Sirope de maíz

Antecedentes

El jarabe de maíz es uno de varios edulcorantes naturales derivados del almidón de maíz. Se utiliza en una amplia variedad de productos alimenticios que incluyen galletas, galletas saladas, salsa de tomate, cereales, yogures aromatizados, helados, carnes en conserva, frutas y verduras enlatadas, sopas, cervezas y muchos otros. También se utiliza para dar un sabor aceptable a sobres, sellos y aspirinas sellables. Un derivado del jarabe de maíz es el jarabe de maíz con alto contenido de fructosa, que es tan dulce como el azúcar y se usa a menudo en refrescos. El jarabe de maíz se puede enviar y usar como un líquido espeso o se puede secar para formar un polvo cristalino.

El uso del maíz como producto alimenticio se remonta aproximadamente al 4000 a. C. cuando se cultivó cerca de lo que hoy es Oaxaca en México. Debido a su resistencia natural, el maíz fue cultivado con éxito por personas en gran parte del hemisferio occidental. Fue importado a España desde las Indias Occidentales alrededor de 1520 A.D. y pronto se convirtió en un alimento popular en toda Europa.

A medida que se extendió el uso del maíz como producto alimenticio, se desarrollaron varias máquinas para ayudar a procesarlo. Los molinos de agua, que se habían utilizado para moler trigo y otros granos durante miles de años, se adaptaron para moler maíz seco. A principios de la década de 1700, se había patentado un dispositivo para pelar maíz (quitar los granos de maíz secos de la mazorca). El proceso de refinación utilizado para separar el almidón de maíz de los granos de maíz se llama proceso de molienda húmeda. Fue patentado por Orlando Jones en 1841 y Thomas Kingsford estableció la primera planta comercial de molienda húmeda en los Estados Unidos en 1842.

El proceso para convertir almidones en azúcares se desarrolló por primera vez en Japón en los años 800 utilizando arrurruz. En 1811, el químico ruso G.S.C. Kirchoff redescubrió este proceso cuando calentó almidón de papa en una solución débil de ácido sulfúrico para producir varios edulcorantes derivados del almidón, incluida la dextrosa. En los Estados Unidos, este método de conversión de ácido se adaptó al almidón de maíz a mediados del siglo XIX y los primeros edulcorantes de maíz se produjeron en una planta en Buffalo, Nueva York, en 1866. Este proceso siguió siendo la principal fuente de jarabe de maíz hasta 1967. cuando se comercializó el método de conversión enzimática para producir jarabe de maíz con alto contenido de fructosa. Al principio, se trataba de un proceso por lotes que requería varios días. En 1972, se desarrolló un proceso continuo de conversión de enzimas que redujo el tiempo a varios minutos u horas.

Hoy en día, los jarabes de maíz son una parte importante de muchos productos. En 1996, había 28 plantas de refinación de maíz en los Estados Unidos que procesaban un total de aproximadamente 72 mil millones de libras (33 mil millones de kg) de maíz. De esa cantidad, alrededor de 25 mil millones de libras (11,4 mil millones de kg) se convirtieron en jarabes de maíz y otros edulcorantes de maíz. Estos productos a base de maíz suministraron más del 55% del mercado de edulcorantes nutritivos en los Estados Unidos.

Materias primas

Hay varios miles de variedades de maíz, pero la variedad conocida como maíz amarillo n. ° 2 es la fuente principal de jarabe de maíz. Es una variedad común que se cultiva en la parte del medio oeste de los Estados Unidos y en otras partes del mundo. Pertenece a una familia de maíz que deriva su nombre de la pequeña abolladura al final de cada grano.

Otros materiales utilizados durante el proceso de conversión de maíz en jarabe de maíz incluyen azufre dióxido, ácido clorhídrico o varias enzimas y agua.

