CHƯƠNG 4.CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN VÀ KHOAI

4.1.MỘT SỐ YÊU CẦU VỀ CHẤT LƯỢNG NGUYÊN LIỆU

4.1.1.Khoai tây

Khoai tây là một trong những nguyên liệu thích hợp nhất và kinh tế trong sản xuất tinh bột vì nó đáp ứng các quy trình công nghệ, thành phẩm có chất lượng cao và nếu tính theo diện tích gieo trồng thì lượng tinh bột thu được lớn gấp 3-5 lần cây hòa thảo.

Khoai tây dùng trong sản xuất tinh bột phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:

1.không mọc mầm

2.Hàm lượng tinh bột≥14%

3.Kích thước theo chiều lớn nhất ≥3cm

4.Đất và tạp chất ≤1.5%

5.Củ nhỏ (kích thước 2-3cm)≤4%

6.Củ dập nát ≤2%

7.không thu mua khoai nhiễm bệnh thối khô hay thối ướt, nhưng loại nhiễm bệnh phytophtora được phép tới 2%.

Không chế biến khoai tây non vì tỷ lệ tinh bột thấp lại khó sản xuất.

4.1.2.Khoai lang

Chỉ số chất lượng khoai lang làm nguyên liệu sản xuất tinh bột bao gồm: hàm lượng tinh bột, kích thước củ, tỷ lệ đất và tạp chất, tỷ lệ sùng hà, thối và dập nát, tỷ lệ mọc mầm, độ già và mùi vị do bị ngâm nước.

Sau khi kiểm tra chất lượng từng lô củ cần quyết định cho chế biến ngay hoặc cho phép bảo quản.

4.1.3.Sắn

Yêu cầu chất lượng sắn sử dụng để sản xuất tinh bột là:

-Hàm lượng tinh bột ≥14-15%

-Củ nhỏ và ngắn(dài10cm, đường kính củ lớn nhất<1.5cm)

-Đất và tạp chất≤1,5-2%

-Không có củ thối

-Củ có dấu vết chạy nhựa≤5%

Nếu chế biến ngay trong vòng 3 ngày đổ lại thì cuộng sắn ngắn, nhưng nếu để bảo quản dự trữ lâu hơn thì cần để cuộng dài.

Khi nhận sắn vào nhà máy cần kiểm tra đánh giá chất lượng sắn theo các chỉ số chất lượng trên

4.2.CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN VÀ KHOAI

4.2.1.Sơ đồ nguyên lý công nghệ sản xuất tinh bột từ sản và khoai

*sơ đồ nguyên lý cnsx tinh bột từ sắn:

Sắn→ngâm→cắt khúc→rửa→nghiền N°1→tách sữa bột(→tách dịch bào)→nghiền N°2→tách bã(bỏ bã lớn)→tách dịch bào(→nước dịch bào vào bể lắng)→tinh chế sữa tinh bột(→bã nhỏ/→sữa loãng để pha cháo loãng)→rửa tinh bột→tinh bột ướt sạch.

*sơ đồ nguyên lý cnsx tinh bột từ khoai lang:

Khoai lang→ngâm→rửa→ nghiền N°1→tách sữa bột(→tách dịch bào)→nghiền N°2→tách bã(bỏ bã lớn)→tách dịch bào(→nước dịch bào vào bể lắng)→tinh chế sữa tinh bột(→bã nhỏ/→sữa loãng để pha cháo loãng)→rửa tinh bột→tinh bột ướt sạch.

*cnsx tinh bột từ khoai tây:

Khoai tây→rửa→ nghiền N°1→tách sữa bột(→tách dịch bào)→nghiền N°2→tách bã(bỏ bã lớn)→tách dịch bào(→nước dịch bào vào bể lắng)→tinh chế sữa tinh bột(→bã nhỏ/→sữa loãng để pha cháo loãng)→rửa tinh bột→tinh bột ướt sạch.

4.2.2.Các công đoạn chính trong quá trình sản xuất

4.2.2.1. Vận chuyển và ngâm nguyên liệu

a. vận chuyển

Ở những cơ sở sản xuất với năng suất thấp (dưới 50tấn một ngày) thì việc vận chuyển nguyên liệu vào phân xưởng chỉ có thể dùng xe đẩy hoặc các phương tiện thô sơ khác.

