đề tài sản xuất tinh bột gạo

ỨNG DỤNG CỦA SÓNG SIÊU ÂM CƯỜNG ĐỘ CAO VÀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT TRONG TÁCH TINH BỘT GẠO: .... 40 Bảng 16: Hàm lượng tinh bột, protein sót lại, tinh bột bị phá hủy trong tinh bột gạo thu

ĐỀ TÀI

Sản xuất tinh bột gạo

MỤC LỤC 1

DANH MỤC HÌNH 3

DANH MỤC BẢNG 4

Phần 1: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU 1

I GẠO: 2

1.1 Cấu tạo của hạt lúa: 3

 Các chất dinh dưỡng trong phôi rất dễ bị biến đổi 4

1.2 Thành phần hóa học của hạt gạo: 4

1.3 Phân loại: 7

II NƯỚC: 10

III NaOH : 12

Phần 2: QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ 13

I QUY TRÌNH 1: 14

II QUY TRÌNH 2: 15

Phần 3: THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ 16

I QUY TRÌNH 1: 17

1.1 Tách kim loại: 17

1.2 Sàng: 18

1.3 Ngâm: 19

1.4 Nghiền: 20

1.5 Rây: 21

1.6 Ly tâm: 22

1.7 Sấy: 23

1.8 Đóng gói: 25

II QUY TRÌNH 2: 26

2.1 Tách kim loại: tương tự qui trình 1 26

2.2 Sàng: tương tự qui trình 1 26

2.3 Ngâm: tương tự qui trình 1 26

2.4 Nghiền: tương tự qui trình 1 26

2.6 Sấy: tương tự qui trình 1 27

2.7 Đóng gói: tương tự qui trình 1 27

Phần 4: SO SÁNH 2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 28

Phần 5: SẢN PHẨM 30

I TINH BỘT GẠO: 31

1.1 Thành phần: 31

1.2 Chỉ tiêu chất lượng: 32

Phần 6: THÀNH TỰU CÔNG NGHỆ 33

I ỨNG DỤNG CỦA SÓNG SIÊU ÂM CƯỜNG ĐỘ CAO VÀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT TRONG TÁCH TINH BỘT GẠO: 34

II TÍNH CHẤT CỦA MÀNG BAO PHÂN HỦY SINH HỌC LÀM TỪ HỖN HỢP TINH BỘT GẠO – CHITOSAN: 35

III SỬ DỤNG PROTEASE TRONG QUÁ TRÌNH NGÂM: 36

IV TÁCH TINH BỘT GẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT HỢP PROTEASE TRUNG TÍNH VÀ SÓNG SIÊU ÂM: 37

4.1 Tiến trình thí nghiệm: 37

4.2 Kết quả: 38

4.3 Kết luận: 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

DANH MỤC HÌNH

Hình 1: Cây lúa (Oryza sativa) 2

Hình 2: Cấu trúc hạt lúa 3

Hình 3: Qui trình sản xuất tinh bột gạo (qui trình 1) 14

Hình 4: Qui trình sản xuất tinh bột gạo (qui trình 2) 15

Hình 5: Máy phân loại bằng nam châm điện 17

Hình 6: Máy tách kim loại 18

Hình 7: Máy sàng 19

Hình 8: Thiết bị bồn ngâm 20

Hình 9: Thiết bị nghiền trục đôi 21

Hình 10: Máy li tâm đĩa 23

Hình 11: Thiết bị sấy khí động 24

Hình 12: Thiết bị lắng hình phễu 26

Hình 13: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của tinh bột gạo tách từ: (A) khuấy nhiệt độ phòng không dùng sóng siêu âm, (B) xử lí sóng siêu âm biên độ 75% trong 30 phút sau khi xử lí protease trong 2 giờ 44

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Thành phần hóa học của một số nông sản (Tính theo 100g) 4

Bảng 2: Sự phân bố glucid trong từng phần của hạt lúa 5

Bảng 3: Hàm lượng các glucid trong hạt lúa 5

Bảng 4: Thành phần hóa học của 100g gạo 7

Bảng 5: Phân loại theo chiều dài hạt gạo lật 8

Bảng 6: Phân loại theo tỷ số chiều dài/ chiều rộng hạt gạo lật 8

Bảng 7: Bảng chỉ tiêu chất lượng tấm, cám 9

Bảng 8: Bảng tỉ lệ thu hồi thành phụ phẩm từ lúa loại 1 9

Bảng 9: Bảng tỉ lệ thu hồi thành phụ phẩm từ lúa loại 2 9

Bảng 10: Chỉ tiêu hóa lý đánh giá chất lượng gạo 10

Bảng 11: Giới hạn các chỉ tiêu chất lượng của nước trong thực phẩm 10

Bảng 12: Chỉ tiêu chất lượng NaOH (Codex) 12

Bảng 13: Bảng so sánh 2 qui trình 29

Bảng 14: Ứng dụng của tinh bột gạo 32

Bảng 15: Hiệu suất thu hồi và thành phần của tinh bột gạo ở hai quá trình xử lí khác NaOH và protease 40

