Nguyên liệu cho sản xuất khoai mì

hế biến thành tinh bột thì không những đáp ứng được nhu cầu phục vụ cho các n gành công nghiệp mà còn là một nguồn hàng xuất khẩu quan trọng. Mong rằng các kết quả chúng tôi thu nhận được sẽ góp phần ít nhiều cho các bạn hiểu về công nghệ sản xuất tinh bột trong n ước. Chương 1: NGUYÊN LIỆU CHO SẢN XUẤT KHOAI M Ì 1.1 Lịch sử phát triển của khoai mì Khoai mì có ngu ồn gốc ở vùng nhiệt đới của châu Mỹ La tinh (Crantz, 1976) và được trồng cách đây khoảng 5.000 năm (CIAT, 1993). Trung tâm phát sinh cây khoai mì được giả thiết tại vùng đông bắc của nước Brazil thuộc lưu vực sông Amazon, nơi có nhiều chủng loại khoai mì trồng và hoang dại (De Candolle 1886; Rogers, 1965). B ằng chứng về nguồn gốc khoai mì trồng là những di tích khảo cổ ở Venezuela niên đại 2.700 năm trước công nguyên , di vật thể hiện củ khoai mì ở cùng ven biển Peru khoảng 2000 năm trước công nguyên, những lò n ướng bánh khoai mì trong ph ức hệ Malabo ở phía Bắc Colombia niên đại khoảng 1.200 n ăm trước công nguyên, những hạt tinh bột trong phân hóa th ạch được phát hiện tại Mexico có tuổi từ năm 900 đến năm 200 trước công nguyên (Rogers 1963, 1965). Cây khoai mì được người Bồ Đào Nha đưa đến Congo của châu Phi vào thế kỷ 16. Tài liệu nói tới khoai mì ở vùng này là của Barre và Thevet viết n ăm 1558. Ở châu Á, khoai mì được du nhập vào Ấn Độ khoảng thế kỷ 17 (P.G. Rajendran et al, 1995) và Sri Lanka đầu thế kỷ 18 (W.M.S.M Bandara và M Sikurajapathy, 1992). Sau đó, khoai mì được trồng ở Trung Quốc, Myanma và các nước châu Á khác ở cuối thế kỷ 18, đầu thế kỷ 19 (Fang Baiping 1992. U Thun Than 1992). Khoai mì đựơc du nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỷ 18, (Phạm V ăn Biên, Hoàng Kim, 1991). Hình 1.1: Cây khoai mì và c ủ khoai mì Cây sắn - khoai mì (Manihotesculenta Crantz), tiếng anh là cassava hay còn gọi là manioc. Là loai cây sinh trư ởng khỏe, cây sử dụng tốt đất cạn kiệt, thích hợp với vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, nhiệt độ thích hợp là 18 - 300C, thời gian sinh trưởng 8 - 9 tháng, trồng vào tháng 2 - 3 cho năng suất cao nhất [1], khoai mì được trồng chủ yếu để lấy củ để sản xuất tinh bột khoai mì. Khoai mì là cây l ương thực đứng hàng thứ sáu trên thế giới và một trong 15 cây trồng phổ chiếm di ện tích lớn nhất trong sản xuất nông nghiệp của loài ng ười. Các nước sản xuất khoai mì đứng hàng đầu thế giới là Nigeria, Brazil, Thailand. Tổng sản lượng khoai mì trên thế giới n ăm 1984 khoảng 129,020 triệu tấn, trong đó Việt Nam chiếm khoảng 2,2% [1]. N ăm 2001 tổng sản lượng củ khoai mì trên thế giới là 175,617389 triệu tấn, được phân bố theo bảng 1.1 . Bảng 1.1 Sản lượng khoai mì thế giới n ăm 2001 [7]. Nước Sản lượng (triệu tấn) Nigeria 33,854000 Brazil 24,481356 Thailand 18,238000 Congo 15,959000 Indonesia 15,800000 Ghana 7,845440 Tanzania 5,757968 ấn Độ 5,800000 Môdămbich 5,361974 Trung Quốc 3,750900 Các nước khác 38,723571 Tổng 175,617389 Ở Việt Nam trải dài từ Nam trí Bắc n ơi nào cũng trồng được khoai mì, nhưng tập trung chủ yếu ở vùng Đông Nam Bộ, vùng núi phía Bắc, vùng ven biển miền Trung và vùng khu 4 cũ. Hiện sản l ượng khoai mì n ước ta xấp xỉ 3 triệu tấn/năm, chủ yếu sản xuất trên quy mô hộ gia đình. Sản lượng khoai mì n ước ta trong thập niên 80 đến nay không tăng đáng k ể, bảng 1.2. Theo bảng tin ngày 19/11/2002 VnExpress. Hi ện nay cả nước đã có 24 nhà máy ch ế biến tinh bột khoai mì đi vào hoạt động, chủ yếu ở phía nam. Các nhà máy ở miền Trung và phía Bắc đang trong giai đo ạn hoàn thiện. Bảng 1.2 : Diện tích, sản l ượng khoai mì (củ t ươi) ở Việt Nam 1988 - 1992 Năm Diện tích (1000 ha) Sản lượng (1000 tấn) 1988 317,7 2838,3 1989 284,6 2585,4 1990 256,8 2275,8 1991 273,2 2454,9 1992 277,2 2470,2 Ở Việt Nam khoai mì chủ yếu làm thức ăn gia súc (61%), dùng cho s ản xuất tinh bột chỉ chiếm 16 %, xuất khẩu chiếm 5 % dưới dạng khoai mì lát khô, còn lại chủ yếu dùng cho ng ười dạng củ [11]. Gần 50 % tinh bột khoai mì ở nước ta dùng sản xuất bột ngọt. Trong khi ở Thailand hơn 50 % tinh bột khoai mì dùng để sản xuất tinh bột biến tính dùng cho công nghiệp thực phẩm và công nghiệp khác [11 ], Việt Nam chỉ có khoảng 15 - 20 % dùng cho công nghi ệp. 1.2 Phân loại Có nhiều cách phân loại khoai mì. Phân loại theo đặc điểm thực vật của cây: xanh, tía, lá 5 cánh, lá 7 cánh. Phân loại theo đặc điểm củ: khoai mì trắng hay khoai mì vàng . Phân loại theo hàm lượng độc tố có trong khoai mì: khoai đắng hay khoai mì ngọt. Khoai mì đắng (M. UTILISSIMA) có hàm l ượng HCN hơn 50 mg/kg c ủ. Giống này thường có 7 lá cánh mũi mác cây thấp và nhỏ. Khoai mì ngọt (M. DULCIS) có hàm lư ợng HCN dưới 50 mg/kg củ. Giống cây này thường có 5 lá cánh mũi mác, cây cao thân to. 1.3 Đặc điểm sinh học v Thân Thuộc loại cây gỗ cao từ 2 - 3 m trắng giữa thân có lõi và xốp nên rất yếu. v Lá Thuộc loại lá phân thuỳ sâu, có gân lá nổi r õ ở mặt sau, thuộc loại lá đơn mọc xen kẽ, xếp trên thân theo chiề u xoắn ốc. Cuống lá dài từ 9 - 20 cm có màu xanh, tím hoặc xanh điểm tím. v Hoa Là hoa đơn tính có hoa đ ực và hoa cái trên cùng một chùm hoa. Hoa cái không nhiều, mọc ở phía d ưới cụm hoa và nở trước hoa đực nên cây luôn luôn được thụ phấn của cây khác nhờ gió và côn trùng. v Quả Là loại quả nang, có màu nâu nhạt đến đỏ tía, có hình lục giác, chia thành ba ngăn, mỗi ngăn có một hạt, khi chín quả tự khai. v Rễ Mọc từ mắt và mô sẹo của hom, lúc đầu mọc ngang sau đó c ắm sâu xuống đất. Theo thời gian chúng phình ra to ra và tích luỹ bột thành củ. v Củ Khoai mì hai đầu nhọn, chiều dài biến động từ 25 - 200 cm, trung bình khoảng 40 - 50 cm. Đuờng kính củ thay đổi từ 2 - 25 cm, trung bình 5 - 7 cm. Nhìn chung, kích thước cũng như trọng củ thay đổi theo giống, điều kiện canh tác và độ màu của đất. Củ khoai mì có cấu tạo hình gậy, hai đầu vút nhỏ lại (cuống và đuôi). Tuỳ vào giống và điều kiện trồng trọt, củ khoai mì có kích th ước khác nhau thông thường có chiều dài 300 - 400 mm, đường kính 40 - 60 mm. Cá biệt có củ dài đến 100 mm, và có đư ờng kính đến 100 mm, củ khoai mì gồm bốn phần chính sau đây: v Củ khoai mì gồm 4 phần chính: · Vỏ gỗ chiếm 0.5 - 3 % khối lượng củ. · Vỏ cùi chiếm 8 - 10 % khối lượng củ. · Thịt khoai mì à phần chủ yếu của củ khoa i mì, bao gồm các tế bào nhu mô thành mỏng. Thành phần vỏ tế bào nhu mô là xenluloz ơ, pentozơ, bên trong là các h ạt tinh bột và nguyên sinh chất. · Lượng tinh bột trong thịt khoai mì phân bố không đều nhiều nhất ở lớp ngoài rồi giảm dần vào trong. 