Công nghệ sản xuất maltodextrin từ khoai lang

8/20/2019 Công nghệ sản xuất maltodextrin từ khoai lang

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-san-xuat-maltodextrin-tu-khoai-lang 1/47

Nhoùm 22 1 Lôùp: Hc11Tp

Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

Khoa K ỹ thuật Hoá học

Bộ môn: Công nghệ Thực phẩm

Báo cáo môn Công nghệ chế biến thự c phẩm

Đề tài:

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

MALTODEXTRIN TỪ KHOAI LANG

CBGD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN

SVTH: Tr ần Ngọc Huy_61101387

Hoàng Thị Yến Phương_ 61102647

Hồ Thị Đỗ Quyên_61102808

Nguyễn Ngọc Huệ Tiên_61103569

Nguyễn Thị Kim Tiến_61103601

Năm học: 2013 – 2014

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUY

WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUY

WW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú



i

Mở đầu

Maltodextrin, là một polysaccharide gồm các gốc D – glucose liên k ết vớ i nhau bằng

liên k ết 1 – 4 glycoside, công thức phân tử (C6H10O5)n.2H2O, là sản phẩm từ sự thuỷ phân tinh

bột không hoàn toàn vớ i chỉ số DE nằm trong khoảng từ 4 – 20.

Maltodextrin tan hoàn toàn trong nước, đượ c chuyển hoá trong cơ thể tương tự như tinh bột,

do đó maltodextrin thích hợ p cho bệnh nhân mắc bệnh tiểu đườ ng. Ngoài ra maltodextrin là chất

có r ất ít và thậm chí không có vị ngọt, không có mùi tinh bột và không ảnh hưởng đến mùi vị các

chất khác (Morris, 1984).

Vì những đặc điểm đặc biệt nổi bật như trên, nên hiện nay maltodextrin đượ c nghiên cứu và

ứng dụng nhiều trong ngành công nghệ thực phẩm.

Bằng việc so sánh hai qui trình công nghệ cùng sản xuất Maltodextrin, để chọn ra qui trình

thích hợ p, đảm bảo chất lượ ng sản phẩm cũng như tối ưu về kinh tế (chi phí sản xuất, giá thành

sản phẩm…)







ii

MỤC LỤC

I. NGUYÊN LIỆU ................................................................................................................. 1

1. Khoai lang .................................................................................................................... 1

1.1.

Carbohydrate .............................................................................................................. 1

1.2.

Tinh bột ...................................................................................................................... 1

1.3.

Đườ ng ......................................................................................................................... 5

1.4.

Chất xơ ....................................................................................................................... 6

1.5. Protein ........................................................................................................................ 6

1.6. Vitamin ....................................................................................................................... 7

1.7.

Khoáng ....................................................................................................................... 7

2.

Enzyme ......................................................................................................................... 8

3. Các nguyên liệu phụ .................................................................................................. 10

3.1. Nướ c ......................................................................................................................... 10

3.2. CaCl2, NaOH, HCl, than hoạt tính ........................................................................... 11

II.

QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ ........................................................................................ 13

1.

Qui trình công nghệ 1 ............................................................................................... 13

1.1

Sơ đồ ......................................................................................................................... 13

1.2 Thuyết minh qui trình................................................................................................ 15

2.

Qui trình công nghệ 2 ............................................................................................... 31

2.1

Sơ đồ khối ................................................................................................................. 31

2.2

Mô tả qui trình ........................................................................................................... 32

3.

So sánh hai qui trình công nghệ ............................................................................... 38







iii

III.

SẢN PHẨM ................................................................................................................. 39

1. Tính chất vật lý của Maltodextrin ........................................................................... 39

2. Các chỉ tiêu chất lượ ng sản phẩm ............................................................................ 40







iv

Danh mục hìnhHình 1.C ấ u t ạo tinh bột ..................................................................................................................... 2

Hình 2.C ấ u trúc phân t ử Amylose ...................................................................................................... 2

Hình 3.C ấ u trúc Amylopectin ............................................................................................................ 3

Hình 4. Phản ứ ng thủ y phân tinh bột .................................................................................................. 3

Hình 5. Thiế t bị loại bỏ t ạ p chấ t ...................................................................................................... 15

Hình 6.Thiế t bị r ử a .......................................................................................................................... 16

Hình 7.Thiế t bị cắ t ........................................................................................................................... 17

Hình 8.Thiế t bị nghiền răng ............................................................................................................. 18

Hình 9.Thiế t bị hồ hóa Jet-cooker ................................................................................................... 21

Hình 10.Thùng d ịch hóa .................................................................................................................. 22

Hình 11.Sơ đồ hồ hóa-d ịch hóa ....................................................................................................... 23

Hình 12.Thiế t bị t ẩ y màu bằ ng than hoạt tính ................................................................................. 25

Hình 13. Mô hình l ọc khung bản ...................................................................................................... 27

Hình 14. Hình ảnh thự c t ế của thiế t bị l ọc khung bản ...................................................................... 27

Hình 15.Sơ đồ thiế t bị cô đặc ố ng tuần hoàn................................................................................... 28

Hình 16.Sơ đồ thiế t bị sấ y ................................................................................................................ 30

Hình 17.Cơ chế trao đổ i ion ............................................................................................................ 35

Hình 18.Thiế t bị trao đổ i ion ........................................................................................................... 35

Hình 19. Mô hình cô đặc bằ ng membrane ....................................................................................... 37

Hình 20. H ệ thố ng thẩ m thấ u thự c t ế trong công nghiệ p ............................................................... 37





http://c/Users/Tran/Desktop/new/Nh%C3%B3m%2022%20-%20Maltodextrin%20t%E1%BB%AB%20khoai%20lang.docx%23_Toc388163723





















v

Danh mục bảngBảng 1.Thành phần hóa học của khoai lang ..................................................................................... 1

Bảng 2.Thành phần Glucid của khoai lang ....................................................................................... 5

Bảng 3.Thành phần acid amin không thay thế của khoai lang .......................................................... 6

Bảng 4.Thành phần vitamin trong khoai lang ................................................................................... 7

Bảng 5.Thành phần khoáng trong khoai lang ................................................................................... 7

Bảng 6.Chỉ tiêu chất lượ ng của chế phẩ m enzyme Termamyl ........................................................... 9

Bảng 7.S ự thay đổ i DE theo nồng độ enzyme sử d ụng ...................................................................... 9

Bảng 8.Chỉ tiêu chất lượng nướ c ..................................................................................................... 10

Bảng 9.Chỉ tiêu chất lượ ng NaOH ................................................................................................... 11

Bảng 10.Chỉ tiêu chất lượ ng CaCl 2 ................................................................................................. 12

Bảng 11.Chỉ tiêu chất lượ ng HCl .................................................................................................... 12

Bảng 12.Chỉ tiêu chất lượ ng than hoạt tính..................................................................................... 13

Bảng 13. Chỉ tiêu chất lượ ng bột tr ợ l ọc Diatomit .......................................................................... 13

Bảng 14. Độ ổn định của Termamyl ................................................................................................. 33

Bảng 15.So sánh hai quy trình công nghệ ....................................................................................... 38

Bảng 16.So sánh chung về hai quy trình.......................................................................................... 39

Bảng 17.Tính chấ t vật lí của Matodextrin ....................................................................................... 39







CNCB Maltodextrin töø khoai lang GVHD: PGS.TS Leâ Vaên Vieät Maãn


I.

NGUYÊN LIỆU

1.

Khoai lang

Thành phần hóa học của khoai lang

Bảng 1.Thành phần hóa học của khoai lang

Thành phần Hàm lượ ng (%)

Nướ c 68,0

Protein 0,8

Lipid 0,2

Carbohydrate 28,5

Cellulose 1,3

Tro 1,2

1.1. Carbohydrate

Carbohydrat là thành phần chủ yếu của chất khôvà chiếm 24-27% tr ọng lượng tươi.Thành

phần của glucid chủ yếu là đườ ng và tinh bột, ngoài ra còn có các chất khác như pectin,

cellulose, hemicellulose, chiếm số lượ ng ít.

1.2. Tinh bột

Trung bình chiếm khoảng 60-70% carbohydrate.

Tinh bột gồm hai polysaccharide khác nhau: amylose và amylopectin trong đó amylose

chiếm khoảng 17-20%. Do đó, tinh bột khoai lang dễ hoà tan trong nướ c (ấm, nóng) hơn các

loại tinh bột giàu amylose khác, do có cấu tạo cồng k ềnh nên tinh bột khoai lang không có xu

hướ ng k ết tinh tr ở lại và do đó có khả năng giữ nướ c lớ n.









Hình 1.C ấ u t ạo tinh bột

Amylose: Cấu trúc phân tử có dạng mạch thẳng, chuỗi dài từ 500-2000 đơn vị glucose,

liên k ết nhau bằng liên k ết glucoside. Phân tử amylose gồm nhiều chuỗi xế p song song

với nhau, trong đó các chuỗi cuộn lại thành hình xoắn ốc.Trong cấu tạo của phân tử amylose có

1 đầu khử và 1 đầu không khử.

