Đề tài Sản xuất tinh bột đậu xanh

Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 1 TINH BỘT ĐẬU XANH : NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT 1. về đậu xanh Phân loại khoa học - Giới (Kingdom): Plantae. - Subkingdom: Tracheobionta. - Superdivision: Spermatophyta. - Ngành (Division): Magnoliophyta. - Lớp (Class): Magnoliopsida. - Subclass: Rosidae. - Bộ (Order): Fabales. - Họ (Family): Fabaceae. - Chi (Genus): Vigna Savi. - Lồi (Species): Vigna radiata (L.) R. Wilczek – mung bean. Đậu xanh cĩ tên khoa học là Vigna radiata. Cây đậu xanh cĩ nguồn gốc từ vùng đơng bắc Ấn Độ - Burma và Trung Á, sau đĩ được trồng ở nhiều nước châu Á như Thái Lan, Philippine, Myanmar, Indonesia… Gần đây, nĩ cũng được trồng ở một số vùng khác như Trung Phi, phía Đơng Bắc châu Úc, Nam Mỹ và Hoa Kỳ. Đậu xanh thuộc loại cây thảo mọc đứng. Lá mọc kép 3 chia, cả hai mặt lá đều cĩ lơng, gân lá nổi rõ lên ở phía dưới mặt lá. Hoa lưỡng tính, màu vàng lục, mọc thành chùm to, xếp xen kẽ nhau trên cuống. Quả đậu xanh thuộc loại quả giáp, hình trụ thẳng, mảnh nhưng số lượng nhiều, cĩ lơng. Khi cịn non, quả cĩ màu xanh; đến khi chín, quả cĩ màu nâu vàng hoặc màu xám đen, đen. Vỏ quả khi chín nếu gặp nhiệt độ cao cĩ thể tách làm hạt rơi ra. Mỗi quả cĩ từ 8 – 15 hạt. Hạt đậu xanh cĩ hình trụ, hơi thuơn, trịn đều, đường kính hạt khoảng từ 2 – 2.5mm, vỏ hạt màu xanh, ruột màu vàng, cĩ mầm ở giữa. Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 2 Trong sản xuất, chỉ tiêu hạt và màu sắc hạt được quan tâm nhiều nhất. Thơng thường các giống tốt cĩ trọng lượng 1000 hạt phải trên 65g. Trọng lượng hạt thay đổi tùy theo giống và điều kiện canh tác. Hạt đậu xanh cịn cĩ giá trị xuất khẩu khá cao, 1 tấn hạt đậu xanh loại 1 (hạt xanh bĩng, 1000 hạt nặng hơn 55g) cĩ thể xuất khẩu được hơn 220 – 300USD. 2. Hạt đậu xanh cĩ cấu tạo giống các hạt họ đậu là khơng cĩ nội nhũ, nội nhũ bị mất trong quá trình hình thành hạt. Do đĩ, cấu tạo chủ yếu của hạt đậu xanh gồm 3 phần: vỏ, tử diệp (lá mầm) và phơi. 2.1. Vỏ Đậu xanh là loại hạt trần nên vỏ được cấu tạo từ vỏ quả và vỏ hạt. Vỏ quả được cấu tạo từ nhiều lớp tế bào, lớp ngồi cùng gồm những tế bào cĩ kích thước lớn, xếp theo chiều dọc hạt, gọi là lớp tế bào dọc, ở giữa gồm những tế bào xếp theo chiều ngang, gọi là lớp tế bào ngang. Khi hạt chín, lớp tế bào này trống rỗng, nhưng khi hạt cịn non thì chứa diệp lục tố do vậy hạt cĩ màu xanh. Lớp trong cùng của vỏ quả gồm những tế bào hình ống xếp theo chiều dọc hạt. Sau vỏ quả là vỏ hạt, vỏ hạt được cấu tạo bởi hai lớp tế bào, lớp ngồi gồm nhiều tế bào xếp khít nhau, chứa nhiều chất màu cịn lớp trong là những tế bào trong suốt. Vỏ là bộ phận cĩ chức năng bảo vệ phơi và tử diệp khỏi bị tác động cơ học, hĩa học của mơi trường. Vỏ chiếm khoảng 7% so với khối lượng tồn hạt. Trong vỏ khơng cĩ chất dinh dưỡng, thành phần chủ yếu của vỏ là cellulose, hemicellulose và licthin do đĩ trong quá trình chế biến càng tách vỏ được triệt để càng tốt. 2.2. Tử diệp Tử diệp (lá mầm) chiếm khoảng 90% khối lượng hạt đậu, hạt đậu cĩ 2 tử diệp. Tử diệp được cấu tạo từ những tế bào lớn thành mỏng, giữa các tế bảo là các khoảng trống. 2.3. Phơi Phơi chiếm khoảng 3% khối lượng tồn hạt, gồm 2 phần chính là chồi mầm và rễ mầm, phơi là phần phát triển thành cây non khi hạt nẩy mầm. Do đĩ phơi chứa nhiều chất dinh dưỡng, chủ yếu là protein, glucid hịa tan và lipid. 3. Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 3 Đậu xanh khá quen thuộc trong gia đình họ Đậu, là cây thực phẩm chủ yếu dùng lấy hạt được sử dụng làm thức ăn cho người và gia súc. Trên 100g ăn được, hạt đậu xanh cĩ chứa khoảng 24% protein, 1% béo, 62-63% carbohydrate và 16% chất xơ, và cung cấp khoảng 340 kcal (Wenju Liu 2007). 