Tài liệu đường nha

Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn I. NGUYEÂN LIEÄU......................................................................................................5 1. Sô löôïc veà khoai lang.........................................................................................5 2. Phaân loaïi khoai lang...........................................................................................5 3. Muøa vuï...............................................................................................................6 4. Thaønh phaân hoùa hoïc vaø giaù trò dinh döôõng.........................................................6 5.Baûo quaûn...........................................................................................................11 6. Tieâu chuaån cuûa khoai lang trong saûn xuaát ñöôøng nha......................................12 II. QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄ.................................................................................... III. THUYEÁT MINH QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄ.................................................13 1. Ngaâm................................................................................................................13 1.1. Muïc ñích coâng ngheä.................................................................................13 1.2. Caùc bieán ñoåi.............................................................................................13 1.3. Phöông phaùp thöïc hieän.............................................................................13 1.4. Thieát bò.....................................................................................................13 2. Röûa...................................................................................................................13 2.1. Muïc ñích coâng ngheä.................................................................................13 2.2. Caùc bieán ñoåi.............................................................................................13 2.3. Thieát bò.....................................................................................................14 3. Nghieàn..............................................................................................................15 3.1. Muïc ñích coâng ngheä.................................................................................15 3.2. Caùc bieán ñoåi.............................................................................................15 3.3. Thieát bò.....................................................................................................15 3.4.Caùc yeáu toá aûnh höôûng tôùi hieäu suaát nghieàn..............................................16 4. Phoái troän – Hoà hoùa – Dòch hoùa........................................................................17 4.1. Quy trình 1 (Dòch hoùa ôû nhieät ñoä thaáp 105 – 1080C )...............................17 4.1.1. Phoái troän.............................................................................................17 4.1.1.1. Muïc ñích coâng ngheä....................................................................17 4.1.1.2.Caùc bieán ñoåi.................................................................................17 4.1.1.3. Phöông phaùp thöïc hieän................................................................17 4.1.1.4. Thieát bò........................................................................................18 4.1.2. Hoà hoùa.................................................................................................18 4.1.2.1. Muïc ñích coâng ngheä....................................................................18 4.1.2.2.Caùc bieán ñoåi.................................................................................18 Trang 1 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn 4.1.2.3. Phöông phaùp thöïc hieän................................................................19 4.1.3. Dòch hoùa................................................................................................19 4.1.3.1. Muïc ñích coâng ngheä....................................................................19 4.1.3.2.Caùc bieán ñoåi.................................................................................19 