Seminar san xuat tinh bot khoai mi

Tinh bột khoai mì có một số tính chất đặc trưng rất có lợi khi sử dụng chúng là nguyên liệu trong chế biến thực phẩm như: - Tinh bột khoai mì không có mùi nên nó rất thuận tiện khi sử dụ

Phần I:

TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU



I TỔNG QUAN VỀ CÂY KHOAI MÌ.

1 Khái quát về nguồn gốc, đặc điểm và cấu tạo của cây và củ khoai mì.

1.1 Một số đặc điểm và nguồn gốc của cây khoai mì.

Cây khoai mì (Cassava) hay còn gọi là củ sắn có tên khoa học là Manihot esculenta

Crantz, là loại cây lâu năm có củ ăn được, được trồng chủ yếu ở các vùng nhiệt đới và cậân nhiệt đới Nó có nguồn gốc từ lưu vực sông Amazone, Nam Mỹ Đến thế kỉ XVI, khoai

mì mới được trồng ở Châu Á và Châu Phi Ở nước ta, khoai mì được trồng khắp nơi từ Bắc tới Nam

Hình 1: Cấu tạo của cây khoai mì.

Khoai mì bao gồm nhiều loại khác nhau Căn cứ vào kích thước, màu sắc củ, thân, gân lá, vị ngọt hay đắng (quyết định bởi hàm lượng acid HCN cao hay thấp) mà người ta tiến hành phân loại khoai mì Tuy nhiên trong công nghệ sản xuất tinh bột người ta phân thành hai loại:

 Khoai mì ngọt: hàm lượng HCN nhỏ hơn 50 mg/kg củ Ta có thể ăn được ngay

mà không bị ngộ độc Loại khoai mì này có hàm lượng tinh bột thấp, cho năng suất thấp, thân khoai mì yếu dễ gãy, có ít nhựa mủ, lá cây màu xanh tươi, củ nhỏ

 Khoai mì đắng: có chứa hàm lượng HCN cao trên 50mg/kg củ Khi ăn tươi sẽ bị

ngộ độc, trong thành phần khoai mì đắng chứa rất nhiều tinh bột (trên 20%) Loại khoai mì này cho năng suất cao, thân có nhiều nhựa mủ, củ lớn, lá cây có màu xanh thẫm

Cây khoai mì có thể trồng ở các bờ đất nghèo chất dinh dưỡng mà tại đó các loại cây ngũ cốc và các loại cây hoa màu khác không thể phát triển tốt được, nó có khả năng chịu được hạn hán tốt hơn các cây lương thực khác

Hình 2: Một số củ lương thực.

1.2 Một số đặc điểm về cấu tạo của củ khoai mì.

Củ sắn có kích thước dài từ 25-50cm, đường kính từ 2-4cm, có một số loại củ sắn còn to và dài hơn

Cấu tạo của củ sắn gồm 4 phần chính:

 Vỏ gỗ: có chức năng bảo vệ bên ngoài củ khoai mì khỏi những tác động của

ngoại cảnh, màu sắc có thể trắng, vàng, nâu… Vỏ gỗ mỏng, được cấu tạo bởi cellulose, chiếm khoảng 0,5-3% khối lượng toàn củ

 Vỏ thịt: chiếm khoảng 8-20% khối lượng toàn củ Vỏ thịt mềm, ngoài thành

phần cellulose là chính trong vỏ thịt còn có chứa từ 5-8% tinh bột và một số hợp chất khác như: các sắc tố, độc tố, enzyme

 Phần thịt: chiếm phần lớn khối lượng của củ khoai mì Thành phần chính của củ

là tinh bột Lượng tinh bột trong phần thịt phân bố không đều, nhiều nhất là ở lớp ngoài rồi giảm dần vào trong

 Lõi củ: thường nằm giữa củ, chạy suốt từ đầu tới cuối củ Lõi chiếm từ 0,3-1%

khối lượng toàn củ Cấu tạo chủ yếu là cellulose

Hình 3: Cấu tạo cắt ngang của củ khoai mì.

2 Thành phần hóa học của củ khoai mì.

Cũng như các loại hạt và củ lương thực khác, thành phần chính của củ khoai mì là: glucid, lipid, protid, chất xơ, khoáng, vitamin chủ yếu là vitamin nhóm B, enzyme…

Bảng 1: Thành phần hóa học của khoai mì so với một số loại củ lương thực khác (tính trên 100g).

