Khảo Sát Công Nghệ Chế Biến Tinh Bột Thủ Công Tại Địa Bàn Sa Đéc Tỉnh Đồng Tháp

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  NGUYỄN KIM HƢỜNG KHẢO SÁT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT THỦ CÔNG TẠI ĐỊA BÀN SA ĐÉC TỈNH ĐỒNG THÁP LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƢ Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Mã ngành: 08 Ngƣời hƣớng dẫn Ts VÕ TẤN THÀNH Cần Thơ - 2010 MỤC LỤC CHƢƠNG I: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Phƣơng pháp thực CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Nguyên liệu để sản xuất tinh bột gạo 2.2 Đặc điểm hạt tinh bột 2.2.1 Thành phần hóa học tinh bột 2.2.2 Cấu tạo tính chất tinh bột 2.2.2.1 Cấu trúc 2.2.2.2 Tính chất 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sản xuất tinh bột 2.3.1 Qui trình cơng nghệ sản xuất tinh bột lý thuyết (Qui trình I) 2.3.2 Thuyết minh qui trình 10 CHƢƠNG III: KHẢO SÁT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 14 3.1 Phƣơng pháp thực 14 3.2 Nội dung khảo sát 14 3.3 Kết khảo sát 14 3.3.1 Qui trình cơng nghệ chung (Qui trình II) 15 3.3.2 Thuyết minh qui trình 16 3.3.3 Đặc điểm trang thiết bị 36 3.3.3.1 Động truyền động 36 3.3.3.2 Dụng cụ ngâm 37 3.3.3.3 Thiết bị nghiền 39 3.3.3.4 Thiết bị khuấy 41 3.3.3.5 Bồn phân ly 42 3.3.3.6 Thiết bị lắng 42 3.3.3.7 Thiết bị lọc 42 3.3.3.8 Dụng cụ phơi 43 3.3.4 Các dạng hư hỏng bột 44 3.3.4.1 Hiện tƣợng bột bị sình 44 3.3.4.2 Bột bị biến màu 44 3.3.5 Tính tốn tiêu tốn lượng, nước hiệu suất thu hồi 44 3.3.5.1 Năng lƣợng tiêu tốn 44 3.3.5.2 Lƣợng nƣớc sử dụng 45 3.3.5.3 Hiệu suất thu hồi 46 3.4 Nhận xét chung 47 CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN 48 4.1 Nhận xét trang thiết bị 48 4.2 Qui trình cơng nghệ 48 4.3 Phƣơng hƣớng hồn thiện cơng nghệ 51 4.3.1 Tình hình sản xuất bột 51 4.3.2 Hoàn thiện trang thiết bị 52 4.3.3 Qui trình sản xuất tối ưu 52 4.3.4 Đề xuất 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 CHƢƠNG I: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Đồng Tháp tỉnh có sản lƣợng lúa gạo nhiều vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long, phục vụ cho nhu cầu tiêu thụ nƣớc cho xuất Một sản phẩm lúa gạo đƣợc tận dụng để sản xuất tinh bột, nguồn nguyên liệu để sản xuất loại bánh, phở, hủ tiếu, Thị xã Sa Đéc tiếng với làng hoa Tân Qui Đông đƣợc ngƣời biết đến với làng nghề làm bột truyền thống, tập trung xã Tân Phú Đông Bột lọc sản phẩm từ lúa gạo Bột lọc sản phẩm có vai trị quan trọng sản xuất thực phẩm nhƣ ngành công nghiệp khác Bột gạo lọc hay nếp lọc đƣợc sản xuất từ qui mô thủ cơng nhỏ đến sản xuất lớn máy móc Bột lọc đƣợc sử dụng dạng bột ƣớt bột khô Chất lƣợng bột gạo phụ thuộc vào chất lƣợng gạo dùng làm bột phƣơng pháp sản xuất Phƣơng pháp sản xuất thủ công phụ thuộc nhiều vào thời tiết nên chất lƣợng sản phẩm không ổn định, ảnh hƣởng lớn đến môi trƣờng Mục đích đề tài: “Khảo