Wie unterscheidet sich der Herstellungsprozess von Dextrose und Maltodextrin?

Aus verfahrenstechnischer Sicht liegt der grundlegende Unterschied zwischen der Herstellung von Glukose und Maltodextrin in der Steuerung der Hydrolyseintensität (Hydrolyseintensität) und der Kombination der verwendeten Enzyme.

Obwohl beide Zutaten aus einer Stärkeaufschlämmung gewonnen werden und zunächst durch Alpha-Amylase verflüssigt werden müssen, unterscheiden sich die Prozesswege danach. Maltodextrin nimmt den Weg der "begrenzten Hydrolyse". Der DE-Wert (Glukoseäquivalent) wird im Bereich von 5 bis 19 geregelt. Wir brechen die Reaktion sofort gewaltsam ab, um die komplexen langen Ketten zu erhalten, und trocknen sie anschließend direkt.

Andererseits muss die Glukose "vollständig hydrolysiert" werden. Nach der Verflüssigung muss ein zweites Enzym, die Glucoamylase, zugeführt werden, und die Verzuckerung muss 48 Stunden (oder noch länger) lang durchgeführt werden, um die Kette vollständig in Einzelmoleküle der Glukose aufzuspalten, bis der DE-Wert über 99,5 steigt. Damit ist es aber noch nicht getan, denn es folgen noch eine Reihe mühsamer, tiefgreifender Reinigungs- und zeitaufwändiger Kristallisationsprozesse, um die endgültige feste Struktur zu erhalten.

Im Folgenden wird der spezifische Prozess der Demontage beschrieben:

Stärkeaufschlämmung und Vorverflüssigung

Um herauszufinden, wo sich die beiden Verfahren unterscheiden, müssen wir zunächst sehen, wo sie gleich sind. In den industriellen Rezepten ist der Ausgangspunkt, egal ob man Mais, Weizen, Kartoffeln oder Tapioka verwendet, derselbe: Man mischt die Rohstärke mit Wasser und stellt Stärkemilch her. Zu diesem Zeitpunkt ist die Stärke noch nicht wasserlöslich, und die Molekülkette ist ebenso kompliziert wie unübersichtlich.

Ob Glukose oder Maltodextrin, der erste Schritt ist die Verflüssigung. Während des Erhitzens geben wir Alpha-Amylase in das Gefäß. Das Zeug ist wie eine Schere, die die langen Stärkeketten willkürlich in kürzere lösliche Fragmente (z. B. Dextrin) zerschneidet. Zu diesem Zeitpunkt sind die chemischen Pfade der beiden völlig deckungsgleich. Aber gleich nach dieser ersten Unterbrechung weicht unsere Produktionsstrategie ab.

Maltodextrin-Herstellung

Ein zentrales Merkmal der Maltodextrinherstellung ist die begrenzte Hydrolyse. Bei der Entwicklung von Formeln, die Maltodextrin ist nicht für Süße oder Monosaccharid-Moleküle, wollen wir seine Füllung, Körper Form und Viskosität.

• Überwachung des DE-Wertes: Dieser Schritt ist wichtig, um ihn im Auge zu behalten. Wir wollen den Grad der Hydrolyse in einem bestimmten Bereich kontrollieren, normalerweise liegt der DE-Wert zwischen 5 und 19.
• Erzwungene Beendigung: Sobald die Stärke gerade so weit aufgebrochen ist, dass sie sich auflöst, aber noch eine signifikante multimere Struktur aufweist, muss sie sofort abgebrochen werden. In der Fabrik stellen wir in der Regel den pH-Wert ein oder setzen hohe Temperaturen ein, um die Alpha-Amylase zu inaktivieren und zu "bremsen".
• Behalten Sie komplexe Ketten bei: Aufgrund des frühen Stopps wird das Gemisch von komplexen langkettigen Polysacchariden und nicht von Einfachzuckern dominiert.
• Sofortige Sprühtrocknung (Immediate Spray Drying): Da wir diese Art von gemischtem lang- und kurzkettigem Pulver wollen, brauchen wir keine Kristallisation vorzunehmen und schicken es direkt zur Sprühtrocknung. Wenn das Wasser schnell verdunstet, werden diese komplexen langen Ketten in unserem gemeinsamen weißen, gut fließenden Pulver eingeschlossen.

Glukoseproduktion

Im Gegensatz zum "Punkt-zu-Punkt"-Ansatz von Maltodextrin ist der Prozess der Glukoseproduktion durch eine vollständige Hydrolyse definiert. Unser Ziel ist klar: die vollständige Umwandlung von Stärke in einzelne Glukoseeinheiten.

• Einführung der Glucoamylase: Nach der Verflüssigung mit α-Amylase kann diese nicht mehr gestoppt werden. Jetzt ist es an der Zeit, sich abzukühlen, um das Erscheinen der zweiten Schlüsselrolle, der Glucoamylase, zu begrüßen.
• Lange Verzuckerungszeit: Anders als bei der schnellen Entscheidung für Maltodextrin geht die Glukoseproduktion in eine lange Phase der "Wärmekonservierung", d. h. der Verzuckerung, über. Dieser Prozess ist recht zeitaufwändig, und die Blasen befinden sich oft mehr als 48 Stunden im Reaktionstank. Während dieser Zeit schneidet die Glucoamylase geduldig ein Glukosemolekül nach dem anderen vom Ende der Stärkekette ab.
• Sprint High DE: Die Reaktion wird so lange fortgesetzt, bis fast alle komplexen Ketten aufgebrochen sind, und der endgültige Sirup hat in der Regel einen DE-Wert von mehr als 99,5. Dies bedeutet, dass es sich bei dem Gemisch bereits um Glukose von sehr hoher Reinheit handelt.

Reinigung und Kristallisation

Die letzte große Hürde bei diesen beiden Verfahren ist die Art und Weise, wie die physikalische Form endet. Das Maltodextrin wird aufgesprüht und ist fertig, aber die hochreine Glukoselösung muss harte Nachbearbeitungsschritte durchlaufen.

• Tiefgreifende Reinigung: Sirup mit hohem DE-Wert muss gefiltert und durch Ionenaustauschchromatographie gereinigt werden, um Spuren von Verunreinigungen (z. B. Protein- oder Fettreste) zu entfernen, die das Kristallwachstum behindern könnten.
• Auskristallisieren: Die gereinigte Flüssigkeit wurde konzentriert und dann wurden Glukosekeimkristalle hinzugefügt. Dies führt zu einem extrem zeitaufwändigen Kristallisationsprozess. Die Flüssigkeit kühlt über mehrere Tage langsam ab, und diese kontrollierte Umgebung zwingt die Glukosemoleküle, sich in einer festen Gitterstruktur anzuordnen (normalerweise Glukosemonohydrat).
• Abtrennung: Schließlich werden die Kristalle und die Mutterlauge durch Zentrifugieren getrennt und getrocknet, bevor sie fertiggestellt werden.

Zusammenfassung der Prozessunterschiede

Merkmal	Maltodextrin-Herstellung	Herstellung von Traubenzucker
Hydrolyse Typ	Eingeschränkte Hydrolyse	Vollständige Hydrolyse
Verwendete Enzyme	Nur α-Amylase	α-Amylase + Glucoamylase
Ziel DE	5 - 19	> 99.5
Reaktionszeit	Kurz (vorzeitig abgebrochen)	Lang (48+ Stunden Verzuckerung)
Letzter Schritt	Sprühtrocknung	Kristallisation
Molekulare Struktur	Komplexe Polysaccharid-Ketten	Einzelne Glukosemoleküle