Đề tài Sản xuất tinh bột biến tính

phủ kín đống sắn, lớp cát dày ít nhất 20 cm. Ngoài ra có thể bảo quản bằng cách nhúng vào nước vôi. Sắn sau khi thu hoạch chọn những củ còn nguyên vẹn đem nhúng vào nước vôi 0.5 % hoặc dùng bình chứa nước vôi phun đều vào đống củ sau đó dùng trấu hoặc cát phủ kín đống sắn. Phương pháp này có thể bảo quản 15-25 ngày. Trong sản xuất tinh bột có thể bảo quản bằng cách ngâm sâu trong nước, cứ vài ngày thay nước một lần. Với phương pháp này cho phép dự trữ được một vài tháng. Ta chỉ nên bảo quản những củ nguyên vẹn vì những củ gãy xây xát thường nhiễm vi sinh vật, hệ enzyme trong củ hoạt động mạnh, quá trình hô hấp trao đổi chất mạnh lên, nước mất dần, sức đề kháng của củ giảm. Củ sắn bắt đầu chạy nhựa rồi nhiễm bệnh thối, trọng lượng giảm do mất nước và do tổn hao chất khô, đặc biệt bệnh thối ướt dễ dàng lây sang những củ lân cận rồi lan ra toàn đống. Khi bảo quản cần lưu ý tới nhiệt độ. Nhiệt độ được xác định bằng cách: cắm ống đo vào ống thông hơi, nếu nhiệt độ củ sắn lớn hơn nhiệt độ ngoài trời 500C thì đảo sắn. Nếu thấy củ thối hỏng, chạy nhựa, biến màu (trắng sang vàng hoặc đen) thì bỏ. Việc bảo quản sắn tươi rất khó khăn lại chưa được nghiên cứu đầy đủ cho nên tốt nhất là nơi trồng sắn nhiều cần có xí nghiệp chế biến để đào tới đâu chế biến tới đó. Nước: Chỉ tiêu cảm quan: Không màu Không mùi Không vị Bảng 5: Chỉ tiêu cảm quan của nước STT Chỉ tiêu Đơn vị đo Mức khuyến cáo Mức cao nhất cho phép 1 Màu sắc mg/lít thang Pt-Co 1 20 2 Độ đục mgSiO2/lít 1 10 3 Mùi Độ pha loãng 0 2 (ở 12oC) 3 (ở 25oC) 4 Vị Độ pha loãng 0 2 (ở 12oC) 3 (ở 25oC) Chỉ tiêu hóa lý: Độ cứng tổng: tối đa 2mg đương lượng/L Chất khô: tối đa 850mg/L Sắt, mangan, nhôm: tối đa 0.1mg/l Clo: âm tính Chỉ tiêu vi sinh: Yêu cầu hàm lượng vi sinh càng thấp càng tốt. Tổng số vi khuẩn hiếu khí: tối đa 75cfu/mL Không có vi sinh vật gây bệnh. Sodium trimetaphosphosphate: Công thức hóa học: Na3O9P3 Công thức cấu tạo: Thành phần Chỉ tiêu (NaPO3)3 95% Min As 0.0003% Max Fluorides 0.003%Max Kim loại nặng (Pb) 0.001%Max Hàm luợng chất không tan 0.1%Max pH 5-9 Kích thước hạt 30-120 Mesh NaOH HCl CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ: Nhu cầu biến tính tinh bột ra đời do tinh bột thô có một số nhược điểm không phù hợp khi ứng dụng trong một số lĩnh vực như độ nhớt bị giảm nhanh dưới tác dụng của pH thấp, nhiệt độ cao; mạch có cấu trúc dài; dễ bị thoái hóa. Tinh bột thô trương nở nhanh nhưng đồng thời cũng mất độ nhớt nhanh trong suốt quá trình gia nhiệt. Đặc điểm này có thể phù hợp với lĩnh vực này nhưng lại không thích hợp trong một số lĩnh vực khác, vì vậy các nhà sản xuất mới tiến hành biến tính tinh bột để thay đổi các tính chất sao cho phù hợp với từng lĩnh vực ứng dụng khác nhau. Có rất nhiều cách biến tính khác nhau nhưng phổ biến nhất là cách tạo liên kết ngang (cross-link starch) tức là hình thành các liên kết hóa học giữa các sợi tinh bột. Bằng cách đó ta sẽ thu được tinh bột có những đặc tính như sau: cấu trúc ngắn hơn, bền hơn dưới tác dụng của nhiệt độ, pH và các tác nhân vật lý. Ta có thể thấy rõ điều