Hình 2.C ấ u trúc phân t ử Amylose

Amylopectin: Cấu trúc phân tử có dạng mạch nhánh goàm 600-6000 phaân töû glucose liên

k ết vớ i nhau bằng 2 loại liên k ết -1,4 glucoside và -1,6 glucoside. Phân tử amylopectin chỉ

có 1 đầu khử duy nhất.Mối liên k ết nhánh này làm cho phân tử cồng k ềnh hơ n, chiều dài của

chuỗimạch nhánh này khoảng 25 – 30 đơn vị glucose. Phân tử amylopectin có thể chứa tớ i

100000 đơ n vị glucose.









Hình 3.C ấ u trúc Amylopectin

Tính chất của tinh bột ảnh hưởng đến qui trình sản xuất maltodextrin.

Tính chấ t hoá học:

Phản ứ ng thủy phân: là quá trình thủy phân liên k ết giữa các đơ n vị glucose bằng acid

hoặc bằng enzyme. Acid và enzyme giống nhau là đều thủy phân các phân tử tinh bột bằng

cách thủy phân liên k ết - D - 1,4 glucoside. Đặc tr ưng của phản ứng này là độ nhớ t của dung

dịch giảm nhanh chóng và sinh ra đườ ng.

Hình 4. Phản ứ ng thủ y phân tinh bột

Phản ứ ng tạo phứ c: Khi tương tác vớ i iode, amylase sẽ cho phức màu xanh,

amylopectintạo phức vớ i iode cho màu tím đặc tr ưng. Vì vậy, iode có thể coi là thuốc thử đặc









tr ưng để xác định hàm lượ ng amylose trong tinh bột bằng phương pháp tr ắc quang. Để phản

ứng đượ c thì các phân tử amylase phải có dạng xoắn ốc để hình thành đườ ng xoắn ốc đơn của

amylose bao quanh phân tử iode. Các dextrin có ít hơ n 6 gốc glucose không cho phản ứng vớ i

iode vì không tạo đượ c một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh. Ngoài khả năng tạo phức vớ i iode, amylose còn có khả năng tạo phức vớ i nhiều chất hữu

cơ có cực cũng như không cực như: các r ượ u no, các r ượ u thơ m, phenol, các ceton phân tử

lượ ng thấ p.

Tính hấp thụ của tinh bột: Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xố p nên khi tươ ng tác vớ i các chất

bị hấ p thụ thì bề mặt trong và ngoài của tinh bột đều tham dự. Vì vậy trong quá trình bảo quản,

sấy và chế biến cần phải hết sức quan tâm tính chất này. Các ion liên k ết vớ i tinh bột thườ ng

ảnh hưở ng đến khả năng hấ p thụ của tinh bột. Khả năng hấ p thụ của các loại tinh bột phụ

thuộc cấu trúc bên trong của hạt và khả năng trương nở của chúng.

Khả năng hấp thụ nướ c và khả năng hòa tan của tinh bột: Xác định khả năng hấ p thụ

nướ c và khả năng hòa tan của tinh bột cho phép điều chỉnh đượ c tỉ lệ dung dịch tinh bột và

nhiệt độ cần thiết trong quá trình công nghiệ p, còn có ý nghĩ a trong quá trình bảo quản, sấy và

chế biến thủy nhiệt. R ất nhiều tính chất chức năng của tinh bột phụ thuộc vào tương tác của

tinh bột và nướ c (tính chất thủy nhiệt, sự hồ hóa, tạo gel, tạo màng).

Tính chấ t vật lí

Độ tan của tinh bột: Amylose mớ i tách từ tinh bột có độ tan cao hơ n song không bềnnên nhanh chóng bị thoái hóa tr ở nên không hòa tan trong nướ c. Amylopectin khó tan trong

nướ c ở nhiệt độ thườ ng mà chỉ tan trong nướ c nóng. Tinh bột bị k ết tủa trong cồn,vì vậy cồn là

một tác nhân tốt để tăng hiệu quả thu hồi tinh bột.

Sự trương nở : Khi ngâm tinh bột vào nướ c thì thể tích hạt tăng do sự hấ p thụ nướ c, làm

cho hạt tinh bột trương phồng lên. Hiện tượ ng này gọi là hiện tượ ng tr ươ ng nở của hạt tinh bột.

Độ tăng kích thướ c khi ngâm vào nướ c của tinh bột là 28,4%.

Tính chất hồ hóa của tinh bột: Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ tr ạng thái đầuthành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hồ hóa. Phần lớ n tinh bột bị hồ hóa khi nấu và tr ạng thái

tr ươ ng nở đượ c sử dụng nhiều hơ n ở tr ạng thái tự nhiên. Các biến đổi hóa lí khi hồ hóa như

sau: hạt tinh bột tr ương lên, tăng độ trong suốt và độ nhớ t, các phân tử mạch thẳng và nhỏ thì

hòa tan và sau đó tự liên hợ p vớ i nhau để tạo thành gel. Nhiệt độ hồ hóa không phải là một









điểm mà là một khoảng nhiệt độ nhất định.Tùy điều kiện hồ hóa như nhiệt độ, nguồn gốc tinh

bột, kích thướ c hạt và pH mà nhiệt độ phá vỡ và trươ ng nở của tinh bột biến đổi một cách r ộng

lớ n.

Nhiệt độ hồ hoá của tinh bột khoai lang: 52 – 64o

C, so vớ i những loại tinh bột khác thìnhiệt độ này tương đối thấp, điều mà nhiều nhà sản xuất luôn muốn có đượ c.

Độ nhớ t của hồ tinh bột: Phân tử tinh bột có nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên k ết

đượ c vớ i nhau làm cho phân tử tinh bột tậ p hợ p lại, giữ nhiều nướ c hơ n khiến cho dung dịch có

độ đặc, độ dính, độ dẻo và độ nhớ t cao hơ n. Yếu tố chính ảnh hưở ng đến độ nhớ t của dung dịch

tinh bột là đườ ng kính biểu kiến của các phân tử hoặc của các hạt phân tán, đặc tính bên trong

của tinh bột như kích thướ c, thể tích, cấu trúc, và sự bất đối xứng của phân tử. Nồng độ tinh

bột, pH, nhiệt độ, tác nhân oxi hóa, các thuốc thử phá hủy liên k ết hydro đều làm cho tươ ng tác

của các phân tử tinh bột thay đổi do đó làm thay đổi độ nhớ t của dung dịch tinh bột.

Khả năng tạo gel và sự thoái hóa gel: Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử

sẽ tươ ng tác nhau và sắ p xế p lại một cách có tr ật tự để tạo thành gel tinh bột vớ i cấu trúc mạng

3 chiều. Để tạo đượ c gel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải đượ c

hồ hóa để chuyển tinh bột thành tr ạng thái hòa tan và sau đó đượ c để nguội ở tr ạng thái yên

tĩ nh. Trong gel tinh bột chỉ có các liên k ết hydro tham gia, có thể nối tr ực tiế p các mạch

polyglucoside hoặc gián tiế p qua phân tử nướ c.

Khi gel tinh bột để nguội một thờ i gian dài sẽ co lại và lượ ng dịch thể sẽ thoát ra, gọi làsự thoái hóa.Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đông r ồi sau đó cho tan băng.

1.3. Đườ ng

Sự biến động về hàm lượ ng đường tăng từ 5-10 % tr ọng lượ ng khoai lang.

Yếu tố quan tr ọng ảnh hưở ng đến hàm lượ ng đườ ng trong củ khoai lang là giống, ngoài ra

còn có các yếu tố khác như thờ i gian thu hoạch, bảo quản…

Thành phần của đườ ng gồm saccharose, glucose, fructose, và một ít maltose.

Bảng 2.Thành phần Glucid của khoai lang


Saccharosse 5,16 ÷ 10,95

Glucose 2,11 ÷ 4,61









Maltose 1,59 ÷ 6,85

Fructose 1,16 ÷ 3,561.4. Chất xơ

Xơ đóng vai trò quan tr ọng trong việc phòng chống một số bệnh như ung thư, tiểu đườ ng,tim mạch...

Xơ ăn đượ c bao gồm các hợ p chất pectin, cellulose và hemicellulose. Hàm lượ ng chất xơ

ăn đượ c trong các giống khoai lang của đảo Tonga là 4%, của Mỹ là 3,6%. Ngoài ra còn chứa

0,4% lignin.

1.5.

Protein

Hàm lượ ng protein trong các giống khoai lang là không cao, trung bình khoảng 5% chất

khô. Hàm lượ ng protein thườ ng không cao nhưng do khoai lang có năng suất củ cao, nên

protein thu đượ c trên một đơn vị tr ồng tr ọt là đáng kể, không thua kém các loại ngũ cốc. Ngoài

ra thành phần các acid amin trong protein của khoai lang khá cân đối, nhất là các acid amin

không thay thế.

