2.5.1. Sơ đồ quy trình
Hình 22. Quy trình sản xuất tinh bột tham khảo
(Nguồn: Nguyễn Thị Mai Khanh, 2010)
Nghiền mịn Thành phẩm Nguyên liệu Ngâm, rửa, tách vỏ, cắt khúc, ngâm 2 Nghiền Tách dịch bào và rửa tách tinh bột Tách tinh bột khỏi nước dịch
Tinh chế sữa tinh bột
Rửa tinh bột và lắng
Tinh bột ướt
2.5.2. Giải thích quy trình
2.5.2.1. Nguyên liệu
Lựa chọn những nguyên liệu đạt độ chín nhất định (ấu đã già) để nguyên liệu có hàm lượng tinh bột cao nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi tinh bột trong quá trình sản xuất.
Nguyên liệu được thu mua trực tiếp tại các ruộng ấu, không thu mua những loại nguyên liệu đã được thu hoạch trước đó tránh nguyên liệu đã được trữ quá lâu dễ hư hỏng hay có mùi hôi thối, không có mùi đặc trưng của củ ấu.
Nguyên liệu được thu mua phải đồng nhất về giống, độ chín và thời điểm thu hoạch, không bị lẫn giữa giống này với giống khác.
2.5.2.2. Ngâm - Rửa - Tách vỏ - Cắt khúc - Ngâm lần 2
Do củ ấu mọc dưới các ruộng bùn lầy nên bề ngoài củ bám rất nhiều các tạp như chất đất, cát,… nên cần ngâm sơ nguyên liệu, sau đó rửa sạch rồi mới tách vỏ để tạp chất không bám vào ruột ấu. Khi đã tách được ruột ấu thì tiến hành gọt bỏ lớp vỏ đen bên ngoài ruột để tinh bột thu được có màu trắng đạt yêu cầu. Sau khi gọt bỏ lớp vỏ đen bên ngoài ruột ấu thì rửa sạch ruột ấu lại. Quá trình rửa rất quan trọng trong sản xuất tinh bột, nếu không rửa sạch tạp chất sẽ lẫn vào tinh bột làm ảnh hưởng đến độ màu nghĩa là không thu được tinh bột có chất lượng cao. Khi đã xử lý xong ruột ấu tiến hành cắt ruột ấu thành các khúc đều nhau để giảm thời gian ngâm và nâng cao hiệu suất của quá trình nghiền. Sau khi đã cắt khúc, củ ấu được ngâm lại lần 2 với mục đích hòa tan các chất hòa tan trong nguyên liệu vào nước ngâm một phần giúp cải thiện được mức độ tinh sạch tinh bột từ củ ấu. Ví dụ hàm lượng theo phần trăm chất khô của ngô thay đổi trong quá trình ngâm như sau (Bảng 5).
Bảng 5. Hàm lượng theo phần trăm chất khô của ngô trước và sau khi ngâm
Các chất trong hạt
Hàm lượng theo phần trăm chất khô của ngô
Trước khi ngâm Sau khi ngâm
Protein 11,23 8,42
Gluxit hòa tan 3,51 1,73
Tro 1,63 0,52
Các chất khác 1,52 1,48
2.5.2.3. Nghiền
Trong qui mô phòng thí nghiệm, tiến hành nghiền bằng cách xay nhuyễn nguyên liệu trong máy xay sinh tố. Xay nghiền nguyên liệu nhằm phá vỡ tế bào để tách lấy tinh bột. Quá trình phá vỡ càng triệt để thì hiệu suất lấy tinh bột càng cao.
Ta xay nguyên liệu trong máy xay sinh tố, tỉ lệ ấu : nước = 1 : 6. Lượng nước sử dụng không được ít quá vì trong quá trình xay sẽ có ma sát làm gia tăng nhiệt độ, nếu nước ít quá thì nhiệt độ sẽ tăng lên làm tinh bột bị hồ hóa. Nhưng lượng nước sử dụng cũng không được quá nhiều vì sẽ làm loãng dịch bột, thời gian lắng sẽ dài. Cuối khâu nghiền ta thu được cháo.