Đối với những nhà mày có bảo quản dự trữ nguyên liệu thì khâu vận chuyển cần được cơ giới. một trong những phương pháp đơn giản và kinh tế là vận chuyển bằng sức nước theo máng hơi dốc từ chỗ để nguyên liệu vào phân xưởng. Nguyên tắc làm việc của máng là nhờ áp suất thủy lực đẩy cũ ở trạng thái nửa chìm nửa nổi dọc theo máng. Trong khi vận chuyển như vậy thì một phần tạp chất đồng thời được tách ra.

Vận tốc dòng nước được tính theo công thức:

V=K√Rh (m/s)

Trong đó:

K: Hệ số nhám của bề mặt máng phụ thuộc vào v

K =

R: bán kính thủy lực của máng m: R=F/P

F: diện tích nhúng ngập theo chiều ngang ,máng, m2

P: chu vi nhúng nước theo thiết diện ngập nước, m

H: độ dốc của máng (12-15mm trên chiều dài 1m)

b.Ngâm

Ngâm nhằm mục đích tách bớt một lượng chất hòa tan trong nguyên liệu, làm bở đất để nâng cao hiuệ quả rửa sạh. thực hiện được mục đích trên sẽ giảm nhẹ quy trình công nghệ và đảm bảo chất lượng thành phẩm.

Sắn, khoai lang và dong riềng trước khi rửa cần qua giai đoạn ngâm

Thời gian ngâm từ 4-8h tùy theo mức độ nhiễm bẩn của nguyện liệu. Để hạn chế hoạt động của vi sinh vật, nên cho vôi với tỷ lệ 1.5kg trong 1m3 nước ngâm. Mức nước đảm bảo ngập nguyên liệu.

4.2.2.2. Cắt khúc

Mục đích của khâu cắt khúc là để máy rửa, máy mài làm việc với hiệu suất cao.

Cấu tạo máy gồm: Trục, lưỡi dao, đĩa tựa, cửa nạp nhiên liệu, đĩa cố định

Có thể có 2 hoặc 4 cửa nạp liệu hình xilanh, đường kính từ 60-79mm. Nếu đường kính bé hơn thì không thể lọt những củ có đường kính lớn, nhưng đường kính lớn thì khi chặt những củ có đường kính nhỏ dễ bị gãy vụn.

Củ sắn lọt xuống tựa vào đĩa 3và bị lưỡi dao chặt ngang, lực ly tâm làm khúc sắn văng ra rơi xuống phía dưới. Có thể 1,2 hay 3 lưỡi dao. Tốc độ trục gắn lưỡi dao 250vòng/phút. Năng suất đạt 15-20tấn/ngày.

4.2.2.3.Rửa nguyên liệu

Nguyên liệu trước khi đưa vào máy nghiền phải được rửa sạch đất,cát,đá nếu tách được một ít vỏ thì càng tốt. Nếu không rửa sạch cát,đá làm mòn răng hoặc kẹp vào răng làm giảm hiệu suất nghiền. Mặt khác, tạp chất lẫn vàp tih bột làm tăng độ tro, độ màu nghĩa là không thu được tinh bột có chất lượng cao. Quá trình rửa bắt đầu từ khi vận chuyển nhiên liệu bằng sức nước, ngâm và cuối cùng là máy rửa. Do ma sát giữa nguyên liệu và nước, nguyên liệu với nguyên liệu và nguyên liệu với các chi tiết thiết bị mà tạp chất được tách ra

Trong sản xuất tinh bột từ nguyên liệu củ, người ta thường dùng 3 loại máy rửa: Thanh trộn ngậm nước, thanh trộn nửa ngập và loại phối trộn hợp nghĩa là có ngăn máy thanh trộn ngập nước và có ngăn nửa ngập.

Máy gồm 2 máng 1 ngăn cách với nhau bới tấm chắn6. Nguyên liệu đầu tiên được đổ vào ngăn thứ nhất, nhờ trục 2 quay làm cho thanh trộn 3 quay; do đó nguyên liệu được xáo trộn, cọ sát với nhau và với các phần của máy. Sau đó bàn gạt 4 sẽ múc nguyên liệu sang ngăn thứ 2. Còn đất,cát sẽ lắng xuống qua các lỗ của đáy 7. ở đây thanh trộn 3 vừa có tác dụng vận chuyển, vừa có tác dụng đảo trộng nguyên liệu từ đầu này tới đầu kia của máng. Nguyên liệu Sau khi đã rửa sạch được bàn gạt 10 múc sang cửa tháo liệu 11. Nước bẩn được tháo qua cửa 9.

