Công nghệ sản xuất maltodextrin

MỞ ĐẦU 1.Lý do chọn đề tài Tinh bột sắn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vự như công nghiệp dệt, công nghiệp giấy, công nghiệp chất kết dính, dược phẩm, công nghiệp thực phẩm .Trong bối cảnh hội nhập nền kinh tế toàn cầu nền kinh tế mà việc cải tiến công nghệ, nâng cao chất lượng sản phẩm là yêu cầu bức thiết đối với các doanh nghiệp. Đối với các nhà sản xuất tinh bột sắn, việc đầu tư sản xuất các sản phẩm từ tinh bột sắn là đòi hỏi bức thiết, không chỉ làm cho tinh bột sắn ngày càng được ứng dụng rộng rãi mà còn nâng cao chất lượng tinh bột sắn để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng, cải thiện đời sống người trồng sắn, từ đó tạo động lực cho sự phát triển của xã hội. Vì thế mà các sản phẩm mới từ tinh bột sắn không ngừng được sản xuất và phát triển cho tới ngày nay. Nước ta có nguồn tinh bột sắn dồi dào nhất, chúng được trồng ở khắp cả ba miền đất nước. Với đặc tính dễ trồng, sản lượng cao, đầu tư ít nên tinh bột sắn tương đối rẻ so với các loại tinh bột khác như tinh bột ngô, khoai tây .Nếu chỉ sử dụng nguồn tinh bột sắn tự nhiên thì khả năng ứng dụng còn hạn chế, đặc biệt trong công nghiệp thực phẩm. Để đa dạng hoá ứng dụng của tinh bột sắn vào các sản phẩm thực phẩm thì cần dùng những phương pháp nhằm làm thay đổi các tính chất của tinh bột tự nhiên, các phương pháp đó gọi là các phương pháp biến hình tinh bột. Tinh bột bị biến hình bởi các tác nhân vật lí, hoá học, sinh học làm cho các mạch tinh bột bị cắt ngắn đi, được nối dài thêm hoặc được sắp xếp lại trong không gian .nhằm làm cho tinh bột có nhiều tính chất mới như: tăng độ nở, độ dai, giảm hay tăng độ nhớt .Từ đó ứng dụng vào các sản phẩm thích hợp. Maltodextrin là một sản phẩm tinh bột biến tính dưới tác nhân hoá học (acid) hoặc sinh học (enzyme). Đối với phương pháp hoá học, mặc dù được sử dụng từ xưa đến nay, song sử dụng acid để biến tính còn nhiều nhược điểm và tốn kém. Một phương pháp biến tính mới hơn và hiệu quả hơn, đó là sử dụng enzyme làm tác nhân gây biến tính. Phương pháp này có thể khắc phục các nhược điểm trong phương pháp acid. Vì vậy trong đề tài này đề cập đến phương pháp biến hình tinh bột bằng phương pháp enzyme để sản xuất maltodextrin. 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2.1 Ý nghĩa khoa học Có thể tin rằng có một tiềm năng lớn trong việc sử dụng các phương pháp độc đáo để phát triển thêm những loại tinh bột mới có giá trị cao hơn trong điều kiện có sự thúc đẩy thêm của khoa học, cũng như sự lôi cuốn của người tiêu dùng. Biến tính bằng enzym có nhiều lợi ích hơn so với các phương pháp khác, như có thể tìm được enzym từ số lớn loại có sẵn, tốc độ và hiệu quả biến tính cao và có khả năng biến tính tinh bột trong điều kiện nông nghiệp cũng như điều kiện sản xuất. Việc sản xuất maltodextrin từ tinh bột sắn bằng phương pháp enzyme sẽ mở ra cơ hội phát triển ngành sản xuất enzyme trong nước.Có thể tìm được điều kiện tối ưu để thủy phân tinh bột sắn tạo Maltodextrin. Nguồn enzyme thu nhận có độ tinh khiết cao. Quy trình công nghệ tạo Maltodextrin có khả năng đưa ra sản xuất công nghiệp. Ngoài ra, hướng nghiên cứu Maltodextrin từ thủy phân tinh bột sắn sống là hướng mới sẽ tiết kiệm được chi phí sản xuất và đơn giản công nghệ. 2.2.Ý nghĩa thực tiễn Sản phẩm maltodextrin là một sản phẩm tạo ra từ tinh bột sắn, có những tính chất khác biệt hơn so với tinh bột sắn. Từ đó ta có thể ứng dụng một cách có hiệu quả trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm. Maltodextrin là sự đa dạng hoá thêm ứng dụng của tinh bột sắn trong sản xuất công nghiệp cũng như đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng. (mục lục kéo xuống dưới)

doc42 trang | Chia sẻ: thanhnguyen | Ngày: 18/12/2012 | Lượt xem: 3545 | Lượt tải: 15download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Công nghệ sản xuất maltodextrin, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN Giáo viên hướng dẫn: Mạc Thị Hà Thanh Sinh viên thực hiện: Lớp: 06C2 Tên đề tài: Công nghệ sản xuất maltodextrin NỘI DUNG ĐỒ ÁN 1) Trang bìa: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Trường Cao đẳng Lương thực Thực phẩm Khoa Công nghệ Lương thực Thực phẩm Phải có hình logo của trường ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN Tên đề tài: Sinh viên thực hiện: Lớp: Giáo viên hướng dẫn: Đà Nẵng, ngày.... tháng..... năm...... 2) Mục lục 3) Lời mở đầu - Lý do chọn đề tài - Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và triển vọng của đề tài. 4) Nội dung: Phần I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU (Bố trí đề mục như sau: 1.1. 1.1.1. 1.1.1.1. 1.2. …………) Trong phần này có thể gồm các nội dung sau: Tình hình nghiên cứu về maltodextrin và các phương pháp sản xuất maltodextrin trên thế giới và Việt Nam. Giới thiệu chung về nguyên liệu chính dùng để sản xuất maltodextrin và lựa chọn phương pháp sản xuất maltodextrin. Phần II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALTODEXTRIN (Bố trí đề mục như sau: 2.1. 2.1.1. 2.1.1.1. 2.2. …………) Trong phần này có thể gồm các nội dung sau: Sơ đồ quy trình, thuyết minh quy trình và thiết bị được sử dụng trong từng công đoạn. Yêu cầu chất lượng sản phẩm Phần III: KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo được xếp riêng theo từng ngôn ngữ (Việt, Anh, Pháp...), các trang web truy cập phải chỉ rõ đường dẫn và thời gian truy cập. TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT TÀI LIỆU TIẾNG ANH TÀI LIỆU INTERNET Tài liệu tham khảo là bài báo thì phải ghi rõ số trang tham khảo là trang nào? của tạp chí nào? tên bài báo? Cách ghi: Tên tác giả (năm xuất bản), tên bài báo, tên tạp chí, số, trang tham khảo. Ví dụ: Nguyễn Thanh Mai (2005), Nghiên cứu quy trình muối chua từ cây nha đam, Tập san khoa học công nghệ, 6, 23-25. Tài liệu tham khảo được xếp theo thứ tự A, B, C (theo tên là người Việt Nam, theo họ là người nước ngoài). Cách ghi: Tên tác giả (năm xuất bản), tên sách, luận án hoặc báo cáo, nhà xuất bản, nơi xuất bản. Ví dụ: [1]. Trần Minh Tâm (2000), Công nghệ vi sinh ứng dụng, Nhà xuất bản Nông nghiệp, Thành phố Hồ Chí Minh. [2]. [3]. PHỤ LỤC (nếu có) ***Về hình thức: - ĐACM được dánh máy trên giấy A4, font Time New Roman, cỡ chữ 13, dãn dòng 1,5 line. - Số trang tối thiểu là 20 trang - Có thể kèm theo hình minh họa càng tốt - Hình minh họa và bảng biểu phải được đánh số thứ tự theo