Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì Phần I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU  I TỔNG QUAN VỀ CÂY KHOAI MÌ Khái quát nguồn gốc, đặc điểm cấu tạo củ khoai mì 1.1 Một số đặc điểm nguồn gốc khoai mì Cây khoai mì (Cassava) hay gọi củ sắn có tên khoa học Manihot esculenta Crantz, loại lâu năm có củ ăn được, trồng chủ yếu vùng nhiệt đới cậân nhiệt đới Nó có nguồn gốc từ lưu vực sông Amazone, Nam Mỹ Đến kỉ XVI, khoai mì trồng Châu Á Châu Phi Ở nước ta, khoai mì trồng khắp nơi từ Bắc tới Nam Hình 1: Cấu tạo khoai mì Khoai mì bao gồm nhiều loại khác Căn vào kích thước, màu sắc củ, thân, gân lá, vò hay đắng (quyết đònh hàm lượng acid HCN cao hay thấp) mà người ta tiến hành phân loại khoai mì Tuy nhiên công nghệ sản xuất tinh bột người ta phân thành hai loại:  Khoai mì ngọt: hàm lượng HCN nhỏ 50 mg/kg củ Ta ăn mà không bò ngộ độc Loại khoai mì có hàm lượng tinh bột thấp, cho suất thấp, thân khoai mì yếu dễ gãy, có nhựa mủ, màu xanh tươi, củ nhỏ Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì  Khoai mì đắng: có chứa hàm lượng HCN cao 50mg/kg củ Khi ăn tươi bò ngộ độc, thành phần khoai mì đắng chứa nhiều tinh bột (trên 20%) Loại khoai mì cho suất cao, thân có nhiều nhựa mủ, củ lớn, có màu xanh thẫm Cây khoai mì trồng bờ đất nghèo chất dinh dưỡng mà loại ngũ cốc loại hoa màu khác phát triển tốt được, có khả chòu hạn hán tốt lương thực khác Hình 2: Một số củ lương thực Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì 1.2 Một số đặc điểm cấu tạo củ khoai mì Củ sắn có kích thước dài từ 25-50cm, đường kính từ 2-4cm, có số loại củ sắn to dài Cấu tạo củ sắn gồm phần chính:  Vỏ gỗ: có chức bảo vệ bên củ khoai mì khỏi tác động ngoại cảnh, màu sắc trắng, vàng, nâu… Vỏ gỗ mỏng, cấu tạo cellulose, chiếm khoảng 0,5-3% khối lượng toàn củ  Vỏ thòt: chiếm khoảng 8-20% khối lượng toàn củ Vỏ thòt mềm, thành phần cellulose vỏ thòt có chứa từ 5-8% tinh bột số hợp chất khác như: sắc tố, độc tố, enzyme  Phần thòt: chiếm phần lớn khối lượng củ khoai mì Thành phần củ tinh bột Lượng tinh bột phần thòt phân bố không đều, nhiều lớp giảm dần vào  Lõi củ: thường nằm củ, chạy suốt từ đầu tới cuối củ Lõi chiếm từ 0,3-1% khối lượng toàn củ Cấu tạo chủ yếu cellulose Hình 3: Cấu tạo cắt ngang củ khoai mì Thành phần hóa học củ khoai mì Cũng loại hạt củ lương thực khác, thành phần củ khoai mì là: glucid, lipid, protid, chất xơ, khoáng, vitamin chủ yếu vitamin nhóm B, enzyme… Bảng 1: Thành phần hóa học khoai mì so với số loại củ lương thực khác (tính 100g) Các loại Khoai lang Khoai tây Khoai sọ Khoai mì tươi (đã bóc vỏ) Khoai mì khô 68,0 75,0 69,0 60,0 11,0 Protid 0,8 2,0 1,8 1,1 3,00 Lipid 0,2 – 0,1 0,2 0,70 củ Thành phần Nước (%) Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì Glucid 25,8 21,0 26,5 36,4 80,30 Chất xơ (cellulose) 1,3 1,0 1,2 1,5 3,00 Calo cho 100g 122 94 117 156 348 34,0 10 64,0 25,0 – Phospho 49,4 50 75,0 30,0 – Sắt 1,0 1,2 1,5 1,2 – Carotene 0,3 – 0,02 – – B1 0,05 0,10 0,06 0,05 – B2 0,05 0,05 0,03 0,03 – PP 0,6 1,9 0,1 0,6 – C 23 10 – – Calcium (mg%) 2.1 Nước Hàm lượng ẩm củ khoai mì tươi cao thay đổi theo thời gian thu hoạch Lượng ẩm cao khiến cho việc bảo quản củ tươi khó khăn, ta phải đề chế độ bảo quản củ cách hợp lí tùy theo tùng điều kiện cụ thể 2.2 Tinh bột Tinh bột thành phần quan trọng củ khoai mì, bao gồm hai thành phần: - Amylo: 15-25% - Amylopectin: 75-85% Hàm lượng tinh bột củ khoai mì phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: điều kiện khí hậu, giống, thời gian thu hoạch, bảo