4.1.3.3. Phöông phaùp thöïc hieän................................................................20 4.1.3.4. Thieát bò .......................................................................................20 4.2. Quy trình 2 (Dòch hoùa ôû nhieät ñoä thaáp 150 – 1600C )...............................20 4.2.1. Phoái troän.............................................................................................21 4.2.1.1. Muïc ñích coâng ngheä....................................................................22 4.2.1.2.Caùc bieán ñoåi.................................................................................22 4.2.1.3. Phöông phaùp thöïc hieän................................................................22 4.2.1.4. Thieát bò........................................................................................22 4.2.2. Hoà hoùa.................................................................................................22 4.2.2.1. Muïc ñích coâng ngheä....................................................................22 4.2.2.2.Caùc bieán ñoåi.................................................................................22 4.2.2.3. Phöông phaùp thöïc hieän................................................................22 4.2.3. Dòch hoùa................................................................................................23 4.2.3.1. Muïc ñích coâng ngheä....................................................................23 4.2.3.2.Caùc bieán ñoåi.................................................................................23 4.2.3.3. Phöông phaùp thöïc hieän................................................................24 4.2.3.4. Thieát bò .......................................................................................24 5. Laøm nguoäi........................................................................................................26 5.1. Muïc ñích coâng ngheä.................................................................................26 5.2. Caùc bieán ñoåi.............................................................................................26 5.3. Phöông phaùp thöïc hieän.............................................................................26 5.4. Thieát bò.....................................................................................................26 6. Ñöôøng hoùa........................................................................................................27 6.1. Muïc ñích coâng ngheä.................................................................................27 6.2. Caùc bieán ñoåi.............................................................................................27 6.3. Phöông phaùp thöïc hieän.............................................................................28 6.4. Thieát bò.....................................................................................................28 7. Taåy maøu...........................................................................................................28 7.1. Muïc ñích coâng ngheä.................................................................................28 7.2. Caùc bieán ñoåi.............................................................................................28 7.3. Phöông phaùp thöïc hieän.............................................................................29 7.4. Thieát bò.....................................................................................................29 8. Loïc...................................................................................................................29 8.1. Muïc ñích coâng ngheä.................................................................................29 Trang 2 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn 8.2. Caùc bieán ñoåi.............................................................................................29 8.3. Phöông phaùp thöïc hieän.............................................................................30 8.4. Thieát bò.....................................................................................................30 9. Trao ñoåi ion......................................................................................................30 