2.1. Mục đích:
Tinh bột nằm trong màng tế bào, khi nghiền chỉ một phần phần các màng bị phá vỡ do vậy hạn chế tiếp xúc amylaza, vì vậy mục đích của nấu nhằm:
Phá vỡ màng TB tinh bột, tạo điều kiện chúng hình thành trạng thái hịa tan trong dunh dịch.
Hơn nữa nấu nguyên liệu là một quá trình ban đầu nhưng rất quan trọng trong sx cồn, sản phẩm tốt hay xấu phụ thuộc nhiều vào kết quả nấu.
2.2. Những biến đổi xẩy ra khi nấu . a. Độ bền của tế bào thực vật:
Tinh bột chỉ được giải phĩng khi đã phá vỡ màng bao quanh nĩ. Vỏ hạt cĩ độ bền cao nhất, sau đĩ là lớp alơrơng cịn nội nhũ thì kém bền nhất. Để phá vỡ hạt cần áp lực 18 đến 20 atm.
Khi đun nguyên liệu với nước tinh bột sẽ trương nở hịa tan, kết dính giảm độ bền cơ học
Tùy từng nguyên liệu mà chọn chế độ nấu cho thích hợp. Những nguyên liệu kém phẩm chất cần nấu ở To thấp và time ngắn so với nguyên liệu tốt.
Trương nở là tính chất của cao phân tử rắn cĩ khả năng hút dung mơi để tăng thể tích. Hơn 50% chất khơ của hạt và khoai sắn là tinh bột, đây là chất chủ yếu tạo ra sản phẩm cồn etylic trong quá trình sản xuất.
Như ta biết kích thước hạt tinh bột phụ thuộc vào dạng nguyên liệu cĩ thể dao động từ 1- 120 µm tùy từng nguyên liệu.
Hạt tinh bột khơng đồng nhất mà cấu tạo từ hai polysaccarit: amylose và amylopeptin. Trong dung dịch amylopeptin đĩng vai trị như màng bán thấm, khi tăng nhiệt độ hạt sẽ hút nước và chúng trương nở 25 -> 30 lần so ban đầu.Do đĩ các mối liên kết giữa phân tử sẽ yếu và cắt đứt khi xảy ra hiện tượng hồ hĩa.
Nhiệt độ hồ hĩa phụ thuộc vào nguyên liệu và kích thước tinh bột. Đồng thời sự hồ hĩa phụ thuộc vào các chất điện giải. Muối kiềm và trung tính làm giảm To hồ hĩa, cịn đường thì làm tăng To hồ hĩa. Qua nghiên cứu cho thấy khi tăng To = 30 – 45oC độ nhớt giảm dần và qua điểm cực tiểu , sau đĩ tinh bột bắt đầu trương nở, hịa tan dần nên độ nhớt tăng nhanh và đạt cực đại. Tiếp đĩ nếu tăng To thì độ nhớt sẽ giảm nhưng chậm. Nhiệt độ ứng với độ nhớt cực đại được xem là nhiệt độ hồ hĩa tinh bột.
c. Những biến đổi của Hemixenluloza, Xenluloza và Pectin:
Trong thời gian nấu nguyên liệu, ở điều kiện acid yếu xenlulose ko bị thủy phân Hemixenluloza cấu tạo chủ yếu từ pentozan bị thủy phân ít. Pectin bị thủy phân nhiều hơn cả
d. Những biến đổi của tinh bột và đường:
Khi nấu cĩ một lượng nhỏ bột biến thành đường và dextrin, dưới tác dụng amylase và ion H+. Sự tạo đường trong dịch bột chưa nấu là điều ko mong muốn vì như vậy sẽ gây tổn thất khi đun ở To cao. Đường chứa trong ng/liệu chủ yếu là saccarosse, glucose, fructose và ít maltose tạo ra trong time nấu; mức độ tạo đường
Ở pH = 3.5 do tác dụng H+ lượng đường tăng nhanh trong djch cháo, do vậy mà lượng đượng bị thủy phân nhiều.Sự tổn thất do tạo: aramen, furfurol, elanoidin và oxymetyl furfurol. Do đĩ để giảm tổn thất đường cĩ trong cĩ sẵn trong nguyên liệu ở giai đoạn nấu thì nên khống chế pH của dịch cháo ở PH = 3.5. Cần chú ý ở pH = 3.5 đường bị phân hủy ít nhưng phảI thường xuyên thêm vậy thiết bị sẽ dễ bị ăn mịn, nấu xong lại phải trung hịa tới pH thích hợp cho hoạt động amylaza. Protid và chất béo ko biến đổi trong thời gian nấu.
Để đạt hiệu quả Kinh tế cao cần chon giá trị pH thích hợp cho quá trình nấu.
2.3 Tiến hành nấu nguyên liệu.
Tùy vào điều kiện trang thiết bị mỗi cơ sở sản xuất cĩ thể chọn các phương pháp nấu: Gián đoạn, bán liên tục và liên tục.
a. Nấu gián đoạn: Tồn bộ quá trình nấu được thực hiện cùng một nồi. Ưu điểm: Ít tốn vật liệu để chế tạo thiết bị, thao tác đơn giản.
Nhược điểm: Tốn nhiều hơi vì ko sử dụng được hơi thứ, nấu lâu ở P và To cao gây tổn thất đường nhiều.
Nguyên liệu đưa vào nồi nấu cĩ thể ở dạng hạt hoặc lát. Tuy nhiên cần nghiền thành bột để tăng năng suất và hạn chế tổn thất.
