SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN

Sắn là loại cây lương thực quan trọng ở các nước nhiệt đới như Brazil, Nigeria, Thái Lan, Indonexia,, Việt Nam…Củ sắn chứa nhiều tinh bột, hiện nay tại các nước trồng sắn trên thế giới phần lớn sắn được sử dụng làm thức ăn người và gia súc. Một lượng nhỏ sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp chế biến.

Trong năm 2006, kim ngạch nhập khẩu tinh bột sắn của EU tăng khoảng 18%, ước đạt 14 triệu EUR, tương đương 32.000 tấn Trong EU, nhập khẩu mặt hàng này lớn nhất là Đức, chiếm 25% thị phần nhập khẩu của EU và có tốc độ phát triển hàng năm là 46% Đức nhập khẩu nhiều tinh bột sắn để làm nguồn nguyên liệu cho ngành sản xuất phụ gia thực phẩm trong nước Việc sản xuất tinh bột sắn từ các nước đang phát triển hiện đang phải đối mặt với sự cạnh tranh gay gắt từ phía các công ty chế biến tinh bột của EU

Thái Lan là nước cung cấp tinh bột sắn hàng đầu cho thị trường EU, chiếm 45% thị phần nhập khẩu Ngoài Thái Lan, các nước đang phát triển khác chỉ chiếm 2%, trong đó Việt Nam chiếm 1,7% tổng thị phần nhập khẩu tinh bột sắn của EU

Ở nước ta sắn được trồng khắp từ Nam tới Bắc, nhiều nhất là vùng trung du miền núi Việt Nam hiện đang sản xuất hàng năm hơn 2 triệu tấn sắn củ tươi, đứng hàng thứ 11 trên thế giới về sản lượng sắn, nhưng lại là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng hàng thứ

3 trên thế giới sau Thái Lan và Indonexia

Trong chiến lược toàn cấu cây sắn đang được tôn vinh là một trong những loại cây lương thực dể dàng thích hợp với những vùng đất cằn cỗi và là loại cây công nghiệp triển vọng có khả năng cạnh tranh cao với nhiều loại cây công nghiệp khác Ở nước ta cây sắn đang chuyển đổi nhanh chóng vai trò từ cây lương thục truyền thống sang cây công nghiệp, sự hội nhập đang mở rộng thị trường sắn tạo nên những cơ hội chế biến tinh bột, tinh bột biến tính bằng hóa chất và enzim,…góp phần vào sự phát triển kinh tế đất nước

Từ cây lương thực "chống đói", cây sắn Việt Nam đã có khối lượng xuất khẩu đứng thứ 3 thế giới và trở thành cây "xóa đói giảm nghèo" của bà con nông dân Tuy nhiên, cây sắn"lên ngôi" cũng đang nảy sinh nhiều vấn đề bất cập Việt Nam có 41 nhà máy chế biến tinh bột sắn đã và đang xây dựng với tổng công suất thiết kế khoảng 3.130 tấn bột/ngày Nhưng với gần 264.000 ha sắn hiện có, 41 nhà máy cũng chỉ đáp ứng được 39,6% sản lượng Trong khi Bộ NN-PTNN, dự kiến diện tích trồng sắn sẽ đạt khoảng 300.000 ha vào năm 2005

Triển vọng khả quanTại hội thảo về sắn châu á lần thứ 6 họp tại TP.HCM, Việt Nam được đánh giá là nước có bước tiến lớn về phát triển cây sắn trong hơn 10 năm trở lại đây Nhờ áp dụng nhiều giống mới có năng suất cao và hàm lượng bột lớn như các giống KM 60, KM 94, KM 98 Năng suất sắn bình quân cả nước từ 79,9 tạ/ha năm 1999 đã tăng lên 106,4 tạ/ha năm 2001 và tăng thêm 20 tạ cho mỗi ha vào năm

2002 Diện tích trồng sắn cũng không ngừng mở rộng, từ 220.000 ha năm 1999 lên 263.900 ha năm 2001 và đến tháng 9/2002 đã có 270.000 ha Hiện nay khối lượng sắn xuất khẩu của Việt Nam đạt khoảng 200.000 tấn/năm, đứng hàng thứ ba thế giới, chỉ sau Thái Lan và Indonesia

Nhu cầu của thế giới đối với tinh bột sắn ngày càng gia tăng, nhất là tại các thị trường Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc và Nhật Bản, bên cạnh các thị trường tiêu thụ sắn khô truyền thống là EU và Mỹ Trong đó, sắn khô chủ yếu làm lương thực

(58%) và thức ăn gia súc (28%) Tinh bột sắn nhiều công dụng hơn, ngoài việc làm thực phẩm trực tiếp còn là nguyên liệu không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp lớn như để làm hồ, in, định hình và hoàn tất trong công nghiệp dệt, làm bóng và tạo lớp phủ bề mặt cho công nghiệp giấy Đồng thời tinh bột sắn còn dùng trong sản xuất cồn, bột nêm, mì chính, sản xuất men và công nghệ lên men vi sinh và chế biến các thực phẩm khác như bánh phở, hủ tiếu, mỳ sợi

Sắn củ

Sắn thái lát Tinh bột phế liệu từ tinh bột

Thức ăn gia súc Rượu Đường maltoza glucoza Snack Tapioca Thức ăn gia súc Phân bón

Bánh kẹo Dược phẩm

Hình 1: Sơ đồ sản phẩm từ sắn của nước ta

2 Đặc điểm ,cấu tạo, thành phần hóa học cơ bản của sắn [6]

