بهينه‌سازي فرايند توليد مالتودكسترين با استفاده از آنزيم آلفا آميلاز Termamyl 2-x

Optimization of Maltodextrin Production Using Alpha Amylase Termamyl 2-x

هدف اصلي از انجام اين پژوهش، بررسي امكان استفاده از آنزيم آلفا آميلاز Termamyl 2-x در توليد مالتودكسترين با استفاده از نشاسته ذرت و تسهيل فرايند صنعتي توليد مالتودكسترين بود. پس از بررسي‌هاي آزمايشگاهي، فرايند مذكور در مقياس پايلوت پلنت انجام شد. مراحل فرايند شامل تهيه سوسپانسيون نشاسته، تنظيم pH، افزودن آنزيم، گرم كردن سوسپانسيون در طي همزدن آن، كنترل مداوم اكي‌والان دكستروز و مواد جامد محلول، غير فعال‌سازي آنزيم پس از رسيدن به اكي‌والان دكستروز مورد نظر، جداسازي بخش‌هاي محلول با استفاده از سانتريفوژ و در نهايت خشك‌كردن محلول حاصل از سانتريفوژ به روش پاششي بود. در اين پژوهش، مقدار اكي‌والان دكستروز بر حسب ماده‌ي خشك، تحت تاثير سه غلظت آنزيم (0/2، 0/25 و 0/3 ميلي‌ليتر به ازاء هر كيلوگرم نشاسته) و در سه دماي متفاوت (60 ، 65 و 70 درجه سانتي‌گراد) در طول زمان هيدروليز و pH ثابت 6 مورد ارزيابي قرار گرفت. آناليز آماري نتايج حاصل در قالب طرح كاملاً تصادفي، به روش فاكتوريل و در پنج تكرار صورت پذيرفت. جهت بررسي رابطه بين اكي‌والان دكستروز و عوامل مؤثر بر آن از رگرسيون چند‌متغيره استفاده شد. در انتها نيز مدلي جهت تخمين مقدار اكي‌والان دكستروز در ماده‌ خشك بر حسب مقدار آنزيم مصرفي، دما و زمان هيدروليز در محدوده‌هاي مورد ارزيابي، ارايه گرديد. نتايج حاصل نشان مي‌دهند كه مقادير اكي‌والان دكستروز فراورده توليدي تحت تأثير غلظت‌هاي مختلف آنزيم (در دما و زمان يكسان هيدروليز) به‌طور معني‌داري (0/05≥ P) با يكديگر تفاوت دارند. ضمن اين‌كه جهت توليد مالتودكسترين با اكي‌والان دكستروز بالا، بهترين مقدار مصرف آنزيم و دماي بهينه‌ فرايند هيدروليز پس از 300 دقيقه به ترتيب 0/25 ميلي‌ليتر به ازاي هر كيلوگرم نشاسته و 70oC به‌دست آمد. در اين شرايط، كمترين ميزان نشاسته هيدروليز نشده و فعاليت باقي‌مانده آنزيم نيز مشاهده گرديد.

The aim of this study was to use Alpha-amylase termamyl 2-x for maltodextrin production from corn starch and evaluate its industrial uses. Based on the results obtained in laboratory, this process was accomplished in pilot plant scale. The process included preparation of starch suspension, pH adjustment, addition of enzyme, heating under stirring, continuous control of DE and Brix, enzyme inactivation in adequate DE, separation of soluble sections by centrifuge and finally spray-drying of the maltodextrin liquid. In this investigation, the amount of DE at dry matter was calculated under three enzyme concentrations (0.2, 0.25 and 0.3 ml of Alpha-amylase termamyl 2-x per Kg of starch) and in three different hydrolysis temperatures (60, 65 and 70 ºC) at constant pH (6). A completely randomized design with factorial arrangement and 5 replications was conducted. To study the relationship between DE and different parameters, multiple linear regression was used. Finally, for approximation of DE (based on enzyme concentrations, temperatures and hydrolysis times) a regression model was used. The results from different enzyme dosages at the same temperature and time of hydrolysis differed significantly (p≤ 0.05). Meanwhile, the best enzyme concentration and hydrolysis temperature for maltodextrin (high DE) production after 300 minutes were 0.25 ml of enzyme per kg of starch and 70 ºC, respectively. In these conditions, the least residual starch concentration and residual Alpha-amylase activity were observed.