đó qua biểu đồ sau: Hình 7: Biểu đồ so sánh giữa tinh bột liên kết ngang và tinh bột thô Ta thấy nhiệt độ hồ hóa của tinh bột liên kết ngang cao hơn tinh bột thô. Độ nhớt của tinh bột biến tính nhỏ hơn độ nhớt của tinh bột ban đầu. Bên cạnh đó, khi giữ nhiệt độ 920C trong thời gian dài thì tinh bột liên kết ngang khó bị thoái hóa hơn so với lúc chưa biến tính. Vậy tùy thuộc vào yêu cầu của từng lĩnh vực mà nhà sản xuất sẽ thay đổi mức độ liên kết để tạo ra nhiều dòng sản phẩm với tính chất khác nhau. Sau đây xin giới thiệu quy trình công nghệ để sản xuất ra tinh bột cross-link:  HCl Ngâm Rửa, gọt vỏ Cắt khúc Nghiền Sàng Ly tâm Khuấy trộn Trung hòa Sấy Rửa Sản phẩm Khoai mì Nước Nghiền lần 2 Rây Hóa chất Nước Vỏ, chất bẩn Nước Nước THUYẾT MINH QUY TRÌNH: Củ sắn cần được chế biến ngay trong vòng 24h kể từ sau khi thu hoạch, nếu như vì nhiều lý do không thể chế biến được ngay thì nên bảo quản bằng những phương pháp đã nêu trên nhưng không được bảo quản quá 2 ngày. Yếu tố quan trọng nhất để sản xuất được tinh bột sắn chất lượng cao là toàn bộ quá trình – từ khi thu hoạch đến khi hoàn tất công đoạn sấy – phải được thực hiện trong thời gian ngắn nhất có thể được do sự hư hỏng bắt đầu xảy ra ngay từ khi ngắt củ và diễn tiến trong suốt quá trình chế biến. Ngâm: Mục đích: Chuẩn bị: để tách bớt một lượng chất hòa tan trong nguyên liệu như độc tố (trong sắn), sắc tố, tanin, các enzyme,…; làm bở đất ở những chỗ lõm của củ để hiệu suất tách tạp chất khi rửa cao, làm long một phần vỏ, thuận lợi cho quá trình tiếp theo như nghiền, xé… Biến đổi nguyên liệu: Biến đổi vật lý: Làm giảm hàm lượng cặn, đất cát bám trên bề mặt sắn à giảm khối lượng. Các loại tạp chất thường được tách ra khỏi nguyên liệu: Các chất vô cơ: đất, cát, đá, mảnh kim loại… Các tạp chất nguồn gốc thực vật: cành cây, lá, một phần vỏ, cỏ … Các tạp chất nguồn gốc động vật: lông, tóc, da, trứng côn trùng … Hóa chất: thuốc trừ sâu, phân bón. Biến đổi hóa lý: Một số chất trong nguyên liệu hòa tan vào nước ngâm: độc tố, sắc tố, tannin, enzyme,… Biến đổi sinh học: Một số vi sinh vật và các sản phẩm trao đổi chất của nó bám trên bề mặt bị rửa trôi. Yếu tố ảnh hưởng: Lượng tạp chất có trong nguyên liệu. Hình dạng vật lý của củ: củ càng xù xì thì quá trình tách tạp chất càng khó. Nhiệt độ nước ngâm: nước ấm (30 – 40oC) sẽ giúp cải thiện được hiệu suất quá trình tách tạp chất. Sự đảo trộn: có thể tăng hiệu suất quá trình bằng cách tăng cường sự đảo trộn ở trong thiết bị chứa. Phương pháp thực hiện: Nguyên liệu thường được ngâm trong bể xây bằng kim loại, ximăng,…nhưng tránh xây bằng các vật liệu thấm nước như gỗ. Thông số công nghệ: Thời gian ngâm: 24h tùy theo mức độ nhiễm bẩn của nguyên liệu. Trong khi ngâm để hạn chế hoạt động của vi sinh vật người ta cho vôi với tỷ lệ 1.5kg/m3 nước ngâm. Mức nước phải đảm bảo ngập nguyên liệu. Rửa và lột vỏ: Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình nghiền: làm sạch tiếp nguyên liệu, tách đất, cát, rác và tách lớp vỏ bên ngoài. Nếu rửa không sạch đá, cát sẽ làm mòn răng máy hoặc kẹt vào răng làm giảm hiệu suất nghiền à rửa