Sắn (hay còn gọi là khoai mì) có tên khoa học là Manihot Esculenta là cây lương thực

ưa ẩm, nó phát nguồn từ lưu vực sông Amazone Nam Mỹ Đến thế kỉ XVI mới được trồng ở châu Á và Phi Ở nước ta, khoai mì được trồng ở khắp nơi từ nam chí bắc nhưng do quá trình sinh trưởng và phát dục của khoai mì kéo dài, khoai mì giữ đất lâu nên chỉ các tỉnh trung du và thượng du Bắc Bộ như: Phú Thọ, Tuyên Quang, Hòa Bình … là điều kiện trồng trọt thích hợp hơn cả Khoai mì Việt Nam cũng bao gồm nhiều loại giống Nhân dân ta thường căn cứ vào kích tấc, màu sắc củ, thân, gân lá và tính chất khoai mì đắng hay ngọt ( quyết định bởi hàm lượng axit HCN cao hay thấp)

mà tiến hành phân loại Tuy nhiên trong công nghệ sản xuất tinh bột người ta phân thành hai loại: khoai mì đắng và khoai mì ngọt

• Hoa là hoa đơn tính có hoa đực và hoa cái trên cùng một chùm hoa Hoa cái không nhiều, mọc ở phía dưới cụm hoa và nở trước hoa đực nên cây luôn luôn được thụ phấn của cây khác nhờ gió và côn trùng

• 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

• Rễ mọc từ mắt và mô sẹo cuả hom, lúc đầu mọc ngang sau đó cắm sâu xuống đất Theo thời gian chúng phình to ra và tích lũy bột thành củ

• 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

2.1 Đặc điểm.

3 Nguồn gốc

cm Nhìn chung, kích thước cũng như trọng củ thay đổi theo giống, điều kiện canh tác và độ màu của đất

Củ sắn thường gồm 4 phần chính

3 Vỏ gỗ chiếm từ 0,5-3% khối lượng củ Lớp vỏ gỗ có thể có màu trắng ,vàng hoặc nâu Vỏ gỗ gồm các tế bào sít, cấu tạo từ xenluloza hầu như không có tinh bột Vỏ gỗ có tác dụng bảo vệ củ khỏi bị ảnh hưởng cảu ngoại cảnh

3 Vỏ cùi hay vỏ thịt, chiếm từ 5-20% khối lượng toàn củ Vỏ cùi mềm gồm các tế bào thành dày, ngoài xenluloza là chính còn có các sắc tố, độc tố ,emzim…Vì vỏ cùi chứa nhiều tinh bột (5-8%) nên khi chế biến nếu tách đi thì tổn thất tinh bột nếu không tách thì chế biến khó khăn vì nhiều chất trong mủ ảnh hưởng đến màu sắc tinh bột

3 Thịt sắn là phần chủ yếu của sắn, bao gồm các tế bào nhu mô là xenluloza, pentozan, bên trong là các hạt tinh bột và nguyên sinh chất Lượng tinh bột trong thịt sắn phân bố không đều, nhiều nhất là ở lớp ngoài rồi giảm dần vào trong, kích thước hạt tinh bột sắn 15-80μ m

3 Lõi sắn thường ở trung tâm dọc suốt từ cuống tới chuôi củ, ở cuống lõi to nhất rồi nhỏ dần tới chuôi Thành phần lõi gần như toàn bộ là xenluloza và hemixenluloza

3 Ngoài các tế bào nhu mô còn có các tế bào thành cứng không chứa tinh bột, cấu tạo từ xenluloza nên cứng như gỗ Loại tế bào này có chứa nhiều ở đầu cuống, sắn lưu niên và những củ biến dạng trong quá trìng phát triển Những tế bào ở lớp ngoài thịt sắn chứa nhiều tinh bột, càng sâu vào trong hàm lượng tinh bột giảm dần

3 Độc tố trong sắn là HCN Nhưng khi củ chưa đào nó ở dạng glucozit gọi là phazeolunatin(C10H17NO6), dưới tác dụng của enzim hay môi trường acid thì phân hủy tạo thành glucoza, aceton và acid xyanhydric

3 Hệ enzim Trong khoai mì, các chất polyphenol và hệ enzim polyphenoloxydaza

có ảnh nhiều tới chất lượng trong bảo quản và chế biến Khi chưa đào hoạt độ chất men trong khoai mì yếu và ổn định nhưng sau khi đào thì chất men hoạt động mạnh Polyphenoloxydaza xúc tác quá trình oxy hoá polyphenol tạo thành octoquinon sau đó trùng hợp các chất không có bản chất phênol như axitamin để hình thành sản phẩm có màu Trong nhóm polyphenoloxydaza có những enzim oxy hoá các monophenol mà điển hình là tirozinnaza xúc tác sự oxy hoá acid amin tirozin tạo nên quinon tương ứng Sau một số chuyển hoá các quinon này sinh ra sắc tố màu xám đen gọi là melanin Đây làmột trong những nguyên nhân làm cho thịt khoai mì có màu đen mà thường gọi là khoai mì chạy nhựa.Vì enzim tập trung trong mủ ở vỏ cùi cho nên các vết đen cũng xuất hiện trong thịt củ bắt đầu từ lớp ngoạivi.Khi khoai mì đã chạy nhựa thì lúc mài xát khó mà phá vỡ tế bào để giải phóng tinh bột do đó hiệu suất lấy tinh bột thấp, mặt khác tinh bột không trắng.bNgoài tirozinaza các enzim oxy hoá khử cũng hoạt động mạnh làm tổn thất chất khô của củ