El
proceso de fabricación

El jarabe de maíz se produce en plantas de procesamiento conocidas como molinos de maíz húmedo. Además del jarabe de maíz, estos molinos producen muchos otros productos de maíz, como aceite de maíz, almidón de maíz, dextrosa, pasta de jabón, pienso para animales y varios productos químicos utilizados en otros procesos industriales.

Separar el almidón de maíz del maíz

• 1 Los granos de maíz secos y sin cáscara se transportan al molino en camiones, vagones o barcazas. El maíz se descarga en un pozo de almacenamiento donde se pesa y se toman muestras.
• 2 Los granos se extraen del hoyo en transportadores y se pasan por un conjunto de cribas vibratorias o rejillas de metal perforadas para eliminar los palos, cáscaras, piedras y trozos de mazorca. Una ráfaga de aire controlada elimina la paja y el polvo, mientras que los electroimanes capturan los clavos, tornillos o trozos de metal que puedan haber caído entre los granos durante la cosecha, el desgranado o el envío.
• 3 Los granos limpios se colocan en una serie de tanques grandes de acero inoxidable llamados tanques empinados. Cada tanque contiene alrededor de 168,000 lb (76,000 kg) de granos. Se hace circular agua tibia con una pequeña cantidad de dióxido de azufre a través de los tanques. El dióxido de azufre reacciona con el agua para formar una solución de ácido sulfuroso débil. Este proceso continúa durante aproximadamente 20-40 horas y se usa para ablandar los granos y facilitar la separación del almidón.
• 4 Los granos ablandados se pasan a través de molinos gruesos para remover la porción interna del grano, llamada germen, que contiene la mayor parte del aceite de maíz. Cada molino tiene un disco estacionario y uno giratorio. El espacio entre los dos discos se ajusta para desgarrar el grano sin aplastar el germen.
• 5 La pulpa resultante se transfiere a un conjunto de separadores ciclónicos llamados separadores de gérmenes o hidroclones. Los gérmenes, que son menos densos que las otras partes del grano, se extraen de la pulpa mediante fuerza centrífuga. Luego, los gérmenes se bombean a una serie de pantallas y se lavan varias veces para eliminar cualquier resto de almidón. Los gérmenes limpios se calientan y presionan para extraer el aceite de maíz para su posterior procesamiento en productos alimenticios y caldo de jabón.
• 6 El material restante de los separadores de gérmenes es una suspensión compuesta de almidón, proteína y fibra. Esta suspensión pasa a través de otro conjunto de molinos para arrancar el almidón que se pierde de la fibra. Luego, la fibra se atrapa en un conjunto de pantallas de lavado y se seca para convertirse en alimento para animales o fibra de salvado de maíz para su uso en cereales.
• 7 La mezcla de almidón y proteína, llamada almidón de molienda, se bombea a un conjunto de separadores centrífugos que hacen girar la mezcla a altas velocidades. Debido a una diferencia en la gravedad específica entre los dos materiales, el almidón más pesado se puede separar de la proteína más ligera, que se llama gluten. El gluten se seca y se vende como pienso.
• 8 El almidón se diluye con agua antes de lavarlo y filtrarlo de 8 a 14 veces para eliminar cualquier resto de proteína. Luego se vuelve a diluir y se pasa a través de un segundo conjunto de separadores centrífugos. El almidón resultante tiene una pureza superior al 99,5%. Parte de este almidón de maíz se seca y se empaqueta para su uso en productos alimenticios, materiales de construcción o para producir diversos productos químicos. El resto, generalmente la mayoría, se convierte en edulcorantes de maíz, incluido el jarabe de maíz.