75,02,0–

69,01,80,1

60,01,10,2

11,03,000,70

34,049,41,00,30,050,050,623

21,01,0

94

10501,2–0,100,051,910

26,51,2

117

64,075,01,50,020,060,030,14

36,41,5

156

25,030,01,2–0,050,030,6–

80,303,00

348

––––––––

2.1 Nước.

Hàm lượng ẩm trong củ khoai mì tươi cao và thay đổi theo thời gian thu hoạch Lượng ẩm cao khiến cho việc bảo quản củ tươi rất khó khăn, do đó ta phải đề ra chế độ bảo quản củ một cách hợp lí tùy theo tùng điều kiện cụ thể

- Nếu thu hoạch trễ, hàm lượng tinh bột cũng không cao vì một phần tinh bột

bị thủy phân thành đường để cung cấp chất dinh dưỡng cho mầm phát triển Khoai mì càng già thì càng khó chế biến

Vì những nguyên nhân trên, khi thu hoạch khoai mì để sản xuất tinh bột, ta cần phải thu hoạch đúng thời hạn để hàm lượng tinh bột là cao nhất

Tinh bột trong khoai mì tồn tại dưới dạng các hạt tinh bột có kích thước 3-34µm Tinh bột khoai mì có một số tính chất đặc trưng rất có lợi khi sử dụng chúng là nguyên liệu trong chế biến thực phẩm như:

- Tinh bột khoai mì không có mùi nên nó rất thuận tiện khi sử dụng chúng cùng với các thành phần có mùi trong thực phẩm

- Tinh bột khoai mì trong nước sau khi được gia nhiệt sẽ tạo thành sản phẩm có dạng paste trong suốt nên rất thuận tiện trong việc sử dụng chúng cùng

- Tỉ lệ amylopectin : amylo trong tinh bột khoai mì cao (80:20) nên gel tinh bột có độ nhớ, độ kết dính cao và khả năng gel bị thoái hóa rất thấp.

Hình 3: Hình dạng hạt tinh bột khoai mì.

Hình 3: Đồ thị biểu hiện mối tương quan giữa độ nhớt của tinh bột khoai mì so với tinh bột của một

số hạt lương thực (sử dụng 3g tinh bột có độ ẩm 14% trong 25ml nước cất)

Bảng 2: Thành phần acid amine của củ khoai mì.

LysineMethionineTryptophanPhenylalanineThreonineValineLeucineIsoleucineArginineHistidine

3013333232130204013

2.5 Độc tố.

Ngoài những chất dinh dưỡng trên trong khoai mì còn có chứa một chất có khả năng gây độc cho người sử dụng là HCN Trong củ khoai mì, HCN tồn tại dưới dạng cyanogenic glucoside gồm 2 loại linamarin và lotaustralin

- Linamarin (C10H17O6N): là 1 phức chất của glucose và hydrocyanic acid tạo thành Linamarin bị thủy phân sinh ra HCN dưới tác dụng của enzyme linamanase Linamanase được giải phóng ra khỏi tế bào khi củ khoai mì bị cắt hoặc chà xát

- Lotaustralin (C11H19C6N):

Các glucoside này hòa tan tốt trong nước nên trong quá trình sản xuất tinh bột khoai mì, độc tố theo dịch nước thải ra ngoài Vì vậy mặc dù khoai mì đắng có hàm lượng độc tố cao tinh sản phẩm tinh bột và khoai mì lát từ khoai mì đắng vẫn sử dụng làm thức ăn cho người và gia súc tốt

Một điểm cần chú ý khi sản xuất tinh bột từ khoai mì là quá trình tách dịch bào phải tiến hành nhanh, nếu không HCN sẽ tác dụng với Fe tạo thành sắt cyanate có màu xám làm ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm tinh bột

Các glucoside này chủ yếu tập trung nhiều ở vỏ cùi và lõi nên dễ dàng tách bỏ khi sử dụng bằng cách bóc vỏ và ngâm trong nước

Bảng 3: Hàm lượng HCN trong các phần của củ khoai mì.

Hàm lượng (mg/kg củ)

Vỏ gỗVỏ cùiHai đầu củThịt củLõi

7,621,616,29,7215,8

2.6 Enzyme.

Trong khoai mì, các chất polyphenol và hệ enzyme polyphenoloxidase có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng nguyên liệu trong quá trình bảo quản và chế biến Khi chưa đào, hoạt độ enzyme trong khoai mì yếu, sau khi đào thì mọi chất men đều hoạt động mạnh

Polyphenoloxidase xúc tác quá trình oxy hóa polyphenol tạo thành octoquinon sau đó trùng hợp với các chất không có bản chất phenol như acid amine để hình thành các sản phẩm có màu

Trong nhóm polyphenoloxidase có những enzyme oxy hóa các monophenon mà điển hình là tyrosinase xúc tác sự oxy hóa tyrosine tạo thành quinon tương ứng Sau một số chuyển hóa, quinon này sinh ra sắc tố màu xám đen gọi là melanine Đây là một trong những nguyên nhân làm cho thịt khoai mì có màu đen mà thường gọi là khoai mì chạy

nhựa Vì enzyme tập trung trong mủ ở vỏ cùi cho nên các vết đen cũng xuất hiện trong thịt củ bắt đầu từ lớp ngoại vi.

Hình 4: Cơ chế tạo thành melanin từ tyrosine với sự xúc tác của enzyme tyrosinase.