Thành phần acid amin không thay thế của củ khoai lang (tính theo % tr ọng lượ ng khoáng

của protein thô)

Bảng 3.Thành phần acid amin không thay thế của khoai lang

Acid amin Hàm lượ ng (%)

Arginin 2,9

Histidine 1,4

Lysine 4,3

Tryptophane 1,8

Phenylalanine 4,3

Methionine 1,7

Threonine 3,8

Leucine 4,8

Isoleucine 3,6

Valine 5,6









1.6. Vitamin

Khoai lang cóchứa nhiều loại vitamin như C, A, B1, B2, PP, acid pentotenic. Tùy vào

giống mà hàm lượ ng vitamin trong khoai lang là khác nhau. Ví dụ: khoai lang nghệ còn chứa

nhiều β-caroten đến 44,6 %, trong khi cũng giống khoai lang tr ắng chỉ chứa 0,5% β-caroten.Bảng 4.Thành phần vitamin trong khoai lang


Vitamin A 7,4

Vitamin B1 0,88

Vitamin B2 10,88

Vitamin PP 13,4

Acid pentotenic 11,1

Các vitamin tậ p trung nhiều ở vòng ngoài của ruột củ.Vỏ và phần trung tâm củ chứa ít

vitamin hơn.

1.7. Khoáng

Thành phần khoáng trong khoai lang biến động tương đối lớ n tuỳ thuộc vào loại đất tr ồng

và phân bón sử dụng.

Thành phần khoáng chủ yếu trong khoai lang (% so vớ i tr ọng lượ ng tro)

Bảng 5.Thành phần khoáng trong khoai lang


Cl 2,5

K 2O 58,1

Na2O 8,1

CaO 5,6

MgO 4,1

Fe2O3 0,54

Mn2O3 Vết

P2O5 16,1

SO3 2,9









Tiêu chuẩn chọn khoai lang

Cấu tạo củ khoai lang gồm 3 phần:

Vỏ bao chiếm 1% khối lượ ng củ

Vỏ cùi chiếm 5-12% khối lượ ng củ

Thịt củ

Lượ ng tinh bột trong khoai lang thường dao động từ 15-31%, kích thướ c hạt tinh bột từ

15-80 m.

Không mọc mầm, hàm lượ ng tinh bột không dướ i 14%, tạ p chất đất dướ i 15%, dậ p nát

dướ i 2%.

Nguyên liệu từ bãi chứa được xe xúc đưa vào phễu phân phối.

2. Enzyme

Công nghệ thuỷ phân tinh bột bằng acid đượ c giớ i thiệu từ thế k ỷ 19 (Naegeli, 1874;

Lintner, 1886) và phát triển trong một thờ i gian dài. Tuy nhiên công nghệ này có một số nhượ c

điểm: yêu cầu dụng cụ thiết bị phải làm bằng các vật liệu chống ăn mòn, tốn năng lượ ng cho

quá trình gia nhiệt, khó khăn trong việc kiểm soát, ảnh hưởng đến màu sắc sản phẩm, sự tồn tại

của các hợ p chất muối sau khi trung hoà và đặc biệt là ảnh hưởng đến môi trườ ng. Vì những

nhược điểm nói trên nên hiện nay acid không còn đượ c khuyến khích sử dụng để thuỷ phân

tinh bột, mà thay vào đó là enzyme.

Enzyme đượ c sử dụng để thuỷ phân tinh bột tạo sản phẩm có chỉ số DE khác nhau.Trong

qui trình sản xuất, enzyme đượ c sử dụng ở công đoạn dịch hoá (sau khi tinh bột đượ c hồ hoá để

thuỷ phân tinh bột thành mạch ngắn) và đườ ng hoá (thuỷ phân sản phẩm dịch hoá tạo thành sản

phẩm cho chỉ số DE như mong muốn).

Enzyme đượ c sử dụng để thuỷ phân tinh bột là enzyme amylase và hầu hết các loại

enzyme này đều đặc hiệu vớ i liên k ết -1,4-glucoside nhưng không có khả năng cắt đượ c liên

k ết -1,6-glucoside. Đây là một điều khó khăn trong việc sử dụng enzyme để thuỷ phân hoàntoàn amylopectin thành glucose.

Enzyme – amylase (1,4 – – D – glucan glucanohydrolases) là một enzyme thuỷ phân

đặc hiệu vớ i liên k ết 1,4- -D-glucoside và cắt mạch tinh bột từ vị trí giữa mạch.









Các loại enzyme thương mại đượ c sử dụng để thuỷ phân tinh bột trong sản xuất công

nghiệp đượ c sản xuất chủ yếu từ 2 chủng vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens và Bacillus

licheniformis (sản xuất enzyme có tên thương mại là Termamyl hay novozyme). Enzyme đượ c

sản xuất từ 2 chủng này có sự khác biệt về khả năng chịu nhiệt, ở nhiệt độ 1100

C hoạt tính củaTermamyl bị mất ít hơn B. amyloliquefaciens -amylase. (Martin F. Chaplin, 1990).

Ở đề tài này sử dụng enzyme Termamyl 120L đượ c sản xuất từ Bacillus

licheniformis.Enzyme hoạt động tốt ở điều kiện nồng độ Ca2+ 50 – 70ppm, chúng xúc tác thuỷ

phân tinh bột ở nhiệt độ r ất cao 95 – 100oC, dưới đây là bảng chỉ tiêu chất lượ ng enzyme.

Bảng 6.Chỉ tiêu chất lượ ng của chế phẩ m enzyme Termamyl

Tên chỉ tiêu Thông số kĩ thuật

Tr ạng thái, màu sắc Dung dịch dạng lỏng, màu nâu

Tỷ tr ọng, g/ml 1,20 – 1,25

Hoạt tính, KNU/g 120

KNU (Kilo Novo alpha – amylase Unit): số lượ ng enzyme phá huỷ 5,26 g tinh bột/giờ

(theo phương pháp Novozyme để xác định alpha – amylase).

Dùng nhiệt để vô hoạt enzyme sau dịch hoá để đảm bảo DE cho sản phẩm.

Lựa chọn nồng độ enzyme

Bảng 7.S ự thay đổ i DE theo nồng độ enzyme sử d ụng

STTNồng độ enzyme

so vớ i tinh bột (%)Bx DE Độ nhớ t

1 0,04 20 7,67 5,48

2 0,06 20 9,20 4,98

3 0,07 20 10,46 3,76

4 0,08 20 11,86 3,125 0,1 20 12,30 2,58

6 0,12 20 14,91 2,47

7 0,14 20 17,21 2,26









8 0,16 20 18,56 2,15

Nồng độ enzyme tăng thì tốt độ phản ứng tăng lên. Nồng độ enzyme Termamyl 120L từ

0,08 – 1,0% thì DE thay đổi từ 11,86 – 12,30. Trong khoảng này nồng độ enzyme 0,08% tuy độ nhớt có cao hơn so với độ nhớ t ỏ nồng độ 0,1% nhưng tại 0,08% cho hiệu quả kinh tế cao hơn.

Vì thế ta chọn nồng độ enzyme Termamyl 120L 0,08%.

3. Các nguyên liệu phụ

3.1. Nướ c

Nướ c sử dụng trong sản xuất phải đáp ứng đượ c các yêu cầu về chất lượ ng theo QCVN

01:2009/BYT quy chuẩn k ỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống, cụ thể: không có mùi, vị

lạ, pH Trong khoảng 6,5-8,5, số lượ ng Coliform tổng số/100ml nướ c là 0, số lượ ng E.coli hoặc

Coliform chịu nhiệt/100ml là 0, dưới đây là bảng một số chỉ tiêu của nước ăn uống.

