Đề tài công nghệ chế biến tinh bột gạo

DANH MỤC HÌNH Hình 1: Cây lúa (Oryza sativa) Hình 2: Cấu trúc hạt lúa 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 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 đơi .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) tinh bột gạo tách từ: (A) khuấy nhiệt độ phịng khơng dùng sóng siêu âm, (B) xử lí sóng siêu âm biên độ 75% 30 phút sau xử lí protease 44 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Thành phần hóa học số nơng sản (Tính theo 100g) Bảng 2: Sự phân bố glucid phần hạt lúa Bảng 3: Hàm lượng glucid hạt lúa Bảng 4: Thành phần hóa học 100g gạo .7 Bảng 5: Phân loại theo chiều dài hạt gạo lật Bảng 6: Phân loại theo tỷ số chiều dài/ chiều rộng hạt gạo lật Bảng 7: Bảng tiêu chất lượng tấm, cám .9 Bảng 8: Bảng tỉ lệ thu hồi thành phụ phẩm từ lúa loại Bảng 9: Bảng tỉ lệ thu hồi thành phụ phẩm từ lúa loại Bảng 10: Chỉ tiêu hóa lý đánh giá chất lượng gạo 10 Bảng 11: Giới hạn tiêu chất lượng nước thực phẩm 10 Bảng 12: Chỉ tiêu chất lượng NaOH (Codex) 12 Bảng 13: Bảng so sánh qui trình 29 Bảng 14: Ứng dụng tinh bột gạo 32 Bảng 15: Hiệu suất thu hồi thành phần tinh bột gạo hai q trình xử lí khác NaOH protease 40 Bảng 16: Hàm lượng tinh bột, protein sót lại, tinh bột bị phá hủy tinh bột gạo thu phương pháp xử lí protease trung tính nồng độ thời gian khác nhauz .41 Bảng 17: Hàm lượng tinh bột, protein sót lại, tinh bột bị phá hủy tinh bột gạo thu phương pháp xử lí kết hợp 0.03% protease trung tính sóng siêu âm cường độ cao z 42 CNCB Thực phẩm Tinh bột gạo Phần 1: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU CNCB Thực phẩm Tinh bột gạo I GẠO: Họ : Poaceae/Gramineae Phân họ : Oryzoideae Tộc : Oryzeae Chi : Oryza Lồi : Oryza Sativar L Hình 1: Cây lúa (Oryza sativa) Gạo lương thực giới Khoảng 90% sản lượng gạo giới sản xuất tiêu thụ châu Á Mức sản xuất tiêu thụ Mỹ, nước mà gạo khơng phải lương thực chính, tăng lên 40% suốt từ 1980 đến 1995 tăng thêm 25% từ 1995 đến 2005 Giá gạo Mỹ cho thấy tăng lên đáng ý vào năm 2007, đến 75% so với giá năm 2003 Sự tăng giá gia tăng nhu cầu gạo nước Mỹ thị trường quốc tế sản lượng gạo lại không tăng Mức sử dụng gạo giới năm 2005 khoảng 406 triệu mét (mmt) Gạo chủ yếu sản xuất khu vực Việt Nam, Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Bangladesh, Thái Lan, Nhật Bản, Hàn Quốc Philipine Ngoài châu Á, vùng sản xuất gạo chủ yếu Brazil, Mỹ, Ai Cập, Colombia, Nigeria Ý Cây lúa thích hợp sinh trưởng nơi đầm lầy, khí hậu nhiệt đới, chịu ảnh hưởng khí hậu gió mùa CNCB Thực phẩm Tinh bột gạo 