Đang tải... (xem toàn văn)
Quy trình công nghệ sản xuất đường nha
Công nghệ sản xuất đường nha GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt MẫnI. NGUYÊN LIỆU 1. Nguyên liệu chính :Tinh bột là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất maltose syrup. Các loại tinh bột chính được sử dụng là : tinh bột sắn, tinh bột bắp, tinh bột khoai tây… nhưng phổ biến nhất vẫn là tinh bột sắn. Sơ lược về cây sắnCây sắn có tên khoa học là Manihotes utilissima pohl, thuộc họ Euphorbiaceae hay còn được gọi là khoai mì, là loại cây được trồng lấy củ ở vùng nhiệt đới.ƠÛ nước ta sắn thường được trồng ở miền trung du, miền núi và ở những vùng nhiễm phèn ở đồng bằng sông Cửu Long.Sắn thuộc loại giống cây bụi, cao 2,4m, có hoa màu vàng hơi xanh, củ dày 8cm và dài 91cm.Sắn trồng ở vùng cận xích đạo với nhiều tên khác nhau.Bảng 1Phân loại sắnCó hai loại sắn có giá trò kinh tế: - Sắn đắng (sắn có độc): Manihot palmata, là sắn có hàm lượng acid hydrocyanic lớn hơn 50mg/kg sắn tươi.- Sắn ngọt (sắn không độc): Manihot aipi, là sắn hàm lượng acid hydrocyanic ít hơn 50mg/kg sắn tươi.- Hàm lượng của acid hydrocyanic tùy thuộc vào điều kiện trồng, đất đai, độ ẩm, nhiệt độ và tuổi của cây. Chắng hạn giống sắn ở Châu Phi không độc khi trồng ở Dahomey nhưng có độc khi trồng ở Nigeria.Do acid hydrocyanic bò phân hủy ở nhiệt độ cao trong các quá trình chuẩn bò nên cả hai giống sắn đều được sử dụng rộng rãi. Sắn thường chủ yếu để sản xuất tinh bột, ở Nam Mỹ nó còn được dùng làm đồ uống có cồn. Sử dụng cho mục đích công nghiệp thì sắn đắng thường được sử dụng do 1Tên của sắnIndonesiaUbi kettellaKaspeNam MỹManiocaYuccaMandiocaAipimChâu PhiManiocCassavaẤn Độ Tapioca Thái LanCassava Công nghệ sản xuất đường nha GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫncó hàm lượng tinh bột cao hơn, còn sắn ngọt thường dùng trong ngành thực phẩm vì có vò dễ chòu và khả năng hình thành bột nhào tốt hơn. Tinh bột sắnTinh bột sắn gồm hai loại polysaccarit khác nhau là amylose (17-20%) và amylopectin.- Amylose: gồm 200 – 1000 phân tử glucose liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4 glucoside tạo thành mạch thẳng. Phân tử amylose gồm nhiều chuỗi xếp song song với nhau, trong đó các chuỗi cuộn lại thành hình xoắn ốc. Phân tử amylose có 1 đầu khử và 1 đầu không khử.- Amylopectin: gồm 600-6000 phân tử glucose gồm hai loại liên kết α-1,4 glucoside và α-1,6 glucoside, mạch phân nhánh. Phân tử amylopectin chỉ có một đầu khử duy nhất.Hình 1: Cấu trúc của mạch amylose2 Công nghệ sản xuất đường nha GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt MẫnHình 2: Cấu trúc của mạch amylopectinƯu điểm của tinh bột sắn so với các loại tinh bột khácSắn có thể thu hoạch quanh năm nên không cần tốn nhiều chi phí cho việc tồn trữ.Giữa các mặt hàng tinh bột, sắn cho sản lượng carbohydrate cao hơn gạo là 40%, và cao hơn ngô vàng là 25%, do đó sắn là nguồn tinh bột rẻ tiền. Hơn nữa sắn chòu được điều kiện trồng khắc nghiệt hơn.Do sắn có hàm lượng tinh bột cao và hàm lượng các chất khác như protein và lipit thấp, do đó nó là nguồn lý tưởng để sản xuất tinh bột tinh khiết. Đặc tính quan trọng của tinh bột sắn