옥수수 시럽

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배경

옥수수 시럽은 옥수수 전분에서 추출한 여러 천연 감미료 중 하나입니다. 쿠키, 크래커, 케첩, 시리얼, 맛을 낸 요구르트, 아이스크림, 보존육, 통조림 과일 및 야채, 수프, 맥주 및 기타 여러 가지를 포함한 다양한 식품에 사용됩니다. 또한 밀봉 가능한 봉투, 우표 및 아스피린에 허용되는 맛을 제공하는 데 사용됩니다. 옥수수 시럽의 파생물 중 하나는 설탕만큼 달콤하고 청량 음료에 자주 사용되는 고과당 옥수수 시럽입니다. 옥수수 시럽은 선적되어 걸쭉한 액체로 사용되거나 건조되어 결정성 분말을 형성할 수 있습니다.

옥수수를 식품으로 사용한 것은 기원전 4000년경 <소형>으로 거슬러 올라갑니다. 지금의 멕시코 오악사카(Oaxaca) 근처에서 재배되었을 때. 옥수수는 자연적으로 단단하기 때문에 서반구의 많은 사람들이 성공적으로 재배했습니다. 1520년경에 서인도 제도에서 스페인으로 수입되었습니다. A.D. 그리고 곧 유럽 전역에서 인기 있는 음식이 되었습니다.

옥수수를 식품으로 사용하는 것이 보편화되면서 옥수수를 가공하는 데 도움이 되는 다양한 기계가 개발되었습니다. 수천 년 동안 밀과 기타 곡물을 빻는 데 사용되었던 수력 제분소는 말린 옥수수를 빻는 데 적합했습니다. 1700년대 초에는 옥수수 껍질을 벗기는 장치(옥수수 속에서 말린 옥수수 낟알을 제거하는 장치)가 특허를 받았습니다. 옥수수 전분을 옥수수 커널에서 분리하는 데 사용되는 정제 공정을 습식 제분 공정이라고 합니다. 1841년 Orlando Jones가 특허를 받았으며 Thomas Kingsford는 1842년 미국 최초의 상업용 습식 밀링 공장을 설립했습니다.

전분을 당으로 바꾸는 과정은 칡을 사용하여 800년대 일본에서 처음 개발되었습니다. 1811년 러시아의 화학자 G.S.C. Kirchoff는 포도당을 포함한 여러 전분 유래 감미료를 생산하기 위해 약한 황산 용액에서 감자 전분을 가열했을 때 이 과정을 재발견했습니다. 미국에서는 1800년대 중반에 이 산 전환 방법을 옥수수 전분에 적용했으며 1866년 뉴욕 버팔로의 한 공장에서 최초의 옥수수 감미료가 생산되었습니다. 이 과정은 1967년까지 옥수수 시럽의 주요 공급원으로 남아 있었습니다. 고과당 옥수수 시럽을 생산하는 효소 전환법이 상용화되었을 때. 처음에는 며칠이 소요되는 배치 프로세스였습니다. 1972년에는 시간을 몇 분 또는 몇 시간으로 단축하는 연속 효소 전환 공정이 개발되었습니다.

오늘날 옥수수 시럽은 많은 제품의 중요한 부분입니다. 1996년에 미국에는 총 약 720억 파운드(330억 kg)의 옥수수를 처리하는 28개의 옥수수 정제 공장이 있었습니다. 그 중 약 250억 파운드(114억 kg)가 옥수수 시럽 및 기타 옥수수 감미료로 전환되었습니다. 이러한 옥수수 기반 제품은 미국 영양 감미료 시장의 55% 이상을 공급했습니다.

원자재

옥수수에는 수천 가지 종류가 있지만 노란색 #2 덴트 옥수수로 알려진 품종이 옥수수 시럽의 주요 공급원입니다. 미국 중서부 지역과 세계 다른 지역에서 자라는 흔한 품종입니다. 모든 낟알 끝에 있는 작은 움푹 들어간 곳에서 이름을 따온 옥수수 과에 속합니다.

옥수수를 옥수수 시럽으로 전환하는 과정에서 사용되는 기타 재료에는 황이 포함됩니다. 이산화물, 염산 또는 각종 효소, 물.