quản… - Nếu thu hoạch sớm, hàm lượng tinh bột thấp, hàm lượng chất hòa tan cao Như chế biến khoai mì non hiệu thu hồi tinh bột thấp mà gặp nhiều khó khăn việc bảo quản nguyên liệu tươi - Nếu thu hoạch trễ, hàm lượng tinh bột không cao phần tinh bột bò thủy phân thành đường để cung cấp chất dinh dưỡng cho mầm phát triển Khoai mì già khó chế biến Vì nguyên nhân trên, thu hoạch khoai mì để sản xuất tinh bột, ta cần phải thu hoạch thời hạn để hàm lượng tinh bột cao Tinh bột khoai mì tồn dạng hạt tinh bột có kích thước 3-34µm Tinh bột khoai mì có số tính chất đặc trưng có lợi sử dụng chúng nguyên liệu chế biến thực phẩm như: - Tinh bột khoai mì mùi nên thuận tiện sử dụng chúng với thành phần có mùi thực phẩm - Tinh bột khoai mì nước sau gia nhiệt tạo thành sản phẩm có dạng paste suốt nên thuận tiện việc sử dụng chúng với tác nhân tạo màu khác Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì - Tỉ lệ amylopectin : amylo tinh bột khoai mì cao (80:20) nên gel tinh bột có độ nhớ, độ kết dính cao khả gel bò thoái hóa thấp Hình 3: Hình dạng hạt tinh bột khoai mì Hình 3: Đồ thò biểu mối tương quan độ nhớt tinh bột khoai mì so với tinh bột số hạt lương thực (sử dụng 3g tinh bột có độ ẩm 14% 25ml nước cất) 2.3 Đường Đường khoai mì chủ yếu glucose maltose, saccharose Trong trình chế biến, đường hòa tan nước thải nước dòch 2.4 Protid Protid khoai mì vừa số lượng vừa thiếu cân đối chất lượng Do hàm lượng protid củ thấp nên ảnh hưởng đến trình sản xuất tinh bột khoai mì Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì Bảng 2: Thành phần acid amine củ khoai mì Acid amine Hàm lượng (mg/100g) Lysine 30 Methionine 13 Tryptophan Phenylalanine 33 Threonine 23 Valine 21 Leucine 30 Isoleucine 20 Arginine 40 Histidine 13 2.5 Độc tố Ngoài chất dinh dưỡng khoai mì có chứa chất có khả gây độc cho người sử dụng HCN Trong củ khoai mì, HCN tồn dạng cyanogenic glucoside gồm loại linamarin lotaustralin - Linamarin (C10H17O6N): phức chất glucose hydrocyanic acid tạo thành Linamarin bò thủy phân sinh HCN tác dụng enzyme linamanase Linamanase giải phóng khỏi tế bào củ khoai mì bò cắt chà xát Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì - Lotaustralin (C11H19C6N): Các glucoside hòa tan tốt nước nên trình sản xuất tinh bột khoai mì, độc tố theo dòch nước thải Vì khoai mì đắng có hàm lượng độc tố cao tinh sản phẩm tinh bột khoai mì lát từ khoai mì đắng sử dụng làm thức ăn cho người gia súc tốt Một điểm cần ý sản xuất tinh bột từ khoai mì trình tách dòch bào phải tiến hành nhanh, không HCN tác dụng với Fe tạo thành sắt cyanate có màu xám làm ảnh hưởng đến màu sắc sản phẩm tinh bột Các glucoside chủ yếu tập trung nhiều vỏ cùi lõi nên dễ dàng tách bỏ sử dụng cách bóc vỏ ngâm nước Bảng 3: Hàm lượng HCN phần củ khoai mì Hàm lượng (mg/kg củ) Vỏ gỗ 7,6 Vỏ cùi 21,6 Hai đầu củ 16,2 Thòt củ 9,72 Lõi 15,8 2.6 Enzyme Trong khoai mì, chất polyphenol hệ enzyme polyphenoloxidase có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng nguyên liệu trình bảo quản chế biến Khi chưa đào, hoạt độ enzyme khoai mì yếu, sau đào chất men hoạt động mạnh Polyphenoloxidase xúc tác trình oxy hóa polyphenol tạo thành octoquinon sau trùng hợp với chất chất phenol acid amine để hình thành sản phẩm có màu Trong nhóm polyphenoloxidase có enzyme oxy hóa monophenon mà điển hình tyrosinase xúc tác oxy hóa tyrosine tạo thành quinon tương ứng Sau số chuyển hóa, quinon sinh sắc tố màu xám đen gọi melanine Đây nguyên nhân làm cho thòt khoai mì có màu đen mà thường gọi khoai mì