từng phản Cách ghi: Nếu là hình đầu tiên nằm trong phần 1, thì đánh số là hình 1.1. + chú thích hình (nằm dưới hình) (Ví dụ: Sau khi chèn hình vi khuẩn lactic thì ghi chú thích như sau: Hình 1.1. Hình ảnh vi khuẩn lactic) Bảng biểu thứ 3 trong phần 2, thì được đánh số là bảng 2.3. + chú thích bảng (nằm trên bảng) (Ví dụ: Sau khi ghi chú thích: Bảng 2.3. Thành phần hóa học của rau, tiếp theo sẽ kẻ bảng về các thành phần của rau) * Chú ý: Sau khi nhận đề cương, sinh viên phải làm bản kế hoạch phân bố thời gian thực hiện đồ án và nộp cho giáo viên hướng dẫn. Thời gian gặp giáo viên thông đồ án sẽ căn cứ vào bản kế hoạch đã nộp. Sinh viên phải hoàn thành đồ án trước ngày 30/11/2008 và hoàn chỉnh nộp về khoa đúng ngày 30/11. MỤC LỤC MỤC LỤC 1 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH 2 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 5 1.1 Tinh bột 5 1.1.1. Thành phần hoá học của tinh bột 5 1.1.2. Cấu trúc hạt tinh bột 5 1.2 Tinh bột sắn 8 1.2.1. Tính chất của tinh bột sắn 8 1.2.2. Ứng dụng của tinh bột sắn [1] 9 1.3 Tinh bột biến tính 10 1.3.1. Các phương pháp biến tính tinh bột [2] 10 1.3.2. Phân loại tinh bột biến tính [2][12] 10 1.3.3. Ứng dụng của tinh bột biến tính trong công nghiệp [12] 12 1.4 Maltodextrin 13 1.4.1. Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm 13 1.4.2. .Ứng dụng của maltodextrin trong sản xuất một số sản phẩm thực phẩm 13 1.5 Enzyme trong quá trình thuỷ phân tinh bột sắn 16 1.5.1. Giới thiệu chung [14] 16 1.5.2. Đặc tính và cơ chế tác dụng của enzyme -amylase 17 1.5.3. Thu nhận enzyme -amylase từ vi khuẩn Bacilus Subtilis 18 Chương 2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALTODEXTRIN TỪ TINH BỘT SẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZYME 20 2.1 Quy trình công nghệ 20 2.2 Thuyết minh quy trình 20 2.2.1. Lựa chọn nguyên liệu 20 2.2.2. Quá trình thuỷ phân 22 2.2.3. Tẩy màu 24 2.2.4. Lọc 26 2.2.5. Sấy 28 2.3 Chỉ tiêu chất lượng của maltdextrin [1] 32 HÌNH ẢNH SẢN PHẨM 33 KẾT LUẬN 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 : Một phần cấu trúc amilozơ [10] 6 Hình 1.2 : Một phần cấu trúc amilopectin [10] 7 Hình 1.3 : Các phương pháp biến tính tinh bột và các sản phẩm [12] 12 Hình 2.1 : Sơ đồ sản xuất maltodextrin liên tục bằng phương pháp enzyme 22 Hình 2.2 : Thiết bị tẩy màu [13] 21 Hình 2.3 : Thiết bị lọc ép khung bản [3] 27 Hình 2.4 : Khung máy lọc ép [3] 23 Hình 2.5 : Tấm bản [3] 23 Hình 2.6 : Thiết bị sấy phun[7] 31 Hình 2.7 : Cấu tạo thiết bị sấy phun [7] Error! Bookmark not defined. Hình 2.8 : Sản phẩm maltodextrin [9] 32 Hình 2.9 : Trà hoà tan [9] 32 Hình 2.10 : Bột sữa dừa [9] 32 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 : Các chỉ tiêu chất lượng của tinh bột sắn. [11] 21 Bảng 2.2 : Tiêu chuẩn chất lượng của sản phẩm maltodextrin bột[1] 32 MỞ ĐẦU 1.Lý do chọn đề tài Tinh bột sắn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vự như công nghiệp dệt, công nghiệp giấy, công nghiệp chất kết dính, dược phẩm, công nghiệp thực phẩm...Trong bối cảnh hội nhập nền kinh tế toàn cầu nền kinh tế mà việc cải tiến công nghệ, nâng cao chất lượng sản phẩm là yêu cầu bức thiết đối với các doanh nghiệp. Đối với các nhà sản xuất tinh bột sắn, việc đầu tư sản xuất các sản phẩm từ tinh bột sắn là đòi hỏi bức thiết, không chỉ làm cho tinh bột sắn ngày càng được ứng dụng rộng rãi mà còn nâng cao chất lượng tinh bột sắn để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng, cải thiện đời sống người trồng sắn, từ đó tạo động lực cho sự phát triển của xã hội. Vì thế mà các sản phẩm mới từ tinh bột sắn không ngừng được sản xuất và phát triển cho tới ngày nay. Nước ta có nguồn tinh bột sắn dồi dào nhất, chúng được trồng ở khắp cả ba miền đất nước. Với đặc tính dễ trồng, sản lượng cao, đầu tư ít nên tinh bột sắn tương đối rẻ so với các loại tinh bột khác như tinh bột ngô, khoai tây...Nếu chỉ sử dụng nguồn tinh bột sắn tự nhiên thì khả năng ứng dụng còn hạn chế, đặc biệt trong công nghiệp thực phẩm. Để đa dạng hoá ứng dụng của tinh bột sắn vào các sản phẩm thực phẩm thì cần dùng những phương pháp nhằm làm thay đổi các tính chất của tinh bột tự nhiên, các phương pháp đó gọi là các phương pháp biến hình tinh bột. Tinh bột bị biến hình bởi các tác nhân vật lí, hoá học, sinh học làm cho các mạch tinh bột bị cắt ngắn đi, được nối dài thêm hoặc được sắp xếp lại trong không gian...nhằm làm cho tinh bột có nhiều tính chất mới như: tăng độ nở, độ dai, giảm hay tăng độ nhớt...Từ đó ứng dụng vào các sản phẩm thích hợp. Maltodextrin là một sản phẩm tinh bột biến tính dưới tác nhân hoá học (acid) hoặc sinh học (enzyme). Đối với phương pháp hoá học, mặc dù được sử dụng từ xưa đến nay, song sử dụng acid để biến tính còn nhiều nhược điểm và tốn kém. Một phương pháp biến tính mới hơn và hiệu quả hơn, đó là sử dụng enzyme làm tác nhân gây biến tính. Phương pháp này có thể khắc phục các nhược điểm trong phương pháp acid. Vì vậy trong đề tài này đề cập đến phương pháp biến hình tinh bột bằng phương pháp enzyme để sản xuất maltodextrin. 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2.1 Ý nghĩa khoa học Có thể tin rằng có một tiềm năng lớn trong việc sử dụng các phương pháp độc đáo để phát triển thêm những loại tinh bột mới có giá trị cao hơn trong điều kiện có sự thúc đẩy thêm của khoa học, cũng như sự lôi cuốn của người tiêu dùng. Biến tính bằng enzym có nhiều lợi ích hơn so với các phương pháp khác, như có thể tìm được enzym từ số lớn loại có sẵn, tốc độ và hiệu quả biến tính cao và có khả năng biến tính tinh bột trong điều kiện nông nghiệp cũng như điều kiện sản xuất. Việc sản xuất maltodextrin từ tinh bột sắn bằng phương pháp enzyme sẽ mở ra cơ hội phát triển ngành sản xuất enzyme trong nước.Có thể tìm được điều kiện tối ưu để thủy phân tinh bột sắn tạo Maltodextrin. Nguồn enzyme thu nhận có độ tinh khiết cao. Quy trình công nghệ tạo Maltodextrin có khả năng đưa ra sản xuất công nghiệp. Ngoài ra, hướng nghiên cứu Maltodextrin từ thủy phân tinh bột sắn sống là hướng mới sẽ tiết kiệm được chi phí sản xuất và đơn giản công nghệ. 2.2.