Tài liệu đề tài quy trình sản xuất tinh bột khoai mì

MỞ ĐẦU Cây sắn (hay còn gọi là cây khoai mì) là một trong những loại cây lương thực có nguồn gốc từ lưu vực sông Amazone (Nam Mỹ). Ở nước ta cây sắn được du nhập vào khoảng thế kỷ 18 và được trồng ở nhiều tỉnh thành như Tây Ninh, Đồng Nai... Cùng với truyền thống trồng sắn từ lâu đời, nhân dân ta đã biết chế biến củ sắn làm lương thực cho người và làm thức ăn cho gia súc. Trong các loại cây lương thực, sắn là cây trồng cho nguồn nguyên liệu có khả năng chế biến sản phẩm vào loại phong phú nhất. Sản phẩm từ cây sắn được sử dụng trong thực phẩm như dùng tinh bột sắn làm tinh bột biến tính, làm nguồn nguyên liệu để chế biến các loại bánh hay sản xuất đường glucose, sản xuất mì chính…Tuy nhiên, không chỉ có ứng dụng rộng rãi trong công nghệ sản xuất thực phẩm, mà trong các lĩnh vực khác cây sắn cũng đóng vai trò vô cùng quan trọng như làm chất kết dính, thúc ăn gia súc, làm chất độn trong dược phẩm, ngăn cản các tác nhân gây ô nhiễm trong quá trình in ấn, hoặc được sử dụng như chất bao phủ bề mặt trong công nghệ sản xuất giấy…. Qua đó ta thấy tinh bột sắn có rất nhiều ứng dụng trong các ngành kinh tế khác nhau. Điểm đáng chú ý, tinh bột sắn được dùng rất phổ biến và thông dụng trong nhiều loại bánh kẹo, phụ gia thực phẩm, mì ăn liền với các công thức phối trộn phong phú và đa dạng. Chính vì vậy trên thị trường giá sắn nguyên liệu mới được tăng lên gần đây, kéo theo sự quan tâm trở lại của bà con nông dân sau nhiều năm thăng trầm của việc phát triển cây sắn. Tuy nhiên, trong điều kiện quỹ đất có hạn, sự cạnh tranh giữa các loại cây trồng ngày càng gay gắt thì dù nhu cầu thị trường đối với sản phẩm của cây sắn mà đặc biệt là tinh bột sắn ngày càng tăng, giá ngày càng cao thì khả năng mở rộng diện tích trồng sắn cũng không nhiều. Hướng phát triển của cây sắn chủ yếu để đáp ứng nhu cầu của thị trường trong và ngoài nước là thâm canh tăng năng suất để đạt giá trị tổng sản lượng ngày càng tăng. Bên cạnh đó, việc đầu tư cho khâu chế biến để tăng giá trị sản phẩm cũng là công việc rất cần phải giải quyết. Đó thực sự là những khó khăn mà các nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì phải đối mặt. Chính vì thế, nhóm chúng em chọn để tài này để cùng nhau tìm hiểu và đưa ra những phương án khả thi nhất để có thể duy trì hoạt động cho một nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì. -1- PHẦN 1 : TÌNH HÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI MÌ 1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.1. Tình hình sản xuất tinh bột sắn trên Thế giới và khu vực Châu Á Sắn được sử dụng khá phổ biến để sản xuất tinh bột, đây là nguồn nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp như công nghiệp dệt, thực phẩm, may mặc, bánh kẹo, sản xuất lên men cồn, sản xuất acid hữu cơ,... Sắn là loại cây lương thực quan trọng ở nhiều nước trên thế giới. Sắn có xuất xứ từ Trung – Nam Mỹ. Sau đó phát triển sang Châu Phi, Châu Á, Cùng với sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp cây sắn ngày càng trở nên có giá trị kinh tế cao. Hiện nay sắn được trồng ở hơn 100 quốc gia trên thế giới với diện tích khoảng 18,96 triệu ha. Năm 2006 sản lượng sắn thế giới đạt 211,26 triệu tấn củ tươi, nhưng đến năm 2007 sản lượng sắn trên thế giới đạt 226,34 triệu tấn. Như vậy, sản lượng sắn thế giới tăng 15,08 triệu tấn. Khi phân chia sản lượng sắn theo các lục địa, tổ chức lương thực thế giới (FAO) ước tính sản lượng sắn ở Châu Phi năm 2000 là 92,7 triệu tấn tăng không đáng kể so với năm 