Sirop de maïs

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Contexte

Le sirop de maïs est l'un des nombreux édulcorants naturels dérivés de l'amidon de maïs. Il est utilisé dans une grande variété de produits alimentaires, notamment les biscuits, les craquelins, les ketchups, les céréales, les yaourts aromatisés, la crème glacée, les viandes en conserve, les fruits et légumes en conserve, les soupes, les bières et bien d'autres. Il est également utilisé pour donner un goût acceptable aux enveloppes scellables, aux timbres et aux aspirines. Un dérivé du sirop de maïs est le sirop de maïs à haute teneur en fructose, qui est aussi sucré que le sucre et est souvent utilisé dans les boissons gazeuses. Le sirop de maïs peut être expédié et utilisé sous forme de liquide épais ou il peut être séché pour former une poudre cristalline.

L'utilisation du maïs comme produit alimentaire remonte à environ 4000 BC. quand il a été cultivé près de ce qui est maintenant Oaxaca au Mexique. En raison de sa rusticité naturelle, le maïs a été cultivé avec succès par des gens dans une grande partie de l'hémisphère occidental. Il a été importé des Antilles en Espagne vers 1520 A.D. et est rapidement devenu un aliment populaire dans toute l'Europe.

Au fur et à mesure que l'utilisation du maïs comme produit alimentaire se répandait, diverses machines ont été développées pour aider à le traiter. Les moulins à eau, qui avaient été utilisés pour moudre le blé et d'autres céréales pendant des milliers d'années, ont été adaptés pour moudre le maïs séché. Au début des années 1700, un dispositif pour décortiquer le maïs – retirer les grains de maïs séchés de l'épi – avait été breveté. Le processus de raffinage utilisé pour séparer l'amidon de maïs des grains de maïs s'appelle le processus de mouture humide. Il a été breveté par Orlando Jones en 1841 et Thomas Kingsford a créé la première usine commerciale de broyage humide aux États-Unis en 1842.

Le processus de conversion des amidons en sucres a été développé pour la première fois au Japon dans les années 800 à l'aide d'arrow-root. En 1811, le chimiste russe G.S.C. Kirchoff a redécouvert ce processus lorsqu'il a chauffé de la fécule de pomme de terre dans une solution faible d'acide sulfurique pour produire plusieurs édulcorants dérivés de l'amidon, dont le dextrose. Aux États-Unis, cette méthode de conversion acide a été adaptée à l'amidon de maïs au milieu des années 1800 et les premiers édulcorants de maïs ont été produits dans une usine de Buffalo, New York, en 1866. Ce procédé est resté la principale source de sirop de maïs jusqu'en 1967, lorsque la méthode de conversion enzymatique pour produire du sirop de maïs à haute teneur en fructose a été commercialisée. Au début, il s'agissait d'un processus par lots nécessitant plusieurs jours. En 1972, un processus de conversion enzymatique continu a été développé qui a réduit le temps à plusieurs minutes ou heures.

Aujourd'hui, les sirops de maïs sont une partie importante de nombreux produits. En 1996, il y avait 28 usines de raffinage du maïs aux États-Unis qui traitaient un total d'environ 72 milliards de livres (33 milliards de kg) de maïs. De ce montant, environ 25 milliards de livres (11,4 milliards de kg) ont été convertis en sirops de maïs et autres édulcorants de maïs. Ces produits à base de maïs ont fourni plus de 55 % du marché des édulcorants nutritifs aux États-Unis.

Matières premières

Il existe plusieurs milliers de variétés de maïs, mais la variété connue sous le nom de maïs jaune #2 est la principale source de sirop de maïs. C'est une variété commune cultivée dans la partie du Midwest des États-Unis et ailleurs dans le monde. Il appartient à une famille de maïs qui tire son nom de la petite bosselure au bout de chaque grain.

D'autres matériaux utilisés pendant le processus de conversion du maïs en sirop de maïs comprennent le soufre dioxyde, acide chlorhydrique ou diverses enzymes, et eau.