Ý nghĩa thực tiễn Sản phẩm maltodextrin là một sản phẩm tạo ra từ tinh bột sắn, có những tính chất khác biệt hơn so với tinh bột sắn. Từ đó ta có thể ứng dụng một cách có hiệu quả trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm. Maltodextrin là sự đa dạng hoá thêm ứng dụng của tinh bột sắn trong sản xuất công nghiệp cũng như đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng. TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU Tinh bột Thành phần hoá học của tinh bột Tinh bột có trong hạt, thân cây và rễ củ của nhiều loại cây và ngũ cốc. Có hai hợp phần chính trong tinh bột là các polyme amyloze và amylopectin. Những polyme đó được tạo nên từ các mạch anhyđroglucoza gắn với nhau bằng các liên kết glucozit. Amyloze và amylopectin liên hợp bằng liên kết hyđro thành các lớp hướng tâm dạng hạt. Amyloze có cấu trúc thẳng và trọng lượng phân tử thấp hơn (khoảng 500.000), còn amylopectin có trọng lượng phân tử cao hơn, đến vài triệu và có các mạch bên ngắn nhưng rất phân nhánh.[1] Cấu trúc hạt tinh bột Tinh bột là một cacbohiđrat cao phân tử bao gồm các đơn vị D-glucozơ nối với nhau bởi liên kết α-glucozit. Công thức phân tử gần đúng là (C6H10O5)n trong đó n có giá trị từ vài trăm đến khoảng mười nghìn. Tinh bột có dạng hạt màu trắng tạo bởi hai loại polime là amiloze và amilopectin. Amiloze là polime mạch thẳng gồm các đơn vị D- glucoze liên kết với nhau bởi liên kết α-1,4- glucozit (Hình 1.1). Hình 1.1: Một phần cấu trúc amiloze [10] Amilopectin là polime mạch nhánh, ngoài chuỗi glucoze thông thường còn có những chuỗi nhánh liên kết với chuỗi chính bằng liên kết α- 1,6-glucozit (Hình 1.2). Các hạt tinh bột là những tinh thể đa hình phụ thuộc vào nguồn gốc xuất xứ trong đó hai loại polime được sắp xếp đối xứng xuyên tâm. Bên trong hạt tinh bột có phần kết tinh do amiloze và phần phân nhánh của amilopectin tạo thành làm cho chúng không tan trong nước lạnh và tương đối trơ với các enzyme thuỷ phân. Hình 1.2: Một phần cấu trúc amilopectin [10] Tinh bột sắn Tính chất của tinh bột sắn Sắn (Manihot Esculenta Crantz) là một trong những loại cây hoa màu được trồng ở hơn 80 quốc gia có khí hậu nhiệt đới ẩm. Trên thế giới sản lượng sắn hằng năm đạt khoảng 175 triệu tấn với diện tích canh tác khoảng 14,15 triệu ha.Ở các nước nhiệt đới tinh bột sắn hầu hết được sản xuất ra sử dụng làm thức ăn cho người, gia súc và sử dụng trong các ngành công nghiệp khác. Tinh bột sắn có màu trắng. Trong quá trình sản xuất nếu củ được nghiền mà chưa bóc vỏ, tinh bột thu được sẽ có màu tối. Màu sắc của tinh bột ảnh hưởng nhiều đến chất lượng cũng như giá cả của sản phẩm. Củ sắn và tinh bột sắn có pH khoảng 6.0-6.3. Tinh bột sắn có hàm lượng amylopectin và phân tử lượng trung bình tương đối cao, 215000g/mol so với aylopectin của bắp là 30500, của tinh bột lúa mì là 130000 và của tinh bột khoai tây là 224000, của tinh bột bắp sáp là 276000. Hàm lượng amylose nằm trong khoảng 8-29%, nhưng nói chung đa số tinh bột sắn có tỷ lệ amylose 16-18%. Trong một số loại tinh bột thì hàm lượng amylopectin trong tinh bột sắn là cao nhất, cụ thể: amylopectin của tinh bột sắn là 75.64%, trong khi đó amylopctin của tinh bột sắn dây là 74.72%, của tinh bột huỳnh tinh là 67.48%. Ngược lại hàm lượng amylose của tinh bột sắn là thấp nhất chiếm 24.36%, tinh bột sắn dây 25.28%, amyloze của tinh bột huỳnh tinh cao nhất chiếm 32.52%. [1] Tinh bột sắn có nhiệt độ hồ hoá trong khoảng 58.5-73oC, tinh bột sắn dây là 62-72oC, tinh bột huỳnh tinh là 61-81oC so với 56-66oC ở khoai tây và 62-72oC ở tinh bột bắp. Nhiệt độ hồ hoá có thể thay đổi nếu ta tạo ra các dẫn xuất của tinh bột hay thêm các chất có hoạt tính bề mặt. Nhiệt độ hồ hoá cũng ảnh hưởng đến chất lượng tinh bột nấu thấp do tinh bột bị phá vỡ. Như vậy, sự khác nhau về tỷ lệ amylose và amylopectin của mỗi loại tinh bột dẫn đến sự khác nhau và nhiều tính chất cơ bản của chúng. [1] Tinh bột sắn có những tính chất tương tự như các loại tinh bột có chứa nhiều amylopectin như độ nhớt cao, xu hướng thoái hoá thấp và có độ bền gel cao. Hàm lượng amylopectin và amylose trong tinh bột sắn có liên quan đến độ dính của củ nấu chín và nhiều tính chất trong các ứng dụng công nghiệp. Tinh bột sắn có khả năng hồ hoá sớm, độ nhớt cao thể hiện lực liên kết yếu giữa các phân tử tinh bột trong cấc trúc hạt. Xử lý hoá học và lý học (gia nhiệt, xử lý áp suất hơi, thêm các chất hoá học, thay đổi pH môi trường) cũng như sự có mặt của các chất protein, chất béo, chất có hoạt tính bề mặt đều có ảnh hưởng đến độ nhớt tinh bột sắn. Khả năng nở và hoà tan của tinh bột sắn cũng thể hiện lực liên kết yếu trong cấu trúc hạt. Sự có mặt của các gốc ester có khả năng ion hoá có ảnh hưởng đến khả năng trương nở và hoà tan của tinh bột. Tính chất này không liên quan đến kích thước hạt hay trọng lượng phân tử hạt tinh bột. Khả năng tạo gel: trong gel tinh bột chỉ có duy nhất các liên kết hydro tham gia. Liên kết hydro có thể nối trực tiếp các mạch polysaccarit với nhau hoặc giản tiếp quan cầu phân tử nước. Vì tinh bột chứa cả amylose và amylopectin nên trong gel tinh bột có cả vùng kết tinh và vùng vô định hình. Tham gia vào vùng kết tinh có các phân tử amylose và các đoản mạch amylopectin kết dính với nhau. Cấu trúc nhiều nhánh mà chủ yếu là các nhánh bên của các phân tử amylopectin sẽ cản trở sự dàn phẳng và sự kết tinh. Vùng kết tinh vừa nằm trong các hạt đã trương vừ nằm trong dung dịch nước của các hạt sẽ tạo ra độ bền và độ đàn hồi của gel.[1] Ứng dụng của tinh bột sắn [1] Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm: Dùng làm phụ gia cho công nghiệp bánh kẹo, đồ hộp. Trong xây dựng: Tinh bột được dùng làm chất gắn kết bê tông, tăng tính liên kết cho đất sét, đá vôi, dùng làm keo dính gỗ, phụ gia sản xuất ván ép, phụ gia cho sơn. Ứng dụng trong công nghiệp mỹ phẩm và dược phẩm: Tinh bột được dùng làm phấn tẩy trắng, đồ trang điểm, phụ gia cho xà phòng, kem thoa mặt, tá dược. Ứng dụng trong công nghiệp khai khoáng: Tinh bột được dùng làm phụ gia cho tuyển nổi khoáng sản, dung dịch nhũ tương trong dung dịch khoan dầu khí. Ứng dụng cho công nghiệp giấy: Tinh bột được dùng để chế tạo chất phủ bề mặt, thành phần nguyên liệu giấy không tro, các sản phẩm tã giấy cho trẻ em. Ứng dụng trong công nghiệp dệt: Tinh bột dùng trong hồ vải sợi, in. Ứng dụng trong nông nghiệp: Dùng làm chất trương nở, giữ ẩm cho đất và cây trồng chống lại hạn hán. Các ứng dụng khác: Tinh bột được dùng làm màng plastic phân huỷ sinh học, pin khô, thuộc da, keo nóng chảy, chất gắn, khuôn đúc, phụ gia nung kết kim loại. Tinh bột biến tính Các phương pháp biến tính tinh bột [2] Phương pháp biến tính vật lý: là phương pháp biến tính tinh bột thuần túy dùng các lực vật lý như