9.1. Muïc ñích coâng ngheä.................................................................................30 9.2. Caùc bieán ñoåi.............................................................................................30 9.3. Phöông phaùp thöïc hieän.............................................................................31 9.4. Thieát bò.....................................................................................................31 10. Loïc an toaøn.....................................................................................................32 10.1. Muïc ñích coâng ngheä...............................................................................32 10.2. Caùc bieán ñoåi...........................................................................................32 10.3. Phöông phaùp thöïc hieän vaø thieát bò..........................................................32 11. Chænh pH........................................................................................................32 11.1. Muïc ñích coâng ngheä...............................................................................32 11.2. Caùc bieán ñoåi...........................................................................................32 11.3. Phöông phaùp thöïc hieän...........................................................................32 12.Coâ ñaëc chaân khoâng..........................................................................................32 12.1. Muïc ñích coâng ngheä...............................................................................32 12.2. Caùc bieán ñoåi...........................................................................................33 12.3. Phöông phaùp thöïc hieän...........................................................................33 12.4. Nguyeân taéc hoaït ñoäng............................................................................34 12.Roùt saûn phaåm..................................................................................................34 12.1. Muïc ñích coâng ngheä...............................................................................34 12.2. Caùc bieán ñoåi...........................................................................................34 12.3. Phöông phaùp thöïc hieän...........................................................................34 IV. SO SAÙNH HAI QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ....................................................35 V. SAÛN PHAÅM.........................................................................................................36 VI. THAØNH TÖÏU COÂNG NGHEÄ & HÖÔÙNG NGIEÂN CÖÙU HIEÄN NAY.............39 A. Saûn xuaát maltodextrin vaø glucose syrup töø tinh boät chuoái treân qui moâ phoøng thí nghieäm...............................................................................................39 1. Giôùi thieäu.........................................................................................................39 2. Nguyeân lieäu vaø phöông phaùp...........................................................................40 2.1. Trích ly tinh boät........................................................................................40 2.2. Chuaån bò maltodextrin..............................................................................40 2.3. Chuaån bò glucose syrup töø tinh boät chuoái.................................................41 2.4. Phöông phaùp phaân tích.............................................................................41 2.4.1. Maltodextrin..........................................................................................41 2.4.2. Glucose syrup........................................................................................42 Trang 3 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn 3. Keát luaän...........................................................................................................43 B. Saûn xuaát glucose syrup baèng caùch söû duïng malt thoùc vaø enzym amyloglucosidase trong thuûy phaân tinh boät saén.....................................44 1. Giôùi thieäu.........................................................................................................44 2. Nguyeân