Năng suất của máy rửa từ 0.6-1.5 tấn 1h

4.2.2.4.Nghiền nguyên liệu

Các hạt tinh bột đều nắm trong tế bào củ.Muốn lấy tinh bột phải phá vỡ tế bào. Phá vỡ triệt để thì hiệu suất lấy tinh bột cao. Vì vậy,nghiền là khâu quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất tinh bột.

Những hạt tinh bột được giải phóng khỏi tế bào sau khi nghiện gọi là tinh bột tự do và số còn lại chưa tách ra khỏi tế bào gọi là tinh bột liên kết.

Hiếu suất nghiền được đặc trưng bởi hệ số nghiền z:

z =A*100%/(A+B)

Trong đó: A: Số gam tinh bột từ do trong 100g sản phẩm nghiền(cháo)

B: Số gam tinh bột liên kết trong 100g sản phẩm nghiền

Nguyên liệu được nạp vào máy từ cửa tiếp nguyên liệu ở phía trên. Do sự chuyển động của tang quay nên nguyên liệu được đưa vào khe ở giữa vỏ máy và tang quay. Nhờ ma sát giữa nguyên liệu với vỏ máy và sự mài sát của các dao gắn trên tang quay mà các tế bào chứa tinh bột của củ bị phá vỡ. Ở dưới có đáy đột lỗ5 cho sản phẩm nghiền mịn lọt qua, còn những phần tử lớn nằm lại ở trên lưới và được tiếp tục nghiền đến khi mịn.

Lỗ lưới nhỏ thì hiệu suất nghiền lớn nhưng năng suất giảm và chi phí năng lượng cao. Tùy theo yêu cầu nghiền, người ta có thể điều chỉnh khoảng cách giữa tang quay và khe nghiền nhờ cán 6. Răng có chiều cao tính từ bề mặt tang quay là 1-2mm. Số lượng răng ít nhất là 71 trên 100cm chiều dài.

Hiệu suất nghiền trước hết phụ thuộc vào vận tốc tang quay. Vận tốc tang quay nhỏ thì hiệu suất nghiền thấp. Ngoài ra còn phụ thuộc vào chất lượng răng của tang quay. Nếu răng cưa nhỏ, thấp và sắc thì hiệu suất cao nhưng năng suất giảm.

Có thể tách riệng bộ phận lọc và máy nghiền. Lưới lọc thường đan bằng sợi nilon kích thước sợi 20μm, diện tích các lỗ hở chiếm 50%diện tích bề mặt lọc, mỗi lỗ có diện tích 0,12mm2

Điều kiện làm việc của máy là phải tiếp liệu đều, không để mảnh kim loại hoặc vật thể rắn lọt vào máy.

Đối với ,máy có năng suất thấp thì thường nghiền 1 lần còn những máy có năng suất lớn thì thường nghiền 2 lần.

Sau khi nghiền, cháo lọc qua lưới xuống ngăn chứa ở gầm máy. Cháo được pha loãng đến nồng độ 27Bx bằng nước sạch hoặc sữa loãng của máy ly tâm lắng lọc để tiết kiệm nước.

4.2.2.5.Tách dịch bào

Mục đích của quá trình này là tách tinh bột khỏi dịch bào nhằm đảm bảo tinh bột có màu trắng và giữ nguyên được những tính chất lý hóa tự nhiên. Dịch bào củ sau khi thoát khỏi tế bào tiếp xúc với õy sẽ nhanh chóng bị õy hóa tạo thành chất màu. Người ta biết rằng, trong dịch bào săn, khoai lang, khoai tây đều có tyrozin và enzym tyrozinase. Dưới tác dụng của tyrozinase, tyrozin kết hợp thêm gốc hydroxyl thứ2, sau đó men cromooxydase õy hóa tiếp tạo thanh melanin có màu. Lúc đầu có màu hơi hồng, sau chuyển màu xám. Tinh bột dễ hấp thụ màu của dịch bào làm cho tinh bột không trắng và khó tẩy rửa bằng nước.

Quá trình oxy hóa dịch bào trong sữa bột thô bắt đầu từ khi mài sát và xảy ra nhanh khi đảo trộn sữa bột thô.

Để khắc phục hiện tượng này đòi hỏi quy trình sản xuất phải ngắn và tách dịch bào càng sớm càng tốt.