2.5.2.4. Tách dịch bào và rửa tách tinh bột Tách dịch bào Tách dịch bào
Dịch bào củ khi tách khỏi tế bào sẽ tiếp xúc với oxy không khí và nhanh chóng bị oxy hóa thành các chất màu. Nếu không tách dịch bào sớm tinh bột sẽ dễ dàng hấp thu màu của dịch bào trở nên không trắng và không thể tẩy rửa chất màu bằng nước sạch.
Cháo cuối khâu nghiền sẽ được bơm qua rây, phần trên rây là bã được đưa qua khâu rửa tách tinh bột, phần lọt rây là nước dịch cùng 1 lượng tinh bột (cháo) sẽ được đưa vào máy ly tâm để tách dịch bào, ra khỏi máy ly tâm ta thu được sữa tinh bột đặc (Nguyễn Thị Mai Khanh, 2010).
Rửa tách tinh bột
Sữa tinh bột đặc cho qua máy rây đồng thời xối nước sạch thu được sữa tinh bột lọt rây và bã không lọt qua rây. Tiến hành lặp lại quá trình này cho đến khi sữa tinh bột lọt rây có nồng độ 3 – 40Bx, bã không lọt rây có lẫn tinh bột tối đa không quá 4% chất khô của bã thì quá trình rửa dừng lại (Nguyễn Thị Mai Khanh, 2010).
2.5.2.5. Tách tinh bột khỏi nước dịch (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sản phẩm thu được sau khi tách dịch bào và rửa tách tinh bột là sữa tinh bột. Sữa tinh bột gồm hạt tinh bột và dịch bào được đưa vào máy ly tâm ta thu được 2 sản phẩm là sữa tinh bột đặc và nước dịch. Sữa tinh bột đặc có độ ẩm 60% sẽ được pha loãng và ly tâm tương tự như trên cho đến khi thu được nước dịch chứa 95% tổng lượng dịch bào có trong sữa tinh bột ban đầu và lượng tinh bột lẫn 0,26 g/l (Nguyễn Thị Mai Khanh, 2010).
2.5.2.6. Tinh chế sữa tinh bột
Sữa tinh bột đặc thu được pha loãng đến 30Bx sau đó cho qua rây để tách bã nhỏ lần thứ nhất gọi là tinh chế lần nhất, sau đó sữa tinh bột được đưa vào máy ly tâm để
tách nước dịch, sữa tinh bột đặc ra khỏi máy ly tâm lại được pha loãng đến 7 – 150Bx rồi tiếp tục thực hiện quá trình như trên để tinh chế lần 2. Sau khi tinh chế lần 2 sữa tinh bột được đưa sang công đoạn rửa tinh bột (Nguyễn Thị Mai Khanh, 2010).
2.5.2.7. Rửa tinh bột và lắng
Là giai đoạn tách triệt để bã nhỏ còn sót lại sau khi tinh chế, protein không hòa tan dịch bào và các tạp chất khác. Sữa bột cho vào lắng có nồng độ 180Bx. Sữa tinh bột để yên sau một thời gian dài tinh bột sẽ lắng xuống dưới, tháo bỏ lớp nước phía trên sẽ được tinh bột ướt (Nguyễn Thị Mai Khanh, 2010).
2.5.2.8. Sấy
Tinh bột ướt thu được có độ ẩm cao nên là bán thành phẩm rất khó bảo quản vì vậy ta đem tinh bột ướt đi sấy đến độ ẩm 12 - 14% để kéo dài thời gian sử dụng đồng thời ở độ ẩm này giúp ta hạn chế được sự phát triển của các vi sinh vật.
2.5.2.9. Nghiền mịn
Sau khi sấy bao giờ cũng có một lượng tinh bột vón cần phải làm tơi để tăng cảm quan sản phẩm. Đồng thời có thể lẫn một số tạp chất cần phải tách ra vì vậy cần làm tơi rồi đưa qua rây. Sau khi rây ta được tinh bột thành phẩm.
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1. PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM
3.1.1. Thời gian và địa điểm
Quá trình thí nghiệm được tiến hành và thu thập số liệu tại phòng thí nghiệm D109, bộ môn Công nghệ Thực phẩm, khoa Nông nghiệp Và Sinh học Ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ.