Conversión de almidón de maíz en jarabe de maíz

• 9 El almidón de maíz se convierte en jarabe de maíz ordinario mediante un proceso llamado hidrólisis ácida. En este proceso, el almidón húmedo se mezcla con una solución débil de ácido clorhídrico y se calienta a presión. El ácido clorhídrico y el calor descomponen las moléculas de almidón y las convierten en azúcar. La hidrólisis se puede interrumpir en diferentes puntos clave para producir jarabes de maíz de diferente dulzor. Cuanto más tiempo se permita el proceso, más dulce será el jarabe resultante.
• 10 Luego, este jarabe se filtra o se aclara para eliminar cualquier sabor o color desagradable. Se refina y se evapora aún más para reducir la cantidad de agua.
• 11 Para producir un polvo de jarabe de maíz, también llamado jarabe de maíz sólido, el jarabe de maíz líquido se pasa a través de un tambor o secador por atomización para eliminar el 97% del agua. Esto produce un polvo de jarabe de maíz cristalino.

Conversión de jarabe de maíz en jarabe de maíz con alto contenido de fructosa

• 12 El jarabe de maíz común contiene azúcar dextrosa que es aproximadamente tres cuartas partes del dulce que el azúcar sacarosa del azúcar de caña o remolacha. En muchas aplicaciones de edulcorantes, esto es una ventaja porque no domina los otros sabores de la comida. Howev-. es decir, en algunas aplicaciones, como los refrescos, se desea un sabor más dulce. Para mejorar la dulzura del jarabe de maíz común, se somete a un proceso adicional llamado conversión enzimática. En este proceso, los azúcares dextrosa en el jarabe se convierten en azúcares fructosa más dulces por la acción de una enzima en una serie de pasos bajo temperaturas, presiones y acidez cuidadosamente controladas. Esto produce un jarabe de maíz de alta fructosa con un 42% de contenido de fructosa. Se utiliza en conservas de frutas y condimentos.
• 13 Para producir jarabes de maíz con un nivel de fructosa superior al 50%, jarabesel jarabe de fructosa al 42% se pasa a través de una serie de columnas de fraccionamiento, que separan y retienen el contenido de fructosa. La porción separada es aproximadamente 80-90% de fructosa y se elimina de las columnas con agua desionizada. Una parte de esto se retiene y vende para su uso en alimentos "ligeros" donde sólo se necesita una pequeña cantidad de edulcorante líquido. El resto se mezcla con otro jarabe de fructosa al 42% para producir un jarabe de fructosa al 55%, que se utiliza en refrescos, helados y postres helados.
• 14 Los jarabes de maíz con alto contenido de fructosa en polvo se pueden producir evaporando el agua del jarabe y luego encapsulando los granos de polvo para evitar que reabsorban la humedad. Pueden obtenerse cristales puros de fructosa procesando adicionalmente el jarabe de fructosa al 80-90%. Se utiliza en mezclas para pasteles y otros productos alimenticios donde se desea un edulcorante seco altamente concentrado.

Control de calidad

El jarabe de maíz se utiliza principalmente como producto alimenticio. En los Estados Unidos, su producción y uso están bajo el control de la Administración de Drogas y Alimentos (FDA) federal, que establece estrictos estándares de calidad. Los refinadores de maíz, trabajando a través de la Asociación de Refinadores de Maíz, han desarrollado procedimientos analíticos integrales para probar las propiedades de los productos de maíz, incluido el jarabe de maíz. Algunas de las propiedades importantes del jarabe de maíz son el contenido de dextrosa o fructosa, composición de carbohidratos, contenido de sólidos, dulzor, solubilidad, viscosidad y acidez. Además de monitorear los materiales y procesos utilizados para hacer jarabe de maíz, los fabricantes también toman muestras frecuentes del producto terminado para su análisis.

El futuro

Debido a la disponibilidad de maíz en los Estados Unidos, se espera que el jarabe de maíz y otros edulcorantes de maíz continúen usándose ampliamente en productos alimenticios.

También se espera que el maíz sea una fuente de muchos otros productos en el futuro. El etanol se puede derivar del maíz y ofrece un combustible de combustión más limpia que la gasolina para su uso en vehículos motorizados. El almidón de maíz se puede utilizar como materia prima para reemplazar el petróleo en la producción de productos químicos y plásticos. Los productos de maíz también pueden encontrar aplicaciones en la producción de medicamentos y antibióticos.