1.1 Cấu tạo hạt lúa: Hình 2: Cấu trúc hạt lúa Cấu tạo hạt lúa gồm thành phần sau: 1.1.1 Vỏ trấu:  Là lớp bao hạt lúa  Gồm tế bào rỗng có thành hóa gỗ có thành phần cellulose  Các tế bào vỏ trấu kết với nhờ khoáng lignin  Độ dày vỏ trấu tùy thuộc vào giống hạt, vào độ mẩy: khoảng 0.120.15mm, chiếm khoảng 1819.6% so với toàn hạt 1.1.2 Vỏ vỏ hạt:  Vỏ quả: Liên kết không bền với vỏ hạt  Thành phần vỏ thường chứa cellulose, pentosan, pectin khoáng  Trong hạt, chiều dày lớp tế bào vỏ không giống nhau, gần phôi, lớp vỏ mỏng  Vỏ liên kết chặt chẽ với lớp aleurone  So với vỏ vỏ hạt chứa cellulose nhiều protid glucid 1.1.3 Lớp aleurone:  Bao bọc nội nhũ phôi CNCB Thực phẩm Tinh bột gạo  Chiếm khoảng 612% khối lượng hạt  Trong tế bào, lớp aleurone có chứa nhiều protid, tinh bột, cellulose, pentosan, giọt lipid phần lớn vitamin khoáng hạt  Khi xay xát hạt, lớp aleurone bị vụn thành cám 1.1.4 Nội nhũ:  Nội nhũ phần dự trữ chất dinh dưỡng hạt  Các tế bào nội nhũ lớn, thành mỏng có hình dạng khác  Thành phần hóa học nội nhũ: Tinh bột protid, cịn chứa lượng nhỏ lipid, muối khống, cellulose số sản phẩm phân giải tinh bột dextrin, đường…  Lượng vitamin muối khoáng nội nhũ khơng nhiều, ta làm tăng hàm lượng chất nội nhũ nhờ trình gia công nước nhiệt  Tùy theo giống điều kiện canh tác, phát triển hạt lúa mà nội nhũ trắng hay đục, vấn đề quan hệ lớn đến tỷ lệ chế biến gạo Nếu độ nhũ có độ trắng cao gạo nát cho tỷ lệ thành phẩm cao, ngược lại nội nhũ có độ trắng đục cao hạt qua chế biến bị gãy nát nhiều, tỷ lệ thành phẩm thấp, tỷ lệ gạo cao 1.1.5 Phôi:  Khi hạt nảy mầm phơi phát triển lên thành  Trong phôi chứa nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho phát triển ban đầu  Thành phần hóa học phơi gồm có protid, glucid hịa tan, nhiều lipid, khống, cellulose vitamin  Phôi nội nhũ lớp ngù lớp trung gian chuyển từ nội nhũ sang phôi hạt nảy mầm  Lớp ngù có cấu tạo từ tế bào dễ thẩm thấu chất hòa tan nhiều enzyme  Các chất dinh dưỡng phơi dễ bị biến đổi 1.2 Thành phần hóa học hạt gạo: Bảng 7: Thành phần hóa học số nơng sản ( Tính theo 100g) Thành phần Năng lượng ( Kcal) Glucid (g) Lúa mì 330 78.5 Lúa gạo 360 7375 CNCB Thực phẩm Tinh bột gạo Protid (g) Lipid (g) Cellulose (g) Vitamin B1 (g) Vitamin B2 (g) Vitamin PP (mg) Vitamin B3 (mg) Vitamin B6 (mg) Phospho (mg) Kali (mg) 1215 1.82.2 2.3 0.55 0.13 6.4 1.36 0.53 410 580 60 180 0.8 5.5 Canxi (mg) Magie (mg) Sắt (mg) Đồng (mg) Mangan (mg) Kẽm ( mg) 7.510 1.32.1 0.9 0.33 0.09 4.9 1.2 0.79 285 340 68 90 1.2 0.3 2.2  Glucid thành phần dinh dưỡng hạt gạo, chiếm