3 Hàm lượng tannin trong khoai mì ít nhưng 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 tươi 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

2.2 Cấu tạo

*Sắn có nhiều loại lương thực khác nhau về màu sắc thân cây lá, vỏ ,củ, thịt củ…Tuy

nhiên trong công nghệ sản xuất tinh bột người ta phân thành hai loại: sắn đắng và sắn

ngọt Hai lọai này khác nhau về hàm lượng tinh bột và lượng độc tố Nhiều tinh bột thì

hiệu quả kinh tế trong sản xuất cao, nhiều độc tố thì quy trình công nghệ phức tạp

3 Sắn đắng hay còn gọi là sắn dù Cây thấp( không cao quá 1,2m), ít bị đỗ khi gió

to Năng suất cao củ mập, nhiều tinh bột, nhiều mủ và hàm lượng acid

xianhydric cao

3 Sắn ngọt bao gồm tất cả các loại mà hàm lượng acid xianhydric thấp như sắn

vàng, sắn trắng

3 Sắn vàng hay còn gọi là sắn nghệ Khi non thân cây màu xanh thẫm cuống lá

màu đỏ có sọc nhạt, vỏ gỗ của củ màu nâu, vỏ cùi màu trắng, thịt củ màu vàng

nhạt, khi luộc màu vàng rõ rệt hơn

3 Sắn đỏ thân cây cao, khi non màu xanh thẫm, cuống và gân lá màu dỏ thẩm Củ

dài, to, võ gỗ màu nâu đậm, vỏ cùi dày màu hơi đỏ, thịt sắn trắng

3 Sắn trắng thân cao, khi non màu xanh nhạt, cuống lá đỏ Củ ngắn và mập, võ gỗ

màu xám nhạt, thịt và vỏ cùi màu trắng

3 Sắn ngọt hàm lượng tinh bột thấp, ít độc tố ăn tươi không ngộ độc dể chế biến

5.Tro toàn phần không lớn hơn 0.85%

6.Sợi sơ (Cenlyloza) không lớn hơn 4%

Bảng 1- Thành phần vật chất điển hình của củ sắn(*),Tính theo vật chấtkhô(*)

3 Tiêu chuẩn nguyên liệu dùng để sản xuất Phương pháp tồn trữ sắn tươi trong

thời gian chờ chế biến Ứng dụng của tinh bột sắn

-Củ sắn được đưa vào sản xuất phải đạt những tiêu chuẩn sau:

3 Hàm lượng tạp chất không quá 15%, thông thường là 3%

3 Đối với sắn hư, thối không quá 15%

3 Đối với sắn xâm kim không quá 30%

3 Hàm lượng tinh bột lớn hơn 20%

3 Sau khi nhập phải sản xuất ngay không được để quá 72 giờ sau khi thu

hoạch

-Hiện nay chưa có quy định chung về chất lượng sắn đưa vào sản xuất tinh bột

nhưng ở từng xí nghiệp đều có qui định riêng về chỉ số chất lượng như hàm

lượng tinh bột từ 14-15% trở lên

3 Củ nhỏ và ngắn( chiều dài 10cm, đường kính chỗ củ lớn nhất dưới 5cm)

không quá 4%

3 Củ dập nát và gẫy vụn không quá 3%

3 Lượng đất và tạp chất tối đa 1,5-2%, không có củ thối

2.3 Thành phần hóa học

3.1 Tiêu chuẩn nguyên liệu dùng để sản xuất [1]

3 Củ có dấu vết chảy nhựa không quá 5% nếu chế biến ngay trong vòng 3 ngày trở lại thì cuộng sắn ngắn nhưng nếu bảo quản dự trữ lâu hơn thì cần để cuộng dài

Yếu tố quan trọng nhất để sản xuất được tinh bột sắn chất lượng cao là toàn bộ quá trình từ khi thu hoạch đến khi hoàn tất công đoạn sấy phải được thực hiện trong thời gian ngắn nhất, có thể do sự hư hỏng bắt đầu xảy ra ngay từ khi ngắt củ và diễn biết suốt trong quá trình chế biến Do đó để hạn chế sắn hư và ảnh hưởng đến thành phẩm thì tất cả nguyên liệu sắn nhập vào nhà máy đều được nhà máy đưa vào sản xuất ngay

Để bảo quản cần tạo điều kiện càng giống với điều kiện khi chưa đào thì càng bảo quản được lâu tuy nhiên từ 3 tháng trở đi kể cả sắn chưa đào đều có những sự biến đổi trong nội tại trong củ như mọc thêm rể, phát triển thêm những tế bào mới trong rể Với sắn chưa đào thì hàm lượng tinh bột giảm khi luộc không bở, trở nên dẻo và trong, còn sắn đã đào thì bảo quản lại thì củ mềm xốp và hàm lượng tinh bột giảm nhiều, lượng

mủ tăng lên Kinh nghiệm của nhân dân ta là khi đào không nên chặt củ khỏi gốc hoặc nếu chặt thì chặt sát gốc để cuộng dài rồi đắp thành đống chỗ đất khô ráo, không có nước mạch sau đó phủ cát hoặc đất dày khoảng 15-25cm Chỉ nên bảo quản những củ nguyên vẹn vì những củ gãy, xây sát thường nhiễm vi sinh vật làm cho củ thối, đặ biệt bệnh thối ướt dể dàng lây sang những củ lân cận rồi lan ra toàn đống Ngoài ra nếu củ

bị chảy nhựa nghiêm trọng cũng sẽ dẫn tới hiện tượng thối khô

Nghiên cứu bảo quản sắn theo 2 hướng:

