QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH

QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH I NGUYÊN LIỆU: Sắn: a Giới thiệu: Cây sắn – sắn – (tên khoa học Manihot esculenta Crantz), số loại có củ mọc 80 quốc gia có khí hậu nhiệt đới ẩm giới Nó có nguồn gốc từ lưu vực sông Amazone, Nam Mỹ phát triển tới nước Châu Phi Đông Nam Châu Á Ở nước ta sắn trồng khắp nơi từ Bắc chí Nam, trồng nhiều tỉnh trung du thượng du Bắc Bộ như: Phú Thọ, Tuyên Quang, Hòa Bình,… Tên nước Bảng 1: Tên sắn nước khác Tên sắn Indonesia Ubi Kaspe Nam Mỹ Manioca Yucca Mandioca Aipim Châu Phi Manioc Cassava Ấn độ Tapioca Thái Lan Cassava kettella Sắn có nhiều loại, chúng khác thời gian sinh trưởng, chiều cao, hàm lượng độc tố, màu sắc thân cây, lá, vỏ củ thịt củ Nhưng ý nghĩa kinh tế tính chất công nghệ chế biến, người ta thường dựa vào hàm lượng cyanohydrin HCN để phân thành loại chính:  Sắn ngọt: bao gồm tất loại mà hàm lượng độc tố thấp sắn đỏ, sắn trắng, sắn vàng,… sắn có loại củ nạc sắn trắng, sắn vàng sắn chuối có loại cuống dài, nhiều rễ, nạc sắn đỏ, cao nên dễ bị đổ gió to Hàm lượng HCN nhỏ 50mg/kg sắn tươi Ta ăn mà không bị ngộ độc, hàm lượng tinh bột thấp, suất thấp  Sắn đắng: hay gọi sắn dù, thấp (không cao 1.2m), bị đổ gió to, cho suất cao, củ nạc, nhiều tinh bột (trên 20%) nhiều mủ độc tố (hàm lượng HCN lớn 50mg/kg sắn tươi) Vì sắn đắng nhiều tinh bột, nạc củ nên hiệu kinh tế chế biến cao để thu sản phẩm có chất lượng tốt đòi hỏi quy trình công nghệ phức tạp để loại trừ dịch bào hàm lượng độc tố cao nên không sử dụng làm thức ăn tươi mà dùng để sản xuất tinh bột hay sắn b Cấu tạo củ sắn: Cây sắn loại sinh trưởng lâu năm, có chiều cao từ 1-5m, thân có lõi đơn phân nhánh Các có thùy sâu, dạng chân vịt Thông thường, có từ – 10 củ phát triển tỏa tròn xung quanh gốc trình làm đặc thứ cấp tế bào nhu mô gỗ (xylem parenchyma cell) Củ có dạng QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH hình trụ thuôn dài, thường có độ dài từ 15 – 100 cm với đường kính từ – 15cm Đường kính thường không theo chiều dài thân củ, phần gần cuống to gần chuôi nhỏ Hình dạng củ không đồng nhất, có củ thẳng, củ cong, có củ lại biến dạng cục Càng gần chuôi củ mềm xơ phát triển sau Do thu hoạch khó giữ cho củ nguyên vẹn, khó khăn bảo quản tươi Sắn trồng nơi đất xốp bề mặt củ phẳng, trồng nơi đất rắn củ bị biến dạng bề mặt củ lồi lõm Những đặc điểm có ảnh hưởng tới thời gian hiệu suất rửa tạp chất Cấu tạo củ sắn gồm phần chính:  Vỏ gỗ (hay chu bì) (periderm): chiếm khoảng 0.5 – 3% khối lượng toàn củ, có chức bảo vệ bên củ khỏi tác động ngoại cảnh; màu sắc trắng, vàng, nâu… Vỏ gỗ mỏng (khoảng 0.2 – 0.3mm), thành phần chủ yếu cellulose, tinh bột, dễ bị tróc đào chuyên chở bảo quản tươi điều kiện thích hợp hình thành lớp vỏ chỗ xây xát Trong chế biến tách vỏ gỗ tốt  Vỏ cùi (cortex): chiếm khoảng – 20% khối lượng toàn củ, dày – 2mm nằm vỏ gỗ Vỏ cùi mềm, thành phần cellulose chính, vỏ cùi có chứa từ – 8% tinh bột số hợp chất khác như: sắc tố, độc tố, enzyme, tannin, thành phần vi lượng khác Các chất dịch bào có ảnh hưởng xấu tới chất lượng sắn tươi sau đào gây khó khăn chế biến Phần tiếp giáp với thịt củ gồm tế bào hình ống, xếp vành theo chu vi thịt củ So với tế bào vòng tế bào chứa nhiều dịch bào hơn, đồng thời hàm lượng nước cao, sau đào dễ gây tượng chạy nhựa ảnh hưởng đến chất lượng thịt sắn  Thịt sắn (starchy flesh): chiếm phần lớn khối lượng củ sắn, cấu tạo chủ yếu từ tế bào mô mềm, chứa hạt tinh bột, nguyên sinh chất, đường chất vi lượng khác Trong tế bào thịt sắn có chứa dịch bào so với vỏ cùi Ngoài tế bào mô mềm có tế bào thành cứng mà thành phần chủ yếu cellulose Các tế bào tạo thành lớp xơ, thường nhiều cuống, chỗ mọc rễ, nơi củ bị biến dạng sắn lưu niên Các lớp xơ làm giảm hiệu suất máy nghiền Hàm lượng tinh bột tập trung nhiều phần sát vỏ cùi, sâu vào lớp thịt sát lõi lượng tinh bột lại lượng đạm tăng thêm phần so với lớp bên  Lõi củ: thường nằm củ, chạy suốt từ cuống tới chuôi củ Càng sát cuống lõi lớn nhỏ dần phía chuôi củ Lõi chiếm từ 0.3-1% khối lượng toàn củ Cấu tạo chủ yếu cellulose, hemicellulose QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH Ngoài thành phần trên, củ sắn có cuống, rễ chuôi Các phần nhiều cellulose, tinh bột Nếu củ có cuống dài nhiều rễ chế biến khó khăn Hình 1: Mặt cắt ngang củ sắn c Thành phần hóa học củ sắn: Thành phần hoá học củ sắn dao động khoảng rộng tuỳ thuộc vào giống, khí hậu, điều kiện chăm bón, thời gian thu hoạch Độ ẩm Bảng 2: Thành phần hóa học củ sắn (%) Tinh bột Đường Protein Lipid Xơ Tro 70.25 21.45 0.54 5.13 1.1 0.4 1.11  Nước: Hàm lượng ẩm củ sắn tươi cao thay đổi theo thời gian thu hoạch Lượng ẩm cao khiến cho việc bảo quản củ tươi khó khăn  Tinh bột: Tinh bột thành phần quan trọng củ sắn Hàm lượng tinh bột củ sắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: điều kiện khí hậu, giống, thời gian thu hoạch, bảo quản… • Nếu thu hoạch sớm, hàm lượng tinh bột