khoảng 7080% Gạo giã trắng hàm lượng glucid cao, glucid gạo chủ yếu tinh bột, đường đơn kép nằm màng Bảng 8: Sự phân bố glucid phần hạt lúa Tên thành phần Toàn hạt Nội nhũ Phôi Vỏ lớp aleurone Tinh bột (%) 59 79.56 Rất Rất Đường (%) 4.34 3.54 25.12 4.18 Cellulose (%) 2.76 0.15 2.46 16.20  Trong phận tinh bột tập trung chủ yếu nội nhũ phơi Trong lớp aleurone có thành phần đường 68%, cellulose 710% Bảng 9: Hàm lượng glucid hạt lúa Tinh bột Cellulose Đường Dextrin Cực tiểu 47.7 8.74 0.2 0.8 Cực đại 68 12.22 4.5 3.2 Trung bình 56.2 9.41 3.2 1.3 CNCB Thực phẩm Tinh bột gạo  Tinh bột gạo thuộc loại phức tạp, kích thước nhỏ ( nhỏ so với tinh bột loại hạt ngũ cốc khác) 1.2.1 Tinh bơṭ gaọ:  Hình đa giác, kích thước 210 µm ̉ chiếm 1535% amylopectin mạch nhánh Tỉ  Thành phần: amylose mach ̣ thăng lệ thành phần amylose amylopectin có liên quan đến độ dẻo hạt: Hàm lượng amylose hạt định độ dẻo hạt Nếu hạt có 1018% amylose gạo mềm, dẻo, từ 2530% gạo cứng Các loại gạo Việt Nam có hàm lượng amylose thay đổi từ 1845%, cá biệt có giống lên đến 54%  Nhiêṭ đô ̣ hồ hoa:́ 7080oC Cꢀc biꢁn đ ꢂ i cꢃa tinh b ꢄ t quꢀ tr ꢅ nh b ꢆ o quꢆn:  Tinh bột bị thủy phân thành dextrin, maltodextrin, maltose, glucose tác dụng enzyme amylase  Hao hụt tinh bột hô hấp  Vi sinh vật thủy phân hay lên men tinh bột: nấm mốc (Aspergillus niger ) nấm men (Saccharomyces) 1.2.2 Protein:  Albumin 5%, globulin 10%, prolamin 5%, glutelin 80%  Tập trung chủ yế u phôi, lớp aleurone giảm dần vào tâm nội nhũ Do gạo xát kỹ hàm lượng protein giảm  Các giống lúa Việt Nam có lượng protein thấp 5.25%, cao 12.84%, phần lớn khoảng 78%, lúa nếp có lượng protein cao tẻ, lúa chiêm có lượng protein cao Các biến đổi protein trình bảo quản:  Tỷ lệ nhóm protein thay đổi q trình thủy phân tác dụng hệ enzyme protease có hạt hay vi sinh vật tiết  Xuất trình trùng hợp peptide mạch ngắn tạo thành protein có khối lượng phân tử cao  Vi sinh vật hiếu khí phân hủy acid amin thành acid hữu NH3  Các vi khuẩn kị khí phân hủy acid amin theo hướng tạo CO2 amin  Nếu phối trộn vi khuẩn kị khí hiếu khí biến đổi protein phức tạp tạo sản phẩm phenol, scatol, crezol, indol, mercaptan chất gây CNCB Thực phẩm Tinh bột gạo độc tiết nước bọt nhiều gây co giật, tạo mùi vị khó chịu, chí mùi thối cho khối hạt bảo quản Bảng 10: Thành phần hóa học 100g gạo Loại gạo Tám thơm Chiêm canh Mộc tuyền Nếp Nước (% theochất khô) 12 11.5 12.2 11.8 Nitơ (% theo chất khô) 1.13 1.34 1.25 1.29 Nitơ hồ tan (% theo chất khơ) 0.15 0.1 0.1 0.08 Đường chung (% chất khô) 0.71 0.92 0.87 0.71 Đường khử (% theo