ép, nén và hồ hóa tác dụng lên tinh bột để làm thay đổi một số tính chất của nó nhằm phù hợp với những ứng dụng, sản phẩm tinh bột biến tính của phương pháp này là những tinh bột hồ hóa, tinh bột xử lý nhiệt ẩm. Phương pháp biến tính hóa học: là phương pháp sử dụng những hóa chất cần thiết nhằm thay đổi tính chất của tinh bột, sản phẩm chủ yếu của phương pháp biến tính hóa học là những tinh bột xử lý axit, tinh bột ete hóa, este hóa, phosphat hóa. Phương pháp thủy phân bằng enzyme: là phương pháp biến tính tinh bột tiên tiến hiện nay, cho sản phẩm tinh bột biến tính chọn lọc không bị lẫn những hóa chất khác. Sản phẩm của phương pháp này là các loại đường gluco, fructo; các poliol như sorbitol, mannitol; các axid amin như lysin, MSG, các rượu, các axid. Phân loại tinh bột biến tính [2][12] Dựa trên bản chất những biến đổi xảy ra trong phân tử tinh bột, Kovalxkaia chia tinh bột biến tính bằng hoá chất thành 2 loại: tinh bột cắt và tinh bột bị thay thế . Nhóm tinh bột cắt: trong phân tử tinh bột xảy ra hiện tượng phân cắt liên kết C-O giữa các monome và những liên kết khác, giảm khối lượng phân tử, xuất hiện một số liên kết mới trong và giữa các phân tử. Cấu trúc hạt của tinh bột có thể bị phá vỡ ít nhiều.Trong công nghiệp thực phẩm, tinh bột loại này dùng để tạo cấu trúc gel trong sản xuất bánh kẹo. Tinh bột oxi hoá cũng được xếp và nhóm này. Một số loại tinh bột được oxi hoá bởi KMnO4 trong môi trường axit được sử dụng thay thế aga, pectin trong sản xuất bánh kẹo, kem, các sản phẩm sữa cũng như trong đồ hộp. Các sản phẩm tinh bột oxi hoá yếu cũng được dùng trong bánh mì để làm tăng thời gian giữ khí của bột nhào, giảm thời gian lên men và tăng chất lượng của bánh. Tinh bột oxi hoá bởi hypoclorit, H2O2, HI và muối của nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất giấy. Nhóm tinh bột thay thế: là nhóm tinh bột mà tính chất của chúng thay đổi do các nhóm hidroxyl ở cacbon 2, 3 và 6 liên kết với các gốc hoá học hay đồng trùng hợp với một hợp chất cao phân tử khác, hoặc 2 mạch polisaccarit có thể bị gắn vào nhau. Mức độ biến tính tinh bột được đặc trưng bởi độ thế (Degree of substitution – DS). DS là số nhóm hiđroxyl bị thế trên một AGU (Anhydrous Glucose Unit). Như vậy, độ thế có giá trị trong khoảng 0-3. Trong trường hợp này tính chất của tinh bột bị thay đổi rõ rệt. Thông thường tinh bột loại này có độ nhớt và độ bền kết dính cao (được sử dụng để sản xuất các sản phẩm cần bảo quản) như tinh bột axetat, bột photphat. [2][12] Hình 1.3: Các phương pháp biến tính tinh bột và các sản phẩm chuyển hoá từ tinh bột [12] Ứng dụng của tinh bột biến tính trong công nghiệp [12] Trong công nghiệp xây dựng tinh bột được dùng làm chất gắn bêtông, chất gắn đất sét, đá vôi, keo dính gỗ, gỗ ép, phụ gia cho sơn. Trong công nghiệp mỹ phẩm và dược phẩm, tinh bột được dùng làm phấn tẩy trắng, đồ trang điểm, phụ gia cho xà phòng, kem thoa mặt, tá dược. Với công nghiệp khai khoáng, tinh bột được dùng trong tuyển nổi quặng, dung dịch nhũ tương khoan dầu. Với công nghiệp giấy, tinh bột được sử dụng để chế tạo chất phủ bề mặt, thành phẩn nguyên liệu giấy không tro, các sản phẩm tã giấy cho trẻ em. Với công nghiệp dệt, tinh bột dùng trong hồ sợi, in. Với các ngành khác, tinh bột dùng làm màng plastic phân hủy sinh học, pin khô, thuộc da, keo nóng chảy, chất gắn, khuôn đúc, phụ gia nung kết kim loại. Maltodextrin Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm Maltodextrin là phụ gia có nhiều ứng dụng trong công nghệ thực phẩm và công nghệ dược. Trong công nghệ thực phẩm, Maltodextrin là chất cố định mùi, vị; thay đổi cấu trúc và tăng cảm quan thực phẩm; chất trợ sấy; tăng năng lượng cho thực phẩm ăn kiêng... giúp thực phẩm dễ hòa tan, dễ tiêu hóa, tăng giá trị dinh dưỡng. Vì vậy, Maltodextrin được dùng trong sản xuất sữa bột, bột trái cây hòa tan, cà phê, bánh ngọt, nước xốt, tương ớt... Trong công nghệ dược phẩm, Maltodextrin là chất độn để phối chế thuốc. [2] Ứng dụng của maltodextrin trong sản xuất một số sản phẩm thực phẩm 1.4.2.1. Ứng dụng maltodextrin trong sản xuất bột sữa dừa (coconut milk powder) [1] Sữa dừa (nước cốt dừa) là một sản phẩm có giá trị cao được sử dụng rộng rãi trong đời sống hằng ngày cũng như trong công nghệ thực phẩm để sản xuất bánh kẹo, kem…Tuy nhiên, sữa dừa cũng là một sản phẩm rất dễ bị hư hỏng do vi sinh vật và các tác nhân hóa lý như nhiệt độ, ánh sáng, oxy. Bột sữa dừa, về mặt sử dụng, tương tự như nước cốt dừa nhưng thuận tiện hơn nhiều về mặt bảo quản và vận chuyển đến những nơi không có dừa, đặc biệt có thể được sản xuất theo phương pháp công nghiệp. Các sản phẩm chế biến từ dừa như bột sữa dừa, nếu giữ được các đặc điểm của dừa tươi có thị trường xuất khẩu to lớn. Hiện nay Mỹ và Canada là hai nước tiêu thụ các sản phẩm chế biến từ dừa nhiều nhất. Bột sữa dừa do Malaixia và Philipin sản xuất có mặt trên thị trường trong các nước trong khoảng năm 1985, gần đây xuất hiện thêm sản phẩm ở Thái Lan và Trung Quốc. Sữa dừa tươi không thể sấy trực tiếp thành bột do hàm luợng chất béo quá cao (khoảng 35%) nên cần có chất phụ gia để phối trộn thêm. Ở Việt Nam, sữa gầy đã được sử dụng thử nghiệm để sản xuất bột sữa dừa. Tuy nhiên do sữa gầy quá đắt và phải nhập khầu nên sản phẩm có giá thành cao. Tại Thái Lan và Malaixia, maltodextrin được sử dụng rộng rãi để làm phụ gia sấy phun sữa dừa tươi, thu sản phẩm bột sữa dừa. Sữa dừa tươi được chuẩn bị bằng cách ép từ cơm dừa nạo không thêm nước bằng máy ép thủy lực (áp suất 80kg/cm2). Do đó trong sản xuất sữa dừa có đường khử, protein, acid amin (dù với hàm lượng không lớn) nên để chống hiện tượng nâu hóa sản phẩm do phản ứng Mailard, Metabisulfit natri được sử dụng khi chần cơm dừa trước khi đem nạo, ép lấy sữa. Sau khi phối trộn với phụ gia và đồng hóa, hỗn hợp được sấy phun ở chế độ thích hợp. Do tính háo nước, tạo keo của sữa dừa ít hơn sữa gầy nên khi sử dụng phụ gia là sữa gầy cho kết quả tốt hơn so với sử dụng phụ gia là maltodextrin. Tuy nhiên, khi sử dụng phụ gia là maltodextrin ở nồng độ >40% so với dịch sữa dừa tươi, quá trình sấy cũng được cải thiện đáng kể, sản phẩm ít bi dính ở thành thiết bị. Lượng phụ gia dùng càng nhiều thì càng dễ sấy, sản phẩm thu được có đặc tính tốt về trạng thái cảm quan tốt nhưng hàm lượng chất béo và nồng độ mùi dừa trong sản phẩm sẽ thấp hơn. Sử dụng kết hợp sữa gầy và maltodextrin cũng cho chất lượng sấy và chất lượng