sắn để tăng năng suất nghiền. Hoàn thiện: nâng cao chất lượng cho sản phẩm cuối cùng, giúp cho bột trắng và sạch hơn, hàm lượng cellulose thấp hơn. Biến đổi của nguyên liệu: Biến đổi vật lý: Tách tạp chất. Tách được hết lớp vỏ gỗ, một phần lớp vỏ cùi. Khối lượng củ giảm 5 – 10% khối lượng ban đầu. Biến đổi hóa lý: Một số chất hòa tan trong nguyên liệu: độc tố, sắc tố, tannin,…vào nước rửa. Biến đổi hóa sinh: Các enzyme oxy hóa sẽ hoạt động làm đen sản phẩm. Yếu tố ảnh hưởng: Lượng tạp chất bám trên sắn. Độ dày lớp vỏ và hình dạng của củ. Thiết bị sử dụng. Thời gian lưu: càng nhanh càng tốt. Phương pháp thực hiện: Lột vỏ: Phương pháp thủ công: Củ có thể được lột vỏ bằng tay. Công việc thường bắt đầu từ sáng sớm ngay sau khi củ được ngâm sơ bộ. Do yêu cầu củ phải được gọt vỏ càng nhanh càng tốt để hạn chế những biến đổi vì thế giai đoạn này thường chiếm nhiều lao động. Củ được cắt dọc theo chiều dọc và chiều ngang tới độ sâu thích hợp với bề dày của lớp vỏ (khoảng 2-3 mm), sau đó vỏ sẽ được tách ra. Toàn bộ nguyên liệu sau khi gọt vỏ xong sẽ được chuyển qua máy rửa. Trong một số nhà máy, củ sẽ được vận chuyển trên băng chuyền, sau đó các công nhân sẽ lần lượt tiến hành gọt vỏ. Ưu điểm: vỏ được tách triệt để, không phụ thuộc nhìều vào hình dáng của củ, củ ít bị tổn thương cơ học vì vậy giúp hạn chế các quá trình biến đổi do enzyme xúc tác làm sậm màu nguyên liệu. Nhược điểm: tốn thời gian, công sức, chi phí; năng suất không cao. Rửa: Máy rửa băng chuyền: Máy được cấu tạo gồm một băng tải bằng thép không rỉ và thùng chứa nước rửa có thể tích tương đối lớn. Băng tải được chia làm 3 phần, phần nằm ngang ngập trong nước, phần nghiêng có các ống phun nước mạnh và một phần nằm ngang ở phía cao. Bên dưới băng tải phần ngập trong nước có bố trí các ống thổi khí nhận không khí từ một quạt đặt bên ngoài. Trong giai đoạn ngâm, nguyên liệu ở trên phần băng nằm ngang ngập trong nước, các cặn bẩn bám trên ngoài bề mặt nguyên liệu bị bong ra. Băng tải di chuyển sẽ mang nguyên liệu đi dần về phía phần băng nghiêng. Hiệu quả của quá trình ngâm được tăng cường nhờ thổi khí làm xáo trộn nước và nguyên liệu trên mặt băng, làm tăng diện tích tiếp xúc của nguyên liệu và nước nên thời gian ngâm được rút ngắn. Khi nguyên liệu di chuyển đến phần nghiêng của băng, các vòi phun nước với áp suất cao đến 2-3 at sẽ rửa sạch cặn bẩn. Ở cuối quá trình rửa, nguyên liệu di chuyển đến phần nằm ngang phía trên có đục lỗ để được làm ráo nước. Tùy thuộc loại nguyên liệu và mức độ bẩn, có thể điều chỉnh tốc độ di chuyển của băng chuyền cho phù hợp. Nếu nguyên liệu quá bẩn, cho băng chuyền đi chậm lại, làm tăng thời gian rửa. Ngược lại, nếu cặn bẩn bám trên ngoài nguyên liệu ít, có thể cho băng chuyền đi nhanh hơn nhằm tăng năng suất quá trình. Nước sạch từ vòi phun vào thùng ngâm sẽ bổ sung nước cho hệ thống, còn cặn bẩn được tháo ra liên tục qua van xả và nước thừa theo máng chảy tràn ra ngoài. Hình 8: Máy rửa băng chuyền Máy rửa là một trống có đục lỗ được nhúng một phần trong bể nước. Củ được đẩy về phía trước nhờ các cánh khuấy hoặc một chổi hình xoắn ốc