ĐỘ TRẮNG TINH BỘT THÀNH PHẨM
Bất cứ một quy trình sản xuất tinh bột nào cũng quan tâm đến hiệu suất thu hồi của quá trình vì chất lượng của tinh bột thu được phụ thuộc rất nhiều vào hiệu suất tổng thể của tất cả các giai đoạn phân tách tinh bột khỏi các tạp chất hòa tan (Hoàng Kim Oanh, 2005). Đặc biệt trong quá trình sản xuất tinh bột người ta còn quan tâm đến màu sắc, độ trắng của tinh bột.
Trong thí nghiệm này để đánh giá hiệu suất thu hồi và màu sắc của tinh bột ta sử dụng 2 phương pháp thu hồi là lắng gạn và ly tâm.
Kết quả hiệu suất và độ trắng của tinh bột thành phẩm khi sản xuất bằng phương pháp lắng gạn và ly tâm được trình bày ở bảng 9.
Bảng 9. Phương pháp phân tách tinh bột ảnh hưởng đến hiệu suất và độ trắng tinh bột thành phẩm
Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê với độ tin cậy 95%
Khi đánh giá màu sắc độ trắng của tinh bột thành phẩm bằng hai phương pháp lắng gạn và ly tâm theo kết quả ở bảng 9 có thể nhận thấy khi sử dụng phương pháp lắng gạn màu sắc của tinh bột rất kém, không đạt tiêu chuẩn về độ trắng của tinh bột (phụ lục 1, trang 56). Điều này có thể được giải thích bởi các lý do sau:
Sau khi nghiền thu được cháo tinh bột. Bản thân dịch bào củ khi tách khỏi tế bào tiếp xúc với oxy không khí và nhanh chóng bị oxy hóa thành những chất màu, còn quá trình oxy hóa trong dịch cháo bắt đầu từ khi nghiền và đặc biệt quá trình oxy hóa xảy ra nhanh nếu trong dịch cháo có sự đảo trộn mạnh do dịch cháo có điều kiện tiếp xúc với oxy không khí nhiều. Do hậu quả của quá trình oxy hóa lớp bề mặt của cháo nhanh chóng chuyển sang màu hồng sậm còn lớp dưới của cháo thì sự chuyển màu diễn ra chậm hơn, tinh bột sẽ dễ dàng hấp thu màu của dịch bào và trở nên không trắng, các chất màu này không thể tẩy rửa bằng nước sạch được. Do vậy để đảm bảo tinh bột có màu trắng tự nhiên, đòi hỏi quá trình công nghệ phải tách dịch bào càng sớm càng tốt hạn chế sự tiếp xúc của cháo với oxy không khí, hạn chế sự tiếp xúc của tinh bột với nước dịch để không làm ảnh hưởng đến độ trắng của tinh bột thành phẩm.
Phương pháp Hiệu suất (%) Độ trắng (%)
Lắng gạn 68,58b 67,95b
Nhưng đặc biệt trong quá trình lắng gạn thời gian dịch cháo tiếp xúc với oxy không khí quá nhiều đồng thời thời gian tinh bột tiếp xúc với nước dịch cũng kéo dài theo do đó mà ảnh hưởng đến độ trắng của tinh bột (phụ lục 2, trang 57). Theo kết quả phụ lục 2 đã khẳng định được khi cháo tiếp xúc với không khí lâu, khi tinh bột tiếp xúc với nước dịch lâu sẽ làm giảm độ trắng của tinh bột thành phẩm.