3.1. Protein Đậu xanh khá quen thuộc trong gia đình họ Đậu, là cây thực phẩm chủ yếu dùng lấy hạt được sử dụng làm thức ăn cho người và gia súc. Trên 100g ăn được, hạt đậu xanh cĩ chứa khoảng 24% protein, 1% béo, 62-63% carbohydrate và 16% chất xơ, và cung cấp khoảng 340 kcal (Wenju Liu 2007). Bảng 1: Một số acid amin cĩ trong hạt đậu xanh Tên acid amin Hàm lượng (mg/100g ăn được) Lysine 2145 Methionine 458 Tryptophane 432 Phenylalanine 1259 Threonine 736 Valine 989 Leucine 1607 Isoleucine 941 Arginine 1470 Histidine 663 Cystine 113 Tyrosine 556 Alanine 809 Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 4 Trong protein đậu xanh cĩ chứa các chất kìm hãm protease làm giảm giá trị dinh dưỡng của nĩ. Các chất kìm hãm thường là Kunitz và Bowman-Birk. Kunitz là chất kìm hãm trypsine, cịn Bowman-Birk cĩ hai trung tâm hoạt động cĩ thể kìm hãm cả trypsine và chymotrypsine. Chất ức chế sẽ bị vơ hoạt bởi nhiệt, gia nhiệt bằng hơi ẩm sẽ hiệu quả hơn là sấy. Đun trong nước sơi khoảng 20 phút sẽ vơ hoạt hầu hết chất ức chế trypsin. Bên cạnh đĩ, trong protein đậu cịn chứa hemagglutinin hay cịn gọi là lectin, cĩ khả năng tạo phức khá bền vững với glucid. Tương tác giữa các lectin với các glucoprotein cĩ mặt trên bề mặt các hồng cầu sẽ làm ngưng kết các tế bào này gây hiện tượng đơng tụ máu. Tuy nhiên chúng cũng dễ dàng bị phân hủy bởi nhiệt nên khơng ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng của đậu. 3.2. Glucid Carbohydrate trong đậu gồm chủ yếu là tinh bột (32-43%), với lượng amylose chiếm khoảng 19.5 – 47%. Nguồn tinh bột dồi dào trong đậu xanh đã được ứng dụng rộng rãi vào thực tiễn sản xuất (Naomy Ohwada 2003). Ngồi ra, trong đậu xanh cịn chứa nhiều loại đường, chủ yếu là saccharose, trong đĩ hàm lượng glucose chiếm ưu thế hơn so với fructose, và một số đường khác như raffinose, arabinose, xylose, galactose (Jyoti Chopra 1998, Earl E. Watt 1977). Bảng 2: Hàm lượng một số loại đường trong đậu xanh Thành phần g / 100g chất khơ Tổng carbohydrate Đường khử Raffinose Stachyose Tinh bột 62.3 a 4.85 a 0.41 a 1.49 a 54.88 3.3. Lipid Hàm lượng lipid trong đậu xanh rất thấp nhưng cĩ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của hạt, bột và sản phầm chế biến. Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 5 Chất béo của hạt cĩ giá trị sinh học tương đối cao vì trong thành phần của nĩ cĩ 20 acid béo trong đĩ chứa nhiều acid béo chưa no khơng thay thế như acid linoleic và acid linolenic. Ngồi ra trong đậu xanh cịn cĩ một lượng đáng kể các chất phophatit. Tuy nhiên, do đặc điểm chứa nhiều acid béo chưa no nên chất béo của hạt dễ bị oxy hĩa tạo ra mùi ơi khĩ chịu, vì vậy trong quá trình chế biến cần quan tâm đến vấn đề này. 3.4. Vitamin và chất khống Đậu xanh cĩ nguồn vitamin khá đa dạng như A, B1, B2, C, niacin và muối khống tập trung chủ yếu ở phần vỏ hạt gồm cĩ Na, K, Ca, P, Fe, Cu (Hozayn M. 2007, P. Nisha 2005). Ngồi ra trong hạt đậu xanh cịn chứa các enzym như lipase, transferase, hydrolase, lipoxygenase…. Bảng 3: Thành phần khống và vitamin trong hạt đậu xanh Thành phần Hàm lượng(mg/100g ăn được) Na 6 K 1132 Ca 64 P 377 Fe 4.8 Cu 0.76 Vitamin B1 0.72 Vitamin B2 0.15 Vitamin PP 2.4 Vitamin C 4 Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 6 4. Tiêu chuẩn chọn đậu xanh để sản xuất tinh bột đậu xanh: Bảng 4: Chỉ tiêu chất lượng của đậu xanh Chỉ tiêu cảm quan - Hạt phải khơ, khơng cĩ mọt, cơn trùng gây hư hỏng, làm tổn thất nguyên liệu. - Vỏ hạt nguyên vẹn, nhẵn cĩ màu xanh sẫm. - Hạt trơn, bĩng. - Khối hạt cĩ độ đồng đều. - Khơng cĩ mùi mốc. - Khơng chứa các tạp chất như kim loại, rơm, rạ… Chỉ tiêu hĩa lý Độ ẩm ≤ 10 % Hạt nứt Càng ít càng tốt ( ≤ 5%) Hạt hư hỏng Càng ít càng tốt Tạp chất ≤ 3 % khối lượng Tỷ lệ các hạt lép, nhăn nheo Càng ít càng tốt 5. Phụ liệu: 5.1. Nước: Nước là phụ liệu để sản xuất tinh bột đậu xanh. Thành phần hố học và chất lượng nước ảnh hưởng trược tiếp đến quá trình kĩ thuật và ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm. Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 7 Bảng 5: Các chỉ tiêu của nước trong quá trình xử lý ( TCVN 6096-1995) Vị trí mẫu Tên chỉ tiêu Mức chất lượng Nước qua cột khử cứng PH 6,5 – 8 Độ cứng < 20 ppm Nước qua lọc tinh PH 6,6 – 8 Fe 0,3ppm Tổng cứng 105ppm Tổng kiềm 50ppm Độ dẫn điện < 150ppm Mùi vị Khơng Độ đục, đơn vị SiO2 < 5 Màu theo thang Coban < 5 Nước sử dụng cĩ thể sử dụng trực tiếp bất kì nguồn nước nào. Nhưng khi nguồn nước là nước cứng do muối Canxi và Magiê thì phải làm mềm trước khi sử dụng. Nước cứng khơng ảnh hưởng đến quá trình trích ly nhưng cĩ thể gây hư hỏng thiết bị truyền nhiệt và các thiết bị khác do lớp cáu cặn tạo thành. 5.2. SO2: SO2 được bổ sung trong quá trình ngâm với nồng độ từ 0.1 – 0.2% để ức chế vi sinh vật gây thối. Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 8 Phần II: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT ĐẬU XANH 1. Quy trình 1: Nghiền Đậu xanh Rửa Nước SO2 Nước Tạp chất Ngâm Rây Tách vỏ Nghiền Vỏ đậu xanh Ly tâm Sản phẩm Nước Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 9 2. Quy trình 2: Nghiền Đậu xanh Rửa Nước SO2 Nước Tạp chất Ngâm Rây Tách vỏ Nghiền Vỏ đậu xanh Lắng Sản phẩm Nước Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 10 Phần III: GIẢI THÍCH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 1. : 1.1. : Rửa giúp loại bỏ bụi bặm, đất cát, rác rưởi… Tẩy sạch một số chất hĩa học gây độc hại được dùng trong kỹ thuật nơng nghiệp như thuốc trừ sâu. 1.2. : Quá trình rửa được thực hiện nhờ các vịi nước phun từ trên xuống làm sạch hạt. Do vỏ hạt rất dai nên sự ma sát xảy ra khơng làm tổn thương tới hạt. Hàm ẩm của hạt tăng lên đơi chút, khơng ảnh hưởng tới các thành phần bên trong hạt. Phần lớn vi sinh vật bám trên bề mặt hạt bị rửa trơi. Hạt được loại bụi bẩn, đất cát… nên bề mặt sáng bĩng hơn. 1.3. : Áp suất của tia nước phun (áp suất 1.96 – 2.94.105 N/m2, tức 2 – 3 at). Nước rửa: yếu tố quan trọng nhất quyết định hiệu quả của quá trình. Nếu dùng nước thiên nhiên cần tiến hành lọc, sát trùng. Người ta thường sát trùng nước bằng vơi clorua ( 3CaOCl2.Ca(OH)2.3H2O ). Nồng độ Clo cĩ tác dụng sát trùng trong nước là 100 mg/l. 1.4. : 1.4.1. Cấu tạo: Phễu nhập liệu. Bể chứa Bơm Hình 1: Sơ đồ hoạt động Máy rửa FMC Model EL Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 11 1.4.2. Nguyên lý hoạt động: Đầu tiên hạt được đưa qua một cái máng, ở đây dưới tác dụng của áp lực nước bơm từ dưới lên các vật cĩ khối lượng nặng như: đất, cát, sỏi… sẽ rơi vào khe và được tháo ra ngồi, cịn hạt tiếp tục đi qua một bồn lớn hơn. Các phần nhẹ như lá, rác… sẽ được nổi lên trên và lấy ra ngồi. Các hạt cùng di chuyển với nước, trong quá trình cùng di chuyển như vậy tạp chất bám trên bề mặt hạt sẽ mềm ra dần. Sau đĩ hạt được bơm đi qua bộ phận khác. Nước rửa sau đĩ được xử lý để tái sử dụng. Hình 2: Máy rửa FMC 1.4.3. Thơng số cơng nghệ: Năng suất: vài tấn nguyên liệu / 1 giờ. Áp suất của tia nước phun: 1.96 – 2.94.105 N/m2, (tức 2 – 3 at). 2. : 2.1. : 2.1.1. Ngâm: L . Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 12 Tách bớt một số chát hịa tan trong nước. 2.1.2. : . . 2.2. : 2.2.1. Ngâm: H . chất hịa tan vào trong nước . 2.2.2. : K . L . 