sản phẩm tốt. Do việc tăng lượng phụ gia cũng đồng nghĩa với việc giảm chất lượng về mùi, vị nên lựa chọn nồng độ phụ gia thích hợp để thu được sản phẩm vừa đảm bảo có các đặc tính trạng thái tốt, vừa giữ được hương vị tự nhiên của dừa tươi là vấn đề cần được quan tâm. Sau khi sấy, sản phẩm bột sữa dừa cần được bảo quản trong bao bì chống ẩm và tránh ánh sáng. 1.4.2.2. Ứng dụng maltodextrin trong sản xuất chè (trà) hòa tan[1] Việt Nam là nước có truyền thống trồng và chế biến trà từ lâu đời. Các sản phẩm trà truyền thống ở nước ta lâu nay là trà xanh, trà đen (hai sản phẩm chè có hương vị tự nhiên) và trà ướp hương (sử dụng hương thơm các loại hoa khác) như trà hoa nhài, trà sen, trà hoa ngâu…Các loại này có chất lượng khá cao, đủ tiêu chuẩn để xuất khẩu. Một số loại trà được bổ sung thêm các loại dược liệu cũng đã và đang được chế biếnchế biến ngày càng nhiều để tận dụng nguồn dược liệu có sắn trong nước. Đó là các loại trà an thần, trả giải nhiệt (như trà atiso, trà khổ qua…), trà chống cảm cúm (trà gừng…). Trong khoảng những năm 1990, trên thị trường thành phố Hồ Chí Minh xuất hiên các sản phẩm trà mớ là trà túi lọc và trà hòa tan. Do những đặc tính rất tiện lợi của nó như dễ dàng pha được một tách trà thật đặc, khả năng hòa tan nhanh, không để lại bã thải rắn…nên trà hòa tan đang được sản xuất ngày càng nhiều, đáp ứng nhu cầu sinh hoạt hiện đại thị trường Việt Nam hiện nay đã xuất hiện nhiều sản phẩm trà hòa tan của nước ngoài (như trà sâm của Hàn Quốc…) hay các công ty trong nước hoặc các công ty có vốn đầu tư của nước ngoài như trà chanh, trà dưa hấu…(của hãng Nestle). Maltodextrin được sử dụng trong chế biến các loại trà hòa tan như một chất kết dính giúp quá trình tạo hình sản phẩm dễ dàng hơn. Nó được sử dụng như chất trợ sấy trong công nghệ sản xuất trà hòa tan bằng phương pháp sấy phun. Maltodextrin được sử dụng cũng là chất mang hương vị siêu hạng và là chất phát tán cho các đồ uống hỗn hợp một cách nhanh chóng. Trà hòa tan có thể được sản xuất bằng phương pháp sấy phun. Sau khi trích ly và cô đặc, dịch trà và dược liệu có nồng độ chất khô trong khoảng 5 -7%. Maltodextrin được thêm vào dung dịch này tới khoảng 20% trước khi đem đi sấy phun. Ở các nước sản xuất trà hòa tan trên thế giới, sau khi sấy phun sản phẩm được phun hương vị để bù vào phần hương vị mất đi trong quá trình sấy. Các sản phẩm trà hòa tan cũng được sản xuất dưới dạng viên ép hoặc dạng cốm. Dịch trích ly từ trà hoặc nguyên liệu thảo dược sau khi lọc được cô đặc chân không tới nồng độ chất khô khoảng 50-70%, sau đó phối trộn với phụ gia là maltodextrin dạng bột hoặc một số loại đường như lactose, glucose…Quá trình phối trộn có mục đích làm đòng nhất hỗn hợp dịch trích ly và các phụ gia khác. Tùy thuộc các loại phụ gia mà trà thu được có màu sắc, hương vị khác nhau. Sau khi phối trộn ta thu được một khối hỗn hợp đồng nhất có nồng độ chất khô 85%. Hỗn hợp được đưa vào máy cán để tạo sợi và sau đố được cắt ngắn đến kích thước 10-15mm. Để thuận tiện hơn trong việc bảo quả các hạt cốm sau khi tạo hình được sấy khô đến độ ẩm 3%. Enzyme trong quá trình thuỷ phân tinh bột sắn Giới thiệu chung [14] SEBstar-HTL là alpha-amylase, enzyme ở dạng lỏng và chịu nhiệt. Là enzyme vi khuẩn được sản xuất bằng cách điều khiển quá trình lên men của chủng vi khuẩn Bacillus không biến đổi gen. Enzyme đạt tiêu chuẩn thực phẩm, được chứng nhận là thành phần hữu cơ dùng trong công nghiệp nước giải khát. SEBstar-HTL là endo-alpha-amylase, cắt liên kết 1,4-alpha-glucosidic của dịch tinh bột một cách ngẫu nhiên. Hoạt động kéo dài của SEBstar-HTL làm giảm nhanh độ nhớt của dịch tinh bột và sinh ra một lượng lớn các dextrin thấp phân tử. Ứng dụng [14] SEBstar-HTL sử dụng trong công nghệ tinh bột để dịch hóa tinh bột sinh ra dịch dextrose thấp (DE 7 – 15). Do khả năng chịu nhiệt, khoảng pH hoạt động rộng và nhu cầu calcium thấp nên SEBstar-HTL có thể dịch hóa dịch tinh bột ở nhiệt độ cao khoảng 95oC mà không cần bổ sung thêm calcium. Trong công nghiệp sản xuất rượu, dịch hóa tinh bột ở nhiệt độ cao cho sản phẩm cồn trung tính. Trong công nghiệp bia, SEBstar-HTL sử dụng để dịch hóa nồi cháo và giảm nhanh được độ nhớt của dịch tinh bột. Công dụng [14] Tính ổn định nhiệt tốt cho quá trình dịch hóa tinh bột Sinh ra dịch dextrose có độ nhớt thấp ở 80 – 90oC trong 90 phút. Dịch hóa toàn bộ tinh bột ở pH=5.8 và nhiệt độ 80 – 85oC. Làm tăng năng suất quá trình lên men và quá trình nấu cháo. Sinh ra bởi sự lên men của sinh vật không biến đổi gen. Thành phần hoàn toàn tự nhiên, không có thành phần nhân tạo tổng hợp. Amylase là hệ enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật. Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thuỷ phân, xúc tác sự phân huỷ các liên kết sợi phân tử trong polysacharide với sự tham gia của nước. RR1 + H-OH RH +R1OH Hiện nay người ta biết đã có 6 loại enzyme amylase, trong đó Bacillus Subtilis amylase (hay glucoamylase) thuỷ phân các liên kết - 1,4 glucoside của tinh bột và các polysacharide đồng loại. Trong quá trình sản xuất maltodextrin, enzyme tham gia thuỷ phân tinh bột để thu sản phẩm là -amylase. Đặc tính và cơ chế tác dụng của enzyme -amylase Enzyme -amylase từ các nguồn khác nhau có nhiều điểm giống nhau. -amilase có khả năng phân cách các liên kết. Cơ chế thuỷ phân của enzyme -1,4 glucoside nằm ở phía bên trong phân tử cơ chất (tinh bột, glycogen, polyose đồng loại) một cách ngẫu nhiên, không theo trật tự nào cả. Vì thế, -amylase được gọi là enzyme nội phân (endo amylase) -amylase không chỉ thuỷ phân hồ tinh bột mà còn thuỷ phân được hạt tinh bột sống chưa qua hồ hoá, tuy nhiên với tốc độ rất chậm. Quá trình thuỷ phân tinh bột là quá trình đa giai đoạn.Ở giai đoạn đầu (giai đoạn dextrin hoá) chỉ một số phân tử cơ chất bị thuỷ phân tạo thành lượng lớn dextrin phân tử lượng thấp, độ nhớt của hồ tinh bột giảm nhanh (các amylose và amylopectin đều bị dịch hoá nhanh). Dưới tác dụng của -amylase, amylose bị phân giải khá nhanh thành oligosacharide gồm 6-7 gốc glucose. Sau đó các polyglucose bị phân cắt tiếp tục nên các mạch polyglucose colagen cứ ngắn dần và bị phân giải chậm đến maltodextrose và maltotriose và maltose.[5] Tác dụng của -amylase lên amylopectin cũng xảy ra tương tự, nhưng vì -amylase không phân cắt được liên kết -1,6 glucoside nên ở chỗ mạch nhánh trong phân tử amylopectin nên dù có chịu tác dụng lâu thì trong snả phẩm cuối cùng còn có các dextrin phân tử lượng thấp và izomaltose. Đặc tính quan trọng này của -amylase khi sản xuất maltodextrin đó là enzyme này chỉ thuỷ phân tinh bột thành chủ yếu là dextrin phân tử thấp không cho màu với iodine và một ít maltose.[5] Khả năng dextrin hoá cao của - amylase là tính chất đặc trưng của nó. Vì vậy, người ta thường gọi loại amylase này là amylase dextrin hoá hay amylase dịch hoá. [4] -amylase là một metalenzyme. Các -amylase đều chứa một lượng từ 1-30 nguyên tử gam Ca/mol, song không ít hơn 1- 6 nguyên tử gam Ca/mol.Khi tách hoàn toàn Ca ra khỏi enzyme thì -amylase mất hết khả năng thuỷ phân cơ chất. Vì Ca tham gia vào sự hình thành và ổn định cấu trúc bậc Bacilus Subtilis của enzyme duy trì cấu hình hoạt động của enzyme (Molodova,1965). [4] -amylase bền nhiệt hơn các enzyme khác. Người ta cho rằng đặc tính này của enzyme -amylase có liên quan đến hàm lượng Calcium có trong phân tử của nó (-amylase của các vi khuẩn ưa nhiệt có nhiều canci hơn -amylase của nấm mốc 3- 4 lần nên nó bền nhiệt hơn). Thu nhận enzyme -amylase từ vi khuẩn Bacilus Subtilis Enzyme -amylase có thể thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau.Và các enzyme này có nhiều điểm khác nhau về đặc tính, cơ chế tác dụng và điều kiện hoạt động. Vì vậy mà tuỳ thuộc vào loại sản phẩm, các giai đoạn khác nhau của quá trình sản xuất mà người ta chọn nguồn thu nhận -amylase thích hợp. Đối với maltodextrin, trong quá trình dịch hoá, tinh bột bị thuỷ phân ở nhiệt độ cao. Các loại enzyme thu nhận từ vi khuẩn thường có hoạt tính cao và khả năng chịu nhiệt tốt. Do đó, bổ sung enzyme có khả năng chịu nhiệt từ nguồn vi khuẩn là hết sức cần thiết. Hơn nữa, trong quá trình dịch hoá, không đòi hỏi sự tích tụ nhiều đường nên các -amylase phải hoạt động mạnh. Ở giai đoạn này, các enzyme phải hoạt động gần với pH tự nhiên của nguyên liệu.pH tự nhiên của nguyên liệu tinh bột thường là 5.4-6.2. [5] Các -amylase của chủng vi khuẩn Bacilus Subtilis có tính chất bền nhiệt, nhiệt độ tối thích của nó là là 70-75oC.Ở nhiệt độ 85oC vẫn giữ được hoạt lực, pH họat động tối thích của -amylase từ vi khuẩn Bacilus Subtilis là 6,0, bị vô hoạt hoàn toàn ở pH=4.0 và bị vô hoạt một nử ở pH=8.0. [4] Khả năng dextrin hoá của các chế phẩm từ Bacilus Subtilis cao hơn khả năng đường hoá 2 lần (Lifsit, Baznin-Senko, 1967) và có khả năng phân huỷ các hạt tinh bột nguyên vẹn lẫn hồ tinh bột. [4] Do các tính chất của -amylase từ chủng vi khuẩn Bacilus Subtilis phù hợp với việc ứng dụng trong sản xuất maltodextrin mà người ta lựa chọn loại enzyme này để thu kết quả cao nhất. Thu nhận bằng phương pháp bề sâu Môi trường nuôi cấy cấu tử chính của môi trường là bột ngô. Ngoài ra còn có các chất hiệp trợ khác như K2SO4, Lactose, NaCl, MgSO4. pH tối thích của môi trường để nuôi vi khuẩn Bacilus Subtilis nhằm thu -amylase thích hợp nhất là 6.8-7.5. Nhiệt độ nuôi 30-32oC. Môi trường thích hợp nhất tạo nhiều amylase nhất là ở nhiệt độ 37oC. Người ta nuôi Bacilus Subtilis trong thùng nhân giống (15h ở 37oC) có cánh khuấy làm việc liên tục và sục không khí vô trùng với lượng là 40m3/m3 môi trường/giờ. Còn nuôi vi khuẩn này trong thùng lên men sản xuất (trong 48h ở 37o C) có cánh khuấy làm việc liên tục và sục không khí vô trùng với lượng là 60 m3/m3 môi trường/giờ. Thời gian nuôi vi sinh vật để có lượng amylase cực lớn trong phương pháp nuôi chìm phụ thuộc vào đặc tính sinh lý của chúng , và vào phương pháp nuôi. [4] CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALTODEXTRIN TỪ TINH BỘT SẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZYME Quy trình công nghệ Thuyết minh quy trình Lựa chọn nguyên liệu Tinh bột sắn là nguồn nguyên liệu dồi dào và rẻ tiền, chất lượng phù hợp để sản xuất maltodextrin. Nguyên liệu chứa tinh bột càng tinh, hàm lượng càng ít protein thì chất lượng dịch thuỷ phân càng tốt, ít bị sẫm màu, tinh chế càng dễ dàng. Sử dụng tinh bột sắn biến tính bằng hoá chất có thể cái thiện độ nhớt và hiện tượng thoái hoá của dung dịch sau thuỷ phân.Tuy nhiên chi phí ban đầu cao là một trong những hạn chế khi sử dụng dạng nguyên liệu này. [1] Bảng 2.1: Các chỉ tiêu chất lượng của tinh bột sắn.[11] Chỉ tiêu chất lượng  Tiêu chuẩn UDC 664 – 272 (*)  Tiêu chuẩn FAO - 1975  Tiêu chuẩn TCVN– 1985   1  2  3  4   1. Hàm lượng Hydratcacbone (%)   88.5   84   84   2. Độ ẩm (%)   12.5  (12 – 13)  (12 – 14)   3. Năng lượng (cal/100g)  > 1475  >1470  >1400   4. Hàm lượng tro tổng số (%)   0.1   0.2   0.2   5.Hàm lương Protein cao nhất (%)   0.2   0.5   0.5   6. Hàm lượng Xenluloza (%)   0.1   0.2   0.2   7. Hàm lượng Lipits (%)   0.1   0.1   0.2   8. Độ pH  5- 7  5- 7  5 - 7   9. Hàm lượng Ca (PPm)  < (20 – 25)  50   40   10. Độ dẻo (BU)  700  700  700   11. Độ trắng (%)   97  92   85   12. Hàm lượng Fe (%)  < 1.5  < 2  <1.5   13. Độ mịn hạt qua sàng  > 99.5  > 99.5  >98   14. Hàm lượng Sulfure (PPm)  <130  -  -   Quá trình thuỷ phân T Hình 2.1: Sơ đồ sản xuất maltodextrin liên tục bằng phương pháp enzyme [1] Trong thiết bị chứa sữa tinh bột sắn bao gồm 35% chất khô, pH = 6.3, hàm lượng Ca2+ là 40 ppm, 0,5kg chế phẩm enzyme Termamyl. Quá trình hồ hoá Mục đích: Trong nguyên liệu tinh bột sắn, hạt tinh bột luôn nằm trong màng tế bào. Khi nghiền chỉ một phần các màng đó bị phá vỡ, phần lớn các màng còn lại sẽ ngăn cản việc tiếp xúc của amylase với tinh bột. Mặt khác, hạt tinh bột ở trạng thái không hoà tan thì amylase tác dụng lên tinh bột rất chậm và kém hiệu quả. Vì vậy mục đích của việc dịch hoá nguyên liệu giàu tinh bột là nhằm phá vỡ màng tế bào của tinh bột và biến đổi tinh bột sang dạng hoà tan trong nước. Cách tiến hành Khi xử lý tinh bột sắn ở nhiệt độ lớn hơn 100oC, tinh bột sẽ trương nở và hồ hoá hoàn toàn so với ở nhiệt độ 70oC, đặc biệt ở nhiệt độ cao làm duỗi các cấu trúc xoắn kép của amilopectin, các phức amilose-lipid cũng được giải phóng giúp phá vỡ cấu trúc tinh thể, tạo điều kiện để nước và enzyme có thể xâm nhập sâu và cắt các mạch polyme dài thành những mạch ngắn hơn một cách đồng đều. Quá trình dịch hoá Mục đích: Dung dịch hồ có độ nhớt cao gây cản trở hoạt động của các enzyme và dễ gây cháy cục bộ khi nâng nhiệt. Dưới tác dụng của -amylase, phân tử tinh bột bị cắt ngẫu nhiên thành các dextrin làm độ nhớt dung dịch giảm nhanh chóng. Với sự có mặt của -amylase, dịch hoá sẽ xảy ra song song với hồ hoá là khởi đầu của quá trình thuỷ phân