Bảng 16: Hàm lượng tinh bột, protein sót lại, tinh bột bị phá hủy trong tinh bột gạo thu được bằng phương pháp xử lí protease trung tính ở những nồng độ và thời gian khác nhauz 41

Bảng 17: Hàm lượng tinh bột, protein sót lại, tinh bột bị phá hủy trong tinh bột gạo thu được bằng phương pháp xử lí kết hợp 0.03% protease trung tính và sóng siêu âm cường độ cao z 42

Phần 1:

GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU

I GẠO:

Họ : Poaceae/Gramineae Phân họ : Oryzoideae

Tộc : Oryzeae

Chi : Oryza

Loài : Oryza Sativar L

Hình 1: Cây lúa (Oryza sativa)

Gạo là cây lương thực chính của thế giới Khoảng 90% sản lượng gạo thế giới được sản xuất và tiêu thụ ở châu Á Mức sản xuất và tiêu thụ ở Mỹ, một nước mà gạo không phải là lương thực chính, cũng đang tăng lên 40% suốt từ 1980 đến 1995 và tăng thêm 25% từ 1995 đến 2005 Giá gạo ở Mỹ cho thấy sự tăng lên đáng chú ý vào năm 2007, đến 75% so với giá của nó năm 2003 Sự tăng giá này là do sự gia tăng nhu cầu về gạo trong nước Mỹ và thị trường quốc tế nhưng sản lượng gạo lại không tăng Mức sử dụng của gạo trên thế giới trong năm 2005 khoảng 406 triệu mét tấn (mmt) Gạo chủ yếu được sản xuất ở những khu vực như Việt Nam, Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Bangladesh, Thái Lan, Nhật Bản, Hàn Quốc và Philipine Ngoài châu Á, vùng sản xuất gạo chủ yếu ở Brazil, Mỹ, Ai Cập, Colombia, Nigeria và Ý

Cây lúa thích hợp sinh trưởng ở nơi đầm lầy, khí hậu nhiệt đới, chịu ảnh hưởng của khí hậu gió mùa

1.1 Cấu tạo của hạt lúa:

Hình 2: Cấu trúc hạt lúa

Cấu tạo của hạt lúa gồm những thành phần sau:

1.1.1 Vỏ trấu:

 Là lớp bao ngoài cùng của hạt lúa

 Gồm các tế bào rỗng có thành hóa gỗ có thành phần là cellulose

 Các tế bào vỏ trấu được kết với nhau nhờ khoáng và lignin

 Độ dày vỏ trấu tùy thuộc vào giống hạt, vào độ mẩy: trong khoảng 0.120.15mm, chiếm khoảng 1819.6% so với toàn hạt

1.1.2 Vỏ quả và vỏ hạt:

 Vỏ quả: Liên kết không bền với vỏ hạt

 Thành phần vỏ quả thường chứa cellulose, pentosan, pectin và khoáng

 Trong cùng một hạt, chiều dày lớp tế bào vỏ quả không giống nhau, ở gần phôi, lớp vỏ quả là mỏng nhất

 Vỏ quả liên kết chặt chẽ với lớp aleurone

 So với vỏ quả thì vỏ hạt chứa ít cellulose hơn nhưng nhiều protid và glucid hơn

1.1.3 Lớp aleurone:

 Bao bọc nội nhũ và phôi

 Chiếm khoảng 612% khối lượng hạt

 Trong tế bào, lớp aleurone có chứa nhiều protid, tinh bột, cellulose, pentosan, các giọt lipid và phần lớn các vitamin và khoáng của hạt

 Khi xay xát hạt, lớp aleurone bị vụn ra thành cám

1.1.4 Nội nhũ:

 Nội nhũ là phần dự trữ chất dinh dưỡng của hạt

 Các tế bào nội nhũ khá lớn, thành mỏng và có hình dạng khác nhau

 Thành phần hóa học của nội nhũ: Tinh bột và protid, ngoài ra còn chứa một lượng nhỏ lipid, muối khoáng, cellulose và một số sản phẩm phân giải của tinh bột như dextrin, đường…

