3.2.2 Quy trình sản xuất
21
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình sản xuất tinh bột khoai lang
Khoai lang Ngâm, rửa Gọt vỏ Rửa Cắt nhỏ Xay (tỉ lệ khoai và nƣớc là 1:4) Lọc Tách bã Tách dịch bào Tinh chế sữa bột Rửa tinh bột (3 lần rửa) Tinh bột ƣớt và sạch Sấy (t=50 oC) Sản phẩm (Tinh bột khoai lang) TN2: Khảo sát sự ảnh hƣởng của acid ascorbic đến sự hóa nâu và tính chất hóa lý của tinh bột TN1: khảo sát sự ảnh hƣởng của NaHSO3 đến sự hóa nâu và tính chất hóa lý của tinh bột
22
3.2.2.2 Thuyết minh quy trình
a. Nguyên liệu
Khoai dùng để chế biến tinh bột phải chế biến ngay không nên để quá 10 ngày sau thu hoạch. Chọn những củ khô ráo, không bị sâu bệnh (Vũ Trƣờng Sơn và Nhan Minh Trí, 2000; Trần Minh Tâm, 2000).
Tuy nhiên chúng ta có thể tận dụng nguồn nguyên liệu khoai gãy, khoai củ to loại 3 tận dụng làm tinh bột vì giá thành thấp.
b. Ngâm, rửa
Mục đích: làm sạch, loại bỏ một số vi sinh vật và tạo thuận lợi cho công đoạn tiếp theo.
Thao tác thực hiện: trƣớc khi rửa khoai đƣợc ngâm vào bể nƣớc 30 phút cho sạch đất cát rồi tiến hành rửa sạch, thay nƣớc vài ba lần (Vũ Trƣờng Sơn và Nhan Minh Trí, 2000; Trần Minh Tâm, 2000).
Yêu cầu: Sạch
c. Gọt vỏ
Mục đích: làm sạch tạo thuận lợi cho công đoạn tiếp theo.
Thao tác thực hiện: dùng dao tiến hành gọt vỏ khoai.
Yêu cầu: không dùng dao không sắt và không gọt phạm quá sâu vào thịt củ.
d. Rửa
Mục đích: loại bỏ tạp chất, vi sinh vật và tạo thuận lợi cho công đoạn tiếp theo.
Thao tác thực hiện: tiến hành rửa sạch lại dƣới vòi nƣớc.
Yêu cầu: sạch
e. Làm nhỏ
Mục đích: tạo thuận lợi cho quá trình xay.
Thao tác thực hiện: tiến hành cắt nhỏ khoai lang thành từng lát mỏng (1cm *
1cm).
f. Xay
Mục đích: tạo thuận lợi cho quá trình lọc, lắng.
Thao tác thực hiện: cân 200g khoai lang đã đƣợc làm nhỏ bỏ vào máy xay
sinh tố với tỉ lệ khoai: nƣớc là 1 : 4 (Madzlan et al., 2012) nhằm đạt đƣợc hiệu suất thu hồi cao nhất.
23
g. Lọc và tách bã
Mục đích: tách phần bã và tạo thuận lợi cho công đoạn tiếp theo.
Thao tác thực hiện: dùng vải lọc, lọc để tách phần bã. Lƣợng bã lớn đem xay
rồi lọc tách bã thêm một lần nữa nhằm tăng hiệu suất thu hồi tinh bột. Tuy nhiên do quy mô thí nghiệm nên có thể bỏ qua quá trình thu hồi tinh bột thêm lần nữa vì lƣợng nguyên liệu sử dụng ít.
Yêu cầu: vải lọc phải dày, quá trình lọc phải hạn chế mức thấp nhất lƣợng tạp chất còn lại.
h. Tách dịch bào
Mục đích: thu hồi đƣợc dịch sữa bột khoảng 40g.
Thao tác thực hiện: tiến hành lắng trong thời gian khoảng 15–20 phút tùy theo từng giống khoai và hóa chất sử dụng.
Yêu cầu: loại bỏ một phần tạp chất còn lại và tạo thuận lợi cho công đoạn tiếp theo.
i.Tinh chế tinh bột
Mục đích: khống chế sự hóa nâu trong tinh bột để thu hồi đƣợc tinh bột trắng sáng.