chất khô) 0.19 0.13 0.16 0.21 Tinh bột (% theo chất khô) 85 83 82.4 84.8 Dextrin (% theo chất khô) 0.7 0.95 0.72 2.2 Cellulose (% theo chất khô) 0.46 0.53 0.45 0.49 Tro (% theo chất khô) 0.72 0.7 0.72 0.61 Vitamin B1 mg% - 0.05 0.068 - Vitamin B2 mg% - 0.012 0.024 - Các số 1.3 Phân loại: 1.3.1 Định nghĩa số thuật ngữ :  Tạp chất: Là tất chất khơng phải gạo thóc  Hạt rạn nứt: Những hạt có vết rạn nứt ngang, dọc, vết hay nhiều vết rạn  Hạt phấn (hạt bạc phấn): Là hạt mà nội nhũ có từ ¾ thể tích trở lên có màu trắng phấn  Hạt vàng:Là hạt mà phần toàn nội nhũ chuyển sang màu vàng nhạt vàng nâu khác với màu tự nhiên CNCB Thực phẩm Tinh bột gạo  Hạt bệnh: Là hạt mà nội nhũ bị hư hỏng nước, nấm mốc, nhiễm sâu bệnh, chúng bao gồm: hạt mọc mầm, hạt mục, hạt bị mọt đục, hạt nhiễm sâu bệnh đồng  Hạt xanh non: Là hạt chưa chín phát triển chưa hồn thiện, nội nhũ xốp bền vững Hạt thường có màu đục  Hạt đỏ: Là hạt có tổng diện tích lớp cám đỏ lớn ¼ diện tích bề mặt hạt hạt có nội nhũ màu đỏ  Hạt sọc đỏ: Là hạt có sọc đỏ lớn ½ chiều dài hạt gạo tổng diện tích lớp cám màu đỏ nhỏ ¼ diện tích bề mặt hạt  Hạt lẫn loại: Là hạt khác giống khác 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 7.5/10 chiều dài trung bình hạt nguyên vẹn  Tấm: Là phần gạo gãy có chiều dài từ 2.5/10 đến 7.5/10 chiều dài trung bình hạt nguyên vẹn tương ứng  Tấm nhỏ: Là phần gạo gãy lọt sàng có đường kính lỗ mm khơng lọt sàng có đường kính lỗ 1.5 mm  Hạt xát dối: Là hạt xát chưa đến mức cần thiết để đáp ứng yêu cầu với phẩm cấp gạo  Mức xát trắng: Có mức xát trắng:  Xát trắng kỹ: Gạo tách bỏ hết phần phôi, lớp cám ngồi, phần lớn phơi lớp cám  Xát trắng bình thường: Gạo tách bỏ tồn lớp cám ngồi, phần lớn phơi lớp cám Bảng 11: Phân loại theo chiều dài hạt gạo lật Dạng hạt Chiều dài Thon dài Trên 7.50 Dài Từ 6.61 đến 7.50 Trung bình Từ 5.51 đến 6.60 Ngắn Dưới 5.51 Bảng 12: Phân loại theo tỷ số chiều dài/ chiều rộng hạt gạo lật Dạng hạt Tỷ số dài/rộng ... xuất tinh bột gạo (qui trình 2) 15 CNCB Thực phẩm Tinh bột gạo Phần 3: THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ 16 CNCB Thực phẩm Tinh bột gạo I QUY TRÌNH 1: 1.1 Tách kim loại: 1.1.1 Mục đích cơng nghệ: ... lượng tinh bột, protein sót lại, tinh bột bị phá hủy tinh bột gạo thu phương pháp xử lí kết hợp 0.03% protease trung tính sóng siêu âm cường độ cao z 42 CNCB Thực phẩm Tinh bột gạo. .. Hiệu suất thu hồi thành phần tinh bột gạo hai q trình xử lí khác NaOH protease 40 Bảng 16: Hàm lượng tinh bột, protein sót lại, tinh bột bị phá hủy tinh bột gạo thu phương pháp xử lí