thấp, hàm lượng chất hòa tan cao Như chế biến sắn non hiệu thu hồi tinh bột thấp mà gặp nhiều khó khăn việc bảo quản nguyên liệu tươi • Nếu thu hoạch trễ, củ sắn nhiều xơ, hàm lượng tinh bột không cao phần tinh bột bị thủy phân thành đường để cung cấp chất dinh dưỡng cho mầm phát triển Sắn già khó chế biến Tinh bột sắn có màu trắng Trong trình sản xuất củ nghiền chưa bóc vỏ, tinh bột thu thường có màu tối Màu xám tinh bột sắn ảnh hưởng tới chất lượng giá sản phầm Củ sắn tinh bột sắn thường có pH khoảng – 6.3 Theo tiêu chuẩn Viện tiêu chuẩn Ấn Độ, loại sắn ăn có pH khoảng 4.7 – 7.0 Còn theo tiêu chuẩn Mỹ, loại sắn tốt có pH từ 4.5 – 6.5 độ acid thấp Quan sát SEM, hạt tinh bột sắn có kích thước từ 5- 40 µm, hạt kích thước lớn 25 – 35mm, hạt nhỏ – 15mm nhiều hình dạng, chủ yếu hình tròn, bề mặt nhẵn, bên mặt có chỗ lõm hình nón núm nhỏ QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH Khi hạt tinh bột sắn bị vỡ, quan sát rãnh tạo cấu trúc xốp hạt Các rãnh vô định hình kéo dài từ bề mặt tới tâm hạt tạo thành lỗ xốp Chính lỗ xốp giúp nước thâm nhập làm trương nở tinh bột, phá vỡ liên kết hydro phân tử cấu trúc tinh thể, tạo điều kiện cho tác dụng phân hủy enzyme Tinh bột sắn có cấu trúc tương đối xốp, liên kết phân tử cấu trúc tinh thể yếu, dễ bị phân hủy tác nhân acid, enzyme so với loại tinh bột khác bắp, gạo Tinh bột bao gồm hai thành phần: • Amylose: 15-25% • Amylopectin: 75-85% Hình 2: Cấu trúc hóa học Amylose Hình 3: Cấu trúc hóa học Amylopectin Tinh bột sắn có hàm lượng amylopectin phân tử lượng trung bình tương đối cao, 215000g/mol so với 30500, 130000, 224500 276000 tương ứng với bắp, tinh bột lúa mì, tinh bột khoai tây tinh bột bắp sáp Hàm lượng amylose nằm khoảng – 29% nói chung đa số giống sắn có tỷ lệ amylose 16 – 18% Tinh bột sắn có tính chất tương tự loại tinh bột chứa nhiều amylopectin độ nhớt cao, xu hướng thoái hóa thấp độ bền gel cao Tinh bột sắn có nhiệt độ hồ hóa khoảng 58.5 – 70 oC so với 56 – 66oC khoai tây 62 – 72oC tinh bột bắp Việc tạo dẫn xuất tinh bột nhờ liên kết ngang hay việc thêm chất có hoạt tính bề mặt thay đổi nhiệt độ hồ hóa Độ nhớt tính chất quan trọng giúp tinh bột có nhiều ứng dụng chất làm đặc công nghiệp thực phẩm, chất hồ vải công nghiệp dệt hay chất phủ công nghiệp giấy Tinh bột lúa mì, bắp tinh bột gạo có độ nhớt thấp tinh bột sắn tinh bột khoai tây Khả hồ hóa sớm, độ nhớt cao tinh bột sắn thể lực liên kết QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH yếu phân tử tinh bột cấu trúc hạt Xử lý hóa học vật lý (gia nhiệt, xử lý áp suất hơi, thêm chất hóa học, thay đổi pH môi trường) có mặt chất protein, chất béo, chất có hoạt tính bề mặt có ành hưởng tới độ nhớt tinh bột sắn Độ nở độ hòa tan tinh bột tính chất quan trọng khác loại tinh bột Lực nở hiểu thể tích khối lượng lớn mà tinh bột đạt nở tự nước Khả nở hòa tan cao tinh bột sắn lần lại thể lực liên kết yếu cấu trúc hạt Sự có mặt gốc ester có khả ion hóa, chất phụ gia chất có hoạt tính bề mặt, biến tính mặt hóa học…đều có ảnh hưởng đến khả trương nở hòa tan tinh bột Tinh bột sắn dạng paste có độ cao có khả trương nở tốt xu thoái hóa thấp Khi làm nguội hồ tinh bột nồng độ cao, phân tử polysaccharide tạo dạng cấu trúc gel Cấu trúc gel tinh bột sắn có độ bền cao so với nhiều loại ngũ cốc khác nên có nhiều ứng dụng công nghiệp thực phẩm, đặc biệt sản phẩm phải bảo quản thời gian dài Hình 4: Hình dạng hạt tinh bột sắn  Đường: Đường sắn chủ yếu saccharose (71%, so với đường tổng); glucose (13%); fructose (9%); maltose (3%) Sắn già hàm lượng đường giảm Trong chế biến, đường hoà tan nước thải nước dịch  Protide: Protide sắn vừa số lượng (1-1.2%) vừa thiếu cân đối chất lượng Do hàm lượng protid củ thấp nên ảnh hưởng đến trình sản xuất tinh bột sắn Bảng 3: Thành phần acid amine củ sắn Acid amine Hàm lượng (mg/100g) QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH Lysine 30 Methionine 13 Tryptophan Phenylalanine 33 Threonine 23 Valine 21 Leucine 30 Isoleucine 20 Arginine 40 Histidine 13 Ngoài chất dinh dưỡng sắn có độc tố, tannin, sắc tố hệ enzyme phức tạp Những chất gây khó khăn cho chế biến, quy trình không thích hợp chất lượng sản phẩm  Độc tố: Trong thành phần hóa học sắn cần lưu ý tới hàm lượng HCN, hàm lượng HCN cao làm cho sắn trở nên độc Khi chưa đào, củ sắn HCN tự mà dạng glycoside (cyanogenetic glycoside) gồm loại: linamarin lotaustralin (được tổng hợp củ sắn từ amino acid valine isoleucine) Sau đào, tác dụng enzyme glycoside phân hủy thành glucose, acetone acid hydrocyanic Sự có mặt HCN dễ nhận tạo vị đắng Cơ chế: Trong tế bào sắn, cyanogenic glycoside nằm không bào chất nguyên sinh, enzyme thủy phân lại nằm thành tế bào Do đó, tế bào nguyên, cyanogenic glycoside không bị ảnh hưởng Nhưng thu hoạch, tế bào bị phá vỡ, enzyme cyanogenic glycoside tiếp xúc với xảy tượng phân hủy glycoside thành glucose, aceton, HCN - Linamarin (C10H17O6N): Linamarin bị thủy phân sinh HCN tác dụng enzyme linamanase - Lotaustralin (C11H19C6N): QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH Các glycoside hòa tan tốt nước nên trình sản xuất tinh bột sắn, độc tố theo dịch nước thải Vì sắn đắng có hàm lượng độc tố cao sản phẩm tinh bột sắn lát từ sắn đắng sử dụng làm thức ăn cho người gia súc tốt Một điểm cần ý sản xuất tinh bột từ sắn trình tách dịch bào phải tiến hành nhanh, không HCN tác dụng với Fe tạo thành sắt cyanate có màu xám làm ảnh hưởng đến màu sắc sản phẩm tinh bột Hàm lượng glycoside khoảng 0.001 – 0.04%, tập trung nhiều vỏ cùi thấp lõi nên lột vỏ cùi loại phần lớn độc tố Bảng 4: Hàm lượng HCN phần củ sắn Hàm lượng (mg/kg củ) Vỏ gỗ 7,6 Vỏ cùi 21,6 Hai đầu củ 16,2 Thịt củ 9,72 Lõi 15,8 Phương pháp khử đề phòng HCN: Biện pháp hiệu ngâm sắn vào nước nhiều ngày, hong gió liên tiếp 36h nơi thoáng đãng, râm mát; trước sử dụng phải bóc vỏ, tách cuống  Enzyme: sắn, chất polyphenol hệ enzyme polyphenoloxidase có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng nguyên liệu trình bảo quản chế biến Khi chưa đào, hoạt độ enzyme sắn yếu, sau đào enzyme hoạt động mạnh Polyphenoloxidase xúc tác trình oxy hóa polyphenol tạo thành octoquinon sau trùng hợp với chất chất phenol acid amine để hình thành sản phẩm có màu Trong nhóm polyphenoloxidase có enzyme oxy hóa monophenon mà điển hình tyrosinase xúc tác oxy hóa tyrosine tạo thành quinon tương ứng Sau số chuyển hóa, quinon sinh sắc tố màu xám đen gọi melanine Đây nguyên nhân làm cho thịt sắn có màu đen mà thường gọi sắn chạy nhựa Vì enzyme tập trung mủ vỏ cùi vết đen xuất thịt củ lớp ngoại vi QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH Hình 5: Cơ chế tạo thành melanin từ tyrosine với xúc tác enzyme tyrosinase Khi sắn chạy nhựa, luộc ăn sượng, mài xát khó phá vỡ tế bào giải phóng tinh bột hiệu suất tách tinh bột thấp, mặt khác tinh bột không trắng Hàm lượng tannin sắn sản phẩm oxy hoá tannin chất flobafen có màu sẫm đen khó tẩy Khi chế biến, tannin có tác dụng với Fe tạo thành sắt tannate có màu xám đen Cả hai chất ảnh huởng đến màu sắc tinh bột chế biến không tách dịch bào nhanh triệt để Trong bảo quản sắn tươi thường nhiễm bệnh thối khô thối ướt nấm vi khuẩn gây nên đặc biệt củ bị tróc vỏ dập nát Ngoài củ bị chảy nhựa nghiêm trọng dẫn tới tượng thối khô QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH Sắn bị chảy nhựa Sắn bị nấm mốc Hình 6: Các dạng hư hỏng sắn d Chỉ tiêu chất lượng sắn nguyên liệu: Chất lượng tỷ lệ thu hồi sản phẩm phụ thuộc vào quy trình công nghệ mà phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu Hiện chưa có quy định chung chất lượng sắn đưa vào sản xuất tinh bột xí nghiệp có quy định riêng số chất lượng Yêu cầu chất lượng sắn đầu vào: • Hàm lượng tinh bột: từ 27 – 28% trở lên • Độ ẩm: 64 – 65% • Hàm lượng xơ: – 4% • Củ nhỏ, ngắn (chiều dài 10cm, đường kính chỗ lớn 1.5cm): không 4% • Củ dập nát gãy vụn: không 3% • Lượng đất tạp chất tối đa: 1.5 – 2% • Không có củ thối • Củ có dấu vết chảy nhựa: không 5% Thông thường người ta định giá thu mua nguyên liệu cách sau (dựa vào hàm lượng tinh bột): • Chọn củ có kích thước trung bình bẻ làm đôi Nếu bẻ gãy củ với lực vừa phải, thấy củ săn chắc, có màu trắng khô củ trưởng thành tươi, củ có hàm lượng tinh bột nhiều nhất: khoảng 30% Những củ non hàm lượng tinh bột thấp, có màu vàng, săn phần lõi có nước Nếu dùng lực mạnh bẻ củ sắn già, có nhiều chất xơ mà hàm lượng tinh bột thấp • Hoặc ta đem củ sắn phân tích hóa học xác định hàm lượng tinh bột phương pháp tốn nhiều thời gian đòi hỏi phải có phòng thí nghiệm với chuyên gia phân tích chất lượng e Bảo quản nguyên liệu QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH Sắn loại củ khó bảo quản dễ bị biến chất dễ hư hỏng Sắn có hàm lượng nước cao dễ bị loại men phân li hợp chất hữu thông thường người ta gọi chạy nhựa làm cho củ sắn biến thành xơ bán xơ có cứng gỗ Thực tế sắn sau thu hoạch thường không chế biến kịp nên phải bảo quản sắn tươi khoảng thời gian định Khi bảo quản, tạo điều kiện giống chưa đào bảo quản lâu Có cách sau :  Bảo quản hầm kín: mục đích việc bảo quản hầm kín để tránh hoạt động enzym củ sắn có nghĩa tránh tượng hư hỏng Hầm phải hoàn toàn kín khô ráo, phải có mái che để tránh nước chảy vào Hầm sâu 0.81.2 m Chiều rộng phụ thuộc số sắn cần bảo quản  Bảo quản cách phủ cát khô: phương pháp dựa nguyên tắc bảo quản kín giống bảo quản hầm Chọn củ có kích thước đồng không bị dập, vỏ không bị xây xát, xếp thành luống cao 0.5- 0.6 m, rộng 1.2-1.5 m, chiều dài khoảng m Sau xếp xong, dùng cát khô phủ kín đống sắn, lớp cát dày 20 cm Ngoài bảo quản cách nhúng vào nước vôi Sắn sau thu hoạch chọn củ nguyên vẹn đem nhúng vào nước vôi 0.5 % dùng bình chứa nước vôi phun vào đống củ sau dùng trấu cát phủ kín đống sắn Phương pháp bảo quản 15-25 ngày Trong sản xuất tinh bột bảo quản cách ngâm sâu nước, vài ngày thay nước lần Với phương pháp cho phép dự trữ vài tháng Ta nên bảo quản củ nguyên vẹn củ gãy xây xát thường nhiễm