2.3. : 2.3.1. Cấu tạo: Bể chứa: thiết bị hình trụ có gờ chảy tràn. Cánh khuấy. Hệ thống bơm. Bể tách vỏ. Hình 3: Thiết bị tách vỏ đậu xanh Nuoc Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 13 2.3.2. Nguyên lý hoạt động: D . . 2.3.3. : Nước ngâm (50o SO2 (0.1 – 0.2%). 12 – 16 . 3. : 3.1. : Giảm kích thước hạt đậu. Từ hạt đậu xanh tạo thành dịch tinh bột. 3.2. : Giảm kích thước, tạo thành những hạt bột mịn. Chuyển từ trạng thái rắn sang dịch sữa tinh bột, hịa tan một số chất trong đậu xanh vào nước. Cĩ một số phản ứng oxy hĩa do tăng diện tích bề mặt tiếp xúc và nhiệt độ. 3.3. Các yếu tố ảnh hưởng: Độ ẩm của nguyên liệu vào. Nước cung cấp cho quá trình nghiền: - Tỉ lệ nước : đậu = 1: 5 - Nhiệt độ nước cung cấp cho quá trình nghiền. 3.4. : 3.4.1. Cấu tạo: thiết bị nghiền trục đơi. Bộ phận nhập liệu và tháo liệu. Hệ thống cung cấp nước nĩng. Hai trục nghiền: 1 trục cố định, 1 trục tịnh tiến. Piston thủy lực để điều chỉnh khoảng cách giữa 2 trục. Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 14 3.4.2. Nguyên tắc hoạt động: Nguyên liệu được chuyển qua bộ phận nhập liệu của máy nghiền, máy nghiền cĩ hệ thống cung cấp nước để cĩ thể trích ly các chất cần thiết cĩ trong đậu xanh. Piston thủy lực di chuyển trục tịnh tiến theo phương ngang làm thay đổi khoảng cách giữa 2 trục. Nguyên liệu cùng nước đi vào khu vực nghiền giữa 2 trục nghiền, chuyển động tịnh tiến của trục tịnh tiến và chuyển động quay của 2 trục giúp nghiền nát vật liệu thành dịch huyền phù. 3.4.3. Thơng số cơng nghệ: Nhiệt độ nước cung cấp cho quá trình nghiền là từ 30oC – 37oC. Tỉ lệ nước : đậu = 1 : 5 Mức độ nghiền: nghiền rất mịn (80 – 90% bột). 4. Rây: 4.1. Mục đích cơng nghệ: Tách bã mịn. m. Hình 4: Thiết bị nghiền trục đơi Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 15 4.2. Các biến đổi: Sau quá trình tách ta thu được hai phần: phần bã mịn và phần nước dịch (sữa tinh bột). Cĩ sự phát triển của vi sinh vật. 4.3. Thiết bị : Để tách bã, người ra dùng một hệ nhiều thiết bị rây với kích thước lỗ rây nhỏ dần: 0.6 – 0.3 – 0.15mm. Khơng nên cho dịch sữa tinh bột qua thiết bị rây cĩ kích thước lỗ rây nhỏ ngay từ đầu vì mặt rây quá dày hiệu suất tách tinh bột sẽ thấp. Để hiệu suất rây cao, khi rây phải xối nước liên tục và hiệu chỉnh nồng độ dịch sữa tinh bột ra khỏi rây khoảng 3oBx (bồn chứa trung gian ở đây để pha lỗng). 5. Ly tâm (đối với quy trình cơng nghệ 1): 5.1. : Tách tinh bột ra khỏi hỗn hợp huyền phù. Làm sạch tinh bột, nâng cao chất lượng sản phẩm. 5.2. : Sản phẩm sau quá trình ly tâm là tinh bột dạng paste cĩ độ tinh khiết cao, độ ẩm giảm cịn 40 – 45%. Hạn chế sự phát triển của vi sinh vật nhờ quá trình tách nước ra khỏi hỗn hợp. Sản phẩm sạch hơn, trắng hơn nhờ tách được tạp chất hồ tan khơng phải dạng tinh thể, đặc biệt là các chất màu. chất lượng sản phẩm tốt hơn nhờ rửa 2 – 3 lần. Tổn thất do tinh bột chui qua lưới ly tâm hoặc bị hồ tan khi rửa nước. 5.3. : Thời gian phân ly phụ thuộc vào tính chất vật liệu và tính chất của máy, bao gồm: - Đường kính pha rắn. - Tính keo và độ nhớt của dung dịch. - Kích thước thùng quay, đường kính thùng. Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 16 5.4. : 5.4.1. : . . 2 – 30 mm. 5.4.2. : . . đ 1. 5.4.3. : : 40 – 45%. Tỉ trọng giữa pha nặng và pha nhẹ: > 1.06. Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 17 6. (đối với quy trình cơng nghệ 2): 6.1. : . 6.2. : Khơng cĩ biến đổi hố lý, hố sinh, hố học nào nhưng chất lượng sản phẩm cũng được nâng lên. . 