제조
프로세스

옥수수 시럽은 습식 옥수수 공장으로 알려진 가공 공장에서 생산됩니다. 옥수수 시럽 외에도 이러한 공장은 옥수수 기름, 옥수수 전분, 포도당, 비누 원료, 동물 사료 및 기타 산업 공정에 사용되는 여러 화학 물질을 포함한 기타 많은 옥수수 제품을 생산합니다.

옥수수에서 옥수수 전분 분리

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1 껍질을 벗긴 건조된 옥수수 알갱이는 트럭, 철도 차량 또는 바지선으로 제분소로 운송됩니다. 옥수수는 무게를 측정하고 샘플을 채취하는 저장 구덩이로 하역됩니다.

2 낟알을 컨베이어의 구덩이에서 꺼내어 막대기, 껍질, 돌 및 개암나무 조각을 제거하기 위해 진동 스크린 또는 구멍이 뚫린 금속 화격자 세트를 통과합니다. 제어된 공기 분사는 왕겨와 먼지를 날려 버리는 반면 전자석은 수확, 포격 또는 운송 중에 커널 사이에 떨어졌을 수 있는 못, 나사 또는 금속 조각을 포착합니다.

3 세척된 낟알을 가파른 탱크라고 하는 일련의 대형 스테인리스 스틸 탱크에 넣습니다. 각 탱크에는 약 168,000파운드(76,000kg)의 알갱이가 들어 있습니다. 소량의 이산화황이 함유된 온수가 탱크를 통해 순환됩니다. 이산화황은 물과 반응하여 약한 아황산 용액을 형성합니다. 이 과정은 약 20-40시간 동안 계속되며 낟알을 부드럽게 하고 전분을 더 쉽게 분리하는 데 사용됩니다.

4 연화된 낟알을 거친 분쇄기로 통과시켜 대부분의 옥수수 기름을 함유하고 있는 배아라고 하는 낟알의 안쪽 부분을 제거합니다. 각 밀에는 하나의 고정 디스크와 하나의 회전 디스크가 있습니다. 두 디스크 사이의 간격은 세균을 부수지 않고 커널을 분리하도록 조정됩니다.

5 생성된 펄프는 세균 분리기 또는 하이드로클론이라고 하는 사이클론 분리기 세트로 옮겨집니다. 낟알의 다른 부분보다 밀도가 낮은 세균은 원심력에 의해 펄프에서 분리됩니다. 그런 다음 세균을 일련의 스크린에 펌핑하고 여러 번 세척하여 남아 있는 전분을 제거합니다. 세척된 세균을 가열 및 압착하여 식품 및 비누 원료로 추가 가공하기 위해 옥수수 기름을 추출합니다.

6 배아 분리기에서 남은 물질은 전분, 단백질 및 섬유질로 구성된 슬러리입니다. 이 슬러리는 섬유에서 손실된 전분을 찢기 위해 또 다른 밀 세트를 통과합니다. 그런 다음 섬유는 일련의 세척 스크린에 갇히고 건조되어 곡물에 사용되는 동물 사료 또는 옥수수 겨 섬유가 됩니다.

7 밀 전분이라고 하는 전분과 단백질 혼합물은 혼합물을 고속으로 회전시키는 원심 분리기 세트로 펌핑됩니다. 두 재료 사이의 비중 차이 때문에 무거운 전분은 글루텐이라고 하는 가벼운 단백질에서 분리될 수 있습니다. 글루텐은 건조되어 동물 사료로 판매됩니다.

8 전분을 물로 희석한 후 씻어 8~14회 여과하여 남아 있는 단백질을 제거한다. 그런 다음 다시 희석되어 두 번째 원심 분리기 세트를 통과합니다. 생성된 전분은 99.5% 이상 순수합니다. 이 옥수수 전분 중 일부는 식품, 건축 자재 또는 다양한 화학 물질 생산에 사용하기 위해 건조 및 포장됩니다. 나머지는 일반적으로 대부분이 옥수수 시럽을 포함한 옥수수 감미료로 전환됩니다.

옥수수 전분을 옥수수 시럽으로 전환

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9 옥수수 전분은 산가수분해라는 과정을 거쳐 일반 옥수수 시럽으로 전환됩니다. 이 과정에서 젖은 전분은 약한 염산 용액과 혼합되고 압력 하에서 가열됩니다. 염산과 열은 전분 분자를 분해하여 당으로 전환합니다. 가수분해는 다양한 단맛의 옥수수 시럽을 생산하기 위해 다른 핵심 지점에서 중단될 수 있습니다. 과정을 더 오래 진행할수록 생성되는 시럽은 더 달콤해집니다.