vi sinh vật, hệ enzyme củ hoạt động mạnh, trình hô hấp trao đổi chất mạnh lên, nước dần, sức đề kháng củ giảm Củ sắn bắt đầu chạy nhựa nhiễm bệnh thối, trọng lượng giảm nước tổn hao chất khô, đặc biệt bệnh thối ướt dễ dàng lây sang củ lân cận lan toàn đống Khi bảo quản cần lưu ý tới nhiệt độ Nhiệt độ xác định cách: cắm ống đo vào ống thông hơi, nhiệt độ củ sắn lớn nhiệt độ trời 50 0C đảo sắn Nếu thấy củ thối hỏng, chạy nhựa, biến màu (trắng sang vàng đen) bỏ Việc bảo quản sắn tươi khó khăn lại chưa nghiên cứu đầy đủ tốt nơi trồng sắn nhiều cần có xí nghiệp chế biến để đào tới đâu chế biến tới • • • Nước: a Chỉ tiêu cảm quan: Không màu Không mùi Không vị Bảng 5: Chỉ tiêu cảm quan nước STT Chỉ tiêu Màu sắc Độ đục Đơn vị đo mg/lít thang Pt-Co mgSiO2/lít Mức khuyến cáo 1 Mùi Độ pha loãng Vị Độ pha loãng 10 Mức cao cho phép 20 10 (ở 12oC) (ở 25oC) (ở 12oC) (ở 25oC) QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH Biến tính tinh bột tạo liên kết ngang thường thực môi trường kiềm với tham gia số tác nhân trimetaphosphate, polymetaphosphates (hexameta-phosphate), epichlorohydrine POCl3, biphenyl compounds, N,N,-dimethylolimidzolidon-2 (DMEU), adipic acid/acetic acid cyanuric chloride, trimetaphosphate cho hiệu cao a Mục đích:  Chế biến: tạo liên kết tinh bột sodium trimetaphosphate (viết tắt STMP) (công thức hoá học: Na3O9P3) từ giúp tinh bột có số đặc tính vượt trội so với tinh bột ban đầu b Biến đổi nguyên liệu:  Biến đổi vật lý: Nhiệt độ khối nguyên liệu tăng Giúp phân tán phối trộn toàn khối nguyên liệu  Biến đổi hoá học: Tạo liên kết ngang ester phân tử tinh bột STMP Hình 10: Phản ứng tinh bột STMP c Yếu tố ảnh hưởng: • Mức độ đảo trộn: khối hỗn hợp (gồm tinh bột, nước STMP): định thời gian lưu nguyên liệu Thời gian lưu thích hợp khối nguyên liệu đảo trộn đều, từ giúp cho phản ứng phía sau thực nhanh • Nhiệt độ: nhiệt độ cao phản ứng xảy nhanh nhiên nhiệt độ cao làm phá huỷ liên kết • pH: tạo môi trường kiềm để phản ứng xảy • Khối lượng tác nhân cho vào: phụ thuộc vào yêu cầu sản phẩm • Phương pháp khô: phụ thuộc chủ yếu vào thời gian tàng trữ • Phương pháp ướt phụ thuộc chủ yếu vào thời gian trộn để phản ứng xảy d Phương pháp thực hiện:  Phương pháp bán khô: Hàm lượng chất khô tinh bột trước biến tính: 36% 24 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH Cứ kg tinh bột (tính theo hàm lượng khô) trộn 10g-20g sodiumtrimetaphosphate 6-9g NaOH Cho toàn khối nguyên liệu vào thiết bị trộn Schugi, thời gian trộn ngắn khoảng đến hai phút để đồng Sau đem toàn hỗn hợp sấy trục để đưa hàm ẩm thích hợp 10-20% tàng trữ nhiệt độ khoảng 300– 350C vòng 6-8h (nếu ta không trung hòa để kết thúc phản ứng phản ứng tiếp tục xảy khoảng tuần) Hình 11: Máy trộn Schugi  Phương pháp ướt: Sữa tinh bột sau ly tâm (nồng độ chất khô 36%) trộn với 0.6% NaCl điều chỉnh pH đến 11.1 – 11.4 dung dịch NaOH 3% NaCl sử dụng nhằm mục đích giúp ngăn chặn trình hồ hóa xảy chế biến ion hòa tan nước tạo thành lớp vỏ hydrat, tăng cường cấu trúc phân tử nước từ làm cho liên kết phân tử với dung môi nước vượt trội so với liên kết nước với tinh bột giúp hạn chế trình hồ hóa Tiếp theo cho 0.18% STMP (tính hàm lượng chất khô tinh bột) vào, đảo trộn khoảng 3h gia nhiệt sơ cho phản ứng xảy Nếu muốn thu sản phẩm tinh bột biến tính bậc (primary crosslinked granular starch) sau phản ứng với STMP, sản phẩm trung hoà đến pH = 7.5-8 acid HCl đem lọc, rửa sấy đến hàm ẩm 12% Tuy nhiên, tuỳ theo yêu cầu, người ta thực biến tính thêm lần để sản phẩm biến tính bậc (secondary crosslinked granular starch) cách cho thêm 0.15% STMP (tính hàm lượng chất khô tinh bột), điều kiện phản ứng giống 25 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH Sau phản ứng, sản phẩm trung hoà acid HCl đến pH = 7.8 – 8, đem lọc, sấy trục nghiền đến kích thước cho khoảng 85 – 90% khối lượng lọt qua rây 200mesh tiêu chuẩn US Hình 12: Thiết bị phản ứng Trong hai phương pháp ta vào độ nhớt khối sản phẩm để định thời gian thích hợp dừng phản ứng (xác định thực nghiệm) Độ nhớt sản phẩm đo thiết bị Fann Viscometer Hình 17: Thiết bị Fann viscometer Sấy trục: a Mục đích:  Phương pháp bán khô:  Chuẩn bị: giúp giảm hàm ẩm nguyên liệu chuẩn bị cho trình tạo liên kết b Biến đổi nguyên liệu:  Biến đổi vật lý: Thể tích giảm Tăng nhiệt độ  Biến đổi hoá lý: Cấu trúc mao quản bị co lại Sự bay nước  Biến đổi hoá học: 26 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH Làm giảm hàm ẩm c Các yếu tố ảnh hưởng: • Tốc độ quay trục • Áp suất nhiệt độ cung cấp • Nhiệt độ bề mặt trục • Nồng độ ban đầu huyền phù • Độ ẩm cần đạt đến sản phẩm • Bề dày lớp vật liệu trục d Phương pháp thực hiện: Sử dụng thiết bị sấy trục (drum- dryer, rooler- dryer) Hình 18: Thiết bị sấy trục (a) Một trục (b) Hai trục (quay ngược chiều nhau) Thiết bị bao gồm trục hình trụ rỗng đặt nằm ngang song song với Khi bắt đầu sấy, cho nước vào bên thân trụ Ở máng cong đặt gần kề để hỗ trợ cho việc nạp liệu Khi trục