1.4 Thành phần hoá học của khoai mì v Tinh bột khoai mì Là thành phần quan trọng của củ khoai mì, nó quyế t định giá trị sử dụng . Tinh bột chiếm khoảng 32,28 % tổng các chất có trong khoai mì. Tinh bột khoai mì có màu rất trắng , trong quá trình sản xuất nếu củ được nghiền khi chưa bóc vỏ, tinh bột thu được có màu rất tối. màu xám của tinh bột ảnh hưởng đến chất lượng cũng như giá cả của sản phẩm. Hạt tinh bột khoai mì có kích th ước từ 5 - 40 µm với những hạt lớn 25 - 36 µm, hạt nhỏ 5 - 15 µm và có nhiều hình dạng, chủ yếu là hình tròn, bề mặt nhẵn, một bên mặt có chỗ lõm hình nón và một núm nhỏ ở giữa. D ưới ánh sáng phân cực, các liên kết ngang với mật độ từ trung bình tới dày đặc có thể thấy rõ Khi hạt tinh bột khoai mì bị phá v ỡ, có thể quan sát được rãnh tạo cấu trúc xốp của hạt. Các rãnh vô định hình kéo dài từ bề mặt tới tâm của hạt tạo thành các lỗ xốp. Chính các lỗ xốp này giúp n ước xâm nhập làm tr ương nở tinh bột, phá vỡ các liên kết hydro giữa các phân tử trong cấu trúc tinh thể, tạo điều kiện cho các enzyme phân hủy. Tinh bột khoai mì có cấu trúc hạt tương đối xốp, liên kết giữa các phần tử trong cấu trúc tinh thể yếu, vì vật bị phân hủy bởi các tác nhân nh ư acid và enzyme hơn so v ới các loại tinh bột khác. Tinh bột khoai mì có hà m lượng amylopectin và phân tử l ượng trung bình khá cao 215.000 g/mol, hàm lư ợng amylose nằm trong khoảng 8 - 29 %, nhưng nói chung đa số các giống khoai mì có tỉ lệ amylose 16 - 18 %. Tinh bột khoai mì có những tính chất t ương tự như các loại tinh bột chứa nhiều amylopectin như đ ộ nhớt cao, xu h ướng thoái hoá thấp và độ bền gel cao. Hàm lượng amylopectin và amylose trong tinh b ột khoai mì liên quan tới độ củ nấu chín và nhiều tính chất ứng dụng trong công nghiệp. Tinh bột khoai mì có nhiệt độ hồ hoá trong khoảng 58,5 - 700C Độ nhớt là chất quan trọng giúp tinh bột có nhiều ứng dụng, như là chất đặc trong công nghi ệp thực phẩm, chất hồ vải trong công nghiệp dệt hay chất phủ trong công nghiệp giấy. Độ nở và độ hòa tan của tinh bột là tính chất rất quan trọng và cũng rất khác nhau giữa các loại tinh bột. Khả n ăng nở và hòa tan cao thể hiện lực liên kết yếu trong cấu trúc hạt. v Đường Đường trong khoai mì chủ y ếu là glucoze và một ít maltoze , saccaroze. Khoai mì càng già thì hàm l ượng đường càng giảm. Trong chế b iến, đường hoà tan trong nước được thải trong n ước dịch. v Protein Hàm lượng của thành phần protein có trong củ rất thấp nên cũng ít ảnh hưởng đến quy trình công nghệ, tỷ lệ khoảng 1 - 2 %. v Nước Lượng ẩm trong củ khoai mì t ươi rất cao, chiếm khoảng 70 % khối lượng toàn củ. Lượng ẩm cao khiến cho việc bảo quản củ t ươi rất khó khăn. Vì vậy ta phải đề ra chế độ bảo vệ củ hợp lý tuỳ từng điều kiện cụ thể. v Độc tố trong củ mì Ngoài những chất dinh d ưỡng trên, trong khoai mì còn có độc tố. Chất độc có trong cây k hoai mì ngày nay đã được nghiên cứu và xác định tương đối rõ đó chính là HCN. Trong c ủ khoai mì, HCN tồn tại d ưới dạng phazeolunatin g ồm hai glucozit Linamarin v à Lotaustralin. v Hệ enzyme Trong khoai mì, các c hất polyphenol và hệ enzy me polyphenoloxydaza có ảnh nhiều tới chất l ượng trong bảo quản và chế biến. Khi ch ưa đào hoạt độ chất men trong khoai mì y ếu và ổn định, nhưng sau khi đào th ì chất men hoạt động mạnh. Polyphenoloxydaza xúc tác quá trình oxy hoá poly phenol tạo thành octoquinon sau đó trùng hợp các chất không có bản chất phenol như axitamin để hình thành sản phẩm có màu. Trong nhóm polyphenoloxydaza có nh ững enzyme oxy hoá các monophenol mà đi ển hình là tirozinnaza xúc tác sự oxy hoá acid amin tirozin tạo nên quinon t ương ứng. Sau một số chuy ển hoá các quinon này sinh ra sắc tố màu xám đen gọi là melanin. Đây là một trong những nguyên nhân làm cho thịt khoai mì có màu đen mà thường gọi là khoai mì chạy nhựa. Vì enzyme tập trung trong mủ ở vỏ cùi cho nên các vết đen cũng xuất hiện trong thịt c ủ bắt đầu từ lớp ngoại vi. Khi khoai mì đã chạy nhựa thì lúc mài xát khó mà phá v ỡ tế bào để giải phóng tinh bột do đó hiệu suất lấy tinh bột thấp, mặt khác tinh bột không trắng. Ngoài tirozinaza các enzy me oxy hoá khử cũng hoạt động mạnh làm tổn thất chất khô của củ. Hàm lượng tannin trong khoai mì ít nh ưng sản phẩm oxy hoá tannin là chất flobafen có màu sẫm đen khó tẩy. Khi chế biến, tannin còn có tác dụng với Fe tạo thành sắt tannat cũng có màu xám đen. Cả hai chất này đều ảnh huởng đến màu sắc của tinh bột nếu như trong chế biến không tách dịch bào nhanh và triệt để. Trong bảo quản khoai mì t ươi thường nhiễm bệnh thối khô và thối ướt do nấm và vi khuẩn gây nên đặc biệt đối với những củ bị tróc vỏ và dập nát. Ngoài ra nếu củ bị chảy nhựa nghiêm trọng cũng sẽ dẫn tới hiện t ượng thối khô. Đi sâu phân tích về phương diện tổ hợp thành các chất dinh d ưỡng chủ yếu là đạm và tinh bột (vì đó là hai thành ph ần quan trọng của củ khoai mì có giá trị kinh tế nhất). Tỷ lệ tinh bột và đạm phân bố không đều trong nhưng bộ phận khác nhau của củ khoai mì. Quy luật chung: hàm l ượng tinh bột tập trung nhiều nhất ở phần sát vỏ bao, càng đi sâu vào lớp thịt sát lõi l ượng tinh bột lại ít đi, nhưng lượng đạm lại tăng lên một phần so với những lớp bên ngoài. 