sát cơng nghệ chế biến tinh bột thủ công địa bàn Sa Đéc tỉnh Đồng Tháp” tìm hiểu qui trình công nghệ sản xuất bột thủ công 1.2 Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài đánh giá cơng nghệ trình độ sản xuất bột sở sản xuất thủ công đƣa đề xuất cải tiến công nghệ nhằm nâng cao hiệu sản xuất 1.3 Phƣơng pháp thực Phƣơng pháp thực điều tra công nghệ sản xuất, khảo sát công nghệ chế biến tinh bột thủ công địa bàn Sa Đéc tỉnh Đồng Tháp Từ phân tích ƣu nhƣợc điểm để đƣa qui trình sản xuất tối ƣu, đề xuất cải tiến công nghệ nhằm nâng cao hiệu sản xuất CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Nguyên liệu để sản xuất tinh bột gạo Gạo sản phẩm đƣợc chế biến từ lúa, phần nội nhũ hạt lúa qua trình xay xát phân loại Nội nhũ có màu sắc từ trắng đến trắng đục Trong trình chế biến gạo, nội nhũ có màu trắng cao sản phẩm gạo bị nát chất lƣợng gạo cao; nội nhũ có độ trắng đục cao q trình xay xát cho sản phẩm gạo chất lƣợng, sản phẩm bị gãy nhiều nên phần phụ phẩm cao Tấm phần phụ phẩm thu đƣợc từ trình xay xát phân loại Tấm chứa phần tử không đồng kích thƣớc màu sắc Trong tấm, phơi có màu vàng, nội nhũ có màu trắng trắng đục Có thể phân chia phận hạt thóc nhƣ sau1: Hình 1: Cấu trúc hạt lúa (Nguồn: http://www.makeagif.com/NvL75Y) Vỏ trấu: phần vỏ cứng hạt lúa đƣợc bao bọc phía ngồi hạt thóc quan bảo vệ phận bên hạt thóc (chiếm trọng lƣợng khoảng 20 - 21% so trọng lƣợng hạt thóc Một số giống lúa phía đỉnh vỏ trấu có râu Phơi nhũ (hay cịn gọi mầm): nằm dƣới bụng hạt, phận sau phát triển thành mầm phôi rễ phơi Bộ phận có trọng lƣợng nhỏ, khơng đáng kể so với khối lƣợng tồn hạt http://www.vaas.org.vn/download/caylua/01/02_giatridinhduong.htm Nội nhũ (hạt gạo): đƣợc tạo chủ yếu tinh bột, đƣờng, protein chất béo – kho thức ăn dự trữ để nuôi phôi hàm lƣợng tinh bột chiếm đến 80% hạt gạo, khoảng 20% chất khác Nằm phía vỏ trấu bao bọc phía ngồi nội nhũ cám, bao gồm vỏ (biểu bì), vỏ lụa tầng Aleurone Giá trị dinh dƣỡng lúa so với số lấy hạt khác đƣợc cho Bảng Bảng 1: Giá trị dinh dƣỡng lúa gạo tính theo % chất khơ so với số lấy hạt khác Tinh bột Protein Lipid Cellulose Tro Nƣớc Lúa 62,4 7,9 2,2 9,9 5,7 11,9 Lúa mì 63,8 16,8 2,0 2,0 1,8 13,6 Ngơ 69,2 10,6 4,3 2,0 1,4 12,5 Cao lƣơng 71,7 12,7 3,2 1,5 1,6 9,9 (Nguồn: http://www.vaas.org.vn/download/caylua/01/02_giatridinhduong.htm ) 2.2 Đặc điểm hạt tinh bột 2.2.1 Thành phần hóa học tinh bột Tinh bột hợp chất đồng thể mà gồm hai polysaccharide khác nhau: amilose amilopectin Tỉ lệ amilose/amilopectin gạo xấp xỉ 1/4 Trong tinh bột loại nếp (gạo nếp ngô nếp) gần nhƣ 100% amilopectin 2.2.2 Cấu tạo tính chất tinh bột Tinh bột polysaccharide chủ yếu có hạt, củ, thân Tinh bột có nhiều cácloại lƣơng thực loại lƣơng thực đƣợc coi nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột Tinh bột chất riêng biệt, bao gồm hai thành phần amilose amilopectin Tinh bột loại polysaccharide khối