Qui trình nấu được thực hiện:
Cho tồn bộ nước vào nồi tỉ lệ 3.5- 4 lít/kg cho cánh khuấy làm việc đổ tinh bột vào.Đậy nắp xơng hơi 45 – 60 phút đến khi P đạt yêu cầu. Lúc đầu cần mở van xả để đuổi hết khơng khí và khí khơng ngưng cho tới khi van xả thốt ra chỉ cĩ hơi nước bão hịa. Đĩng bớt van xả và khi áp suất đạt tới P nấu ta tính thời gian nấu. Đối bột thường nấu ở P: 3 –3.5 kg/cm3 với thịi gian 60 – 70 phút …Tốt nhất là nghiền nguyên liệu và nấu ở 3 – 3.5 kg/cm3 tương đương to 135 = 140oC . Trong giai đoạn này cĩ thể bổ sung thêm acid để nấu mau chin, khi làm lạnh dịch cháo
động amylaza. Thỉnh thoảng cần kiểm tra đến khi nào cháo cĩ mùi thơm nhẹ, màu vàng rơm là đạt yêu cầu. Hiện nay việc kỉểm tra theo cảm quan của người cơng nhân vận hành. Nấu xong mở van từ từ phĩng cháo sang thùng đường hĩa, thờI gian phĩng cháo 10 – 15phút.Tồn bộ cả quá trình nấu kéo dài 2.5 -> 3 giờ.
b. Nấu bán liên tục:
Quá trình nấu được tiến hành trong ba nồi khác nhau và chia thành nấu sơ bộ nấu chín và nấu chín thêm.
Ưu điểm: Giảm thời gian nấu ở P và To cao, nhờ sử dụng hơi thứ sơ bộ mà giảm tổn thất và tăng hiệu suất 7lít cồn/ tấn tinh bột.
Nhược điểm: Tốn nhiều kim loại để chế tạo thiết bị.
Qui trình nấu: Đầu tiên cho lượng nước 40 - 50oC cùng tỉ lệ bột vào bồn (3.5 – 4.0 lít/ kg bột), Cho cánh khuấy làm việc đổ bột vào dùng hơi thứ duy trì 60 phút, Tháo cháo xuống nồi nấu chín, tiến hành tương tự như nấu gián đoạn, chỉ khác là P và T/gian ít hơn, Nấu chín xong phĩng cháo sang nồi nấu chín thêm với P= 0.6 atm, To= 105oC, T= 55phút. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
c. Nấu liên tục.
Ưu điểm:
* Tận dụng được nhiều hơi thứ do cĩ thể đun dịch cháo tới To cao mà ko ảnh hưởng tới làm việc của thiết bị.
* Cho phép nấu ở To thấp & thời gian ngắn giảm tổn thất đường do cháy hoặc tạo melanoidin. Nhờ đĩ mà năng suất cao hơn nấu gián đoạn.
* Dễ cơ giới hĩa và tự động hĩa, tốn ít kim loại chế tạo thiết bị do năng suất riêng của 1m3 tăng khoảng 7 lần.
Nhược điểm: Địi hỏi nguyên liệu phải nghiền thật nhỏ đường kính của bột d = 1mm. Đảm bảo ổn định lượng nhiệt, nước, hơi.
Đặc điểm: Nấu liên tục tiến hành qua 3 giai đoạn và trong 3 thiết bị khác nhau: Nồi nấu sơ bộ, nồi nấu chín và nồi nấu chín thêm.
Sơ đồ nấu: sơ đồ Michurini do GS.Fremen và Ustinhicơp thiết kế với cơng suất 2000 lít cồn/ngày. Chế độ làm việc: Theo tỉ lệ tính trước, bột và nước liên tục vào
khuấy 45 vịng/phút, được chia thành hai ngăn khơng bằng nhau.Dung tích của thùng 1.3 m3 (dung tích làm việc 0.72 m3) t/gian 3- 5 phút,Từ van a dịch bột vào nồi nấu sơ bộ 3. NồI nấu sơ bộ cĩ hình trụ nằm ngang cánh khuấy với tốc độ 26 vịng /phút. Dung tích chung V = 2m3, dung tích làm việc 1.2m3. Ở đây dịch cháo được đun nĩng ở To= 80 – 85oC khoảng 4- 5 phút,dịch cháo tạm chứa ở thùng 4 được bơm pitơng,đưa liên tục qua nồi nấu chín 6. Nồi nấu chín cĩ đường kính 1100 mm, chiều cao 6000 – 7000 mm bên trong chia nhiều ngăn tại đây dịch cháo chảy từ trên xuống cịn hơi chính được cấp từ dưới lên, nên tạo 3 vùng với To khác nhau. Ở đáy 140oC, giữa 130oC và trên cùng là 125oC. Do đi ngược chiều nên dịch cháo được khuấy mạnh và đun nĩng tới mức cần thiết Ra khỏi nồi 6, dịch cháo liên tục qua nồi nấu chín thêm 7. Nồi này cĩ đường kính D = 1100 mm, H = 4900 mm. Bên trong chia thành ba ngăn theo chiều thẳng đứng Dich cháo vào dướI đầy dần tới vách năn rồi lại đi từ trên xuống dưới tiếp đĩ theo năn thứ ba vào nồi tách hơi 8 và kết thúc giai đoạn đi vào quá trình đường hĩa. (Thời gian cả quá trình tổng cộng 50 - 60 phút).