3 Bảo quản sắn củ tươi ở trạng thái tế bào sống: gồm phương pháp vùi đất hay vùi cát, vùi mùn cưa hay xơ dừa và dự trữ trong hầm Nguyên lý của các phương pháp này tạo ra môi trường cất giữ càng ít khác với môi trường khi đào càng tốt, mục đích hạn chế quá trình sinh lý của bản thân củ

3 Bảo quản củ và lát tươi ở trạng thái tế bào chết với mục đích chấm dứt hoạt động sống của tế bào củ, tránh tổn thất chất khô do quá trình sinh lý, yêu cầu phải tạo được môi trường ức chế vi sinh vật gây thối rữa, đồng thời lọai trừ khả năng biến màu của củ hay lát cũng như sản phẩm chế biến từ củ hay lát đó

*Giá trị sử dụng :

3 Trước hết, khoai mì có khả năng thay thế trực tiếp một phần khẩu phần gạo của nhân dân ta Đó là thực phẩm dễ ăn, dễ chế biến, khả năng bảo quản cũng tương đối ổn định nếu được chế biến thành bột hay những thành phẩm sơ chế

khác như khoai mì lát, miếng khoai mì…

3 Với nhu cầu của công nghệ, khoai mì là nguồn nguyên liệu trong các ngành kỹ nghệ nhẹ, ngành làm giấy, ngành làm đường dùng hóa chất hay men thực vật để chuyển hoá tinh bột khoai mì thành đường mạch nha hay glucoza Rượu và cồn đều có thể sử dụng khoai mì làm nguyên liệu chính

Khoai mì còn là nguồn thức ăn tốt để cung cấp cho gia súc

*Giá trị dinh dưỡng:

3 Khoai mì có giá trị dinh dưỡng cao như khoai tây, khoai môn, khoai lang…do hàm lượng protein thấp nhưng nó chứa nhiều cacbonhydrat là nguồn cung cấp nhiều năng lượng cho cơ thể Nó còn là một nguồn tốt để cung cấp Kali và chất

xơ

3 Khoai mì giúp duy trì quá trình cân bằng hàm lượng nước trong máu

Chất xơ giúp ngừa táo bón, có khuynh hướng thấp hơn hàm lượng Cholesterol

3.2 Phương pháp tồn trữ sắn tươi trong thời gian chế biến [1],[2]

3.3 Ứng dụng của tinh bột sắn [6]

trong máu, ngăn ngừa những bệnh về tim mạch Vì củ mì chứa ít protein và chất béo nên khi dùng khoai mì trong khẩu phần ăn nên bổ sung thêm các loại thực phẩm giàu protein và lipit để khẩu phần được cân đối

Hình 2:Sơ đồ hoạt động chung của sắn ở nước ta [2]

sắn

PHẦN II KẾT QUẢ

4 Quy trình tổng quát(hình 3)

Nguyên liệu (sắn)

Phễu tiếp liệu

Tinh chế sữa tinh bột

Rây, đóng bao Thành phẩm

5 Giải thích quy trình

[1]

Sắn có thể để không thu hoạch trong thời gian dài với mức độ hư hại rất ít, nhưng khi đã thu hoạch, chúng nhanh chóng trở nên không sử dụng được, sự hư hỏng sau thu hoạch thường thể hiện rõ trong vòng 48 giờ Loại sắn thu hoạch trên 3 hoặc 4 ngày có thể sẻ không thu được tinh bột có chất lượng tốt, tùy thuộc vào các điều kiện bảo quản Sau một tuần nhiều củ sẻ không sử dụng được Củ bị thâm nhanh làm cho thời gian bảo quản quá ngắn

Sắn có nhiều loại khác nhau: KM 98,KM 94,KM 64,KM 60,KM 65

3 Sắn được đưa vào sản xuất phải đạt các tiêu chuẩn sau:

• Hàm lượng tạp chất không quá 15%, thông thường là 3%

• Đối với sắn hư, thối không quá 15%

• Đối với sắn xâm kim không quá 30%

• Hàm lượng tinh bột lớn hơn 20%

• Sau khi nhập phải sản xuất ngay không được để quá 72 giờ sau khi thu hoạch

Hàm lượng tinh bột sắn cũng phụ thuộc nhiều yếu tố, trong đó mức độ già có ý nghĩa rất lớn Đối với giống sắn 1 năm thì vụ chế biến có thể bắt đầu từ tháng 9 và kết thúc vào tháng 4 năm sau, nhưng đào vào tháng 12 và tháng 1 thì hàm lượng tinh bột cao nhất Tháng 9 tháng 10 củ ít tinh bột hàm lượng nước cao, lượng chất hòa tan nhiều, như vậy nếu chể biến sắn non không những tỷ lệ thành phẩm thấp mà còn khó bảo quản tươi Sang tháng 2 và 3 lượng tinh bột trong củ lại giảm vì một phần phân hủy thành đường để nuôi mầm non trong khi cây chưa có khả năng quang hợp