lƣợng phân tử cao gồm đơn vị glucose đƣợc nối liên kết αglucoside, có cơng thức phân tử (C6H10O5)n, n từ vài trăm đến triệu Tinh bột giữ vai trò quan trọng cơng nghiệp thực phẩm tính chất hóa lí chúng Tinh bột thƣờng dùng làm chất tạo độ nhớt sánh cho thực phẩm http://fdlserver.files.wordpress.com/2008/06/tinhbotthucpham.pdf dạng lỏng tác nhân làm bền keo nhũ tƣơng, nhƣ yếu tố kết dính làm đặc tạo độ cứng, độ đàn hồi cho nhiều loại thực phẩm.Ngồi tinh bột cịn nhiều ứng dụng dƣợc phẩm, cơng nghiệp dệt, hóa dầu Trong thực vật, tinh bột thƣờng có mặt dƣới dạng khơng hồ tan nƣớc Do tích tụ lƣợng lớn tế bào mà không bị ảnh hƣởng đến áp suất thẩm thấu Sự khác kích thƣớc loại hạt tinh bột dẫn đến khác tính chất lí nhƣ trình chế biến, bảo quản biến hình tinh bột Sự khác kích thƣớc ảnh hƣởng đáng kể đến nhiệt độ hồ hóa, đến khả hoà tan, khả hấp thụ nƣớc hấp thụ chất khác 2.2.2.1 Cấu trúc  Thành phần cấu trúc amilose Amilose loại mạch thẳng, chuỗi dài từ 500-2000 đơn vị glucose, liên kết liên kết α−1,4 glucoside Amilose “nguyên thủy” có mức độ trùng hợp hàng trăm mà hàng ngàn Có hai loại amilose: Amilose có mức độ trùng hợp tƣơng đối thấp (khoảng 2000) thƣờng khơng có cấu trúc bất thƣờng bị phân ly hoàn toàn β-amilase Amilose có mức độ trùng hợp lớn hơn, có cấu trúc án ngữ β−amilase nên bị phân hủy 60% Trong hạt tinh bột dung dịch trạng thái thối hóa, amilose thƣờng có cấu hình mạch giãn, thêm tác nhân kết tủa vào, amilose chuyển thành dạng xoắn ốc Mỗi vịng xoắn ốc gồm đơn vị glucose Đƣờng kính xoắn ốc 12,97; chiều cao vòng xoắn 7,91 Các nhóm hydroxyl gốc glucose đƣợc bố trí phía ngồi xoắn ốc, bên nhóm carbon  Thành phần cấu trúc amilopectin4 Amilopectin polymer mạch nhánh, ngồi mạch có liên kết α-1,4 glucoside cịn có nhánh liên kết với mạch liên kết α-1,6 glucoside Mối liên kết nhánh làm cho phân tử cồng kềnh hơn, chiều dài chuổi mạch nhánh khoảng 25 - 30 đơn vị glucose Phân tử amilopectin chứa tới 100000 đơn vị glucose Sự khác biệt amilose amilopectin luôn rõ nét Bởi lẽ phân tử amilose thƣờng có phần nhỏ phân nhánh có tính chất giống nhƣ amilopectin Cấu tạo amilopectin lớn dị thể amilose nhiều Trong tinh bột tỉ lệ amilose/amilopectin khoảng 1/4 Tỉ lệ thay đổi phụ thuộc thời tiết, mùa vụ cách chăm bón http://fdlserver.files.wordpress.com/2008/06/tinhbotthucpham.pdf http://fdlserver.files.wordpress.com/2008/06/tinhbotthucpham.pdf 2.2.2.2 Tính chất  Phản ứng thủy phân Một tính chất quan trọng tinh bột trình thủy phân liên kết đơn vị glucose axít enzyme Axit thủy phân tinh bột dạng hạt ban đầu dạng hồ hóa hay dạng past, cịn enzyme thủy phân hiệu dạng hồ hóa Một số enzyme thƣờng dùng α- amilase, β- amilase… Axit enzyme giống thủy phân phân tử tinh bột cách thủy phân liên kết α-D (1,4) glucoside Đặc trƣng phản ứng giảm nhanh độ nhớt sinh đƣờng  Phản ứng tạo phức Phản ứng đặc trƣng tinh bột phản ứng với iod Khi tƣơng tác với iod, amilose