10 그런 다음 이 시럽을 여과하거나 다른 방법으로 정화하여 불쾌한 맛이나 색을 제거합니다. 물의 양을 줄이기 위해 더 정제되고 증발됩니다.

11 옥수수 시럽 고형물이라고도 하는 옥수수 시럽 분말을 생산하기 위해 액체 옥수수 시럽을 드럼 또는 분무 건조기를 통과시켜 물의 97%를 제거합니다. 이것은 결정질 옥수수 시럽 분말을 생성합니다.

옥수수 시럽을 고과당 옥수수 시럽으로 전환

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12 일반 옥수수 시럽에는 사탕수수 또는 사탕무 설탕에 있는 자당 설탕의 3/4 정도 단맛이 나는 포도당 설탕이 들어 있습니다. 많은 감미료 응용 분야에서 이것은 음식의 다른 풍미를 압도하지 않기 때문에 이점이 있습니다. 하지만-. 어, 청량 음료와 같은 일부 응용 분야에서는 더 달콤한 맛이 필요합니다. 일반 옥수수 시럽의 단맛을 개선하기 위해 효소 전환이라는 추가 과정을 거칩니다. 이 과정에서 시럽의 포도당 설탕은 주의 깊게 제어된 온도, 압력 및 산도에서 일련의 단계를 거쳐 효소의 작용에 의해 더 달콤한 과당 설탕으로 전환됩니다. 이것은 과당 함량이 42%인 고과당 옥수수 시럽을 생산합니다. 통조림 과일 및 조미료에 사용됩니다.

13 과당 수준이 50% 이상인 옥수수 시럽을 생산하기 위해 시럽 42% 과당 시럽은 과당 함량을 분리하고 유지하는 일련의 분류 컬럼을 통과합니다. 분리된 부분은 약 80-90% 과당이며 탈이온수로 컬럼에서 플러시됩니다. 이 중 일부는 소량의 액체 감미료만 필요한 "가벼운" 식품에 사용하기 위해 보유 및 판매됩니다. 나머지는 다른 42% 과당 시럽과 혼합되어 청량 음료, 아이스크림 및 냉동 디저트에 사용되는 55% 과당 시럽을 생성합니다.

14 분말 고과당 옥수수 시럽은 시럽에서 물을 증발시킨 다음 수분을 재흡수하는 것을 방지하기 위해 분말 알갱이를 캡슐화하여 제조할 수 있습니다. 순수한 과당 결정은 80-90% 과당 시럽을 추가로 처리하여 얻을 수 있습니다. 고농축 건조 감미료가 필요한 케이크 믹스 및 기타 식품에 사용됩니다.

품질 관리

옥수수 시럽은 주로 식품으로 사용됩니다. 미국에서는 그 생산과 사용이 엄격한 품질 기준을 설정하는 연방 식품의약국(FDA)의 통제 하에 있습니다. 옥수수 정제업자 협회를 통해 일하는 옥수수 정제업자는 옥수수 시럽을 포함한 옥수수 제품의 특성을 테스트하기 위한 포괄적인 분석 절차를 개발했습니다. 옥수수 시럽의 중요한 특성 중 일부는 포도당 또는 과당 함량, 탄수화물 조성, 고형분 함량, 단맛, 용해도, 점도 및 산도입니다. 옥수수 시럽을 만드는 데 사용되는 재료와 공정을 모니터링하는 것 외에도 제조업체는 분석을 위해 완제품의 샘플을 자주 채취합니다.

미래

미국에서 옥수수가 즉시 공급되기 때문에 옥수수 시럽 및 기타 옥수수 감미료는 식품에 계속 광범위하게 사용될 것으로 예상됩니다.

옥수수는 또한 미래에 다른 많은 제품의 공급원이 될 것으로 예상됩니다. 에탄올은 옥수수에서 추출할 수 있으며 자동차에 사용되는 휘발유보다 더 깨끗한 연소 연료를 제공합니다. 옥수수 전분은 화학 물질 및 플라스틱 생산에서 석유를 대체하는 원료로 사용될 수 있습니다. 옥수수 제품은 또한 약물 및 항생제 생산에 응용할 수 있습니다.