玉米糖浆

背景

玉米糖浆是几种源自玉米淀粉的天然甜味剂之一。它用于各种食品，包括饼干、饼干、番茄酱、谷物、调味酸奶、冰淇淋、腌制肉类、罐装水果和蔬菜、汤、啤酒等。它还用于为可密封的信封、邮票和阿司匹林提供可接受的味道。玉米糖浆的一种衍生物是高果糖玉米糖浆，它和糖一样甜，常用于软饮料中。玉米糖浆可以作为粘稠液体运输和使用，也可以干燥形成结晶粉末。

玉米作为食品的使用可以追溯到公元前 4000 年左右。 当它生长在现在的墨西哥瓦哈卡附近时。由于其天然的抗寒性，西半球大部分地区的人们都成功地种植了玉米。大约在公元 1520 年 从西印度群岛进口到西班牙 并很快成为整个欧洲的流行食品。

随着使用玉米作为食品的普及，开发了各种机器来帮助加工它。几千年来一直用于磨碎小麦和其他谷物的水力磨坊，现在被用来磨碎干玉米。到 1700 年代初，一种剥玉米的装置——从玉米芯上去除干燥的玉米粒——已获得专利。用于从玉米粒中分离玉米淀粉的精炼过程称为湿磨过程。 1841年由Orlando Jones获得专利，1842年Thomas Kingsford在美国建立了第一家商业湿磨厂。

800 年代，日本首先使用竹芋开发了将淀粉转化为糖的工艺。 1811 年，俄国化学家 G.S.C.当基尔霍夫在弱硫酸溶液中加热马铃薯淀粉以生产几种淀粉衍生的甜味剂（包括葡萄糖）时，他重新发现了这个过程。在美国，这种酸转化方法在 1800 年代中期应用于玉米淀粉，1866 年在纽约布法罗的一家工厂生产了第一批玉米甜味剂。 直到 1967 年，这一过程仍然是玉米糖浆的主要来源，当生产高果糖玉米糖浆的酶转化法商业化时。起初，这是一个需要几天的批处理过程。 1972 年，开发了一种连续酶转化工艺，将时间缩短到几分钟或几小时。

今天，玉米糖浆是许多产品的重要组成部分。 1996 年，美国有 28 家玉米精炼厂，共加工了约 720 亿磅（330 亿公斤）玉米。其中，约 250 亿磅（114 亿公斤）被转化为玉米糖浆和其他玉米甜味剂。这些基于玉米的产品供应了美国超过 55% 的营养甜味剂市场。

原材料

有数千种玉米，但被称为黄色 #2 dent 玉米的品种是玉米糖浆的主要来源。它是在美国中西部和世界其他地方种植的常见品种。它属于一个玉米家族，它们的名字来源于每个玉米粒末端的小凹痕。

在将玉米转化为玉米糖浆的过程中使用的其他材料包括硫 二氧化硫、盐酸或各种酶、水。

制造
过程

玉米糖浆是在称为湿玉米磨坊的加工厂中生产的。除了玉米糖浆，这些工厂还生产许多其他玉米产品，包括玉米油、玉米淀粉、葡萄糖、皂脚、动物饲料和其他工业过程中使用的几种化学品。

从玉米中分离玉米淀粉

• 1 干燥的去壳玉米粒通过卡车、轨道车或驳船运送到工厂。玉米被卸载到一个储存坑中，在那里称重和取样。
• 2 谷粒通过传送带从坑中取出，并通过一组振动筛或穿孔金属格栅，以去除任何棍棒、外壳、石头和玉米棒。受控的气流会吹走任何谷壳和灰尘，而电磁铁会捕获在收获、剥壳或运输过程中可能掉入谷粒中的任何钉子、螺钉或金属碎片。
• 3 清洗过的谷粒被放置在一系列称为陡槽的大型不锈钢槽中。每个水箱可容纳约 168,000 磅（76,000 公斤）的谷粒。含有少量二氧化硫的温水通过水箱循环。二氧化硫与水反应形成弱亚硫酸溶液。该过程持续约 20-40 小时，用于软化谷粒并使淀粉更容易分离。
• 4 软化的谷粒通过粗磨机去除谷粒的内部部分，称为胚芽，其中包含大部分玉米油。每个磨机有一个固定盘和一个旋转盘。调整两个圆盘之间的间隙，以在不压碎胚芽的情况下撕裂内核。
• 5 所得纸浆被转移到一套称为胚芽分离器或水力旋流器的旋风分离器中。与谷粒其他部分相比密度较小的胚芽通过离心力从果肉中旋出。然后将细菌泵入一系列筛网并洗涤数次以去除任何残留的淀粉。将清洁后的细菌加热并加压以提取玉米油，以便进一步加工成食品和肥皂。
• 6 来自胚芽分离器的剩余材料是由淀粉、蛋白质和纤维组成的浆液。该浆液通过另一组磨机以从纤维中撕下损失的淀粉。然后将纤维收集在一组洗涤筛上并干燥成动物饲料或用于谷物的玉米麸纤维。
• 7 淀粉和蛋白质混合物，称为研磨淀粉，被泵入一组离心分离器，使混合物高速旋转。由于两种材料的比重不同，较重的淀粉可以与较轻的蛋白质分离，称为面筋。面筋被干燥并作为动物饲料出售。
• 8 淀粉用水稀释，然后洗涤和过滤 8-14 次以去除任何残留的蛋白质。然后重新稀释并通过第二组离心分离器。所得淀粉的纯度超过 99.5%。其中一些玉米淀粉经过干燥和包装，用于食品、建筑材料或生产各种化学品。其余的，通常是大部分，被转化为玉米甜味剂，包括玉米糖浆。