cho phức màu xanh đặc trƣng Vì vậy, iod coi thuốc thử đặc trƣng để xác định hàm lƣợng amilose tinh bột phƣơng pháp trắc quan Để phản ứng đƣợc phân tử amilose phải có dạng xoắn ốc để hình thành đƣờng xoắn ốc đơn amilose bao quanh phân tử iod Các dextrin có gốc glucose khơng cho phản ứng với iod khơng tạo đƣợc vịng xoắn ốc hoàn chỉnh Axit số muối nhƣ KI, Na2SO4 tăng cƣờng độ phản ứng Amilose với cấu hình xoắn ốc hấp thụ đƣợc 20% khối lƣợng iod, tƣơng ứng với vòng xoắn phân tử iod Amilopectin tƣơng tác với iot cho màu nâu tím Về chất phản ứng màu với iot hình thành nên hợp chất hấp thụ Ngoài khả tạo phức với iot, amilose cịn có khả tạo phức với nhiều chất hữu có cực nhƣ khơng cực nhƣ: rƣợu no, rƣợu thơm, phenol, xeton phân tử lƣợng thấp…  Tính hấp thụ tinh bột Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên tƣơng tác với chất bị hấp thụ bề mặt tinh bột tham dự Vì trình bảo quản, sấy chế biến cần phải quan tâm tính chất Các ion liên kết với tinh bột thƣờng ảnh hƣởng đến khả hấp thụ tinh bột Khả hấp thụ loại tinh bột phụ thuộc cấu trúc bên hạt khả trƣơng nở chúng  Độ tan tinh bột Amilose tách từ tinh bột có độ tan cao song khơng bền nên nhanh chóng bị lão hóa trở nên khơng hịa tan nƣớc Amilopectin khó tan nƣớc nhiệt độ thƣờng mà tan nƣớc nóng Tinh bột bị kết tủa cồn, cồn tác nhân tốt để tăng hiệu thu hồi tinh bột  Sự trƣơng nở Khi ngâm tinh bột vào nƣớc thể tích hạt tăng hấp thụ nƣớc, làm cho hạt tinh bột trƣơng phồng lên Q trình trƣơng xảy khơng hạn chế làm bung phân tử tinh bột hệ chuyển thành dạng dung dịch Hiện tƣợng gọi tƣợng trƣơng nở hạt tinh bột  Tính chất hồ hóa tinh bột Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ hydrate hóa khác thành dung dịch keo gọi nhiệt độ hồ hóa Nhiệt độ hồ hóa khơng phải điểm mà khoảng nhiệt độ định Tùy điều kiện hồ hóa nhƣ nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kich thƣớc hạt pH mà nhiệt độ phá vỡ trƣơng nở tinh bột biến đổi cách rộng lớn Nhiệt độ cao khả hấp thụ nƣớc khả hịa tan nƣớc cao Vì phân tử tinh bột trạng thái tự nhiên thƣờng liên kết chặc chẽ liên kết hydro bền nên nƣớc lạnh hấp thụ nƣớc cách thuận nghịch nhƣng nhỏ H�ơng giới hóa đƣợc, thời gian để đạt đƣợc độ ẩm yêu cầu thƣờng dài Dụng cụ phơi bột vỉ đƣợc đan tre, có kích thƣớc 60 x 80 cm Giữa lớp bột có hai lớp báo vải Các vỉ bột đƣợc đặt lên sàn phơi cách đất - 1,2 m; có thiết kế mái che chắn để tránh mƣa Hình 38: Vỉ phơi bột Tác dụng lớp báo vải: giữ vệ sinh, giúp dễ thoát nƣớc khô đều, bột tự vỡ dƣới lực căng lớp giấy vải sau bột khô 43 3.3.4 Các dạng hư hỏng bột 3.3.4.1 Hiện tƣợng bột bị sình Trong trình lắng thu hồi, bề mặt bột có nhiều bọt khí lên, màu đục có mùi chua Khi tháo nƣớc bề mặt tổn thất nhiều tinh bột, dẫn đến hiệu suất thu hồi Đây gọi tƣợng bột sình Nguyên nhân dẫn đến bột bị sình do:  Ngun liệu cũ thời gian sản xuất kéo dài  Bột ƣớt không đƣợc phơi bảo quản khơng tốt  Q trình