tìm hiểu quy trình sản xuất tinh bột đậu xanh

Sản xuất tinh bột đậu Trang 1 TINH BỘT ĐẬU XANH : NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT 1.. Trang 2Sản xuất tinh bột đậu Trong sản xuất, chỉ tiêu hạt và màu sắc hạt được quan tâm nhiều nhất.. Trang 3Sản

Sản xuất tinh bột đậu

Trang 1

TINH BỘT ĐẬU XANH

: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT

1 về đậu xanh

Phân loại k hoa học

- Giới (K ingdom): P l an t a e Error! Hyperlink reference not valid.

- Subkingdom: T r a c h e ob i on t a Error! Hyperlink reference not valid.

- Superdivision: e r m Sp a t oph y t a Error! Hyperlink reference not valid.

- Ngành (Division): M agn o li oph y t a Error! Hyperlink reference not valid.

- Lớp (C lass): agn M o li o p s i d a Error! Hyperlink reference not valid.

- Subclass: R o s i dae Error! Hyperlink reference not valid.

- Bộ (Order): F aba l e s Error! Hyperlink reference not valid.

- Họ (Family): aba F ce ae Error! Hyperlink reference not valid.

- Chi (Genus): i gna V Sa v i Error! Hyperlink reference not valid.

- Lồi (Species): i gna V r ad i a t a ( L .) R W il c z e k Error! Hyperlink reference not valid.

Đậu xanh cĩ tên khoa học là Vigna radiata Cây đậu xanh cĩ nguồn gốc từ vùng

đơng bắc Ấn Độ - Burma và Trung Á, sau đĩ được trồng ở nhiều nư ớc châu Á như Thái Lan, Philippine, Myanmar, Indonesia… Gần đây, nĩ cũng được trồng ở một số vùng khác như Trung P hi, phía Đơng Bắc châu Úc, Nam Mỹ và Hoa Kỳ

Đậu xanh thuộc loại cây thảo mọc đứ ng Lá mọc kép 3 chia, cả hai mặt lá đều cĩ lơng, gân lá nổi rõ lên ở phía dưới mặt lá Hoa lưỡng tính, màu vàng lục, mọc thành chùm to, xếp xen kẽ nhau trên cuống Quả đậu xanh thuộc loại quả giáp, hình trụ thẳng, mảnh nhưng số lư ợng nhiều, cĩ lơng K hi cịn non, quả cĩ màu xanh; đến khi chín, quả cĩ màu nâu vàng hoặc màu xám đen, đen Vỏ quả khi chín nếu gặp nhiệt độ cao cĩ thể tách làm hạt rơi ra Mỗi quả cĩ từ 8 – 15 hạt Hạt đậu xanh cĩ hình trụ, hơi thuơn, trịn đều, đường kính hạt khoảng từ

2 – 2.5mm, vỏ hạt màu xanh, ruột màu vàng, cĩ mầm ở

giữa

Trang 2

Sản xuất tinh bột đậu

Trong sản xuất, chỉ tiêu hạt và màu sắc hạt được quan tâm nhiều nhất Thơng thường các giống tốt cĩ trọng lượng 1000 hạt phải trên 65g Trọng lượng hạt thay đổi tùy theo giống và điều kiện canh tác

Hạt đậu xanh cịn cĩ giá trị xuất khẩu khá cao, 1 tấn hạt đậu xanh loại 1 (hạt xanh bĩng, 1000 hạt nặng hơn 55g) cĩ thể xuất khẩu được hơn 220 – 300US D

Đậu xanh là loại hạt trần nên vỏ được cấu tạo từ vỏ quả và vỏ hạt

Vỏ quả được cấu tạo từ nhiều lớp tế bào, lớp ngồi cùng gồm nhữ ng tế bào cĩ kích thư ớc lớn, xếp theo chiều dọc hạt, gọi là lớp tế bào dọc, ở giữa gồm nhữ ng tế bào xếp theo chiều ngang, gọi là lớp tế bào ngang K hi hạt chín, lớp tế bào này trốn g rỗng, như ng khi hạt cịn non thì chứa diệp lục tố do vậy hạt cĩ màu xanh Lớp trong cùng của

vỏ quả gồm nhữ ng tế bào hình ống xếp theo chiều dọc hạt

Sau vỏ quả là vỏ hạt, vỏ hạt được cấu tạo bởi hai lớp tế bào, lớp ngồi gồm nhiều

tế bào xếp khít nhau, chứa nhiều chất màu cịn lớp trong là nhữ ng tế bào trong suốt