Độ trắng của tinh bột khi lắng gạn rất kém chỉ khoảng 68% (độ trắng của tinh bột được qui định từ 88 – 96,5% từ tinh bột loại 3 đến tinh bột hảo hạng, phụ lục 1, trang 56) còn khi sử dụng phương pháp ly tâm độ trắng của tinh bột được cải thiện hơn rất nhiều khoảng 90% đạt tiêu chuẩn tinh bột loại 2. Khi sử dụng phương pháp ly tâm tinh bột thu được có độ trắng đạt yêu cầu về độ trắng của tinh bột (phụ lục 1, trang 56) điều này có thể được giải thích do sau khi nghiền thu được dịch cháo, dịch cháo này được đem đi ly tâm ngay lập tức và thời gian ly tâm ngắn, nghĩa là cháo tinh bột không có thời gian tiếp xúc với oxy không khí đồng thời tinh bột cũng không có thời gian tiếp xúc với nước dịch, tất cả những điều này đã góp phần hạn chế sự oxy hóa một cách tối đa giúp ngăn cản được sự biến màu trong dịch cháo, khi dịch cháo không bị biến đổi về màu sắc, tinh bột sẽ không hấp thu màu không tốt của dịch này và khi ly tâm màu sắc của tinh bột thành phẩm thu được trắng và đạt yêu cầu đặt ra.
Do vậy để sản xuất tinh bột có độ trắng đạt yêu cầu tiêu chuẩn về độ trắng của tinh bột nên sản xuất tinh bột với phương pháp ly tâm.
Về hiệu suất thu hồi của tinh bột trong thí nghiệm này so sánh hiệu suất thu hồi của sản phẩm bằng phương pháp lắng gạn và ly tâm. Kết quả của thí nghiệm này được thể hiện rất rõ ở bảng 9.
Có thể nhận thấy đối với quá trình lắng gạn hiệu suất thu hồi kém hơn so với phương pháp ly tâm. Khi sử dụng phương pháp lắng gạn hiệu suất thu hồi khoảng 68,58%, thấp hơn có ý nghĩa về mặt thống kê so với phương pháp ly tâm (hiệu suất thu hồi khoảng 78,35%). Điều này có thể được giải thích do quá trình lắng gạn hoạt động dựa theo nguyên tắc sự khác nhau về tốc độ lắng của các phần tử dưới tác dụng của trọng lực và lực đẩy của dòng chất lỏng. Các hạt tinh bột có kích thước tương đối nhỏ đồng thời trọng lượng của các hạt tinh bột không lớn lắm nên quá trình lắng chậm dẫn đến hiệu suất thu hồi kém. Trong một thời gian ngắn các hạt tinh bột lắng không hoàn toàn, nếu để quá trình lắng kéo dài quá lâu sẽ ảnh hưởng đến chất lượng tinh bột rất nhiều như màu sắc bị biến đổi trầm trọng do quá trình oxy hóa, khi để lắng với thời gian lâu có thể dẫn đến quá trình lên men làm tăng độ acid, các hạt tinh bột được dính vón lại làm khó xử lý tinh bột ở các khâu sau ảnh hưởng đến chất lượng tinh bột.
Bên cạnh đó quá trình lắng gạn lại phụ thuộc vào nồng độ chất khô trong dung dịch nếu nồng độ chất khô cao thì độ nhớt của dung dịch sẽ cao, độ nhớt của dung dịch lại tỷ lệ nghịch với quá trình lắng gạn (Bùi Đức Hợi, 2007) nên sẽ cản trở sự lắng gạn của các hạt tinh bột gây ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi. Nhưng nếu ta cải thiện nồng độ chất khô trong dung dịch nhỏ lại thì lượng chất lỏng trong dung dịch lại tăng lên làm kéo dài thời gian lắng gạn và lại ảnh hưởng xấu đến chất lượng tinh bột.
Những điều này gây khó khăn để tách triệt để tinh bột ra khỏi dung dịch làm giảm hiệu suất thu hồi tinh bột. Đồng thời quá trình lắng gạn chịu tác động của nhiều yếu tố nên rất khó kiểm soát cải thiện để tăng hiệu suất thu hồi sản phẩm.