 Lượng vitamin và muối khoáng trong nội nhũ không nhiều, ta có thể làm tăng hàm lượng các chất này trong nội nhũ nhờ quá trình gia công nước nhiệt

 Tùy theo giống và điều kiện canh tác, phát triển của hạt lúa mà nội nhũ có thể trắng hay đục, vấn đề này quan hệ rất lớn đến tỷ lệ chế biến ra gạo Nếu độ nhũ có

độ trắng trong cao thì gạo ít nát và cho tỷ lệ thành phẩm cao, ngược lại nếu nội nhũ

có độ trắng đục cao thì hạt qua chế biến bị gãy nát nhiều, tỷ lệ thành phẩm thấp, tỷ

lệ tấm gạo cao

1.1.5 Phôi:

 Khi hạt nảy mầm thì phôi sẽ phát triển lên thành cây con

 Trong phôi chứa nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển ban đầu

 Thành phần hóa học của phôi gồm có protid, glucid hòa tan, khá nhiều lipid, khoáng, cellulose và các vitamin

 Phôi các nội nhũ bởi lớp ngù là lớp trung gian chuyển từ nội nhũ sang phôi khi hạt nảy mầm

 Lớp ngù có cấu tạo từ các tế bào dễ thẩm thấu các chất hòa tan và rất nhiều các enzyme

 Các chất dinh dưỡng trong phôi rất dễ bị biến đổi

1.2 Thành phần hóa học của hạt gạo:

Bảng 7: Thành phần hóa học của một số nông sản

( Tính theo 100g)

Bảng 8: Sự phân bố glucid trong từng phần của hạt lúa

Bảng 9: Hàm lượng các glucid trong hạt lúa

 Tinh bột gạo thuộc loại phức tạp, kích thước nhỏ ( nhỏ nhất so với tinh bột các loại hạt ngũ cốc khác)

1.2.1 Tinh bột gạo:

 Hình đa giác, kích thước 210 µm

 Thành phần: amylose ma ̣ch thẳng chiếm 1535% và amylopectin mạch nhánh Tỉ

lệ thành phần amylose và amylopectin cũng có liên quan đến độ dẻo của hạt: Hàm lượng amylose trong hạt quyết định độ dẻo của hạt Nếu hạt có 1018% amylose thì gạo mềm, dẻo, từ 2530% thì gạo cứng Các loại gạo của Việt Nam có hàm lượng amylose thay đổi từ 1845%, cá biệt có giống lên đến 54%

 Nhiê ̣t đô ̣ hồ hoá: 7080oC

Các biến đổi của tinh bột trong quá trình bảo quản:

 Tinh bột bị thủy phân thành dextrin, maltodextrin, maltose, glucose dưới tác dụng

của enzyme amylase

 Hao hụt tinh bột do hô hấp

 Vi sinh vật thủy phân hay lên men tinh bột: nấm mốc (Aspergillus niger ) và nấm men (Saccharomyces)

1.2.2 Protein:

 Albumin 5%, globulin 10%, prolamin 5%, glutelin 80%

 Tập trung chủ yếu ở phôi, lớp aleurone và giảm dần khi vào tâm nội nhũ Do đó gạo càng xát kỹ thì hàm lượng protein càng giảm

 Các giống lúa Việt Nam có lượng protein thấp nhất là 5.25%, cao nhất 12.84%, phần lớn trong khoảng 78%, lúa nếp có lượng protein cao hơn tẻ, lúa chiêm cũng

có lượng protein cao

Các biến đổi của protein trong quá trình bảo quản:

 Tỷ lệ giữa các nhóm protein thay đổi do quá trình thủy phân dưới tác dụng của hệ enzyme protease có trong hạt hay do vi sinh vật tiết ra

 Xuất hiện quá trình trùng hợp của các peptide mạch ngắn tạo thành các protein có khối lượng phân tử cao hơn

 Vi sinh vật hiếu khí phân hủy các acid amin thành các acid hữu cơ và NH3

 Các vi khuẩn kị khí phân hủy acid amin theo hướng tạo CO2 và các amin

 Nếu phối trộn cả vi khuẩn kị khí và hiếu khí thì các biến đổi của protein rất phức tạp tạo ra các sản phẩm như phenol, scatol, crezol, indol, mercaptan là các chất gây

độc bài tiết nước bọt nhiều và gây co giật, tạo mùi vị khó chịu, thậm chí mùi thối cho khối hạt bảo quản