Le processus de fabrication

Le sirop de maïs est produit dans des usines de transformation connues sous le nom de moulins à maïs humides. En plus du sirop de maïs, ces usines produisent de nombreux autres produits à base de maïs, notamment de l'huile de maïs, de l'amidon de maïs, du dextrose, du savon, des aliments pour animaux et plusieurs produits chimiques utilisés dans d'autres processus industriels.

Séparation de l'amidon de maïs du maïs

• 1 Les grains de maïs séchés et décortiqués sont transportés au moulin dans des camions, des wagons ou des barges. Le maïs est déchargé dans une fosse de stockage où il est pesé et échantillonné.
• 2 Les grains sont extraits de la fosse sur des convoyeurs et sont passés sur un ensemble de tamis vibrants ou de grilles métalliques perforées pour éliminer les bâtons, les cosses, les pierres et les morceaux d'épis. Un souffle d'air contrôlé élimine toute paille et poussière, tandis que les électro-aimants capturent les clous, vis ou morceaux de métal qui peuvent être tombés parmi les grains pendant la récolte, le décorticage ou l'expédition.
• 3 Les grains nettoyés sont placés dans une série de grandes cuves en acier inoxydable appelées cuves de trempage. Chaque réservoir contient environ 168 000 lb (76 000 kg) de grains. De l'eau chaude contenant une petite quantité de dioxyde de soufre circule dans les réservoirs. Le dioxyde de soufre réagit avec l'eau pour former une solution d'acide sulfureux faible. Ce processus se poursuit pendant environ 20 à 40 heures et est utilisé pour ramollir les grains et faciliter la séparation de l'amidon.
• 4 Les grains ramollis sont passés dans des broyeurs grossiers pour éliminer la partie interne du grain, appelée germe, qui contient la majeure partie de l'huile de maïs. Chaque broyeur a un disque fixe et un disque rotatif. Le jeu entre les deux disques est ajusté pour déchirer l'amande sans écraser le germe.
• 5 La pulpe résultante est transférée vers un ensemble de séparateurs à cyclone appelés séparateurs de germes ou hydroclones. Les germes, moins denses que les autres parties du noyau, sont extraits de la pulpe par la force centrifuge. Les germes sont ensuite pompés sur une série de tamis et lavés plusieurs fois pour éliminer tout amidon restant. Les germes nettoyés sont chauffés et pressés pour extraire l'huile de maïs pour une transformation ultérieure en produits alimentaires et en stock de savon.
• 6 Le matériau restant des séparateurs de germes est une suspension composée d'amidon, de protéines et de fibres. Cette suspension traverse un autre ensemble de broyeurs pour arracher l'amidon perdu de la fibre. La fibre est ensuite piégée sur un ensemble de tamis de lavage et est séchée pour devenir de l'aliment pour animaux ou de la fibre de son de maïs destinée à être utilisée dans les céréales.
• 7 Le mélange d'amidon et de protéines, appelé amidon de mouture, est pompé dans un ensemble de séparateurs centrifuges qui font tourner le mélange à grande vitesse. En raison d'une différence de densité entre les deux matériaux, l'amidon le plus lourd peut être séparé de la protéine plus légère, appelée gluten. Le gluten est séché et vendu comme aliment pour animaux.
• 8 L'amidon est dilué avec de l'eau avant d'être lavé et filtré 8 à 14 fois pour éliminer toute protéine restante. Il est ensuite redilué et passé dans un deuxième ensemble de séparateurs centrifuges. L'amidon obtenu est pur à plus de 99,5 %. Une partie de cet amidon de maïs est séchée et emballée pour être utilisée dans des produits alimentaires, des matériaux de construction ou pour produire divers produits chimiques. Le reste, généralement la majorité, est converti en édulcorants de maïs, y compris le sirop de maïs.

