ES2216821T3 - Proceso de maceracion de maiz para producir licor de la maceracion del maiz, que tiene un bajo contenido de azucares reductores. - Google Patents
Proceso de maceracion de maiz para producir licor de la maceracion del maiz, que tiene un bajo contenido de azucares reductores.Info
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Abstract
Un proceso de maceración de maíz para producir licor de la maceración del maíz, que tiene un bajo contenido de azúcares reductores que comprende: (a). Introducir licor fresco de maceración, que contiene desde 1000 hasta 2200 partes por millón de dióxido de azufre respecto al maíz. (b) Macerar el maíz durante un tiempo de maceración mayor que 10 horas a una temperatura desde 47, 8ºC (118ºF) hasta 51, 7ºC (125ºF). (c) Separar el licor de maceración del maíz a una tasa desde 7, 6 hasta 15, 1 litros (2-4 galones) por cada 35, 2 litros (bushel) de maíz. (d) Ajustar el pH a desde 4, 2 hasta 5, 5 a un tiempo entre aproximadamente 4 horas después de que el licor fresco de la maceración se haya introducido 1 hora antes de la separación del licor de maceración del maíz. (e) Mantener el licor acuoso de maceración separado a una temperatura desde aproximadamente 47, 8ºC (118ºF) hasta aproximadamente 51, 7ºC (125ºF) por entre 10 a 40 horas. (f) Evaporar el licor acuoso de la maceración.
Description
Proceso de maceración de maíz para producir licor
de la maceración del maíz, que tiene un bajo contenido de azúcares
reductores.
La presente invención se refiere a una mejora en
el proceso de molienda por vía húmeda para separar y recuperar
productos de maíz. Más particularmente, la presente invención se
refiere a un proceso mejorado de la maceración que resulta en una
facilidad de molienda mejorada que da rendimientos superiores de
almidón y en un licor acuoso de la maceración que tiene un nivel
inferior del contenido de azúcares reductores.
En el procesamiento acostumbrado del maíz, todo
el maíz se macera en agua, que contiene dióxido de azufre, a una
temperatura elevada y un pH ácido, durante un período prolongado de
tiempo. Durante el curso del embebimiento, las sustancias solubles
son extraídas del grano de maíz al agua de embebimiento, en la que
fermentan debido a la presencia de bacterias de ácido láctico en el
agua. Variables como el tiempo de embebimiento, niveles de SO_{2},
velocidad de retiro de agua, temperaturas, etcétera, se usan para
promover la separación. El licor resultante de la maceración se usa
como medio de fermentación para producir una gran variedad de
productos como enzimas, fármacos, etcétera. Debido a las muchas
diferencias en el proceso, la calidad del licor de la maceración
del maíz, encontrado en el mercado, varía ampliamente.
Una descripción temprana de un proceso de
maceración simple es expuesta en la patente de los EE.UU. RE 18,775,
donde el agua acidulada es añadida a un tanque único de maceración.
Luego de la separación del almidón, el agua es usada de nuevo en el
proceso. Otras descripciones tempranas de procesos de maceración,
que involucran el reciclado del licor acuoso de maceración de nuevo
al proceso, se encuentran en las patentes de los EE.UU Nº 58.824,
1.655.395, y 1.960.985.
La patente de los EE.UU. Nº 2.232.555 describe un
proceso, en el que el maíz se embebe en el agua acidificada con un
pH de 4,5 a 6,9 a una temperatura de 37,4ºC (125ºF) a 48,6ºC (145ºF)
durante aproximadamente 5 a 15 horas para proporcionar un extracto
que contiene cantidades considerables de carbohidratos o azúcares
solubles en agua.
La patente de los EE.UU. Nº 4.359.528 describe un
proceso para producir licor acuoso de maceración, que tiene un alto
contenido de aminoácidos y es útil en la producción de penicilina.
El proceso utiliza temperaturas decrecientes en una serie de silos y
en alta proporciones de reciclado del agua a maíz. Se ha informado
un pH de 3,95 a 4,2.
La patente de los EE.UU. Nº 4.980.282 describe un
proceso en el que el licor de la maceración se separa del proceso,
se incuba para desarrollar biomasa y la biomasa desarrollada se
trata a una temperatura entre 40ºC a aproximadamente 48ºC, a un pH
de al menos aproximadamente 3,5.
