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" PROCEDE DE PRODUCTION DE SIROP D'AMIDON ".
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La présente invention est relative à des innovations et à des perfectionnements aux procédés commerciaux pour la production de sirops d'amidon à teneur élevée en maltose. Elle concerne, plus particulièrement, des procédés perfectionnés de production de tels sirops, présentant des valeurs D.E. (équiva- lent de dextrose) comprises entre 42 et 54, des teneurs en mal- tose comprises entre 35 et 70% par rapport à la base sèche (d.s.b' ainsi que des teneurs en dextrose (D) ne dépassant pas environ 12% (d.s.b.).
Les sirops d'amidon possédant les caractéristiques susindiquées conviennent spécialement pour des applications industrielles importantes. C'est ainsi que certains de ces sirops sont spécialement utilisables pour la fabrication de bonbons durs, dans lesquels ils ont moins tendance à brunir que les si- rops de mais ordinaires, tout en permettant l'utilisation de pH un peu plus élevés au cours de l'ébullition, ce qui permet de mieux contrôler la transformation du saccarose, sans développe- ment excessif d'une coloration.
D'autres avantages qui se mani- festent dans la fabrication de bonbons durs résident dans la durée de stockage prolongée, ainsi que dans le fait qu'il est possible d'augmenter le pourcentage de sirop de maïs dans les compositions pour bonbons, de manière à en réduire le coût.
Par ailleurs, étant donné que les sirops obtenus conformément à la présente invention sont un peu moins hygroscopiques que les sirops de mais ordinaires, cette propriété est bénéfique dans les bonbons durs, en ce sens que la cristallisation est retardée au cours de 1'emmagasinage des produits.
Un autre sirop d'amidon spécial préparé par le procédé suivant la présente invention constitue un produit de remplace-
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ment excellent du moût de bière normal dans l'industrie bras si- cole. Ce sirop d'amidon spécial possède un cycle de fermenta- tion global qui ressemble fortement à celui d'un moût normal.
D'autres applications spéciales des divers siropspréparés conformément à la présente invention sont connues et des appli- cations supplémentaires peuvent être envisagées dès à présent, à mesure que les sirops spéciaux seront produits à une échelle de plus en plus grande.
Les procédés suivant la présente invention consistent à. transformer à l'aide d'un acide et à diluer une suspension d'un amidon jusqu'à une valeur D.E. relativement faible de 10 à 19, après quoi, grâce à des techniques de traitement appropriées, la suspension est transformée, par voie enzymatique, à l'aide d'amylases de malt , d'a-amylases, d'amylases de malt combinées avec des amylases fongiques ou d'amylases de malt combinées avec des amylases bactériennes, jusqu'à ce que la valeur D.E. désirée comprise entre 40 et 54 soit obtenue avec une teneur en dextrose (D) n'excédant pas 12% d.s.b. et avec une teneur en maltose comprise entre 35 et 70% d.s.b.
"D.E." est l'abréviation communément utilisée pour 1' "équivalent de dextrose" d'un sirop de transformation de maïs et constitue une mesure de la teneur en sucres réducteurs (par exemple, dextrose, maltose, sucres supérieurs) et en dex- trines du sirop, cette teneur étant exprimée par le pourcentage de dextrose.
"F.E." est l'abréviation communément utilisée pour désigner la teneur en "extrait fermentexible" d'un sirop de transformation d'amidon. L'extrait fermentescible est déterminé en pesant une quantité suffisante de sirop, pour obtenir 30 g de dextrose, cette quantité de dextrose étant calculée d'après la teneur en équivalent:de dextrose. Cette quantité de sirop est diluée avec de l'eau jusqu'à un volume d'environ 300 cc. Au sirop dilué, on ajoute 2 g de levure de boulanger commerciale,
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ainsi qu'une quantité équivalente de nourriture pour levure, telle que la poudre d'extrait de levure Bacto (Digestive Fer- ments Co., Détroit).
Le mélange est admis à fermenter à la , température ambiante dans un flacon muni d'une soupape de Bunson, jusqu'à ce que la perte de poids n'excède pas 0,3 g en 24 heures. Ordinairement, 5 jours suffisent pour achever le stade de fermentation. La quantité d'alcool produite au cours de cette fermentation est alors déterminée par le procédé de 1' A.O.A.C., 4è édition, page 149. L'extrait fermentescible est calculé, d'après la teneur en alcool, à l'aide de l'équation suivante :
EMI4.1
Rendement total en alcool y ? inn Substande sèche de sirop 100
Il est à noter que la technique de transformation de suspensions d'amidon de maïs en sirop est ancienne et com- prend des procédés de transformation double dans lesquels une transformation préliminaire à l'acide est suivie d'une trans- formation enzymatique.