được gắn vào cần xoay trung tâm. Một dòng nước ngược được cho chảy qua bể để đảm bảo việc loại bỏ chất bẩn được liên tục. Trong một số thiết kế, nước với áp suất cao được xịt từ các đầu phun vào củ. Việc lột vỏ được thực hiện cùng lúc trong máy rửa. Hoạt động kết hợp của các dòng nước áp suất cao, sự cọ xát của cù vào vách trống và vào nhau giúp loại bớt hầu hết lớp vỏ. Cắt khúc, nghiền củ: Mục đích: Cắt khúc: chuẩn bị cho quá trình nghiền để tăng hiệu quả mài sát trước khi đưa vào máy nghiền. Nghiền củ: Khai thác: giúp phá vỡ tế bào, giải phóng tinh bột. Đây là quá trình quan trọng nhất trong việc quyết định hiệu suất thu hồi tinh bột. Sự phá vỡ màng tế bào càng triệt để thì hiệu suất tách tinh bột càng cao. Biến đổi của nguyên liệu: Biến đổi vật lý: Quá trình cắt: kích thước của củ sắn giảm. Quá trình nghiền: do sự ma sát, các vách tế bào bị rách và thân củ được chuyển thành dạng bột mịn, trong đó, hầu hết các hạt tinh bột được giải phóng ra; có sự tỏa nhiệt làm tăng nhiệt độ của khối sản phẩm. Biến đổi hóa sinh: Khi xé nát vỏ tế bào, các enzyme trong tế bào được giải phóng và có điều kiện hoạt động, nhất là các enzyme thủy phân tinh bột, enzyme oxy hóa khử (polyphenoloxydase) sẽ làm sẫm màu sản phẩm. Biến đổi hóa học: Các chất trong dịch bào được hòa tan vào nước. Các yếu tố ảnh hưởng: Quá trình cắt: Củ càng dài, càng phải cắt nhiều lần. Cấu trúc củ: càng cứng thì quá trình cắt củ và nghiền củ càng lâu. Độ sắc bén của lưỡi dao. Khoảng cách giữa các lưỡi dao. Quá trình nghiền: Sắn sau khi cắt càng to thì thời gian nghiền càng lâu. Cấu trúc và độ cứng của nguyên liệu. Năng suất máy và hình dạng lưỡi cưa. Phương pháp thực hiện: Quá trình cắt: Máy gồm một trục hình trụ quay, xung quanh trụ có gắn những lưỡi dao hình đĩa. Khi vận hành, tùy theo khoảng cách giữa các đĩa mà nguyên liệu được cắt đến chiều dài phù hợp. Sau khi cắt kích thước vật liệu vào khoảng 2-3cm. Hình 9: Máy cắt khúc củ Ngoài ra còn có một số máy phục vụ cho quy mô sản xuất nhỏ có cấu tạo như sau: Hình 10: Nguyên lý cấu tạo máy chặt khúc Cấu tạo máy gồm: Trục (1) để gắn lưỡi dao (2) và đĩa tựa (3). Cửa nạp liệu (4) được gắn chặt vào đĩa cố định (5). Có thể có 2 hay 4 cửa nạp liệu hình trụ đường kính 60 – 70mm. Nếu đường kính bé hơn thì không thể lọt những củ có đường kính lớn nhưng nếu đường kính lớn khi chặt những củ nhỏ dễ bị gãy vụn. Củ sắn lọt xuống tựa vào đĩa (3) và bị lưỡi dao chặt ngang, lực ly tâm làm khúc sắn văng ra rơi xuống dưới. Có thể có 1, 2 hay 3 lưỡi dao, tốc độ trục gắn lưỡi dao 250 vòng/phút. Nhược điểm của máy này là nhập liệu bằng tay. Năng suất máy 15 – 20 tấn/ngày tùy theo tiếp liệu nhanh hay chậm. Quá trình nghiền: Sử dụng máy nghiền dĩa giúp giảm kích thước vật liệu tạo thành dạng huyền phù. Máy nghiền có thể gồm hai loại một đĩa quay hay hai đĩa cùng quay. Bề mặt đĩa có dạng răng cưa sắc. Vật liệu được cho vào khe hẹp ở giữa hai đĩa. Khoảng cách giữa hai đĩa có thể điều chỉnh tuỳ theo yêu cầu về kích thước của vật liệu. Vật liệu được xé nhỏ dưới tác dụng của lực ma sát và lực cắt khi quay. Đĩa quay có thể làm bằng đá hay kim