Mientras que produce licor de maceración de
diferentes grados de utilidad, ahora ha sido encontrado un proceso
que suministra un licor acuoso de maceración que tiene un bajo
contenido de azúcares reductores, necesario para usar como medio de
fermentación, mientras provee altos rendimientos de almidón.
De acuerdo con la presente invención se
proporciona un proceso para producir licor acuoso de maceración que
comprende:
- (a)
- introducir licor fresco de maceración que contiene desde 1000 hasta 2200 partes por millón de dióxido de azufre respecto al maíz;
- (b)
- macerar el maíz durante un tiempo de maceración mayor que 10 horas a una temperatura desde 33,6ºC (118ºF) hasta 37,4ºC (125ºF).
- (c)
- separar el licor de maceración a una tasa de 7,6-15,1 litros (2 a 4 galones) por 35,2 litros (bushel) de maíz.
- (d)
- ajustar el pH a desde 4,2 hasta 5,5 en un tiempo entre 4 horas después que el licor fresco de maceración se haya introducido a 1 hora antes de separar el licor del maíz.
- (e)
- mantener el licor de maceración separado a una temperatura desde 33,6ºC (118ºF) hasta 37,4ºC (125ºF) entre aproximadamente 10 a 40 horas.
- (f)
- evaporar el licor de maceración de maíz.
Para una comprensión más completa de la presente
invención, debe hacerse referencia a la siguiente descripción
detallada tomada en relación con los dibujos acompañantes, en los
cuales:
La Fig. 1 es una vista esquemática lateral en
elevación de la batería de silos usados en un proceso de maceración
del maíz.
La Fig. 2 es un gráfico que muestra el
rendimiento a almidón como una función del tiempo de maceración y
del tiempo de ajuste de pH.
La Fig. 3 es un gráfico de curvas que muestra la
incubación a temperaturas diferentes.
Las Fig. 4 y 5 son gráficos que muestran el por
ciento de azúcares reductores en licor acuoso de maceración en los
tanques de incubación antes y después de los ajustes de pH hacia en
el embebimiento.
Al llevar a cabo el proceso, los granos de maíz,
colocados en silos, se ponen en contacto con el licor de maceración,
que contiene desde 1000 hasta 2200 partes por millón de dióxido de
azufre a maíz. El maíz se macera por más de 10 horas y
preferentemente entre 20 y 48 horas a una temperatura desde 33,6ºC
(118ºF) hasta 37,4ºC (125ºF). La maceración se puede llevar a cabo
en un proceso en lotes, o en serie como se muestra en la Fig. 1.
Cuando se lleva en serie, se introduce el licor fresco de la
maceración sucesivamente en cada uno de los silos de la serie.
En un proceso normal de maceración, el pH es 3,8
a 4,1. Ha sido encontrado en el proceso de la presente invención que
ajustar el pH a desde 4,2 hasta 5,5, durante un tiempo entre 4 horas
a partir de que se haya introducido inicialmente el licor fresco de
maceración hasta una hora antes de que se separe el licor de
maceración del maíz, seguido por mantener el licor separado a una
temperatura desde 33,6ºC (118ºF) hasta 37,4ºC (125ºF) entre 10 a 40
horas, proporciona un licor acuoso de maceración que tiene un bajo
contenido de azúcares reductores. Esta característica hace que el
licor acuoso de la maceración sea comercialmente atractivo. Además,
los rendimientos de almidón son altos, proveyendo otra ventaja, ya
que los rendimientos de almidón frecuentemente sufren, cuando se
produce licor de maceración de calidad para fermentación.
Finalmente, el licor de la maceración se evapora para proporcionar
un producto comercial.
En las realizaciones preferentes de la presente
invención, el pH es ajustado a un tiempo entre 8 horas y 16 horas
después de que haya sido introducido el licor fresco de la
maceración.
Mientras que el ajuste de pH puede ser llevado a
cabo en el transcurso del proceso de maceración del licor, en otra
realización de la invención el licor de la maceración puede ser
extraído del proceso, ajustado el pH, y regresado de nuevo el licor
al proceso de maceración.
