagolás Szárítás, csomagolás Szárítás, csomagolás
Nedves úti módosítás, tisztítás Nedves úti módosítás, tisztítás Nedves úti módosítás, tisztítás Nedves úti módosítás, tisztítás
Szárítás, csomagolás Szárítás, csomagolás Szárítás, csomagolás Szárítás, csomagolás
Folyósítás, erjesztés Folyósítás, erjesztés Folyósítás, erjesztés Folyósítás, erjesztés
Desztillálás, víztelenítés, Desztillálás, víztelenítés, Desztillálás, víztelenítés,
Desztillálás, víztelenítés, Bepárlás, szárítás, Bepárlás, szárítás, Bepárlás, szárítás, Bepárlás, szárítás, BÚZABÚZA
Liszt Liszt
Korpa Korpa
Nedves glutén Nedves glutén
VITÁLIS GLUTÉN VITÁLIS GLUTÉN
B-keményítő tej B-keményítő tej
A-keményítő tej A-keményítő tej
Szeszmoslék Szeszmoslék