loại. Do lực liên kết của các dĩa đá kém hơn dĩa kim lọai nên phải làm thêm đai thép và thường cho dĩa đá làm việc với vận tốc vòng là 10m/s đối với trục quay thẳng đứng, tới 18m/s đối với trục quay nằm ngang. Dĩa gang đúc thì vận tốc vòng có thể tới 28m/s còn dĩa thép đúc đạt tới 68m/s Hình 11: Thiết bị nghiền dĩa. Sàng: Mục đích: Chuẩn bị: cho quá trình li tâm và trộn phía sau giúp loại bỏ lượng bã thô ra khỏi hỗn hợp sau khi nghiền. Biến đổi của nguyên liệu: Biến đổi vật lý: Nguyên liệu được chia làm 2 phần: phần bột nhão thô phía trên sàng và phần sữa tinh bột phía dưới sàng. Phần trên sàng: được đem đi nghiền lần 2 và sàng thêm lần nữa. Phần dưới sàng: được đưa qua máy ly tâm. Biến đổi hóa học: Nồng độ chất khô giảm do tách bột nhão thô để đi nạo lần 2. Các yếu tố ảnh hưởng: Tốc độ nhập liệu: nếu tốc độ nhập liệu quá nhanh thì mặt sàng sẽ bị quá tải, ngăn cản vật liệu lọt qua mặt sàng. Kích thước nguyên liệu sau khi nghiền: Hàm ẩm của nguyên liệu: nếu hàm ẩm của nguyên liệu quá cao sẽ làm cho các hạt dính kết lại với nhau, từ đó làm tăng kích thước hạt, giảm hiệu suất quá trình. Diện tích bề mặt sàng và tổng diện tích của các lỗ sàng. Kích thước lỗ sàng. Phương pháp thực hiện: Sau khi nghiền, bột nhão được đem đi sàng, dùng các sàng có kích thước tùy theo yêu cầu. Trong quá trình sàng, xịt một dòng nước nhỏ liên tục để giúp sự phân tách các hạt tinh bột khỏi khối xơ được dễ dàng và giữ cho lưới sàng được sạch. Những phần phía trên sàng được đem đi nghiền lần 2, sau đó đem đi sàng lại. Phần được sàng sẽ đem đi ly tâm, phần còn lại là chất xơ, đem đi sấy để làm thức ăn gia súc. Nguyên tắc làm việc của sàng là phân chia khối vật liệu theo kích thước nhờ một bề mặt kim loại có đục lỗ hoặc lưới. Thiết bị sử dụng là sàng rung, dưới tác động của lực quay, các vật liệu có kích thước nhỏ hơn lỗ sàng sẽ lọt xuống dưới, các tạp chất có kích thước lớn sẽ được giữ lại. Quá trình chuyển động sàng giúp cho quá trình phân loại-làm sạch xảy ra tốt hơn do tạo cơ hội để cho vật liệu tiếp xúc với lỗ sàng. Lực rung cũng đồng thời hạn chế vật liệu bám vào bề mặt sàng làm bít lỗ sàng giảm hiệu suất thu hồi. Trong trường hợp làm việc liên tục, sàng có thể được đặt nghiêng một góc từ 2 - 7o để vật liệu có khuynh hướng di chuyển xuống phía dưới. Quá trình di chuyển như vậy giúp cho vật liệu có kích thước nhỏ sẽ chui qua lỗ sàng. Phần kích thước lớn không qua sàng sẽ được hứng ở phía đầu thấp của sàng. Hình 12: Máy sàng rung Cấu tạo thiết bị: Dài: 2.9-4.0 m Rộng: 1m Độ nghiêng: 2-7o. Thường sử dụng 3 loại sàng: 80, 150, 260 mesh. Số lần dao động của sàng trong 1 phút: 520 lần. Ly tâm: Mục đích: Hoàn thiện: tách các chất có kích thước nhỏ mà trong quá trình sàng chưa tách được để giúp tinh sạch sản phẩm; loại phần dịch bào có chứa polyphenol và enzyme polyphenoloxydase và các hợp chất hòa tan khác để hạn chế quá trình oxy hóa làm chuyển màu tinh bột và các phản ứng hóa học, hóa sinh khác làm ảnh hưởng đến chất lương của tinh bột thành phẩm. Khai thác: tăng hàm lượng chất khô. Biến đổi của nguyên liệu: Biến đổi vật lý: Khối lượng giảm do