Los siguientes ejemplos servirán para ilustrar la
práctica de la presente invención.
Fue llevado a cabo la maceración del maíz de la
variedad decano amarillo dent No. 2 en una planta industrial en las
diferentes condiciones descritas más abajo en dos juegos idénticos
de silos de maceración (baterías A y B). Una de estas baterías se
muestra en la Fig. 1 y comprende:
Ocho silos A1 hasta A8 de acero inoxidable con
una base filtrante B de 67.800 galones de volumen total y cada
diámetro igual a 18 pulgadas, equipados con:
Una tubería 11 que conecta la base de un silo
particular a la cabeza del silo mismo, y a las cabezas de los otros
siete silos vía una tubería C2 de drenaje común y de una tubería
común C3 de relleno que asegura el reciclado del agua al mismo silo
o a cualquier otro silo, esta tubería también sirve para retirar el
agua de embebimiento en un tiempo dado a un tanque de recepción (no
está mostrado) a través de tuberías comunes mostradas en la Fig.
1
Una válvula 14 de fondo para vaciar el maíz
Una tubería y un intercambiador de calor de tipo
acorazado con una bomba de circulación P-1 que
controla el flujo del líquido a través de las tuberías de
calentamiento en un intercambiador de calor 16 a la cabeza de
cualquiera de los silos
8 válvulas V2 de drenaje operadas por solenoides
colocadas en la tubería 11 para segregar cada silo de la línea común
C2 de drenaje que permite el movimiento del agua a través de la
batería.
Ocho válvulas de llenado V1 operadas por
solenoide colocadas en la tubería 12 para segregar cada silo de la
línea común C3 de llenado, que permite el movimiento del agua a
través de la batería.
Una tubería de salida C1 y válvula V3 para
conectar a un tanque de incubación (no está mostrado) que recibe una
succión de 2-4 galones de agua por bushel de maíz
molido con una capacidad lo suficientemente grande para suministrar
24-40 horas de tiempo de incubación, conectada a
cada silo a través de las tuberías C2 y 11, con válvulas V2 para
asegurar la segregación del agua entre los silos,
Una de tubería de entrada 19 para el agua de
SO_{2}, ajustada a 1000-2200 ppm, de la que el
agua de SO_{2} es añadida como un lote abriendo las válvula V5 y
V1, reemplazando el agua drenada,
Una tubería de entrada 18 para la adición de
álcali, para ajustar pH en un intervalo 4,2 - 5,5, de la que el
álcali es añadido a C2 por las aberturas V_{4}, V_{2} y V_{1}
del mismo silo, y la bomba de arranque P-1; esto
permite los ajustes de pH del agua en cualquier silo durante
cualquier parte del ciclo de maceración,
Metro de pH Z-1 para medir el pH
del agua, Z-1 cierra V-4 cuando el
pH llega al punto deseado de referencia.
Los silos se llenan con maíz M y el agua de
proceso es movida a contracorriente a través de los silos de
maceración con el maíz más viejo, haciendo contacto con el agua más
nueva. En el sistema, el maíz no se mueve de silo de maceración a
silo de maceración; solamente el agua es avanzada entre los silos.
Después de 24 a 40 horas de incubación, el licor de maceración se
cambia de lugar a un evaporador (no mostrado) y es evaporado a 50%
de material seco a vacío, a una temperatura inferior a 85ºC.
Los dos juegos idénticos de silos fueron operados
a las temperaturas de maceración desde 33,6ºC - 37,4ºC
(118ºF - 125ºF), concentraciones de SO_{2} de 1000 a 2200 ppm y velocidades de drenaje de licor de maceración 7,6-15,1 litros (2-4 galones) por 35,2 litros (bushel) de maíz. La batería B era muestra de control y la batería A era a la que se le ajustaba el pH de maceración en los tiempos designados. Una muestra de 100 gramos de maíz amarillo dent Nº 2 limpio fue incluida en una estopilla de 1,2 pulgadas por 1,2 pulgadas y puesto en cada silo de cada batería después de que el silo estuvo lleno del maíz. Las muestras de maíz en la estopilla fueron expuestas a condiciones idénticas de maceración al maíz de maceración en cada batería. Después de los tiempos designados durante el ciclo de maceración, las muestras fueron haladas de cada batería, enfriadas para detener la maceración más lejos, y ensayadas para su facilidad de molienda de acuerdo con el procedimiento descrito en Cereal Chem. 70:732-727.