Khi khoai mì đã chạy nhựa, khi luộc ăn thì sượng, khi mài xát thì khó phá vỡ tế bào giải phóng tinh bột do đó hiệu suất tách tinh bột thấp, mặt khác tinh bột không trắng

Khi chế biến, tannin còn tác dụng với sắt tạo thành sắt tannate cũng có màu xám đen Cả hai chất này đều ảnh hưởng tới màu sắc tinh bột nếu khi chế biến không tách dịch bào nhanh và triệt để

Mặt khác, độ tinh sạch của nước phục vụ cho quá trình sản xuất tinh bột cũng cực

kì quan trọng Nguyên nhân là do tinh bột có khả năng hấp thụ rất mạnh các chất điện ly và các hợp chất keo nên sự tồn tại của các tạp chất keo và ion trong dung dịch với nồng độ nhỏ cũng làm ảnh hưởng tới màu sắc, độ sáng bề mặt cũng như một số tinh chất hoá lý của tinh bột thành phẩm

Nguy hiểm hơn nữa là nếu trong nước có mặt nhiều ion sắt thì các ion này sẽ kết hợp với tannin hoặc hoặc HCN tạo thành các chất làm sậm màu sản phẩm Vì vậy, xử lý nước trong quá trình sản xuất tinh bột là không thể thiếu

Để đánh giá chất lượng nước, người ta dựa vào một số chỉ tiêu sau:

- Chỉ tiêu cảm quan: màu sắc, độ trong, mùi, vị

- Chỉ tiêu hoá lý: pH, độ cứng, độ kiềm, hàm lượng các ion…

- Chí tiêu vi sinh

Phần II:

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI MÌ



I SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ.

Tinh bột khoai mì đã được sản xuất từ rất lâu trên thế giới cũng như ở nước ta Tinh bột khoai mì sản xuất bằng phương pháp thủ công cũng cho chất lượng tinh bột khá cao Các phương pháp sản xuất tinh bột khoai mì hiện đại cũng dựa trên nền tảng các quá trình trong sản xuất thủ công Sự khác nhau ở đây là việc đưa vào quy trình một số thiết bị hoạt động liên tục, tự động làm tăng hiệu quả của quá trình sản xuất, tăng năng suất và chất lượng của tinh bột thành phẩm

Phương pháp hiện đại để sản xuất tinh bột là phương pháp cơ học Dựa theo tính chất của tinh bột là không hòa tan trong nước, kích thước hạt nhỏ, tỉ trọng của hạt tinh bột chênh lệch nhiều với nước mà dùng các biện pháp nghiền, rây, rửa, lắng hoặc li tâm để tách lấy tinh bột

Hiện tại có thể sản xuất tinh bột khoai mì từ hai nguồn nguyên liệu:

- Khoai mì tươi

- Khoai mì lát sấy khô

II THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ.

1 Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột từ củ khoai mì.

1.1 Lựa chọn và bảo quản nguyên liệu.

Lựa chọn nguyên liệu để đưa vào sản xuất tinh bột là khâu đầu tiên rất quan trọng, góp phần quyết định chất lượng của tinh bột thành phẩm sau này

Phương pháp lựa chọn nguyên liệu hiện nay chủ yếu là phương pháp cảm quan Cách thực hiện như sau: chọn củ trung bình rồi bẻ làm đôi, nếu ta chỉ cần dùng một lực vừa phải bẻ gãy củ và thấy thịt củ săn chắc, khô, trắng đục thì có thể coi là đạt yêu cầu vì củ còn tươi, thu hoạch đúng tuổi, hàm lượng tinh bột cao Nếu bẻ gãy củ cũng dễ dàng nhưng thấy thịt sắn có màu vàng nhạt, chắc nhưng phần giữa củ ướt thì đó là khoai mì non, hàm lượng tinh bột thấp Nếu phải dùng một lực mạnh mới có thể bẻ gãy củ hoặc không bẻ được thì đó là khoai mì già, hàm lượng tinh bột thấp, nhiều xơ

Hiện nay chưa có quy định chung về chất lượng sắn đưa vào sản xuất tinh bột nhưng ở từng nhà máy đều có quy định riêng về chỉ số chất lượng Ví dụ như:

- Hàm lượng tinh bột trong củ sắn phải từ 14-15% trở lên

- Lượng củ nhỏ và ngắn (chiều dài nhỏ hơn 10cm, đường kính củ chỗ lớn nhất nhỏ hơn 1,5cm) không quá 4%

- Củ dập nát và gẫy vụn không quá 3%

- Lượng đất và tạp chất chiếm tối đa 1,5-2%

- Không có củ thối

- Củ có dấu vết chạy nhựa không quá 3%

- Nếu chế biến ngay trong vòng 3 ngày trở lại thì cuống khoai mì có thể ngắn, nhưng nếu bảo quản dự trữ lâu hơn thì cần phải để cuống dài

Khoai mì sau khi thu mua về có thể chưa đưa vào sản xuất ngay thì phải bảo quản khoai mì tươi trong một khoảng thời gian nhất định Thêm vào đó khoai mì còn là một loại củ khó bảo quản vì dễ bị biến chất, dễ hư hỏng nên việc bảo quản khoai mì cũng phải tuân theo một số nguyên tắc nhất định như tạo điều kiện bảo quản cáng giống khi chưa đào thì càng bảo quản được lâu

Một số phương pháp bảo quản khoai mì tươi:

- Bảo quản trong hầm kín: mục đích của việc bảo quản trong hầm kín là hạn chế sự hoạt động của các enzyme oxy hóa, một trong những nguyên nhân làm hư hỏng củ Yêu cầu hầm phải kín hoàn toàn, phải có mái che để tránh nước chảy vào