1.5 Các chỉ tiêu và các dạng nguyên liệu trong sản xuất tinh bột khoai mì 1.5.1 Chỉ tiêu nguyên liệu v Phương pháp c ảm quan: xác định củ tốt củ xấu và xác định tương đối hàm lượng tinh bột. Củ khoai mì nhiều bột ít x ơ, vỏ củ và vỏ bao mỏng, cuống ngắn củ to là tốt. Loại củ cuốn dài khi chế biến n ăng xuất bột kém vì cuống thực chất gồm phần lớn là xơ gỗ. Chọn củ trung bình rồi bẻ làm đôi, nếu ta chỉ dùng một lực vừa phải bẻ gãy củ và thấy thịt sắn chắc và khô, trắng đục thì như vậy có thể coi là thu hoạch khoai mì đúng tuổi, hàm lượng tinh bột cao nhất. Nếu bẻ gãy củ cũng dễ dàng nhưng thấy thịt sắn có màu vàng nhạt, tuy chắc thịt nh ưng phần giữa củ ướt thì đó là khoai mì non ít b ột. v Phương pháp th ực nghiệm Dùng loại cân thực nghiêm Thái lan thiết kế và sản xu ất xác định. Nguyên tắc hoạt động dựa trên sự khác nhau về tỷ trọng giữa bột và n ước. Qua nhiều lần khảo sát các số liệu ng ười ta thiết kế cân xác định được hàm lượng tương ứng của 5 kg củ. Củ được chặt khúc từ 3 - 5 cm. Cân hoạt động như sau: củ được chặt khúc cho vào giõ cân (1) cân xác định khối lượng 5 kg (lúc này quả cân hàm lượng đặt tại điểm không, sau khi cân đúng 5 kg củ, đổ xuống giỏ được nhấn chìm trong n ước. 1.5.2 Nguyên liệu trong sản xuất Trong sản xuất khoai mì, nguyên liệu dùng trong sản xu ất gồm có 2 dạng: khoai mì tươi và khoai mì lát khô. v Chế biến khoai mì lát khô · Thái lát Làm cầu thái lát bằng một l ưỡi dao bài mỏng và dài h ơn một gang tay. Tay trái đặt và giữ củ khoai mì đứng lưỡi dao. Tay phải kéo than h gạt cho củ khoai mì ngập vào lưỡi dao, cắt thành lát. Sử dụng bàn thái lát quay tay có 4 - 5 lưỡi dao để giảm nhẹ sức lao động và tăng năng suất thái lát. · Phơi khô Trước khi phơi, nếu khoai mì được rửa lát khoai mì khô sẽ trắng. Tùy quy mô sản xuất và điều kiện cụ thể mà ph ơi khoai mì... Rải khoai mì thành một lớp trên sàn phơi. T ốt nhất là nên dùng sân xi m ăng, nong, nia, phên , cót để phơi khoai mì. Phơi khoai mì khi trời nắng. Ngày ph ơi, tối nên cất để tránh sương làm giảm chất lượng sản phẩm. Trời m ưa, đưa khoai mì vào mái che và ho ng gió. khoai mì càng chóng khô n ếu có gió hoặc ph ơi trên sàn cao. · Để nguội Sau khi phơi khoai m ì phải để nguội rồi mới đem cất trữ. ● Bảo quản Cho khoai mì đã để nguội vào dụng cụ bảo quản nh ư chum, vại, thùng kim loại hoặc bao ni lông nhiều lớp kín v à có biện pháp phòng chống chuột, gián cắn phá. Nếu số lượng lớn, có thể quây cót tráng nhựa đường và dán giấy xi m ăng làm dụng cụ bảo quản, nếu bảo quản tốt có thể giữ sắn lát trong 8 - 9 tháng. Thường 3 kg khoai mì củ tươi cho 1 kg lá khoai mì lát khô. v Bảo quản nguyên liệu khoai mì t ươi Khoai mì là loại củ khó bảo quản vì dễ bị biến chất dễ h ư hỏng .Khoai mì có hàm lượng nước cao rất dễ bị các loại men phân li các hợp chất hữu c ơ, thông thường người ta gọi là chạy nhựa làm cho củ khoai mì biến thành x ơ và bán xơ có khi cứng như gỗ. Thực tế khoai mì sau khi thu hoạch về th ường không chế biến kịp nên phải bảo quản khoai mì tươi trong một khoảng thời gian nhất định. Khi bảo quản, nếu tạo điều kiện càng giống khi ch ưa đào thì càng bảo quản được lâu. Có những cách như sau: ● Bảo quản trong hầm kín: mục đích của việc bảo quản trong hầm kín là để tránh sự hoạt động của các enzym e trong củ mì có nghĩa là tránh hiện t ượng hư hỏng. Hầm phải hoàn toàn kín và khô ráo, phải có mái che để tránh nước chảy vào. Hầm sâu khoảng 0.8, chiều rộng phụ thuộc vào số khoai mì cần bảo quản. ● Bảo quản bằng cách phủ cát khô: ph ương pháp này d ựa trên nguyên tắc bảo quản kín giống nh ư bảo quản trong hầm. Chọn củ có kích th ước đồng đều không bị dập, vỏ không bị xây xát, xếp 1.5 m, chiều dài khoảng 4 m. Sau khi sắp xếp 0.6 m, rộng 1.2 thành luống cao 0.5 xong , dùng cát khô phủ kín đống khoai mì, lớp cát dày ít nhất 20 cm. Ngoài ra có th ể bảo quản bằng cách nhúng vào n ước vôi .Khoai mì sau khi thu hoạch chọn những củ còn nguyên vẹn đem nhúng vào nư ớc vôi 0.5 % hoặc dùng bình chứa nước vôi phun đều vào đống củ sau đó dùng trấu hoặc cát phủ kín đống khoai mì trong 25 ngày. Một số nhà nghiên cứu đã tìm ra là khoai mì có th ể được bảo quản trong thời gian khá dài nếu chúng được giữ ở điều kiện lạnh đông .Tuy nhiên, cách b ảo quản này ít được sử dụng vì chí phí quá tốn kém và ng ười ta cho rằng rằng phương pháp bảo quản chi phí cao nh ư vậy không phù hợp với mặt hàng có chi phí th ấp như khoai mì. Ta chỉ nên bảo quản những củ nguyên vẹn vì những củ gãy xây xát th ường nhiễm vi sinh vật làm cho củ thối, đặc biệt bệnh thối ướt dễ dàng lây sang những củ lân cận rồi lan ra từng đống. Khi bảo quản cần lưu ý tới nhiệt độ. Nhiệt độ được xác định bằng cách: cắm ống đo vào ống thông hơi, nếu nhiệt độ củ khoai mì lớn hơn nhiệt độ ngoài trời 500C thì đảo khoai mì. Nếu thấy củ thối hỏng, chạy nhựa, biến màu (trắng sang vàng hoặc đen) thì bỏ. Những cách bảo quản trên được sử dụng trước đây khi khoai mì chỉ được trồng theo mùa. Những n ăm gần đây ở tỉnh Tây Ninh người ta trồng khoai mì quanh năm, những nhà máy thu hoạch khoai mì từ những đồn điền của nhà máy hoặc thu mua ở những đồn điền xung quanh và đưa vào sản xuất ngay không cần phải bảo quản. 1.6 Thành phần hoá học của tinh bột khoai mì 1.6.1 Cấu tạo của tinh bột khoai mì Tinh bột là polysaccarit chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây. Tinh bột cũng có nhiều ở các loại củ nh ư khoai tây, khoai m ì, củ mài. Một lượng đáng kể tinh bột cũng có trong các loại quả nh ư chuối và nhiều loại rau. Tinh bột có nhiều trong các loại lương thực do đó các loại lương thực được coi là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột. Hình dạng và thành phần hóa học của tinh bột phụ thuộc vào giống cây, điều kiện trồng trọt ... Tinh bột không phải là một chất riêng b iệt, nó bao gồm hai thành phần là amylose và amylopectin. Hai ch ất này khác nhau về nhiều tính chất lí học và hóa học. Dựa vào sự khác nhau đó có thể phân chia được hai thành phần trên để điều chế dạng tinh khiết. Hình 1.2: Cấu tạo của tinh bột Các phương pháp đ ể tách và xác định hàm lượng amylose và amylopectin là: · Chiết rút amylose bằng n ước nóng. · Kết tủa amylose bằng r ượu. · Hấp thụ chọn lọc amylose trên xellulose. Tinh bột là loại polysaccarit khối l ượng phân tử cao gồm các đơn vị glucose được nối nhau bởi các liên kết α - glycozit, có công thức phân tử là (C 6H10O5)n, ở đây có thể từ vài trăm đến hơn 1 triệu. Tinh bột giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩm do những tính chất hóa lý của chúng. Tinh bột th ường dùng làm chất tạo độ nhớt sánh cho các th ực phẩm dạng lỏng hoặc là tác nhân làm bền keo hoặc nhũ tương, như các y ếu tố kết dính và làm đặc tạo độ cứng, độ đàn hồi cho nhiều loại thực phẩm. Trong thực vật, tinh bột th ường có mặt dưới dạng không hoà tan trong n ước. Do đó có thể tích tụ một lượng lớn ở trong tế bào mà vẫn không bị ảnh h ưởng đến áp suất thẩm thấu. Các hy đrat cacbon đầu tiên được tạo ra ở lục lạp do quang hợp, nhanh chóng đư ợc chuyển thành tinh bột. Tinh bột ở mức độ này được gọi là tinh bột đồng hoá, rất linh động, có thể được sử dụng ngay trong quá trình trao đổi chất hoặc có thể được chuyển hoá thành tinh bột dự trữ ở trong hạt, quả, củ, rễ, thân và bẹ lá. Hạt tinh