•

5.2.1 Mụch đích

3 Tạo điền kiện thuận lợi cho quá trình vận chuyển củ mì sang băng tải một cách

dể dàng

3 Chủ động được nguồn cung cấp nguyên liệu cho quá trình sản xuất

3 Có thể loại bỏ được một phần tạp chất như đất, cát, cành cây…trước khi đưa vào sản xuất

5.2.2 Yêu cầu

3 Cần phải nạp đầy phễu không được để gián đoạn quá trình nạp liệu

3 Trong phễu không có vật cản

3 Phễu phải đảm bảo an toàn( gãy hay bị lủng)

3 Loại bỏ đi những tạp chất lớn như đất đá

5.3.3 Tiến hành

Sau khi củ mì được băng tải đưa vào phễu tiếp liệu thì được băng tải đưa mì vào lồng rây củ Tại đây lồng rây củ hoạt động theo nguyên tắc có gắn các động cơ dưới sự

điều khiển của công nhân để điều chỉnh lượng mì thích hợp vào bồn rửa Khi động cơ

quay thì thiết bị quay theo do đó nhờ lực ma sát giữa củ mì với thanh sắt, giữa củ mì với củ mì với nhau, nên tách được vỏ gỗ đất đá….rồi ra ngoài theo các lỗ trong lồng quay Củ mì sẻ trượt theo thanh sắt theo chiều từ trong ra ngoài theo chiều kim đông

hồ rồi rơi trực tiếp xuống bồn rữa nguyên liệu

3 Nguyên liệu trước khi cho vào máy nghiền phải được rửa sạch củ

3 Tách các tạp chất gồm đất, cát, đá, rác…còn bám trên củ để không ảnh hưởng tới độ màu của tinh bột sau khi thành phẩm và cả độ tro, nhằm thu được tinh bột chất lượng cao

mì, đồng thời cũng làm cho củ mì cọ sát vào nhau và dưới tác dụng trực tiếp của vòi nước thì làm cho vỏ củ mì được bong ra và một phần đất cát được loại bỏ

5.5.1 Mục đích

3 Tạo điều kiện thuận lợi và ổn định cho máy nghiền

3 Nâng cao hiệu suất của máy nghiền

5.4 Rửa củ

3 Phá vỡ cấu trúc tế bào một phần nào tạo điều kiện cho công đoạn nghiền giải phóng, tách triệt để tinh bột

5.5.2 Yêu cầu

3 Củ và máy băm phải sạch Không được lẫn các tạp chất như đất, cát, sỏi

3 Tiếp liệu cho máy băm đồng đều giúp cho quá trình làm việc ổn định

5.5.3 Tiến hành

Sau khi củ mì được rửa sạch, nhờ băng tải vận chuyển lên lên máy băm Tại đây

củ mì sẻ được chặt khúc sơ bộ nhờ những lưỡi dao gắn chặt vào trục quay, sau khi

đã được chặt khúc sơ bộ thì được chuyển xuống thùng chứa để đưa qua máy nghiền

5.6.1 Mụch đích

Giống như tất cả vật chất sống, củ được cấu thành từ số lượng lớn các tế bào Cây sản sinh ra tinh bột trong các tế bào này Trong sản xuất tinh bột từ quy mô công nghiệp, nghiền là phương pháp cố định để tách tinh bột Sẻ không thể tách tinh bột ra bằng cách rửa, trừ khi tế bào bị vỡ ở một chừng mực nào đó Vì vậy hiệu suất của quá trình lấy tinh bột phụ thuộc phần lớn vào tỉ lệ tế bào tinh bột bị vỡ

Các hạt tinh bột nằm trong tế bào củ, để tách tinh bột phải phá vỡ tế bào Phá

vỡ cấu trúc tế bào của mì để giải phóng hạt tinh bột ra ngoài và hòa tan vào trong nước tạo thành hỗn hợp sữa tinh bột tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sau Phá vỡ triệt để thì hiệu suất lấy tinh bột cao, vì vậy nghiền là khâu quan trọng nhất trong sản xuất tinh bột

Trong sản xuất tinh bột từ củ, dùng phương pháp cơ học để phá vỡ tế bào thực vật Chủ yếu là dùng máy mài xát hoặc kết hợp máy xay để xay lại lần hai Cả mài-xát

và xay gọi chung là nghiền

5.6.2 Yêu cầu [1]

9 Tiếp liệu vào máy phải đều đặn, để máy làm việc ổn định Không ấn nguyên liệu quá mạnh vào trên bề mặt mài, vì điều này sẻ làm giảm nghiêm trọng hiệu suất của máy mài.Trong những trường hợp đặc biệt có thể làm cho mô tơ bị quá tải Nguyên liệu bị ép buộc đi vào máy mài, sẻ dẫn đến kết quả là sản phẩm mài không mịn, nhiều tế bào không bị vỡ, và sẻ không thu hồi được nhiều tinh bột

9 Phá vỡ triệt để cấu trúc tế bào để giải phóng tối đa hàm lượng tinh bột ra ngoài

9 Các lưỡi cưa phải sắc, nhọn và đảm bảo vệ sinh, trong quá trình nghiền không

để các vật lạ ( kim loại, đất, đá ) rơi vào trong quá trình nghiền

9 Dội nước trong quá trình nghiền nhằm ngăn cản sự xâm nhập của vi sinh vật và

sự oxy hóa dịch bào, đồng thời giải phóng tinh bột còn bám trên máy nghiền

9 Nghiền càng phá vỡ cấu trúc tế bào càng triệt để thì hiệu suất thu hồi tinh bộ càng cao Đây là khâu quan trọng nhất trong sản xuất tinh bột sắn