tinh bột. [3] Quá trình thuỷ phân được thực hiện bằng enzyme  - amylase vi khuẩn từ các chúng như Bacillus Subtilis, Bacillus.licheniformis...Việc sử dụng nguồn enzyme có khả năng tạo nhiều đường oligo mạch dài và trung bình như DP6, DP7...giúp sản phẩm maltodextrin thu được có các tính chất rất tốt về vị, độ nhớt và độ ổn định. [2] Cách tiến hành Nước nóng có nhiệt độ 30-40oC hoà với tinh bột sắn trong nồi nấu theo tỷ lệ nước/bột là 4/1-5/1 rồi cho cánh khuấy hoạt động. Cho khoảng 80% lượng chế phẩm enzyme cần dùng vào khối nấu (Chế phẩm Termamyl 120L của hãng Novo sử dụng với lượng 0.02-0.03% so với khối lượng bột) [6]. Điều chỉnh pH phù hợp pH của nguyên liệu. Sau khi đạt giá trị DE theo yêu cầu, pH của dịch thuỷ phân sản phẩm được đưa về giá trị acid. Việc giảm pH sau thuỷ phân về giá trị acid trước tiên là vì mục dích dừng phản ứng thuỷ phân enzyme, bảo đảm sản phẩm có giá trị DE đạt yêu cầu. Ngoài ra đưa pH về vùng acid cũng có tác dụng làm giảm các phản ứng polyme hoá ngược tạo ra các phần tử kích thước lớn làm tăng độ nhớt và tính thoái hoá, pH acid cũng sẽ hạn chế tối đa các phản ứng phân huỷ và phản ứng Mailard là những phản ứng tạo sản phẩm có màu làm đục và sẫm màu dung dịch, gây khó khăn cho quá trình lọc và tẩy màu về sau. [1] Quá trình thuỷ phân xảy ra hoàn hảo giúp giảm bớt những thành phần polysaccharide phân tử lượng lớn như các dextrin mạch dài, tinh bột chưa thuỷ phân, góp phần cải thiện đáng kể độ nhớt và tính thoái hoá của dung dịch sản phẩm. Các enzyme amilase vi khuẩn có hoạt tính cao và khả năng bền nhiệt cao nên được sử dụng để thay thế cho phương pháp thuỷ phân bằng acid để sản xuất maltodextrin. Một số enzyme tạo malto-oligosaccharide cũng được sử dụng để sản xuất maltodextrin hay tạo các oligosacharide dùng trong thực phẩm, y học và công nghiệp dược. [2] Tẩy màu Mục đích Dung dịch tinh bột sau thuỷ phân bị sẫm màu do các sản phẩm phản ứng phân huỷ protein, phân huỷ các đường đơn giản và các sản phẩm của phản ứng Mailard. Chính vì thế mà maltodextrin cần được tẩy màu bằng than hoạt tính để thu dung dịch trong, hoàn toàn không màu, không mùi và không vị. Cách tiến hành Dịch Maltodextrin được pha loãng đến nồng độ chất khô 20%. Sau đó tẩy màu bằng than hoạt tính (tỷ lệ than 0.2-0.3% chất khô). Để thuận lợi cho quá trình tẩy màu bằng than hoạt tính, dung dịch có pH=5.6, tức là dung dịch hơi mang tính acid yếu, hơn nữa ở pH này, một số aminoacid kết tủa được tách ra hết. Cần chú ý rằng khi tỉ lệ các chất hấp phụ cho vào dầu lớn thì tổn thất dầu theo chất hấp phụ càng nhiều, tuy rằng khả năng làm sáng màu dịch maltdextrin có tăng lên. Người ta tiến hành tẩy màu trong các thiết bị có độ chân không 690-700 mmHg, có cánh khuấy, gia nhiệt gián tiếp đến nhiệt độ 90-95oC trong khoảng thời gian 2-2.5 giờ tính cả thời gian lọc. Sau khi tẩy màu, tiến hành lọc dầu bằng máy lọc khung bản, hoặc dùng máy li tâm để tách các chất hấp phụ ra khỏi dịch maltodextrin, nhiệt độ lọc khoảng < 60o C. [13] Yêu cầu kỹ thuật khi tẩy màu: Nhiệt độ tẩy màu giữ khoảng 60oC thích hợp cho việc bảo đảm chất lượng sản phẩm và hiệu suất tẩy màu cao. Dung dịch sau khi tẩy màu phải có màu trắng nhạt. Độ pH vào khoảng 6.9-7. Độ nhớt thấp. 1- Mô tơ khuấy đảo nguyên liệu 2- Đồng hồ đo nhiệt 3- Thiết bị tạo độ chân không 4- Thiết bị tẩy màu 5- Thiết bị gia nhiệt Hình 2.2: Thiết bị tẩy màu Lọc Mục đích Dung dịch tinh bột sau thuỷ phân thường chứa khoảng 0.9-1.9 % khối lượng các chất lơ lửng (bao gồm các phân tử protein, lipid trong nguyên liệu ban đầu, tinh bột chưa thuỷ phân). Dung dịch sau khi tẩy màu được lọc bằng phương pháp lọc hút chân không hoặc lọc ép khung bản có trợ lọc bằng diatomic (áp suất lọc có thể lên tới 0.3-0.5 MPa) ở nhiệt độ ít nhất là 70oC. [1] Cách tiến hành: Để chuẩn bị lọc, các bản lọc được bọc lưới lọc và lắp xen kẽ với các khung trên giá, được khép chặt nhờ cơ cấu thuỷ lực. Bắt đầu quá trình, máy được tráng và làm nóng bằng nước nóng. Dịch thuỷ phân được bơm vào đường dẫn đỉnh, từ đó phân phối vào đầy các khung. Nếu quá đầy sẽ làm cho khối bã bị nén chặt dẫn đến trở ngại lọc. Nếu ít sẽ tạo ra các khoảng trống cho phép nước rửa bã đi tắt không qua bã lọc. Thể tích máy lọc có thể được thay đổi để phù hợp với thể tích khối thuỷ phân bằng thay đổi số lượng khung bản sử dụng. Khi khối thuỷ phân bơm được vào các khung thì phải mở đường thoát khí và hơi. Ngay khi máy đầy, đường xả khí được đóng kín và một thể tích nhỏ dịch thuỷ phân vẫn tiếp tục được bơm vào máy với lưu lượng nhỏ nhằm tránh làm tăng áp suất quá cao. Khi tất cả dịch lọc được bơm vào máy thì mở hệ thống valve thu hồi nước lọc, chảy theo các rãnh dọc các đĩa, qua các valve để ra đường dẫn dịch. Nước lọc được hồi lưu qua các lớp lọc tới khi dòng chảy bắt đầu, các hạt phân tán trong dịch thuỷ phân bên trong các khung bắt đầu được phân cấp theo phương ngang. Đối với lọc khung bản cho phép bột nghiền mịn nhưng tỷ lệ mịn không quá cao, nếu không bột mịn sẽ lấp các mao quản lọc, làm tăng trở lực lọc và hiệu suất lọc chung. Quá trình rửa bã được tiến hành khi nước lọc bã đầu được thu hồi gần hết nhưng trước khi lớp bã bị khô. Nước lọc đi xuyên qua lớp bã mặt này sang mặt khác. Tốc độ rửa bã và áp suất rửa được thiết lập từ thực tế quá trình, căn cứ trên đặc tính của máy, tình thiết bị thu nhận bã rơi trạng vải lọc...Sau khi rửa bã hoàn tất, nước rửa được tháo khô. Các khung bản được tháo rời để vào bã. 1-khung máy 2-bệ đỡ khung bản 3-bản chắn cố định 4-bản chắn có thể tháo rời 5-các khung và bản lọc 6-vít nén 7-bơm 8-đường dịch vào 9-van điều khiển 10-đường dịch vào bản 11-đường dịch vào bản 12-van 13-kính quan sát 14-đồng hồ đo lưu lượng 15-van an toàn 16-đường cấp nước nóng 17-đường cấp lạnh 18-bộ phận trộn 19-nhiệt kế 20-đường cấp nước rửa 21-đồng hồ đo lưu lượng nước rửa 22-van của đường nước rửa dưới 23-van của đường nước rửa trên 24-vòi 25-vòi chung 26-máng hứng 27-đường ống thu dịch lọc 28-đường ống thu nước thải 29-vít xả bã 30-thanh chống Hình 2.3: Thiết bị lọc ép khung bản [3] 1-gờ 2-gioăng cao su 3-dịch hèm vào Sấy Mục đích: Dịch maltodextrin sau khi lọc và tẩy màu cũng được sấy phun ở chế độ thích hợp để thu sản phẩm bột hay dạng mịn màu trắng. Cách tiến hành Không khí đi qua bộ lọc và bộ gia nhiệt được đưa vào bộ phân phối không khí ở trên đỉnh thiết bị; khí nóng được đưa vào buồng sấy đều theo hình xoáy trôn ốc. Nguyên liệu dạng lỏng từ máng nguyên liệu đi qua bộ lọc được bơm lên bộ phun sương ở trên đỉnh của buồng sấy làm nguyên liệu trở thành dạng hạt sương cực nhỏ, khi tiếp xúc với khí nóng, lượng nước có trong nguyên liệu nhanh chóng bay hơi, nguyên liệu dạng lỏng được sấy khô thành thành phẩm trong thời gian cực ngắn. Thành phẩm được phần đáy của buồng sấy và bộ phân li gió xoáy đùn ra ngoài, phần khí thừa còn lại được quạt gió hút và đẩy ra ngoài. Tính phân tán, lưu động, của sản phẩm rất tốt. Chú ý: Lượng nước bốc hơi có liên quan tới đặc tính của nguyên liệu, nhiệt độ của khí nóng ở miệng cửa ra và cửa vào. Khi nhiệt độ ở cửa ra là 90OC, xem đường đồ thị thể hiện lượng nước bốc hơi (để tham khảo khi lựa chọn số hiệu thiết bị), cùng với sự đổi mới liên tục của sản phẩm, các thông số có liên quan cũng được thay đổi theo và sẽ không được thông báo trước. 