lieäu vaø phöông phaùp...........................................................................45 2.1. Chuaån bò dòch chieát malt..........................................................................45 2.2. Xaùc ñònh naêng löïc cuûa enzym trong malt thoùc.........................................45 2.2.1. AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä RME ñeán quaù trình dòch hoùa.......................45 2.2.2. AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä AMG ñeán quaù trình ñöôøng hoùa....................46 2.2.3. Caùc boá trí thí nghieäm vaø phaân tích thoáng keâ......................................46 3. Keát quaû vaø baøn luaän....................................................................................46 3.1. AÛn höôûng cuûa noàng ñoä enzym leân toác ñoä phaûn öùng.................................48 3.2. AÛnh höôûng cuûa söï keát hôïp vaø noàng ñoä enzym leân haøm löôïng ñöôøng......50 3.3 Duøng HPLC cho phaân tích dòch thuûy phaân tinh boät...................................52 C. Kyõ thuaät phaân taùch saéc kyù trong qui trình saûn xuaát glucose syrup.....................52 1. Giôùi thieäu.........................................................................................................52 2. Nhöïa laøm coät truï phaân taùch..............................................................................52 2.1. Daïng ion laøm nhöïa...................................................................................53 2.2. Ñaëc tính chính cuûa nhöïa aûnh höôûng ñeán chaát loûng phaân taùch..................54 3. Heä thoáng phaân taùch saéc kyù lieân tuïc..................................................................55 a) Nhöõng ñoøi hoûi cô baûn cuûa quaù trình phaân taùch saéc kyù coù qui moâ coâng nghieäp söû duïng nhöïa nhö laø chaát trung gian phaân taùch.......................57 b) Moâ taû caùc heä thoáng FAST khaùc nhau: SMB, SMB nheàu giai ñoaïn, SSMB, daõy lieân tuïc môùi.................................................................................................57 3.1. SMB.........................................................................................................57 3.2. Qui trình SMB nhieàu giai ñoaïn................................................................58 3.3. SSMB.......................................................................................................58 3.4. New sequential multiprofile process........................................................58 c) Hieäu quaû phaân taùch tieâu bieåu........................................................................59 3.5. Phaân xöôûng coâng nghieäp..........................................................................59 3.5.1. Ñoøi hoûi veà chaát löôïng cuûa nguyeân lieäu vaø nöôùc röûa..........................60 3.5.2. ÖÙng duïng kyõ thuaät coät........................................................................60 4. Maïng löôùi phaân boá vaø thu nhaän.......................................................................61 PHUÏ LUÏC.................................................................................................................64 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO.......................................................................................70 Trang 4 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn I. NGUYEÂN LIEÄU 1. Sô löôïc veà khoai lang Khoai lang coù teân khoa hoïc laø Ipomoea batatas, thuoäc hoï Convolvulaceae, laø loaøi caây thaân thaûo daïng daây leo soáng laâu naêm, coù caùc laù moïc so le hình tim hay xeû thuøy chaân vòt, caùc hoa coù traøng hôïp vaø kích thöôùc trung bình. Reã cuû aên ñöôïc coù hình daùng thuoân daøi vaø thon, lôùp voû nhaün nhuïi coù maøu ñoû, tím, naâu hay traéng. Lôùp cuøi thòt coù maøu traéng, vaøng, cam hay tím. Khoai lang coù nguoàn goác töø khu vöïc nhieät ñôùi Chaâu Myõ, ñöôïc con ngöôøi troàâng caùch ñaây treân 5000 naêm. Ngaøy nay khoai lang ñöôïc troàng roäng khaép trong caùc khu vöïc nhieät ñôùi vaø oân ñôùi aám . Khoai lang ñöôïc ñöa vaøo nöôùc ta töø ñaûo Luzon cuûa Philippin vaøo cuoái ñôøi nhaø Minh ñoâ hoä nöôùc ta. Nhö vaäy caây khoai lang laø caây nhaäp noäi vaøo Vieät Nam ñeán nay khoaûng 445 naêm vaøo ñöôïc troàng ñaàu tieân ôû Thanh Hoùa- moät tænh luoân coù dieän tích troàng khoai lang lôùn nhaát nöôùc ta töø tröôùc tôùi nay. Khoai lang ñöôïc söû duïng moät caùch roäng raõi do: -Khoai lang laø caây deã troàng, coù tính thích öùng vaø ñeà khaùng raát maïnh .