quay, lớp nguyên liệu bám vào bề mặt nóng trục sấy Nước bốc hơi, dao cạo giúp tách phần tinh bột khô bám bề mặt trục sấy làm chúng rơi xuống băng chuyền bên Đối với thiết bị có trục độ dày màng nguyên liệu bề mặt trục sấy hiệu chỉnh qua khoảng cách tâm trục  Ưu điểm: tốc độ bốc nhanh, tiết kiệm lượng  Nhược điểm: áp dụng cho số nguyên liệu dạng lỏng hay huyền phù chịu nhiệt độ cao thời gian ngắn (2 – 30s)  Thông số công nghệ: • Tốc độ quay trục: – 24 vòng/phút • Nhiệt độ nước: 160 – 170oC (khoảng 100Psi) • Dao cạo: sắc, đạt vị trí khoảng ½ đến ¾ vòng quay kể từ vị trí tiếp xúc nguyên liệu trục • Năng lượng cung cấp: 2000–3000 kJ cho kg nước bốc Sấy khí động: thích hợp cho sản phẩm dạng bột hàm ẩm khoảng 40% kích thước nằm khoảng từ 10-500 µm a Mục đích: 27 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH  Hoàn thiện: nguyên liệu sau trình chế biến rửa để loại bỏ tạp chất sót lại, sau tiếp tục đưa vào hệ thống sấy khí động hay sấy tầng sôi để giảm hàm ẩm làm cho hạt tinh bột tách rời  Bảo quản: kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm cách giảm hàm ẩm xuống hàm ẩm thích hợp b Các biến đổi:  Biến đổi vật lý: Hạt tinh bột bị giảm khối lượng từ giúp tiết kiệm chi phí vận chuyển Nhiệt độ khối hạt tinh bột tăng lên Các hạt tinh bột tách rời  Biến đổi hóa sinh: Ức chế số phản ứng enzyme xúc tác tác dụng nhiệt độ cao số enzyme bị vô hoạt  Biến đổi sinh học: Các vi sinh vật bị nhiễm vào sản phẩm bị tiêu diệt ức chế tác dụng nhiệt độ cao Hàm ẩm sản phẩm thấp ảnh hưởng đến trình trao đổi chất từ ức chế hoạt động vi sinh vật  Biến đổi hóa lý: Có bốc nước c Các yếu tố ảnh hưởng: • Hàm ẩm nguyên liệu ban đầu hàm ẩm yêu cầu sản phẩm • Vận tốc dòng khí: thường phải có vận tốc lớn để tạo trạng thái xáo trộn mãnh liệt toàn khối vật liệu • Nhiệt độ độ ẩm tác nhân sấy (không khí gia nhiệt) • Cấu trúc mao quản khối vật liệu • Khối lượng riêng vật liệu sấy d Phương pháp thực hiện: Vật liệu sấy cấp vào phễu tiếp liệu (4), nhờ cấu định lượng (3) cấp vào ống sấy (5) gặp tác nhân sấy quạt (1) thổi qua caloriphe đốt nóng nhiệt độ cần thiết thổi vào ống sấy (5) cao từ 10-20m với vận tốc cần thiết phụ thuộc kích thước, khối lượng riêng vật liệu sấy thường 10-20 m/s Vật liệu theo dòng tác nhân sấy chuyển động từ lên sấy khô Phía ống sấy (5) vật liệu sấy thổi vào phận giảm vận tốc (6) để rơi vào cyclon tách khỏi dòng khí thải Vật liệu khô lắng xuống đáy cyclon Khí thải kéo theo bụi vật liệu thô theo ống trung tâm cyclon vào thiết bị lọc túi (7) để tách nốt lượng bụi khí thải  Thông số vận hành máy: Nhiệt độ sấy: 95-100oC Tốc độ dòng khí: 10-20 m/s Thời gian sấy kể từ lúc vật liệu rơi vào ống sấy (5) khỏi phận tháo liệu (9) ngắn khoảng 5-7 giây Tiêu thụ lượng lớn khoảng 4600-5000 kJ/kg ẩm 28 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH  Ưu điểm: bề mặt tiếp xúc pha lớn, trình sấy mãnh liệt, thời gian sấy ngắn nên cho phép sấy nhiệt độ cao, cấu tạo thiết bị đơn giản  Nhược điểm: khó điều chỉnh trình, tiêu thụ lượng lớn Hình 20: Cấu tạo thiết bị sấy khí động III SO SÁNH HAI QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ: Phương pháp bán khô:  Ưu điểm:  Lượng nước lượng nhiệt tiêu thụ thấp  Tinh bột thành phẩm bị chảy nhớt vón cục  Nhược điểm:  Mức độ hiệu suất tạo liên kết không cao môi trường khô nên chất khó phản ứng liên kết với Phương pháp ướt:  Ưu điểm:  Môi trường ướt tạo điều kiện thuận lợi cho khuấy trộn phản ứng xảy nên dẫn đến hiệu suất mức độ tạo liên kết cao  Dễ đa dạng hóa sản phẩm  Nhược điểm:  Tiêu tốn nhiều nước lượng  Một số liên kết ngang tạo thành bị phân hủy tác động nhiệt độ sấy  Quy trình sản xuất chuẩn bị phức tạp IV SẢN PHẨM: Chỉ tiêu chất lượng: a Chỉ tiêu cảm quan: Màu sắc: màu trắng hay trắng ngà Mùi: gần không mùi b Chỉ tiêu hóa lý: Độ ẩm (% maximum): 12% Độ trắng (thang chuẩn Kett, minimum): 90 29 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH Độ nhớt (BU Barbender unit, minimum): • Sản phẩm bậc 1: 600 – 800 • Sản phẩm bậc 2: 300 – 600 pH = 7.5-8.0 (0.5g tinh bột cross- linked 50ml nước, gia nhiệt lắc tạo dạng paste Để nguội đo pH) c Chỉ tiêu hoá học: Tro (% maximum): 0.2% Cellulose (cm3/50g tinh bột ướt, maximum): 0.2% Tạp chất khác (ppm, maximum): 300 Hàm lượng kim loại nặng: Pb ≤ µg/ g Arsenic: ≤ 1.0 μg/g dạng As2O3 Thủy ngân: ≤ 0.1 μg/g Hàm lượng phosphor: ≤ 0.04% d Chỉ tiêu vi sinh: Tổng vi sinh vật: ≤ 4000 cfu/g Nấm men: ≤ 200 cfu/g Nấm mốc: ≤ 200 cfu/g Escherichia coli: Coliform: ≤ 400 cfu/100g Samonella: mặt 25g Ứng dụng sản phẩm: • Tinh bột biến tính cross-link thường sử dụng dạng paste cần độ nhớt cao đồng thời có tính chống lại tác động làm biến dạng Chỉ lượng tinh bột cross-link đủ trường hợp sản phẩm tinh bột bị đun nấu khoảng thời gian ngắn áp suất khí Những trình cần đun nấu liên tục cần lượng nhiều tinh bột cross-link • Tinh bột cross-link giúp hỗ trợ cho trình tạo cấu trúc dạng paste: đun nóng dòng nước nóng trực tiếp bơm vào dịch huyền phù tinh bột