Bảng 8.Chỉ tiêu chất lượng nướ c

Màu sắc(*) TCU 15

Mùi vị(*) - Không có mùi, vị lạ

Độ đục(*) NTU 2

Độ cứng, tính theo CaCO3(*) mg/l 300

Tổng chất r ắn hoà tan (TDS) (*) mg/l 1000

Hàm lượ ng Nhôm(*) mg/l 0,2

Hàm lượ ng Amoni(*) mg/l 3

Hàm lượ ng Antimon mg/l 0,005

Hàm lượ ng Asen tổng số mg/l 0,01

Hàm lượ ng Bari mg/l 0,7

Hàm lượ ng Bo tính chung cho cả Borat vàAxit boric

mg/l 0,3

Hàm lượ ng Cadimi mg/l 0,003

Hàm lượ ng Clorua(*) mg/l 250









300(**)

Hàm lượ ng Crom tổng số mg/l 0,05

Hàm lượng Đồng tổng số(*) mg/l 1

Hàm lượ ng Xianua mg/l 0,07

Hàm lượ ng Florua mg/l 1,5

Hàm lượ ng Hydro sunfur (*) mg/l 0,05

Hàm lượ ng Sắt tổng số (Fe2+ + Fe3+)(*) mg/l 0,3

Hàm lượ ng Chì mg/l 0,01

Hàm lượ ng Mangan tổng số mg/l 0,3

Hàm lượ ng Thuỷ ngân tổng số mg/l 0,001

Hàm lượ ng Niken mg/l 0,02

Hàm lượ ng Nitrat mg/l 50

Hàm lượ ng Nitrit mg/l 3

Hàm lượ ng Selen mg/l 0,01

Hàm lượ ng Natri mg/l 200

Hàm lượ ng Sunphát (*) mg/l 250

Hàm lượ ng K ẽm(*) mg/l 3

(*): là chỉ tiêu cảm quan

3.2. CaCl2, NaOH, HCl, than hoạt tính

Chỉ tiêu chất lượ ng NaOH (TCVN: 3793-83)

Bảng 9.Chỉ tiêu chất lượ ng NaOH

Tênchỉ tiêu Thông số kĩ thuật

Dạng bên ngoài và màu sắcDung dịch trong suốt hoặc có màu tím

xanh nhạt

Hàm lượ ng natri hidroxit (NaOH), % 40

Hàm lượ ng natri cacbonatt (Na2CO3), % 0,6

Hàm lượ ng natri clorua (NaCl), % 0,05

Hàm lượ ng sắt chuyển ra sắt III oxit (Fe2O3), % 0,015









Hàm lượ ng natri clorat (NaClO3), % 0,01

Hàm lượ ng sunfat (SO42+), % 0,03

Hàm lượ ng canxi (Ca); magiê (Mg), % 0,006

Hàm lượ ng kim loại nặng thuộc nhóm hydrosunfua (H2S) chuyển ra chì, %

0,003

Hàm lượ ng axit silixic (H2SiO3), % 0,01

Hàm lượ ng nhôm chuyển ra nhôm oxit (Al2O3), % 0,01

Hàm lượ ng thuỷ ngân (Hg), % 0,00125

Bảng 10.Chỉ tiêu chất lượ ng CaCl 2

Tên chỉ tiêu Thông số kĩ thuậtHàm lượ ng CaCl2, % 95%

Hình dạng, màu sắc Chất bột tinh thể màu tr ắng

Tỷ tr ọng ở 250C, g/ml 2,15

Tính tan Tan hoàn toàn tr ong nướ c

pH của dung dịch nồng độ 100g/lít 10

Bảng 11.Chỉ tiêu chất lượ ng HCl

Tên chỉ tiêu Thông số k ỹ thuật

Tr ạng thái, màu sắc Dung dịch không màu hoặc vàng nhạt

HCl, % 31,5

Clo tự do, % 0,004

Fe, % 0,001

Tỷ tr ọng, g/ml 1,15 – 1,16









Bảng 12.Chỉ tiêu chất lượ ng than hoạt tính

Tên chỉ tiêu Thông số kĩ thuật

Hình dạng Dạng hạt không định hình

Màu sắc Màu đen đặc trưng của thanTỷ tr ọng ở 250C, g/ml 0,44 – 0,6

Tính tan trong nướ c và dung môi khác Không

Độ ẩm, % 10

Tro, % 3

Độ cứng, % 95

pH 9 – 11

Điểm cháy,0

C 450Độ mịn qua sàng 0,076 mm tính bằng, % 80

Bảng 13. Chỉ tiêu chất lượ ng bột tr ợ l ọc Diatomit

Thông số hóa lý Diatomit ( kích thướ c 1 – 300 m)

Thành phần 86% SiO2, 5% Na, 3% Mg, 2% Fe

Nguồn gốc Từ tảo biển

Chất lượ ng tự nhiên Bị canxi hóa nhẹ Tỷ tr ọng khô (g/l) 320 - 480

Tỷ tr ọng nướ c (g/l) 290 - 4000

Độ xố p 84 - 90

II. QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ

1. Qui trình công nghệ 1

1.1

Sơ đồ









Nghiền

Thủy phân

Tẩy màu

Termamyl120L

Phối tr ộn

CaCl2

Chất chỉnh pH

Nướ c thải

Nướ c

Cô đặc chân khôn

Sấy phun

Bao gói

Maltodextrin

Lọc

Than hoạt tính

Tạ p chất

Tạ p chất

Vô hoạt enzyme

Làm sạch sơ bộ

Khoai lang

R ửa

Cắt khúc

Làm nguội

Nướ c









1.2 Thuyết minh qui trình

1.2.1 Làm sạch sơ bộ

M ục đích công nghệ: chuẩn bị cho quá trình nghiền.Các bi ến đổ i :

V ật lý: khối lượ ng của củ giảm tùy thuộc vào mức độ tạ p chất.

Hóa sinh: có thể bị sẫm màu ở các vết tổn thương cơ học.

Thi ế t b ị vàthông s ố công ngh ệ

Cấu tạo của thiết bị gồm những thanh sắt song song vớ i nhau thành tr ụ tròn r ỗng có các

khe hở để bụi đất, tạ p chất rơi ra ngoài. Khi động cơ quay thiết bị quay theo do đó nhờ

lực ma sát giữa củ vớ i củ, giữa củ với thân máy đất đá rơi ra ngoài, còn khoai tiế p tục đi

qua thiết bị r ủa. Có độ nghiêng nhất định từ 15 – 20o.

Hình 5. Thiế t bị loại bỏ t ạ p chấ t

1.2.2 R ử a

M ục đích công nghệ: chuẩn bị cho quá trình nghiền.

Các bi ến đổ i

Vật lí: sau khi r ửa sẽ tách đượ c 95-97% tạ p chất ra khỏi củ, khối lượ ng chung giảm còn

93-94,5% so với ban đầu.









Hoá học: diễn ra không đáng kể.

Hoá sinh: sự hoạt động của enzyme oxi hoá làm đen các vết tr ầy xướ c trên bề mặt vật

liệu.

Thi ế t b ị vàthông s ố công nghê:

Hình 6.Thiế t bị r ử a

Sử dụng nướ c phun từ trên xuống vớ i áp lực cao lên bề mặt củ.

Dùng cánh khuấy dạng tr ục vis vớ i tác dụng vừa đảo tr ộn mạnh vừa đẩy củ về phía trướ c.

Đồng thờ i tạo ma sát giữa củ vớ i củ, và củ vớ i thiết bị để tăng khả năng làm sạch.

Dùng một bơm, bơm nướ c theo chiều ngượ c chiều vớ i tr ục vis nhằm đẳm bảo nướ c bẩn

sẽ không nhiễm lại vào củ đã sạch.

Chiều dài của thùng r ửa đượ c tính toán sao cho khi củ được đẩy ra đến cửa thoát liệu

chúng đã đượ c r ửa sạch lớ p vỏ đất cát .Tạ p chất nặng sẽ đượ c lắng xuống và tháo qua lỗ

ở đáy thùng.

1.2.3

Cắt khúc M ục đích

Chuẩn bị: Cắt nhỏ nguyên liệu để quá trình nghiền tiếp theo đạt hiệu suất cao hơn.

Các bi ến đổ i c ủa nguyên li ệu









Biến đổi vật lý: Giảm kích thước, ban đầu từ củ khoai ban đầu (15-20 cm) xuống còn nhỏ

hơn 3 cm.

Biến đổi hoá sinh: Sự hoạt động của các enzyme oxi hoá làm biến đổi màu khoai ở những

chỗ bị cắt, nhưng không đáng kể.Thi ế t b ị vàth ố ng s ố công ngh ệ

Thiết bị dạng hình hộ p chữ nhật thông đáy. Cho nguyên liệu đi vào ở đầu trên, dướ i tác

dụng của hệ thống các dao cắt đượ c gắn trên một tr ục, tr ục quay nhờ động cơ ngoài thiết bị, sẽ

cắt nhỏ nguyên liệu và rơi xuống băng tải.

Hình 7.Thiế t bị cắ t

1.2.4 Nghiền

M ục đích công nghệ: chuẩn bị cho quá trình thủy phân.

Các bi ến đổ i c ủa nguyên li ệu :

Vật lí: kích thướ c của nguyên liệu sẽ giảm đi, diện tích bề mặt riêng sẽ tăng lên làm tăng

tốc độ phản ứng oxi hoá do tiế p xúc vớ i oxi nhiều hơn.

Trong quá trình nghiền, dướ i tác dụng của các lực, nhiệt độ của vật liệu sẽ tăng lên làm

xuất hiện một số biến đổi về cấu trúc.

Hoá sinh: mật độ vi sinh vật trên vật liệu sẽ tăng lên và các phản ứng đượ c xúc tác bở i

enzyme sẽ dễ dàng hơn, enzyme oxi hoá khử như polyphenol oxidase sẽ làm sẫm màu sản

phẩm.