Ñieàu kieän khí haäu, thôøi tieát, ñaát ñai ôû Vieät Nam cho pheùp troàng ñöôïc nhieàu vuï khoai lang moät naêm maø vaãn cho naêng suaát thu hoaïch khaù cao. -Noâng daân Vieät Nam coù nhöõng kinh nghieäm laâu ñôøi vaø quí baùu trong ngheà troàng khoai lang. -Khoai lang coù thôøi vuï sinh tröôûng töông ñoái ngaén, coù tieàm löïc naêng suaát lôùn, hôn nöõa gioáng khoai lang ôû nöôùc ta raát phong phuù. -Veà maët dinh döôõng, khoai lang chöùa nhieàu chaát dinh döôõng, deã tieâu hoùa, nhieàu naêng löôïng, nhieàu vitamin (nhaát laø vitamin A). 2. Phaân loaïi khoai lang: Khoai lang coù nhieàu loaïi: † Loaïi to, voû traéng, ruoät traéng hoaëc vaøng saãm, nhieàu boät. † Khoai lang bí : cuû daøi, voû ñoû, ruoät vaøng töôi. † Khoai lang cuû daøi, voû ñoû, ruoät vaøng. † Khoai lang ngoïc nöõ : voû tím, ruoät tím. Hình 1: Moät soá loaïi khoai lang Trang 5 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn 3. Muøa vuï : Trong 8 vuøng traûi daøi cuûa ñaát nöôùc ta, xeùt caû 3 maët : dieän tích, naêng suaát vaø saûn löôïng caây khoai lang, ta coù 3 vuøng chuû löïc laø: ñoàng baèng soâng Hoàng, Ñoâng Baéc vaø Baéc Trung Boä. Trong ñoù vuøng Baéc Trung Boä coù dieän tích vaø saûn löôïng khoai lang cao nhaát. Vuøng ñoàng baèng soâng Hoàng chieám öu theá veà naêng suaát. Cuï theå muøa vuï ñöôïc troàng nhö sau: † Khoai lang vụ đông xuân : trồng tháng 11-12, thu họach tháng 4-5 Diện tích khoai lang vụ đông xuân chiếm tương đối lớn so với diện tích trồng khoai cả nước. Nói chung vụ đông xuân có thể trồng ở tất cả các vùng, năng suất vụ này cao. † Khoai lang vụ đông : trồng tháng 9-10, thu họach tháng 1-2 Trồng chủ yếu trên diện tích tăng vụ. Trồng ở đồng bằng và trung du Bắc Bộ. † Khoai lang vụ xuân: trồng tháng 2-3, thu họach tháng 6-7. Chủ yếu trồng ở đồng bằng và trung du Bắc Bộ. Hình 2 : Thu hoaïch khoai lang † Khoai lang vụ hè thu : trồng tháng 6-7, thu họach tháng 10-11. được trồng ở các tỉnh miền núi phía Bắc, Tây Nguyên và Đông Nam Bộ, năng suất khá cao. 4. Thaønh phaàn hoùa hoïc vaø giaù trò dinh döôõng: Củ khoai lang là sản phaåm thu họach chính, cho lượng calo là 113 calo/100 gam. Thành phần dinh dưỡng của nó là đường, tinh bột, ngoài ra còn có các thành phần khác như protein và các vitamin (vitamin C, caroten, B1, B2...), các chất khoaùng (P, Fe,...) góp phần quan trọng trong dinh dưỡng của con người, nhất là các nước đang phát t Trang 6 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn Bảng 1:Thành phần hoá học của khoai lang Thành phần Hàm lượng(%) Nước 68.0 Protein 0.8 Lipid 0.2 Glucid 28.5 Cellulose 1.3 Tro 1.2 4.1.Chất khô: Củ khoai lang cũng như các lọai rễ củ thân củ khác, thông thường có hàm lượng nước cao, do vậy hàm lượng chất khô thấp, trung bình khoaûng 30 % nhưng có biến động phụ thuộc vào các yếu tố như giống, khí hậu, độ dài ngày, lọai đất, tỉ lệ sâu bệnh, kỹ thuật trồng trọt. Khoai lang ôû Vieät Nam coù haøm löôïng chaát khoâ bieán ñoäng töø 19,2-33,6 % 4.2.Glucid Glucid là thành phần chủ yếu của chất khô (chiếm 80-90% hàm lượng chất khô) và chiếm 24-27% trọng lượng tươi. Thành phần của glucid chủ yếu là đường và tinh bột, ngoaøi ra còn có các chất khác như pectin, cellulose, hemicellulose, chiếm số lượng ít. Thành phần tương ứng của glucid không những phụ thuộc vào giống và độ chín của củ mà coøn phụ thuộc vào thời gian bảo quản, nấu nướng, chế biến và có ảnh hưởng đáng kể đến các yếu tố chất lượng như độ cứng, độ khô, cảm giác ngon miệng,… Tinh bột: Trung bình chiếm khoảng 60-70% chất khô, tỉ lệ của tinh bột so với các hợp chất glucid khác biến động lớn. Lượng tinh bột phụ thuộc vào giống, thời vụ, đất troàng, thời vụ, khoảng cách gieo trồng... Đường: Trang 7 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn Sự biến động về hàm lượng đường toång từ 5-10 % trọng lượng khoai lang. Yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hàm lượng đường trong củ khoai lang là giống, ngoài ra còn có các yếu tố khác như thời gian thu hoạch, bảo quản… Thành phần của đường gồm saccharose, glucose, fructose, vaø một ít maltose. Bảng 2: Thành phần của đường trong củ khoai lang Thành phần