9 Khi nghiền củ tinh bột giải phóng ra khỏi tế bào dịch tinh bột tự do và số còn lại chưa tách ra khỏi tế bào gọi là tinh bột liên kết

9 Hỗn hợp các chất thu được sau khi nghiền (gọi là cháo) có: hàm lượng chất khô khoảng 25,11%, hàm lượng tinh bột chung 19,5%, tinh bột tự do 16,52%, chất khô hòa tan 3,55%

* Vấn đề về nước đã qua sản xuất

Sau khi mài, bột nhão(chứa tinh bột), được rửa sạch khỏi máy bằng dòng nước Nước này chứa lượng lớn các chất hòa tan, nhanh chóng phân hủy các chất hòa tan trong bột nhão, bao gồm các chất khoáng, đường protêin, enzim và các vitamin Tất

5.6 Nghiền

cả các loại hóa chất bắt đầu tác động lẫn nhau, một số xảy ra nhanh một số xảy ra chậm, với các ảnh hưởng khác nhau Sự tiếp xúc của nước đã qua sản xuất chưa được xử lý với tinh bột có thể ảnh hưởng rất bất lợi cho tinh bột

Cháo( sản phẩm nghiền) mịn lọt qua lưới còn những phần tử lớn lại nằm trên lưới và tiếp tục nghiền đến khi mịn Lỗ lưới nhỏ thì hiệu suất nghiền lớn nhưng năng suất

giảm và chi phí năng lượng cao

Sau khi nghiền cháo lọc qua lứơi xuống ngăn chứa ở gầm máy Cháo được pha loãng đến nồng độ 270BX bằng nước sạch hoặc sữa loãng của máy ly tâm lọc để tiết kiệm nước

5.7.1 Tách dịch bào

*Mục đích tách dịch bào

9 Dịch bào củ khi thoát ra khỏi tế bào tiếp xúc với oxy không khí và nhanh chóng

bị oxy hóa tạo thành những chất màu

9 Vì vậy tách dịch bào làm sạch sữa tinh bột và giữ được độ trắng của tinh bột, nhằm ngăn chặn quá trình oxy hóa dịch bào và chất màu dạng phức tan trong nuớc

9 Ở giai đoạn thứ hai sản phẩm thành màu đen dưới tác dụng của men

cromooxydaza, phản ứng xãy ra nhanh ở pH=11

9 Do hậu qủa của quá trình oxy hóa lớp bề mặt của cháo chuyển sang màu hồng

xẫm còn lớp dưới chuyển sang màu chậm hơn Tinh bột dể dàng hấp thu màu

của dịch bào trở nên không trắng và không thể tẩy rửa chất màu khỏi tinh bột

bằng nước sạch được

9 Tanin trong sắn ít nhưng sản phẩm oxy hóa tanin là chất flabafen có màu sẫm

đen khó tẩy Khi chế biến tanin còn tác dụng với sắt tạo thành sắt tanat cũng có

màu sẫm đen Cả hai chất này đều ảnh hưởng màu sắc tinh bột nếu như không

tách dịch bào nhanh và triệt để

9 Quá trình oxy hóa dịch bào trong cháo bắt đầu từ khi mài xát và đặc biệt xãy ra

nhanh khi đảo trộn cháo tiếp xúc nhiều với oxy không khí

*Một số yếu tố ảnh hưởng đến độ trắng của tinh bột.[1]

9 Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc với dịch bào đến độ trắng của tinh bột

Thời gian tiếp xúc giữa oxy không khí với dịch bào càng ít thì độ trắng của tinh

Nồng độ dịch bào càng nhiều, khi thời gian tiếp xúc không đổi, khả năng oxy

hóa tạo thành những chất màu càng nhiều và do đó độ trắng của tinh bột càng giảm

Mặt khác, trong quá trình tách dịch bào nếu không tách nhanh, trong quá trình sản xuất

sẻ khó khăn vì sinh bọt nhiều, khi rây, lắng đồng thời các thiết bị đều bị bám lớp chất

nhầy làm gỉ thiết bị kim loại nên cần phải vệ sinh thiết bị luân

5.7.2 Cơ chế ngăn ngừa sự tạo màu và tẩy màu [4]

Để ngăn chặn sự tạo màu trong quá trình sản xuất tinh bột sắn điều đầu tiên và

quan trọng nhất là phải tiến hành nhanh thời gian càng ngắn thì khả năng tạo màu càng

ít, trong đó đặc biệt là công đoạn tách dịch bào

Sử dụng những chất chống oxy hóa: dịch bào chứa những chất dể bị oxy hóa

khi tiếp xúc với oxy không khí, và chứa enzim xúc tác chất đó tạo ra màu Vì vậy để

ngăn ngừa sự tạo màu xảy ra ta sử dụng những chất chống oxy hóa theo nguyên lý nó

sẻ thay thế chất bị oxy hóa trong dịch bào( khi nào chất này hết thì chất trong dịch bào

mới bị oxy hóa mạnh, phản ứng xảy ra bình thường, còn không nó sẻ xảy ra chậm

Thời gian tinh bột tiếp xúc với

nước dịch,h Độ trắng của tinh bột, theo % độ trắng của bột oxyt bari

19 89

7 94

0 100

hoặc không xảy ra), và chất thay thế này thì khả năng bị oxy hóa mạnh hơn chất cần thay thế