Ngược lại đối với quá trình ly tâm hiệu suất thu hồi tinh bột cao khoảng 78% (bảng 9). Điều này có thể được giải thích do: khi sử dụng phương pháp ly tâm với tốc độ cao dưới tác dụng của lực ly tâm các phần tử tinh bột dễ dàng ổn định và lắng xuống tách khỏi dung dịch một cách triệt để và nhanh chóng góp phần làm tăng hiệu suất thu hồi tinh bột mà không làm ảnh hưởng đến màu sắc tinh bột thành phẩm.
Vậy để cải thiện khả năng thu hồi tinh bột, cải thiện tính kinh tế của quy trình và thu được tinh bột có độ trắng đạt yêu cầu nên sản xuất tinh bột với phương pháp ly tâm. 4.3. ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ SẤY ĐẾN MÀU SẮC TINH BỘT
Tinh bột ướt có độ ẩm cao khoảng 40 – 52%, là bán thành phẩm rất khó bảo quản vì đây là một môi trường tốt cho vi sinh vật phát triển.
Với mục đích kéo dài thời gian bảo quản tinh bột để sử dụng trong thời gian lâu dài nên sau khi sản xuất được tinh bột ướt thì lượng tinh bột ướt này phải được làm khô đến độ ẩm từ 12 – 14% vì ở độ ẩm này có thể hạn chế được các vi sinh vật phát triển.
Để tách các phần tử nước ra khỏi tinh bột ta sử dụng phương pháp sấy. Mỗi chế độ sấy ảnh hưởng khác nhau đến tính chất của tinh bột. Nếu nhiệt độ sấy từ 60 – 700C tinh bột có thể bị hồ hóa, ở 800C tinh bột sẽ bị mất đi độ bóng (Bùi Đức Hợi, 2007). Trong thí nghiệm này ta khảo sát quá trình sấy với các chế độ nhiệt 45, 50, 55 và 600C không nâng nhiệt độ sấy tinh bột trên 600C để giữ được tính chất của tinh bột. Tuy nhiên nhiệt độ sấy không chỉ ảnh hưởng đến những tính chất trên mà còn ảnh hưởng rất nhiều đến độ trắng - một chỉ tiêu rất quan trọng - của sản phẩm. Sau quá trình sấy và kiểm tra độ trắng của sản phẩm kết quả được trình bày ở bảng 10.
Bảng 10. Độ trắng của tinh bột ở các nhiệt độ sấy khác nhau Nhiệt độ sấy (0C) Độ trắng (%) 45 83,66c 50 89,87b 55 96,00a 60 96,48a
Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê với độ tin cậy 95% 0 20 40 60 80 100 120 45 50 55 60 Đ ộ t r ắ n g ( % ) Nhiệt độ sấy (oC)
Hình 29. Độ trắng của tinh bột ở các nhiệt độ sấy khác nhau
Qua kết quả ở bảng 10 ta thấy từng nhiệt độ sấy có tác động khác nhau đến độ trắng của tinh bột. Ở các nhiệt độ sấy 45, 50, 55 và 600C độ trắng của tinh bột lần lượt khoảng 84, 90, 96 và 96%. Ở nhiệt độ 450C độ trắng của tinh bột rất kém, dưới chỉ tiêu qui định về độ trắng của tinh bột loại 3 là 88% (phụ lục 1, trang 56) điều này có thể giải thích do ở nhiệt độ 450C quá trình sấy diễn ra kém mạnh mẽ hơn khi sử dụng nhiệt độ cao, khi sử dụng nhiệt độ 450C để sấy sản phẩm đến độ ẩm 12 - 14% thì cần một thời gian dài để sấy tinh bột ướt đến độ ẩm mong muốn. Trong thời gian đó quá trình oxy hóa xảy ra (trong khối bột vẫn còn sót lại một ích dịch bào, trong thời gian chờ sấy dịch bào tiếp xúc với oxy do đó xảy ra sự oxy hóa) làm tinh bột bị biến màu không đạt yêu cầu.