Hàm lượng(%) Saccharosse 5,16 ÷ 10,95% Glucose 2,11 ÷ 4,61% Maltose 1,59 ÷ 6,85% Fructose 1,16 ÷ 3,56%  Chất xơ Xơ đóng vai trò quan trọng trong việc phòng chống một số bệnh như ung thư, đái đường, tim mạch... Xơ ăn được bao gồm các hợp chất pectin, cellulose và hemicellulose. Hàm lượng chất xơ ăn được trong các giống khoai lang của đảo Tonga là 4%, của Mỹ là 3,6%. Ngoài ra còn chứa 0,4% lignin. Sporamin (chiếm 80% protein hòa tan) và có thể phân thành 2 loại là sporamin A và B 4.3. Protein: Hàm lượng protein trong các giống khoai lang là không cao, trung bình khoảng 5% chất khô. Hàm lượng protein thô không cao nhưng do khoai lang có năng suất củ cao, neân protein thu được trên một đơn vị trồng trọt là đáng keå, không thua kém các loaïi 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. Trang 8 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn Bảng 3: Thành phần acid amin không thay thế của củ khoai lang (tính theo % trọng lượng khô của protein thô) Acid amin Hàm lượng(%) 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 4.4. Vitamin Khoai lang có chứa nhiều loại vitamin như C, A, B 1, B2, PP, acid pentotenic. Nhiều loại khoai lang hàm lượng vitamin có thể lên đến 50 mg%. Khoai lang nghệ còn chứa nhiều caroten đến 44,6 mg%, trong khi đó giống khoai lang trắng chỉ chứa 0,5mg% caroten. Bảng 4: Thành phần vitamin của khoai lang Thành phần Hàm lượng (mg%) Vitamin A 7,4 Vitamin B1 0,88 Vitamin B2 10,88 Vitamin PP 13,4 Acid pentotenic 11,1 Các vitamin tập trung nhiều ở vòng ngoài của ruột củ. Vỏ và phần trung tâm củ chứa ít vitamin hơn. Trang 9 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn 4.5.Khoáng: Thành phần khoáng trong khoai lang biến động tương đối lớn tuỳ thuộc vào loại đất trồng và phân bón sử dụng. Bảng 5 : Thành phần khoáng chủ yếu trong khoai lang (% so với trọng lượng tro) Thành phần Hàm lượng(%) Cl 2.5 K2O 58.1 Na2O 8.1 CaO 5.6 MgO 4.1 Fe2O3 0.54 Mn2O3 Vết P2O5 16.1 SO3 2.9 4.6.Enzym: Khoai lang có hệ enzym phức tạp. Sau khi thu hoạch các enzym đều hoạt động mạnh nhưng mạnh hơn cả là amylase. Do amylase thuỷ phân tinh bột thành đường nên sau khi thu hoạch lượng tinh bột trong củ giảm, độ ngọt của khoai tăng. Khoai lang có nhiều mủ, trong mủ khoai có chứa sắc tố, tanin, enzym, là những chất sinh màu trong quá trình chế biến. Chúng ta thường gặp hiện tượng biến màu từ nâu sang nâu sẫm rồi đen. Đó là hiện tượng oxy hoá của một số chất hữu cơ trong củ với sự tham gia của các enzym. Enzym trong khoai lang tích tụ nhiều ở mầm củ. 5. Baûo quaûn: Khoai lang tươi rất khó bảo quản do: - Lượng nước trong củ khoai lang lớn do đó hoạt động sinh lý của củ khoai lang khá mạnh làm cho khối lượng chất dinh dưỡng trong củ hao hụt nhanh (40÷50% sau vài tháng bảo quản). - Củ khoai có hàm lượng đường cao, có nhiều enzym hoạt động, rất dễ bị thối, hư hỏng. - Các yếu tố bên ngoài cũng ảnh hưởng rõ rệt đến việc bảo quản khoai lang như thời tiết, nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng,… Trang 10 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn - Thời gian thu hoạch vụ khoai chính là mùa mưa nên ruộng khoai thường bị ngập nước, khoai thường dễ bị thối hỏng. - Vỏ củ khoai mỏng, thân củ dễ bị gãy, dập nát nên khi đào vận chuyển thường không còn nguyên vẹn, bị giảm khả năng chống đỡ với các ảnh hưởng của ngoại cảnh. Khoai không ưa nóng và cũng không ưa lạnh. Ở nhiệt độ cao hơn 250C khoai sẽ hô hấp mạnh, độ hoạt động của các enzym tăng, sâu hà phát triển mạnh làm khoai chóng bị hư hỏng. Bảo quản ở dưới 10 0C thì khoai bị cóng và nhanh chóng bị thối nhũn. Nhiệt độ và độ ẩm thích hợp để bảo quản khoai lang là khoảng 12 ÷ 15 0C và 58 ÷95%. Khoai lang không ưa môi trường yếm khí, nếu nơi bảo quản ít thoáng, khoai dần dần chuyển sang hô hấp yếm khí, sinh ra rượu làm khoai chóng thối. Muốn bảo quản khoai được lâu, củ không bị thối thường phải đào hầm. Có hai loại hầm thông thường, hầm sâu và hầm cạn. Hầm cạn dùng rơm rạ hoặc thân cây khô để giữ ẩm. Hầm vần đặt sâu dưới đất để lợi dụng nhiệt độ thấp. Hầm phải được đào nơi khô ráo có nắp đậy, ống thông hơi, có đặt nhiệt kế và ẩm kế để theo dõi nhiệt độ và độ ẩm trong hầm. Khoai được xếp từng lớp và thành từng đống cao trong hầm. Khi bảo quản hoàn toàn kín trong hầm, phải điều chỉnh nhiệt độ trong phạm vi 9÷150C, còn độ ẩm không vượt quá 75% mới đảm bảo chất lượng trong thời gian bảo quản. 6. Tieâu chuaån cuûa khoai lang trong saûn xuaát ñöôøng nha: Bảng 6 : Haøm löôïng caùc chaát trong khoai lang: Nöôùc 68.1 Glucid 27.1 Cellulose 0.9 Protein 1.6 Chaát beùo 0.5 Tro 1  Löôïng tinh boät trong khoai lang thöôøng dao ñoäng töø 15-31%, kích thöôùc haït tinh boät töø 15-80 m, löôïng ñöôøng töø 5-10%.  