phương pháp xử lý nhiệt hiệu có nhược điểm phá huỷ cấu trúc hạt tinh bột Nhưng giá thành thiết bị rẻ tạo thành sản phẩm dạng paste nhanh chóng nên phương pháp đựơc sử dụng rộng rãi Hệ thống sử dụng hiệu trường hợp cần nhiệt độ áp suất cao Bằng kính hiển vi, người ta cho thấy hạt tinh bột bị phá huỷ từ tiếp xúc với dòng nước vào khoảng thời gian xử lý nhiệt ngắn phá vỡ thể rõ ràng sau Sự bốc cách mãnh liệt nước nhiệt khối paste làm “nổ” hạt tinh bột Rất hạt sót lại sau trình xử lý nhiệt chúng tăng cường, gia cố tinh bột cross-link Các nhà sản xuất tinh bột cần phải cung cấp sản phẩm có khả chịu đựng điều kiện trình chế biến điều kiện đun nóng có áp suất Để làm điều cần thực cross-link tinh bột mức độ khác cho nhu cầu khác • Tinh bột cross-link dùng tác nhân làm đặc tìm thấy nhiều sản phẩm bánh pie nhân trái thị trường, bao gồm loại tươi, đông lạnh loại đóng hộp Nó sử dụng hiệu súp đóng hộp, nước thịt, nước sauce tiệt trùng sau đóng nắp Tinh bột cross-link dạng paste chất làm đặc phổ biến loại thực phẩm Trung Hoa độ trong, bóng, có khuynh hướng tạo gel 30 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH thấp Những ứng dụng bao gồm loại thực phẩm thức ăn trẻ em, bột bắp nghiền, củ cải đường Harvard, tráng miện Đan Mạch sauce spaghetti • Tinh bột áo salad cần nhiều cross-link pH thấp thúc đẩy giảm độ nhớt trình chuẩn bị bảo quản lớp áo V PHỤ LỤC: Tinh bột biến tính tinh bột liên kết ngang có nhiều dạng biến tính khác Theo Thái Lan phân loại sau:  Bằng phương pháp vật lý:  Tinh bột hồ hoá trước  Tinh bột xử lý nhiệt ẩm  Tinh bột sắn dạng hạt (sago)  Bằng phương pháp hoá học:  Tinh bột sắn xử lý acid  Tinh bột sắn dextrin hoá  Tinh bột sắn oxy hoá  Tinh bột sắn ether hoá (hydroxyl- propyl)  Tinh bột sắn ester hoá:  Ortenylsuccinate  Acetylate  Tinh bột sắn phosphate- monoester  Tinh bột sắn liên kết ngang: di- tinh bột phosphate  Tinh bột sắn biến tính kép:  Di- tinh bột phosphate acetylate  Di- tinh bột phosphate hydroxyl- propyl  Tinh bột sắn thuỷ phân sản phẩm khác:  Maltosedextrin  Đường ngọt: glucose fructose  Polyol: sorbitol, mannitol  Acid amin: MSG (mì chính), Lysine  Acid hữu cơ: acid citric  Rượu: ethanol, acetone, butenol  Đặc điểm số dạng tinh bột biến tính khác: Tinh bột sắn biến tính phương pháp vật lý: Bị biến tính tác động vật lý: cắt, trộn hay xử lý nhiệt Các sản phẩm phổ biến tinh bột alpha tinh bột xử lý nhiệt ẩm nhận sau trình nhiệt a Tinh bột alpha (hay tinh bột hồ hoá trước): Được quan tâm vào cuối năm 1980 bể nuôi cá trình Thái Lan người nuôi cần loại chất kết dính tan nước lạnh Các tính chất đặc trưng: i 31 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH • • • • Độ cao Không có mùi lạ Chất mang màu tốt Độ nhớt cao Sữa tinh bột sắn (19.5 - 20% chất khô, pH= - 7) Bồn chứa Sấy trục (160 - 170oC) Thùng chứa dạng phễu xoay Cyclone Sàng (rây) Đóng gói Hình 13: Quy trình sản xuất tinh bột alpha b Tinh bột xử lý nhiệt ẩm: Sản xuất từ hồ ngâm lắng dùng để tách tinh bột sắn Phần tinh bột sắn lắng đáy hồ có độ ẩm khoảng 50% sấy qua đêm nhiệt độ 50- 80%, sau tinh bột rây mịn đóng gói Dưới tác dụng nhiệt độ, tác dụng nhiệt ẩm làm đứt liên kết phân tử, làm phá huỷ cấu trúc hạt tinh bột hồ hoá, tái liên hợp phần phân tử sấy sau Sản phẩm coi bột sắn với tên: Tao Starch Loại tinh bột dùng để nâng cao chất lượng cho nhiều loại bánh ngọt, bánh nhân hoa tráng miệng thay cho việc dùng tinh bột sắn thông thường Hiện nay, quy trình công nghệ sản xuất bột sắn bắt đầu việc ngâm tinh bột sắn khô qua đêm hồ lát gạch men (ceramic) láng xi-măng Độ ẩm bánh tinh bột khoảng 50% tinh bột sấy mặt sàn nóng c Tinh bột sắn dạng hạt (sago) (bột cọ): Quy trình sản xuất bột cọ dạng hạt gồm xử lý nhiệt ẩm xử lý học Tinh bột sắn làm ẩm qua đêm hồ ceramic tới 50% tạo dạng o hình cầu cách lắc liên tục sấy nhiệt độ 250- 300 C làm nguội sấy lần (50- 80oC sang nóng phân loại đóng gói Khi nấu, hạt tinh bột có tính chấ rấtt đặc biệt: bên bề mặt hạt mềm suốt bên lại cứng đục ii Tinh bột sắn biến tính phương pháp hoá học: 32 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH Tinh bột sắn bị biến tính nhiều loại hợp chất khác Dựa chất biến đổi xảy phân tử tinh bột, Kovalxkaia (1994) chia tinh bột biến tính phương pháp hóa học thành loại: tinh bột bị cắt tinh bột bị thay • Nhóm tinh bột cắt: thường có độ nhớt thấp, mạch tinh bột bị cắt acid, chất oxy hoá vài loại muối Kết phân tử tinh bột xảy tượng đứt gãy liên kết glycoside liên kết khác, giảm trọng lượng, xuất số liên kết phân tử Cấu trúc hạt tinh bột bị phá vỡ nhiều, nhiên chúng giữ nguyên Tinh bột bị cắt theo kiểu có nhiều ứng dụng như: tinh bột hòa tan dùng thí nghiệm phân tích hoá học Tinh bột biến tính acid dùng để phủ giấy, tăng độ bền giấy nên cải thiện chất lượng in… Trong công nghệ thực phẩm, tinh bột loại dùng để tạo cấu trúc gel sản xuất bánh kẹo Tinh bột oxy hoá xếp vào nhóm Một số loại tinh bột bị oxy hoá KMnO4 môi trường acid thay agar, pectin sản xuất