(118ºF - 125ºF), concentraciones de SO_{2} de 1000 a 2200 ppm y velocidades de drenaje de licor de maceración 7,6-15,1 litros (2-4 galones) por 35,2 litros (bushel) de maíz. La batería B era muestra de control y la batería A era a la que se le ajustaba el pH de maceración en los tiempos designados. Una muestra de 100 gramos de maíz amarillo dent Nº 2 limpio fue incluida en una estopilla de 1,2 pulgadas por 1,2 pulgadas y puesto en cada silo de cada batería después de que el silo estuvo lleno del maíz. Las muestras de maíz en la estopilla fueron expuestas a condiciones idénticas de maceración al maíz de maceración en cada batería. Después de los tiempos designados durante el ciclo de maceración, las muestras fueron haladas de cada batería, enfriadas para detener la maceración más lejos, y ensayadas para su facilidad de molienda de acuerdo con el procedimiento descrito en Cereal Chem. 70:732-727.
El pH del licor de maceración se ajustó a 4,6 en
la batería A en varios puntos durante el ciclo de maceración, como
se muestra en la Tabla 1 mientras que la batería B fue mantenida en
condiciones de pH normales de pH 3,8 a 4,1. Este ajuste fue hecho
con adición de NaOH acuoso al 30%. El punto del ciclo de maceración
donde el pH fue ajustado variaba de 8 horas después de que el agua
de SO_{2} era añadida al proceso de maceración por la tubería de
entrada 18 a 1 hora antes de succionado el licor final de la
maceración.
La tabla 1 muestra la comparación de los
resultados de rendimientos de almidón entre las muestras de la
batería de control B y las muestras de batería A a varios tiempos
durante el proceso de maceración. El gráfico de estos datos en la
Fig. 2 muestra que la relación entre las tiempos de ajuste del pH de
maceración y su impacto sobre los rendimientos de almidón. Debe ser
notado que el punto más eficaz de ajuste de pH tiene lugar entre 8 a
16 horas después de que el agua de SO_{2} fuera añadida al
proceso de maceración con un segundo ajuste realizado una 1 hora
antes del movimiento del agua al tanque de incubación.
| Maceración, h* | 0 horas | 8 horas | 12 horas | 16 horas | 18 horas |
| 12 | - | 59.48 | 62.31 | 61.37 | |
| 16 | 59.46 | 62.25 | 64.92 | 63.93 | 62.56 |
| 20 | 63.21 | 62.18 | 66.18 | 64.64 | 62.93 |
| 24 | 64.60 | 64.63 | 67.01 | 65.16 | 60.83 |
| 28 | 65.95 | - | 68.15 | - | - |
| * Tiempo después de que el agua con SO_{2} se haya introducido a maceración. |
Muestras de un galón fueron obtenidas de la
succión del licor de la maceración final de la batería A, mientras
que los ajustes de pH estaban ocurriendo a 8 horas después que el
agua de SO2 fuera introducida a la maceración. Alícuotas de 200 ml
fueron tomadas de las muestras y se ajustó el pH a 4,9 a 5,0 y se
incubó a varias temperaturas desde 29,1ºC (110ºF) hasta 40,8ºC
(131ºF) en el laboratorio. El contenido de azúcares reductores fue
evaluado durante la incubación usando los métodos normados por
Corn Industries Research Foundation Division of Corn Refiners
Association, Inc. Standard Analytical Method. Sixth Edition.
D-52, J-58. Washington. Este método
mide el por ciento en peso, d.s. (dry substance, por las siglas de
su expresión inglesa, materia seca) de azúcares reductores en las
muestras.