Cuû khoai chaéc, khoâng bò heùo, hö haïi hay coân truøng caén phaù  Choïn loaïi cuû ruoät traéng hoaëc ruoät vaøng. Trang 11 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn III. THUYEÁT MINH QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄ 1. Ngaâm 1.1. Muïc ñích coâng ngheä – Chuaån bò : Laøm cho cuû meàm ra, giaûm nheï quaù trình maøi hoaëc nghieàn. – Hoaøn thieän: Laøm bôû vaø loaïi boû moät phaàn taïp chaát baùm vaøo nguyeân lieäu . 1.2. Caùc bieán ñoåi – Hoøa tan sô boä caùc saéc toá, hoøa tan vaø ngaên caùch khoâng cho caùc chaát tannin taùc duïng vôùi oxy laøm giaûm maøu saéc töï nhieân cuûa saûn phaåm. 1.3. Phöông phaùp thöïc hieän Thoâng soá kyõ thuaät: Thôøi gian : 4-8h tuøy theo loaïi nguyeân lieäu vaø möùc ñoä nhieãm baån töø cuû. Hoùa chaát söû duïng : CaO (1,5 kg/m3 nöôùc ngaâm) 1.4. Thieát bò Beå ngaâm ñöôïc xaây baèng gaïch hoaëc beâtoâng. Ñaùy beå hôi doác ñeå deã daøng thaùo kieät nöôùc vaø laøm veä sinh. ÔÛ goùc beå saùt ñaùy coù cöûa thaùo nöôùc vaø voøi caáp nöôùc treân mieäng beå. 2. Röûa 2.1. Muïc ñích coâng ngheä – Chuaån bò : Röûa saïch ñaát caùt, ñaù, taïp chaát…chuaån bò cho quaù trình nghieàn tieáp theo. Traùnh laøm moøn raêng maùy nghieàn vaø laøm giaûm hieäu suaát nghieàn. – Hoaøn thieän : Haïn cheá hieän töôïng taïp chaát laãn vaøo tinh boät laøm taêng ñoä tro, ñoä maøu thaønh phaåm. 2.2. Caùc bieán ñoåi – Bieán ñoåi vaät lyù : Sau khi röûa seõ taùch ñöôïc 94-97% toång taïp chaát (caùt saïn, ñaát ñaù,...) ra khoûi cuû, khoái löôïng cuû giaûm coøn 93-94,5%. – Bieán ñoåi hoùa lyù : Coù söï taùch moät soá chaát hoaø tan trong nguyeân lieäu nhö saéc toá, tannin… vaøo trong nöôùc röûa. Trang 12 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn – Bieán ñoåi hoùa sinh : Söï hoaït ñoäng cuûa caùc enzyme oxi hoùa laøm ñen saûn phaåm. 2.3. Thieát bò Thieát bò röûa cuû thöôøng duøng laø thuøng hình truï coù ñuïc loã, ñeå ngaäp moät phaàn trong nöôùc. Hình 3 : Thieát bò röûa cuû Nguyeân taéc hoaït ñoäng: – Cuû ñöôïc röûa saïch döôùi aùp löïc cuûa nöôùc vaø ma saùt giöõa caùc cuû cuõng nhö ma saùt giöõa cuû vôùi thaønh thieát bò vaø vôùi caùnh quay. – Cuû ñöôïc ñaûo troän maïnh vaø ñaåy veà phía tröôùc nhôø baøn chaûi truïc vít. – Moät doøng nöôùc chaûy qua beå ngöôïc chieàu vôùi cuû. – Moät bôm ly taâm ñöôïc laép ôû moät ñaàu cuûa thuøng vaø ñöôïc noái vôùi moät loaït caùc ñaàu phun, nöôùc vôùi aùp suaát cao ñöôïc xòt töø caùc ñaàu phun ngöôïc vôùi höôùng chuyeån ñoäng cuûa cuû, ñaûm baûo cho cuû ñöôïc röûa saïch. – Hoaït ñoäng keát hôïp cuûa caùc doøng nöôùc coù aùp suaát cao, söï coï xaùt cuûa cuû vaøo thaønh thieát bò vaø vaøo nhau giuùp loaïi bôùt haàu heát lôùp ñaát ñaù. Thoâng soá kyõ thuaät : – Chieàu daøi thieát bò : 8m – Chieàu daøi phaàn thanh troän ngaäp nöôùc : 3,4 m – Khoaûng caùch giöõa 2 caùnh keá tieáp : 40 – 80 mm – Naêng suaát theo nguyeân lieäu : 175 taán/ ngaøy Trang 13 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn – Ñöôøng kính (chieàu roäng) thieát bò : 0,8 – 1,2 m Tuøy thuoäc möùc ñoä vaø ñaëc tính taïp chaát cuûa nguyeân lieäu maø thôøi gian röûa coù theå töø 8-15 phuùt, chi phí nöôùc röûa töø 2-4 taán / 1 taán nguyeân lieäu. 3. Nghieàn 3.1. Muïc ñích coâng ngheä Khai thaùc : Quaù trình nghieàn nhaèm muïc ñích phaù vôõ maøng teá baøo khoai lang ñeå giaûi phoùng tinh boät khoûi teá baøo. Ñaây laø khaâu quan troïng nhaát trong vieäc quyeát ñònh hieäu suaát thu hoài tinh boät. Söï phaù vôõ maøng teá baøo caøng trieät ñeå thì hieäu suaát taùch tinh boät caøng cao. 3.2. Caùc bieán ñoåi – Bieán ñoåi vaät lí : Coù söï thay ñoåi kích thöôùc cuûa nguyeân lieäu. Teá baøo tinh boät bò phaù vôõ giaûi phoùng tinh boät döôùi daïng nhöõng haït coù kích thöôùc nhoû. Nguyeân lieäu baây giôø laø khoái boät nhaõo mòn coù ñoä aåm khoaûng 80% (ñoä mòn khaùc nhau tuyø theo coâng ngheä vaø thieát bò söû duïng). – Bieán ñoåi hoaù sinh : Khi xeù naùt voû teá baøo, caùc enzyme trong teá baøo