Ở 500C độ trắng của tinh bột đã được cải thiện hơn rất nhiều khoảng 90% do ở nhiệt độ này thời gian sấy đã được rút lại ngắn hơn, hạn chế được quá trình oxy hóa. Nhưng khi sử dụng nhiệt độ 55 và 600C thì độ trắng của tinh bột là tối ưu nhất 96% thuộc loại tinh bột hảo hạng. Ở nhiệt độ này quá trình sấy diễn ra mạnh mẽ nhất, thời gian sấy ngắn nhất nên các phần tử tinh bột có màu trắng đạt yêu cầu.
Ở 55 và 600C độ trắng của tinh bột không có sự khác biệt ý nghĩa về mặt thống kê nên ta chọn nhiệt độ sấy tối ưu cho thí nghiệm này là 550C để tăng hiệu quả kinh tế.
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. KẾT LUẬN
Từ những kết quả thu được trong quá trình thực hiện đề tài “Quy trình sản xuất tinh bột ấu” cho thấy để sản xuất được tinh bột ấu đạt yêu cầu về mức độ tinh sạch, độ trắng và hiệu suất thu hồi tinh bột có thể thực hiện quy trình theo các bước sau: Nguyên liệu được ngâm trong dung dịch NaHSO3 ở nồng độ 0,5% trong thời gian 60 phút sẽ làm giảm hàm lượng protein xuống thấp hơn 0,2%.
Thực hiện tách dịch bào bằng phương pháp ly tâm để tinh bột có độ trắng đạt yêu cầu và nâng cao hiệu suất thu hồi sản phẩm.
Sấy tinh bột ướt thu được ở nhiệt độ 55oC để tạo sản phẩm có độ trắng tốt nhất và tiết kiệm nhiệt lượng trong quá trình sấy.
5.2. KIẾN NGHỊ
Do thời gian thực hiện đề tài có hạn nên đề tài “Quy trình sản xuất tinh bột ấu” vẫn còn nhiều thiếu sót. Nếu có điều kiện để tiếp tục nghiên cứu nên nghiên cứu các vấn đề sau:
Trong quá trình chờ lắng sử dụng các chất trợ lắng như: phèn, nhôm sunfat,.... và khảo sát các chỉ tiêu về độ trắng và hiệu suất thu hồi.
Trong bã vẫn còn sót lại một lượng ít tinh bột nên nghiên cứu các phương pháp để nâng cao hiệu suất thu hồi tinh bột bằng cách tách triệt để tinh bột còn sót lại trong bã.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Bùi Đức Hợi (2007). Kỹ thuật chế biến lương thực tập 2. NXB Khoa Học Và Kỹ
Thuật Hà Nội.
Hoàng Kim Anh (2005). Tinh bột sắn và các sản phẩm từ tinh bột sắn. NXB Khoa
Học Và Kỹ Thuật.
Nguyễn Đức Lượng (2007). Công nghệ enzyme. NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà
Nội.
Nguyễn Nhật Minh Phương (2010). Bài giảng công nghệ chế biến lương thực.
Trường Đại Học Cần Thơ.
Nguyễn Thị Mai Khanh (2010). Giáo trình công nghệ chế biến lương thực. Trường
Cao Đẳng Kinh Tế Kỹ Thuật Cần Thơ.
Nguyễn Thị Thu Thủy (2010). Tài liệu hướng dẫn thực tập hóa học thực phẩm.