bột của tất cả hệ thống nêu trên có dạng hình tròn, hình bầu dục, hay hình đa giác. Hạt tinh bột khoai tây lớn nhất và bé nhất là hạt tinh bột thóc. Kích thước các hạt khác nhau dẫn đến những tính chất c ơ lý khác nhau như: nhiệt độ hồ hoá, khả năng hấp thụ xanh metylen ... Có thể dùng ph ương pháp lắng để phân chia một hệ thống tinh bột ra các đoạn có kích thước đồng đều để nghiên cứu. Tinh bột khoai mì có dạng hình cầu, hình trứng hoặc hình mũ, có một số hạt trũng. Hình 1.3: Dùng vi ảnh điện tử quét tinh bột khoai mì 1500 X Hình 1.4: Dùng vi ảnh điện tử quét tinh bột khoai mì 3500X 1.6.2 Thành phần cấu trúc của amylose Trong vi hạt, tinh bột tồn tại d ưới dạng hạt có kích th ước trong khoảng từ 0,02 - 0,12nm. Hạt tinh bột của tất cả các hệ có dạng hình tròn, hình bầu dục hay hình đa diện. Cấu tạo và kích th ước của hạt tinh bột phụ thu ộc vào giống cây, điều kiện trồng trọt cũng nh ư quá trình sinh trưởng của cây. Cấu tạo bên trong của vi hạt tinh bột khá phức tạp. Vi hạt tinh bột có cấu tạo lớp, trong mỗi lớp đều có lẫn lộn các amylose dạng tinh thể và amylopectin xắp xếp theo phương hư ớng tâm. Nhờ phương pháp hiển vi điện tử và nhiễu xạ tia X thấy rằng trong hạt tinh bột “nguyên thuỷ” các chuỗi polyglucozit của amylose và amylopectin tạo thành xoắn ốc với ba gốc glucose một vòng. Trong tinh bột của các hạt ngũ cốc, các phân tử có chiều dài từ 0,35 - 0,7µm, trong khi đó chi ều dày của một lớp hạt tinh bột là 0,1 µm. H ơn nữa, các phân tử lại xắp xếp theo hướng tâm nên các mạch glucozit của các polysaccarit phải ở dạng gấp khúc nhiều lần. Các mạch polysaccarit sắp xếp h ướng tâm tạo ra độ tinh thể, các mạch bên của một phân tử amylopectin này nằm xen kẽ giữa các mạch bên của phân tử kia. Ngoài cách sắp xếp bên trong nh ư vậy, mỗi hạt tinh bột còn có vỏ bao phía ngoài. Đa số các nhà nghiên cứu cho rằng vỏ h ạt tinh bột khác với tinh bột bên trong, chứa ít ẩm hơn và bền đối với các tác động bên ngoài. Trong hạt tinh bột có lỗ xốp nhưng không đều. Vỏ hạt tinh bột cũng có lỗ nhỏ do đó các chất hòa tan có thể xâm nhập vào bên trong bằng con đường khuếch tán. Hầu hết, các loại tinh bột đều chứa hai loại polyme khác nhau về khối l ượng phân tử và cấu trúc hóa học. Amylose là loại mạch thẳng, chuỗi dài từ 500 - 2000 đơn vị glucose, liên kết nhau bởi liên kết α - 1,4 glicozit. Amylose “nguyên th ủy” có mức độ trùng hợp không phải hàng tr ăm mà là hàng ngàn. Có hai lo ại amylose: Amylose có mức độ trùng hợp tương đối thấp ( Khoảng 2000) th ường không có cấu trúc bất thường và bị phân ly hoàn toàn bởi β - amylase. Amylose có m ức độ trùng hợp lớn h ơn, có cấu trúc án ngữ đối với β - amylase nên ch ỉ bị phân hủy 60 %. Trong hạt tinh bột hoặc trong dung dịch hoặc ở trạng thái thoái hóa, amylose thường có cấu hình mạch giãn, khi thêm tác nhân kết tủa vào, amylose mới chuyển thành dạng xoắn ốc. Mỗi vòng xoắn ốc gồm 6 đơn vị glucose. Đường kính của xoắn ốc là 12,97 A0, chiều cao của vòng xoắn là 7,91 A0 . Các nhóm hydroxyl c ủa các gốc glucose được bố trí ở phía ngoài xoắn ốc, bên trong là các nhóm C - H. Hình 1.5 Cấu trúc phân tử amylose (glucose -α - 1,4 - glucose) 1.6.3 Thành phần cấu trúc của amylopectin Amylopectin là polyme m ạch nhánh, ngoài mạch chính có li ên kết α - 1,4 glucozit còn có nhánh liên k ết với mạch chính bằng liên kết α - 1,6 glucozit. Hình 1.6 Cấu trúc phân tử amylopectin Mối liên kết nhánh này làm cho phân tử cồng kềnh h ơn, chiều dài của chuổi mạch nhánh này khoảng 25 - 30 đơn vị glucose. Phân tử amylopectin có thể chứa tới 100000 đơn vị glucose. Sự khác biệt giữa amylose và amylopectin không phải luôn luôn rõ nét. Bởi lẽ ở các phân tử amylose cũng th ường có một phần nhỏ phân nhánh do đó cũng có những tính chất giống nh ư amylopectin. Cấu tạo của amylopectin còn lớn và dị thể h ơn amylose nhi ều. Trong tinh bột t đổi phụ thuộc thời tiết, mùa vụ và cách chăm bón. Hình 1.7 Amylose và amylopectin 1.6.4 Các đặc tính của tinh bột khoai mì 1.6.4.1 Khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột Khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột cho phép điều chỉnh được tỉ lệ dung dịch tinh bột và nhiệt độ cần thiết trong quá trình công nghiệp, còn có ý nghĩa trong quá trình b ảo quản, sấy và chế biến thủy nhiệt. Rất nhiều tính chất chức năng của tinh bột phụ thuộc vào t ương tác của tinh bột và nước (tính chất thủy nhiệt, sự hồ hóa, tạo gel, tạo màng). Ngoài ra, nó cũng là c ơ sở để lựa chọn tinh bột biến hình thích hợp cho từng ứng dụng cụ thể. Ví dụ: để sản xuất các sản phẩm nước uống hòa tan nh ư cà phê, trà hòa tan thì nên ch ọn tinh bột biến hình nào có độ hòa tan cao nhất. 1.6.4.2 Sự trương nở của tinh bột Khi ngâm tinh b ột vào nước thì thể tích hạt t ăng do sự hấp thụ nước, làm cho hạt tinh bột trương phồng lên. Hiện t ượng này gọi là hiện t ượng trương nở của hạt tinh bột. Độ tăng kích thước trung bình của một số loại tinh bột khi ngâm vào n ước như sau: tinh b ột bắp: 9,1%, tinh bột khoai tây: 12,7%, tinh bột khoai mì: 28,4%. 1.6.4.3 Tính chất hồ hóa của tinh bột Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ oxy hóa khác nhau thành dung d ịch keo gọi là nhiệt độ hồ hóa. Phần lớn tinh bột bị hồ hóa khi nấu và trạng thái tr ương nở được sử dụng nhiều hơn ở trạng thái tự nhiên. Các biến đổi hóa lý khi hồ hóa như sau: hạt tinh bột trương lên, tăng đ ộ trong suốt và độ nhớt, các phân tử mạch thẳng và nhỏ thì hòa tan và sau đó tự liên hợp với nhau để tạo thành gel. Nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm mà là một khoảng nhiệt độ nhất định. Tùy điều kiện hồ hóa nh ư nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kich th ước hạt và pH mà nhiệt độ phá vỡ và trương nở của tinh bột biến đổi một cách rộng lớn. 1.6.4.4 Độ nhớt của hồ tinh bột Một trong những tính chất quan trọ ng của tinh bột có ảnh h ưởng đến chất lượng và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm đó là độ nhớt và độ dẻo. Phân tử tinh bột có nhiều nhóm hydroxyl có khả n ăng liên kết được với nhau làm cho phân tử tinh bột tập hợp lại, giữ nhiều n ước hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo và độ nhớt cao hơn. Yếu tố chính ảnh h ưởng đến độ nhớt của dung dịch tinh bột là đường kính biểu kiến của các phân tử hoặc của các hạt phân tán, đặc tính bên trong của tinh bột như kích thước, thể tích, cấu trúc, và sự bất đối xứng của phân tử. Nồng độ tinh bột, pH, nhiệt độ, tác nhân oxy hóa, các thuốc thử phá hủy liên kết hydro đều làm cho tương tác của các phân tử tinh bột thay đổi do đó làm thay đổi độ nhớt của dung dịch tinh bột. 1.6.4.5 Khả năng tạo gel và sự thoái hóa gel Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử sẽ t ương tác nhau và x ắp xếp lại một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột với cấu trúc mạng 3 chiều. Để tạo được gel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải được hồ hóa để chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó được để nguội ở trạng thái yên tĩnh. Trong gel tinh bột chỉ có các liên kết hydro tham gia, có thể nối trực tiếp các mạch polyglucozit hoặc gián tiếp qua phân tử n ước. Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài sẽ co lại và lượng dịch thể sẽ thoát ra, gọi là sự thoái hóa. Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đông rồi sau đó cho tan giá. 1.6.4.6 Khả năng tạo màng của tinh bột Giống như các hợp chất cao phân tử khác tinh bột có khả n ăng tạo màng tốt. Để tạo màng phân tử tinh bột sẽ dàn thẳng ra, sắp xếp lại và tương tác trực tiếp với nhau bắng liên kết hydro hoặc gián tiếp qua phân tử n ước.Màng tinh bột có tính chất đàn hối cao. 1.6.34.7 Khả năng tạo sợ của tinh bột Tinh bột có khả năng tạo sợ. Nhờ khả năng này mà tinh b ột được ứng dụng làm bún miến, hủ tiếu. Chương 2: QUY TRÌNH S ẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI MÌ 2.1 Quy trình sản xuất tinh bột khoai mì ở Thailand 2.1.1 Quy trình (trình bày ở trang 19) 2.1.2 Thuyết minh quy trình 2.1.2.1 Feresh (khoai mì t ươi) Mục đích: Lựa chọn nguyên lịêu, tiếp nhận khoai mì để sản xuất. Yêu cầu: Khoai mì nhiều bột ít s ơ, vỏ củ và vỏ bao mỏng. Không bị sâu bệnh, dập nát. Cách thực hiện: Nguồn nguyên liệu chủ yếu từ địa phương vận chuyển đến nhà máy bằng xe tải. quan. KCS: Kiểm tra nhanh bằng thiết bị phòng thí nghiệm, kiểm tra bằng cảm 2.1.2.2 Peeling (bóc v ỏ) Mục đích: Loại bỏ lớp vỏ của khoai mì. Yêu cầu: Khoai mì sau khi bóc vỏ phải loại bỏ hoàn toàn lớp vỏ bên ngoài chỉ còn thịt củ bên trong kh oai mì theo băng chuyền được đưa vào lồng bóc vỏ. Ở đây nhờ ma sát giữa củ khoai mì và ma sát với thanh guồng vỏ được bóc ra. Cấu tạo của thiết bị tách vỏ gồm những thanh sắt song song với nhau thành trọ tròn rỗng có chứa các khe hở để bụi đất, tạp chất và vỏ gỗ rơi ra ngoài. Bên trong thiết bị có lắp các gờ theo hình xoắn tròn với một động cơ dưới sự điều khiển của công nhân để điều chỉnh lượng khoai mì thích hợp vào thiết bị rửa. Khi động cơ quay thiết bị quay theo do đó nhờ lực ma sát giữa khoai mì với t hành thiết bị và giữa các củ với nhau má vỏ gỗ, đất đá rơi ra ngoài, c òn khoai mì tiếp tục đi qua thiết bị rửa. Feresh (khoai mì tươi) Peeling (bóc v ỏ) washing (rửa) Chopping (chặt khúc) Rasping (mài c ạo) Extracting (chi ết lọc)  SO2 Solution Unt (nguồn SO2) Scrw press (ép vít) Refingng (li tâm tách d ịch bào)  Press Pulp (bã ép) De - Hydrating (tách nư ớc) Drying (làm khô) Sifting & Bagging (rây và bao gói)  To wattr treatment system (hệ thống xử lý nước thải) Starchproduct (Sản phẩm) Sơ đồ 2.1: Quy trình sản xuất tinh bột khoai m ì ở Thailand Hinh 2.1: Máy bóc v ỏ 2.1.2.3 Washing (r ửa) Mục đích: Nhằm tách đất cát và một phần vỏ củ. thể lạ. Yêu cầu: Nguyên liệu sau khi rữa phải sạch không còn đất cát, không có vật Cách thực hiện: Bể rửa cấu tạo gồm các cách guồng để đảo trộn và vận chuyển, tạp chất cùng với n ước rửa lọt qua lưới ở cuối máy còn nguyên liệu được băng tải đưa đến máy chặt củ. KCS: Kiểm tra bằng cách quan sát. Hình 2.2 Máy rửa củ 2.1.2.4 Chopping (ch ặt khúc) Mục đích: Tạo điều kiện tăng năng suất cho máy mài củ. xuất. Yêu cầu: Khoai mì sau khi chặt khúc phải có kích th ước đạt yêu cầu sản Cách thực hiện: Bộ phận chính là các dao chặt gắn vào trục quay. Đáy thiết bị được ghép từ các tấm thép đặt song song tạo nên khe hở có kích th ước đúng bằng bề dày của lát cắt và đảm bảo không cho nguyên liệu r ơi xuống dưới trước khi được cắt thành các khúc nhỏ. KCS: Kiểm tra nhanh bằng thiết bị phòng thí nghiệm, kiểm tra bằng cảm quan. Hình 2.3 Máy ch ặt củ 2.1.2.5 Rasping (mài c ạo) Mục đích: Nhằm phá vỡ cấu trúc tế bào củ, giải phóng ra tinh bột tự do ra khỏi tế bào củ, số còn lại là tinh bột liên kết. Cách thực hiện: Bề mặt tang quay của máy mài có dạng r ăng cưa nên tạo ra các lực nghiền, mài, chà, xát. Trong quá trình mài ph ải cung cấp đủ nước để tách tinh bột tự do và tinh bột trong xơ sau đó dùng s ữa tinh bột loãng ở lần chiết thứ 3 dội vào và đưa đi chiết lọc. KCS: Kiểm tra nhanh bằng thiết bị phòng thí nghiệm, kiểm tra bằng cảm quan. Hình 2.4 Máy mài c ủ 2.1.2.6 Refingng (li tâm tách d ịch bào) Mục đích: Tách tinh b ột ra khỏi xơ. Yêu cầu: Tách độc tinh bột ra khỏi x ơ. Hình 2.5 Máy phân ly tách d ịch bào Cách thực hiện: Dịch bào củ khi thoát ra khỏi tế bào chứa tyrosin và enzyme tyrosinase. Dưới tác dụng của enzyme này, tyrosin kế t hợp thêm gốc hydroxyl thứ hai sau đó oxy hoá ti ếp tục thành melanin có màu nâu sẫm làm tinh bột thu được ko trắng. Vì vậy phải tách chúng sau khi mài bằng cách dùng SO 2 để sulfit hoá dịch sữa thô để tránh quá trình tạo màu. Nguyên tắc: S + O2 = SO2 + Q (trong buồng đốt lưu huỳnh). (1) SO2 + H2O = H+ + HSO3- (nén SO2 lên bồn hấp thụ). (2) HSO3- + H2O = HO + H2SO4 (Sufit hóa sữa). (3) Chất khử là nguyên tử H sẽ tác dụng vào nối đôi của chất tạo màu làm cho chất màu trở nên không màu. Để tăng hiệu suất của phản ứng thứ (2) phải t ăng, gdieenj tích ti ếp xúc giữa SO2 và nước bằng cách phun các tia n ước vào dòng khí SO 2. KCS: Kiểm tra hiệu xuất của quá trình phân ly. 2.1.2.7 Extracting (chiết lọc) Mục đích: Nhằm tách tinh bột còn sót lại trong x ơ và bã bằng cách dội nước vào tinh bột thô sau khi nghiền tách x ơ. Yêu cầu: Chiết lọc hết phần tinh bột còn lại. Cách thực hiện: Sữa tinh bột sau khi chiết lọc thì b ơm sang máy lọc ly tâm để tách nước đưa về độ ẩm 38 - 40 %. Hình 2.6 Máy chi ết lọc. 2.1.2.8 De - Hydrating (tách nư ớc) Mục đích: Làm giảm độ ẩm, tiết kiểm n ăng lượng cho quá trình sấy. Cách thực hiện: Có hình chóp, nhờ lực ly tâm hạt nặng bắn ra ngoài, v ăng vào thành trượt xuống, phần nhẹ bọ phần n ăng chiếm chỗ, đẩy vào phía trong được bơm bơm ra ngoài. Sau giai