tách các chất hòa tan và một phần nước trong sữa tinh bột. Tỉ trọng của khối bột tăng. Biến đổi hóa học: Hàm lượng chất khô tăng. Tăng lực liên kết giữa các phân tử tinh bột. Độ tinh khiết của sản phẩm tăng do các hợp chất như polyphenol, HCN, sắc tố, protein đi theo nước ra ngoài. Biến đổi hóa sinh: Dịch bào củ khi thoát ra khỏi tế bào tiếp xúc với Oxy của không khí tạo thành những chất màu. Trong sắn có sẵn tirozin và enzyme tirozinaza. Tirozin là acid tanin tạo hương, cả tirozin và tirozinaza đều có trong thành phần của dịch bào. Dưới tác dụng của tirozinaza, tirozin kết hợp thêm gốc hydeoxyl thứ 2 sau đó nhờ enzyme cromooxydaza oxy hóa tiếp tạo thành melanin. Lúc đầu, dưới tác dụng của tirozinaza dịch bào trở thành chất màu hồng, ổ định ở pH=6. pH thích hợp với giai đoạn đầu của tirozinaza khoảng 6.5, như vậy khoảng pH tối thích nằm trong một khoảng rất hẹp do môi trường acid hay kiềm đều có tác dụng kiềm hãm tác dụng của tirozinaza. Ở giai đoạn thứ 2, sản phẩm thành màu đen dưới tác dụng của men comooxydase, phản ứng này xảy ra nhanh khi pH=11. Do đặc tính của tirozinaza như vậy nên nguyên liệu ban đầu cần ngâm với pH lớn hơn 7 một chút nhưng sau khi ngâm, chuyển sang mài cần đưa về môi trường trung tính. Do hậu quả của quá trình oxy hóa lớp bề mặt nhanh chóng chuyển sang màu hồng sẫm còn lớp dưới chuyển màu chậm hơn. Tinh bột dễ dàng hấp thu màu của dịch bào trở nên không trắng và không thể tẩy rửa chất màu khỏi tinh bột bằng nước sạch được. Quá trình oxy hóa dịch bào trong sữa tinh bột bắt đầu từ khi mài xát và đặc biệt xảy ra nhanh khi đảo trộn, tiếp xúc nhiều với oxy của không khí. Biến đổi sinh học: Do trong dịch bào 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 diễn ra, tạo ethanol, acid hữu cơ, và các sản phẩm trao đổi chất khác làm ảnh hưởng đến chất lượng của tinh bột thành phẩm. Các yếu tố ảnh hưởng: Nguyên liệu: Lượng dịch bào và các chất hòa tan có trong sữa tinh bột. Tỉ trọng của các pha. Độ nhớt của pha liên tục, nhiệt độ trong thiết bị. Thiết bị ly tâm: loại thiết bị, tốc độ quay, bán kính quay, khoảng cách giữa các dĩa, số lượng dĩa, bán kính thùng quay. Thời gian thực hiện: thời gian ngắn, tinh bột sẽ càng trắng và giữ được tính chất tự nhiên của nó. Phương pháp thực hiện: Thiết bị sử dụng: Máy phân ly siêu tốc loại dĩa Máy ly tâm siêu tốc loại dĩa dùng để phân li huyền phù có hàm lượng pha rắn nhỏ. Bộ phận chủ yếu của máy là rotor gồm các dĩa chồng lên nhau với một khoảng cách thích hợp. Các dĩa đều có khoan lỗ, ở dĩa giữa các lỗ phải nằm trên đường thông thẳng đứng, qua đó sản phẩm ban đầu đi vào khe hở giữa các dĩa. Dĩa trên được giữ nhờ các gân trên mặt ngoài của dĩa dưới. Ðộ nghiêng của dĩa nón cần đủ đảm bảo để hạt vật liệu trượt xuống tự do. Hình 13: Máy ly tâm lắng phân ly nhũ tương kiểu dĩa Máy có thể làm việc gián đoạn hoặc liên tục. Máy làm việc gián đoạn trong trường hợp tháo bã bằng tay. Do dung tích khoảng không gian của lớp bùn phân li không lớn nên máy ly tâm tháo bã bằng tay sử dụng hiệu quả khi thành phần hạt lơ lửng đến 0,05% thể tích. Ưu điểm: mức độ phân ly cao, thể