Los resultados mostrados en la Fig. 3 muestran la
reducción de azúcares reductores en el licor de maceración en el
transcurso del ciclo de incubación. Las muestras que se mantuvieron
a, o inferior a, 31,9ºC (115ºF) durante la incubación empezaron a
presentar atributos sensoriales de fermentación alcohólica, lo que
resulta perjudicial para el proceso de producción del licor de
maceración destinado a fermentación. Adicionalmente, los resultados
de las temperaturas de incubación sobre 36,3ºC (123ºF) muestran que
no fue conseguida una reducción suficiente en los azúcares
reductores. El límite óptimo de temperatura sobre la base de estos
resultados para obtener la reducción de la cantidad de azúcares
reductores en el licor de maceración durante la incubación sería de
33,6ºC (118ºF) hasta 36,3ºC (123ºF).
Fueron llevadas a cabo ensayos adicionales sobre
azúcares reductores en el proceso para confirmar los datos de
laboratorio. La Tabla II y la Fig. 4 muestran los datos resultantes
de los contenidos efectivos de azúcares reductores antes de
cualquier ajuste de pH ocurrido en el proceso existente de
maceración. Las alícuotas fueron sacadas durante un período de 3
meses y 6 días. Constantemente los porcentajes en peso d.s. de los
azúcares reductores estaban por encima del 10 por ciento y se obtuvo
un promedio superior al 12 por ciento. Estos niveles están bien por
encima de los niveles aceptables, requeridos en general para
entornos de fermentación eficaces. La Tabla III y Fig. 5 indican que
el por ciento efectivo de los azúcares reductores después del ajuste
del pH a pH de 4,5 - 4,8 fue obtenido en el proceso maceración a las
8-16 horas después de que el agua de SO_{2} fuera
añadida y con un segundo ajuste de pH hecho al licor de la
maceración a 1 hora antes del movimiento del agua hacia la
incubación. Las temperaturas del licor de maceración en todos los
procesos fueron 33,6ºC - 36,3ºC (118ºF - 123ºF). Las alícuotas se
tomaban durante un período de 5 meses. Los resultados indican que
el licor de la maceración tenía un contenido promedio de azúcares
reductores inferior a 5% peso d.s.
Claims (8)
1. Un proceso de maceración de maíz para producir
licor de la maceración del maíz, que tiene un bajo contenido de
azúcares reductores que comprende:
(a) Introducir licor fresco de maceración, que
contiene desde 1000 hasta 2200 partes por millón de dióxido de
azufre respecto al maíz.
(b) Macerar el maíz durante un tiempo de
maceración mayor que 10 horas a una temperatura desde 33,6ºC (118ºF)
hasta 37,4ºC (125ºF).
(c) Separar el licor de maceración del maíz a una
tasa desde 7,6 hasta 15,1 litros (2-4 galones) por
cada 35,2 litros (bushel) de maíz.
(d) Ajustar el pH a desde 4,2 hasta 5,5 a un
tiempo entre aproximadamente 4 horas después de que el licor fresco
de la maceración se haya introducido 1 hora antes de la separación
del licor de maceración del maíz.
(e) Mantener el licor acuoso de maceración
separado a una temperatura desde aproximadamente 33,6ºC (118ºF)
hasta aproximadamente 37,4ºC (125ºF) por entre 10 a 40 horas.
(f) Evaporar el licor acuoso de la
maceración.
2. El proceso de la reivindicación 1, en el que
se ajusta el pH a un tiempo entre 8 horas y 16 horas, después que se
haya introducido el licor fresco de la maceración.
3. El proceso de la reivindicación 1, en el que
se retira del proceso el licor de la maceración antes de ajustar el
pH, se ajusta el pH, y se devuelve al proceso el licor de
maceración con un pH ajustado.
4. El proceso de la reivindicación 3, en el que
se ajusta el pH a un tiempo entre 8 horas y 16 horas, después que se
haya introducido el licor fresco de la maceración.
5. El proceso de la reivindicación 1, en el que
se macera el maíz a un tiempo entre 20 a 48 horas.
6. El proceso de la reivindicación 5, en el que
se ajusta el pH a un tiempo entre 8 horas y 16 horas después que se
haya introducido el licor fresco de la maceración.
7. El proceso de la reivindicación 5, en el que
se retira del proceso el licor de la maceración antes de ajustar el
pH, se ajusta el pH, y se devuelve al proceso el licor de maceración
con un pH ajustado.
8. El proceso de la reivindicación 7, en el que
se ajusta el pH a un tiempo entre 8 horas y 16 horas después que se
haya introducido el licor fresco de la maceración.
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