Thời gian thực hiện: 6.1.2014 – 5.5.2014 3.1.2. Nguyên liệu
Củ ấu được mua tại các ruộng ấu ở Vĩnh Long. 3.1.3. Thiết bị, dụng cụ
Hệ thống vô cơ hóa mẫu Máy cất đạm Kjeldahl
Máy đo độ ẩm Moisture Analyser Máy ly tâm
Tủ sấy
Một số dụng cụ khác: thau, khăn lược, máy xay sinh tố, bình tam giác,.... 3.1.4. Hóa chất
Chất xúc tác đốt đạm (K2SO4:CuSO4:Se(100:10:1)) Metyl đỏ
Natri hydroxit: NaOH Natri bisunfite: NaHSO3 Một số hóa chất khác
3.2. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.2.1. Quy trình thí nghiệm 3.2.1. Quy trình thí nghiệm
Hình 23. Quy trình thí nghiệm sản xuất tinh bột ấu Nguyên liệu Ngâm NaHSO3 Ngâm, rửa, tách vỏ cắt khúc Nghiền Tách dịch bào và rửa tách tinh bột Tách tinh bột khỏi nước dịch
Tinh chế sữa tinh bột
Rửa tinh bột và lắng
Sấy
Nghiền mịn
Thành phẩm Tinh bột ướt
3.2.2. Phương pháp phân tích số liệu
3.2.2.1. Đạm tổng số (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dùng phương pháp Kjeldahl. Nitơ có trong thành phần các hợp chất hữu cơ, dưới tác dụng của H2SO4 đậm đặc với sự hiện diện của chất xúc tác thích hợp thì tất cả các chất hữu cơ bị oxy hóa, còn NH3 được giải phóng ra liên kết với H2SO4 tạo thành (NH4)2SO4. Dùng kiềm mạnh NaOH 30% đẩy NH3 từ muối (NH4)2SO4 hình thành ra tinh thể tự do. Định lượng NH3 bằng dung dịch acid có nồng độ xác định.
3.2.2.2. Màu sắc
Sử dụng phần mềm colorschemer studio 2 đo hệ màu R, G, B sau đó chuyển sang hệ màu L, a, b.
3.2.2.3. Hàm lượng ẩm
Dùng thiết bị đo độ ẩm Moisture Analyser.
3.2.2.4. Hiệu suất thu hồi
Sử dụng cân và tính toán theo công thức
H = 100 0 m m (%)
Với: m là khối lượng tinh bột thành phẩm thu được
mo là khối lượng nguyên liệu ban đầu đem đi sản xuất tinh bột
3.3. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM
3.3.1. Thí nghiệm 1
Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NaHSO3 và thời gian ngâm đến sự phân cắt liên kết giữa tinh bột và protein trong củ ấu (hàm lượng protein trong tinh bột thành
phẩm, hiệu suất thu hồi tinh bột), độ trắng trinh bột thành phẩm.
Mục đích: tìm ra nồng độ và thời gian ngâm NaHSO3 thích hợp để hàm lượng protein trong tinh bột là thấp nhất, hiệu suất thu hồi tinh bột cao nhất và tinh bột có
màu trắng nhất.
Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được thực hiện với 2 nhân tố và lặp lại 2 lần. Nhân tố A: nồng độ (%)
Ao: 0 A1: 0,4 A2: 0,5 A3: 0,6
Nhân tố B: thời gian (phút) B0: 0 B1:30 B2: 45 B3: 60 Mẫu đối chứng A0B0
Số nghiệm thức thí nghiệm: 16 nghiệm thức Số mẫu: 32 mẫu
Tiến hành thí nghiệm: củ ấu đem đi tách vỏ, bỏ lớp vỏ đen kế lớp thịt ấu, rửa lại rồi cắt thành các khúc đều nhau ngâm trong dung dịch NaHSO3 ở nồng độ 0,4; 0,5 và 0,6% trong thời gian 30, 45 và 60 phút. Sau đó, tiến hành nghiền nguyên liệu và lọc để thu lấy huyền phù tinh bột rồi để lắng trong thời gian 3 giờ. Khi kết thúc quá trình lắng, sấy tinh bột ướt thu được đến độ ẩm 12 – 14%.