tích roto lớn. Nhược điểm: cấu tạo và lắp ráp khó, nhất là với môi trường ăn mòn Thông số thiết bị: Khoảng cách giữa các dĩa 0,4-1,5mm. Góc nửa đỉnh nón từ 30-50o Sữa tinh bột sau ly tâm có nồng độ chất khô khoảng 36%. Giai đoạn biến tính tinh bột tạo liên kết ngang: Biến tính tinh bột tạo liên kết ngang thường được thực hiện trong môi trường kiềm với sự tham gia của một số tác nhân như trimetaphosphate, polymetaphosphates (hexameta-phosphate), epichlorohydrine POCl3, biphenyl compounds, N,N,-dimethylol-imidzolidon-2 (DMEU), adipic acid/acetic acid và cyanuric chloride, nhưng trong đó trimetaphosphate cho hiệu quả cao nhất. Mục đích: Chế biến: tạo liên kết giữa tinh bột và sodium trimetaphosphate (viết tắt STMP) (công thức hoá học: Na3O9P3) từ đó giúp tinh bột có được một số đặc tính vượt trội so với tinh bột ban đầu. Biến đổi của nguyên liệu: Biến đổi vật lý: Nhiệt độ của khối nguyên liệu tăng. Giúp phân tán và phối trộn đều toàn bộ khối nguyên liệu. Biến đổi hoá học: Tạo liên kết ngang ester giữa các phân tử tinh bột và STMP Hình 14: Phản ứng giữa tinh bột và STMP Yếu tố ảnh hưởng: Mức độ đảo trộn: của khối hỗn hợp (gồm tinh bột, nước và STMP): được quyết định bởi thời gian lưu của nguyên liệu. Thời gian lưu càng thích hợp thì khối nguyên liệu càng được đảo trộn đều, từ đó giúp cho phản ứng phía sau được thực hiện nhanh hơn. Nhiệt độ: nhiệt độ càng cao thì phản ứng xảy ra càng nhanh tuy nhiên nếu nhiệt độ quá cao sẽ làm phá huỷ liên kết. pH: tạo môi trường kiềm để phản ứng xảy ra. Khối lượng tác nhân cho vào: phụ thuộc vào yêu cầu của sản phẩm. Phương pháp thực hiện: Hàm lượng chất khô tinh bột trước khi biến tính: 36% Cứ 1 kg tinh bột (tính theo hàm lượng khô) thì trộn 10g-20g sodiumtrimetaphosphate và 6-9g NaOH. Cho toàn bộ khối nguyên liệu vào thiết bị trộn Schugi, thời gian trộn ngắn khoảng một đến hai phút để đồng nhất. Hình 15: Máy trộn Schugi Sau phản ứng, sản phẩm được trung hoà bằng acid HCl đến pH = 7.8 – 8, rồi đem đi lọc. Hình 16: Thiết bị phản ứng Sấy: Thích hợp cho các sản phẩm dạng bột hàm ẩm khoảng 40% và kích thước nằm trong khoảng từ 10-500 mm. Mục đích: Hoàn thiện: nguyên liệu sau các quá trình chế biến sẽ được rửa để loại bỏ các tạp chất còn sót lại, sau đó sẽ tiếp tục được đưa vào hệ thống sấy khí động hay sấy tầng sôi để giảm hàm ẩm làm cho các hạt tinh bột tách rời nhau. Bảo quản: kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm bằng cách giảm hàm ẩm xuống hàm ẩm thích hợp. Các biến đổi: Biến đổi vật lý: Hạt tinh bột bị giảm khối lượng từ đó giúp tiết kiệm các chi phí vận chuyển. Nhiệt độ của khối hạt tinh bột tăng lên. Các hạt tinh bột tách rời nhau. Biến đổi hóa sinh: Ức chế một số phản ứng do enzyme xúc tác do dưới tác dụng của nhiệt độ cao thì một số enzyme sẽ bị vô hoạt. Biến đổi sinh học: Các vi sinh vật bị nhiễm vào sản phẩm sẽ bị tiêu diệt và ức chế dưới tác dụng của nhiệt độ cao Hàm ẩm sản phẩm thấp cũng ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất từ đó ức chế hoạt động của vi sinh vật. Biến đổi hóa lý: Có sự bốc hơi nước. Các yếu tố ảnh hưởng: Hàm ẩm của nguyên liệu