- Bảo quản bằng cách phủ cát khô: chọn củ có kích thước đều, không bị dập nát xếp thành luống cao 0,5-0,6m, rộng 1,2-1,5m, chiều dài khoảng 4m Sau đó phủ đều cát lên, chiều dày lớp cát ít nhất là 20cm

- Bảo quản bằng cách nhúng hoặc phun dung dịch nước vôi 0,5%, sau đó dùng trấu hoặc cát phủ kín đống khoai mì, bảo quản theo phương pháp này có thể bảo quản trong 15-25 ngày

Tuy nhiên, để chất lượng tinh bột thành phẩm là tốt nhất, khoai mì sau khi thu mua về nên chế biến ngay trong vòng 48h

1.2 Ngâm.

1.2.1 Mục đích.

Quá trình ngâm nhằm mục đích tách bớt một lượng chất hòa tan trong nguyên liệu, làm bở đất cát để nâng cao hiệu suất quá trình rửa sau này

1.2.2 Thông số kỹ thuật.

Thời gian: 4-8h tùy theo loại nguyên liệu và mức độ nhiễm bẩn từ củ

Hóa chất sử dụng: cho CaO vào nước ngâm với hàm lượng 1,5 kg/m3 để ức chế sự hoạt đôïng của vi sinh vật đồng thời làm tăng độ hòa tan của một số chất màu sinh ra do pỉan ứng oxi hóa

1.3 Rửa và bóc vỏ.

1.3.1 Mục đích.

Nguyên liệu sau khi ngâm thì được đem đi rửa và bóc vỏ Mục đích của quá trình rửa và bóc vỏ là làm sạch nguyên liệu và tách bỏ phần vỏ lụa của củ vì nếu rửa không sạch thì đất cát sẽ làm mòn răng máy nghiền và làm giảm hiệu suất nghiền Mặt khác, nếu tạp chất lẫn vào tinh bột sẽ làm tăng độ tro, độ màu thành phẩm, tinh bột sẽ không có chất lượng cao

1.3.2 Các biến đổi trong quá trình rửa và bóc vỏ.

Biến đổi vật lý:

Sau khi rửa sẽ tách được 94-97% tạp chất ra khỏi củ, khối lượng củ giảm còn 93-94,5%

Biến đổi hóa lý:

Có sự tách một số chất hoà tan trong nguyên liệu như độc tố, sắc tố,

tannin… vào trong nước rửa.

Biến đổi hóa sinh:

Sự hoạt động của các enzyme oxi hóa làm đen sản phẩm

1.3.3 Phương pháp rửa và bóc vỏ.

1.3.3.1 Phương pháp thủ công.

Ở những nhà máy vừa và nhỏ, người ta tách bỏ nguyên phần vỏ (gồm phần vỏ lụa và vỏ cùi) và chỉ dùng phần lõi của củ – phần có cấu trúc mềm xốp để sản xuất tinh bột

Với những thiết bị đơn giản có sẵn và nguồn năng lượng hạn chế của các nhà máy này, việc dùng nguyên củ để sản xuất sẽ gặp khó khăn trong khâu nghiền cũng như trong khâu rửa đất cát, gọt vỏ… trong khi lượng tinh bột thu được là không cao (do nghiền không hiệu quả)

Người ta có thể tách vỏ củ bằng tay Củ được khía ngang, dọc đến một độ sâu nhất định tuỳ vào bề dày của vỏ, sau đó dễ dàng được lột ra Bụi bẩn, đất cát… còn vương lại trên bề mặt lõi của củ bây giờ có thể được rửa sạch một cách dễ dàng và những củ đã

được lột vỏ được đẩy vào bồn ximăng, ngâm trong nước cho đến khi được lấy ra để nghiền Thỉnh thoảng dùng chân đạp nhẹ cũng rửa được những chất bẩn còn bám.

Hình 5: Dao tách vỏ thịt của củ khoai mì.

1.3.3.2 Phương pháp cơ giới.

Ở những nhà máy lớn, người ta sử dụng nguyên củ để sản xuất Việc rửa củ ở đây không chỉ để rửa sạch củ mà còn để tách lớp vỏ lụa bên ngoài của vỏ Vì chỉ có lớp vỏ lụa

bị tách nên ta sẽ thu được tinh bột trong phần vỏ cùi, như vậy tính kinh tế sẽ cao hơn Phần vỏ cùi chiếm đến 8,5% khối lượng toàn củ

Nguyên tắc: củ được rửa sạch dưới áp lực của nước, ma sát giữa các củ cũng như

ma sát giữa củ với thành thiết bị, với cánh quay

 Khi củ được đẩy ra đến đầu bên kia, chúng đã được rửa sạch đất cát và được lột vỏ một phần

 Tạp chất nhẹ sẽ nổi lên trên theo nước ra ngoài, tạp chất nặng, đất cát… lắng xuống và được tháo theo chu kỳ qua lỗ của bồn ximăng

Lưới lọc tạp chất nặng

Rãnh tháo nước thải và tạp chất

Thanh đảo trộn Nguyên liệu

Nước

Cửa tháo liệu

Hình 6: Thiết bị rửa củ khoai mì.