Bảng 10: Thành phần hóa học của 100g gạo

Các chỉ số

Loại gạo Tám

1.3 Phân loại:

1.3.1 Định nghĩa một số thuật ngữ :

 Tạp chất: Là tất cả các chất không phải là gạo và thóc

 Hạt rạn nứt: Những hạt có vết rạn nứt ngang, dọc, một vết hay nhiều vết rạn

 Hạt phấn (hạt bạc phấn): Là những hạt mà nội nhũ có từ ¾ thể tích trở lên có

màu trắng như phấn

 Hạt vàng:Là những hạt mà một phần hoặc toàn bộ nội nhũ chuyển sang màu

vàng nhạt hoặc vàng nâu khác với màu tự nhiên của nó

 Hạt bệnh: Là những hạt mà nội nhũ bị hư hỏng do nước, nấm mốc, nhiễm sâu

bệnh, chúng bao gồm: hạt mọc mầm, hạt mục, hạt bị mọt đục, hạt nhiễm sâu bệnh ngoài đồng

 Hạt xanh non: Là những hạt chưa chín và phát triển chưa hoàn thiện, nội nhũ

xốp và kém bền vững Hạt thường có màu đục

 Hạt đỏ: Là những hạt có tổng diện tích lớp cám đỏ bằng hoặc lớn hơn ¼ diện tích

bề mặt hạt hoặc những hạt có nội nhũ màu đỏ

 Hạt sọc đỏ: Là những hạt có những sọc đỏ lớn hơn ½ chiều dài hạt gạo và tổng

diện tích lớp cám màu đỏ nhỏ hơn ¼ diện tích bề mặt hạt

 Hạt lẫn loại: Là những hạt khác giống hoặc khác về kích thước, hình dạng hạt so

với hạt tiêu chuẩn

 Hạt nguyên vẹn: Là hạt không bị gãy, vỡ, sứt mẻ

 Hạt nguyên: Là hạt có chiều dài lớn hơn hoặc bằng 7.5/10 chiều dài trung bình

Trên 7.50

Từ 6.61 đến 7.50

Từ 5.51 đến 6.60 Dưới 5.51

Bảng 12: Phân loại theo tỷ số chiều dài/ chiều rộng hạt gạo lật

Dạng hạt Tỷ số dài/rộng

Thon dài Trung bình Hơi trịn Trịn

Trên 3

Từ 2.1 đến 3

Từ 1.1 đến 2 Dưới 1.1

3 Hạt bạc trắng (% khối lượng, không lớn hơn) 7 12 20 40

4 Hạt biến vàng (% khối lượng, không lớn hơn) 0.5 1 2 4

5 Hạt không hoàn thiện (% khối lượng, không lớn hơn) 3 4 6 8

6 Hạt bị hư hỏng (% khối lượng, không lớn hơn) 0,5 1 3 5

7 Hạt rạn nứt (% khối lượng, không lớn hơn) 10 15 25 40

8 Hạt lẫn loại (% khối lượng, không lớn hơn) 5 10 15 20

10 Sâu mọt sống hại thóc (% khối lượng, không lớn hơn) 5 5 5 5

Để sản xuất tinh bột gạo người ta sử dụng gạo tấm

II NƯỚC:

Bảng 11: Giới hạn các chỉ tiêu chất lượng của nước để chế biến thực phẩm

đa cho phép

I Chỉ tiêu cảm quan và thành phần vô cơ

1 Màu sắc(*)

Bảng 12: Chỉ tiêu chất lượng NaOH (Codex)

Phần 2:

QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ

II QUY TRÌNH 2:

Hình 4: Qui trình sản xuất tinh bột gạo (qui trình 2)

Phần 3:

THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ

I QUY TRÌNH 1:

1.1 Tách kim loại:

1.1.1 Mục đích công nghệ:

 Chuẩn bị cho quá trình ngâm

 Loại bớt tạp chất kim loại, làm giảm mối nguy vật lý

1.1.2 Các biến đổi:

Không có biến đổi gì đáng kể

1.1.3 Phương pháp thực hiện:

Dùng máy tách kim loại

Nguyên lý tách: sử dụng từ tính của nam châm để tách các mảnh kim loại có trong

nguyên liệu đang di chuyển trên băng tải

1.1.4 Thiết bị:

Hình 5: Máy phân loại bằng nam châm điện

Hình 6: Máy tách kim loại

1.2 Sàng:

1.2.1 Mục đích công nghệ:

 Chuẩn bị cho quá trình ngâm

 Loại bỏ rơm rác, và sạn có trong nguyên liệu gạo

1.2.2 Các biến đổi:

Không có biến đổi gì đáng kể

1.2.3 Phương pháp thực hiện:

Sử dụng máy sàng

Nguyên lý hoạt động: gạo được đưa vào từ phía trên thiết bị Qua bộ phận sàng

trống là bộ phận hình trụ có lỗ hình lục giác, các loại rơm rác có kích thước lớn được giữ bên ngoài sàng trống, gạo và bụi sẽ lọt qua lỗ sàng rùi theo các đĩa bên trong chuyển xuống dưới Sau đó, bụi sẽ được tách ra bằng quạt Tiếp theo, gạo được phân phối thành 2 dòng đi qua sàn lắc để tách hết các tạp chất

Máy hoạt động dựa trên kích thước hạt và sự khác nhau giữa trọng lượng giữa gạo

và các thành phần tạp chất khác

1.2.4 Thiết bị:

Hình 7: Máy sàng

1.3 Ngâm:

1.3.1 Mục đích: chuẩn bị cho quá trình nghiền

 Làm sạch gạo

 Làm cho ha ̣t gạo mềm dễ nghiền, giúp các hạt tinh bột thoát ra dễ dàng hơn

 Tách bớt một số chất hòa tan trong nước

1.3.2 Các biến đổi:

 Vật lý: Hạt gạo hú t nước, trương nở, tăng khối lươ ̣ng làm cho tỷ tro ̣ng thay đổi và

đô ̣ cứng ha ̣t thay đổi (hạt mềm hơn)

 Hóa lý: Mô ̣t số chất hòa tan vào trong nước

 Sinh học: Sự phát triển cúa vi sinh vâ ̣t đă ̣c biê ̣t là vi khuẩn Lactic khi môi trường nước ngâm ngày càng chứa nhiều chất dinh dưỡng hoà tan từ g ạo Tách bỏ vi sinh

vâ ̣t bám trên gạo

1.3.3 Phương pháp thực hiện:

Ngâm trong nước có bổ sung NaOH với nồng độ 1,5 kg/m3

Việc này giúp những

tế bào có cấu trúc mềm dẻo hơn, dễ dàng tách ra Việc nghiền nguyên liệu có tác dụng làm gãy vỡ các tế bào làm các cấu tử có trong tế bào dễ dàng tách ra và tạo ra dung dịch huyền phù Đồng thời, vì thành phần protein chủ yếu trong gạo là glutelin, là một protein tan trong kiềm nên việc sử dụng kiềm có tác dụng tách protein ra khỏi hạt gạo

Thời gian thực hiện quá trình ngâm là 1216 giờ

 Vật lý: Giảm kích thước nguyên liệu Tăng diện tích bề mặt riêng Nhiệt độ tăng

 Hóa học: Các thành phần bên trong vật liệu như các vitamin sẽ có điều kiện tiếp

xúc với oxy nên dễ bị oxy hóa

 Hóa lý: Chuyển từ trạng thái rắn sang dung dịch huyền phù, hòa tan một số chất

trong gạo vào nước

 Sinh học: Sau khi nghiền, các chất dinh dưỡng trong hạt thoát ra ngoài tạo cơ hội

cho vi sinh vật phát triển

1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng:

 Tỉ lệ nước:gạo = 1:5

 Nhiệt độ nước cung cấp cho quá trình nghiền: 3037oC

1.4.4 Phương pháp thực hiện:

 Gạo và nước được đưa vào bộ phận nhập liệu với tỉ lệ nêu trên

 Nước sử dụng có nhiệt độ khoảng nhiệt độ cuối quá trình ngâm

 Mức độ nghiền: nghiền mịn (7080%)

1.4.5 Thiết bị:

Thiết bị nghiền trục đôi với trục có rãnh cạn

Hình 9: Thiết bị nghiền trục đôi

Nguyên tắc hoạt động:

 Nguyên liệu được chuyển qua bộ phận nhập liệu của máy nghiền

 Piston thủy lực di chuyển trục tịnh tiến theo phương ngang làm thay đổi khoảng cách giữa 2 trục

 Nguyên liệu cùng nước đi vào khu vực nghiền giữa 2 trục nghiền, chuyển động tịnh tiến của trục tịnh tiến và chuyển động quay của 2 trục giúp nghiền nát vật liệu thành dịch huyền phù

1.5 Rây:

1.5.1 Mục đích công nghệ: khai thác

 Tách bã thô, tăng lượng tinh bột trong dung dịch