1999, mặc dù ở Châu lục này sắn được trồng ở 39 quốc gia song có tới 70% sản lượng sắn được trồng ở Nigeria, công gô, Tanzania. Khu vực Châu Mỹ La Tinh và vùng Caribê: Theo ước tính sản lượng sắn của vùng chiếm 20% sản lượng sắn toàn cầu. Năm 2000 toàn khu vực có sản lượng sắn 32,1 triệu tấn, tăng 10% so với năm 1999 có được chủ yếu do sự mở rộng thêm diện tích trồng sắn và áp dụng kỹ thuật tiên tiến trong quá trình tưới tiêu. Trong đó phải kể đến sự đóng góp không nhỏ của Brazil nước chiếm 70% tổng sản lượng sắn toàn khu vực đã tăng thêm 12% tổng diện tích trồng sắn trong năm 2000. Giá sắn tăng cao đã khuyến khích người dân sản xuất mở rộng qui mô và diện tích trồng sắn. Sắn được trồng nhiều nhất tại Châu phi khoảng 11,82 triệu ha (chiếm 57% diện tích sắn toàn cầu), tiếp theo là Châu Á 3,78 triệu ha (chiếm 25%), Châu Mỹ La Tinh 2,7 triệu ha (chiếm 18%). Nước có sản lượng sắn lớn nhất thế giới là Nigeria 45,72% triệu tấn, tiếp theo là Thái Lan: 22,58 triệu tấn, Inđonesia: 19,92 triệu tấn. Nước có năng suất cao nhất thế giới là Ấn Độ: 31,43 tấn củ/ha, tiếp theo là Thái Lan 21,09 tấn/ha, so với năng suất bình quân của thế giới là 12,15 tấn/ha. -2- Thái Lan là nước mà toàn bộ sắn thu hoạch đều được sử dụng trong công nghiệp với các sản phẩm chính là sắn lát, sắn viên và tinh bột sắn. Trên 55% sản lượng sắn của Thái Lan được sử dụng dưới dạng sắn lát phơi khô làm thức ăn cho. gia súc. Trong đó 99% trực tiếp được xuất khẩu sang châu Á, chỉ có 10% tiêu thụ trong nội địa, mặc dù sản lượng sắn củ tươi chỉ chiếm khoảng 18 triệu tấn trên sản lượng toàn cầu là 175 triệu tấn. Bảng 1. Bảng sản lượng sắn củ tươi năm 2001 trên thế giới. Khả năng thu lợi cao từ việc xuất khẩu tinh bột sắn khiến các nước xuất khẩu chủ yếu, sẽ thay đổi các giống sắn truyền thống bằng các giống sắn mới cho năng suất cao, hàm lượng tinh bột lớn thích hợp với chế biến công nghiệp. Có như vậy mới đáp ứng được nhu cầu trong nước cũng như ngoài nước đang gia tăng. 1.2. Tình hình sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam Việt Nam hiện đang sản xuất hằng năm hơn 2 triệu tấn sắn củ tươi, đứng thứ 11 trên thế giới về sản lượng sắn, nhưng lại là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ ba trên thế giới sau Thái Lan và Indonesia. Trong chiến lược toàn cầu cây sắn đang được xem là một loại cây lương thực dễ trồng, thích hợp với những vùng đất cằn cỗi, đây cũng là cây công nghiệp triển vọng có khả năng cạnh tranh với nhiều loại cây trồng khác. Ở nước ta, cây sắn đang chuyển đổi nhanh chóng đóng vai trò là cây công nghiệp. Sự hội nhập đang mở rộng thị trường sắn, tạo nên những cơ hội chế biến tinh bột, tinh bột -3- biến tính bằng hoá chất và Enzim, sản xuất sắn lát, sắn viên để xuất khẩu và sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, trong sản xuất thức ăn gia súc và làm nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác, góp phần vào sự phát triển kinh tế của đất nước. Tinh bột sắn ở Việt Nam đã trở thành một trong bảy mặt hàng xuất khẩu mới có triển vọng được chính phủ và các địa phương quan tâm. Hiện nay cả nước có 53 nhà máy chế biến tinh bột sắn đi vào hoạt động và 7 nhà máy đang được xây dựng. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn Việt Nam được thể hiện dưới bảng sau. Bảng 2. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn Việt Nam. PHẦN 2: LẬP LUẬN KINH TẾ-KỲ THUẬT 2. LẬP LUẬN KINH TẾ – KỸ THUẬT 2.1. Lựa chọn nguyên liệu để sản xuất tinh bột Ta chọn cây sắn để sản xuất tinh bột do các nguyên nhân sau:  Giá cả Giá cả của tinh bột sắn thì thấp hơn so với tinh bột gạo và tinh bột lúa mì. Hiện tại và trong tương lai giá cả của tinh bột gạo sẽ không giảm so với tinh bột sắn do công nghệ sản xuất tinh bột gạo phức tạp hơn cũng như chính sách của chính phủ không khuyến khích sử dụng tinh bột gạo trong các ngành công nghiệp khác. Tinh bột lúa mì không cạnh tranh lại tinh bột sắn vì loại tinh bột này hiện nay chủ yếu được nhập khẩu nên số lượng không nhiều và giá cả lại cao.  Điều kiện trồng trọt So với cây lúa thì cây sắn không đòi hỏi khắt khe về điều kiện canh tác đặc biệt là nguồn nước. Cây sắn có thể trồng trên các loại đất bạc màu, cằn cỗi ngoài ra người trồng sắn không cần phải tốn nhiều công chăm sóc như khi canh tác đối với cây lúa. Nhu cầu tinh bột dùng cho tiêu thụ nội địa và xuất khẩu hiện nay rất lớn đỏi hỏi phải sản xuất thêm nhiều hơn nữa tinh bột để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị -4- trường do đó cây sắn trở thành một cây trồng quan trọng để sản xuất tinh bột. Ngoài việc mở rộng diện tích trồng sắn thì các cơ sở sản xuất tinh bột mới cũng phải được xây dựng thêm nhằm đáp ứng nhu cầu này. 2.2. Lựa chọn địa điểm xây dựng Theo bảng số liệu thống kê “Diện tích sắn và sản lượng sắn phân theo địa phương” ở ba khu vực Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long của Tổng cục Thống kê năm 2006 ta nhận thấy: - Cây sắn được trồng chủ yếu ở khu vực miền Đông Nam Bộ và Tây Nguyên. Xét ở cả hai vùng này về phân bố diện tích trồng sắn và sản lượng sắn thu hoạch ta thấy miền Đông Nam Bộ chiếm ưu thế hơn so với Tây Nguyên. - Trong các tỉnh thuộc khu vực miền Đông Nam Bộ thì hai tỉnh Tây Ninh và Đồng Nai có diện tích trồng và sản lượng sắn nhiều hơn cả. Ở Đồng Nai do một phần không nhỏ diện tích đất phục vụ cho nhu cầu phát triển các ngành công nghiệp, trồng các cây công nghiệp lâu năm (cao su, điều) nên việc tăng diện tích đất trồng sắn là khó thực hiện. Trong khi đó, ở Tây Ninh do tính chất đất: đất xám chiếm 86,31% diện tích tự nhiên của tỉnh. Đất khá tơi, nhẹ thích hợp cho trồng sắn và có khả năng mở rộng diện tích trồng sắn. Trên thực tế nếu căn cứ vào số liệu thống kê “Diện tích sắn và sản lượng sắn phân theo địa phương” của Tổng cục Thống kê thì từ năm 2000 đến nay diện tích đất trồng sắn và sản lượng sắn ở Tây Ninh tăng lên rất nhanh: - Diện tích trồng sắn từ 0,8 nghìn ha (năm 2000) tăng lên 43,3 nghìn ha (năm 2005). - Sản lượng sắn từ 9,6 nghìn tấn (năm 2000) tăng lên 1064,5 nghìn tấn (năm 2005). Từ đó có thể thấy cây sắn của tỉnh Tây Ninh đủ đáp ứng nguồn nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến các sản phẩm từ cây sắn trong đó có ngành sản xuất tinh bột. Vì lẽ đó, việc xây dựng nhà máy sản xuất tinh bột sắn ở tỉnh Tây Ninh là thích hợp nhất. -5- Hình 1: Bản đồ hành chính tỉnh Tây Ninh Nhà máy dự kiến được xây dựng trong khu công nghiệp Trâm Vàng xã Thanh Phước huyện Gò Dầu tỉnh Tây Ninh. Ta chọn xây dựng nhà máy ở khu vực này do các nguyên nhân sau: - Khu công nghiệp nằm ở phía nam thị trấn Gò Dầu (cách 2 km), nằm cạnh đường xuyên Á, cách thành phố Hồ Chí Minh 68 km về phía tây bắc theo quốc lộ 22. Khu công nghiệp nằm ở đầu mối giao thông liên vùng: đường xuyên Á đi thị trấn Gò Dầu và đi cửa khẩu Mộc Bài, quốc lộ 22B đi thị xã Tây Ninh và cửa khẩu Xa Mát nên rất thuận lợi về giao thông vận tải và xuất khẩu. - Địa điểm xây dựng nhà máy gần nguồn nguyên liệu vì huyện Gò Dầu gần những vùng chuyên canh cây sắn ở các huyện Tân Châu, Châu Thành, Dương Minh Châu, các vùng này trồng các loại khoai mì giống mới với thời gian thu hoạch 