*Yêu cầu chất chống oxy hóa sử dụng:

9 Phải không ảnh hưởng gì tới chất lượng tinh bột( độc hại hay tính chất tinh bột)

9 Giá thành không đắt

9 Sử dụng, thao tác không phức tạp

9 Không độc hại tới người thao tác

*Một số chất ngăn ngừa sự tạo màu:

9 SO2 : không chỉ làm mất màu mà còn ngăn ngừa sự sinh ra chất màu( tác dụng này quan trọng hơn cả sự khử màu), ngoài ra nó còn có tác dụng sát trùng

9 Axit ascocbic (C6H8O6): tác dụng oxy hóa khử, dể bị bị phá hủy khi đun nóng Trong dung dịch không bị phân ly và không có nhóm cacboxyl tự do, không làm pH môi trường thay đổi Dể bị oxy hóa dưới tác dụng của ion kim loại đồng- sắt, trong môi trường kiềm và trong quá trình gia nhiệt

9 Axit citric :có tác dụng kìm hãm sự biến màu không do enzim

9 Axit sunfurơ : có tính khử mạnh tác dụng với nhóm hoạt động của enzim oxy hóa và làm chậm các phản ứng sẫm màu có nguồn gốc từ enzim, cũng có tác dụng ngăn ngừa sự tạo thành melanoidin chất gây hiện tượng sẫm màu H2SO3

và muối của nó có tác dụng ổn định Vitamin C khỏi bị oxy hóa dưới tác dụng của peoxit hữu cơ thành dạng hidro kém bền

9 NaHSO3 vừa có tác dung ức chế vi sinh vật vừa có tác dụng chống oxy hóa tạo màu Tuy nhiên chỉ nên dùng ở giai đoạn cuối của quá trình không có bọt acid

ăn mòn

⇒Trong số những chất chất chống oxy hóa đó thì SO2 có ưu điểm và đạt được những yêu cầu nêu ra, không chỉ ngăn ngừa sự tạo màu mà còn có khả năng làm mất màu

* Cơ chế ngăn ngừa sự tạo màu

3 SO2 là một chất khử mạnh ngăn ngừa ảnh hưởng không tốt của oxy không khí Oxy không khí chỉ phát huy tác dụng khi có chất xúc tác, trước hết khi có mặt của các ion Fe2+, Fe3+, Cu2+ các chất xúc tác này giúp oxy không khí oxy hóa các chất không màu thành chất màu SO2 cótác dụng khử ion kim loại làm giảm tác dụng của chúng( ion kim loại gây màu đậm hơn so với kim loại)

9 SO2 có tác dụng bao vây nhóm cacboxyl có khả năng tạo chất màu màu ngăn ngừa sự tạo thành phức chất sắt và phản ứng ngưng tụ với những chất không đường khử khác

Polyphenol⎯ ⎯polyphenol⎯ ⎯oxdaza⎯ →

octoquinon ⎯ ⎯→ flabfen( đen)

9 SO2 có tính khử mạnh , khống chế được vi sinh vật bảo vệ dịch tránh khỏi bị hư hỏng làm giảm chất lượng tinh bột

9 2H+ mới sinh ra đóng vai trò là chất khử, khi có mặt của oxy không khí tạo H2

nên ngăn chặn oxy hóa dịch bào

*Cơ chế tẩy màu

9 Phần lớn những chất màu là những chất hữu cơ cao phân tử và trong phân tử có nối đôi, có tính oxy hóa Khi cho SO2 vào sẻ tác dụng với chúng để tạo thành chất không màu, hay có màu nhạt hơn, tác dụng tẩy màu xảy ra trong môi trường axit

SO2 + H2O H+ + HSO-3

HSO-3 + H2O HSO-4 + 2H (hydro mới sinh ra) C=C + 2H CH-HC (hợp chất không màu)

2H+ mới sinh ra đóng vai trò là chất khử, khi có mặt của oxy không khí tạo H2

nên ngăn chặn oxy hóa dịch bào, H2 kết hợp với nối đôi của chất màu ( - C=C -) nhờ

đó tẩy được màu

9 Sunfit hoá dịch sữa chất khử S+4- 2e = S+6 sẽ tác dụng vào nối đôi của chất màu làm chất màu biến thành chất không màu

9 Khi cho SO2 dịch tinh bột chuyển sang môi trường axit, và kìm hãm tác dụng của enzim tirozinaza

9 Tác dụng tẩy màu của H2SO3 và muối của nó ( NaHSO3, Na2SO3 ), kém hơn so với hydrosunfit vì H2SO3 khi tác dụng với nước sinh ra 2 nguyên tử hydro trong lúc đó từ hydrosunfit sinh ra 6 nguyên tử hydro

S2O2-4 + 4H2O 2H2SO-4 + 6[H+]

* Nhược điểm của SO2 cótác dụng tẩy màu không bền bởi vì chất không màu sẻ

bị oxy hóa trở lại dưới tác dụng của oxy không khí lại trở thành chất màu như củ SO2

không thể ngăn ngừa sự tạo màu một cách hoàn toàn

5.7.3 Cách thực hiện

S + O2 = SO2+ Q (1)

SO2 + H2O = H2SO3 (2)

H2SO3 → H+ + HSO-3 (3) HSO-3+ H2 →H+ +H2SO4 (4)

