4.2.6.1. Mục đích
Quá trình tách dịch bào nhằm mục đích loại phần dịch bào cĩ chứa polyphenol và enzyem polyphenoloxydase và các hợp chất hịa tan khác để hạn chế quá trình oxy hĩa làm chuyển màu tinh bột và các phản ứng hĩa học, hĩa sinh khác ảnh hưởng đến chất lượng của tinh bột thành phẩm.
4.2.6.2. Các biến đổi trong quá trình tách dịch bào
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 hĩa học
- Hàm lượng chất khơ khơng hịa 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 khơng 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 ngồi.
c. Biến đổi hĩa lý
Sau quá trình tách dịch bào ta thu được hai phần là phần nước dịch và phần tinh bột ướt.
d. Biến đổi hĩa sinh
polyphelnoloxydase sẽ oxy hĩa tạo thành chất màu làm cho tinh bột mất màu trắng. Lớp tinh bột phía trên bề mặt sẽ bị oxy hĩa nhanh hơn lớp dưới. Khi tinh bột chuyển màu thì khơng thể tẩy rửa hồn tồn chất màu khỏi tinh bột bằng nước sạch được. Quá trình oxy hĩa bắt đầu từ khi mài xát đặc biệt xảy ra nhanh khi các máy đảo trộn sữa tinh bột thơ. Tinh bột chuyển màu sẽ làm giảm giá trị của sản phẩm. Do đĩ 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 cĩ chứa đường và các hợp chất dinh dưỡng khác là mơi 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 đĩ 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 lỗng 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 lỗng rồi đưa qua rây để tách bã. 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. Thơng số kỹ thuật
a. Thời gian tiếp xúc giữa tinh bột với dịch bào
Để khắc phục quá trình oxy hĩa yêu cầu quy trình sản xuất phải ngắn, tách dịch bào càng nhanh càng tốt. Và trong tồn 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 cơng tiếp theo, mặt khác tinh bột thành phẩm giữ nguyên được tính chất hĩa lý tự nhiên của nĩ.
Bên cạnh đĩ, nếu tinh bột tiếp xúc với nước quá lâu sẽ xảy ra các biến đổi hĩa sinh dưới sự xúc tác của enzyme polyphenoloxydase. Các biến đổi đĩ khơng chỉ ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm mà cịn gây khĩ 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 khơng 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 hịa tan trong nước dịch cĩ 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 mơ nhỏ người ta cịn sử dụng cả bể lắng nhưng chất lượng tinh bột thu được khơng tốt.
a. Thiết bị lắng
Cấu tạo: trước đây ở các nhà máy nhỏ thì người ta thường sử dụng các thùng lắng
đặt liên tiếp nhau. Trong các nhà máy đĩ thì các thùng được làm bằng gỗ. Nhưng khi việc sản xuất tiến đến vài trăm kg/h thì các thùng 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 thùng lắng nhiều lần.
Thơng số kỹ thuật:
- Sự phân bố kích thước hạt: đường kính của hạt tinh bột cĩ thể dao động trong khoảng 4 ÷ 24µm. Tùy theo loại máy nghiền mà nĩ dao động trong khoảng lớn hơn hoặc nhỏ hơn. Tuy nhiên, sự thay đổi kích cỡ hạt tinh bột trong quá trình lắng cịn phụ thuộc vào đường đi của nĩ. 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 cĩ 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 khơng 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 hĩa được.
Các máy ly tâm cĩ thể sử dụng: C Thiết bị ly tâm tháo bã 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 cĩ ổ đỡ hai đầu.
Tang và lưỡi cạo được dẫn động với vận tốc quay gần như nhau thơng qua một hộp giảm tốc được nối với động cơ nhờ một nối
Hình 16: Cấu tạo của thiết bị ly tâm tháo bã bằng vít tải
Nguyên lý hoạt động: sữa tinh bột sẽ đi vào thiết bị ở đầu cĩ 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 bã sẽ được tách ra khỏi dịch bào. Khi đĩ, chúng tập trung ở vành ngồi 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 thốt ra ở đầu kia của thiết bị.
Hình 17: Nguyên tắc hoạt động của thiết bị ly tâm tháo bã bằng vít tải
Ư u điểm: năng suất lớn, kích thước nhỏ. Do thiết bị khơng 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, khĩ làm vệ sinh.
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 khơng gian giữa các đĩa
và các hạt nặng sẽ dâng lên phía mặt dưới của đĩa phía trên và chuyển động ra ngồi 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 đĩ, nước được một bơm ly tâm bơm dọc theo trục rỗng phía dưới vào khoang nước nằm giữa vỏ bên trong và thành ngồi. Nước sạch từ buồng chứa nước sẽ theo những miệng lỗ vào vỏ trong, nhờ đĩ mà tinh bột được rửa tốt để tách các tạp chất nhỏ cịn lại. Tinh bột cùng với nươc sau đĩ sẽ được ép qua các miệng lỗ và ra khỏi hệ thống ở dạng huyền phù cơ đặc. Trong quá trình ly tâm tách dịch bào này cĩ kết hợp với quá trình rửa tách các tạp chất mịn cịn 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 bã bằng pittơng
Cấu tạo: cấu tạo của thiết bị gồm một buồng ly tâm bên ngồi cĩ bố trí lưới lọc.
Trong thiết bị cĩ hệ thống pittơng để đẩy bã ra ngồi cĩ 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 ngồi thùng. Bã lọc sẽ được pittơng đẩy ra ngồi khi thực hiện chuyển động tịnh tiến nhờ xi lanh thủy lực. Nước rửa được phun lên thành thùng để rửa dịch bào cịn 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 bã lọc nhỏ, năng suất lớn.
Nhược điểm: cấu tạo phức tạp, lưới lọc chĩng bị mịn do ma sát nhiều với pittơng.
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 hĩa.