De tels procédés de transformations dou- j ble sont par esemple décrits dans le brevet allemand n 575.178 et dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n s 2.201.609, 2.891.869 et 2.822.303. Cependant, la présente invention s'écarte des procédés décrits dans ces brevets antérieurs à certains égards importants et ces différends constituent les perfectionnements que la présente inventjon a pour objet,
Le procédé général suivant la présente invention, dans lequel on part de suspensions d'amidon de mais possédant une teneur en amidon de l'ordre de 20 à 22 Bé, est le suivant: la suspension est transformée à l'aide d'un acide/et diluée à un pH d'environ 2,2, par traitement avec de la vapeur d'eau à température élevée et à une pression supérieure à la pres- sion atmosphérique, jusqu'à une valeur D.
E. de l'ordre de 10 à 19.
Lorsque la valeur D.E. désirée est atteinte, la suspension est neutralisée jusqu'à un pH d'environ 5, puis refroidie jusqu'à
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une température comprise entre environ 54 C et 62 C. Le substrat transformé à l'aide d'un acide est alors prêt à subirune trans- formation ultérieure à l'aide d'enzymes. Une quantité appropriée d'une enzyme ou d'un mélange d'enzymes choisies parmi les amyla ses de malt, les alpha amylases, les amylases de malt combinées avec des amylases fongiques, sinsique les amylases de malt com- binées avec des amylases bactériennes, est ajoutée au substrat et la transformation enzymatique est admise à se dérouler à une température comprise tntre 54 et 62 C.
Lorsque le degré de ! transformation désiré a été atteint, l'enzyme est inactivée, lorsque cela est nécessaire, après quoi la liqueur de tranefor- mation est soumise à des traitements de purification appropriée.
Après purification, le pH de la liqueur purifiée est réglé à une valeur comprise entre 4,8 et 5,3 et la liqueur putifiée est alors ! évaporée jusqu'à une concentration d'environ 43 Bé. Lorsque l'évaporation ou la concentration est terminée, le sirop fini est refroidi à une température ne dépassant pas environ 41 C.
La présente invention a ainsi pour objet un procédé pratique et économique de production de sirops de transformation de mais caractérisés par une teneur élevée en maître comprise entre 35 et 70% d.s.b., par une teneur faible en dextrose ne dé- passant pas 12% d. s.b. , avec des valeurs D.E. à 40 à 54. ,
L'invention est illustrée davantage par des exemples suivante:
EXEMPLE
A une suspension à 20-22 Bé d'amidon de mais double- ment lavé dans de l'eau, on ajoute, tout en agitant, environ 0,1% de HCl réel, par rapport au poids à sec de l'amidon. Cette pro- portion est obtenue, en mélangeant 0,525 kg de HC1 à 20 Bé par 378 litres de suspension d'amidon à 21 Bé. Le pH de la suspension . obtenue est de 2,2.
Cette suspension est transformée jusqu'à présenter une valeur D. E. de 14-19. en utilisant un jet de vapeur d'eau sous une pression de 3,85 kg/cm2, de façon à élever
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la température de la suspension jusqu'à environ 150 C cette température étant maintenue pendant 3 à 5 minutes.
La liqueur transformée au moyen d'acide chaud et diluée est neutralisée jusqu'à un pH de 5,0 ¯ 0,1 à l'aide de cendre de soude. Ceci nécessite environ 0,15% de cendre de soude sèche, par rapport au poids à sec des matières solides du sirop. Une solution de cendre de soude ou sel de soude cal- ciné contenant 0,68 kg de cendre de soude par 3,78 litres est utilisée pour la neutralisation. Après l'addition de la solution de cendre de soude, la liqueur de transformation à l'acide est refroidie jusqu'à une température de 54 à 57 C environ. La va- leur (substance sèche) de la'liqueur hydrolysée refroidie est déterminée et on y ajoute 0,5% en poids d'orge maltée for- tement active (Fromalt 72), par rapport au poids à sec des ma- tières solides contenues dans le sirop .
L'orge maltée doit être d'abord mise en suspension dans de l'eau jusqu'à former une bouillie homogène qui est ensuite ajoutée à la liqueur hy- drolysée. Après addition du (Fromalt 72),le pH de la liqueur est réglé, de manière appropriée, à une valeur comprise entre 5,3 et 5,6. Ensuite, tandis que la température de la liqueur est maintenue à une valeur comprise entre 54 et 57 C environ, l'enzyme peut agit sur la liqueur pendant 4 à 5 heures* jus- qu'à ce qu'une valeur D.E. de 42 soit atteinte.