6.3. : Tốc độ lắng phụ thuộc vào kích thước hạt, mức độ phân tán của hỗn hợp và khối lượng riêng của 2 pha. Kích thước vật liệu lớn, chênh lệch khối lượng riêng của 2 pha càng lớn thì tốc độ lắng càng tăng lên. Đồng thời độ nhớt dung dịch lớn thì tốc độ lắng giảm. Nhiệt độ: nhiệt độ cao độ nhớt giảm, tốc độ lắng tăng. Tiết diện thiết bị lắng. 6.4. Thiết bị và thơng số cơng nghệ: 6.4.1. : . - - - - - Hình Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 18 6.4.2. Nguyên lí hoạt động: . 6.4.3. Thơng số cơng nghệ: : 11 – 12h 7. Sấy: 7.1. Mục đích cơng nghệ: Tăng hàm lượng chất khơ. Bảo quản sàn phẩm. 7.2. Các biến đổi: Cĩ hiện tượng co thể tích, khối lượng riêng tăng lên, giảm khối lượng do lượng nước bay lên. Cĩ sự biến đổi nhiệt độ: tạo gradient nhiệt độ ở mặt ngồi và mặt trong vật liệu. Độ ẩm giảm, cĩ hiện tượng khuếch tán ẩm. Ngồi ra cịn cĩ sự chuyển pha từ lỏng sang hơi của ẩm. Làm yếu hay tiêu diệt vi sinh vật. 7.3. Thiết bị và thơng số cơng nghệ: 7.3.1. Cấu tạo: Hình 7: thiết bị sấy khí động Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 19 7.3.2. Nguyên lí hoạt động: Khơng khí nĩng và vật liệu ướt đi vào thiết bị từ phía đáy. Sau khi sấy khơ các hạt sẽ được phân loại bằng lực ly tâm. Các hạt nhỏ sẽ đi ra khỏi thiết bị từ trên đỉnh. Các hạt lớn sẽ quay trở lại và được nghiền mịn. Nguyên tắc phân loại bằng lực ly tâm: Nguyên tắc phân loại bằng lực ly tâm Nguyên tắc phân loại bằng lực ly tâm được trình bày trên hình. Xét hạt cĩ kích thước nằm ở ranh giới thiết bị phân loại. Khi đĩ hạt sẽ chịu các lực tác dụng sau: - R: Lực hướng tâm, do dịng khí tác dụng vào hạt. R = 3ðid.v i: độ nhớt của dịng khí, Pa.s. d: kích thước hạt, m. w: Vận tốc dịng khí, m/s. - F: Lực ly tâm do thiết bị phân loại tạo nên, với đr và đ là khối lượng riêng của hạt và khí, kg/m3, r là bán kính thiết bị, là vận tốc gĩc, 1/s. Sẽ xảy ra hai trường hợp: - Nếu F > R: Hạt sẽ bị nay ra khỏi thiết bị phân loại. - Nếu F < R: Hạt sẽ được hút vào thiết bị phân loại. Khi r, đr , đ, v, d = const, nếu ta thay đổi , ta cĩ thể điều chỉnh việc hút hoặc nay hạt ra khỏi thiết bị phân loại. Đĩ là cơ sở lý thuyết cho việc phân loại hạt bằng thiết bị phân loại ly tâm. Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 20 7.3.3. Các thơng số cơng nghệ: Vận tốc quay của roto và vận tốc giĩ được xác định qua tần số roto. Vận tốc giĩ đi vào thiết bị được điều chỉnh tới giá trị ổn định uv = 6 m / s ứng với lưu lượng 4.9 m3/h. Vận tốc quay của trục máy nghiền: 2720 vịng / phút. Nhiệt độ tác nhân sấy trước khi vào buồng sấy được khảo sát trong giới hạn từ 100 đến 130oC. Độ ẩm của nguyên liệu sấy: 37 – 47 %. 8. Đĩng gĩi: 8.1. Mục đích cơng nghệ: Hồn thiện sản phẩm. Cĩ thể thêm chất bảo quản, chất ổn định làm tăng thời gian bảo quản sản phẩm. Bao bì ngồi chức năng che chở cho sản phẩm khơng bị nhiễm bẩn, nhiễm độc từ mơi trường mà cịn cĩ tác dụng hồn thiện sản phẩm, tạo sự thu hút đối với người tiêu dùng. 8.2. Các biến đổi: Khơng đáng kể. 8.3. Thiết bị và thơng số cơng nghệ: Tinh bột sau khi sấy sẽ được qua vít tải. Sau đĩ, sản phẩm được chuyển sang thiết bị đĩng gĩi. Tùy vào mục đích sử dụng mà sản phẩm được đĩng gĩi với khối lượng khác nhau, thường là 0.5 kg – 1 kg đựng trong bao bì plastic để bán lẻ và từ 15 – 20 kg đựng trong bao giấy để làm nguyên liệu cho sản xuất cơng nghiệp. Yêu cầu chung về bao bì là phải hạn chế được sự tiếp xúc của ánh sáng, khơng khí và độ ẩm từ mơi trường xung quanh. Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 21 Phần IV: SO SÁNH 2 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ Quy trình 1 ( Ly tâm ) Quy trình 2 ( Lắng ) Chất lượng sản phẩm Do cĩ thể thu được các hạt huyền phù cĩ kích thước rất nhỏ nên sản phẩm tinh bột sẽ mịn hơn. Chất lượng sản phẩm thấp hơn do chỉ cĩ thể lắng chủ yếu được những hạt huyền phù cĩ kích thước tương đối lớn. Hiệu suất thu hồi sản phẩm Hiệu suất thu hồi cao do cĩ thể thu được các hạt huyền phù cĩ kích thước rất bé. Hiệu suất thu hồi kém hơn do thời gian lắng lâu, năng suất thấp, khơng lắng được các hạt huyền phù cĩ kích thước nhỏ. Chi phí năng lượng Cần cung cấp năng lượng cho rotor hoạt động nên tốn nhiều năng lượng hơn Chi phí năng lượng thấp hơn. Thiết bị và vốn đầu tư Thiết bị phức tạp hơn nhưng chiếm ít diện tích nhà xưởng hơn Chi phí đầu tư cho thiết bị cao hơn. Thiết bị đơn giản nhưng cồng kềnh, tốn nhiều diện tích nhà xưởng. Chi phí đầu tư cho thiết bị cao hơn. Phạm vi ứng dụng Áp dụng cho quy mơ cơng nghiệp lớn Áp dụng ở quy mơ phân xưởng nhỏ Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 22 Phần V: SẢN PHẨM TINH BỘT ĐẬU XANH. 1. Mơ tả sản phẩm: Sản phẩm ở dạng bột mịn, khơng lẫn tạp chất, cĩ màu trắng tự nhiên. Kích thước: 0.05 – 0.1 mm Hình 8: Tinh bột đậu xanh 2. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm: 2.1. Chỉ tiêu hĩa học: Bảng 6: Chỉ tiêu hĩa học của tinh bột đậu xanh Hàm lượng tinh bột 80% – 85% Độ ẩm 5% Tro 3.0% pH 6 – 6.5 2.2. Chỉ tiêu cảm quan: Bột cĩ màu trắng tự nhiên, khơng cĩ màu lạ, khối bột rời và mịn. 3. Bảo quản và sử dụng: Bảo quản ở nhiệt độ phịng (18 – 35oC), ở nơi khơ ráo và tránh ánh sáng trực tiếp chiếu vào. Sản phẩm được đĩng thành từng gĩi trong bao bì plastic với khối lượng 0.5 – 1 kg dùng trong bán lẻ và đĩng trong bao giấy khối lượng từ 15 – 20 kg cho sản xuất cơng nghiệp. Ứng dụng: Làm nguyên liệu dùng trong cơng nghiệp chế biến bún khơ, miến, bánh đậu xanh, bột đậu xanh uống liền… Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 23 Phần VI: THÀNH TỰU CƠNG NGHỆ 1. Tình hình ứng dụng đậu xanh vào nghiên cứu và sản xuất thực tiễn trên thế giới và ở Việt Nam: 1.1. Trên thế giới: Nguồn tinh bột trong đậu xanh khá lý tưởng, chính vì vậy, việc khai thác tinh bột ở nguồn nguyên liệu này luơn được các nhà nghiên cứu trên thế giới quan tâm, sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, chẳng hạn như: Yung – Ho Chang (2006) đã nghiên cứu về tinh bột đậu xanh thu nhận từ dịch lên men lactic (LFS), hay Wenju Liu (2007) đã khảo sát các tính chất hĩa lý của tinh bột đậu xanh được thu nhận từ dịch lên men Streptococcus lactis và ly tâm, ơng đã đưa ra một số kết quả chứng minh được tinh bột đậu xanh thu nhận từ dịch lên men cĩ chất lượng khá tốt. Nghiên cứu đã cho thấy hàm lượng protein, tro, tinh bột sau khi xử lý bằng dịch lên men cao hơn so với quá trình ly tâm truyền thống. Khơng những vậy, độ truyền sáng và độ hấp thu protein cũng được cải thiện khá nhiều. Hình 9: Ảnh hiển vi điện tử của hạt tinh bột đậu xanh phân ly từ LFS (a,b) và nước pha lỗng (g, h) (Yung – Ho Chang 2006) Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 24 Thành phần amylose chiếm khá cao đã gĩp phần tạo nên cấu trúc hồn chỉnh cho sợi tinh bột từ đậu xanh. Thật ra, thành phần của sợi tinh bột được thu nhận từ nhiều loại thực vật khác nhau cũng được nghiên cứu, như tinh bột đậu đỏ (Lii 1981), tinh bột đậu Hịa Lan (Singh 1989), tinh bột củ nấm (Collado 1997), tinh bột từ nấm cĩ pha trộn hàm lượng amylose cao (Kasemsuwan 1998). Những kết quả nghiên cứu cho thấy chất lượng của mì sợi hay miến sau khi nấu khơng chỉ phụ thuộc vào hàm lượng amylose của nguyên liệu thơ, mà cịn ảnh hưởng bởi tính chất khối bột nhào. Lii và Chang (1981) đã kết luận rằng tinh bột từ đậu xanh là nguồn nguyên liệu thơ tốt nhất để sản xuất mì sợi với chất lượng cao, hay với miến ở dạng vơ định hình (glass nodule) do hàm lượng amylose cao, sự trương phồng được hạn chế trong suốt quá trình hồ hĩa, và sự chống chịu đứt gãy khá cao. Khả năng ứng dụng thực tiễn của tinh bột đậu xanh tăng lên khi Ornanong S. Kittipongpatana (2006) nghiên cứu thành phần hạt tinh bột đậu xanh sau khi xử lý với chloroacetic acid trong mơi trường kiềm, nhằm tạo ra các nhĩm cĩ khả năng hịa tan một phần hay tan hồn tồn trong nước, mở rộng khả năng ứng dụng trong cơng nghiệp dược phẩm. Tuy nhiên, trong đậu xanh, vẫn cĩ nhiều các thành phần ức chế hay khĩ hấp thu bởi cơ thể con người. Sự hiện diện các loại đường oligosaccharides (RFO), mà phổ biến là raffinose và stachyose với khối lượng phân tử lớn, khơng được hấp thu bởi thành ruột, gây ra các hội chứng đầy hơi, khĩ tiêu. Vì thế, việc làm giảm các thành phần này cũng là điều thiết yếu. Thơng thường, các quá trình ngâm, nấu đã làm giảm lượng RFO trong hạt đậu thơ (Viana 2005, Mulimani và Devendra 1998). Tuy nhiên, G.S Anisha (2008) đã cho thấy việc làm giảm các thành phần khĩ hấp thu bằng cách sử dụng enzyme α-galactosidase hay melibiase từ Streptomyces griseoloalbus là khá hiệu quả so với các phương pháp truyền thống. Hàm lượng vitamin B1 (riboflavin) trong đậu xanh được xem là nhiều nhất trong các loại cây họ Đậu (Gopalan 1996). Dựa trên cơ sở này, P. Nisha (2005) chọn nguyên liệu đậu xanh để so sánh sự tổn thất riboflavin giữa các phương pháp chế biến, từ đĩ, ơng đã xây dựng thành cơng bài tốn động học để xác định sự tổn thất này, nếu biết được hàm lượng riboflavin ban đầu của nguyên liệu. Năm 2006, Ashraf A. Khalil đã quan tâm đến vấn đề cải thiện thành phần dinh dưỡng - đặc biệt là nguồn protein trong đậu xanh thơng qua việc nảy mầm và lên men bởi probiotic lactobacilli. Nghiên cứu của ơng đã cho thấy tầm quan trọng của probiotic khơng chỉ làm gia tăng hàm lượng protein mà cịn hồn thiện khả năng tiêu hĩa và tính hịa tan của chúng, hơn nữa, các thành phần ức chế trong đậu xanh cũng giảm đáng kể, như chất kháng protease, lectin, gossypol, phytate… Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 25 1.2. Ở Việt Nam: , đậu xanh được nghiên cứu chủ yếu về cải tiến giống trong lĩnh vực nơng nghiệp, nhằm tạo ra được nhiều giống mới nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế Đậu xanh vẫn là loại nơng phẩm tự sản tự tiêu trong nhân dân. Trong dân gian, đậu xanh được dùng để chế biến các mĩn chè, xơi, các loại bột, bánh, salade và nhiều mĩn ăn khác. Tuy vậy, việc đưa nguồn nguyên liệu này vào sản xuất cơng nghiệp và xuất khẩu vẫn cịn gặp nhiều khĩ khăn, do sản xuất phân tán, sản lượng ít, chất lượng lại khơng đồng nhất vì nhiều loại giống khác nhau. Sản phẩm bánh đậu xanh Hải Dương đã cĩ từ đầu thế kỷ 20, song gần đây mới phát triển thành hàng hĩa tiêu thụ nội địa và xuất khẩu. Trong cơng nghiệp sản xuất đồ uống, đậu xanh vẫn cịn là nguồn nguyên liệu mới mẻ chưa được khai thác. Sản phẩm bột đậu xanh hịa tan với nhiều nhãn hiệu khác nhau dần phổ biến trên thị trường và quen thuộc với người tiêu dùng. Mới đây, cơng ty Tân Hiệp Phát đưa ra thị trường sản phẩm soya sữa đậu nành cao cấp cĩ phối trộn đậu xanh, đây là bước khởi đầu khá thuận lợi, và cũng là tiền đề để việc sử dụng nguồn nguyên liệu đậu xanh trở nên phổ biến hơn trong ngành cơng nghiệp sản xuất đồ uống. 2. Tinh bột đậu xanh thu nhận từ dịch lên men lactic và ly tâm thu nhận từ dịch lên men ly tâm thu từ dịch lên men thu dịch lên men trên. 2.1. Giới thiệu: một một cĩ . : Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 26 thuộc tính vật lý mì sợi. Bổ sung dịch lên men trích từ hồ tinh bột Streptococcus lactic này sợi mì thu được thu sẽ . . 2.2. Phương pháp: 30oC (Mykros, China (1:15, w . Sau khi rây, huyền phù tinh bột (8 . lên men (Taolin Food Company, Shandong, China) : - 1 lên men . - 2 (Allegra TM64R, Beckman, Germany) . – 50oC (Foss-Tecator, Ho¨ gana¨ s, Sweden). 2.3. 