chạy Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì nhựa Vì enzyme tập trung mủ vỏ cùi vết đen xuất thòt củ lớp ngoại vi Hình 4: Cơ chế tạo thành melanin từ tyrosine với xúc tác enzyme tyrosinase Khi khoai mì chạy nhựa, luộc ăn sượng, mài xát khó phá vỡ tế bào giải phóng tinh bột hiệu suất tách tinh bột thấp, mặt khác tinh bột không trắng Khi chế biến, tannin tác dụng với sắt tạo thành sắt tannate có màu xám đen Cả hai chất ảnh hưởng tới màu sắc tinh bột chế biến không tách dòch bào nhanh triệt để II NƯỚC Nước nguyên liệu sản xuất tinh bột khoai mì đóng vai trò quan trọng thiếu suốt trình sản xuất tinh bột khoai mì Do hệ enzyme polyphenoloxydase củ khoai mì hoạt động mạnh mẽ làm biến màu nguyên liệu nhanh chóng (đặc biệt tiến hành mài xát củ) làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng tinh bột thành phẩm nên tất cảø trình sản xuất tinh bột ngập nước Ví lượng nước cần thiết phục vụ cho trình sản xuất lớn Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì Mặt khác, độ tinh nước phục vụ cho trình sản xuất tinh bột quan trọng Nguyên nhân tinh bột có khả hấp thụ mạnh chất điện ly hợp chất keo nên tồn tạp chất keo ion dung dòch với nồng độ nhỏ làm ảnh hưởng tới màu sắc, độ sáng bề mặt số tinh chất hoá lý tinh bột thành phẩm Nguy hiểm nước có mặt nhiều ion sắt ion kết hợp với tannin hoặc HCN tạo thành chất làm sậm màu sản phẩm Vì vậy, xử lý nước trình sản xuất tinh bột thiếu Để đánh giá chất lượng nước, người ta dựa vào số tiêu sau: - Chỉ tiêu cảm quan: màu sắc, độ trong, mùi, vò - Chỉ tiêu hoá lý: pH, độ cứng, độ kiềm, hàm lượng ion… - Chí tiêu vi sinh Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì Phần II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI MÌ  I SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Tinh bột khoai mì sản xuất từ lâu giới nước ta Tinh bột khoai mì sản xuất phương pháp thủ công cho chất lượng tinh bột cao Các phương pháp sản xuất tinh bột khoai mì đại dựa tảng trình sản xuất thủ công Sự khác việc đưa vào quy trình số thiết bò hoạt động liên tục, tự động làm tăng hiệu trình sản xuất, tăng suất chất lượng tinh bột thành phẩm Phương pháp sản xuất tinh bột phương pháp học Dựa theo tính chất tinh bột không hòa tan nước, kích thước hạt nhỏ, tỉ trọng hạt tinh bột chênh lệch nhiều với nước mà dùng biện pháp nghiền, rây, rửa, lắng li tâm để tách lấy tinh bột Hiện sản xuất tinh bột khoai mì từ hai nguồn nguyên liệu: - Khoai mì tươi - Khoai mì lát sấy khô 10 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì Hình 18: Hệ thống sấy khí động bậc có phận phân loại vật liệu sấy theo độ ẩm  Nguyên lý hoạt động: tinh bột ướt cấp vào ống sấy nhờ vít tải nhập liệu Không khí quạt thổi qua lò gia nhiệt không khí, tác nhân sấy gia nhiệt đến nhiệt độ cần thiết thổi vào ống sấy Với vận tốc cao dòng tác nhân sấy, tinh bột bò theo dòng tác nhân sấy chuyển động từ lên sấy khô Phía ống sấy, tinh bột thổi vào phận giảm tốc độ dòng phân loại theo độ ẩm, hạt tinh bột ẩm nặng rơi vào ống thứ hoàn lưu trở lại thiết bò sấy, hạt tinh bột khô rơi vào cyclone lắng để tách khỏi dòng không khí   Thông số kỹ thuật: - Do thời gian sấy ngắn (5-7s) nên cho phép sấy nhiệt độ cao (100150oC) mà không sợ ảnh hưởng đến chất lượng hạt tinh bột - Vân tốc dòng tác nhân khoảng 10-20m/s - Năng lượng tiêu thụ khoảng 4600-5000 KJ/Kg ẩm - Độ ẩm ban đầu tinh bột khoảng 40% - Độ ẩm tinh bột sau sấy khoảng 10-13% Ưu, nhược điểm hệ thống sấy khí thổi: - Ưu điểm: thời gian sấy ngắn, suất cao, thiết bò tương đối đơn giản - Nhược điểm: tiêu tốn nhiều lượng 35 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì 1.10.4.2 Sấy tiếp xúc Một phương pháp sấy khác ứng dụng kỹ thuật sấy tinh bột phương pháp sấy tiếp xúc Tuy nhiên người ta sử dụng thiết bò để sấy tinh bột Thiết bò sấy sử dụng thiết bò sấy trục lăn  Cấu tạo: Hình 19: Thiết bò sấy trục lăn nhập liệu từ lên Hình 20: Thiết bò sấy trục lăn nhập liệu từ xuống  Nguyên lý hoạt động: tinh bột ướt nhập từ xuống hai trục lăn (drum) quay ngược chiều Hơi nước cấp vào trục đốt nóng thành trục cấp nhiệt gián tiếp cho vật liệu sấy, làm khô vật liệu sấy Tinh bột khô tách khỏi bề mặt trục lăn nhờ dao cạo Vật liệu khô rơi xuống vít tải vận chuyển Hình 21: Nguyên lý hoạt động thiết bò sấy trục lăn 36 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì  Thông số kỹ thuật: - Áp suất làm việc: áp suất khí - Vận tốc trục lăn: 2-10 vòng/phút - Áp suất nước: 2-3 atm 1.11 Bao gói Mục đích trình bao gói nhằm bảo vệ sản phẩm tinh bột sau sấy khô làm nguội khỏi tác động không tốt môi trường xung quanh như: độ ẩm, nhiệt độ, ánh sáng, vi sinh vật… nhằm kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm Ngoài ra, việc bao gói nhằm mục đích thuận tiện cho vậân chuyển phân phối tới người tiêu dùng Việc bao gói thực tay thiết bò bao gói tự động Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột từ khoai mì lát sấy khô Sản xuất tinh bột từ khoai mì lát sấy khô khác với quy trình từ củ khoai mì tươi chỗ: củ qua rửa mài xát, nguyên liệu từ khoai mì lát sấy khô nghiền thành bột mòn đem ngâm Quá trình ngâm tiến hành môi trường kiềm NaOH, pH = 24h cho phép thu hỗn hợp sữa tinh bột thô bao gồm xơ trương nở tinh bột tự Tỉ lệ nước cho vào ngâm tinh bột 1/5 (1kg bột / lít nước) Quá trình ngâm 8h lại khuấy trộn lần, sau cho qua hệ thống rây Các giai đoạn lại diễn tương tự trình sản xuất tinh bột từ củ tươi 37 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì Phần III: TINH BỘT THÀNH PHẨM  I TIÊU CHUẨN CHẤT LƯNG TINH BỘT KHOAI MÌ Tiêu chuẩn bột khoai mì ăn ( Tiêu chuẩn FAO: TC 176-1989 (được chỉnh sửa vào tháng 1-1995)) Tiêu chuẩn chung: tinh bột khoai mì ăn phải: - An toàn phù hợp cho người sử dụng - Không có mùi vò khác thường côn trùng gây hại - Không bò nhiễm bẩn Tiêu chuẩn cụ thể:  Chỉ tiêu vật lý: -    Kích thước hạt : Đối với bột mòn 90% qua lỗ rây 0,6mm, với bột thô 90% qua lỗ rây 1,2mm Chỉ tiêu hóa lý: - Hàm lượng ẩm 13% - Hàm lượng acid HCN ≤ 10mg/kg - Hàm lượng kim loại nặng : - Hàm lượng xơ ≤ 2% - Hàm lượng tro ≤ 3% Chỉ tiêu vi sinh: - Vi sinh vật gây bệnh : - Côn trùng gây hại : Chỉ tiêu cảm quan: - Bột màu trắng khô mòn - Không có mùi vò khác thường - Không bò nhiễm bẩn Tiêu chuẩn chất lượng tinh bột số nhà máy 2.1 Tiêu chuẩn chất lượng tinh bột nhà máy “Song Be – Singapore Tapioca” Bình Phước  Chỉ tiêu hóa lý: - Hàm ẩm ≤ 13,5% - Hàm lượng kim loại nặng thực theo đònh 867/1998 Y tế - Hàm lượng tro ≤ 0,2% - Hàm lượng xơ ≤ 0,5% 38 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì  - Tạp chất lạ, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật : - pH dung dòch 20% : 5-7 Chỉ tiêu vi sinh - Tổng số vi khuẩn hiếu khí, tế bào nấm men, nấm mốc, coliform, vi khuẩn kỵ khí… theo đònh 867/1998 Bộ Y tế 2.2 Tiêu chuẩn tinh bột khoai mì nhà máy “The Intimex Tapioca starch factory” Nghệ An Loại sản phẩm Chỉ tiêu Super Tổng hàm lượng tinh bột sau sấy (%), không 97,5 97,5 96 96 Hàm lượng tro (%), không 0,10 0,15 0,3 0,5 Hàm lượng tro không hòa tan acid sau sấy (%), không 0,02 0,05 0,10 0,15 pH 4,5-7 4,5-7 3,5-7 3,5-7 