将玉米淀粉转化为玉米糖浆

• 9 玉米淀粉通过称为酸水解的过程转化为普通玉米糖浆。在这个过程中，湿淀粉与盐酸的弱溶液混合并在压力下加热。盐酸和热量会分解淀粉分子并将它们转化为糖。水解可以在不同的关键点中断，以生产不同甜度的玉米糖浆。该过程进行的时间越长，得到的糖浆就越甜。
• 10 然后将这种糖浆过滤或以其他方式澄清以去除任何令人讨厌的味道或颜色。进一步精制和蒸发以减少水量。
• 11 为了生产玉米糖浆粉末，也称为玉米糖浆固体，液态玉米糖浆通过滚筒或喷雾干燥器以去除 97% 的水分。这产生结晶玉米糖浆粉末。

将玉米糖浆转化为高果糖玉米糖浆

• 12 普通玉米糖浆含有葡萄糖，其甜度约为蔗糖或甜菜糖中蔗糖的四分之三。在许多甜味剂应用中，这是一个优势，因为它不会压倒食物中的其他风味。然而-。呃，在一些应用中，比如软饮料，需要更甜的味道。为了提高普通玉米糖浆的甜度，它会经历一个叫做酶转化的进一步过程。在这个过程中，糖浆中的葡萄糖通过酶的作用在一系列步骤中在精心控制的温度、压力和酸度下转化为更甜的果糖。这会产生果糖含量为 42% 的高果糖玉米糖浆。它用于罐装水果和调味品。
• 13 为了生产果糖含量高于 50% 的玉米糖浆，将 42% 果糖糖浆通过一系列分馏柱，分离并保留果糖含量。分离的部分是大约 80-90% 的果糖，并用去离子水从柱子中冲洗掉。其中一部分被保留并出售用于“清淡”食品，其中只需要少量的液体甜味剂。其余部分与其他 42% 的果糖浆混合，制成 55% 的果糖浆，用于软饮料、冰淇淋和冷冻甜点。
• 14 粉状高果糖玉米糖浆可以通过蒸发糖浆中的水分然后封装粉末颗粒以防止它们重新吸收水分来生产。进一步加工80-90%的果糖浆可得到纯果糖晶体。它用于蛋糕混合物和其他需要高度浓缩干甜味剂的食品。

质量控制

玉米糖浆主要用作食品。在美国，它的生产和使用受联邦食品和药物管理局 (FDA) 的控制，该管理局制定了严格的质量标准。玉米精炼商通过玉米精炼商协会制定了全面的分析程序，用于测试包括玉米糖浆在内的玉米产品的特性。玉米糖浆的一些重要特性是葡萄糖或果糖含量、碳水化合物组成、固体含量、甜度、溶解度、粘度和酸度。除了监控用于制造玉米糖浆的材料和工艺外，制造商还经常抽取成品样品进行分析。

未来

由于美国玉米供应充足，预计玉米糖浆和其他玉米甜味剂将继续广泛用于食品中。

玉米也有望成为未来许多其他产品的来源。乙醇可以从玉米中提取，提供比汽油更清洁的燃料，可用于机动车辆。玉米淀粉可作为原料在化学品和塑料的生产中替代石油。玉米产品还可用于药物和抗生素的生产。