2.3.1. T . Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 27 H 10 lên men H 11: 2.3.2. SEM . . Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 28 khơng trưởng thành. 7.9 – 31.6 µm 6.5 – 32.7 µ . Hình 12: hạt tinh bột thu từ dịch lên men Hình 13: hạt tinh bột thu từ ly tâm 2.3.3. (L*, p< 0.05), xan lên men. S.lactis , . 2.3.4. Thuộc tính nhiệt của tinh bột Sự tan và trương nở của tinh bột cĩ liên quan trực tiếp với nhiệt độ . Khi nhiệt độ tăng khả năng hịa tan và trương nở của tinh bột tăng tương ứng. Tuy nhiên, sự tan và trương nở của tinh bột ly tâm là cao hơn so với tinh bột thu từ dịch lên men . Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 29 S w e ll in g p o w e r (% ) Tính tan của tinh bột thu từ dịch lên men và từ ly tâm 10 Starch f rom centrif ugation Starch f rom sour liquid processing 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 65 70 75 80 85 90 95 Temperature ( o C) Sự trương nở của tinh bột thu từ dịch lên men và từ ly tâm Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 30 V is c o s it y ( c P a .s ) 50 Starch f rom centrif ugation Starch f rom sour liquid processing 40 30 20 10 0 40 50 60 70 80 90 100 Temperature ( o C) Tính dẻo của tinh bột thu từ dịch lên men và từ ly tâm 2.3.5. . lên men . lên men . Sự tan và trương nở của tinh bột thu từ dịch lên men thấp hơn ly tâm. . Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 31 PHẦN VII: TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Hồng, Tinh bột thực phẩm, Nguồn phát hành: Đại Học Đà Nẵng. Văn Minh Nhựt, Máy chế biến thực phẩm, Nguồn phát hành: Đại học Cần Thơ. Mai Văn Lê (Chủ biện), Bùi Đức Hợi, Lê Thị Cúc, Lê Hồng Khanh, Bảo quản thực phẩm, 1986. Trần Thị Thu Trà, Cơng nghệ bảo quản và chế biến lương thực, NXB ĐH Quốc gia TP.HCM, 2007. Đ , , 1987. Lưu Duẩn, Lê Bạch Tuyết (Chủ Biên), Hà Văn Thuyết, Nguyễn Đình Thưởng, Nguyễn Duy Thịnh, Nguyễn Thị Yến, Lê Trọng Hồng, Phạm Sương Thu, Nguyễn Ngộ, Nguyễn Thị Thanh, Mai Văn Lê, Hồng Đình Hịa, Phạm Thị Anh, Lâm Xuân Thanh, Phạm Cơng Thành, Nguyễn Xuân Thâm, Ngơ Hữu Hợp, Các quá trình cơng nghệ cơ bản trong sản xuất thực phẩm, NXB Giáo Dục, 1994. Nguyễn Văn Lụa, Quá trình và thiết bị cơng nghệ hĩa học và thực phẩm, tập 1, Các quá trình và thiết bị cơ học, quyển 1, khuấy – lắng lọc, NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM Phan Đình Tuấn (1), Hồng Minh Nam (1), Hồng Tiến Cường (2), Nghiên cứu cơng nghệ sấy khí động kết hợp với quá trình phân cấp hại sản phẩm ứng dụng cho vật liệu sấy dạng bột nhão ( (1): Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG – HCM; (2): Viện Cơng nghệ Hĩa học, Viện KH & CN Việt Nam). Dương Tấn Lợi, Kỹ thuật trồng tiêu và đậu xanh, Nhà xuất bản Thanh niên, 2003, 32p. Viện dinh dưỡng – Bộ Y Tế, Thành phần dinh dưỡng thức ăn Việt Nam, Nhà xuất bản y học Hà Nội, 1994, 556p. Yung-Ho Chang , Chia-Long Lin, Jia-Chi Chen, Characteristics of mung bean starch isolated by using lactic acid fermentation solution as the steeping liquor, Food Chemistry 99 (2006) 794 – 802. Ornanong S. Kittipongpatana, Jakkapan Sirithunyalug, Reinhard Laenger, Preparation and physicochemical properties of sodium carboxymethyl mungbean starches, Carbohydrate Polymers 63 (2006) 105–112 Sản xuất tinh bột đậu xanh GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Trang 32 Wenju Liu, Qun She, Studies on the physicochemical properties of mung bean starch from sour liquid processing and centrifugation, Journal of Food Engineering 79 (2007) 358– 363 Wenju Liu, Qun Shen, Structure analysis of mung bean starch from sour liquid processing and centrifugation, Journal of Food Engineering 79 (2007) 1310 – 1314.