là không mùi, tạo bột nhão trong, và khả năng kết dính. Tinh bột sắn có hàm lượng amylopectin cao nên dễ hòa tan trong nước ở 95oC hơn các loại tinh bột giàu amylose, do cấu tạo cồng kềnh nên không có xu hướng kết tinh trở lại và do đó có khả năng giữ nước lớn.Tiêu chuẩn của tinh bột sắn Cấu trúcBột màu trắngMàu sắcĐồng đều và đặc trưng 3 Công nghệ sản xuất đường nha GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt MẫnHương vòĐặc trưngMùi Có mùi tươi và không có mùi mốc và ôi2. NGYÊN LIỆU PHỤNước: nước dùng trong sản xuất đường nha phải đạt các chỉ tiêu sau• Chỉ tiêu cảm quan: Màu sắc: khơng màu Độ trong : trong suốt Mùi, vị: khơng có mùi và vị lạ.• Chỉ tiêu hóa lý Độ cứng tổng: max = 2mg đương lượng/L Chất khơ: max = 850 mg/L Sắt, mangan, nhơm : âm tính Clo: âm tính• Chỉ tiêu vi sinh: tổng số vi khuẩn hiếu khí 75cfu/ml, khơng có vi sinh vật gây bệnh.Phụ gia• Sulfur dioxide: Chống oxi hoá, hạn chế tôi đa hiện tượng sẫm màu sản phẩm.• Acid sorbic : chống vi sinh vật( chủ yếu là nấm mốc) trong sản phẩm. Khi sử dụng acid sorbic sẽ khơng tạo ra mùi và vị lạ trong sản phẩm so với các phụ gia chống VSV khác.• HCl,NaOH/NaHCO3: đđiều chỉnh pH trong quá trình thủy phân tinh bột.3. Tiêu chuẩn chất lượng tinh bột sắnChất lượng Mức chất lượngHảo hạngLoại 1 Loại 2 Loại 3Độ ẩm,không quá (%) 12.5 13 14 14Hàm lượng tinh bộ tính theo chạt khô, không thấp hơn(%)94.5 97.5 96 96Hàm lượng tro không quá(%)0.1 0.15 0.3 0.5Hàm lượng protein, tính theo chât khô, không 0.2 0.3 0.3 0.34 FungamylThan hoạt tính,Bộ trợ lọcAcid sorbic,SO2 lỏngTHÙNGCông nghệ sản xuất đường nha GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫnquá(%)Hàm lượng xơ cuả 50g bột,không quá(%)0.1 0.2 0.5 1pH 4.5-7 4.5-7 3.5-7 3.5-7Tông chất rắn thu được sau khi lọc qua màng kích thước 150μm,không quá (%)1 1 3 3Độ nhớt (BU) 700 500 400 350Độ trắng (%) 96.5 94 90 88II. QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ5NướcTinh bột KHUẤY TRỘNHỒ HÓALÀM NGUỘIĐƯỜNG HÓALỌCTRAO ĐỔI IONVÔ THÙNGMALTOSE SYRUPα-amilaseBãCÔ ĐẶCHỒ HÓADỊCH HÓAKHUẤY TRỘNNướcTinh bột sắnNa2CO3TẨY MÀULÀM NGUỘIXƯÛ LÝ HOÀN THIỆNLÀM NGUỘITermamylHClDỊCH HÓALÀM NGUỘIHClHCl/NaOHNÂNG NHIỆT Công nghệ sản xuất đường nha GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt MẫnIII.THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆA QUY TRÌNH THỦY PHÂN BẰNG ENZYME1. KHUẤY TRỘN1.1. Mục đích công nghệChuẩn bò: Nhằm tăng độ phân tán của dòch huyền phù, chuẩn bò cho quá trình hồ hóa tiếp theo.1.2. Các biến đổi• Biến đổi vật lý: - Hệ số dẫn nhiệt tăng.- Sự khuếch tán của các hạt tinh bột tăng.• Biến đổi hóa lý:- Hạt tinh bột hấp thu một lượng nhỏ nước một cách thuận nghòch (25-50% nước) nhưng chưa trương nở.- Trạng thái của nguyên liệu sau khuấy trộn ở dạng huyền phù.- Tăng khả năng tiếp xúc giữa hạt tinh bột và nước.• Biến đổi cảm quan: sự thay đổi trạng thái của dòch bột.• Các biến đổi còn lại không đáng kể.1.3. Phương pháp thực hiệnBột được hòa đến nồng độ thích hợp, nếu nồng độ quá thấp thì năng suất không cao, còn nếu nồng độ cao thì sẽ giảm hiệu suất của quá trình.Khởi động cánh khuấy rồi dẫn nước vào bồn khuấy đồng thời nhập liệu tinh bột và Termamyl với một lượng ion Ca2+. Ion này có tác dụng làm bền và hoạt hóa enzym.