Độ nhớt 700 500 400 300 Độ ẩm, không 12,5 13 14 14 Hàm lượng protein sau sấy (%), không 0,2 0,3 0,3 0,3 Tổng hàm lượng tinh bột nằm rây có kích thước lỗ rây 150 micrometer (%), không 1 Hàm lượng xơ (%), không 0,1 0,2 0,5 1,0 Độ trắng (%) 98 95 90 88 II ỨNG DỤNG CỦA TINH BỘT KHOAI MÌ Trong sản phẩm tinh bột từ ngũ cốc từ củ tinh bột khoai mì chiếm số lượng lớn nhất, giá thành rẻ Tinh bột khoai mì sản phẩm từ tinh bột khoai mì ứng dụng rộng rãi nhiếu ngành công nghiệp như: thực phẩm, dệt, giấy… Ở 39 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì đây, đề cập đến ứng dụng tinh bột khoai mì sản phẩm từ tinh bột khoai mì thực phẩm Bánh kẹo Tinh bột tinh bột biến tính sử dụng sản xuất số loại bánh kẹo như: jellybeans, toffee, hard candy… Trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo, tinh bột ứng dụng sản xuất chất tạo ứng dụng làm tác nhân kết dính cho sản phẩm Ví dụ: dextrose từ tinh bột có khả trì cấu trúc tinh thể cho kẹo làm giảm khả hút ẩm sản phẩm Biscuit Ở Malayxia, tinh bột khoai mì sử dụng sản xuất bánh biscuit ngọt, biscuit không ngọt, cream sandwich với hàm lượng khoảng 5-10% để giúp bánh mềm không dính Dextrose từ tinh bột sử dụng sản xuất bánh mì chất cho nấm men sử dụng trình lên men tham gia vào phản ứng tạo màu nâu đặc trưng sản phẩm nướng Baby food Maltodextrin tinh bột sử dụng tác nhân tạo sệt sản xuất thức ăn cho trẻ em (bột dinh dưỡng ăn liền), mặt khác nguồn cung cấp chất dinh dưỡng cho trẻ Dextrose sử dụng nguồn cung cấp lượng thức ăn cho trẻ Sauce, sausage… Tinh bột sử dụng làm tác nhân gắn kết đònh hình sản xuất sausage tác nhân tạo sệt sản xuất sauce Fee Cream Do tinh bột có khả giữ nước tốt nên sử dụng sản xuất fee cream để ổn đònh cấu trúc cho sản phẩm 40 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì Monosodium Glutamate (MSG) Nước giải khát không cồn High fructose syrup từ tinh bột sử dụng làm nguyên liệu tạo sản xuất nước giải khát không cồn như: nước giải khát pha chế, nước ép trái cây… Bia High maltose syrup sử dụng làm chất cho trình lên men bia vài loại nâm men nhạy cảm với nồng độ glucose cao maltose lại ảnh hưởng đến chúng Cồn Very high DE glucose syrup từ sử dụng làm chất cho trình lên men rượu công nghệ sản xuất cồn Marmalade, jam High glucose syrup high fructose syrup bổ sung vào trình chế biến marmalade jam để tăng độ ngọt, tăng áp lực thẩm thấu để tăng thời gian bảo quản sản phẩm, hạn chế tượng tái kết tinh đường Bột sữa, bột trái Maltosedextrin từ tinh bột sử dụng chất độn sản xuất bột trái bột sữa Caramel Dextrose syrup hay glucose syrup sử dụng làm nguyên liệu sản xuất caramel – tác nhân tạo màu chế biến thực phẩm 41 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì Phần IV: THÀNH TỰU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ  I CẢI TIẾN THIẾT BỊ, ĐƯA VÀO QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI MÌ NHỮNG THIẾT BỊ MỚI CHO NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƯNG TINH BỘT CAO HƠN Tinh bột khoai mì sản xuất từ lâu Châu Á Châu Phi Các phương pháp thủ công truyền thống cho sản phẩm tinh bột khoai mì có chất lượng tốt suất không cao thời gian sản xuất bò kéo dài Cùng với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, quy trình sản xuất cải tiến thay nhiều, 42 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì nhờ vậy, có sản phẩm tinh bột khoai mì có chất lượng vượt trội, suất cao thời gian sản xuất rút ngắn nhiều Đầu tiên việc thay máy mài xát cổ điển điều khiển thủ công thiết bò nghiền cho hiệu suất nghiền