Đối với khoai tây vì ít xơ cho nên sau khi nghiền có thể tách dịch bào ngay. Nhưng đối với sắn, dong riềng, khoai lang có nhiều xơ nên trước khi ly tâm phải rây qua mặt rây No7 để loại xơ và các phần tử lớn.

Đặc biệt đối với khoai lang, nước dịch ảnh hưởng nhiều hơn đến chất lượng tinh bột nếu không xủ lý kịp thời là do: Hàm lượg đường trong khoai lang cao hơn sắn và khoai tây nên nước dịch nhanh chóng bị lên men hơn. Mặt khác các caroten trong củ(đặc biệt các củ có màu vàng) sẽ kết tủa hoặc nằm trong tinh bột làm cho tinh bột có màu sẫm. Để tránh hiện tượng này, người ta phải xử lý nước với hàm lượng vôi cao(CaO hoặc Ca(OH)2 đảm bảo pH của nước trong toàn bộ quá trình sản xuất tinh bột khoảng 0.9

Các phương pháp chủ yếu tách dịch bào

a.Phương pháp dùng màng lắng

Máng tách tinh bột có chiều dài ít nhât 25m. Độ dốc của máng 2mm/m, rộng khoảng 250mm. Yêu cầu bề mặt máng nhẵn và dốc đếu theo toàn chiều dài máng. Tiếp liệu vào máng phải đều và đảm bảo độ dòng trên máng phải ít thay đổi để hiệu suất lắng cao.

Thường cát và các phân tử lớn và nặng lắng trước ở đầu máng.những hạt tinh bột kích thước lớn lắng ở đoạn giữa máng. Nhứng phân tử nhỏ và nhẹ lắng ở cuối máng còn dịch và bã nhỏ ra khỏi máng vào bể chứa.

Khi máng đã đầy tinh bột thì ngừng tiếp liệu, rửa tinh bột bẩn ở trên bề mặt và phần cuối máng bằng cách xả nhẹ dòng nước trên máng. Sau đó lấy ting bột lẫn cát ỏ phần đầu máng ra còn tinh bột lấy theo phương pháp vận chuyển bằng sức nước. Dùng bơm, bơm nước sạch vào máng bảo đảm tốc độ dịch trên máy ít nhất 1.5m/s.

Sữa tinh bột ra khỏi máng vào vựa chứa được bơm tuần hoàn lại máng đến khi tinh bột lắng hết ở máng. Nồng độ sữa tinh bột khi đó khoảng 1.8OBx được đưa đi giai đoạn sau.

Nồng độ tinh bột ra theo nước dịch khoảng 0.26g/l.

b,Dùng bể lắng

Bể lắng có thể làm bằng gỗ, xây gạch, ximăng hay bằng thép. Trong bể có bộ phận khuấy.

Sữa tinh bột tự chảy theo bơm vào bể.

Trong thời gian để tinh bột lắng, cánh khuyấy được nâng lên cao.

Sau khi tinh bột lắng, người ta gạn nước dích bên trên rồi hạ cánh khuấy xuống để rửa lớp tinh bột bẩn phủ bên trên lớp tinh bột trắng.

Sau khi gạn lớp tinh bột bẩn ra lại tiếp tục pha loãng lớp tinh bột dưới đáy bể thánh sữa bột 18oBx rồi bơm sang thiết bị của giai đoạn sau. ở đây tốc độ đánh khuấy khoảng 20 vòg/phút. Bã nhỏ hầu như lắng hoàn toàn cùng tinh bột. khi gạn nước không được để lượng tinh bột ra theo nước dịch vượt quá 0.55g/l.

Thời gian từ khi đưa sữa tinh bột vào bể lắng đến khi lắng xong tối đa 3h và chỉ lắng tối đa 2 lần. vì nếu kéo dài thời gian, tinh bột tiếp xúc với dịch bào lâu, chất lượng tinh bột sẽ giảm. Sữa tinh bột đưa vào bể có nồng độ 3 OBx

Nhược điểm của bể lắng là mức cơ giới thấp, thới gian tiếp xúc của tinh bột với dịch bào va với không khí lâu nên chất lượng tinh bột kém

aPhương pháp ly tâm

Phương pháp tách dịch bào bằng máy ly tâm là phương pháp phổ biến đạt hiệu quả cao.

Sữa bột vào máy có nồng độ 3 OBx và độ thuần khiết 76-78 (là % tinh bột khô tuyệt đối so với chất khô trong sữa bột).