Điều chỉnh pH về pH tối thích của Termamyl.Quá trình được thực hiện trong thùng khuấy có cánh trộn với tốc độ quay 20 v/ph.Thông số kỹ thuậtNồng độ chất khô30-35%6 Công nghệ sản xuất đường nha GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt MẫnpH 6.5Thời gian 25-30 phLượng enzym 0.05% (1500Ukg-1)Lượng ion Ca2+20÷40ppm1.4. Thiết bòThiết bò hình trụ có trang bò cánh khuấy.2. HỒ HÓA 2.1. Mục đích công nghệChuẩn bò: hòa tan những hạt tinh bột có kích thước nhỏ thành dung dòch nhớt sền sệt, các hạt hút nước và trương nở tối đa tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình dòch hóa.2.2. Các biến đổi• Biến đổi vật lý: - Độ nhớt tăng cực đại.- Hạt tinh bột trương nở tối đa.- Nhiệt độ của dung dòch tăng.- Nồng độ chất khô tăng.• Biến đổi hóa học: xảy ra sự hydrate hóa các nhóm hydroxyl tự do và tạo thành liên kết hydro với nước.H HR O O O RH H• Biến đổi hóa lý: - Hạt tinh bột tiếp tục hấp thu nước.- Hệ chuyển từ dạng huyền phù sang dung dòch nhớt đồng nhất.- Tăng khả năng hòa tan.• Biến đổi cảm quan:- Màu sắc từ đục chuyển sang trong hơn.• Biến đổi sinh học: - Không đáng kể.2.3. Phương pháp thực hiệnQuá trình hồ hóa được thực hiện trong thiết bò jet-cooker bằng cách phun hơi nước trực tiếp vào tinh bột. Ưu điểm của phương pháp này là quá trình hồ hóa xảy ra nhanh hơn, đồng đều và nhiệt độ không bò tăng cục bộ.Thông số kỹ thuật7 Công nghệ sản xuất đường nha GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt MẫnNhiệt độ 105OCThời gian 5 phút2.4. Thiết bò:a. Thiết bò hồ hóa jet-cooker Cấùu tạo: thiết bò gồm một ống dẫn huyền phù tinh bột và một ống dẫn hơi giao nhau qua một khe hình côn, hơi được phun trực tiếp vào huyền phù tinh bột, lượng hơi vào được điều chỉnh bởi van qua hệ thống khí nén.Nguyên tắc hoạt động: huyềøn phù tinh bột được bơm cưỡng bức vào thiết bò và tiếp xúc trực tiếp với hơi, hơi nước khi tiếp xúc với tinh bột có nhiệt độ thấp hơn sẽ ngưng tụ một phần nhưng hầu hết hơi nước vẫn còn ở áp suất cao nên vẫn cung cấp lượng nhiệt để nâng nhiệt độ lên nhằm hồ hóa dung dòch. Thời gian lưu trong thiết bò jet-cooker rất ngắn. Lượng tinh bột được hồ hóa một phần sẽ băng qua một dãy các cột lưu cao áp để duy trì nhiệt độ ở 105 – 110oC và được giữ trong 5phút.Chú ý: thiết bò jet-cooker và các cột lưu thực hiện hai nhiệm vụ: hồ hóa hoàn toàn và phá bung toàn bộ hạt tinh bột bắt đầu giai đoạn dòch hóa.3. DỊCH HÓA3.1. Mục đích công nghệChuẩn bò: phá bung hạt tinh bột, thủy phân một phần tinh bột tạo những mạch dextrin có chiều dài mạch ngắn hơn, giảm độ nhớt của dòch hồ hóa tạo điều kiện cho Fungamyl phân cắt tốt hơn trong giai đoạn đường hóa tiếp theo.3.2. Các biến đổi• Biến đổi vật lý: - Độ nhớt giảm.- Nồng độ chất khô tăng.- Dung dòch trong hơn• Biến đổi hóa học: - Hạt tinh bột bò phá bung, phá vỡ các liên kết hydro giữa nước và các sợi tinh bột.8Jet cooker Công nghệ sản xuất đường nha GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn- Phản ứng Maillard giữa đường và acid amin tạo ra sản phẩm có màu.- Thủy phân tạo dextrin mạch ngắn có chỉ số DE=10-20• Biến đổi hóa lý:- Sự bốc hơi nước.