đo ạn phân ly 1 đến giai đoạn phân ly 2 dịch sữa gần như tách hoàn toàn. Có l ớp vải lấy hạt tinh bột. Cào ra nhờ máng. N ước qua đường ống ra ngoài. Hạt tinh bột chuyển qua hệ thống nắp tải, nhờ pit tải chuyển đến hệ thống sấy. KCS: Kiểm tra độ ẩm đạt giá trị yêu cầu. Hình 2.7 Máy ly tâm tách n ước 2.1.2.9 Drying (làm khô) dài. Mục đích: Giảm độ ẩm, làm khô sản phẩm bảo quản dể dàng trong thời gian Yêu cầu: > độ ẩm 12%. Cách thực hiện: Thực hiện trong máy sấy khí động. Nhiệt độ không khí nóng 200 - 2200C tiếp xúc với tinh bột trong thời gian ngắn giảm độ ẩm xuống 10 - 12 %. xyclon Lúc này nhi ệt độ tinh bột khoảng 50 - 570C. Tinh bột được hút vào hệ thống để làm nguội xuống 30 - 350C Hình 2.8 Buồng đốt khí nóng 2.1.2.10 Sifting & Bagging (rây và bao gói) Mục đích: Đảm bảo kích th ước và đồng nhất của tinh bột nhắm làm t ăng chất lượng và giá trị cảm quan của thành phẩm. Bột thành phẩm sau khi làm khô và làm nguội xong cần phải cho vào bao kín bảo quản ngay vì bột dễ hút ẩm và nhiễm mùi. Việc đóng bao còn nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc bảo quản. Hinh 2.9 Thiết bị rây và đóng gói 2.1.2.11 Starchproduct (s ản phẩm) Yêu cầu: · Độ ẩm không quá 12 % · Tạp chất: Không có. · Sâu mọt: Không có. · Mùa, mùi, vị: Bình thường · Không có kết cục hoặc kết tảng. · Độ chua: Không quá 3 ml NaOH 1N/100g. · KCS: Dùng các d ụng cục để xác định độ ẩm, tạp chất màu sắc. 2.2 Quy trình sản xuất tinh bột khoai mì trong n ước 2.2.1 Quy trình khoai mì Rửa và làm sạch Băm và mài củ Ly tâm tách bã Thu hồi tinh bột khô Thu hồi tinh bột tinh Hoàn thiện sản phẩm Đóng gói Tinh bột khoai mì Sơ đồ 2.2: Quy trình sản xuất tinh bột khoai mì trong n ước 2.2.2 Thuyết minh quy trình 2.2.2.1 Tiếp nhận củ khoai mì Mục đích: Tiếp nhận khoai mì để sản xuất. Yêu cầu: Khoai mì nhiều bột ít s ơ, vỏ củ và vỏ bao mỏng. Không bị sâu bệnh, dập nát. Cách thực hiện: Củ khoai mì được chứa trong sân rộng và chuyển vào phễu chứa bằng b ăng tải. 2.2.2.2 Rửa và làm sạch Mục đích: Công đoạn này được tiến hành nhằm loại bỏ các tạp chất có trên vỏ củ khoai mì, bao gồm các b ước rửa sơ bộ, tách đất đá, tách vỏ cứng và rửa lại bằng nước. Cách thực hiện: Máy bóc vỏ được dùng để tách vỏ cứng ra khỏi củ. Củ khoai mì được đưa từ bồn chứa đến máy bóc vỏ bằng một b ăng tải. Tại đây, cát, đất đá và chất thải khác tiếp tục được loại bỏ trong điều kiện ẩm. Máy bóc vỏ được thiết kế theo hình ống có gắn thanh thép trên thành ống nh ư một lồng xoáy có khe hở rộng khoảng 1cm, mặt trong của máy có gờ xoáy giúp cho việc đưa củ đến một cách tự động. Để tăng hiệu quả loại bỏ đất cát có thể dùng gờ xoáy dạng bàn chải. Thôn g thường khoai mì phải được loại cả vỏ cứng và vỏ lụa (dày khoảng 2 - 3 mm) và là nơi có chứa đến 50 % tinh bột và hầu hết l ượng axit xyanua hydric (HCN). Củ khoai mì sau khi bóc vỏ được chuyển đến máy rửa. Quá trình rửa được tiến hành bằng cách phun n ước lên nguyên liệu củ khoai mì với những bánh chèo đặt trong một máng n ước. Máng nước trong máy rửa được thiết kế hình chữ U, cho phép củ khoai mì di chuyển với khoảng cách dài h ơn, trong thời gian lâu hơn. Tại đây, quá trình rửa để làm sạch, loại bỏ lớp v ỏ ngoài cũng nh ư mọi tạp chất khác. Công đoạn rửa nên sử dụng vòi phun áp lực cao để tăng hiệu quả rửa. Nếu rửa không hiệu quả, các hạt bùn dính trên củ sẽ là nguyên nhân làm giảm độ trắng của dịch sữa và sản phẩm. Nước rửa và nước dùng để bóc vỏ có thể được lấy từ các máy phân ly tinh bột. Nước rửa tái sử dụng được chứa trong bể chứa tr ước khi dùng. Củ khoai mì tươi sau khi rửa được băng tải chuyển đến công đoạn sau. Sau công đoạn này, 1000 kg khoai mì củ t ươi cho khoảng 980 kg khoai mì sạch. 2.2.2.3 Băm và mài củ Mục đích: Mục đích của quá trình này nhằm làm vỡ củ, tạo thành các mảnh nhỏ, làm tăng khả năng tinh bột hoà tan trong n ước và tách bã. Yêu cầu: Kích thước khoai mì sau b ăm và mài đạt yêu cầu. Cách thực hiện: Củ khoai mì khi ra khỏi máy rửa, qua b ằng tải, được băm thành những mảnh nhỏ khoảng 10 - 20 mm tại máy băm. Máy băm đư ợc gắn 2 bộ lưỡi, bộ thứ nhất có 20 l ưỡi cố định, theo cấu trúc chuẩn của khoảng cách khe, bộ thứ 2 gồm 21 lưỡi gắn với một trục chính ở 4 góc khác nhau. Trục chính được chuyển động bằng mô tơ điện 240 vòng/ phút. Sau khi b ăm, nguyên liệu được chuyển vào máy mài bằng vít tải và bộ phận phân phối d ăm. Việc mài củ có hiệu quả là yếu tố cần thiết để cho sản lượng tinh bột cao. Máy mài có một rôtơ được chế tạo bằng thép không rỉ, có các rãnh để giữ các lưỡi mài, rôtơ này đặt trong hộp vỏ để bề mặt mài tạo thành vách đứng có thể chứa củ, đối diện với mặt mài là một đệm chèn cho phép điều chỉnh kích th ước bột mài. Bằng cách chèn bộ đệm này, củ khoai mì t ươi sẽ được mài trên bề mặt lưỡi mài. Bã khoai mì được đẩy ra từ các khe hở ở đáy. Trong quá tr ình mài, nước được đưa vào phễu nhằm giảm nhiệt l ượng sinh ra và đẩy bã khoai mì ra khỏi máy. Trong quá trình này, HCN trong củ khoai mì ở trạng thái tự do, hoà tan dần trong nước đến khi không còn trong sản phẩm. Sự tiếp xúc giữa axit HCN với sắt dễ hình thành chất ferocyanid làm cho dịch tinh bột khoai mì có màu hơi xanh lơ. Do v ậy ở công đoạn này tất cả các bộ phận thiết bị có tiếp xúc với dịch tinh bột khoai mì cần được làm bằng thép không r ỉ. Dịch sữa tạo thành sau quá trình này được bơm sang công đo ạn tiếp theo. 2.2.2.4 Ly tâm tách bã Mục đích: Cô đặc dịch sữa và loại bã x ơ, tách tinh bột ra khỏi nước và bã. Yêu cầu: Tinh bột được tách khỏi sợi xenlulose, làm sạch sợi mịn trong bột sữa và tẩy trắng tinh bột để tránh lên men và làm biến màu. Cách thực hiện: Thông th ường việc tách bã được tiến hành 3 lần bằng công nghệ và thiết bị ly tâm liên tục. Dịch sữa được đưa vào bộ phận rổ hình nón và có những vòi phun n ước vào bã trong suốt quá trình rửa bã và hoà tan tinh bột. Phần xơ thu hồi, sau khi đã qua giai đoạn lọc cuối cùng, có chứa 90 - 95 % hàm lượng nước và một tỷ lệ thấp là tinh bột sót. Đây là điều kiện thuận lợi để tách bã và tinh bột. Do vậy, tinh bột sữa sau khi đi qua bộ phận ly tâm đầu tiên với kích th ước khe hở hợp lý sẽ được tiếp tục bơm qua các bộ phận ly tâm tiếp theo. Bộ phận ly tâm gồm có 2 công đoạn và được thiết kế với sàng rây mịn. Trong các bộ phận ly tâm này thường có bộ phận lọc mịn và bộ phận lọc cuối để thu hồi triệt để tinh