Thi ế t b ị :

Hình 8.Thiế t bị nghiền răng

1. Vỏ máy 2. Tr ục quay 3.Tang quay

4. Răng 5. Đáy đột lỗ 6.Cân điều chỉnh

Nguyên tắc hoạt động:

Nguyên liệu đượ c nạ p vào cửa ở phía trên do sự chuyển động của tang quay 3, nguyên

liệu đượ c kéo vào khe hở giữa vỏ máy và tang quay, nhờ ma sát của các dao 4 gắn trên tang

quay và sự ma sát của nguyên liệu vớ i vỏ máy mà tế bào tinh bột của củ khoai bị phá vỡ , phía

dưới có đáy đục lỗ 5, đáy này cho các sản phẩm nghiền mịn lọt qua, còn phần chưa mịn lại tiế ptục nghiền cho đến khi đượ c nghiền mịn, cần điểu chỉnh 6 dùng để điều chỉnh khoảng cách

giữa tang quay và vỏ máy ( điều chỉnh khi nghiền). R ăng có chiều cao tính từ bề mặt tang quay

là 1 – 2 mm. Trong quá trình nghiền cần thêm nước để nước đưa bột nghiền ra ngoài thông qua

lỗ lướ i.

Thông số k ỹ thuật:

Công suất động cơ: 5,5 kWh

Tăng quay có đường kính 50cm. Trên đó có rãnh theo chiều dọc để gắn lưỡ i dao hay

lưỡi cưa. Tùy theo yêu cầu mà có từ 10 – 12 răng cưa, khoảng cách giữa các lưỡ i dao

là 5mm.

Vận tốc quay: 1000 v/p

Năng suất làm việc: 10 tấn củ/ ngày.









Kích thướ c sau nghiền: 5 – 35 m.

1.2.5

Phối trộn

M ục đích công nghệ

Chuẩn bị nhằm tăng độ phân tán của dịch huyền phù, chuẩn bị cho quá trình thủy phântiế p theo.

Các bi ến đổ i :

Vật lí

Sự phân tán của tinh bột trong nước tăng dẫn đến độ đồng nhất của nguyên liệu

tăng.

Hệ số dẫn nhiệt tăng.

Thể tích hạt tinh bột tăng do sự hấ p thụ nướ c làm hạt tinh bột trương lên. Hoá lí:

Hạt tinh bột hấ p thu một lượ ng nhỏ nướ c (25-50 % nước) nhưng chưa trương nở .

Tr ạng thái của nguyên liệu sau khuấy tr ộn ở dạng huyền phù.

Tăng khả năng tiế p xúc giữa hạt tinh bột và nướ c.

Cảm quan

Độ đồng nhất của nguyên liệu.

Các yếu tố ảnh hưở ng:

Thành phần hoá học của nguyên liệu.

Tỉ lệ phối tr ộn của nguyên liệu ảnh hưởng đến thờ i gian khuấy tr ộn.

Tốc độ phối tr ộn của thiết bị.


Thiết bị có dạng hình tr ụ đứng, có cánh khuấy đượ c k ết nối vớ i 1 motor, xung

quanh bên trong thiết bị có các tấm chặn, để tăng hiệu suất khuấy tr ộn. Có van xả

đáy nối vớ i hệ thống bơm ly tâm để bơm dịch vào thiết bị hồ hoá, cánh khuấy

đượ c mở vớ i tốc độ 400 vòng/phút. Nên khởi động cánh khuấy trước khi bơm

dịch tinh bột vào.

Phối tr ộn ở nhiệt độ thườ ng

Phối tr ộn nguyên liệu với nước đạt hàm lượ ng chất khô khoảng 20 - 25%.









Chỉnh pH của hỗn hợ p về 7 là pH tối thích của -amylase sử dụng trong quy

trình.

Bổ sung CaCl2 để nồng độ Ca2+ đạt 70 ppm duy trì hoạt động của – amylase

trong quá trình thuỷ phân. Bổ sung enzyme – amylase (Termamyl) vớ i liều lượ ng 0,08% so với hàm lượ ng

tinh bột.

1.2.6 Thủy phân

M ục đích công ngh ệ

Thủy phân gồm 2 quá trình là hồ hóa và dịch hóa.

Mục đích công nghệ là chế biến.

Các bi ến đổ i c ủa nguyên li ệu Vật lý: Trong quá trình hồ hóa, huyền phù tinh bột sẽ đượ c gia nhiệt làm nhiệt độ

khối huyền phù tăng, hạt nướ c chuyển động xâm nhậ p vào hạt tinh bột, hạt tinh bột

trương nở , thể tích dung dịch tăng do tinh bột trương nở , thể tích từng hạt tăng dẫn đến

tăng thể tích dung dịch. Sau đó hạt tinh bột bị phá vở cấu trúc tạo ra các sợ i amylose và

amylo pectin, độ nhớt tăng cực đại ở giai đoạn hồ hóa.

Hoá lý: Khi tăng nhiệt độ trong giai đoạn hồ hóa, mức độ hấ p phụ nướ c của tinh bột

tăng theo. Huyền phù tinh bột sẽ chuyển sang dạng khối paste khi k ết thúc quá trình hồ

hóa. Nếu tăng nhiệt độ cao hơn để thực hiện tiếp giai đoạn dịch hóa, khối cháo sẽ hóa

lỏng.

Hóa sinh: Chế phẩm enzyme cắt mạch tinh bột ở vị trí α - 1- 4 glucoside ở vị trí giữa

mạch để tạo ra sản phẩm chính là dextrin, ngoài ra còn có oligosaccharide.

Hóa học: Phản ứng Maillard xảy ra do các axit amin có trong nguyên liệu và đườ ng

sinh ra trong quá trình thủy phân tinh bột, tuy nhiên phản ứng không đáng kể vì hàm

lượ ng axit amin có trong nguyên liệu r ất thấ p, thời gian lưu của quá trình hồ hóa là khá

thấ p.

Sinh học: Enzyme, vi sinh vật có trong tinh bột giảm do bị tiêu diệt bở i nhiệt độ cao.










H ồ hoá

Hình 9.Thiế t bị hồ hóa Jet-cooker

Cấu tạo: thiết bị gồm một ống huyền phù tinh bột và một ống hơi giao nhau qua một khe

hình côn, hơi đượ c phun tr ực tiế p vào huyền phù tinh bột, lượng hơi được điều chỉnh bở i van

qua hệ thống khí nén.

Nguyên tắc hoạt động: huyền phù tinh bột được phun cưỡ ng bức vào thiết bị và tiế p xúc

tr ực tiế p với hơi nướ c, hơi nướ c khi tiế p xúc vớ i tinh bột có nhiệt độ thấp hơn sẽ ngưng tụ một

phần nhưng hầu hết hơi nướ c vẫn còn ở áp suất cao nên vẫn cung cấ p nhiệt lượng để nâng nhiệt

độ nhằm hồ hoá tinh bột.Thời gian lưu trong thiết bị Jet – cooker r ất ngắn.

Lượ ng tinh bột đượ c hồ hoá một phần sẽ băng qua một dãy các cột lưu cao áp để duy trì

nhiệt độ ở 95 – 100oC. Thời gian lưu: 5 – 10 phút. Tính toán bảo ôn, tổn thất nhiệt khi đi qua

các cột lưu sao cho khi đi tớ i thiết bị dịch hóa, nhiệt độ của khối cháo hồ còn 90 – 95oC phù

hợ p vớ i nhiệt độ xúc tác tối ưu của enzyme.









Dịch hoá

Hình 10.Thùng d ịch hóa

Cấu tạo: thiết bị là thùng kín nồi 2 vỏ, có vỏ áo để điều nhiệt, trong thùng chia làm nhiều

ngăn, mỗi ngăn có cánh khuấy nối chung vớ i một tr ục đượ c dẫn bởi động cơ.

Nguyên tắc hoạt động: dung dịch đi từ trên xuống qua mỗi ngăn theo ống trung tâm. Do

vậy dung dịch sẽ được lưu một thờ i gian cố định trong thùng, áo điều nhiệt phía ngoài nhằm

giữ nhiệt độ dịch hoá đảm bảo 95oC.

Tốc độ cánh khuấy: 150 - 200 vòng/phút.

Thời gian lưu của khối tinh bột trong thiết bị từ 10 – 20 phút. Sau từng khoảng thờ i gian

nhất định, ta lấy mẫu ra để kiểm tra chỉ số DE.









Hình 11.Sơ đồ hồ hóa-d ịch hóa

1.2.7 Vô hoạt enzyme

Dùng tác nhân nhiệt.


Mục đích ở đây là hoàn thiện. Nhiệt độ kiềm hãm hoạt động enzyme là làm cho giá tr ị

DE của maltodextrin ổn định, không bị thay đổi trong quá trình sản xuất, ổn định chất lượ ng

đầu ra của sản phẩm.

Các bi ến đổ i x ảy ra

Hoá sinh: khi nâng nhiệt lên cao, quá trình trao đổi chất của enzyme bị đỉnh chỉ, bất hoạt

enzyme, ngừng quá trình thuỷ phân tinh bột.