bánh kẹo, kem, sản phẩm sữa sản phẩm đồ hộp Các sản phẩm bị oxy hoá yếu dùng sản xuất bánh mì để cải thiện tính chất học, tăng khả giữ khí bột nhào, giảm thời gian lên men tăng chất lượng bánh Tinh bột bị oxy hoá hypochloride, H2O2, HI muối chúng sử dụng rộng rãi công nghiệp giấy Một dạng biến tính khác tinh bột xử lý ẩm, hạt tinh bột trương nở nước có mặt chất hoá học khác muối H 3PO4, methylcellulose… dẫn đến phá huỷ lần hay hoàn toàn cấu trúc hạt Tinh bột loại sử dụng chất giữ ẩm sản xuất kẹo, kem, bánh pudding, loại bánh mì, mì sợi, nhiều loại thức ăn kiêng Trong trường hợp xử lý độ ẩm cao, tinh bột bị gần hoàn toàn tính chất cấu trúc ban đầu, tạo dạng tinh bột- protein dùng kĩ thuật công nghệ thực phẩm để sản xuất sản phẩm từ thịt cá… • Tinh bột thay thế: nhóm tinh bột mà tính chất chúng thay đổi liên kết với gốc hoá học hay copolymer hoá với hợp chất cao phân tử khác Tinh bột dạng có gốc rượu Carbon thứ 2, 3, tham gia vào phản ứng với hợp chất vô hữu (như H3PO4 muối chúng để tạo tinh bột phosphate) Hai mạch polysaccharide bị gắn vào liên kết dạng cầu nối Trong trường hợp này, tính chất tinh bột bị thay đổi rõ rệt kể lượng chất hoá học sử dụng Thông thường, tinh bột loại (còn gọi di- tinh bột) có độ nhớt độ bền dính cao, kế điều kiện đông lạnh Chúng sử dụng để sản xuất sản phẩm cần bảo quản lạnh kem, mayonnaise, loại sốt sản phẩm cho trẻ em Khi xử lý tinh bột với acid acetic ta thu tinh bột acetate Hàm lượng nhóm acetate chiếm từ 3- 6% tuỳ điều kiện trình xử lý Tinh bột acetate dùng sản xuất đồ hộp, loại thực phẩm khô, công nghiệp dệt công nghuệp giấy Tinh bột xử lý với số hợp chất nhtư HCOOH, sodiumtrimetaphosphate để nhận dạng biến tính gọi tinh bột liên kết ngang, có độ bền nhiệt học cao, sử dụng sản xuất thực phẩm nhiều ngành công nghiệp khác Các loại tinh bột sắn phổ biến nước Đông Nam Á Thái Lan, Việt Nam tinh bột oxy hoá tinh bột biến tính acid sử dụng công nghiệp dệt giấy Việc sử dụng tinh bột hydroxyl-ethylate, tinh bột cationic tinh bột lưỡng tính để sử dụng công nghiệp giấy quy mô nhỏ Tinh bột acetate phosphate loại tinh bột dùng phổ biến công nghệ thực phẩm 33 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH a Tinh bột oxy hoá (tinh bột chlorinate): Tinh bột oxy hoá tạo thành nhờ phản ứng tinh bột sắn NaOCl (sodium hypochloride) môi trường kiềm Tinh bột oxy hoá sử dụng để tạo thành lớp hồ bề mặt giấy rời để tăng cường độ bền cho bề mặt giấy Lượng sửdụng thường từ 40- 50 tấn/ giấy Dựa nhu cầu giấy dự báo nước Châu Á, lượng tinh bột oxy hoá cần cho ngành công nghiệp khoảng 240 ngàn tấn/ năm Tinh bột sắn-nguồn tinh bột nước Châu Á-có số tính chất quan trọng khả tạo màng, tạo dạng paste với độ cao, có khả giữ nước độ nhớt có độ bền tốt, nguồn nguyên liệu phù hợp cho công nghiệp giấy khu vực Các tính chất tinh bột sắn oxy hoá nhận phụ thuộc vào điều kiện phản ứng So sánh với tinh bột bị oxy hoá mạnh, oxy hoá tinh bột mức độ nhẹ (khi tinh bột sắn ứng với 1000ppm chlorine hoạt hoá pH 10.5) tạo sản phẩm có độ nhớt dạng paste cao ổn định b Tinh bột biến tính acid: Acid (thường HCl) cho vào sữa tinh bột sắn (khoảng 20% chất khô) nhiệt độ thấp nhiệt độ hồ hoá Sau dừng phản ứng trung hoà dung dịch soda, sữa tinh bột cô đặc, loại nước sấy khô Biến tính acid tạo cho tinh bột sắn có độ nhớt thấp 30 cPs pH khoảng 5.0- 6.0 Tính chất loại tính thoái hoá thấp so với loại tinh bột khác Quá trình bảo quản tinh bột sắn biến tính acid nhiệt độ thấp 70850C không gây tượng tạo lớp màng bồn chứa c Tinh bột acetate: Là dạng sử dụng rộng rãi công nghiệp thực phẩm, đặc biệt sản xuất loại gia vị nước chấm thông thường, tạo cho vinyl acetate (tối đa 7.5%) phản ứng với sữa tinh bột sắn môi trường kiềm Mức độ acetyl hoá cho phép tinh bột acetate dùng cho thực phẩm không 2.5% d Những dạng tinh bột sắn biến tính khác dùng cho thực phẩm:  Tinh bột phosphate monoester (một nhóm H phân tử H 3PO4 hay muối chúng thay phân tử tinh bột) sản xuất cách xử lý tinh bột sắn với số hoá chất orthophosphoric acid, sodium orthophosphate, sodium tripolyphosphate Sản phẩm dùng thực phẩm có nồng độ phosphate tính theo phosphorus không 0.4% (0.5% tinh bột khoai tây lúa mì)  Di tinh bột (di- starch) phosphate: (2 nhóm hydro phân tử H 3PO4 hay muối chúng thay phân tử tinh bột) Tinh bột xử lý với sodium trimetaphosphate, phosphorus oxychloride Sản phẩm thu phải có nồng độ phosphate không vượt 0.04% (0.14% với tinh bột khoai tây lúa mì)  Tinh bột succinate: hoá chất sử dụng phản ứng với tinh bột sắn succinic acid, ortenylsuccinic alhydride Sản phẩm thu có hàm lượng gốc ortenylsuccinic không 0.3%  Tinh bột hydroxyl-propyl: tinh bột sắn xử lý với propylene ocide (nồng độ tối đa 10%) với propylene chlorohydrine (không 1mg/ kg) Số lượng gốc hydroxyl- propyl sản phẩm không vượt 7.0%  Di-starch phosphate hydroxyl- propyl: hợp chất sử dụng để biến tính tinh bột gồm sodium trimetaphosphate, phosphorus oxychloride propylene ocide 34 