bột. Phần xơ mịn được loại bỏ làm thức ăn chăn nuôi. Sữa tinh bột loại thô sau khi qua máy lọc lần cuối đạt mức độ cô đặc khoảng 300Bx hoặc 5,1 - 60Bx, hoặc tương đương 54 kg tinh b ột khô/ m3 dịch. Dịch tinh bột này còn chứa các tạp chất nh ư protein, chất béo, đường và một số chất không hoà tan như những hạt xelulose nhỏ trong quá trình mài củ. Các tạp chất sẽ bị loại bỏ trong quá trình tinh l ọc tinh bột. 2.2.2.5 Thu hồi tinh bột thô: Mục đích: Tách bã và tách dịch. Cách thực hiện: Việc tách bột t hô có thể được tiến hành bằng ph ương pháp lắng nhiều lần, lọc, hoặc và ly tâm. Ph ương pháp lắng được tiến hành với quy mô nhỏ. Với qui mô trung bình và lớn, quá trình tách tinh bột từ sợi xelulose được tiến hành bằng phương pháp lọc hoặc ly tâm li ên tục. Đây là phương pháp l ọc tinh bột từ sợi xellulose ở giai đoạn lọc cuối trước khi thải bã. Lọc tinh bột được tiến hành qua ly tâm rổ xoáy liên tục. Hỗn hợp tinh bột và bã được đưa vào bộ phận sàng quay hình nón và những vòi phun n ước rửa bã. Độ dài hình nón này đảm bảo thu lại hoàn toàn tinh bột. Bã được thu gom đến bộ phận ép bã. N ước sau khi ép bã có thể đưa vào tái sử dụng cho qui trình sản xuất để tiết kiệm nước. Sau công đoạn này, dịch sữa thô đạt 5 % chất khô. 2.2.2.6 Thu hồi tinh bột tinh: Mục đích: Ly tâm tách nư ớc để thu hồi tinh bột tinh. Yêu cầu: Trong sữa tinh bột, hàm l ượng các chất dinh d ưỡng và đường khá cao, nên các vi sinh v ật phát triển dẫn đến hiện tượng lên men gây mùi. Sự thay đổi tính chất sinh hóa này làm ảnh h ưởng xấu đến chất lượng sản phẩm. Vì vậy, yêu cầu trong giai đoạn này phải diễn ra nhanh, bằng máy ly tâm siêu tốc và liên tục thiết kế theo công nghệ thích hợp để tách nước và nâng cao nồng độ tinh bột. Cách thực hiện: Tinh bột sữa được đưa vào máy ly tâm siêu t ốc bằng vòi phun thiết kế theo hai nhánh chính và phụ đặt trong thành bồn. N ước rửa được bơm vào máy đồng thời. Việc phân ly tách tinh bột sữa có tỷ trọng cao h ơn và tinh bột sữa có tỷ trọng thấp h ơn nhờ những, đĩa hình chóp nón trong bồn máy phân ly. Các thành phần nhẹ là tinh bột dạng sữa có nồng độ thấp được đưa qua các đĩa phân ly đặt ở bên trong bồn phân ly. Bồn phân ly được lắp các ống dẫn n ước rửa để hoà tan tinh bột. Nhiều máy phân ly được lắp đặt theo một dãy liên tục.Tinh bột sau công đoạn này đạt nồng độ 200Bx. Phương pháp ly tâm kh ử nước này được thiết kế theo kiểu rổ, lắp, bộ phận chậu có đục lỗ, một tấm vải lọc và một tấm l ưới có lỗ rất nhỏ đặt ở bên trong. Tinh bột được chuyển vào ở dạng lỏng. Trong suốt quá trình phân ly tách n ước được loại bỏ bởi màng lọc và tinh bột được giữ lại ở thành chậu tạo thành bánh hình trụ. Chu kỳ hoạt động máy bắt đầu diễn ra từ lúc nạp tinh bột sữa ở 18 - 200Bx vào bộ phận hình rổ cho dến khi đạt mức cho phép thì ngừng nạp. Sau khi hoàn tất chu kỳ nạo bột thì quá trình nạp dịch tinh bột mới bắt đầu hoạt đông trở lại. Sau ly tâm tách nước, tinh bột tinh bột thu được đạt độ ẩm 38 %, được chuyển sang công đoạn sau dưới dạng bánh tinh bột. 2.2.2.7 Hoàn thi ện sản phẩm: Mục đích: Làm tăng giá tr ị của sản phẩm. Cách thực hiện: Bánh tinh bột sau khi được tách ra từ công đoạn trên được làm tơi và sấy khô tiếp tục tách n ước nhằm mục đích bảo quản lâu dài. Việc làm t ơi tinh bột ướt là rất cần thiết khi t ăng bề mặt tiếp xúc của hạt tinh bột với không khí nóng trong quá trì nh sấy. Để làm tơi, tinh bột ướt được dẫn đến bộ phận vít tải làm tơi và bộ phận rây bột tự động. Nhiệt độ ở bộ phận này được giữ ổn định là 550C. Tinh bột được sấy bằng máy sấy nhanh. Tinh bột ướt được nạp vào máy sấy nhanh để đạt hàm ẩm 10 - 13 %. Quá trình sấy do không khí nóng được tạo ra từ bộ phận trao đổi nhiệt với môi chất là dầu nóng. L ượng không khí được sấy nóng đi qua bộ phận lọc để làm sạch, khử bụi, tạp chất bẩn trong không khí. Không khí cấp vào máy sấy ở nhiệt độ 180 - 2000C. Trong quá trình sấy, tinh bột được chuyển đi bằng khí từ đáy lên đỉnh tháp sấy bằng h ơi nóng khoảng 1500C và sau đó rơi xuống. Quá trình sấy được hoàn tất trong thời gian rất ngắn (vài giây) bảo đảm cho tinh bột không bị vón và không bị cháy. Việc giảm nhiệt độ tinh bột ngay sau khi sấy có ý nghĩa quan trọng. Vì vậy máy sấy được lắp bộ phận xoáy gió đặc biệt để hạ nhanh nhiệt độ sản phẩm. 2.2.2.8 Đóng gói s ản phẩm Mục đích: Bảo quản sản phẩm. Cách thực hiện: Tinh bột sau khi sấy khô được tách ra khỏi dòng khí nóng, được làm nguội ngay bởi dòng lốc khí nóng và hoạt động đồng thời của van quay. Sau đó tinh bột này được đưa qua rây hạt để bảo đảm tạo thành hạt tinh bột đồng nhất, không kết dính vón cục, đạt tiêu chuẩn đồng đều về độ mịn. Tinh bột sau khi qua rây được bao gói thành phẩm. Trung bình từ 1.000 kg khoai mì củ t ươi thu được 250 kg tinh bột, 20 kg tinh bột khoai mì thứ phẩm và 70 kg phế phụ liệu khác (bã, mủ...) 2.3 Ứng dụng của tinh b ột khoai mì Tinh bột khoai mì có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp: Nh ư công nghiệp thực phẩm, công nghiệp đúc, công nghiệp dược, công nghiệp giấy, công nghiệp dệt, công nghiệp chế biến gỗ… 2.3.1 Ứng dụng tinh bột biến hình trong công nghiệp thực phẩm 2.3.1.1 Ứng dụng tinh bột biến hình bằng ph ương pháp acid làm ch ất ổn định sữa chua. Tinh bột biến hình bằng ph ương pháp axit được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghi ệp. Bên cạnh khả n ăng tạo gel, chất làm ổn định, chất làm đặc còn có khả năng tan dễ dàng trong nước ấm, là một phụ gia quan trọng để sản xuất các sản phẩm hòa tan như cà phê, b ột trái cây, bột sữa chua, bột đậu nành và các loại trà uống khác. Trong công nghiệp dệt và công nghiệp giấy cũng là thành phần không thể thiếu được, để làm tăng độ bền độ mài mòn và độ bóng của sản phẩm. Hiện tại các nhà máy sữa thường dùng phụ gia polyaards cho sản phẩm sữa chua, nó tạo gel, tạo độ đặc và làm ổn định khối sữa chua thành phẩm nh ưng phải nhập ngoại đắt tiền,có thể thay thế bằng tinh bột biến hình để tạo gel và làm chất ổn định sữa chua. 2.3.1.2 Xúp bột đóng hộp Tinh bột được sử dụng số l ượng lớn trong công nghiệp cho cả hai mục đích làm đặc và làm đầy. Khi yêu cầu làm đặc, tính chất nhớt của hồ tinh bột là quan trọng không những độ nhớt mà cả cấu trúc. Tinh bột sử dụng phải đảm bảo độ đặc trưng cũng phải có vị và cấu trúc chấp nhận được. hồ tinh bột sử dụng cho mục đích này phải bền khi xử lý nhiệt và khuấy trong quá trình sản xuất cũng nh ư bảo quản. Tinh bột liên kết ngang phù hợp cho yêu cầu này. Sự làm đầy của tinh bột cung cấp bằng nhiều cách khác nhau. Sự làm đầy làm taq8ng hàm lượng chất rắn của xúc trong khi chỉ số độ nhớt không quan trọng. Tinh bột oxy hoá được dùng cho mục đích này. 2.3.1.3 Kẹo Kẹo là sản phẩm sử dụng lớn tinh bột. Kẹo có nhiều loại kẹo: Kẹo socola, kẹo bơ cứng, gôm cứng, gôm mềm, kẹo cứng, kẹo mềm … Ở các sản phẩm này tinh bột biến tính, dextrin, xiro maltose, xireglucose th ường được sử dụng. Tinh bột biến đổi acid sử dụng trong tr ường hợp này với mục đích tạo gel, nó có thể sử dụng ở hàm l ượng cao nhưng vẫn có khả năng lấp đầy khuôn. Xirô maltose, xirô glucose sử dụng trong tr ường hợp này với mục đích tạo ngọt nhưng không có hiện tượng tạo tinh thể nh ư đường sacarose. 