Thao tác thực hiện: có nhiều phƣơng pháp ngăn cản sự hóa nâu bởi enzyme phenolase. Một trong những phƣơng pháp là dùng hóa chất NaHSO3, acid ascorbic, NaCl, acid citric… Tuy nhiên, theo nghiên cứu của Deepaa và Woong (2003) NaHSO3 và acid ascorbic là hóa chất có khả năng ngăn cản sự hóa nâu cao nhất trong khoai lang. Vì vậy, đề tài nghiên cứu chọn NaHSO3 và acid ascorbic cho quá trình tinh chế sữa bột.
Việc tinh chế bằng NaHSO3: đong 80ml NaHSO3 nhƣ bố trí thí nghiệm 1 cho vào lƣợng dịch sữa bột vừa mới thu hồi, dùng muỗng khuấy đều bột và hóa chất sử dụng và để yên cho lắng.
Tinh chế bằng acid ascorbic: đong 80ml acid ascorbic nhƣ bố trí thí nghiệm 2 cho vào lƣợng dịch sữa bột vừa mới thu hồi, dùng muỗng khuấy đều bột và hóa chất sử dụng và để yên cho lắng.
j. Rửa tinh bột: là giai đoạn tách triệt để bả nhỏ, protein không tan, dịch bào và các tạp chất khác (Vũ Trƣờng Sơn và Nhan Minh Trí, 2000).
Mục đích: hạn chế dƣ lƣợng hóa chất còn tồn tại trong tinh bột và lƣợng tạp chất còn lại.
24
Thao tác thực hiện: cho nƣớc vào lƣợng dịch sữa bột vừa mới tinh chế (3 nƣớc:1 dịch sữa bột), dùng muỗng khuấy đều lƣợng tinh bột và nƣớc. Để yên cho lắng và thu hồi lƣợng dịch sữa bột và lặp lại 3 lần rửa.
Yêu cầu: theo Vũ Trƣờng Sơn và Nhan Minh Trí (2000) tinh bột ƣớt không lẫn các tạp chất lạ ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm chế biến tiếp từ tinh bột đồng thời đảm bảo tính chất lý hóa (độ dính, độ tro và độ trong..)
+ Nếu lẩn rắn: sản phẩm sẽ bị đục. + Lẩn protid: sản phẩm bị bọt.
+ Lẩn dịch bào: sản phẩm có màu sắc kém và độ dính kém.
k. Sấy
Mục đích: bảo quản và làm khô tinh bột.
Thao tác thực hiện: lấy dịch sữa bột để ra đĩa petri, tiến hành sấy bột ở nhiệt độ 40–50 oC trong thời gian 36–48 giờ để độ ẩm nhỏ hơn 13%.
Yêu cầu:
- Sấy không quá ẩm sẽ bị ảnh hƣởng đến chất lƣợng của tinh bột trong quá trình bảo quản. Sấy với độ ẩm quá thấp so với 13% sẽ ảnh hƣởng đến hiệu quả kinh tế.
- Nhiệt độ sấy không quá 60–70 oC sẽ làm tinh bột ƣớt bị hồ hóa (Vũ Trƣờng Sơn và Nhan Minh Trí, 2000).
- Nhiệt độ sấy 80 oC tinh bột ƣớt bị mất độ nhớt (Vũ Trƣờng Sơn và Nhan Minh Trí, 2000).
3.2.3 Bố trí thí nghiệm
3.2.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ NaHSO3 đến màu sắc và tính chất của tinh bột
a. Mục đích
Nhằm tìm ra nồng độ NaHSO3 tối ƣu nhất đến sự hóa nâu của tinh bột để có màu sắc, giá trị cảm quan tốt nhất, đồng thời quá trình xử lý hay giống khoai khác nhau có ảnh hƣởng đến tính chất của tinh bột.
b. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm đƣợc bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với hai nhân tố, đƣợc lặp lại 2 lần.
25 Hình 3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm Khoai lang Khoai tím (A1) Khoai trắng (A2) Khoai đỏ (A3) Khoai sữa (A4) Ngâm, rửa Gọt vỏ Cắt nhỏ Rửa Cắt nhỏ Xay (tỉ lệ khoai và nƣớc là 1:4) Lọc Tách bã Tách dịch bào Tinh chế sữa bột B1 B2 B3 B4 B5 Rửa tinh bột (3 lần rửa) Tinh bột ƣớt và sạch Sấy (t=50 oC) Sản phẩm (Tinh bột khoai lang)
26 Nhân tố A: giống khoai lang
A1: Khoai tím A2: Khoai trắng A3: Khoai đỏ A4: Khoai sữa Nhân tố B: nồng độ NaHSO3 (ppm) B1: 0 B2: 40 B3: 60 B4: 80 B5: 100 Số nghiệm thức: 4 x 5 = 20 nghiệm thức. Số lần lặp lại: 2 lần.
Khối lƣợng mẫu: 200 g/1đơn vị thí nghiệm.
Tổng số đơn vị thí nghiệm là: 20 x 2 = 40 đơn vị thí nghiệm.
c. Cách thực hiện: khoai lang các loại sau khi mua về, tiến hành ngâm rửa rồi đem gọt vỏ và rửa lại. Tiến hành cắt nhỏ khoai (1cm * 1cm). Làm nhuyễn nguyên liệu bằng cách xay khoai lang với nƣớc tỉ lệ 1:4. Tiến hành lọc bằng vải lọc thu đƣợc dịch sữa tinh bột và bã (loại bỏ bã), để yên lắng tinh bột. Tiếp tục lấy bã xay với nƣớc với tỉ lệ 1:4, lọc và lắng lại lần nữa nhằm tăng hiệu suất thu hồi tinh bột. Tiến hành tinh chế sữa tinh bột nhƣ bố trí thí nghiệm 1 với bốn giống khoai. Tiến hành rửa lại dịch sữa tinh bột với tỉ lệ 1:3 (dịch sữa khoai lang: nƣớc) ba lần. Tiến hành sấy tinh bột ở nhiệt độ 40–50 o
C trong 36–48 giờ và thu đƣợc tinh bột khoai lang với độ ẩm <13%.
d. Chỉ tiêu đánh giá - Màu sắc - Dƣ lƣợng SO2 trong bột - Đo pH - Độ bền gel - Độ trƣơng nở - Độ cứng gel
3.2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ acid ascorbic đến màu sắc và tính chất của tinh bột.
a. Mục đích: Nhằm tìm ra nồng độ acid ascorbic tối ƣu nhất đến sự hóa nâu của tinh bột để có màu sắc và giá trị cảm quan tốt nhất, đồng thời quá trình xử lý có ảnh hƣởng gì đến tính chất của tinh bột.
27
b. Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm đƣợc bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với một nhân tố, đƣợc lặp lại 2 lần. Hình 3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 Khoai lang Tinh bột ƣớt và sạch Gọt vỏ Ngâm, rửa Cắt nhỏ Rửa Sấy (t=50 oC) Rửa tinh bột (3 lần rửa)
Xay (tỉ lệ khoai và nƣớc là 1:4) Sản phẩm (tinh bột khoai lang) Tinh chế sữa bột Tách bã Lọc Tách dịch bào C4 Khoai tím (A1) Khoai trắng (A2) Khoai đỏ (A3) Khoai sữa (A4) C5 C3 C1 C2
28 Nhân tố A: Giống khoai lang
A1: khoai tím A2: khoai trắng A3: khoai đỏ A4: khoai sữa Nhân tố C: Nồng độ NaHSO3 (ppm) C1: 0 C2: 35,2 (0,2 mM) C3: 88 (0,5 mM) C4: 140,8 (0,8 mM) C5: 176 (1 mM) Số nghiệm thức: 4 x 5 = 20 nghiệm thức. Số lần lặp lại: 2 lần.
Khối lƣợng mẫu: 200 g/1đơn vị thí nghiệm.
Tổng số đơn vị thí nghiệm là: 20 x 2 = 40 đơn vị thí nghiệm
c. Cách thực hiện: khoai lang các loại sau khi mua về, tiến hành ngâm rửa rồi đem gọt vỏ và rửa lại. Tiến hành cắt nhỏ khoai (1cm * 1cm). Làm nhuyễn nguyên liệu bằng cách xay khoai lang với nƣớc tỉ lệ 1:4. Tiến hành lọc bằng vải lọc thu đƣợc dịch sữa tinh bột và bã (loại bỏ bã), để yên lắng tinh bột. Tiếp tục lấy bã xay với nƣớc với tỉ lệ 1:4, lọc và lắng lại lần nữa nhằm tăng hiệu suất thu hồi tinh bột. Tiến hành tinh chế sữa tinh bột nhƣ bố trí thí nghiệm 2 với bốn giống khoai. Tiến hành rửa lại dịch sữa tinh bột với tỉ lệ 1:3 (dịch sữa khoai lang: nƣớc) ba lần. Tiến hành sấy tinh bột ở nhiệt độ 40–50 o
C trong 36–48 giờ và thu đƣợc tinh bột khoai lang và thu đƣợc tinh bột khoai lang với độ ẩm <13%. d. Chỉ tiêu đánh giá - Màu sắc. - Xác định độ chua của bột - Đo pH - Độ bền gel - Độ cứng gel - Độ trƣơng nở
29
3.5 PHƢƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU. CÁC CHỈ TIÊU.
Bảng 3.1 Các phƣơng pháp về các chỉ tiêu phân tích
3.6 PHƢƠNG PHÁP THỐNG KÊ
Số liệu thu đƣợc từ các thí nghiệm với 2 lần lặp lại và thống kê bằng chƣơng trình Statgraphics Centurion (Version 15.2.11). Số liệu đƣợc phân tích ANOVA. Kiểm định Ducan đƣợc sử dụng cho việc tính sự khác biệt có ý nghĩa (LSD). Quan hệ giữa các giá trị đƣợc phân tích theo hệ số tƣơng quan Pearson. Phân tích ảnh hƣởng của nhân tố đến tham số dựa vào trung bình bình phƣơng (mean square) và phần trăm ảnh hƣởng (variance component). Giá trị trung bình, độ lệch chuẩn và hình ảnh đƣợc xử lý bằng Microsoft Excel 2007.
Chỉ tiêu phân tích Phƣơng pháp và thiết bị sử dụng Màu sắc
Độ cứng
Thiết bị đo màu sắc, phần mềm matlap xác định giá trị LAB
Thiết bị đo cấu trúc Rheotex.
Hàm lƣợng bisulfit Độ chua
Đo pH
Bộ dụng cụ “Monier-Williams” theo tiêu chuẩn QCVN 4-18 : 2011/BYT
Hàm lƣợng acid tổng số theo TCVN 4589 :1988
pH kế, theo ISO 2917 : 1999
Độ ẩm Phƣơng pháp NMKL số 23-1991 Độ cứng gel Sử dụng máy đo cấu trúc (Rheotex) Độ bền gel TCVN 8369:2010
30
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 ẢNH HƢỞNG CỦA GIỐNG KHOAI VÀ NỒNG ĐỘ NaHSO3 ĐẾN
MÀU SẮC VÀ TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA TINH BỘT
4.1.1 Mức độ ảnh hƣởng của các giống khoai và nồng độ NaHSO3 lên các chỉ tiêu khảo sát các chỉ tiêu khảo sát
Tinh chế sữa bột là một trong những công đoạn quan trọng, ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng sản phẩm sau cùng. Mục đích của công đoạn tinh chế sữa bột là loại bỏ các thành phần tạp chất còn sót lại trong quá trình xử lý, đồng thời còn khống chế sự hóa nâu của tinh bột. Trong quy trình sản xuất tinh bột từ các giống khoai lang (khoai tím, khoai trắng, khoai đỏ và khoai sữa), NaHSO3 đƣợc sử dụng ở công đoạn tinh chế sữa bột nhằm đáp ứng mục tiêu trên. Đồng thời, quá trình xử lý còn ảnh hƣởng đến các chỉ tiêu về màu sắc (L*), pH và tính chất hóa lý của tinh bột nhƣ: độ cứng gel, độ bền gel và độ trƣơng nở. Bảng 4.1 và Bảng 4.2 thể hiện mức độ ảnh hƣởng của từng giống khoai lang và hóa chất NaHSO3 ở các nồng độ xử lý khác nhau (0, 40, 60, 80 và 100 ppm) cũng nhƣ tác động tƣơng tác của chúng lên các chỉ tiêu khảo sát đƣợc đƣa ra.
Bảng 4.1 Trung bình bình phƣơng các chỉ tiêu về đặc tính hóa lý của tinh bột khoai lang sau khi đƣợc tinh chế bằng NaHSO3.
Nhân tố df L * pH Độ trƣơng nở Độ bền gel Độ cứng gel Giống khoai (A) 3 18,3** 0,9*** 36,1*** 980,7*** 15,8*** Nồng độ (B) 4 410,9*** 1,4*** 377,8*** 808,0*** 30,4*** A*B 12 37,2* 0,3** 22,4** 74,8*** 8,4 Sai số 20 22,2 0,1 7,4 11,3 8,1
Ghi chú: Các giá trị được chỉ định *, **, *** tương ứng với sự khác biệt đáng kể ở p<0,05, 0,01 và 0,001, df là độ tự do.
Nhìn vào Bảng thống kê phân tích cho thấy đƣợc các giống khoai lang có ảnh hƣởng đáng kể (p<0,001) đến sự thay đổi độ cứng gel, độ bền gel và độ trƣơng nở. Giống khoai cũng ảnh hƣởng nhiều (p<0,01) giá trị màu sắc L*
của tinh bột khoai lang. Trong khi đó nồng độ xử lý của NaHSO3 ảnh hƣởng đáng kể (p<0,001) đến giá trị L*, pH, độ cứng gel, độ bền gel và cả độ trƣơng nở. Tƣơng tác giữa giống và nồng độ NaHSO3 góp phẩn ảnh hƣởng đến độ bền gel (p <0,001).
31
Bảng 4.2 Phần trăm ảnh hƣởng của các giống khoai và các nồng độ NaHSO3 và sự tƣơng tác giữa chúng đối với các chỉ tiêu về đặc tính hóa, lý của tinh bột.
Ghi chú: df là độ tự do
Bảng 4.3 cho thấy giống khoai lang ảnh hƣởng chủ yếu đến độ bền gel tinh bột (52,3%). Trong khi đó, nồng độ sodium bisulfit sử dụng ảnh hƣởng nhiều đến độ trắng L* (84%), pH (49,5%), độ cứng gel (48,5%) và độ trƣơng nở (84,5%). Sự tƣơng tác giữa giống và nồng độ góp phần đáng kể đến sự thay đổi của độ cứng gel và pH.
Nhìn chung, tất cả các chỉ tiêu đều chịu sự ảnh hƣởng riêng lẽ cũng nhƣ kết hợp của cả các giống khoai và các nồng độ NaHSO3 sử dụng trong công đoạn tinh chế sữa bột với những mức độ khác nhau. Việc phân tích và đánh giá các tác động này đối với từng chỉ tiêu khảo sát đƣợc tiến hành để chọn ra nồng độ thích hợp của từng loại, giúp công đoạn tinh chế sữa bột đạt hiệu quả cao.
Bảng 4.3 Dƣ lƣợng SO2 trong tinh bột khoai lang trong quá trình tinh chế sữa bột bằng NaHSO3 Nồng độ NaHSO3 (ppm) 0 40 60 80 100 Dƣ lƣợng SO2 (mg/kg) - - - 8 16
Ghi chú: “- ” là không phát hiện
Ngoài ra, tinh bột khoai lang sau khi đƣợc tinh chế bằng phƣơng pháp sử dụng hóa chất NaHSO3 đem phân tích dƣ lƣợng sodium bisulfit ở các nồng độ khác nhau không vƣợt quá 50 mg/kg (QCVN 4-18 : 2011/BYT). Cụ thể nhƣ Bảng 4.3 cho thấy hàm lƣợng sodium bisulfit còn lại trong quá trình tinh chế
Nhân tố df L* pH Độ trƣơng nở Độ bền gel Độ cứng gel Giống khoai (A) 3 3,7 33,5 8,1 52,3 25,2 Nồng độ (B) 4 84 52,6 84,5 43,1 48,5 A*B 12 7,6 10,3 5,0 4,0 13,3 Sai số 20 4,5 3,6 2,4 0,6 13,0
32
thấp hơn so với QCVN 4-18 : 2011/BYT. Ở nồng độ xử lý cao nhất là 100 ppm chỉ tìm thấy 16 mg/kg dƣ lƣợng thấp hơn so với quy định về an toàn thực phẩm.
4.1.2 Tác động của giống khoai và NaHSO3 trong quá trình tinh chế sữa bột đến sự hóa nâu và tính chất hóa lý của tinh bột. bột đến sự hóa nâu và tính chất hóa lý của tinh bột.
Nhìn chung, quá trình tinh chế sữa bột có nồng độ NaHSO3 càng cao thì tinh bột khoai lang có màu càng trắng. Nguyên nhân do NaHSO3 là một trong những chất ức chế mạnh nhất phenolase (Bùi Hữu Thuận, 2000; Deepaa và Wong, 2012). Ngoài ra, quá trình xử lý của các giống khoai lang sẽ tác động đến một số