ban đầu và hàm ẩm yêu cầu đối với sản phẩm. Vận tốc của dòng khí: thường phải có vận tốc lớn để tạo trạng thái xáo trộn mãnh liệt toàn bộ khối vật liệu. Nhiệt độ và độ ẩm của tác nhân sấy (không khí được gia nhiệt) Cấu trúc mao quản của khối vật liệu. Khối lượng riêng của vật liệu sấy. Phương pháp thực hiện: Vật liệu sấy được cấp vào phễu tiếp liệu (4), nhờ cơ cấu định lượng (3) cấp vào ống sấy (5) gặp tác nhân sấy do quạt (1) thổi qua caloriphe được đốt nóng ở nhiệt độ cần thiết rồi thổi vào ống sấy (5) cao từ 10-20m với vận tốc cần thiết phụ thuộc kích thước, khối lượng riêng của vật liệu sấy thường bằng 10-20 m/s. Vật liệu được cuốn theo dòng tác nhân sấy chuyển động từ dưới lên và được sấy khô. Phía trên ống sấy (5) vật liệu sấy được thổi vào bộ phận giảm vận tốc (6) để rơi vào cyclon được tách ra khỏi dòng khí thải. Vật liệu khô lắng xuống đáy cyclon. Khí thải kéo theo một ít bụi và vật liệu thô theo ống trung tâm của cyclon vào thiết bị lọc túi (7) để tách nốt lượng bụi còn khí thì thải ra ngoài. ­ Thông số vận hành của máy: Nhiệt độ sấy: 95-100oC. Tốc độ dòng khí: 10-20 m/s Thời gian sấy kể từ lúc vật liệu rơi vào ống sấy (5) cho đến khi ra khỏi bộ phận tháo liệu (9) rất ngắn chỉ khoảng 5-7 giây. Tiêu thụ năng lượng khá lớn khoảng 4600-5000 kJ/kg ẩm. Ưu điểm: bề mặt tiếp xúc pha rất lớn, quá trình sấy mãnh liệt, thời gian sấy ngắn nên cho phép sấy ở nhiệt độ cao, cấu tạo thiết bị đơn giản. Nhược điểm: khó điều chỉnh quá trình, tiêu thụ năng lượng lớn. Hình 17: Cấu tạo thiết bị sấy khí động CHƯƠNG 3: SẢN PHẨM: Chỉ tiêu chất lượng: Chỉ tiêu cảm quan: Màu sắc: màu trắng hay trắng ngà. Mùi: gần như không mùi. Chỉ tiêu hóa lý: Độ ẩm (% maximum): 12% Độ trắng (thang chuẩn Kett, minimum): 90 Độ nhớt (BU Barbender unit, minimum): Sản phẩm bậc 1: 600 – 800 Sản phẩm bậc 2: 300 – 600 pH = 7.5-8.0 (0.5g tinh bột cross- linked trong 50ml nước, gia nhiệt và lắc đều tạo dạng paste. Để nguội và đo pH) Chỉ tiêu hoá học: Tro (% maximum): 0.2% Cellulose (cm3/50g tinh bột ướt, maximum): 0.2% Tạp chất khác (ppm, maximum): 300 Hàm lượng kim loại nặng: Pb ≤ 2 µg/ g Arsenic: ≤ 1.0 μg/g dưới dạng As2O3 Thủy ngân: ≤ 0.1 μg/g Hàm lượng phosphor: ≤ 0.04% Chỉ tiêu vi sinh: Tổng vi sinh vật: ≤ 4000 cfu/g. Nấm men: ≤ 200 cfu/g Nấm mốc: ≤ 200 cfu/g Escherichia coli: không có. Coliform: ≤ 400 cfu/100g. Samonella: không có mặt trong 25g. Ứng dụng của sản phẩm: Tinh bột biến tính cross-link thường được sử dụng ở dạng paste khi cần độ nhớt cao và đồng thời có tính năng chống lại các tác động làm biến dạng. Chỉ 1 lượng ít tinh bột cross-link là đủ trong trường hợp sản phẩm tinh bột bị đun nấu trong 1 khoảng thời gian ngắn ở áp suất khí quyển. Những quá trình cần đun nấu liên tục thì cần lượng nhiều tinh bột cross-link hơn. Tinh bột cross-link giúp hỗ trợ cho quá trình tạo cấu trúc dạng paste: khi đun nóng bằng dòng hơi nước nóng được trực tiếp bơm vào dịch huyền phù tinh bột là một phương pháp xử lý nhiệt rất hiệu quả nhưng có nhược điểm là phá huỷ cấu trúc của hạt tinh bột. Nhưng vì giá thành của thiết bị rẻ và sự tạo thành sản phẩm dạng paste r