- Khả năng hòa tan của tinh bột tăng.• Biến đổi hóa sinh: Termamyl hoạt động cắt các mạch amylose và amylopectin thành các dextrin mạch ngắn có khả năng hòa tan. Sản phẩm thuỷ phân trong giai đoạn này chủ yếu là dextrin.• Biến đổi sinh học:Vi sinh vật bò ức chế hoặc tiêu diệt.3.3. Phương pháp thực hiệnDung dòch tinh bột sau khi được hồ hoá hoàn toàn sẽ được làm nguội đến 95OC và sau đó được bơm thiết bò có cánh khuấy để thực hiện quá trình dòch hoá.Thông số kỹ thuậtNhiệt độ trong thiết bò dòch hóa95oCpH6.0÷6.5Thời gian trong thiết bò dòch hóa1-3 h3.4. Thiết bò Đây là loại thiết bò gia nhiệt kiểu vỏ áo có cánh khuấy. Hơi nước đi bên ngoài vỏ áo nhằm giữ nhiệt độ cho dung dich tinh bột ở diều kiện nhiệt độ theo yêu cầu kó thuật 9 Công nghệ sản xuất đường nha GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn4. LÀM NGUỘI4.1. Mục đích :Chuẩn bò: tạo điều kiện tối thích cho quá trình đường hóa.4.2. Các biến đổi Vật lý: nhiệt độ giảm Hóa lý: pH giảm về 5.5 Hóa sinh: Enzyme α-amilase bị vơ hoạt.4.3. Phương pháp thực hiệnThông số kỹ thuậtNhiệt độ dòch đường trước thiết bò95oCNhiệt độ của tác nhân lạnh (nước)30oC (nhiệt độ môi trường)Nhiệt độ của dòch đường sau khi làm nguội55oC4.4. Thiết bòTruyền nhiệt gián tiếp bằng thiết bò truyền nhiệt ống xoắn ruột gà, tác nhân trao đổi nhiệt là nước lạnhNước sẽ đi trong trong ống xoắn còn dd sẽ ở trong thùng, sau thời gian lưu thích hợp nhiệt độ dd sẽ đạt yêu cầu.5. ĐƯỜNG HÓA5.1. Mục đích công nghệChế biến: tạo thành syrup có thành phần chủ yếu là maltose, các đường đơn giản và các dextrin mạch ngắn.5.2. Các biến đổi• Vật lý: - Giảm độ nhớt.- Tăng hàm lượng chất khô.• Hóa lý:- Tăng khả năng hòa tan.• Hóa học:- Phản ứng thuỷ phân dextrin mạch dài (sản phẩm sau quá trình dòch hóa) thành maltose và các đường đơn giản, dextrin mạch ngắn, …10 [...]... phẩm(khác) Lên men bia 13.4 12.8 23 Công nghệ sản xuất đường nha Văn Việt Mẫn GVHD: PGS.TS Lê Dược phẩm và11.3 hoá chất Sản xuất bánh6.8 mì Đồ hộp 6.0 Kem,đồ tráng 5.6 miệng đông lạnh Các lónh vực17.35.6 khác 24 Công nghệ sản xuất đường nha Văn Việt Mẫn GVHD: PGS.TS Lê VI PHỤ LỤC 1 Một số hình ảnh về máy lọc ép 2 Một số hình ảnh về thiết bò trao đổi ion 25 Công nghệ sản xuất đường nha Văn Việt Mẫn GVHD: PGS.TS... GVHD: PGS.TS Lê 3 Một số hình ảnh về thiết bò cô đặc chân không 26 Công nghệ sản xuất đường nha Văn Việt Mẫn GVHD: PGS.TS Lê 4 Một số hình ảnh về thiết bò dòch hoá và đường hoá 27 Công nghệ sản xuất đường nha Văn Việt Mẫn GVHD: PGS.TS Lê 28 Công nghệ sản xuất đường nha Văn Việt Mẫn GVHD: PGS.TS Lê TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Phạm Văn Bôn, “Quá trình và thiết bò truyền nhiệt”, NXB Đại học Quốc gia thành phố Hồ... Chuẩn bò: hỗ trỗ cho quá trình rót sản phẩm • Bào quản: làm lạnh nhanh tránh sự nhiễm VSV vào sản phẩm 12.2 Các biến đổi kể Nhiệt độ giảm, ngoài ra các biến đổi khác không đáng 12.3 Phương pháp thực hiện Dòch đường sau khi được cô đặc được chuyển vào thiết bò làm nguội dạng ống ruột gà Thông số công nghệ 19 Công nghệ sản xuất đường nha Văn Việt Mẫn GVHD: PGS.TS Lê Nhiệt độ dòch đường trước 650C thiết... sản phẩm phụ không mong muốn làm ảnh hưởng đến