cao, suất lớn, điều khiển tự động Nhờ đó, hiệu suất thu hồi tinh bột gia tăng đáng kể Tiếp theo việc đưa thiết bò li tâm vào giai đoạn tách dòch bào, tách tinh bột thay cho phương pháp lắng cổ điển bồn lắng máng lắng Nhờ có thiết bò li tâm, thời gian tách dòch bào rút ngắn đáng kể, giảm thời gian dòch bào tiếp xúc với tinh bột nên tinh bột có độ trắng cao Hiệu suất thu hồi sản phẩm sau trình li tâm cao hẳn trình lắng, suất trình tăng Ngày trước, tinh bột ướt sau tinh thường đem sấy để giảm độ ẩm, tăng thời gian bảo quản sản phẩm hầm sấy buồng sấy Ngày nay, tinh bột ướt sấy thiết bò sấy khí động cho sản phẩm có độ ẩm thấp hơn, độ đồng sản phẩm tăng, thiết bò hoạt động liên tục nên suất cao II VẤN ĐỀ XỬ LÝ NƯỚC SẠCH PHỤC VỤ CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT Như biết, nước phần quan trọng thiếu suốt trình sản xuất tinh bột khoai mì Ngày trước, để làm nước phục vụ cho sản xuất, người ta sử dụng bể lắng với số chất trợ lắng vài thiết bò lọc thủ công đơn giản Do đó, độ tinh nước không cao ảnh hưởng nhiều đến độ tinh khiết chất lượng sản phẩm Ngày nay, nhà máy sản xuất tinh bột vừa lớn có hệ thống xử lý nước phối hợp nhiều phương pháp hoạt động hiệu quả, độ tinh khiết nước đưa vào phục vụ sản xuất tăng nhiều Một số phương pháp tinh nước thông dụng nhà máy: - Tách cặn phương pháp lọc có sử dụng chất trợ lọc - Tách ion phương pháp trao đổi ion - Tiêu diệt vi sinh vật tia UV III VẤN ĐỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Ngày vệ sinh mội trường vấn đề quan tâm nhiều sản xuất công nghiệp Trong quy trình sản xuất tinh bột khoai mì, lượng nước thải lớn thải qua trình rửa củ, ngâm, tách dòch bào… Trong nước thải có chứa chất acid HCN chất khác… Việc xử lý nước thải vấn đề quan trọng sau trình sản xuất ảnh hưởng lớn đến môi trường sống Một phương pháp sử dụng xử lý nước thải phương pháp sinh học Trong nhiều biện pháp xử lý ô nhiễm, biện pháp sinh học người đặc biệt quan tâm sử dụng So với biện pháp vật lý, hóa học, biện pháp sinh học chiếm vai trò quan trọng quy mô giá thành đầu tư, chi phí lượng cho đơn vò khối lượng chất khử Đặc biệt xử lý biện pháp sinh học không gây tái ô nhiễm môi trường – nhược điểm mà biện pháp hóa học thường mắc phải Thực chất phương pháp nhờ hoạt động sống vi sinh vật sử dụng hợp chất hữu số khoáng có nước thải làm nguồn dinh dưỡng 43 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì lượng để biến hợp chất hữu cao phân tử thành hợp chất đơn giản Trong sản xuất tinh bột khoai mì, người ta sử dụng phương pháp xử lí kỵ khí để làm dòch bào tách giai đoạn tách dòch bào Quy trình xử lý nước thải biện pháp sinh học điều kiện kỵ khí quy trình sinh học phân hủy cách yếm khí chất hữu chứa nước thải để tạo thành khí CH 4, sản phẩm vô cơ, kể CO2 NH3 Kết phân tích thành phần nước thải trình tách dòch bào cho thấy hàm lượng nitơ đủ cho vi khuẩn sinh trưởng phát triển Tuy nhiên hàm lượng phospho số chất cần thiết khác chưa đủ Bảng 10: Thành phần chất có nước thải sau trình tách dòch bào Thông số Giá trò trung bình Khoảng dao động COD (mg CO2/l) 9,1 4-12,8 BOD ( mg O2/l) 3,1 1,5-8,6 COD/BOD 2,9 - Cyanides ( mg CN/l) 2,12 1,2-4,04 Hàm lượng chất khô toàn phần (mg/l) 5,74 2,68-10,02 Hàm lượng carbon hữu toàn phần 2,42 8,7-5,3 Hàm lượng chất biến đổi 4,87 2,2-9,32 Nitơ (mg N/l) 105 29-233 Muối phosphor (mg P/l) 2,34 0,6-6 Ghi : Chemical oxygen demand (COD: nhu cầu oxy hóa học) Biochemical oxygen demand (SOD: nhu cầu oxygen sinh hóa) Với việc phân giải cyanide, nồng độ acid cyanide nước thải không