Trường Đại Học Cần Thơ. Các trang web http://www.bio.davidson.edu/Courses/Molbio/MolStudents/spring2010/Webb/a- amylase.htm http://class.fst.ohio-state.edu/fst605/lectures/Lect13.html http://en.wikibooks.org/wiki/Brewing/Mashing http://muivi.com/muivi/index.php?option=com_content&task=view&id=9351&Ite mid=434 http://www.scienceinschool.org/print/205
PHỤ LỤC 1: TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG TINH BỘT
Bảng 1. Tiêu chuẩn chất lượng tinh bột
(Nguồn: Hoàng Kim Anh, 2005)
Chất lượng
Mức chất lượng Loại hảo
hạng Loại 1 Loại 2 Loại 3
Độ ẩm, không quá (%) 12,5 13 14 14
Hàm lượng tinh bột tính theo chất khô,
không thấp hơn (%) 97,5 97,5 96 96
Hàm lượng tro, không quá (%) 0,1 0,15 0,3 0,5
Hàm lượng protein tính theo chất khô,
không quá (%) 0,2 0,3 0,3 0,3
Hàm lượng xơ của 50 g bột, không quá (%) 0,1 0,2 0,5 1
pH 4,5 – 7 4,5 – 7 3,5 – 7 3,5 -7
PHỤ LỤC 2: THỜI GIAN TIẾP XÚC CỦA TINH BỘT VỚI NƯỚC DỊCH ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ TRẮNG CỦA TINH BỘT
Bảng 2. Thời gian tiếp xúc với nước dịch ảnh hưởng đến độ trắng của tinh bột
Thời gian tiếp xúc với nước dịch, (h) Độ trắng của tinh bột (%)
0 100
7 94
19 89
PHỤ LỤC 3: CÁCH KIỂM TRA HÀM LƯỢNG PROTEIN TRONG TINH BỘT THÀNH PHẨM ( PHƯƠNG PHÁP KJELDAHL) 1. Vô cơ hóa mẫu
Cân chính xác 1 (g) mẫu đã nghiền nhuyễn cho vào ống Kjeldahl có thể tích 200 ml, sau đó thêm 5ml H2SO4 đậm đặc. Để rút ngắn thời gian vô cơ hóa, ta thêm vào bình một lượng chất xúc tác cần thiết là 0,5 (g) (K2SO4: CuSO4: Se(100:10:1)).
Đặt ống vào hệ thống vô cơ hóa mẫu và cài đặt thông số về thời gian và nhiệt độ. Đun sôi và luôn giữ cho bình sôi nhẹ khoảng 2 – 3 giờ cho đến khi dung dịch trong bình Kjeldahl trong suốt (thực hiện quá trình vô cơ hóa trong tủ rút hơi).
Để nguôi, ta kiểm tra kết thúc sự vô cơ hóa bằng cách cho vào bình một lượng nhỏ nước cất rồi lắc nhẹ tráng thành bình, thấy không còn những hạt muội đen li ti là được.
2. Lôi cuốn đạm
Đặt ống Kjeldahl có chứa mẫu đã vô cơ hóa vào hệ thống chưng cất mẫu. Cho 10 ml nước cất vào bình, thêm vào 20 ml dung dịch NaOH 20%.
Hút chính xác 20 ml dung dịch acid boric 2% có chứa hỗn hợp thuốc thử vào bình tam giác 250 ml (bình hứng).
Đặt bình vào hệ thống chưng cất mẫu sao cho đầu ống sinh hàn ngập trong dung dịch acid boric.
Tiến hành chưng cất 5 phút, sau đó dùng giấy quì tím để kiểm tra sự kết thúc quá trình lôi cuốn đạm. Nếu giấy quì không bị chuyển sang màu xanh là quá trình lôi cuốn đạm kết thúc. Dùng nước cất để rửa đầu ống sinh hàn, sau đó lấy bình ra để tiến hành chuẩn độ.
3. Chuẩn độ
Dùng dung dịch H2SO4 0,1N để chuẩn độ dung dịch trong bình hứng cho đến khi dung dịch chuyển từ màu xanh sang hồng nhạt. Đọc thể tích dung dịch H2SO4 đã dùng.
4. Tính toán kết quả
Hàm lượng nitơ trong mẫu được tính toán dựa trên công thức sau: Hàm lượng nitơ tổng số = (0,0014*VH2SO4*100)/m (%)
Với:
0,0014: số g nitơ tương đương với 1 ml H2SO4 0,1N 5. Xác định hàm lượng protein
Dựa vào tỉ lệ nitơ tương đối ổn định trong thành phần cấu tạo của protein để xác định hệ số protein. Thông thường, hàm lượng nitơ toàn phần trong protein được xem như 16%, khi đó hệ số protein H: