a. Biến đổi vật lý
Tinh bột qua quá trình tách dịch bào được kết thành khối chặt hơn, tỉ trọng khối tinh bột tăng.
b. Biến đổi hóa học
- Hàm lượng chất khô không hòa tan 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.
c. Biến đổi hóa lý
Sau quá trình tách dịch bào ta thu được hai phần là phần nước dịch và phần tinh bột ướt.
d. Biến đổi hóa sinh
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 thụ. 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. e. 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.
4.2.6.3. Cách tiến hành
Phần dung dịch thu được bằng cách pha loãng cháo sau khi nghiền được đưa vào thiết bị ly tâm để tách dịch bào. Để tách triệt để được dịch bào phải tiến hành ly tâm ít nhất 2 lần.
Sau lần ly tâm thứ nhất, dịch chứa tinh bột được pha loãng rồi đưa qua rây để tách bó. 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.
4.2.6.4. Thông số kỹ thuật
a. Thời gian tiếp xúc giữa tinh bột với dịch bào
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 thường xuyên vệ sinh thiết bị hoặc sử dụng vật liệu chế tạo là thép không gỉ.
Bảng 8: Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc với dịch bào tới độ trắng của tinh bột.
Thời gian tinh bột tiếp xúc với nước dịch
(giờ) Độ trắng của tinh bột (%)
19 89
7 94
0 100
a. Nồng độ chất tan của dịch bào
Khi cố định thời gian tiếp xúc giữa tinh bột với nước dịch thì nếu các chất hòa tan trong nước dịch có nồng độ càng cao thì độ trắng của tinh bột và độ dính của hồ tinh bột sau này cũng giảm.
Bảng 9: Ảnh hưởng của nồng độ chất tan trong dịch bào đến độ trắng của tinh bột
Nồng độ dịch bào (%)
Thời gian tiếp xúc
(giờ) Độ trắng của tinh bột (%)
15,8 19 95,5
11,1 19 97,0
8,8 19 97,0
7,0 19 98,0
Bảng 10: Ảnh hưởng của nồng độ chất tan trong dịch bào đến độ dính của hồ tinh bột.
Nồng độ dịch bào (%)
Thời gian tiếp xúc (giờ) Độ dính của hồ tinh bột 1,65% 15,8 19 1,487 11,1 19 1,533 8,8 19 1,633 7,0 19 1,633 0 0 2,067 4.2.6.5. Thiết bị tách dịch bào
- Để tách dịch bào, thường người ta sử dụng các máng lắng làm việc theo nguyên tắc trọng lực hoặc máy ly tâm làm việc theo nguyên tắc ly tâm.
- Ở quy mô nhỏ người ta còn sử dụng cả bể lắng nhưng chất lượng tinh bột thu được không tốt.
a. Thiết bị lắng
Cấu tạo: trước đây ở các nhà máy nhỏ thì người ta thường sử dụng các thăng lắng đặt liên tiếp nhau. Trong các nhà máy đó thì các thăng được làm bằng gỗ. Nhưng khi việc sản xuất tiến đến vài trăm kg/h thì các thăng lắng được xây bằng xi măng ra đời. Trong các nhà máy lớn, người ta sử dụng máng lắng với kích thước, chiều dài lớn hơn thăng lắng nhiều lần.
Thông số kỹ thuật:
- Sự phân bố kích thước hạt: đường kính của hạt tinh bột có thể dao động trong khoảng 4 ÷ 24µm. Tùy theo loại máy nghiền mà nó dao động trong khoảng lớn hơn hoặc nhỏ hơn. Tuy nhiên, sự thay đổi kích cỡ hạt tinh bột trong quá trình lắng còn phụ thuộc vào đường đi của nó. Dưới đây là một ví dụ về sự phân bố cỡ hạt được tiến hành trong thực nghiệm ở điều kiện khi lớp tinh bột lắng được 30cm sau 24h.
Bảng 11: Sự phân bố kích thước các hạt tinh bột trong các lớp lắng. Lớp khảo sát
Đường kính hạt xuất hiện nhiều
nhất (µm) Đường kính hạt trung bình (µm) Độ lệch chuẩn Ở đáy 14 14,5 3,7 1/3 chiều cao tính từ đáy 16 14,5 3,9 Ở giữa 12 11,7 4,1 2/3 chiều cao tính từ đáy 12 10,9 4,3 0,3cm tính từ bề mặt 8 9,6 4,4 Lớp bề mặt 6,9 4 4,5
- Thời gian lắng: dựa vào việc khảo sát kích thước hạt, tính được vận tốc lắng, ta có thể xác định thời gian lắng. Thời gian lắng thường kéo dài.
- Tốc độ lắng: phụ thuộc kích thước hạt, khối lượng riêng của hạt và độ nhớt.
Nhược điểm của máng lắng:
- Tách dịch bào không triệt để. - Thời gian kéo dài.
- Mức độ cơ giới thấp. b. Thiết bị ly tâm
Việc sử dụng máy ly tâm sẽ tăng hiệu quả của quá trình tách dịch bào.
Ưu điểm của phương pháp ly tâm so với phương pháp lắng:
- Thời gian nhanh.
- Khả năng tách tốt hơn, độ đồng đều tăng. - Cơ giới hóa được.
Các máy ly tâm có thể sử dụng:
Thiết bị ly tâm tháo bó bằng vít tải
Cấu tạo: một thiết bị ly tâm truyền thống thường thấy gồm một tang hoặc một trục lăn kín nằm ngang với một băng cạo liên tục hình xoắn ốc (continuous spiral-ribbon starch scraper) nằm bên trong. Tang quay sẽ quay trong một khung bi có ổ đỡ hai
trục.
Hình 16: Cấu tạo của thiết bị ly tâm tháo bó bằng vít tải
Nguyên lý hoạt động: sữa tinh bột sẽ đi vào thiết bị ở đầu có ống nhập liệu. Dưới tác dụng của lực li tâm, tinh bột và những tạp chất rắn, mịn chưa được tách hết trong quá trình tách bó sẽ được tách ra khỏi dịch bào. Khi đó, chúng tập trung ở vành ngoài của thiết bị và nhờ dao cạo mang theo chiều ngược lại về phía đầu nhỏ, ở đây chúng được trộn với nước sạch và lấy ra. Tinh bột này sẽ được đem rửa, lọc thành tinh bột tinh khiết ở giai đoạn sau. Nước sử dụng ở đây phải là nước tinh khiết đã được qua xử lý làm mềm. Dịch bào được thoát ra ở đầu kia của thiết bị.
Hình 17: Nguyên tắc hoạt động của thiết bị ly tâm tháo bó bằng vít tải
Ư u điểm: năng suất lớn, kích thước nhỏ. Do thiết bị không sử dụng lưới lọc nên bền khi sử dụng, tốn ít chi phí cho bảo trì, thay thế.
Nhược điểm: kết cấu thiết bị phức tạp, khó làm vệ sinh. Thiết bị ly tâm đĩa
Cấu tạo: bộ phận chủ yếu của thiết bị là roto được cấu tạo gồm các đĩa hình cơn xếp chồng lên nhau, cách nhau một khoảng xác định từ 0,4 ÷ 1,5 mm. Độ nghiêng của đĩa từ 45 ÷ 60o.
Hình 18 : Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị ly tâm đĩa
Nguyên lý hoạt động: hỗn hợp sữa tinh bột được đưa vào khoảng không gian giữa các đĩa (theo các lỗ trên đĩa hay từ bên hông). Sữa tinh bột chảy theo các rãnh trên trục vào
tinh bột và các hạt nặng sẽ dâng lên phía mặt dưới của đĩa phía trên và chuyển động ra ngoài mép đĩa, dịch bào sẽ tách ra lắng lên bề mặt trên của đĩa phía dưới và chuyển động về phía tâm của đĩa. Cùng lúc đó, nước được một bơm ly tâm bơm dọc theo trục rỗng phía dưới vào khoang nước nằm giữa vỏ bên trong và thành ngoài. Nước sạch từ buồng chứa nước sẽ theo những miệng lỗ vào vỏ trong, nhờ đó mà tinh bột được rửa tốt để tách các tạp chất nhỏ còn lại. Tinh bột cùng với nươc sau đó sẽ được ép qua các miệng lỗ và ra khỏi hệ thống ở dạng huyền phù cô đặc. Trong quá trình ly tâm tách dịch bào này có kết hợp với quá trình rửa tách các tạp chất mịn còn trong tinh bột.
Ưu điểm: cường độ phân li lớn, cấu tạo chắc chắn, gọn nhẹ.
Nhược điểm: kết cấu thiết bị phức tạp, giá thành thiết bị cao. Thiết bị ly tâm lọc tháo bó bằng pittông
Cấu tạo: cấu tạo của thiết bị gồm một buồng ly tâm bên ngoài có bố trí lưới lọc. Trong thiết bị có hệ thống pittông để đẩy bó ra ngoài có thể chuyển động tịnh tiến nhờ xy lanh thủy lực.
Nguyên tắc hoạt động: hỗn hợp sữa tinh bột được đưa vào thiết bị qua hệ thống nhập liệu ở một đầu của thiết bị. Khi thiết bị li tâm hoạt động, tinh bột và các hạt pha nặng khác được giữ lại trên lớp vải lọc, nước lọc chui qua vách ngăn ra ngoài thăng. Bó lọc sẽ được pittông đẩy ra ngoài khi thực hiện chuyển động tịnh tiến nhờ xi lanh thủy lực. Nước rửa được phun lên thành thăng để rửa dịch bào còn dính ở tinh bột.
Ưu điểm: kết cấu gọn, chắc chắn, hoạt động liên tục, năng lượng tiêu thụ trên một đơn vị sản phẩm nhỏ, độ ẩm của bó lọc nhỏ, năng suất lớn.
Nhược điểm: cấu tạo phức tạp, lưới lọc chóng bị mòn do ma sát nhiều với pittông.
Ưu điểm của phương pháp li tâm so với phương pháp lắng:
- Hiệu suất thu hồi tinh bột cao hơn nên tổn thất ít hơn. - Thời gian thực hiện ngắn nên năng suất cao.
- Dễ cơ giới hóa.