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH (với nồng độ tối đa 10%) hay propylene chlohydrine (không 1mg/ kg) Số lượng gốc hydroxyl- propyl sản phẩm không vượt 4.0%  Di-starch phosphate acetylate: tinh bột sắn xử lý với phosphorus oxychloride vinyl acetate (nồng độ không 7.5% hay acetic anhydric tối đa 10%) Sản phẩm phải chứa lượng phosphate tính theo phosphorus không 0.04% (0.14% tinh bột khoai tây lúa mì) V THÀNH TỰU CÔNG NGHỆ: Mặc dù khoa học kỹ thuật phát triển cho đời nhiều loại tinh bột với tính chất khác nhu cầu sản xuất loại tinh bột có đặc tính riêng biệt cách hiệu ngày tăng Tuy có nhiều phương pháp hoá học dùng để biến tính tinh bột cách có hiệu ngưòi tiêu dùng ngày e ngại với sản phẩm sản xuất theo phương pháp hoá học đặc biệt lĩnh vực thực phẩm Vì mà nhà khoa học công nghệ cố gắng nỗ lực để tìm cách biến tính tinh bột kỹ thuật hoá sinh đại nhằm khắc phục nhược điểm phương pháp hóa học cho đời sản phẩm an toàn Việc nghiên cứu sản xuất loại tinh bột giàu amylose hay giàu amylopectin phương pháp biến đổi gene có số thành tựu Mặc dù việc sản xuất giống tinh bột sắn giàu amylose hay amylose pectin với đặc tính công nghệ riêng biệt chưa thương mại hoá nhà khoa học trường Đại Học Wageningen, The Netherlands CIAT, Colombia tiến hành nghiên cứu để tạo giống sắn có hay hoàn toàn amylose phục vụ cho thương mại Họ tiến hành đột biến enzyme nhánh – branching enzyme (BE), enzyme granule bound starch synthase I (GBSS I) thu đưọc giống sắn có chứa amylose hay amylose pectin Gần Noda phát triển thêm kỹ thuật chuyển gene khác khoai tây cách chuyển GBSSI c DNA giống khoai tây chứa amylose vào giống khoai tây khác, kết tạo giống có đặc tính ta mong muốn Điều mở hứa hẹn lớn tương lai việc biến tính tinh bột bằch cách sử dụng kỹ thuật đại lĩnh vực công nghệ sinh học để tác động, điều khiển hàm lượng amylose amylose pectin, thay đổi độ lớn hạt tinh bột, độ dài mạch … để tạo giống tinh bột an toàn có đặc tính hoàn toàn phù hợp với yêu cầu sản xuất giúp đem lại nhiều lợi ích cho nhà sản xuất tiêu dùng  Sản xuất tinh bột biến tính enzyme: Một số enzyme sử dụng biến tính tinh bột: Tác dụng enzyme Enzyme Thủy phân phần Alpha-amylose Glucoamylose Tích lũy oligosaccharide Cyclomaltodextrin glucanotransferase Isoamylase Chức Tinh bột bền (Resistant Starch) Cyclomaltodextrin/ oligosaccharide Thay đổi kích thước CGTase Chậm trình thoái hóa 35 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH phân tử Thủy phân có chọn lọc Thay đổi chiều dài mạch Transglycosylation Maltogenic Amylase α-glucanotransferase Maltogenic Amylase α-glucanotransferase Tinh bột nghèo AM Bền rã đông thay đổi nhiệt độ đột ngột Oligosaccharide/AP nhánh nhiều Hình 23: Sản phẩm tinh bột biến tính enzyme dẫn xuất  Maltogenic amylase:  Cyclodextrinase: Chỉ có tác dụng thủy phân amylose tạo glucose maltose Ứng dụng: tạo tinh bột có hàm lượng amylose thấp (từ 20% amylose  5%): tránh tượng thoái hóa nhiệt độ bảo quản lạnh đông thực phẩm; tạo dung dịch tinh bột có độ nhớt cao 36 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH  α-glucanotransferase (EC 2.4.1.25) Tác dụng: thủy phân liên kết 1,4-glycoside chuyển phần bị thủy phân gắn vào vị trí (trên phân tử hay đoạn phân tử với nhau) (transglycosylation) Hình 24: Các chuyển hóa α - gluconotransferase Chức năng: giàm tượng thoái hóa, bền thay đổi nhiệt độ đột ngột, có chức giữ cấu tử hương nhờ cycloamylose 37 QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Đức Hợi tác giả khác, “Kỹ thuật chế biến lương thực”, NXB Khoa học Kĩ thuật, năm 2006 Cao Văn Hùng, “Bảo quản chế biến sắn”, NXB Nông nghiệp Đoàn Dụ tác giả khác, “Công nghệ máy chế biến lương thực”, NXB Khoa học Kĩ thuật, năm 1983 Hoàng Kim Anh, Ngô Kế Sương, Nguyễn Xích Liên, “Tinh bột sắn sản phẩm từ tinh bột sắn”, NXB Khoa học Kĩ thuật, năm 2005 Văn Minh Nhật, “Máy chế biến thực phẩm”, Trường Đại học Cần Thơ GS.TSKH.Nguyễn Bin, “Các trình thiết bị công nghệ hoá học thực phẩm”, NXB Khoa học Kĩ thuật, năm 2005 Ann, Charlotte Eliassion, “Starch in food: Structure, function and applications”, Woodhead Publishing Limited, Cambridge England Brannan J.G., Butter J.R., Cowell N.D., Lilley A.E.V., “Food engineering operations”, 3rd edition, Elsevier Applied Science, London & New York, 1990, 700p Fellow P.J., “Food processing technology: principles and practice nd edition, CRC Press, Boca Raton, 2000, 575p 10 Roy I.Whistler, Eugene F.Paschall, “Starch: Chemistry and technology”, N.Y, 1967 11 Stephen A.M, Phillips G.O, William P.A, “Food polysacchrides and their application”, second edition (food science and technology), 2006, ISBN: 0824759222 12 www.patentstorm.us 13 www.freepatentsonline.com 14 www.nationalstarch.com 15 http://www.starch.dk/ 16 http://www.jls-europe.de/ 17 http://www.fao.org/ 18 http://www.kmc.dk/ 19 http://docencia.izt.uam.mx/epa/quim_alim/tareas/almidon.pdf 20 http://www.food.gov.uk/multimedia/pdfs/phosphateddistarchphosphate.pdf 38