Le pH est alors réglé à une valeur de 4,6 et 4,9, de la manière voulue, après quoi l'enzymeest désactivée en chauffant la liqueur à une tempe-* rature d'envirion 68-69 C, à laquelle elle est maintenue pendant 30 minutes. Ce chauffage peut avantageusement s'effectuer en utilisant de la vapeur d'eau.
La liqueur de transformation est alors purifiée en la filtrant d'abord sur un filtre garni d'une couche de Sweet- land ou Eimco ou sur un filtre analogue, la liqueur filtrée est alors traitée à l'aide de 0,7% de charbon activé à une tempéra- ture d'environ 68-69 C, en utilisant un système à contre-courant
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à deux passes, impliquant une évaporation jusqu'à une concen- tration d'environ 30 Bé après le premier traitement au charbon, ainsi qu'une filtration finale sur un filtre garni d'une couche préalable. Le sirop est alors purifié davantage à l'aide d'une résine échangeuse d'ions, de manière connue, de façon que l'on obtienne un produit présentant une coloration acceptable.
La liqueur purifiée est réglée à un pH de 4,8 à 5,3 et elle est ensuite évaporée jusqu'à une concentration d'environ 43 Bé - 0,1 Bé. Au sirop purifié et évaporé on ajoute ensuite 0,453 kg de bisulfite de sodium, 4,3 kg d'acide acétique et 2,03 kg d'acétate de sodium par 17.214 kg de sirop. La densité et la teneur en SO2 du sirop sont réglées, au besoin, pour satisfaire aux spécifications et la liqueur finale est refroidie à environ 40-41 C et chargée dans des camions citernes ou des fûts.
Le sirop final obtenu de la manière décrite dans l'exemple 1 peut être utilisé dans l'industrie de la confiserie, en particulier pour la fabrication de bonbons durs. Il présente une teneur sensiblement plus élevée en maltose et une teneur inférieure en dextrose que le sirop de maïs ordinaire.
La te- neur moindre en dextrose rend le sirop moins apte à brunir et cette stabilité améliorée de la coloration est spécialement avan- tageuse dans les bonbons durs, étant donné que des valeurs de pH quelque peu plus élevées peuvent être utilisées au cours du traitement à l'ébullition, ce qui permet de mieux contrôler l'in- version du saccharose, sans développement excessif de coloration: La valeur D.E. plus faible du bonbon fini peut être exploitée de l'une des matières suivantes: (1) pour améliorer la qualité globale, en augmentant la durabilité au stockage, ou (2) pour diminuer le prix, en augmentant le pourcentage de sirop de mais dans la composition.
De plus, le sirop est légèrement moins hygroscopique que le sirop de mais ordinaire et, dans les bonbons durs, cette propriété est bénéfique, en ce sens qu'elle retarde la cristallisation au cours de l'emmagasinage. Les proportions
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relatives des saccharides dans le sirop obtenu de la manière décrite dans l'exemple 1 sont les suivantes :
TABLEAU 1
EMI8.1
<tb> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Mono
<tb>
<tb>
<tb> Di <SEP> 45
<tb>
<tb>
<tb> Tri <SEP> 13
<tb>
<tb> Tétra <SEP> 5
<tb>
<tb>
<tb> Penta <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb> Supérieure <SEP> 27
<tb>
EXEMPLE 2,
Une suspension)d'amidon de mâle doublement lavée.! ..
20-22 Bé est transformée à l'aide d'un acide etdiluée de la manière décrite dans l'exemple 1, si ce n'est que la transforma- tion à l'acide s'effectue jusqu'à une valeur D.E. de 10-15, au lieu de la valeur de 14-19 de l'exemple 1. La liqueur hdrolysés transformée à l'acide et diluée est neutralisée et refroidie de la manière décrite dans l'exemple 1, après quoi elle est trans- formée enzymatiquement par addition de 0,2% de Fromalt 72 par rapport au poids des substances solides sèches contenues dans la liqueur, le pH étant maintenu à une valeur comprise entre 5,3 et 5,6, tandis que la température est maintenue à une va- leur comprise entre 54 et 57 C. environ.Lorsque la transformation enzymatique s'estdéroulée pendant 5 heures, la valeur D.E.
est vérifiée et une comparaison est effectuée avec la valeur D.E. obtenue dans des essais antérieurs, afin de déterminer si la valeur D.E. est bien comprise entre 47 et 50 au bout de 24 heures. Si cette comparaison révèle que la vitesse de trans- formation est trop lente, on ajoute une quantité supplémentaire de malt par fractions de 0,1% sous forme de matière fraîche. Si la valeur D. E. excède 50 à un moment quelconque, l'enzyme est désactivée, en chauffant la liqueur à une température d'environ 68-69 C pendant 30 minutes à l'aide de vapeur d'eau. Aussi long- temps que la valeur D.E..n'excède pas 50, l'enzyme ne doit pas être désactivée. La liqueur est alors purifiée et traitée de la manière décrite dans l'exemple 1, jusqu'à obtention du sirop final.