Conversion de la fécule de maïs en sirop de maïs

• 9 L'amidon de maïs est converti en sirop de maïs ordinaire par un processus appelé hydrolyse acide. Dans ce processus, l'amidon humide est mélangé avec une solution faible d'acide chlorhydrique et est chauffé sous pression. L'acide chlorhydrique et la chaleur décomposent les molécules d'amidon et les transforment en sucre. L'hydrolyse peut être interrompue à différents points clés pour produire des sirops de maïs plus ou moins sucrés. Plus le processus est long, plus le sirop obtenu est sucré.
• 10 Ce sirop est ensuite filtré ou autrement clarifié pour éliminer toute saveur ou couleur indésirable. Il est ensuite raffiné et évaporé pour réduire la quantité d'eau.
• 11 Pour produire une poudre de sirop de maïs, également appelée solides de sirop de maïs, le sirop de maïs liquide est passé à travers un tambour ou un séchoir par pulvérisation pour éliminer 97% de l'eau. Cela produit une poudre cristalline de sirop de maïs.

Conversion du sirop de maïs en sirop de maïs à haute teneur en fructose

• 12 Le sirop de maïs ordinaire contient du sucre dextrose qui est environ les trois quarts aussi sucré que le sucre saccharose du sucre de canne ou de betterave. Dans de nombreuses applications d'édulcorants, c'est un avantage car il ne domine pas les autres saveurs des aliments. Cependant-. euh, dans certaines applications, telles que les boissons non alcoolisées, un goût plus sucré est souhaité. Pour améliorer la douceur du sirop de maïs ordinaire, il subit un autre processus appelé conversion enzymatique. Dans ce processus, les sucres de dextrose dans le sirop sont convertis en sucres de fructose plus sucrés par l'action d'une enzyme dans une série d'étapes sous des températures, des pressions et une acidité soigneusement contrôlées. Cela produit un sirop de maïs à haute teneur en fructose avec une teneur en fructose de 42%. Il est utilisé dans les fruits et condiments en conserve.
• 13 Pour produire des sirops de maïs avec un taux de fructose supérieur à 50 %, le sirop de fructose à 42 % est passé à travers une série de colonnes de fractionnement, qui séparent et retiennent la teneur en fructose. La partie séparée contient environ 80 à 90 % de fructose et est chassée des colonnes avec de l'eau désionisée. Une partie est conservée et vendue pour être utilisée dans les aliments « légers » où seule une petite quantité d'édulcorant liquide est nécessaire. Le reste est mélangé à d'autres sirops de fructose à 42 % pour produire un sirop de fructose à 55 %, qui est utilisé dans les boissons non alcoolisées, la crème glacée et les desserts glacés.
• 14 Les sirops de maïs en poudre à haute teneur en fructose peuvent être produits en évaporant l'eau du sirop, puis en encapsulant les grains de poudre pour les empêcher de réabsorber l'humidité. Des cristaux de fructose pur peuvent être obtenus en traitant davantage le sirop de fructose à 80-90%. Il est utilisé dans les mélanges à gâteaux et autres produits alimentaires où un édulcorant sec hautement concentré est souhaité.

Contrôle qualité

Le sirop de maïs est principalement utilisé comme produit alimentaire. Aux États-Unis, sa production et son utilisation sont sous le contrôle de la Food and Drug Administration (FDA) fédérale, qui fixe des normes de qualité strictes. Les raffineurs de maïs, travaillant par l'intermédiaire de la Corn Refiners Association, ont mis au point des procédures analytiques complètes pour tester les propriétés des produits à base de maïs, y compris le sirop de maïs. Certaines des propriétés importantes du sirop de maïs sont la teneur en dextrose ou en fructose, la composition en glucides, la teneur en solides, la douceur, la solubilité, la viscosité et l'acidité. En plus de surveiller les matériaux et les procédés utilisés pour fabriquer le sirop de maïs, les fabricants prélèvent également des échantillons fréquents du produit fini pour analyse.

Le futur

En raison de la disponibilité immédiate de maïs aux États-Unis, on s'attend à ce que le sirop de maïs et d'autres édulcorants à base de maïs continueront d'être largement utilisés dans les produits alimentaires.

Le maïs devrait également être une source de nombreux autres produits à l'avenir. L'éthanol peut être dérivé du maïs et offre un carburant à combustion plus propre que l'essence pour une utilisation dans les véhicules à moteur. L'amidon de maïs peut être utilisé comme matière première pour remplacer le pétrole dans la production de produits chimiques et de plastiques. Les produits à base de maïs peuvent également trouver des applications dans la production de médicaments et d'antibiotiques.