6 tháng và đạt sản lượng lớn với hàm lượng tinh bột đạt khá cao từ 24% ÷ 28%. Do gần nguồn nguyên liệu nên giảm được chi phí lớn cho vận chuyển và có thể chủ động được nguồn nguyên liệu cho sản xuất quanh năm. -6- - Nguồn điện: sử dụng nguồn điện từ khu công nghiệp cung cấp nên có thể đảm bảo hoạt động liên tục cho nhà máy. - Nguồn nước: sử dụng nguồn nước từ khu công nghiệp cung cấp nên không tốn nhiều chi phí để xử lý nước. - Vấn đề xử lý nước thải, chất thải: khu công nghiệp có khu xử lý nước thải, chất thải tập trung do đó giảm được vấn đề ô nhiễm môi trường. - Vấn đề mở rộng sản xuất: vì đây là khu công nghiệp mới mở, đất đai còn trống nhiều, giá thuê đất tương đối thấp cùng với những chính sách hỗ trợ doanh nghiệp của tỉnh (như giảm thuế, miễn thuế khi doanh nghiệp chưa có lãi,…) nên có tạo điều kiện tốt để cho doanh nghiệp có thể mở rộng quy mô sản xuất sau này. - Nguồn lao động: lao động địa phương tương đối dồi dào, nếu được đào tạo bài bản thì đây sẽ là một động lực to lớn trong phát triển kinh tế địa phương nói chung và ngàng công nghiệp chế biến lương thực nói riêng. 2.3. Lựa chọn năng suất thiết kế cho phân xưởng nhà máy Thị trường sắn trong những năm gần đây đang có chiều hướng phát triển đi lên do: - Chính sách đổi mới của nhà nước và sự tăng trưởng cao ổn định của kinh tế Việt Nam. - Thông tin kinh tế thị trường tốt hơn. Hệ thống giao thông không ngừng được mở rộng. - Sản phẩm sắn Việt Nam có khả năng cạnh tranh hơn trên thị trường quốc tế. - Áp dụng giống sắn mới năng suất cao vào trồng, kỹ thuật canh tác tiến bộ. Theo tài liệu cho biết nhiều nhà máy sản xuất tinh bột sắn gần đây đã được hình thành tại các huyện Long Thành (Đồng Nai), Tân Biên (Tây Ninh),… có công suất chế biến trung bình từ 100 ÷ 400 tấn củ tươi/ngày. Cùng với những thuận lợi về thị trường tiêu thụ sắn (không ngừng được mở rộng) nên với năng suất thiết kế cho nhà máy dự kiến 50 tấn tinh bột thành phẩm/ngày là điều không quá khó để có thể thực hiện. Nhà máy sản xuất tinh bột sắn ra đời phù hợp với chính sách phát triển kinh tế của chính phủ nói chung và các ngành công nghiệp chế biến nói riêng. Hơn nữa các nhà máy chế biến tinh bột sắn ngoài việc giúp giải quyết công ăn việc làm cho người dân còn góp phần đẩy mạnh xuất khẩu các sản phẩm có giá trị kinh tế cao ra thị trường thế giới. -7- Bảng 3: Sản lượng sắn phân theo địa phương (nghìn tấn) Nguồn Tổng cục Tống kê 2006 Vùng - Tỉnh 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Tây Nguyên Kon Tum Gia Lai Đắc Lắc – Đắc Nông Lâm Đồng Đông Nam Bộ Ninh Thuận Bình Thuận Bình Phước Tây Ninh Bình Dương Đồng Nai Bà Rịa Vũng Tàu Thành phố Hồ Chí Minh Đồng bằng sông Cửu Long Long An Tiền Giang Bến Tre Trà Vinh Vĩnh Long An Giang Kiên Giang Cần Thơ – Hậu Giang Sóc Trăng Bạc Liêu Cà Mau 283,7 128,9 83,6 49,5 21,7 605 8,7 35,5 65,5 230,9 44,0 125,3 96,1 5,0 79,6 14,4 6,5 8,5 23,1 5,2 11,6 1,3 0,3 2,5 3,1 3,1 293,2 123,5 78,7 48,6 42,4 415,1 8,7 40,0 29,1 154,0 19,6 119,4 39,3 5,0 77,9 9,7 4,9 8,5 22,5 3,5 18,4 1,5 3,2 2,9 2,8 313,3 113,8 125,5 46,6 27,4 602,7 9,2 52,7 15,6 307,3 51,4 82,2 81,1 3,2 69,8 6,7 5,6 5,1 23,3 2,8 14,9 3,0 0,0 2,3 2,5 3,6 270,7 96,0 114,7 37,0 23,0 242,5 4,0 43,8 2,7 43,0 12,6 63,0 71,7 1,7 55,3 6,0 5,9 5,5 16,0 1,8 9,0 3,5 0,1 2,4 2,1 3,0 294,4 114,1 130,9 33,2 16,2 208,6 4,5 57,3 11,1 7,9 10,7 61,5 53,8 1,8 82,4 6,0 7,9 5,0 21,1 3,3 23,5 7,7 2,0 2,9 3,0 351,5 143,3 157,1 37,2 13,9 215,5 9,0 52,2 13,9 9,6 12,1 63,8 53,0 1,9 68,2 8,1 7,8 5,2 18,9 3,1 8,1 5,3 0,4 2,6 2,3 6,4 380,9 155,8 163,1 50,5 11,5 1512,7 5,8 66,0 370,6 538,7 105,7 312,5 111,8 1,6 121,5 4,4 3,6 4,7 19,9 3,5 72,7 3,8 2,2 2,0 4,7 715,7 240,2 199,6 266,4 9,5 1866,3 2,3 126,2 541,4 682,3 121,9 306,3 83,5 1,4 122,7 3,7 5,6 4,9 16,9 2,8 65,6 14,6 2,6 3,3 2,7 948,4 299,7 260,1 374,9 13,7 2125,6 15,9 165,1 534,9 800,1 128,5 341,7 137,2 2,2 143,3 11,0 3,4 4,4 14,6 2,1 88,1 9,1 0,4 4,2 3,2 2,8 1062,8 317,2 313,0 202,8 12,9 2295,4 23,1 191,0 528,0 898,7 133,5 382,7 135,7 2,7 50,7 5,6 3,7 3,7 15,0 1,8 2,8 8,6 0,0 5,0 2,1 2,4 1413,0 374,2 383,7 270,1 13,7 2443,2 12,5 199,9 495,3 1064,5 117,8 414,4 137,9 0,9 63,6 7,1 3,4 3,6 14,0 2,4 14,4 8,5 0,1 5,7 2,2 2,1 -8- Bảng 4: Diện tích sắn phân theo địa phương (nghìn ha) Nguồn Tổng cục Thống kê 2006 Vùng – Tỉnh Tây Nguyên Kon Tum Gia Lai Đắc Lắc – Đắc Nông Lâm Đồng Đông Nam Bộ Ninh Thuận Bình Thuận Bình Phước Tây Ninh Bình Dương Đồng Nai Bà Rịa Vũng Tàu Thành phố Hồ Chí Minh Đồng bằng sông Cửu Long Long An Tiền Giang Bến Tre Trà Vinh Vĩnh Long An Giang Kiên Giang Cần Thơ – Hậu Giang Sóc Trăng 1995 32,6 8,7 15,8 4,8 3,3 55,8 0,9 5,6 7,3 14,6 6,1 13,0 7,8 0,5 1996 47,3 13,6 24,3 5,4 4,0 41,2 1,3 5,8 2,7 9,2 2,3 12,7 6,7 0,4 1997 33,6 11,2 14,5 4,5 3,4 38,6 1,1 6,5 1,2 15,8 3,3 5,2 5,1 0,2 1998 31,0 10,6 13,8 4,2 2,4 30,0 0,8 5,4 0,5 4,7 1,3 12,6 4,5 0,2 1999 33,8 11,5 17,2 3,6 1,5 20,7 0,8 5,3 1,0 0,6 1,2 8,0 3,6 0,2 2000 38,0 15,0 17,7 4,0 1,3 24,4 1,5 6,8 1,2 0,8 1,8 8,4 3,7 0,2 2001 37,5 15,6 16,5 4,4 1,0 80,2 1,0 7,7 17,4 25,4 5,7 15,9 6,9 0,2 2002 53,5 20,2 19,6 12,6 1,1 98,1 1,1 12,3 25,0 31,7 6,6 16,0 5,2 0,2 2003 65,4 23,4 24,3 16,5 1,2 109,8 1,8 16,1 24,7 35,6 6,9 17,3 7,2 0,2 2004 70,6 24,3 27,4 9,3 1,2 114,1 1,6 16,7 24,1 38,6 7,4 18,1 7,4 0,2 2005 88,3 27,8 31,7 12,6 1,3 118,8 1,4 18,9 22,2 43,3 6,4 19,0 7,5 0,1 10,2 8,3 8,0 7,4 8,9 7,7 9,5 9,4 10,4 6,4 6,4 2,6 1,2 1,0 1,9 0,4 1,4 0,2 0,0 0,3 1,9 0,9 0,7 1,9 0,3 1,2 0,4 0,4 1,7 0,8 0,5 1,8 0,2 1,1 0,4 0,1 0,3 1,2 0,8 0,6 1,7 0,3 1,0 0,5 0,1 0,3 1,0 1,0 0,5 1,7 0,3 1,3 1,1 0,3 1,2 0,9 0,5 1,5 0,2 0,6 0,7 0,0 0,4 0,7 0,4 0,3 1,6 0,3 4,1 0,4 0,3 0,6 0,5 0,5 1,3 0,2 3,7 1,2 0,4 1,4 0,3 0,5 1,1 0,2 4,5 0,7 0,1 0,5 0,8 0,4 0,5 1,2 0,1 0,2 1,8 0,0 0,6 0,8 0,3 0,4 1,1 0,2 0,6 1,5 0,0 0,7 -9- Bạc Liêu Cà Mau 0,6 0,6 0,3 0,3 0,4 0,7 0,3 0,6 0,4 1,3 - 10 - 0,3 1,4 0,3 0,9 0,5 0,5 0,5 0,6 0,3 0,5 0,3 0,5 PHẦN 3 : NGUYÊN LIỆU 3. NGUYÊN LIỆU – SẢN PHẨM Hình 2: Cây sắn (khoai mì) 3.1. Đặc điểm cây sắn Cây sắn hay còn gọi là cây khoai mì là cây lương thực ưa ấm nên được trồng nhiều ở những nước có khí hậu nhiệt đới, có tên khoa học là Manihot esculenta Crantza. 3.2. Tình hình trồng sắn Cây sắn được trồng trên 92 nước của vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới và là nguồn lương thực của khoảng 500 triệu người (nguồn CIAT, 1993). Ở Việt Nam, sắn cùng với khoai là cây lương thực quan trọng thứ ba sau lúa và ngô. Vùng Đông Nam Bộ là địa bàn trọng điểm sản xuất sắn hàng hóa với ưu thế vốn có về khí hậu, đất đai, giao thông vận tải, cơ sở hạ tầng, số dự án đầu tư vào chế biến và tiêu thụ sắn của nước ngoài. Diện tích trồng sắn của Việt Nam trong những năm tới dự kiến sẽ không tăng nhiều. Tuy nhiên, sẽ gia tăng năng suất và sản lượng do việc áp dụng trồng các giống sắn mới có năng suất củ tươi và năng suất bột cao, đồng thời với việc đẩy mạnh các biện pháp thâm canh như bón phân cân đối, trồng xen canh, có hệ thống canh tác thích hợp trên đất dốc và rải vụ thu hoạch. - 11 - Bảng 5: Đặc điểm một số giống sắn Đặc điểm Năng suất củ tươi (tấn/ha) Hàm lượng chất khô (%) Hàm lượng tinh bột (%) Thời gian thu hoạch (tháng) 3.3. Giống KM94 38,6 39,0 28,6 7 ÷ 12 KM60 27,2 38,0 27,2 6÷ 9 HL20 20,2 36,5 24,5 7 ÷ 12 HL23 19,8 37,0 26,5 6÷ 9 HL24 20 36,7 25,8 6÷ 9 Phân loại, cấu tạo, thành phần hóa học của củ sắn 3.3.1. Phân loại Sắn có nhiều loại khác nhau về màu sắc, thân cây, lá, vỏ củ, thịt củ. Tuy nhiên, trong công nghiệp sản xuất tinh bột người ta phân sắn thành hai loại sắn đắng và sắn ngọt. - Sắn đắng: cho năng suất cao, củ to, hàm lượng tinh bột trong củ cao, có nhiều nhựa củ, hàm lượng cyanhydric cao, ăn tươi bị ngộ độc. - Sắn ngọt: gồm tất cả các loại sắn có hàm lượng cyanhydric thấp, loại sắn này có hàm lượng tinh bột thấp, ăn tươi không bị ngộ độc. Hiện nay, loại sắn mà nông dân tỉnh Tây Ninh đang trồng chủ yếu là loại sắn đắng và các giống sắn này cho năng suất và hàm lượng tinh bột tương đối cao. 3.3.2. Cấu tạo Củ sắn thường thuôn dài ở hai đầu, tùy theo tính chất đất và điều kiện trồng mà kích thước của củ dao động trong khoảng: - Chiều dài từ 0,1 ÷ 0,5m. - Đường kính củ từ 2 ÷ 8cm. Củ thường có 4 phần chính gồm: vỏ gỗ, vỏ củ, thịt củ và lõi. - 12 - Hình 3: Cấu tạo mặt cắt ngang của củ sắn. a. Vỏ gỗ (Vỏ lụa) - Giữ vai trò bảo vệ củ. Có thành phần chủ yếu là cellulose và hemicellulose. - Không có chứa tinh bột, chiếm 0,5% ÷ 2% trọng lượng củ. b. Vỏ củ (Vỏ thịt) - Dày hơn vỏ gỗ, có cấu tạo từ các lớp tế bào thành dày, thành tế bào có cấu tạo chủ yếu là cellulose, bên trong là hạt tinh bột, chất chứa Nitơ và dịch bào (nhựa) có ảnh hưởng tới màu của tinh bột khi chế biến. - Trong dịch bào có tanin, sắc tố, độc tố, các enzyme. - Vỏ củ có chứa từ 5% ÷ 8% hàm lượng tinh bột khi chế biến. c. Thịt củ - Là thành phần chủ yếu của củ. - Gồm các tế bào nhũ mô: vỏ tế bào là cellulose, pentozan; bên trong là hạt tinh bột, nguyên sinh chất, các glucid hòa tan và nhiều chất vi lượng khác. - Phân bố hàm lượng tinh bột trong thịt củ giảm dần từ phần thịt củ sát vỏ đến lõi. - Ngoài các lớp tế bào nhũ mô còn có các tế bào thành cứng không chứa tinh bột (cấu tạo từ cellulose) cứng như gỗ gọi là xơ. Loại tế bào này thường thấy ở đầu cuống của củ sắn lưu niên và những củ biến dạng trong quá trình phát triển. d. Lõi sắn - Thường ở tâm dọc suốt từ cuống tới đuôi củ, ở cuống to nhất rồi nhỏ dần tới đuôi củ. - 13 - - Chiếm 0,3% ÷ 1% trọng lượng toàn củ, có thành phần chủ yếu là cellulose và hemicellulose. - Sắn có lõi lớn và nhiều xơ sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và năng suất nghiền khi chế biến. Ngoài các thành phần trên, củ sắn còn cuống và rễ đuôi. Các thành phần này có cấu tạo chủ yếu là là cellulose nên gây khó khăn trong chế biến. 3.3.3. Thành phần hóa học của củ sắn Thành phần hóa học của củ sắn dao động trong khoảng khá rộng tùy thuộc vào: giống, tính chất đất, điều kiện phát triển của cây, thời gian thu hoạch (đây là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hàm lượng tinh bột có trong củ). Bảng 6: Tỷ lệ % (theo khối lượng) của các thành phần có trong củ sắn STT Thành phần 1 Nước 2 Tinh bột 3 Protid 4 Chất béo 5 Cellulose 6 Đường 7 Tro Các thành phần dinh dưỡng trong củ sắn Tỷ lệ % 70,25 21,45 1,12 0,4 1,11 5,13 0,54 a. Tinh bột Tinh bột là thành phần quan trọng của củ khoai mì, bao gồm hai thành phần: - Amylo: 15 ÷ 25%. - Amylopectin: 75 ÷ 85%. Hàm lượng tinh bột trong củ khoai mì phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: điều kiện khí hậu, giống, thời gian thu hoạch, bảo quản… nhưng quan trọng nhất là thời gian thu hoạch. Chẳng hạn như: sắn 6 tháng thì thu hoạch khoảng từ tháng 10 ÷ 11 là tốt nhất (thời gian thu hoạch phụ thuộc vào giống sắn) sẽ cho năng suất và hàm lượng tinh bột cao nhất. Còn nếu thu hoạch sớm thì năng suất củ thấp, lượng tinh bột ít, lượng chất hòa tan cao. Còn thu hoạch trễ quá thì hàm lượng tinh bột sẽ giảm, thành phần xơ tăng, một phần tinh bột bị thủy phân thành đường để nuôi mầm non. Tinh bột trong khoai mì tồn tại dưới dạng các hạt tinh bột có kích thước 3 ÷ 34m. - 14 - Tinh bột khoai mì có một số tính chất đặc trưng rất có lợi khi sử dụng chúng làm nguyên liệu trong chế biến thực phẩm như: - Tinh bột khoai mì không có mùi nên rất thuận tiện khi sử dụng chúng cùng với các thành phần có mùi trong thực phẩm - Tinh bột khoai mì trong nước sau khi được gia nhiệt sẽ tạo thành sản phẩm có dạng sệt trong suốt nên rất thuận tiện trong việc sử dụng chúng cùng với các tác nhân tạo màu khác. - Tỉ lệ amylopectin : amylose trong tinh bột khoai mì cao (80:20) nên gel tinh bột có độ nhớt, độ kết dính cao và khả năng gel bị thoái hóa rất thấp. Hình 4: Hạt tinh bột khoai mì qua kính hiển vi điện tử quét b. Đường - Đường trong củ chủ yếu là glucose và một ít maltose, saccharose. - Trong quá trình chế biến các đường này sẽ hòa tan trong nước và theo nước dịch ra ngoài. c. Protid - Protid là thành phần chưa được nghiên cứu kĩ, tuy nhiên vì hàm lượng thấp nên ít ảnh hưởng tới quy trình công nghệ. - Trong củ sắn, hàm lượng acid amine không được cân đối: thừa arginine nhưng lại thiếu các acid amine chứa lưu huỳnh. Bảng 7: Thành phần một số acid amine có trong củ sắn Acid amine Lysine Hàm lượng (mg/100g protid) 30 - 15 - Methionine Tryptophan Phenylalanine Threonine Valine Leucine Isoleucine Arginine Histidine 13 3 33 23 21 30 20 40 13 - 16 - d. Vitamin và khoáng - Củ sắn có chứa nhiều Vitamin C và Canxi. - Ngoài ra trong củ sắn còn có Vitamin B và nhiều loại khoáng khác. Các hợp chất khác Ngoài những chất dinh dưỡng trên, trong củ sắn còn có chứa độc tố, tanin, sắc tố và các hệ enzyme phức tạp. Đây là những chất gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng tinh bột sau này (chủ yếu về màu sắc). a. Độc tố Trong củ khoai mì, HCN tồn tại dưới dạng cyanogenic glucoside gồm 2 loại linamarin và lotaustralin. - Linamarin có công thức phân tử C10H17O6N và công thức cấu tạo là: CH3 H3C C C N O C6H11O5 - Độc tố này được phát hiện lần đầu bởi Peckolt và được gọi là manihotoxin. - Dưới tác dụng của dịch vị có chứa HCl hoặc men tiêu hóa, chất này bị phân hủy và giải phóng ra acid cyanhydric là chất độc đối với người. C10H17O6N + H2O C6H12O6 (Glucose) (Linamarin) - + (CH3)2O + (Aceton) Acid Hydrocyanic HCN Lotaustralin có công thức phân tử là C11H119O6N và công thức cấu tạo là: CH3 CH2 H3C C C N O C6H11O5 Tùy theo giống sắn, điều kiện đất đai, chế độ canh tác và thời gian thu hoạch mà hàm lượng HCN có khác nhau. - 17 - Sự phân bố chất độc trong củ sắn không đều: cuống củ chứa nhiều chất độc hơn giữa củ, lớp vỏ thịt chứa nhiều HCN hơn cả kế đến là lõi sắn, phần thịt sắn có chứa chất độc ít hơn. Các glucoside này hòa tan tốt trong nước nên trong quá trình sản xuất tinh bột, độc tố sẽ theo nước dịch thải ra ngoài. Vì vậy mặc dù sắn đắng có hàm lượng độc tố cao nhưng sản phẩm tinh bột từ sắn vẫn có thể sử dụng làm thực phẩm. Do các glucoside này tập trung nhiều ở vỏ củ do đó khi chế biến nên tách dịch bào nhanh để không ảnh hưởng đến màu sắc của tinh bột sau này vì HCN sẽ tác dụng với Fe cho ra muối cyanate sắt có màu xám làm đen bột. b. Enzyme Các enzyme trong sắn tới nay chưa được nghiên cứu kỹ. Người ta cho rằng trong số các enzyme có trong củ sắn thì