 Một thiết bị rửa có hiệu quả cao khác là thiết bị rửa dạng thùng quay với ống bên trong để xịt nước rửa củ Thùng có thể làm bằng gỗ hay bằng lưới kim loại, chiều dài 3-4 m, đường kính 1m, được lắp vào bồn ximăng, cánh quay được lắp dọc theo thùng

Tuỳ thuộc mức độ và đặc tính tạp chất của nguyên liệu mà thới gian rửa có thể từ 8-15 phút, chi phí nước rửa từ 2-4 tấn / 1 tấn nguyên liệu

1.4 Cắt khúc.

1.4.1 Mục đích.

Nguyên liệu sau khi được rửa sạch và bóc vỏ thì được đưa vào thiết bị cắt khúc Mục đích của quá trình cắt khúc là cắt nhỏ nguyên liệu để quá trình nghiền tiếp theo đạt hiệu quả cao hơn

1.4.2 Các biến đổi trong quá trình cắt khúc.

Biến đổi vật lý:

Củ khoai mì ban đầu có kích thước 15-20cm được cắt thành những đoạn nhỏ hơn có kích thước 5-6cm

1.4.3 Thiết bị cắt khúc.

 Cấu tạo: thiết bị cắt khúc có dạng hình hộp chữ nhật thông hai đầu Một đầu cho nguyên liệu đi vào, một đầu để tháo nguyên liệu ra sau khi cắt khúc Thực hiện chức năng cắt khúc là hệ thống dao cắt được bố trí xung quanh một trục chuyển động nhờ động cơ

Hình 6: Thiết bị cắt khúc khoai mì.

 Nguyên tắc hoạt động: củ khoai mì sau khi rửa sạch được hệ thống băng tải vận chuyển đưa vào thiết bị cắt khúc Nhờ động cơ, hệ thống dao cắt chuyển động xung quanh trục và cắt nhỏ củ khoai mì Khoai mì sau khi cắt đi ra khỏi thiết bị và chuẩn bị vào máy nghiền

1.5 Nghiền.

1.5.1 Mục đích.

Mục đích của quá trình nghiền là giải phóng tinh bột khỏi tế bào bằng cách phá vỡ màng tế bào khoai mì Đây là khâu quan trọng nhất trong việc quyết định hiệu suất thu hồi tinh bột Sự phá vỡ màng tế bào càng triệt để thì hiệu suất tách tinh bột càng cao

1.5.2 Các biến đổi trong quá trình nghiền.

Biến đổi vật lý:

Có sự thay đổi kích thước của nguyên liệu Tế bào tinh bột bị phá vỡ giải phóng tinh bột dưới dạng những hạt có kích thước rất nhỏ Nguyên liệu bây giờ là khối bột nhão mịn, có độ ẩm khoảng 80% (độ mịn khác nhau tuỳ theo công nghệ và thiết bị sử dụng)

Biến đổi hóa sinh:

Khi xé nát vỏ tế bào, các enzyme trong tế bào cũng được giải phóng và có điều kiện hoạt động, nhất là các enzyme thuỷ phân tinh bột, enzyme oxi hoá khử như polyphenoloxydase sẽ làm sẫm màu sản phẩm

Biến đổi sinh học:

Vì củ rửa sạch trước khi nghiền và thời gian không quá lâu nên sự phát triển của vi sinh vật là không đáng kể

1.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiền.

Hiệu suất nghiền: được tính bằng phần trăm tinh bột được giải phóng trong quá trình nghiền Phá vỡ tế bào càng triệt để thì hiệu suất nghiền càng cao Giá trị đó sau mỗi lần nghiền có thể dao động từ 70-90%

Caùc yeâu toâ ạnh höôûng ñeân hieôu suaât nghieăn:

- Soâ voøng quay: soâ voøng quay caøng lôùn thì hieôu suaât nghieăn caøng cao

- Loê löôùi nhoû thì hieôu suaât nghieăn lôùn nhöng naíng suaât giạm vaø chi phí naíng löôïng taíng cao

- Chaât löôïng buùa nghieăn

Raât khoù ñeơ giại phoùng taât cạ caùc hát tinh boôt, keơ cạ vôùi maùy nghieăn coù hieôu quạ cao neâu chư vôùi moôt laăn nghieăn Vì theâ maø khoâi chaùo sau khi nghieăn laăn 1 thöôøng ñöôïc nghieăn tieâp laăn 2 tröôùc khi ñem ñi lóc

1.5.4 Thođng soâ kyõ thuaôt.

- Soâ voøng quay

- Ñöôøng kính tang quay

- Soâ löôïng buùa nghieăn

- Kích thöôùc loê löôùi

1.5.5 Phöông phaùp nghieăn.

1.3.3.2 Phöông phaùp thụ cođng.

ÔÛ nhöõng cô sôû sạn xuaât nhoû ôû moôt soâ vuøng troăng khoai mì, cụ khoai mì vaên ñöôïc nghieăn baỉng tay tređn nhöõng mieẫng tre

ÔÛ nhöõng nôi sạn xuaât khoạng vaøi traím kilo boôt haỉng ngaøy thì ngöôøi ta duøng nhöõng dúng cú cô khí ñôn giạn coù caâu táo nhö sau:

 Moôt maùy maøi xaùt ñôn giạn nhöng hieôu quạ ñöôïc laøm baỉng moôt taâm saĩt má ñieôn ñöôïc ñúc loê baỉng ñinh, sau ñoù kép chaịt taâm saĩt ñoù quanh moôt baùnh xe vôùi beă maịt coù meùp nhón, saĩc höôùng ra ngoaøi Baùnh xe coù theơ ñöôïc quay baỉng tay, nhöng thöôøng ñöôïc quay baỉng caùch ñáp baỉng chađn Ngöôøi cođng nhađn seõ aân cụ leđn beă maịt nghieăn Hoaịc beă maịt nghieăn seõ ñöôïc gaĩn leđn moôt beđn moôt ñóa quay coù gaĩn tay quay Boôt nghieăn seõ ñöôïc thu trong gioû hay nhöõng vaôt chöùa baỉng goê roăi ñem ñi lóc

Hình 7: Thieât bò maøi xaùt khoai mì baỉng tay.

 Máy nghiền chạy bằng sức nước: trong máy nghiền thuỷ lực, máy xe nước được quay bởi một bánh đà, làm chạy dây đai truyền động cho tay quay của thùng nghiền Thùng này có đường kính khoảng 20-30cm, thùng được gắn lên một bàn nghiền Người công nhân, ngồi ở bàn sẽ ấn củ vào thùng Khối nghiền sẽ được đẩy qua khe hở hẹp giữa thùng và giá đỡ, vào máng rồi được cho qua khâu lọc.

Những thiết bị nghiền ở trên đều được làm bằng những tấm kim loại có đục lỗ Dù không mắc, nhưng chúng tương đối không được hiệu quả vì những tấm nghiền thường phải được thay thường xuyên do rất nhanh mòn

1.3.3.2 Phương pháp cơ giới.

Máy nghiền chạy bằng động cơ được dùng khi cần sản xuất với năng suất cao, khoảng 10 tấn củ khoai mì tươi mỗi ngày Thiết bị thường dùng nhất hiện nay là máy nghiền Jahn

 Cấu tạo: Máy nghiền này có một rotor làm bằng gỗ cứng hay ống thép, có đường kính khoảng 50 cm, trên đó có rạch những rãnh theo chiều dọc để gắn những lưỡi dao hay lưỡi cưa Tuỳ theo nhu cầu mà có thể có từ 10 đến 12 răng cưa trên lưỡi dao Các lưỡi dao được đặt cách nhau khoảng 6-7 mm

Hình 8: Hình dạng của thiết bị mài xát khoai mì hoạt động nhờ động cơ.

 Nguyên tắc hoạt động: nguyên liệu sau khi nhập vào máy nghiền được máy nghiền thành khối bột mịn nhờ sự cọ xát của bộ phận nghiền quay xung quanh một trục nhờ động cơ ới củ khoai mì và với tấm lưới chắn Trong quá trình nghiền ta có xối nước để nước đưa bột nghiền ra ngoài thông qua lỗ lưới

Hình 9: Cấu tạo của thiết bị mài xát khoai mì đơn giản.

1.6 Tách bã thô.

1.6.1 Mục đích.

Hỗn hợp thu được sau khi nghiền không chỉ chứa tinh bột mà còn lẫn các tạp chất khác như vỏ tế bào, dịch bào thoát ra do quá trình nghiền, tế bào còn nguyên, nước… Do đó, quá trình tách bã thô nhằm mục đích tách phần lớn lượng bã thô ra khỏi hỗn hợp

1.6.2 Cách tiến hành.

Nguyên liệu sau khi ra khỏi thiết bị nghiền được pha loãng đến nồng độ 27oBx bằng nước sạch hoặc nước thu được sau quá trình tách tinh bột Hỗn hợp sau khi pha loãng được đưa đến thiết bị rây để tách tinh bột tự do ra khỏi các tạp chất lớn Sau khi qua rây nguyên liệu được chia làm 2 phần:

- Phần không lọt qua rây gồm các xơ lớn, các mảnh vụn và những hạt tinh bột tự do chưa tách hết được đưa xuống máy nghiền lần thứ hai

- Phần lọt qua rây được đưa qua máy li tâm để tách dịch bào

1.6.3 Các biến đổi trong quá trình tách bã thô.

Biến đổi vật lý:

Sau quá trình tách ta thu được hai phần: phần bã thô và phần nước dịch (sữa tinh bột) Bã thô bao gồm cellulose và các hạt có kích thước to bị giữ lại trên rây và được tách ra ngoài nên phần nước dịch chỉ chứa các hạt tinh bột có kích thước nhỏ hơn và một lượng lớn các chất hòa tan Kích thước hạt huyền phù trong nước dịch giảm

Biến đổi hóa học:

Biến đổi hóa lý, hóa sinh, sinh học:

Không đáng kể

1.6.4 Thông số kỹ thuật.

- Nồng độ chất khô của hỗn hợp đưa vào thiết bị rây: 27oBx

- Nồng độ chất khô của dung dịch sữa tinh bột sau khi qua rây có thể dao động trong khoảng 8-10o Bx