Hóa học: các phản ứng như maillard hoặc caramen có thể diễn ra, nhưng do thờ i gian

nhanh và nồng độ các chất tham gia thấp, nên không đáng kể.

Thông s ố vàthi ế t b ị công ngh ệ

Xử lý nhiệt bằng hơi bão hòa ở nhiệt độ từ 120 - 125o

C.Thờ i gian vô hoạt từ: 5-10 phút.

Thi ế t b ị : thực hiện bằng thiết bị truyền nhiệt dạng bản mỏng.









1.2.8 Làm nguội

M ục đích công nghệ: chuẩn bị cho quá trình tẩy màu.

Thi ế t b ị vàthông s ố công ngh ệ:

Thiết bị: thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng.Sau khi vô hoạt enzyme, hỗn hợ p dịch phải làm nguội dịch bằng nướ c lạnh (5 - 10oC),

bằng một thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng, nhiệt độ sau khi làm nguội là 65 - 700C. Sau đó

được bơm vào thiết bị tẩy màu. Mục đích của việc này là để làm tăng khả năng hấ p phụ của

than hoạt tính, nhiệt độ càng thấ p, khả năng hấ p phụ của than càng cao.

1.2.9 Tẩy màu


Hoàn thiện: dung dịch sau thủy phân dễ xảy ra phản ứng maillard do trong dung dịch vẫn

còn sót một lượ ng nhỏ các axit amin sẽ phản ứng với đườ ng khử làm dung dịch bị sẫm màu,

ngoài ra tẩy màu còn để loại một số tạ p chất khác sinh ra trong quá trình phản ứng (các cấu tử

protein biến tính, các chất keo tụ…).


Hoá lý: Chất màu và một số tạ p chất trong dịch thủy phân sẽ hấ p phụ trong mao dẫn của

hạt than hoạt tính.

Các biến đổi khác không đáng kể.










Hình 12.Thiế t bị t ẩ y màu bằ ng than hoạt tính

Thiết bị có hình tr ụ dạng đứng, đáy cầu, bên trong thiết bị có cánh khuấy, bên ngoài phần

đáy có vỏ áo điều nhiệt.

Sản phẩm sau khi tẩy màu đượ c tháo ra qua cửa đáy.

Hàm lượ ng than hoạt tính sử dụng khoảng xấ p xỉ 0,75% lượ ng chất khô trong dịch thủy

phân. Ngườ i ta sẽ chuẩn bị huyền phù than hoạt tính vớ i nồng độ 15%, sau đó đưa vào thiết bị

qua cửa đỉnh, trong khoảng thời gian này đảo tr ộn liên tục.

Nhiệt độ xử lý: 65 - 70oC.

Thờ i gian xử lý khoảng: 25-30 phút.

Tốc độ cánh khuấy: 200 vòng/phút.

1.2.10 Lọc


Hoàn thiện: quá trình lọc giúp cải thiện một số chỉ tiêu chất lượ ng của sản phẩm (độ trong

của dịch maltodextrin).

Khai thác: phân riêng huyền phù, giữ lại cấu tử cần thiết, thu hồi maltodextrin, loại bỏ các

tạ p chất (protein, cellulose, tinh bột chưa thủy phân) và than hoạt tính.










Vật lý: do xảy ra sự phân riêng hai pha, pha phân tán bao gồm các tạ p chất, cặn bẩn bị lẫn

trong dung dịch thuỷ phân, pha liên tục là dịch maltodextrin đã đượ c tinh sạch nên một số chỉ

tiêu vật lý của dịch lọc sẽ thay đổi so vớ i huyển phù ban đầu như khối lượ ng giảm, tỉ tr ọng

giảm, độ trong tăng… Hóa lý: Có sự phân riêng hai pha: pha phân tán bao gồm các hạt than đã hấ p phụ các chất

màu và một số tạ p chất bị lẫn trong dung dịch thủy phân, pha liên tục là dịch maltodextrin.

Sinh học: quá trình lọc không gây ra những biến đổi sinh học. Tuy nhiên nếu thờ i gian

lọc quá dài thì hệ vi sinh vật có sẵn trong huyền phù hoặc các vi sinh vật từ môi trườ ng bên

ngoài có thể bị nhiễm vào huyền phù sẽ phát triển.

Hoá sinh: quá trình lọc không gây ra những biến đổi hoá sinh.

Hoá học: quá trình lọc không gây ra những biến đổi hoá học đáng kể.

Cảm quan: Độ trong của dung dịch tăng.


Thiết bị: lọc khung bảng vớ i màng lọc vải có phủ một lớ p bột tr ợ lọc diatomite.

Thiết bị làm việc bán liên tục. Việc nạ p và tháo dịch lọc ra khỏi thiết bị có thể thực hiện

liên tục trong một khoảng thờ i gian, tuy nhiên việc tháo bã lọc phải đượ c thực hiện gián đoạn.

Thiết bị gồm hai bộ phận chính vớ i tiết diện hình vuông. Khung có chức năng chứa bã lọc và là

nơi để bơm huyền phù vào. Còn bản lọc có chức năng tạo nên bề mặt lọc vớ i các rãnh dẫn dịch

lọc.Nguyên lý: một máy lọc khung bảng bao gồm các khung và bảng gắn vớ i nhau bằng các

tấm giấy lọc phủ cả 2 phía của bảng. Sau khi các khung và bảng đượ c ép sát nhau, khoảng

không giữa các khung sẽ là nơi chứa huyền phù bột tr ợ lọc và dung dịch cần lọc. Lớ p áo bột tr ợ

lọc sẽ đượ c phủ lên bề mặt vải lọc, dung dịch đượ c lọc sẽ đi qua các tấm bảng ra ngoài.

Nguyên tắc của quá trình lọc là khi vừa bắt đầu lọc lần thứ nhất cần bổ sung nướ c nóng

hoặc hơi nóng để hâm nóng máy lọc trong khoảng thời gian 10 phút để tránh trườ ng hợ p nhiệt

độ chênh lệch đột ngột có thể làm biến dạng khung bảng, làm tắc cục bộ bã và dịch lọc. Sau đómới điều chỉnh tăng dần dần tốc độ cấ p dịch lọc vào máy lọc.

Trong quá trình lọc, nếu thấy bất kì dịch lọc của khung bảng nào mang theo bã , dịch thu

đượ c bị đục chứng tỏ vải lọc của khung ấy bị rách hoặc lắp không đúng, cần kiểm tra lại hệ

thống.









Đến một thờ i gian nhất định trong khung lọc đã có đầy bã, làm tăng trở lực và tốc độ lọc

sẽ thay đổi r ất nhanh, nếu tiế p tục lọc sẽ làm tăng thờ i gian lọc. Do đó cần phải tháo máy ép lọc

để thu hổi bã lọc.

Hình 13. Mô hình l ọc khung bảng

Hình 14. Hình ảnh thự c t ế của thiế t bị l ọc khung bảng

Máy lọc khung bảng có bề mặt lọc từ 20 - 400 m2, hiệu suất của máy có thể từ 200 -

400L/m2.h .

Thông s ố công ngh ệ:Áp suất lọc: 2 – 5 bar.

Nhiệt độ: 60 - 650C.

Kích thước lướ i lọc: 0,01 – 0,05 mm.









1.2.11

Cô đặc


Chuẩn bị: cho quá trình sấy giúp quá trình sấy diễn ra dễ dàng và tiết kiệm chi phí năng

lượ ng trong toàn bộ quy trình sản xuất.Khai thác: làm bay hơi nước, tăng nồng độ chất khô trong dung dịch.


Vật lý: Nhiệt độ dung dịch tăng, nồng độ chất khô tăng, độ nhớt tăng, tỉ tr ọng tăng, nhiệt

độ của dung dịch tăng theo thời gian cô đặc.

Hoá lý: Có sự chuyển pha của nướ c.

Hoá học: nếu các acid amin hoặc peptide chưa đượ c loại bỏ hoàn toàn trong quá trình tinh

sạch trước đó thì chúng sẽ cùng vớ i một ít đườ ng khử tham gia phản ứng Maillard làm cho dịch

thành phẩm sẫm màu nhưng không đáng kể.


Hình 15.Sơ đồ thiế t bị cô đặc ố ng tuần hoàn

Nguyên lý ho ạt động

Thiết bị cô đặc ống tuần hoàn, phía trên gắn vớ i thiết bị tạo chân không nhằm giảm nhiệt

độ sôi của dung dịch giúp cho dịch maltodextrin không bị sẫm màu.

Nguyên lý làm việc của nồi cô đặc: phần dướ i của thiết bị là buồng hơi gồm có các ống

truyền nhiệt. Dung dịch đượ c một hệ thống phân vào các ống theo cơ chế chảy màng trong ống,









hơi đốt sẽ đi trong khoảng không gian phía ngoài ống. Khi làm việc, dung dịch trong ống trao

đổi nhiệt với hơi phía ngoài ống, hơi nướ c trong dung dịch sẽ bốc hơi và dẫn ra ngoài. Dịch cô

đặc sẽ r ớ t xuống và được bơm tuần hoàn lại cho đến khi đạt độ Bx theo yêu cầu.