hệ enzyme polyphenoloxydase là enzym có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sắn trong quá trình bảo quản và chế biến. Khi chưa đào lên, các enzyme này trong củ sẽ hoạt động yếu và ổn định nhưng khi đào củ lên thì các enzyme này có điều kiện để hoạt động mạnh, khi đó enzyme polyphenoloxydase sẽ xúc tác quá trình oxy hóa polyphenol tạo octorinon sau đó tổng hợp các chất không có bản chất phenol (các acid amine) tạo ra các sản phẩm có màu. Trong nhóm enzyme polyphenoloxydase có những enzyme oxy hóa các monophenol mà điển hình là tyrosinase xúc tác sự oxy hóa acid amin tyrosine tạo ra quinon tương ứng. Các quinon sau một loạt chuyển hóa sinh ra sắc tố màu xám đen gọi là melanin. Đây là một trong những nguyên nhân làm cho thịt sắn có màu đen (dân gian gọi là chạy nhựa). - 18 - Hình 5: Cơ chế tạo thành melanin từ tyrosine với sự xúc tác của enzym tyrosinas. Ngoài tyrosinase, các enzyme oxy hóa khử khác cũng góp phần làm tổn thất chất khô. c. Tanin - Hàm lượng tanin trong sắn ít nhưng sản phẩm oxy hóa của tanin là chất flobafen có màu đen khó tẩy. - Ngoài ra phản ứng giữa tanin với sắt tạo tanat sắt có màu đen cũng khó tẩy. 3.4. Đánh giá chất lượng của củ sắn Có hai phương pháp để đánh giá chất lượng của củ sắn 3.4.1. Phương pháp cảm quan Xác định củ tốt xấu (có chạy nhựa hay không) và xác định tương đối hàm lượng tinh bột có trong củ. a. Dùng phương pháp cảm quan để xác định củ mới và cũ - Bẻ đôi củ sắn, nhìn vào bề mặt cắt ngang: nếu củ trắng tươi thì tốt có thể để lại sản xuất sau. - Nếu củ bị quầng đen, xám hay xanh đen tức là củ “chạy chỉ” nên đưa vào sản xuất ngay. b. Dùng phương pháp cảm quan để xác định đúng tuổi sắn thu hoạch - 19 - - Chọn củ sắn trung bình trong khóm sắn rồi bẻ làm đôi, nếu ta chỉ dùng một lực vừa phải để bẻ gẫy và thấy thịt sắn chắc và khô, màu thịt củ trắng đục thì có thể coi như là đã thu hoạch sắn đúng tuổi, tỷ lệ tinh bột sẽ đạt ở mức cao. - Nếu ta bẻ củ cũng dễ dàng nhưng thấy thịt củ sắn có màu vàng nhạt tuy chắc thịt nhưng phần giữa củ ướt và trong thì đó là sắn còn non và lượng tinh bột thu được sẽ ít. - Nếu dùng nhiều sức mới bẻ gãy được củ hoặc củ bẻ mà không gãy đôi tức là củ thu hoạch lúc quá tuổi, lúc đó củ có xơ nhiều và lượng tinh bột cũng đã giảm. c. Dùng phương pháp cảm quan thống kê trong thu mua sắn nguyên liệu - Củ nhỏ và ngắn (chiều dài khoảng 10cm, đường kính củ chỗ lớn nhất dưới 1,5cm) không quá 4%. - Củ dập nát và gẫy vụn không quá 3%. - Lượng đất và tạp chất tối đa từ 1,5% ÷ 2%. - Không có củ thối. - Củ có dấu vết chạy nhựa nhỏ hơn 5%. 3.4.2. Phương pháp thực nghiệm để xác định hàm lượng tinh bột có trong củ - Dùng loại cân thực nghiệm do Thái Lan thiết kế. - Cân này hoạt động dựa trên sự khác nhau về tỷ trọng giữa tinh bột và nước. - Qua nhiều lần khảo sát và từ các số liệu thu được hàm lượng tinh bột tương ứng với mỗi lần là 5kg củ. 3.5. Vấn đề về bảo quản củ sắn Trong quá trình bảo quản, sắn tươi thường nhiễm bệnh thối khô và thối ướt do nấm và vi khuẩn gây nên nhất là đối với những củ bị tróc vỏ và dập nát. Một số phương pháp bảo quản khoai mì tươi: - Bảo quản trong hầm kín: mục đích của việc bảo quản trong hầm kín là hạn chế sự hoạt động của các enzyme oxy hóa, một trong những nguyên nhân làm hư hỏng củ. Yêu cầu hầm phải kín hoàn toàn, phải có mái che để tránh nước chảy vào. - Bảo quản bằng cách phủ cát khô: chọn củ có kích thước đều, không bị dập nát xếp thành luống cao 0,5 ÷ 0,6m, rộng 1,2 ÷ 1,5m, chiều dài khoảng 4m. Sau đó phủ đều cát lên, chiều dày lớp cát ít nhất là 20cm. - 20 -