فرآیند تولید مالتودکسترین؛ از هیدرولیز نشاسته تا پودر نهایی

مالتودکسترین یکی از پرکاربردترین ترکیبات کربوهیدراتی در صنایع غذایی، دارویی و بیوتکنولوژی است. این پلی‌ساکارید ارزشمند از هیدرولیز کنترل‌شده نشاسته به دست می‌آید و نقش مهمی در ایجاد ویسکوزیته، تغلیظ، امولسیون‌سازی و بهبود بافت دارد.

در این مقاله، با مراحل گام‌به‌گام تولید مالتودکسترین از نشاسته تا محصول نهایی آشنا می‌شویم و فرآیندهای صنعتی آن را بررسی می‌کنیم.

مرحله اول: آماده‌سازی مواد اولیه

ماده‌ی اصلی در فرآیند تولید مالتودکسترین، نشاسته است که معمولاً از منابعی مانند ذرت، گندم یا سیب‌زمینی استخراج می‌شود.
پیش از آغاز هیدرولیز، نشاسته باید کاملاً خالص و آماده‌سازی شود.

مراحل آماده‌سازی:

1. پیش‌پخت (Pre-cooking):
   در این مرحله، نشاسته با آب ترکیب شده و حرارت داده می‌شود تا کاملاً ژلاتینه و محلول شود.

2. فیلتراسیون:
   ناخالصی‌ها، پروتئین‌ها و ذرات غیرمحلول از دوغاب نشاسته حذف می‌شوند تا محلولی یکنواخت و شفاف به دست آید.

محصول این مرحله، نشاسته‌ی آماده برای هیدرولیز است که پایه‌ی تولید مالتودکسترین را تشکیل می‌دهد.

مرحله دوم: هیدرولیز نشاسته

هیدرولیز فرآیندی است که در آن پیوندهای گلیکوزیدی مولکول‌های نشاسته شکسته می‌شود تا ترکیبات کوتاه‌زنجیره‌تری مانند مالتودکسترین تولید گردد.
در صنعت، دو نوع روش برای انجام هیدرولیز وجود دارد: هیدرولیز آنزیمی و هیدرولیز اسیدی.
روش آنزیمی به دلیل کنترل بهتر و کیفیت بالاتر محصول، رایج‌تر است.

آنزیم‌های مورد استفاده:

1. آلفا-آمیلاز (α-Amylase):
   این آنزیم پیوندهای داخلی زنجیره نشاسته را می‌شکند و مالتودکسترین‌های با وزن مولکولی بالا (DE پایین) تولید می‌کند.

2. گلوکو-آمیلاز (Gluco-Amylase):
   در مرحله‌ی بعد، این آنزیم پیوندهای انتهایی را تجزیه کرده و مولکول‌های مالتوز و گلوکز آزاد می‌کند.

نتیجه‌ی این واکنش‌ها، محلولی از مالتودکسترین با طیف متنوعی از وزن مولکولی است که بسته به زمان هیدرولیز و نوع آنزیم، خواص فیزیکی متفاوتی خواهد داشت.مرحله سوم: تصفیه و خالص‌سازی محلول مالتودکسترین

پس از هیدرولیز، محلول حاوی مالتودکسترین خام، آنزیم‌های باقیمانده، قندهای ساده و ناخالصی‌های جانبی است.
برای دستیابی به محصولی با خلوص بالا، محلول باید تصفیه و پالایش شود.

روش‌های خالص‌سازی:

• فیلتراسیون دقیق (Microfiltration): برای حذف ذرات معلق.

• کربن فعال: برای حذف رنگ و مواد آلی.

• کروماتوگرافی تعویض یونی (Ion Exchange Chromatography): برای حذف نمک‌ها و ترکیبات یونی و افزایش خلوص نهایی.

در پایان این مرحله، محلولی شفاف و خالص از مالتودکسترین حاصل می‌شود که آماده‌ی تغلیظ است.

مرحله چهارم: تغلیظ محلول مالتودکسترین

محلول مالتودکسترین خالص معمولاً دارای غلظت پایینی است که برای استفاده صنعتی مناسب نیست.
به همین دلیل، این محلول تحت فرآیند تغلیظ (Evaporation) قرار می‌گیرد تا میزان ماده‌ی خشک آن افزایش یابد.

در صنایع پیشرفته، این مرحله اغلب به‌صورت تبخیر در خلأ (Vacuum Evaporation) انجام می‌شود تا از تجزیه حرارتی مالتودکسترین جلوگیری گردد.
در این شرایط، دمای تبخیر پایین‌تر بوده و خواص شیمیایی ماده حفظ می‌شود.

مرحله پنجم: خشک‌سازی نهایی (Drying)

در آخرین مرحله از تولید، محلول تغلیظ‌شده به پودر مالتودکسترین تبدیل می‌شود.
رایج‌ترین روش برای این کار، خشک‌کن پاششی (Spray Dryer) است که محلول را به ذرات ریز تبدیل کرده و به‌سرعت در هوای داغ خشک می‌کند.

در برخی کارخانه‌ها از خشک‌کن غلطکی (Drum Dryer) نیز استفاده می‌شود.
نتیجه‌ی این فرآیند، پودری سفیدرنگ با رطوبت پایین، پایداری بالا و قابلیت نگهداری طولانی‌مدت است.

ویژگی‌های محصول نهایی

مالتودکسترین حاصل از این فرآیند باید دارای ویژگی‌های زیر باشد:

• رنگ سفید یا شیری و طعم خنثی

• انحلال‌پذیری بالا در آب

• رطوبت کمتر از ۶٪

• میزان دکستروز معادل (DE) متناسب با کاربرد صنعتی (معمولاً بین 5 تا 20)

این ویژگی‌ها باعث می‌شود مالتودکسترین در تولید سس‌ها، نوشیدنی‌ها، بستنی، داروها و مکمل‌های غذایی به‌عنوان پایدارکننده، حجم‌دهنده و حامل طعم‌دهنده‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

جمع‌بندی

مالتودکسترین محصولی استراتژیک در صنایع غذایی و دارویی است که از هیدرولیز کنترل‌شده نشاسته به دست می‌آید.
مراحل تولید شامل آماده‌سازی نشاسته، هیدرولیز آنزیمی، خالص‌سازی، تغلیظ و خشک‌سازی است.
این فرآیند باعث تولید پودری سفید با خلوص بالا، پایداری زیاد و کاربردهای گسترده در محصولات متنوع می‌شود.

به‌دلیل خاصیت ایجاد بافت نرم، افزایش ویسکوزیته و عملکرد امولسیون‌سازی، مالتودکسترین به یکی از اجزای کلیدی در فرمولاسیون صنعتی و دارویی تبدیل شده است.