K ết quả là trong thiết bị có chuyển động tuần hoàn tự nhiên từ trên xuống trong ống tuầnhoàn. Sản phẩm đượ c xả ra ở phía cửa đáy.

Thông số thiết bị:

Nồng độ chất khô sau khi cô đặc: 45-50 0Bx.

Nhiệt độ cô đặc: 700C

Áp suất hơi đốt: 1,25 atm

Độ chân không của buồng bốc: 0,3 – 0,4 at.

1.2.12 Sấy phun


Khai thác: quá trình sấy tách bớt nướ c ra khỏi nguyên liệu, do đó hàm lượ ng các chất khô

có trong 1 đơn vị khối lượ ng sản phẩm sẽ tăng lên.

Bảo quản: quá trình sấy làm giảm giá tr ị hoạt độ nướ c trong nguyên liệu nên ức chế hệ vi

sinh vật giúp kéo dài thờ i gian bảo quản sản phẩm. Trong quá trình sấy, nhiệt độ của nguyên

liệu khá cao làm một số vi sinh vật trong nguyên liệu bị vô hoạt.

Hoàn thiện: sản phẩm thu đượ c dạng bột dễ hoà tan.


Vật lý: xuất hiện gradient nhiệt độ trong nguyên liệu, tỷ tr ọng của sản phẩm giảm, độ ẩm

nguyên liệu giảm.

Hoá lý: có sự chuyển pha của nướ c từ lỏng thành hơi.


Hệ thống thiết bị sấy phun dùng đầu phun khí động: gồm các bộ phận chính: caloriphe

gia nhiệt tác nhân sấy, cơ cấu phun sương, buồng sấy và hệ thống thu hồi sản phẩm.

Nguyên tắc sấy gồm 3 giai đoạn:Giai đoạn 1: chuyển dịch maltodextrin thành dạng sương mù nhờ cơ cấu phun sương khí

động. Kích thướ c các hạt sương 10-200 μm.

Giai đoạn 2: hòa tr ộn sương mù vớ i dòng tác nhân sấy trong buồng sấy.









Giai đoạn 3: Tách sản phẩm ra khỏi dòng tác nhân sấy bằng cách sử dụng hệ thống

cyclone thu hồi sản phẩm theo cơ chế lắng xoáy tâm.

Hình 16.Sơ đồ thiế t bị sấ y

Thông số công nghệ

Nhiệt độ tác nhân sấy vào: 350oC

Áp suất bơm cao áp: 15 - 20 bar.

Độ ẩm sản phẩm: không quá 5-6% Thờ i gian sấy: 5-7s.

1.2.13 Bao gói


Bảo quản: tránh tiế p xúc với môi trường không khí. Đối vớ i maltodextrin dạng bột, độ ẩm

5-6% r ất dễ hút ẩm tr ở lại, giảm chỉ tiêu về hoá lý cảm quan... Do đó cần bao gói sau sấy.

Hoàn thiện: tạo thuận tiện cho ngườ i tiêu dùng.

Bi ến đổ i nguyên li ệu : hầu như không có biến đổi nào đáng kể

V ật l i ệu c ấ u t ạo : túi nhựa polyetilen dày từ 50 – 60 m.

Thiết bị và thông số công nghệ:

-

Bao gói và hút chân không.









2. Qui trình công nghệ 2

2.1

Sơ đồ khốiKhoai lang

Làm sạch sơ bộ

R ửa

Nghiền

Phối tr ộn

Thủy phân

Lọc

Trao đổi ion

Cô đặc membrane

Sấy phun

Tạ p chất

H2O

Tạ p chất

Maltodextrin

Cắt lát Nướ c thải

Vô hoạt enzymeHCl

EnzymeTermamyl 120L CaCl2

Chất chỉnh pH

Nướ c

Nướ c









2.2 Mô tả qui trình

2.2.1 Làm sạch sơ bộ

2.2.2 Cắt khúc

2.2.3

Nghiền 2.2.4 Phối tr ộn

2.2.5 Thủy phân

2.2.6 Vô hoạt enzyme

Sử dụng tác nhân nhiệt k ết hợ p vớ i HCl


Hoàn thiện: dướ i tác dụng HCl, enzyme bị vô hoạt, làm cho giá tr ị DE của maltodextrin

ổn định, không bị thay đổi trong quá trình sản xuất, ổn định chất lượng đầu ra của sản phẩm.


Hóa h ọc: xảy ra các phản ứng thủy phân nhưng không đáng kể.

Hóa sinh: các enzyme bị vô hoạt.


Thực hiện trong cùng thiết bị dịch hóa.

Nồng độ HCl 0,1N.

pH vô hoạt là 4,2 – 5,7.

Nhiệt độ: 95oCThờ i gian: 5 – 10 phút.

Tốc độ cánh khuấy: 200 vòng/ phút.









Bảng 14. Độ ổn định của Termamyl

2.2.7

Lọc- Sử dụng thiết bị giống quy trình 1

- Thông số thiết bị:

Nhiệt độ lọc: 85 – 900C.

Kích thước lướ i lọc: 0,05 mm.

Áp suất: 2 – 5 bar.

2.2.8

Trao đổi ion

M ục đích công nghệ: hoàn thiệnHoàn thiện chất lượ ng sản phẩm, loại bỏ các chất không tốt cho sản phẩm. Dịch

maltodextrin trong hơn.

Các chất có màu, có mùi, protein, các tạ p chất tích điện sẽ bị giữ lại trên các cationit và

anionit, 95% chất khoáng, 70% các hợ p chất có chứa nitơ và 80% các chất màu sẽ bị tách ra

trong quá trình này. Chất lượ ng cảm quan của sản phẩm tốt hơn.


Biến đổi hoá học: tại các cột xảy ra các phản ứng trao đổi ion

Tại cột cationit có các hạt nhựa polystyrene - divinylbenzen có gắn một số ion

dương, như H+, -SO3H, -COOH,… có tác dụng chuyển các muối trong dung dịch

thành các acid tương ứng:

RSO3H + NaCl RSO3 Na +HCl









RSO3H +CaSO4 (RSO3)2Ca + H2SO4

Tại cột anionit có các hạt nhựa trên nhưng gắn vào 1 nhóm bazo yếu – NR 3, có tác

dụng hấ p thụ các acid mạnh, các chất hữu cơ, chất màu…

NR 3 + HCl NR 3HCl NR 3 +H2SO4 (NR 3)2H2SO4

Ngoài tính chất trao đổi ion dương và âm (tạ p chất) trong dung dịch, các chất trao

đổi ion dùng trong công nghiệ p này còn có tính hấ p phụ, hấ p phụ tốt các

aminoacid, furrurol, các hợ p chất hữu cơ khác, khả năng tách màu tăng lên.

Biến đổi vật lý: Sau khi đi qua cột cationit, pH dung dịch sẽ giảm xuống r ất thấ p (pH =2).

Tuy nhiên sau khi được đưa qua cột anionit, pH của nó sẽ tăng lên cao hơn (pH=5 hoặc cao

hơn).

Biến đổi cảm quan: 80% chất màu cũng các tạ p chất đượ c tách bỏ nên dịch maltodextrin

sẽ tr ắng và trong hơn.

Biến đổi hoá lý: không gây ra sự biến đổi về pha.

Biến đổi sinh học và hoá sinh: không gây ra những biến đổi về sinh học và hoá sinh.

Thi ế t b ị vàthông s ố công ngh ệ:

Bản chất của phương pháp là sự tương tác giữa dịch maltodextrin và pha r ắn có chứa sẵn

các ion, có thể đổi chỗ vớ i các ion có trong nguồn dịch cần xử lý (Ca2+, Na+, Cl-, Mg2+, SO42-,

một số chất hữu cơ…)

Thiết bị: thiết bị trao đổi ion.









Hình 17.Cơ chế trao đổ i ion

Hình 18.Thiế t bị trao đổ i ion

Đây là thiết bị dạng hình tr ụ, có đáy đĩa, chịu đượ c áp lực. Chiều cao tầng nhựa từ 1-

1,5m.

Gồm 2 cột hình tr ụ, mỗi cột có chứa một loại nhựa trao đổi ion.

Cột thứ nhất gồm cationit loại acid mạnh, có nhóm chức -SO3H.

Cột thứ hai gồm anionit loại kiềm yếu, có nhóm – NR 3.

Nguyên tắc: dung dịch được bơm vào cột 1 để loại cation sau đó đưa qua cột 2 để tiế p tục

loại anion và điều chỉnh pH cho dung dịch. Hướ ng chuyển động của dung dịch từ trên xuống,









nhựa như là một tấm đệm, cách đơn giản nhất để đỡ tầng nhựa là đổ đầy cát vào đáy của thùng.