3 SO2 được tạo thành khi đốt lưu huỳnh trong không khí, nhiệt độ cháy của lưu huỳnh là 3630C Ta dùng máy nén oxy cho buồng đốt lưu huỳnh phản ứng (1)

sẻ xảy ra đồng thời nén SO2 lên thùng hấp phụ, SO2 đi từ dưới lên, tia nước đi

từ trên xuống để thực hiện phản ứng (2) và tăng hiệu suất phản ứng, H2SO3

phân ly(3) và được đưa vào máy tách dịch bào để thực hiện quá trình sunfit hóa dịch sữa tinh bột phản ứng (4) SO2 tiếp tục tham gia phản ứng (2) ở bồn hấp phụ để tăng hiệu suất sử dụng SO2 và giảm hàm lượng khí SO2 thải ra không khí

3 Để tăng hiệu suất phản ứng (2) phải tăng diện tích tiếp xúc giữa SO2 và nước bằng các tia nước và dòng khí SO2, lượng HSO-3 sẽ tan trong nước và dẫn vào thiết bị lọc

5.7.4 Tính toán lượng lưu huỳnh đưa vào

Dựa vào phản ứng:

S + O2 = SO2 + 2217 Kcal/KgS

32 32 64 Theo phản ứng (1) : 1Kg S khi cháy cần có 1Kg O2

9 Hàm lượng tối đa của O2 trong không khí là 23,1% Nghĩa là trong 100 Kg

không khí thì có 23,1 Kg khí O2 Do đó muốn có 1Kg khí oxy thì cần

100/23,1= 4,3 Kg không khí

9 Thực tế, để đảm bảo việc đốt S được tốt, biến thành SO2 người ta thường sử dụng không khí tăng gấp đôi so với lý thuyết, tức là: 1 Kg S cần 8,6 Kg không khí, hay nói cách khác cần phải có một lượng không khí dư cao hơn lý thuyết gấp 8 hoặc 9 lần khối luợng lưu huỳnh Cho nên trong khi đốt S chỉ có khoảng 10% SO2 (có thể đạt được từ 12% đến 16% trung bình là 14%)

9 Có thể dùng lò đốt lưu huỳnh Swedish Colle o SBM-250

* Những điểm cần lưu ý khi đốt lưu huỳnh

9 Bảo đảm độ ẩm lưu huỳnh ở mức tối thiểu theo quy định Khi ở độ ẩm cao có mặt của Fe hoặc nhiệt độ cao, lưu huỳnh khi cháy cho anhdric sulphuric(SO3) thay vì dioxide sulphur (SO2), SO3 phản ứng ngay với nước lập tức thành acid sulphuric( H2SO4) gây ra sự ăn mòn thiết bị Do vậy bằng mọi cách phải tránh đưa nước vào lò đốt lưu huỳnh Phải luôn luôn làm khô không khí đốt lưu huỳnh bằng cách cho đi qua vôi cục sống, vôi sống có đặc tính rất háo nước và

sẻ hút ẩm trong không khí

S độ ẩm cao →

cao hayt

Fe

0 SO 3 ⎯⎯ →H 2⎯O H 2 SO 4 ⎯⎯→Ăn mòn thiết bị

9 Nhiệt độ đốt lưu huỳnh: khống chế nhiệt độ trong khoảng 320-3500C

(610-6600T), lưu huỳnh cháy cho ngọn lửa màu xanh lam, hiệu suất tạo thành SO2

cao Nhiệt độ khí ra khỏi lò khoảng 260-2900C Sau khi làm mát nhiệt độ của khí nằm trong khoảng 100-2000C

9 Nhiệt độ thấp lưu huỳnh cháy không hoàn toàn

9 Nhiệt độ cao gây nhiều ảnh hưởng xấu Nhiệt độ lò đốt vượt quá 4500C thì ngọn lửa dần dần biến thành màu trắng , dẫn đến hiệu suất tạo thành SO2 thấp,

do một phần bị thăng hoa tạo thành hơi bay ra ngoài theo đường ống dẫn, khi nguội biến thành lưu huỳnh rắn ở dạng hạt rất nhỏ đọng lại trong các đường ống, nếu kéo dài sẻ làm tắc ống dẫn Nhiệt độ cháy cao oxy nhiều, tạo ra SO3

làm giảm hiệu suất phản ứng, và nếu có nước sẻ tạo ra H2SO4

3 So với máy rây ống thì rây phẳng dùng phổ biến, với mặt rây sợi đồng số hiệu

Hình 6 :Máy rây phẳng

Đặc tính kỷ thuật của máy rây phẳng:

-Độ dốc mặt rây trên 1m chiều dài :6,5-100

-Số lần dao động của rây trong 1 phút :tới 520

-Bề mặt rây có ích, m2 :3,4

-Tải lượng riêng trên 1m2 bề mặt rây, T/h :0,3

-Công suất riêng, Kw.h(1 tấn khoai tây) :0,336

Trong nước dịch ban đầu có:

Chất khô hòa tan :1,66 %

Trong cháo sau khi tách dịch bào:

3 Tách bã ra khỏi cháo để thu dịch sữa tinh bột

3 Để rửa tinh bột tự do người ta cho cháo qua máy rây, đồng thời xối nước sạch hay sữa tinh bột loãng( từ máy ly tâm vắt) Các hạt tinh bột cùng các chất hòa tan, lọt qua mặt rây cùng với nước được thu hồi vào bể chứa sữa tinh bột Bã không lọt rây tập trung ra bể bã

5.8 Rửa tách tinh bột tự do từ cháo