Khi bã ra khỏi ly tâm ta thu được 2 sản phẩm : tinh bột và nước dịch. Tinh bột có độ ẩm khoảng 69% và độ thuần khiết tới 91.4%tiếp tục được pha loãng bằng nước sạch đưa sang máy rây để tách bã nhỏ(ở giai đoạn sau).

Nước dịch chứa tới 95% tổng lượng dịch bào có trong sữa tinh bột ban đầu và lượng tinh bột không vượt quá 0.26g/l được đưa ra bể lắng để tách lấy tinh bột mủ

4.2.2.6. Tinh chế sữa tinh bột

Tinh chế sữa tinh bột hay còn gọi là quá trình tách bã nhỏ.

Sữa tinh bột thu được từ giai đoạn trước được đưa vào máy rây1 để tách bã nhỏ lần thữ nhất. Sữa tinh bột lọt qua máy rây có nồng độ 3 OBx được đưa vào ly tâm để tach nước dịch. Tinh bột đặc ra khỏi ly tâm lại pha loãng đến nồng độ 7-15 OBx được bơm lên rây tinh chế lần thứ 2. Sau khi tinh chế lần 2 sữa tinh bột được đưa sang công đoạn sau.

Bã nhỏ không lọt qua rây tinh chế lấn 1 và 2 đưa qua máy rây3 để rửa tách tinh bột tự do trước khi vào bể bã. Dịch sữa tinh bột loãng từ máy rây3 được đưa lại pha loãng cháo đầu.

Để tinh chế sữa tinh bột người ta thường dùng một hệ nhiều máy rây với số lượng mặt rây lớn dần No38,No52,No55. Không nên cho qua máy rây No55 ngay từ đầu vì mặt rây quá dày, như vậy hiệu suất tách tinh bột sẽ thấp.

Bã ra khỏi máy rây có độ ẩm 94-96%. Tốn thất tinh bột không quá 3% so với chất khô của bã. Trong bã, ngoài tinh bột tự do còn có tinh bột liên kết, một lượng dextrin,chất pectin(0.2-0.25%), cellulose(15.1-16%) và Protein(5% theo chất khô). Vì vậy bã được sử dụng để chế biến thành thức ăn gia súc.

4.2.2.7. Rửa tinh bột

Rửa tinh bột là giai đoạn tách biệt bã nhỏ còn lại sau khi tinh chế, Protein không hòa tan, dịch bào và các hợp chất khác

Tinh bột ướt thành phẩm sau khi rửa phải không lẫn các tạp chất lạ gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm chế biến từ tinh bột đồng thời đảm bảo tính chất lý hóa. Nếu lẫn chất tạp chất rắn , dung dịch tinh bột sẽ đục, nếu lẫn Protein thì khi nấu hồ sẽ sủi nhiều bọt, lẫn dịch bào thì màu sắc và độ dính kém. Để rửa tinh bột có thể dùng bể rử, máng rửa, xyclon nước hay máy ly tâm vắt. Độ ẩm tinh bột sau khi vắt còn 38-40%

Ở những nhà máy năng suất nhỏ thường dùng mág để rửa tinh bột

Máng có chiều dài 12m

Chiều rộng 0.2-0.28m

Tốc độ sữa tinh bột phải ổn định =0.15-0.2m/s

Độ dốc của máng 2mm/m chiều dài

Do tinh bột lắng ở đầu máng nhiều cho nên độ dốc dòng sữa bột chảy vào tăng dần. vì vậy càng về sau tiếp liệu càng phải giảm dần

Khi đầu máng tinh bột lắng đạt 65-100mm thì ngừng tiếp liệu. Rửa lớp tinh bột bẩn trên bề mặt rồi lấy tinh bột sạch theo nguyên tắc bơm tuần hoàn giống như giai đoạn tách tinh bột khỏi dịch bào bằng máng lắng.

Để đảm bảo quá trình làm việc liên tục của nhà máy cần 4-5 hệ máng, mỗi hệ 3-4 máng

Khi pha loãng để lấy tinh bột sạch từ máng cần đảm bảo nồng độ sữa bột 5 OBx

Nước rửa ra khỏi máng có khoảng 1% tinh bột được đưa trở lại pha loãng cháo sau khi mài xát

4.2.2.8. bảo quản tinh bột ẩm

Tinh bột ướt có độ ẩm cao(45-50%) nên nó là bán thành phẩm. Từ tinh bột ẩm chế biến tiếp thành tinh bột khô, dextrin, tinh bột biến tính, mật hay glucose.