1- Bộ lọc 2- Quạt hút khí nóng 3- Bộ gia nhiệt 4- Nguyên liệu sấy 5- Bơm áp lực 6- Bộ phận phối nhiệt 7- Tháp sấy 8- Bộ phận tách bụi thứ nhất 9- Bộ phận tách bụi thứ hai 10- Quạt tuần hoàn 11- Bộ phun sương Hình 2.6: Cấu tạo thiết bị sấy phun [7] Một số thiết bị sấy phun thường dùng Máy sấy phun sương kiểu thông thường ứng dụng cho sấy các loại dung dịch có hàm lượng chất rắn 25% đến 30%. Máy ứng dụng tốt cho sấy dung dịch, thực phẩm, hóa chất, các loại nguyên liệu không nhạy nhiệt. Trong đề tài này ta có thể sử dụng thiết bị sấy phun li tâm LPG Hình 2.7: Thiết bị sấy phun li tâm LPG [7] Máy sấy phun li tâm tốc độ cao LPG là thiết bị sấy thích hợp cho các nguyên liệu dạng dung dịch sữa, dung dịch huyền phù, dạng bột đặc, dung dịch lỏng..Các chất tổng hợp và các loại nhựa keo: thuốc nhuộm, bột màu; gốm thủy tinh, chất tẩy gỉ, thuốc trừ sâu, hợp chất hydrat cacbon, chế phẩm từ sữa; chất tẩy rửa và các loại họat động bề mặt; xà phòng; dung dịch hợp chất hữu cơ, vô cơ…đều cho kết quả xuất sắc. Đặc điểm thiết bị Tốc độ sấy nhanh, thường chỉ cần 5-15 giây, có đặc điểm là sấy khô nhanh chỉ trong nháy mắt Nguyên liệu kết thúc quá trình sấy khô trong thời gian ngắn, thích hợp khi sấy khô những nguyên liệu nhạy cảm với nhiệt, có thể giữ được màu, hương và vị của nguyên liệu. Quá trình sản xuất đơn giản, thao tác điều khiển thuận tiện, thích hợp cho sản xuất liên tục Chỉ tiêu chất lượng của maltdextrin [1] Maltodextrin thu được ở dạng bột màu trắng, ít hút ẩm, tan tốt cho dung dịch trong, không màu, không ngọt hoặc ít ngọt và không bị thoái hoá. Các chỉ tiêu vi sinh Tổng vi khuẩn hiếu khí 100 CFU/1gmax Nấm mốc 50 CFU/1gmax Nấm men 50 CFU/1gmax E.Coli không có Salmonella không có Những tính chất đặc trưng như độ tan, độ nhớt, khả năng hấp thụ nước của maltodextrin nhận được từ tinh bột sắn tương tự như maltodextrin thu được từ tinh bột bắp và khoai tây. Bảng 2.2: Tiêu chuẩn chất lượng của sản phẩm maltodextrin bột [1] Thành phần (Số lượng trong 100g sản phẩm)  Theo tiêu chuẩn của Grain Processing Corporatin, Mỹ   Gluxit  94,5   Ẩm  5,0   Tổng protit, lipid, xơ, tro  <0,4   Tính chất vật lí: Sản phẩm dạng bột hoặc hạt mịn màu trắng. Độ hoà tan (độ hoà tan tính bằng thời gian hoà tan hoàn toàn sản phẩm dạng bột trong nước tới nồng độ 5% ở nhiệt độ thường. Maltodextrin dạng dung dịch đậm đặc nếu không được xử lí với chất bảo quản rất dễ bị nhiếm khuẩn (Nẫm mốc, B.cereus, Clostridium) đặc biệt trong điều kiên khí hậu nóng ẩm của nước ta. Sử dụng acid sorbic nồng độ 0,06-0,08% có thể giúp bảo quản maltodextrin trong thời gian dài mà không nhiễm mốc, nấm men và vi khuẩn gây hại. HÌNH ẢNH SẢN PHẨM Hình 2.8. Sản phẩm maltodextrin[9] Hình 2.9: Bột sữa dừa [9] Hình 2.10: Trà hoà tan [9] KẾT LUẬN Một số vấn đề tìm hiểu được của đề tài Tìm được quy trình công nghệ và thiết bị sản xuất maltdextrin từ tinh bột sắn bằng phương pháp thuỷ phân bằng enzyme. Sản xuất maltdextrin bằng phương pháp enzyme có thể khắc phục được những hạn chế của phương pháp acid như sản phẩm tạo thành có vị mặn, có màu, thiết bị dễ bị ăn mòn do acid. Ứng dụng của maltodextrin trong công nghệ thực phẩm rất phong phú và đa dạng. Quá trình thuỷ phân tinh bột sắn tiến hành ở nhiệt độ cao, vì vậy phải sử dụng nguồn enzyme chịu nhiệt từ chủng vi khuẩn Bacillus. Tìm được cách thu nhận enzyme chịu nhiệt từ chủng vi khuẩn Bacillus Subtilis. Một số hạn chế của đề tài Quá trình tìm hiểu đề tài vẫn chưa tìm được các phương pháp tối ưu để sản xuất ra sản phẩm maltodextrin vừa có chất lượng và số lượng. Quy trình sản xuất còn nhiều điểm chưa thực tế vì dùng phương pháp enzyme là phương pháp mới. Chưa tìm hiểu được cách nuôi enzyme amylase trên môi trường gạo lức để thu được kết quả thuỷ phân cao nhất. Phương pháp sản xuất maltodextrin có thể thực hiện từ nguyên liệu là tinh bột sống chưa qua hồ hoá. Tuy nhiên chưa tìm được loại enzyme để thuỷ phân hoàn hảo lượng tinh bột sống để đạt yêu cầu của quá trình thuỷ phân như thuỷ phân tinh bột đã hồ hoá. Chưa tìm hiểu được công nghệ sản xuất maltodextrin bằng phương pháp enzyme từ các nước tiên tiến trên thế giới. Chưa tìm hiểu được ứng dụng của maltodextrin trong công nghệ bảo quản và công nghệ sản xuất đồ hộp rau quả cũng như một số sản phẩm khác. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Hoàng Kim Anh, Ngô Kế Xương, Nguyễn Xích Liên (2004), Tinh Bột Sắn Và Các Sản Phẩm Từ Tinh Bột Sắn, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, Tp Hồ Chí Minh. [2] Lê Văn Hoàng (Chủ biên), Trương Thị Minh Hạnh, Tinh Bột - Khai Thác và Ứng Dụng, NXB Đà Nẵng. [3] GS-TS Nguyễn Thị Hiền (Chủ biên), PGS-TS Lê Thanh Mai, ThS Lê Thị Lan Chi, TS Nguyễn Tiến Thành, TS Lê Việt Thắng,(2007), Khoa Học Công Nghệ Malt Và Bia , NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội. [4] Nguyễn Đức Lượng (Chủ biên), Nguyễn Ánh Tuyết, Lê Thị Thủy Tiên, Tạ Thu Hằng, Huỳnh Ngọc Anh, Nguyễn Thúy Hương, Phan Thị Huyền, Tạ Thu Hằng (2004), Công nghệ Enzyme, NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh. [5] Nguyễn Đức Lượng (Chủ biên), Lưu Duẫn, Đặng Thị Thu, Lê Thị Cúc, Lâm Xuân Thanh, Phạm Thu Thủy, (2000), Biến hình sinh học các sản phẩm từ hạt, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật. [6] PGS-TS Nguyễn Đình Thưởng, TS Nguyễn Thanh Hằng, (2005), Công nghệ sản xuất và Kiểm tra cồn Etylic, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. Tài liệu từ Internet [7] [8] [9] (27/09/2008) [10] [11] [12] [13] [14]

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docCông nghệ sản xuất maltodextrin.doc