xử lý ngun liệu khơng tốt, cịn lẫn nhiều tạp chất  Nhiệt độ môi trƣờng cao  Vệ sinh Cách xử lý: Đem bột tiến hành múc lại, đồng thời pha với dung dịch phèn muối đƣợc đun sôi để nguội Liều lƣợng sử dụng theo kinh nghiệm Sau đem bẻ phơi sử dụng sản xuất bột tƣơi 3.3.4.2 Bột bị biến màu Bột khô có độ ẩm thấp nên dễ dàng hút nƣớc trở lại Nếu bảo quản không tốt bị nấm mốc công gây biến màu Để khắc phục, ngƣời ta tiến hành múc lại bẻ phơi Tiến hành múc bột lại lần 2: Trong trình lắng, bột bị sình tiến hành xử lý nhƣ sau: Sau gạn nƣớc bề mặt, bột ƣớt đƣợc đem bồng khuấy hòa với nƣớc bơm vào bồn phân ly Dịch sữa thu đƣợc đem hòa với dung dịch phèn chua muối đƣợc đun sôi để nguội, sau dẫn vào bể lắng Sau thấy tinh bột lắng hết tháo nƣớc ngoài, thu bột ƣớt đem lọc chia bột đặt lên vỉ đem phơi Các sản phẩm phải múc lại lần hai thƣờng có chất lƣợng kém, phải tiêu thụ ngay, khơng đƣợc bảo quản lại 3.3.5 Tính tốn tiêu tốn lượng, nước hiệu suất thu hồi 3.3.5.1 Năng lƣợng tiêu tốn Trƣớc đây, hầu hết sở sử dụng động máy nổ có công suất lớn để tạo lƣợng cung cấp cho trình sản xuất Qua hệ thống điều chỉnh tốc độ lúc truyền động cho trình nghiền, khuấy, bơm Ngày nay, mạng lƣới điện phát 44 triển, việc sử dụng điện vào sản xuất đƣợc ứng dụng rộng rãi Hầu hết sở sử dụng động điện (môtơ) để truyền động cho thiết bị Động điện có cơng suất từ lớn từ Hp truyền động đồng thời cho nghiền khuấy Động điện có cơng suất từ – Hp đƣợc sử dụng cho trình bơm trình khác (khuấy nguyên liệu trình ngâm, khuấy bột trƣớc bẻ bánh) Năng lƣợng tiêu tốn cho trình sản xuất đƣợc trình bày Bảng 10 Ta có: kW = 1,34 Hp Bảng 10 Năng lƣợng tiêu thụ cho trình sản xuất Số kW tiêu thụ kg sản phẩm Cơ sở Năng suất, kg Số kW tiêu thụ Lƣợng sản phẩm bột khô, kg 450 17 304 0,056 kW 200 - 250 15 150 0,1 kW 150 - 200 10 120 0,083 kW 10 132 (4 giạ) 96 0,052 kW Từ số liệu ta tính tốn đƣợc lƣợng tiêu tốn kg bột khơ trung bình khoảng 0,073 kW 3.3.5.2 Lƣợng nƣớc sử dụng Lƣợng nƣớc sử dụng chủ yếu vào công đoạn phân ly tinh bột với xác bã Kết khảo sát cho thấy lƣợng nƣớc tiêu hao kg sản phẩm, xem Bảng 11 Bảng 11: Lƣợng nƣớc sử dụng Cơ sở Năng suất, kg Lƣợng nƣớc (m3) Lƣợng bột khô, kg Lƣợng nƣớc/kg sản phẩm, m3 100 60 0,083 100 60 0,05 450 304 0,026 200 - 250 15 150 0,1 45 ... tài: ? ?Khảo sát công nghệ chế biến tinh bột thủ công địa bàn Sa Đéc tỉnh Đồng Tháp? ?? tìm hiểu qui trình cơng nghệ sản xuất bột thủ công 1.2 Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài đánh giá cơng nghệ trình... xuất bột sở sản xuất thủ công đƣa đề xuất cải tiến công nghệ nhằm nâng cao hiệu sản xuất 1.3 Phƣơng pháp thực Phƣơng pháp thực điều tra công nghệ sản xuất, khảo sát công nghệ chế biến tinh bột thủ. ..Tuấn Khảo sát công nghệ sản xuất tinh bột qui mô thủ công vùng Sa Đéc Đồng Tháp. Luận văn tốt nghiệp Kỹ sƣ ngành Công nghệ thực phẩm, Đại Học Cần Thơ, Cần Thơ, 1997 Trần Minh Tâm Bảo quản chế biến