Ghi nhận kết quả: kiểm tra hàm lượng protein trong tinh bột từ đó ghi nhận mối quan hệ giữa nồng độ NaHSO3 và thời gian ngâm đến hàm lượng protein trong tinh bột, hiệu suất thu hồi và độ trắng tinh bột thành phẩm dựa vào đó xác định được thời gian ngâm và nồng độ NaHSO3 thích hợp.
Hình 24. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1
3.3.2. Thí nghiệm 2
Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp phân tách tinh bột đến hiệu suất thu hồi và độ trắng của tinh bột.
Mục đích: tìm được phương pháp tối ưu để hiệu suất thu hồi và màu sắc sản phẩm là tốt nhất.
Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được tiến hành với một nhân tố và lặp lại 2 lần.
B3 B0 Nguyên liệu A0 B1 B2 B3 A1 A2 A3 Ngâm NaHSO3 ……… Nghiền Thành phẩm Ngâm, rửa, tách vỏ, cắt khúc B0 B1 B2 B3 B0 B1 B2 B3 B0 B1 B2
Nhân tố C: phương pháp phân tách tinh bột C1: lắng trong thời gian 3 giờ
C2: ly tâm với tốc độ 2000 vòng/ phút Số nghiệm thức thí nghiệm: 2 nghiệm thức Số mẫu thí nghiệm: 4 mẫu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tiến hành thí nghiệm: củ ấu đã được tách vỏ làm sạch, cắt khúc sau đó ngâm trong dung dịch NaHSO3 với nồng độ và thời gian tối ưu trong thí nghiệm 1. Sau đó nguyên liệu được nghiền và lọc để tách huyền phù tinh bột.
Thực hiện phân tách tinh bột bằng 2 phương pháp: lắng và ly tâm Lắng trong khoảng thời gian 3 giờ.
Ly tâm với tốc độ 2000 vòng/ phút trong 5 phút.
Ghi nhận kết quả: tính toán hiệu suất thu hồi tinh bột và đo màu của sản phẩm để chọn phương pháp phân tách tinh bột tốt nhất.
Hình 25. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2
3.3.3. Thí nghiệm 3
Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến độ trắng của sản phẩm.
Mục đích: tìm ra nhiệt độ sấy thích hợp để tinh bột thành phẩm có màu trắng nhất.
C2 Củ ấu Ngâm, rửa, tách vỏ, cắt khúc ……… … Tách dịch bào C1 Rửa tách tinh bột Tinh bột ướt Sấy Thành phẩm Nghiền mịn
Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được tiến hành với một nhân tố và lặp lại 2 lần. Nhân tố D: nhiệt độ sấy tinh bột ướt (0C)
D1: 45 D2: 50 D3: 55 D4: 60
Số nghiệm thức thí nghiệm: 4 nghiệm thức Số mẫu thí nghiệm: 8 mẫu
Tiến hành thí nghiệm: nguyên liệu đã được ngâm rửa sạch, tách vỏ, gọt bỏ lớp vỏ đen kế thịt ấu, rửa lại, cắt khúc rồi ngâm trong dung dịch NaHSO3 với nồng độ và thời gian ngâm tối ưu ở thí nghiệm 1 sau đó tiến hành nghiền và lọc để tách huyền phù tinh bột. Phân tách tinh bột bằng phương pháp tối ưu ở thí nghiệm 2 để thu lấy tinh bột ướt. Sau đó đem sấy ở các nhiệt độ được bố trí ở thí nghiệm 3.
Ghi nhận kết quả: thực hiện đo màu của tinh bột thành phẩm và chọn ra nhiệt độ sấy tối ưu để tinh bột thành phẩm có màu trắng nhất.