2.3.1.4 Mứt đông Gần đây người ta thừong sử dụng xirô glucose có chỉ số trung bình và cao để thay thế đường sacarose với mục đích tạo ngọt và bảo quản mứt đông. Irô glucose ít có khuynh hướng tạo tinh thể. Sử dụng xirô glucose loại trừ hiện t ượng tạo mùi và vị cay khi chế biến mứt bằng cách nghiền trái cây với sulfit. 2.3.1.5 Bánh nướng nhân thịt Thông thường thành phần của bánh gồm t inh bột, thịt và nước xốt thịt. Nếu thịt và nước xốt trộn quá loãng nó sẽ thấm sang kgối bột nhão và gây ẩm cho bánh nướng không hấp dẫn. Một l ượng nhỏ tinh bột hiện diện trong hỗn hợp thịt sẽ tạo đặc và cầm giữ n ước xốt và ngăn cản nước xốt thấm ra vỏ bán h, hỗn hợp thịt và nước xốt không bị tạo gel cứng khi làm nguội. tinh bột liên kết ngang được sử dụng cho mục đích này. 2.3.1.6 Mứt cam và mức chanh Sử dụng tinh bột trong mứt trái cây với số l ượng lớn có thể th ưong mại hoá. Tinh bột sử dụng ở đây làm đầy và tạo đặc. mứt chanh có thể được tạo với cấu trúc bóng nượt và ít có khuynh h ướng thoái hoá và chảy n ước. 2.3.1.7 Kem Thành phần chính của kem là đường, chất tạo béo, sữa gầy và l ượng nhỏ chất đồng hoá, ổn định, và chất làm đầy. Chất làm đầy đòi hỏi tăng hàm lượng chất rắn không tăng độ ngọt , độ nhớt, và ổn định. Đó chình là tinh bột sử lý enzyme. Chất tạo béo có tính ổn định cao có thể sử dụng tinh bột este hoá. 2.3.2 Công nghiệp dược Dược liệu và thuốc th ường được sử dụng liều l ượng nhỏ, nhưng chính xác. Điều này được thực hiện bằng cách phân tán thuốc vào chất mang, sau đó tạo viên nang hoặc viên nén. Chất mang th ường dùng là tinh bột bởi vì chúng có mùi dễ chịu, không màu và dễ tiêu hoá. Ngoài ra ng ười ta còn dùng tinh bột este dùng làm màng bao để chữa vết thương ở da. 2.3.3 Công nghi ệp giấy Tinh bột được sử dụng vào cà ba công đoạn cảu quy trình sản xuất giấy. Công đoạn 1: Là công đoạn nghièn bột giấy tr ước khi chế biến thành từng tấm. Trong công đoạn này tổng lượng tinh bột, tinh bột cation, tin h bột alpha vào khoảng 2 - 3 % so với xenllulose. Công đoạn 2: Là công đoạn chế biến bột giấy thành từng tờ. Dung dịch không những làm chức phủ bề mặt, và còn làm t ăng đột trơn nhẵn của bề mặt tring quá trình sấy khô. Trong công đoạn này thường dùng tinh bột oxy hoá, tinh bột biến tính acid và tinh b ột cation. Công đoạn 3: Là công đoạn sản xuất các giấy đặc biệt như bìa sách, giấy làm lịch, hộp. Trong công đoạn này thường sử dụng tinh bột oxy hoá, tinh bột hydroxyetyl, tinh b ột phosphat. 2.3.4 Công nghi ệp dệt Tinh bột sử dụng vào cả ba công đoạn sản xuất vải. Công đoạn 1: Tinh bột được sử lý với sợi tr ước khi dệt, chúng sẽ làm cho sợi mịn và ít lông hơn, sau đó làm tăng đ ộ chịu kéo của sợi. Th ường được sử dùng nhất là dãng tinh bột oxy hoá, tinh bột hydrox yetyl. Công đoạn 2: Công đoạn hoàn tất thường dùng tinh bột biến đổi acid, destrin, và một lượng nhỏ xirô glucose. Tinh bột biến đởi acid sử dụng khi vải đòi hỏi chắc và cứn. Tinh bột này có thể sử dụng với nồng độ cao nhưng vẫn điều chế dễ dàng. Sử dụng dextrin khi vải đòi hỏi mềm và xốp, tinh bột này độ nhớt không cao dễ chảy ngay cả khi nồng độ cao. Xirô glucose sử dụng khi vải đòi hỏi dẻo và giữ ẩm tốt. Ngoài ra khi sản xuất các loại thảm ng ười ta còn sử dụng tinh bột este với mục đích làm cho tấm vải dai và phẳng, tinh bột này không bị thoái hoá khi nhiệt độ thấp. Công đoạn 3: Công đoạn in ấn, trong công đoạn này người ta thường sử dụng gôm Anh và tinh b ột este được sử lý với kiềm để làm thuốc nhuộm. Hỗn hợp dextrin này đòi hỏi phải trơ với thành phần k hác của thuốc nhuôm, độ chảy cao giúo cho việc in ấn thuận lợi. 2.3.5 Công nghi ệp đúc Trong công nghi ệp đúc tinh bột đóng vai trò làm chất kết dính để tạo khuôn. Hỗn hợp dextrin vàng, tinh bột alpha, dextrin được trộn với cát, đất sét và nước để tạo khuôn theo hình dáng thích h ợp. 2.3.6 Công nghi ệp keo dán Bản chất kết dính của keo dán là do độ bền liên kết giữa keo và vật liệu cũng như độ bền của keo quyết định. Các liên kết th ường là : liên kết c ơ học , liên kết mao quản, liên kết hydro, liên kết Vande rwaals… Chính vì th ế keo dàn sản xuất từ tinh bột thường phù hợp cho các vật liệu cấu tạo từ xenllulose nh ư : Gỗ, giấy, vải sợi… Một trong những yêu cầu về keo dán phải dễ phân tán, bền với tác động môi trường, vẫn linh động khi ở nồng độ cao. Để tăng độ bền kết dính ng ười ta thường kết hợp dextrin với borax trong môi tr ường kiềm cao. Chương 3: KẾT LUẬN Sản phẩm tinh bột sản xuất từ củ khoai mì t ươi. Chỉ tiêu Kết quả quan sát Trạng thái cảm quan Màu trắng bột mịn không lẫn tạp chất không mùi Độ ẩm (% khối lượng) 12.54 Hàm lượng tro(% khối l ượng) 0.15 Hàm lượng tinh bột (% khối l ượng) 85.82 pH 5.85 Hàm lượng amylose (% ) 16.89 Hàm lượng amylopectin (%) 83.11 Kết quả thu được từ bảng cho thấy tinh bột khoai mì có độ ẩm là 12.54 % đây là độ ẩm thích hợp để bảo quản các sản phẩm tinh bột. tinh bột nguyên liệu chứa một lượng nhỏ muối vô c ơ, biểu thị bằng hàm l ượng tro là 0.15 %khối lượng. Thông th ường tro của tinh bột th ương mại chứa chủ yếu sodium, potassium, magnesium và calaum dư ới dạng các hợp chất kim loại (Swinkels 1985). pH của tinh bột nguyên liệu đo được là 5.85 nằm trong khoảng pH trung bình của các loại tinh bột th ương mại, thường từ 4.6 - 6.2. Hàm lượng amylose nằm trong khoảng 17 - 27 % tương đương v ới nhiều loại tinh bột khác. Tinh bột được sản xuất từ khoai mì t ươi chứa hàm lượng xơ nhỏ, sản phẩm có màu trắng, hiệu suất thu hồi và chất l ượng tinh bột cao.