- Kích thước lỗ rây: φ 0,7mm

- Hệ số rửa tách tinh bột tự do khoảng 85%

1.6.5 Vấn đề.

Bã sau khi tách vẫn còn một lượng tinh bột tự do bám lại Vì vậy, để tăng hiệu quả của quá trình tách, người ta thu hồi lượng bã cho trở lại máy nghiền Sau khi nghiền xong, bã tiếp tục được tách lượng tinh bột sót Tuy nhiên trong bã vẫn còn lại một lượng nào đó không thể tách hết được Ngoài tinh bột ra còn một lượng dextrin, đường, chất pectin, chất khô của bã Vì vậy, bã thô sẽ được đưa ra bể chứa bã đểå tận dụng làm thức ăn gia súc

1.6.6 Thiết bị tách bã thô.

Để tách bã thô, người ta có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau

1.6.6.1 Thiết bị rây (Screening – machine).

Thiết bị rây quay (The rotating screen).

 Cấu tạo: Dạng đơn giản của một thiết bị rây quay bao gồm một khung hình nón làm bằng gỗ cứng, cố định vào một góc, đặt hơi nghiêng, có trục nằm ngang dài ít nhất 3m, được phủ bằng một lớp vải thông thường hoặc gắn một lưới mỏng bằng hợp kim của đồng và phospho Lưới này được ưa chuộng hơn do nó có độ bền cao hơn Tuy nhiên, khi sử dụng lưới, ta phải thường xuyên chải để làm sạch tạp chất gây bít lỗ rây

Hình 10: Cấu tạo của thiết bị rây quay.

 Nguyên tắc hoạt động: dung dịch sữa tinh bột được cấp vào ống hình nón phía đầu nhỏ Khi rây quay với vận tốc 50 vòng/phút, hỗn hợp sẽ từ từ di chuyển xuống đầu còn lại và được đưa ra bể chứa Trong khi đó, nước được phun với áp suất khoảng 6at qua các lỗ trên trục Vì thế khi hỗn hợp đến đầu kia thì hầu như đã được rửa sạch Sữa tinh bột được thu sau khi lọt qua rây Bã đi ra nhờ phương pháp này còn chứa một lượng lớn tinh bột do đó sẽ được đem nghiền và làm thức ăn gia súc Lưới rây được lắp sát thành và hơi thấp xuống phía dưới để đảm bảo hỗn hợp có thể đi qua dễ dàng

Hình 11: Nguyên tắc tháo bã của thiết bị rây quay.

Người ta có thể trang bị thêm hai bộ chổi quét cho rây quay, một bộ được đặt tại cửa ra còn một bộ hoạt động như cánh gạt Cả hai bộ hoạt động cùng lúc đảm bảo cho lưới rây luôn sạch để dịch chứa tinh bột chảy qua Lưới rây được gắn trên một khung nhôm có thể tháo rời thuận tiện cho việc thay đổi lưới rây khi cấn thiết

 Ưu, nhược điểm của thiết bị rây quay:

- Ưu điểm: hạn chế được sự bít lưới do các chất có khả năng tạo keo do thiết bị quay trong quá trình hoạt động và có 2 bộ chổi quét để cào sạch bã ra khỏi lưới

- Nhược điểm: hiệu suất thu hồi tinh bột không cao, tốn nước Hiện nay các loại thiết bị rây quay đơn như vậy thường chỉ được sử dụng cho các nhà máy có quy mô vừa vì trong các nhà máy lớn thì tinh bột phải được lấy một cách triệt để có thể kèm theo tiêu hao một lượng nước nhỏ nhất

Thiết bị rây rung (The shaking screen).

 Cấu tạo: trong những nhà máy lớn, kiểu rây quay được thay thế bằng kiểu rây rung Thiết bị bao gồm một khung hơi nghiêng theo phương ngang, dài khoảng 4m và được lót bởi một lưới kim loại mỏng Khung của rây được truyền chuyển động rung dọc theo chiều dài nhờ một thanh truyền lệch tâm

 Nguyên lý hoạt động: sữa tinh bột sau khi được pha loãng với một lượng nước trong thiết bị phân phối sẽ được dẫn qua một đoạn ống đến đầu cao của khung rây

Hiệu quả của quá trình rây có thể được cải thiện bằng cách thêm một hoặc nhiều rãnh cạn nằm ngang trên bề mặt sàng Nhờ vào chuyển động rung của sàng, những rãnh này tạo ra chuyển động xoáy mạnh làm việc tách những hạt tinh bột ra khỏi hỗn hợp diễn ra tốt hơn.