Hình 26. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 Củ ấu ……… …. Ngâm, rửa, tách vỏ, cắt khúc Tách dịch bào Rửa tách tinh bột Rửa tách tinh bột Tinh bột ướt Sấy D1 D2 D3 D4 Nghiền mịn Thành phẩm
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ NaHSO3 VÀ THỜI GIAN NGÂM ĐẾN HÀM LƯỢNG PROTEIN, HIỆU SUẤT THU HỒI VÀ ĐỘ TRẮNG TINH HÀM LƯỢNG PROTEIN, HIỆU SUẤT THU HỒI VÀ ĐỘ TRẮNG TINH BỘT THÀNH PHẨM
4.1.1. Hàm lượng protein trong tinh bột
Trong củ ấu tồn tại một hàm lượng protein rất đáng kể khoảng 10,3% nhưng trong tinh bột thành phẩm hàm lượng protein chỉ được qui định trong khoảng dao động từ 0,2 – 0,3% từ tinh bột hảo hạng đến tinh bột loại 3 (Phụ lục 1, trang 56). Nếu trong tinh bột vẫn còn chứa nhiều protein thì trong quá trình nấu hồ tinh bột sẽ bị sủi bọt nhiều (Bùi Đức Hợi, 2007).
Với một hàm lượng potein rất đáng kể trong nguyên liệu và một hàm lượng nhỏ protein được qui định trong tinh bột thành phẩm, điều này đòi hỏi trong quá trình thực hiện phải loại bỏ được gần như toàn bộ protein ra khỏi nguyên liệu để tăng hiệu suất thu hồi tinh bột vì nếu hàm lượng protein còn nhiều thì tinh bột chưa được giải phóng hoàn toàn và làm ảnh hưởng đến chất lượng tinh bột thu được. Để đạt được yêu cầu đó trong thí nghiệm này, củ ấu được sơ chế và ngâm trong dung dịch NaHSO3 với các nồng độ 0,4; 0,5 và 0,6% trong thời gian 30, 45 và 60 phút. Kết quả hàm lượng protein còn lại trong tinh bột ở các nồng độ NaHSO3 và thời gian ngâm khác nhau được thể hiện qua bảng 6.
Bảng 6. Kết quả hàm lượng protein của các mẫu xử lý NaHSO3 và thời gian ngâm khác nhau
Nồng độ NaHSO3
(%)
Thời gian ngâm (phút)
Trung bình nghiệm thức 0 30 45 60 0 0,59 0,54 0,52 0,51 0,54A 0,4 0,55 0,48 0,38 0,29 0,43B 0,5 0,53 0,45 0,34 0,16 0,37C 0,6 0,50 0,43 0,32 0,13 0,35C Trung bình nghiệm thức 0,54 A 0,48B 0,39C 0,27D
Các trung bình nghiệm thức đi kèm với chữ cái khác nhau trong cùng một dòng (hay một cột) thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê ở mức độ p<0,05
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0 30 45 60 H à m l ư ợ n g p ro te in ( % )
Thời gian ngâm (phút)
NaHSO3-0% NaHSO3-0,4% NaHSO3-0,5% NaHSO3-0,6%
Hình 27. Kết quả hàm lượng protein của các mẫu khi xử lý nồng độ NaHSO3 và thời gian ngâm khác nhau (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Qua kết quả thu được ở bảng 6 và hình 27 cho thấy được sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê giữa các mẫu xử lý NaHSO3 với các chế độ về nồng độ và thời gian ngâm khác nhau rất rõ ràng. Điều này đã chứng tỏ được NaHSO3 có ảnh hưởng rất hiệu quả đến mong muốn loại bỏ protein trong tinh bột và cũng góp phần nâng cao hiệu suất thu hồi tinh bột.
Từ kết quả ở bảng 6 cho thấy hai nhân tố nồng độ NaHSO3 và thời gian ngâm có ảnh hưởng trực tiếp đến hàm lượng protein trong tinh bột. Đối với các mẫu không có xử lý NaHSO3 thì hàm lượng protein vẫn còn khá lớn so với qui định khoảng 0,54% nhưng khi tiến hành xử lý NaHSO3 với các nồng độ 0,4; 0,5 và 0,6% thì hàm lượng protein đã lần lượt giảm dần chỉ còn khoảng 0,43; 0,37 và 0,35%. Qua đó có thể rút ra được kết luận hàm lượng NaHSO3 đã góp phần làm giảm được hàm lượng