Đồng thờ i lớ p cát này có chức năng hạn chế sự chảy trôi của các hạt nhựa trao đổi ion theo

dòng ra của dịch maltodextrin đã qua xử lý. Sau khi lớ p nhựa này hết tác dụng có thể tái sinh

tr ở lại.Để đưa cationit về dạng ban đầu, cho dung dịch HCl 2- 4% chảy qua cột 1. Và đưa

anionit về dạng ban đầu bằng cách cho dung dịch NaOH 2- 4% qua cột 2.

Nhiệt độ tiến hành: 70 - 750C.

2.2.9 Cô đặc bằng membrane

M ục đích công nghệ: chuẩn bị và khai thác

Chuẩn bị: quá trình cô đặc bằng membrane nhằm chuẩn bị cho quá trình sấy, giúp làm

giảm một lượng nướ c khá lớn trước khi đưa vào sấy, giảm năng lượ ng và thờ i gian cho quá

trình sấy.

Khai thác: quá trình phân riêng bằng membrane giúp tách bớt nướ c ra khỏi dịch

maltodextrin, làm tăng nồng độ chất khô lên.


Biến đổi vật l: độ nhớt dung dịch, khối lượng riêng, tỷ trọng và nồng độ chất khô của dun

sau cô đặc tăng.

Biến đổi ho học:

-

Các vitamin trong nước bị thất thoát. Biến đổi sinh học:

- Ức chế và tiêu diệt các vi sinh vật do nồng độ chất khô cao.


Thiết bị: sử dụng thiết bị cô đặc membrane.









Hình 19. Mô hình cô đặc bằ ng membrane

Nguyên lý ho ạt động:

Màng lọc NF (Nano Filltration) hoạt động trên cơ chế chuyển động của các phân tử nướ c

nhờ áp lực nén của máy bơm cao áp tạo ra một dòng chảy mạnh đẩy các phân tử nướ c chuyển

động mạnh và chui qua lỗ màng, khi đó ta thu đượ c dòng dịch maltodextrin đặc. Tiến hành

hoàn lưu nếu nồng độ dịch ra chưa đạt yêu cầu kĩ thuật.

Thông s ố công ngh ệ:

Bề dày: 150µm

Kích thướ c lỗ: 5 nm.

Hình 20. H ệ thố ng thẩ m thấ u thự c t ế trong công nghiệ p









Mô hình: dạng nhiều ống đứng.

Áp suất quá trình: 40 bar.

Nhiệt độ: 550C.

Nồng độ chất khô: 30 - 35 %.2.2.10

Sấy phun

-

Thiết bị giống quy trình 1.Thông s ố công ngh ệ

Nhiệt độ tác nhân sấy vào: 350oC

Áp suất bơm cao áp: 10 - 15 bar.

Độ ẩm sản phẩm: không quá 5-6%

Thờ i gian sấy: 10 - 15s.

2.2.11 Bao gói

3.

So sánh hai qui trình công nghệ

Bảng 15.So sánh hai quy trình công nghệ

Các chỉ tiêu Quy trình 1 Quy trình 2

Quá trình tẩy

màu

Than hoạt tính là chất dễ kiếm,

r ẻ tiền.

Nhựa có gắn chất trao đổi ion vớ i

dịch maltodextrin đắt tiền hơn.

Quá trình lọcSau khi tẩy màu bằng than hoạt

tính phải có quá trình lọc để tách

than và tạ p chất.

Không cần có quá trình lọc sautrao đổi ion nhưng cần lọc trướ c

khi vào cột để tránh tắc nghẽn.

Quá trình vô hoạt

enzyme

Sử dụng nhiệt độ cao. Cần thêm

thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng

để nâng nhiệt ức chế hoạt động

của enzyme.Tốn chi phí năng lượ ng.

Sử dụng chất hoá học acid HCl.

Vô hoạt enzyme trong chính thiết

bị dịch hoá.

Không tốn thêm năng lượ ng cho

vô hoạt enzyme nhưng cần thiết bị

trao đổi ion để loại bỏ HCl dư.

Thiết bị ăn mòn.









Bảng 16.So sánh chung về hai quy trình

Đặc điểm Quy trình 1 Quy trình 2

Thiết bị Thiết bị đơn giản hơn Thiết bị phức tạp hơn

Diện tích nhà xưở ng Ít chiếm hơn Nhiều hơn

Vệ sinh thiết bị Dễ hơn Khó hơn

Năng lượ ng Tiêu tốn hơn Ít hơn

III. SẢN PHẨM

1. Tính chất vật lí của Maltodextrin

Bảng 17.Tính chấ t vật lí của Matodextrin

Maltodextrin(C6H10O5)n.H2O

KLR (g/cc) DE pH Tính chất

0,3-0,5 4-20 4,0-7,0

Bột màu tr ắng, dễ sấy khô, íthút ẩmKhông ngọt hoặc ít ngọt, tan tốttrong cho dung dịch không màu.

Maltodextrin là sản phẩm thủy phân tinh bột không hoàn toàn bở i enzyme hoặc acid, là

hỗn hợp các polyme có đơn vị là D glucose có đương lượng dextrose DE dướ i 20.

Tuỳ theo DE là bao nhiêu mà sản phẩm bột Maltodextrin đượ c sử dụng cho những mụcđích công nghệ khác nhau. Ở qui trình này sản xuất Maltodextrin có DE = 9-12.

Maltodextrin có DE = 9-12 ứng dụng trong:

Công nghiệ p sản xuất đồ uống, đặc biệt là đồ uống cho tr ẻ em.

Quá trình cô đặc

Dùng tác nhân nhiệt, sản phẩm

dễ bị ảnh hưở ng chất lượ ng cảm

quan (màu sậm). Nồng độ chất

khô cao hơn.

Thiết bị cô đặc membrane đơn

giản, dễ vận hành, năng suất lớ n,

tiết kiệm chi phí năng lượ ng. Tuy

nhiên, nồng độ chất khô thấ p vàchiếm diện tích nhà xưở ng cao









Đồ uống và thức ăn kiêng cho các động viên thể thao: dễ tiêu hoá, dễ hoà tan, tăng

giá tr ị dinh dưỡ ng cho sản phẩm.

Làm chất tr ợ sấy, chất giữ hương, yếu tố tạo hình.

2.

Các chỉ tiêu chất lượ ng sản phẩmSản phẩm ít ngọt, ít hút ẩm, hàm lượ ng glucose 0.8%, maltose 2.9% chất khô.

Chỉ tiêu cảm quan: bột mịn, màu tr ắng.

Chỉ tiêu hoá lý – hoá học:

Độ ẩm: ≤5%

pH: 6,5 - 7

Độ tan: ≥98%

Độ mịn: 99.6% (qua lỗ rây 150 mm)

DE: 9 – 12

Tro: ≤0.3%

Hàm lượ ng kim loại nặng: không có.

Chỉ tiêu vi sinh

Tổng số vi khuẩn hiếu khí: < 3000 Cfu/g

Coliform: < 30 Cfu/100g

E.coli: 0

Samolnella: 0








TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự (2004). Công nghệ chế biế n sữ a và các sản phẩ m t ừ sữ a. Tp.

Hồ Chí Minh, NXB Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh.

2.

Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự (2011). Công nghệ chế biế n thự c phẩ m, tái bản l ần 2. Tp. Hồ Chí Minh, NXB Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh.

3. Lê Ngọc Tú & cộng sự. (2002). Hoá sinh công nghiệ p. Hà Nội, Khoa học và k ỹ thuật.

4. JohnM.deMan. (1999). Principle of food chemistry, third edition. United States of

America, Aspen Publishers.

5.

Martin F. Chaplin, C. B. (1990). Enzyme Technology. New York: The press syndicate of

the University of Cambridge.

6. Wang, Y.; Wang, L.; Starch. 2000, 52, 8.

7. Storz, E.; Steffens, K.; Starch. 2004, 56, 1.

8. Williams, P. C.; Kuzina, D. F.; Hlinka, I.; Cereal Chem. 1970, 47, 197

9. Mazurs, E. G.; Schoch, T. J.; Kite, F. E.; Cereal Chem. 1957, 34, 3.

10. Leach, H. W.; McCowen, L. D.; Schoch, T. J.; Cereal Chem. 1963, 36, 6.

11. Whistler, R. L; Paschall, E. F.; Starch: Chemistry and Technology, 2th ed., Academic Press:

N.Y., 1984, p. 1-718

12. Franco, L. M. C.; Ciacco, F. C.; Starch. 1988, 40, 1

13.

J. Scott Smith; Y.H Hui; Food Processing – Principles and Applications.14. UNIFEM.1988. Cereal Processing. 3stfood cycle technology source book. New york, NY

10017 USA, 1988, printed by photosystem, S.r.l in Rome, Italy.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Documents

Công nghệ sản xuất maltodextrin từ khoai lang