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Les proportions relatives des divers saccharides ' contenus dans des sirops préparés de la manière décrite dans l'exemple 2 sont les suivantes;
TABLEAU 2.
EMI9.1
<tb> en <SEP> poids <SEP>
<tb>
<tb> Mono <SEP> 11
<tb>
<tb> Di <SEP> 49
<tb>
<tb> Tri <SEP> 13
<tb>
<tb> Tétra <SEP> 2
<tb>
<tb> Penta <SEP> 2
<tb>
<tb> Supérieurs <SEP> 23
<tb>
EXEMPLE 3.
Une suspension ou bouillie à 20-22 Bé d'amidon de mais doublement lavé estransformée à l'acide et diluée de la manière décrite dans l'exemple 1, si ce n'est que le degré de conversionest tel que l'on obtienne une valeur D. E. comprise entre 10 et 15. Le sirop transformé à l'acide est ensuite neu- tralisé jusqu'à un pH de 5,0 - 0,1, puis refroidi à une t empéra- ture d'environ 58 à 62 C, après quoi on y ajoute 2% de Fromalt 72 par rapport Au poids à sec des matières solides contenues dans la suspension. Le pH est ensuite au besoin réglé à une valeur de 5,0 ¯ 0,1,
Le produit obtenu est ensuite transformé enzymatique- ment à une température d'environ 58 à 62 C, pendant une durée minimale de 5 heures, jusqu'à ce que la valeur D.E. désirée comprise entre 50 et 54 soit atteinte.
Si la valeur D.E. dépasse à un moment quelconque, 54, l'enzyme est désactivée par chauffa- ge du produit à environ 68-69 C pendant 30 minutes à l'aide de vapeur d'eau. Si la valeur D.E. n'excède pas 54, il n'est pas nécessaire de désactiver. Après la transformation enzymatique, la liqueur est filtrée sur un filtre du type à couche préalable, puis traitée à l'aide de 0,3% de charbon par rapport au poids des substances sèches contenues dans le sirop brut à environ 68-69 C. La liqueur est ensuite filtrée et évaporée jusqu'à une concentrationd'environ 30 Bé. après quoi elle est tr&itée à l'aide d'une quantité supplémentaire de charbon et filtrée.
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Le pH est réglé à une valeur de 4,8-5,2 et le sirop est évaporé jusqu'à une concentration de 43.0 Bé ¯ 1 Bé Apres refroidisse- ment jusqu'à environ 37 C. le sirop est transvasé dans des fûts oud'autres récipients.
Le sirop obtenu de la maniée décrite dans l'exemple 3 convient particulièrement pour être utilise dans l'industrie brassicole, étant donné qu'il présente une teneur erhydrates de carbone et une composition/se rapprochant fortement ocelle d'un moût de bière normal, en produisant un cycle de fermentation global qui ressemble fortement à celui d'un moût de bière normal.
Les proportions relatives des divers saccaTides dans le sirop de l'exemple 3 sont les suivantes*
TABLEAU
EMI10.1
<tb> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Mono <SEP> 12
<tb>
<tb> Di <SEP> 52
<tb>
<tb>
<tb> Tri13
<tb>
<tb> Tétra <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb> Penta <SEP> 2
<tb>
<tb> Supérieurs <SEP> 19
<tb>
Dans les exemples précédents l'orge nuitée fortement active Fromalt 72 peut être remplacée par d'autres matières en* zymatiques, telles que du malt traité à lucide gibberéllique, qui constitue une orge maltée traitée à l'aide d'acide gibberél- lique au cours du maltage;
un tel malte est fabriqué étendu par la société Rahr Malting Co., Manitowoc, Wisconsin;on peut aussi utiliser l'alpha amylase telle que 1' Enzyme LLM ven- due par Wallerstein Co., Inc., On peut également utiliser une combinaison d'une amylase de malt? et d'une amylase fongique ter que le produit dénommé "Rhozyme K-2" de Rohm et Haas; on peut encore utiliser une combinaison d'une amylase de maltaet d'une amylase bactérienne telle que le produit dénommé "Rhozyme H-39" de Rohm et Haas qui est une alpha amylase bactérienne.
Les matières enzymatiques seront utilisées en quantités diffé- rentes, selon leur activité.