1.6.6.2 Thiết bị li tâm.

Để tăng hiệu quả của quá trình tách có thể sử dụng máy li tâm Dưới tác dụng của lực li tâm, do chênh lệch khối lượng nên phần bã và nước dịch có chứa các hạt tinh bột sẽ được tách riêng

Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị li tâm xem trong phần tách dịch bào

1.7 Tách dịch bào.

1.7.1 Mục đích.

Quá trình tách dịch bào nhằm mục đích loại phần dịch bào có chứa polyphenol và enzyem polyphenoloxydase và các hợp chất hòa tan khác để hạn chế quá trình oxy hóa làm chuyển màu tinh bột và các phản ứng hóa học, hóa sinh khác ảnh hưởng đến chất lượng của tinh bột thành phẩm

1.7.2 Các biến đổi trong quá trình tách dịch bào.

Biến đổi vật lý:

Tinh bột qua quá trình tách dịch bào được kết thành khối chặt hơn, tỉ trọng khối tinh bộât tăng

Biến đổi hóa học:

- Hàm lượng chất khô của sản phẩm tăng

- Vào giai đoạn đầu sẽ xảy ra phản ứng tạo phức bền giữa tinh bột và protein, acid béo… Và hầu như ta không thể tách được tinh bột tinh khiết ra khỏi phức này Điều này làm cho giá trị tinh bột giảm đáng kể khi sử dụng để chế biến các sản phẩm khác Vì vậy các quá trình tách dịch bào phải diễn ra nhanh

- Độ tinh khiết của sản phẩm tăng do các hợp chất như polyphenol, HCN, sắc tố… đi theo nước ra ngoài

Biến đổi hóa lý:

Sau quá trình tách dịch bào ta thu được hai phần là phần nước dịch và phần tinh bột ướt

Biến đổi hóa sinh:

Trong thành phần dịch bào có chứa nhiều chất khác nhau nhưng trong sản xuất tinh bột đặc biệt chú ý tới các hợp chất polyphenol và hệ enzyme polyphenoloxydase Khi tế bào của củ bị phá vỡ, các polyphenol tiếp xúc với oxy và dưới tác dụng của enzyme polyphelnoloxydase sẽ oxy hóa tạo thành chất màu làm cho tinh bột mất màu trắng Lớp tinh bột phía trên bề mặt sẽ bị oxy hóa nhanh hơn lớp dưới Khi tinh bột chuyển màu thì không thể tẩy rửa hoàn toàn chất màu khỏi tinh bột bằng nước sạch được Quá trình oxy hóa bắt đầu từ khi mài xát đặc biệt xảy ra nhanh khi các máy đảo trộn sữa tinh bột thô

Tinh bột chuyển màu sẽ làm giảm giá trị của sản phẩm Do đó để hạn chế phản ứng này xảy ra quá trình tách dịch bào phải diễn ra nhanh và triệt để.

Biến đổi sinh học:

Trong dịch bào thường có chứa đường và các hợp chất dinh dưỡng khác là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Nếu để dịch bào tiếp xúc với tinh bột quá lâu, vi sinh vật sẽ sử dụng tinh bột như một nguồn cơ chất và quá trình lên men sẽ diễn ra mạnh mẽ tạo ra ethalnol, acid hữu cơ và các sản phẩm trao đổi chất khác làm ảnh hưởng tới chất lượng của tinh bột thành phẩm Do đó cũng cần hạn chế thời gian tiếp xúc giữa tinh bột và dịch bào

1.7.3 Cách tiến hành.

Phần dung dịch lọt qua rây sau khi tách bã thô được đưa vào thiết bị li tâm để tách dịch bào Để tách triệt để được dịch bào phải tiến hành li tâm ít nhất 2 lần

Sau mỗi lần ly tâm, dịch tinh bột được pha loãng tới nồng độ 27oBx rồi đưa qua rây để tách bã mịn Sữa tinh bột lọt qua rây được đưa vào máy ly tâm tách dịch một lần nữa Nồng độ sữa tinh bột vào máy ly tâm khoảng 3oBx Nước dịch ra khỏi máy ly tâm được đưa

đi lắng tiếp tục để thu tinh bột loại hai

1.7.4 Thông số kỹ thuật.

Thời gian:

Để khắc phục quá trình oxy hóa yêu cầu quy trình sản xuất phải ngắn, tách dịch bào càng nhanh càng tốt Và trong toàn bộ quy trình tinh bột đều phải ngập trong nước Tách dịch bào sớm tinh bột sẽ trắng đồng thời ít tạo bọt sẽ dễ dàng cho những khâu gia công tiếp theo, mặt khác tinh bột thành phẩm giữ nguyên được tính chất hóa lý tự nhiên của nó

Bên cạnh đó, nếu tinh bột tiếp xúc với nước quá lâu sẽ xảy ra các biến đổi hóa sinh dưới sự xúc tác của enzyme polyphenoloxydase Các biến đổi đó không chỉ ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm mà còn gây khó khăn cho các quá trình chế biến tiếp theo như bọt nhiều, khi rây, lắng đồng thời các thiết bị đều bị bám lớp chất nhờn thậm chí làm rỉ thiết bị bằng kim loại nên phải vệ sinh thiết bị luôn hoặc sử dụng vật liệu chế tạo là thép không gỉ

Bảng 5: Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc với dịch bào đến độ trắng của tinh bột

Thời gian tinh bột tiếp xúc với nước dịch (h) Độ trắng của tinh bột (%)

1970

8994100

Bảng 6: Ảnh hưởng của nồng độ dịch bào đến độ trắng của tinh bột.

Nồng độ dịch bào (%) Thời gian tiếp xúc (h) Độ trắng của tinh bột (%)