cao nên vi sinh vật thích ứng với chất ức chế Người ta sử dụng vi khuẩn chuyển hóa chất thành khí methane sau vài ngày, chúng thích nghi với cyanide cuối phân hủy chúng Và sau vài ngày này, lượng cyanide giảm 69% Một công trình xây dựng dựa nguyên tắc bể lọc kỵ khí (Anaerobic filter) Ở công trình này, trình xử lý thực qua vật liệu lọc để vi sinh vật kỵ khí dính bám vào thực trình chuyển hóa sinh hóa chất hữu chứa nước thải đồng thời tránh rửa trôi lượng vi sinh vật Nguyên tắc bể lọc sinh học nước thải có chứa vi sinh vật tham gia xử lý tưới từ xuống lớp vật liệu lọc hay mang theo nguyên tắc chênh lệch Khi dòng nước thải chảy qua vật liệu lọc hay mang, vi sinh vật phát triển tạo thành màng vi sinh vật bám vào khắp bề mặt nguyên liệu lọc tru khú Như vậy, dòng nước thải chảy liên tục với vận tốc đònh từ bề mặt bể lọc xuống tiếp xúc trực tiếp với màng vi sinh vật Và lúc xẩy trình oxy hóa chất có nước thải, để sau đo bể lắng thứ cấp, nước thải có số BOD giảm nhiều 44 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì Nước thải Biogas Nước Hình 22: Hệ thống xử lý nước thải Trong xử lý nước thải tinh bột người ta sử dụng vật liệu lọc lignincellulose Quá trình lọc đồng thời xảy ba trình : nước lọc hợp chất hữu có nước thải phân hủy, khí sinh học (biogas) tạo thành (được ứng dụng nguồn lượng) lignocellulose bò phân hủy   Ưu điểm: - Nhu cầu lượng không nhiều - Ngoài vai trò xử lý nước thải, bảo vệ môi trường, quy trình tạo nguồn lượng khí sinh học, có CH4 chiếm tỷ lệ cao - Về mặt thiết bò : công trình cấu tạo đơn giản, làm vật liệu chỗ với giá thành không cao Nhược điểm: - Xử lý chưa triệt để, sau trình xử lý phải tiếp tục xử lý hiếu khí sau - Cho tới nay, hiểu biết quy trình xử lý loại nhiều hạn chế (còn thiếu kinh nghiệm vận hành công trình, thiếu hiểu biết vi sinh vật tham gia trình kỵ khí) IV SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH Một thành tựu đáng ý sản xuất tinh bột ngày sản xuất tinh bột biến tính Trong thực tế sản xuất, ứng với sản phẩm thực phẩm thường đòi hỏi dạng tinh bột dẫn xuất tinh bột đònh Có sản phẩm cần dạng tinh bột có độ hòa tan tốt, lại có sản phẩm cần dạng tinh bột bền không bò thoái hóa nhiệt độ thấp Có loại sản phẩm cần độ dẻo, độ trong, ngược lại có sản phẩm không mong muốn tính chất Để có sản phẩm tinh bột đáp ứng yêu cầu công nghệ người ta phải tiến hành sản xuất tinh bột biến tính Tinh bột biến tính tinh bột qua xử lý phương pháp vật lý hóa học để làm biến đổi nhiều tính chất vật lý, hóa học tinh bột ban đầu Tinh bột sau biến tính có nhiều tính chất khác hẳn tinh bột ban đầu 45 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì Các loại tinh bột biến tính: Một số phương pháp sản xuất tinh bột biến tính: Sản xuất tinh bột biến tính phương pháp vật lý: Có nhiều phương pháp để sản xuất tinh bột biến tính phương pháp vật lý, xin đề cập đến phương pháp hay sử dụng sản xuất tinh bột biến tính phương pháp hồ hóa sơ bộ: 1.1 Nguyên tắc: Tiến hành hồ hóa tinh bột lượng nước tương đối lớn sau đem sấy khô (có thể sấy phun) Dưới tác dụng nhiệt độ hay nói tác dụng nhiệt ẩm làm đứt liên kết phân tử, làm phá hủy cấu trúc hạt tinh bột hồ hóa, tái liên hợp phần phân tử sấy sau này, nguyên nhân làm biến đổi đáng kể tinh chất tinh bột so với ban đầu 1.2 Tính chất tinh bột biến tính phương pháp hồ hóa sơ bộ: - Trương nhanh nước - Tính chất tinh bột biến đổi trình bảo quản - Tinh bột hồ hóa bền nhiệt độ thấp - Độ nhớt cao - Khả giữ nước khí tốt 1.3 Ứng dụng: 46 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì - Sản xuất bánh ngọt: dùng tinh bột hồ hóa sơ giúp tránh tổn thất chất mùi (các chất dễ bay hơi) trình nướng - Sản xuất thòt hộp: tinh bột hồ hóa sơ giúp liên kết ẩm ổn đònh ẩm sản phẩm thòt hộp Sản xuất tinh bột biến tính phương pháp hóa học: 2.1 Sản xuất tinh bột biến tính acid: 2.1.1 Nguyên tắc: Dưới tác dụng acid, phần liên kết phân tử phân tử tinh bột bò cắt đứt, kích thước phân tử tinh bột bò giảm tinh bột thu có tính chất Trong sản xuất công nghiệp, ngưới ta khuếch tán tinh bột (huyền phù tinh bột có nồng độ 12-15oBx) dung dòch acid HCl 1-3%, khuấy 50-55 oC 12-14h Sau đem trung hòa, lọc, rửa sấy khô 2.1.2 Tính chất tinh bột biến tính acid: - Độ nhớt thấp - p suất thẩm thấu cao khối lượng phân tử trung bình bé - Nhiệt độ hồ hóa cao - Hòa tan tốt nước ấm có nhiệt độ thấp nhiệt độ hồ hóa 2.1.3 Ứng dụng: Công nghiệp dệt: hồ sợi dọc Sợi dọc hồ tinh bột có độ bền chòu mài mòn 2.2 Sản xuất tinh bột biến tính phương pháp oxi hóa: 2.2.1 Nguyên tắc: 47 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì Cho dung dòch Sodium hypochlorite có chứa 5-10% Chlor hoạt động vào huyền phù tinh bột có nồng độ 20-24oBx, chỉnh pH = 8-10 NaOH pH thấp làm giảm mức độ oxi hóa Khuấy nhiệt độ 21-38oC Sau đạt mức độ oxi hóa cần thiết (thường từ 4-6h), trung hòa huyền phù tinh bột đến pH = 6,0-6,5 Tách Chlor tự dung dòch Na2SO3 Rửa tinh bột nước sạch, lọc sấy khô đến độ ẩm 10-12% 2.2.2 Tính chất tinh bột biến tính phương pháp oxi hóa: - Độ trắng tinh bột tăng mức độ oxi hóa cao - Sự hồ hóa diễn nhanh nhiệt độ thấp - Dòch hồ tinh bột làm nguội có độ nhớt thấp độ suốt lớn - Khi bảo quản dòch hồ tinh bột, tượng tách nước (thoái hóa) bò giảm xuống đến mức tối thiểu 2.2.3 Ứng dụng: - Phụ gia tạo đặc công nghệ thực phẩm 2.3 Sản xuất tinh bột biến tính cách gắn thêm nhóm phosphat: 2.3.1 Nguyên tắc: Khi nhóm chức acid H3PO4 ester hóa với nhóm OH tinh bột Monostarch phosphat, hai nhóm chức acid H 3PO4 ester hóa tạo Distarch phosphat Distarch phosphat: Đun nóng hỗn hơp tinh bột muối phosphat hòa tan nước sodium triorthophosphate hay sodium tri-pirophosphate thu tinh bột Distarch phosphat Cũng sấy khô hỗn hợp tinh bột ướt với muối sodium tri-orthophosphate đến độ ẩm 5-10%, sau đốt nóng 1h 120-130 oC Làm nguội, rửa nước sấy khô Monostarch phosphat: Cho tinh bột tương tác với sodium tri-metaphosphate thu Monostarch phosphat 2.3.2 Tính chất tinh bột biến tính cách gắn thêm nhóm phosphat: Distarch phosphat: - Độ nhớt cao - Hồ tinh bột có độ suốt cao, không bò thoái hóa nhiệt độ thấp Monostarch phosphat: - Khó bò hồ hóa - Bền thời gian dài nhiệt độ cao, pH thấp, có khuấy trộn học - Dòch hồ tinh bột suốt, không bò thoái hoá nhiệt độ thấp 48 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì 2.3.3 Ứng dụng: - Distarch phosphat dùng làm chất độn công nghệ thực phẩm - Monostarch phosphat dùng làm phu gia tạo đặc công nghệ thực phẩm 49 ... nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì Phần II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI MÌ  I SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Tinh bột khoai mì sản xuất từ lâu giới nước ta Tinh. .. lấy tinh bột Hiện sản xuất tinh bột khoai mì từ hai nguồn nguyên liệu: - Khoai mì tươi - Khoai mì lát sấy khô 10 Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì 11 Công nghệ sản xuất. .. phục vụ cho trình sản xuất lớn Công nghệ sản xuất tinh bột khoai GVHD: TS Lê Văn Việt Mẫn mì Mặt khác, độ tinh nước phục vụ cho trình sản xuất tinh bột quan trọng Nguyên nhân tinh bột có khả hấp