Vỏ là bộ phận cĩ chức năng bảo vệ phơi và tử diệp khỏi bị tác động cơ học, hĩa học của mơi trường Vỏ chiếm khoảng 7% so với khối lượng tồn hạt Trong vỏ khơng

cĩ chất dinh dưỡng, thành phần c hủ yếu của vỏ là cellulose, hemicellulose và licthin do đĩ trong quá trình chế biến càng tách vỏ được triệt để càng tốt

2.2 Tử diệp

Tử diệp (lá mầm) chiếm khoảng 90% khối lư ợng hạt đậu, hạt đậu cĩ 2 tử diệp Tử diệp được cấu tạo từ nhữ ng tế bào lớn thành mỏng, giữa các tế bảo là các khoảng trống

2.3 Phơi

Phơi chiếm khoảng 3% khối lư ợng tồn hạt, gồm 2 phần chính là chồi mầm và

rễ mầm, phơi là phần phát triển thành cây non khi hạt nẩy mầm Do đĩ phơi chứa nhiều chất dinh dư ỡng, chủ yếu là protein, glucid hịa tan và lipid

3.

Trang 3

Sản xuất tinh bột đậu

Đậu xanh khá quen thuộc trong gia đình họ Đậu, là cây thực phẩm chủ yếu dùng lấy hạt được sử dụng làm thức ăn cho người và gia súc Trên 100g ăn được, hạt đậu xanh

cĩ chứa khoảng 24% protein, 1% béo, 62-63% carbohydrate và 16% chất xơ, và cung cấp khoảng 340 kcal (Wenju Liu 2007)

Bảng 1: Một số acid amin cĩ trong hạt đậu xanh

Trang 4

Sản xuất tinh bột đậu

Trong protein đậu xanh cĩ chứa các chất kìm hãm protease làm giảm giá trị dinh dưỡng của nĩ Các chất kìm hãm t hường là Kunitz và Bowman-Birk Kunitz là chất kìm hãm trypsine, cịn Bowman-Birk cĩ hai trung tâm hoạt động cĩ thể kìm hãm cả trypsine và chymotrypsine Chất ức chế sẽ bị vơ hoạt bởi nhiệt, gia nhiệt bằng hơi ẩm sẽ hiệu quả hơn là sấy Đun trong nước sơi k hoảng 20 phút sẽ vơ hoạt hầu hết chất ức chế trypsin

Bên cạnh đĩ, trong protein đậu cịn chứa hemagglutinin hay cịn gọi là lectin, cĩ khả năng tạo phức khá bền vữ ng với glucid Tương tác giữa các lectin với các glucoprotein

cĩ mặt trên bề mặt các hồng cầu sẽ làm ngư ng kết các tế bào này gây hiện tư ợng đơng tụ máu Tuy nhiên chúng cũng dễ dàng bị phân hủy bởi nhiệt nên khơng ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng của đậu

3.2 Glucid

Carbohydrate trong đậu gồm chủ yếu là tinh bột (32-43%), với lư ợng amylose chiếm khoảng 19.5 – 47% Nguồn tinh bột dồi dào trong đậu xanh đã được ứ ng dụng rộng rãi vào thực tiễn sản xuất (Naomy Ohwada 2003) Ngồi ra, trong đậu xanh cịn chứa nhiều loại đường, chủ yếu là saccharose, trong đĩ hàm lượng glucose chiếm ư u thế hơn so với fructo se, và một số đường khác như raffinose, arabinose, xylose, galactose (Jyoti C

hopra 1998 , Earl E Watt 1977).

Bảng 2: Hàm lượng một số loại đường trong đậu xanh

Tổ ng car bohydr ate Đường khử RaffinoseStac hyose

Trang 5

Sản xuất tinh bột đậu

Chất béo của hạt cĩ giá trị sinh học tương đối cao vì trong thành phần của nĩ cĩ

20 acid béo trong đĩ chứa nhiều acid béo chưa no khơng thay thế như acid linoleic

và acid linolenic N gồi ra trong đậu xanh cịn cĩ một lư ợng đáng kể các chất phophatit Tuy nhiên, do đặc điểm chứa nhiều acid béo chưa no nên chất béo của hạt dễ bị oxy hĩa tạo ra mùi ơi khĩ chịu, vì vậy trong quá trình chế biến cần quan tâm đến vấn đề này

3.4 Vitamin và chất k hống

Đậu xanh cĩ nguồn vitamin khá đa dạng như A, B1, B2, C, niacin và muối khống tập trung chủ yếu ở phần vỏ hạt gồm cĩ Na, K, Ca, P, Fe, Cu (Hozayn M 2007, P N isha 2005)

Ngồi ra trong hạt đậu xanh cịn chứa các enzym như lipase, transferase,

hydrolase, lipoxygenase…

Bảng 3: Thành phần khống và vitamin trong hạt đậu xanh

Trang 6

Sản xuất tinh bột đậu

4 Tiêu chuẩn chọn đậu xanh để sản xuất tinh bột đậu xanh:

Bảng 4: Chỉ tiêu chất lượng của đậu xanh Chỉ tiêu cảm quan

- Hạt phải khơ, khơng cĩ mọt, cơn trùng gây hư hỏng, làm tổn thất nguyên liệu

- Vỏ hạt nguyên vẹ n, nhẵn cĩ màu xanh sẫm

Trang 7

Sản xuất tinh bột đậu

Bảng 5: Các chỉ tiêu của nước tr ong quá trình xử l ý ( TCVN 6096 -1995)

Nước sử dụng cĩ thể sử dụng trực tiếp bất kì nguồ n nước nào Nhưng khi nguồn nước là nước cứng do muối Canxi và Magiê thì phải làm mềm trước khi

sử dụng Nước cứng khơng ảnh hưởng đến qu á trình trích ly nhưng cĩ thể gây hư hỏng thiết bị truyền nhiệt và c ác thiết bị khác do lớp cáu cặn t ạo thành

5.2 SO 2 :

vi sinh vật gây t hối

Trang 8

Sản xuất tinh bột đậu

Phần II: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT ĐẬU XANH

Phần III: GIẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1 :

1.1 :

Rửa giúp loại bỏ bụi bặm, đất cát, rác rưởi…

Tẩy sạch một số chất hóa học gây độc hại được dùng trong kỹ thuật nông nghiệp như

thuốc trừ sâu

1.2 :

Quá trình rửa được thực hiện nhờ các vòi nước phun từ trên xuống làm sạch hạt

Do vỏ hạt rất dai nên sự ma sát xảy ra không làm tổn thương tới hạt

Hàm ẩm của hạt tăng lên đôi chút, không ảnh hưởng tới các thành phần bên trong hạt

Phần lớn vi sinh vật bám trên bề mặt hạt bị rửa trôi

Hạt được loại bụi bẩn, đất cát… nên bề mặt sáng bóng hơn

1.3 :

Nước rửa: yếu tố quan trọng nhất quyết định hiệu quả của quá trình

Nếu dùng nước thiên nhiên cần tiến hành lọc, sát trùng Người ta thường sát

Hình 1: Sơ đồ hoạt động Máy rửa FMC

1.4.2 Nguyên lý hoạt độ ng:

Đầu tiên hạt được đưa qua một cái máng, ở đây dưới tác dụng của áp lực nước bơm

từ dưới lên các vật có k hố i lư ợng nặng như: đất, cát, sỏi… sẽ rơi vào khe và được tháo ra ngoài, còn hạt tiếp tục đi qua một bồ n lớn hơn

Các phần nhẹ như lá, rác… sẽ được nổi lên trên và lấy ra ngoài Các hạt cùng

di chuyển với nước, trong quá trình cùng di chuyển như vậy tạp chất bám trên bề mặt hạt sẽ mềm ra dần

Sau đó hạt được bơm đi qua bộ phận

khác Nước rửa sau đó được xử lý để tái

sử dụng

Hình 2: Máy rửa FMC

1.4.3 Thông số công nghệ:

Năng suất: vài tấn nguyên liệu / 1 giờ

2 :

2.1 :

2.1.1 Ngâm:

L

Tách bớt một số chát hịa tan trong nước.

2.1.2 :

2.2 :

2.2.1 Ngâm:

H

.chất hịa tan vào trong nước

Bể chứa: thiết bị hình trụ có

gờ chảy tràn

Giảm kích thước hạt đậu.

Từ hạt đậu xanh tạo thành dịch tinh bột

3.2 :

Giảm kích thước, tạo thành nhữ ng hạt bột mịn

Chuyển từ trạng thái rắn sang dịch sữa tinh bột, hòa tan một số chất trong đậu xanh vào nước

Có một số phản ứ ng oxy hóa do tăng diện tích bề mặt tiếp xúc và nhiệt độ

3.3 Các yếu tố ảnh hưởng:

Độ ẩm của nguyên liệu vào

Nước cung cấp cho quá trình nghiền:

- Tỉ lệ nước : đậu = 1: 5

- Nhiệt độ nước cung cấp cho quá trình nghiền

3.4 :

3.4.1 Cấu tạo: thiết bị nghiền trục

đôi Bộ phận nhập liệu và tháo liệu

Hệ thống cung cấp nư ớc nóng

Hai trục nghiền: 1 trục cố định, 1 trục tịnh tiến

Piston thủy lực để điều chỉnh khoảng cách giữa 2 trục

Hình 4: Thiết bị nghiền trục đôi

3.4.2 Nguyên tắc hoạt động:

Nguyên liệu được chuyển qua bộ phận nhập liệu của máy nghiền, máy nghiền có hệ

thống cung cấp nước để có thể trích ly các chất cần thiết có trong đậu xanh

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

4.2 Các biến đổi:

bột)

Sau quá trình tách ta thu được hai phần: phần bã mịn và phần nước dịch (sữa tinh

Có sự phát triển của vi sinh vật

Để hiệu suất rây cao, khi rây phải xối nước liên tục và hiệu chỉnh nồng độ dịch

5 Ly tâm (đối với quy trình công nghệ 1):

5.1 :

Tách tinh bột ra khỏi hỗn hợp huyền phù

Làm sạch tinh bột, nâng cao chất lư ợng sản phẩm

5.2 :

Sản phẩm sau quá trình ly tâm là tinh bột dạng paste có độ tinh khiết cao, độ ẩm giảm

còn 40 – 45%

Hạn chế sự phát triển của vi sinh vật nhờ quá trình tách nước ra khỏi hỗn hợp

Sản phẩm sạch hơn, trắ ng hơn nhờ tách được tạp chất hoà tan không phải dạng tinh thể, đặc biệt là các chất màu chất lượng sản phẩm tốt hơn nhờ rửa 2 – 3 lần

Tổn thất do tinh bột chui qua lư ới ly tâm hoặc bị hoà tan khi rửa nước

5.3 :

Thời gian phân ly phụ thuộc vào tính c hất vật liệu và tính chất của máy, bao gồm:

- Đường kính pha rắn

- Tính keo và độ nhớt của dung dịch

- Kích thước thùng quay, đư ờng kính thùng

6 (đối vớ i quy trình công nghệ 2):

Nhiệt độ: nhiệt độ cao độ nhớt giảm, tốc độ lắng

tăng Tiết diện thiết bị lắng

6.4 Thiết bị và thô ng số công nghệ:

Độ ẩm giảm, có hiện tượng khuếch tán ẩm N goài ra còn có sự chuyển pha từ lỏng sang hơi của ẩm.

Làm yếu hay tiêu diệt vi sinh vật

7.3 Thiết bị và thô ng số công nghệ:

7.3.1 Cấu tạo:

Hình 7: thiết bị sấy khí động

7.3.2 Nguyên lí hoạt động:

Không khí nóng và vật liệu ướt đi vào thiết bị từ phía đáy Sau khi sấy khô các hạt

sẽ được phân loại bằng lực ly tâm Các hạt nhỏ sẽ đi ra khỏi t hiết bị từ trên đỉnh Các hạt lớn sẽ quay trở lại và đư ợc nghiền mịn

Nguyên tắc phân loại bằng lực ly tâm:

Nguyên tắc phân loại bằng lực

d: kích thư ớc hạt, m

w: Vận tốc dòng khí, m/s

của hạt và khí, kg/m3, r là bán kính thiết bị, là vận tốc góc, 1/s

Sẽ xảy ra hai trường hợp:

- Nếu F > R: Hạt sẽ bị nay ra khỏi thiết bị phân loại

- Nếu F < R: Hạt sẽ được hút vào thiết bị phân loại

Khi r, đr , đ, v, d = const, nếu ta thay đổi , ta có thể điều chỉnh việc hút hoặc nay hạt

ra khỏi thiết bị phân loại

Đó là cơ sở lý thuyết cho việc phân loại hạt bằng thiết bị phân loại ly tâm

7.3.3 Các thông số công

nghệ:

Vận tốc quay của roto và vận tốc gió được xác định qua tần số roto

Vận tốc quay của trục máy nghiền: 2720 vòng / phút N hiệt độ tác nhân sấy trước

Độ ẩm của nguyên liệu sấy: 37 – 47 %

8.2 Các biến đổi: Không đáng kể.

8.3 Thiết bị và thông số công nghệ :

Tinh bột sau khi sấy sẽ được qua vít tải Sau đó, sản phẩm được chuyển sang thiết

bị đóng gói

Tùy vào mục đích sử dụng mà sản phẩm được đóng gói với khối lượng khác nhau, thư ờng là 0.5 kg – 1 kg đựng trong bao bì plastic để bán lẻ và từ 15 – 20 kg đựng trong bao giấy để làm nguyên liệu cho sản xuất công nghiệp

Yêu cầu chung về bao bì là phải hạn chế được sự tiếp xúc của ánh sáng, không khí và

độ ẩm từ môi trư ờng xung quanh

Phần IV: SO SÁNH 2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Chất lượ ng sản phẩm

Do có thể thu được các hạt huyền phù có

kích thư ớc rất nhỏ nên sản phẩm tinh bột

sẽ mịn hơn

Chất lượng sản phẩm thấp hơn do chỉ có thể lắng chủ yếu được những hạt huyền phù

có kích thước tương đối lớn

Hiệu suất thu hồi sản phẩm

Hiệu suất thu hồi cao do có thể thu được

các hạt huyền phù có kích thước rất bé

Hiệu suất thu hồi kém hơn do thời gian lắng lâu, năng suất thấp, không lắng đư ợc các hạt huyền phù có kích thước nhỏ

Chi phí năng lượ

ng

Cần cung cấp năng lư ợng cho rotor hoạt

động nên tốn nhiều năng lư ợng hơn

Chi phí năng lượng thấp hơn

Thiết bị và vốn đầu tư

Thiết bị phức tạp hơn nhưng chiếm ít

diện tích nhà xưởng hơn

Chi phí đầu tư cho thiết bị cao hơn

Thiết bị đơn giản nhưng cồng kềnh, tốn nhiều diện tích nhà xưởng

Chi phí đầu tư cho thiết bị cao hơn

Phạm vi ứ ng dụng

Phần V: SẢN PHẨM TINH BỘT ĐẬU XANH.

1 Mô tả sản phẩm:

Sản phẩm ở dạng bột mịn, không lẫn

tạp chất, có màu trắng tự nhiên

Kích thước: 0.05 – 0.1 mm

Hình 8: Tinh bột đậu xanh

2 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm:

tiếp chiếu vào

Sản phẩm được đóng thành từng gói trong bao bì plastic với khối lượng 0.5 – 1 kgdùng trong bán lẻ và đóng trong bao giấy khối lượng từ 15 – 20 kg cho sản xuất công nghiệp

Ứng dụng: Làm nguyên liệu dùng trong công nghiệp chế biến bún khô, miến, bánh đậu xanh, bột đậu xanh uống liền…

Phần VI: THÀNH TỰU CÔNG NGHỆ

1 Tình hình ứng dụng đậu xanh vào nghiên cứu và sản xuất thực tiễn trên thế giới và ở Việt Nam:

1.1 Trên thế giới:

Nguồn tinh bột trong đậu xanh khá lý tưởng, chính vì vậy, việc khai thác tinh bột

ở nguồn nguyên liệu này luôn được các nhà nghiên cứ u trên thế giới quan tâm, sử dụng nhiều phương pháp khác nha u, chẳng hạn như :

Yung – Ho C hang (2006) đã nghiên cứu về tinh bột đậu xanh thu nhận từ dịch lên men lactic (LFS), hay Wenju Liu (2007) đã khảo sát các tính chất hóa lý của tinh bột

đậu xanh được thu nhận từ dịch lên men Streptococcus lactis và ly tâm, ông đã đưa ra

một số kết quả chứ ng minh được tinh bột đậu xanh thu nhận từ dịch lên men có chất lư ợng khá tốt N ghiên cứu đã cho thấy hàm lư ợng protein, tro, tinh bột sau khi xử lý bằng dịch lên men cao hơn so với quá trình ly tâm truyền thống Không những vậy, độ truyền sáng và độ hấp thu protein cũng được cải thiện khá nhiều

Hình 9: Ảnh hiển vi điện tử của hạt tinh bột đậu xanh phân ly từ LFS (a,b) và nước

pha loãng (g, h) (Yung – Ho Chang 2006)