chât lượng sản phẩm sau cùng Sản phẩm có DE thấp hơn 21 - Thời gian thủy phân dài Thiết bị cấu tạo phức tạp hơn Σnăng lượng chung cao hơn Sản phẩm đắc hơn Công nghệ sản xuất đường nha Văn Việt Mẫn GVHD: PGS.TS Lê IV SẢN PHẨM Thành phần % các loạïi đường trong một số sản phẩm maltose syrup Quá trình Acid Enzyme Gluocs e 8 2 Maltos e 40 54 DP3 15 19 >=DP... AXÍT Quy trình này khác với quy trình trước ở những điểm sau Dùng axít để hồ hoá tinh bột và dòch hoá sơ bộ một phần tinh bột • Mục đích :giống quy trình 1 • Các biến đổi: Tương tự quy trình 1, ngoài ra có thêm một số biến đổi khác Do thực hiện ở nhiệt độ cao nên một lượng nhỏ tinh bột có thể bò cháy Màu dd tinh bột sau khi được dòch hoá sơ bộ sậm hơn so với phương pháp enzyme 20 Công nghệ sản xuất. .. khuẩn Salmonella Không có 22 Công nghệ sản xuất đường nha Văn Việt Mẫn GVHD: PGS.TS Lê V ỨNG DỤNG • • • • • • • • Trong công nghiệp sảm xuất bánh kẹo, syrup thủy phân bằng axít đươc sử dụng trong nhiều sản phẩm như kẹo cứng, kẹo caramen, kẹo dẻo, kẹo cao su… để kiểm soát độ ngọt, hiện tượng kết tinh , độ nhớt tính hút ẩm, mùi vò Trong công nghiệp đồ uống, syrup được dùng trong công nghiệp lên men bi để... đối được chất lượng mua enzyme sản phẩm cuối - Thiết bị đơn giản, dễ vận - Sản phẩm có chỉ số DE cao hành, vệ sinh hơn - Sản phẩm rẻ hơn - - - - Sản phẩm dễ bò lẫn các kim loại nặng có lẫn trong quá trình sản xuất axít HCl do đó sẽ tăng chi phí tinh sạch sản phẩm Hoá chât gây nguy hiểm cho người sản xuất Thiết bò phải chòu được mài mòn, nhiệt độ và áp suất cao Tạo ra nhiều sản phẩm phụ không mong muốn... dung dịch Ở mỗi cột quy trình thực hiện theo chiều từ trên xuống Khi lớp nhựa này hết tác dụng sẽ được tái sinh trở lại Để đưa cationit về dạng ban đầu, cho dd HCl 2-4% chảy qua cột 1 Để hoàn nguyên anionit, cho dd NaOH 2-4% qua cột 2 - 16 Công nghệ sản xuất đường nha Văn Việt Mẫn GVHD: PGS.TS Lê Hệ thống thiết bò trao đổi ion 10 XỬ LÝ HOÀN THIỆN 10.1 Mục đích công nghệ Hồn thiện sản phẩm: chống sự... buồng lọc Thông số kĩ thuật - p suất lọc 0.3-0.5Mp a Bề dày lớp bột trợ lọc 0.8-2.5m trên thiết bò m Cấu tạo khung bản lọc 14 Công nghệ sản xuất đường nha Văn Việt Mẫn GVHD: PGS.TS Lê Thiết bị lọc ép khung bản 9 9.1 TRAO ĐỔI ION Mục đích công nghệ Hoàn thiện sản phẩm: dòch đường qua các cột trao đổi ion để tách bớt một số cation (Ca2+, Na+, Mg2+…) và anion (Cl-, SO24 ), một số chất hữu cơ,… 9.2 • Các... tăng, giảm độ nhớt Hóa sinh: Enzyme Fungamyl bị vơ họat • Thiết bị: chính là thiết bị đường hóa Tại thiết bị đường hóa, sau khi đường hóa đạt đến giá trị DE u cầu tiến hành nâng nhiệt dịch đường lên 70-75oC Khi đó, enzyme Fugamyl bị vơ hoạt Nếu khơng vơ hoạt enzyme Fugamyl thì enzyme • • 11 Công nghệ sản xuất đường nha Văn Việt Mẫn GVHD: PGS.TS Lê này xúc tác cho phản ứng ngược hình thành trở lại các . NGUỘIHClHCl/NaOHNÂNG NHIỆT Công nghệ sản xuất đường nha GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt MẫnIII.THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆA QUY TRÌNH THỦY. dextrin mạch dài (sản phẩm sau quá trình dòch hóa) thành maltose và các đường đơn giản, dextrin mạch ngắn, …10 Công nghệ sản xuất đường nha