cuõng ñöôïc giaûi phoùng vaø coù ñieàu kieän hoaït ñoäng, nhaát laø caùc enzyme thuyû phaân tinh boät , enzyme oxi hoaù khöû nhö polyphenol oxidase seõ laøm saãm maøu saûn phaåm. – Bieán ñoåi sinh hoïc : Vì cuû röûa saïch tröôùc khi nghieàn vaø thôøi gian khoâng quaù laâu neân söï phaùt trieån cuûa vi sinh vaät laø khoâng ñaùng keå. 3.3. Thieát bò Ta söû duïng maùy nghieàn Jahn coù roto laøm baèng theùp vôùi ñöôøng kính töø 40-50 cm, ñoä daøi töø 30-50 cm. Caùc löôõi dao raêng cöa ñöôïc boá trí doïc theo caùc raõnh ñöôïc khaéc xung quanh chu vi cuûa troáng. Löôõi dao coù 8-10 raêng cöa/cm, ñaët caùch xa nhau 6-10 mm, cao hôn beà maët khoaûng 1mm. Toác ñoä quay toái öu cuûa roto :1000 voøng/phuùt. Hieäu suaát naïo sau laàn naïo ñaàu tieân : 85%. Hieäu suaát naïo toång theå sau laàn naïo thöù caáp : 90%. Trang 14 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn Hình 4 : Caáu taïo thieát bò nghieàn Nguyeân taéc hoaït ñoäng : Nhôø söï coï xaùt lieân tuïc giöõa caùc löôõi dao maø caùc teá baøo khoai lang bò phaù vôõ, trong ñoù moät löôïng lôùn haït tinh boät ñöôïc giaûi phoùng. Thoâng soá kyõ thuaät : – Toác ñoä quay : 1000 – 2000 voøng/phuùt – Toác ñoä tang quay : 50m/s – Ñöôøng kính tang quay : 0,4 – 0,7m – Soá löôïng buùa nghieàn – Kích thöôùc loã löôùi – Löôõi cöa thöôøng ñöôïc cheá taïo baèng theùp deûo, cöùng, daøy 0,8mm, chieàu cao raêng 2mm, treân 1cm coù 8 raêng. – Naêng suaát khoaûng 10 taán cuû khoai lang töôi moãi ngaøy. 3.4. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán hieäu suaát nghieàn.  Soá voøng quay: soá voøng quay caøng lôùn thì hieäu suaát nghieàn caøng cao.  Loã löôùi nhoû thì hieäu suaát nghieàn lôùn nhöng naêng suaát giaûm vaø chi phí naêng löôïng taêng cao.  Chaát löôïng buùa nghieàn. Trang 15 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn 4. Phoái troän – hoà hoùa – dòch hoùa 4.1.Quy trình 1 (dòch hoùa ôû nhieät ñoä thaáp 105÷1080C) 4.1.1. Phoái troän 4.1.1.1. Muïc ñích coâng ngheä Chuaån bò: Nhaèm taêng ñoä phaân taùn cuûa dòch huyeàn phuø, chuaån bò cho quaù trình hoà hoùa tieáp theo. 4.1.1.2. Caùc bieán ñoåi Bieán ñoåi vaät lyù: - Heä soá daãn nhieät taêng. - Söï phaân taùn cuûa caùc haït tinh boät taêng. Bieán ñoåi hoùa lyù: - Haït tinh boät haáp thu moät löôïng nhoû nöôùc (25-50% nöôùc) nhöng chöa tröông nôû. - Traïng thaùi cuûa nguyeân lieäu sau khuaáy troän ôû daïng huyeàn phuø. - Taêng khaû naêng tieáp xuùc giöõa haït tinh boät vaø nöôùc. Bieán ñoåi caûm quan: söï thay ñoåi traïng thaùi cuûa dòch boät. Caùc bieán ñoåi coøn laïi khoâng ñaùng keå. 4.1.1.3. Phöông phaùp thöïc hieän  Phoái troän nguyeân lieäu vôùi nöôùc theo tæ leä 1:3(m/m).  Chænh pH cuûa hoãn hôïp veà 5,8 – 6,2 laø pH toái thích cuûa - amylase söû duïng trong qui trình.  Boå xung CaCl2 / Ca(OH)2 ñeå noàng ñoä Ca2+ ñaït 100ppm ñeå duy trì hoaït tính cuûa - amylase trong quaù trình thuûy phaân.  Boå xung cheá phaåm - amylase töø Bacillus licheniformis vaø Bacillus stearothermophilus. Chuùng xuùc taùc thuûy phaân tinh boät ôû nhieät ñoä raát cao: 95÷1000C. Coøn ôû nhieät ñoä 105÷108 0C, hoaït tính cuûa nhoùm enzyme naøy giaûm nhöng khoâng bò voâ hoaït hoaøn toaøn. Quaù trình ñöôïc thöïc hieän trong thuøng khuaáy coù caùnh troän vôùi toác ñoä quay 20 v/ph. Trang 16 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn Thoâng soá kyõ thuaät: Noàng ñoä chaát khoâ pH Thôøi gian Löôïng enzym Löôïng ion Ca2+ Baûng 7 2225oBx 5,86,2 3040 phuùt 0.50.6kg/taán nguyeân lieäu (1500Ukg-1 haøm löôïng chaát khoâ) 100ppm 4.1.1.4. Thieát bò Thieát bò hình truï coù trang bò caùnh khuaáy. 4.1.2. Hoà hoùa 4.1.2.1.Muïc ñích coâng ngheä Chuaån bò: hoøa tan nhöõng haït tinh boät coù kích thöôùc nhoû thaønh dung dòch nhôùt seàn seät, caùc haït huùt nöôùc vaø tröông nôû toái ña taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho quaù trình dòch hoùa. 4.1.2.2.Caùc bieán ñoåi Bieán ñoåi vaät lyù : - Ñoä nhôùt taêng cöïc ñaïi. - Haït tinh boät tröông nôû toái ña. - Nhieät ñoä cuûa dung dòch taêng. - Noàng ñoä chaát khoâ taêng. Bieán ñoåi hoùa hoïc : xaûy ra söï hydrate hoùa caùc nhoùm hydroxyl töï do vaø taïo thaønh lieân keát hydro vôùi nöôùc. H H R O O O R H H Bieán ñoåi hoùa ly ù: - Haït tinh boät tieáp tuïc haáp thu nöôùc, khi nhieät ñoä caøng taêng thì khaû naêng huùt nöôùc caøng taêng, leân ñeán 2500% nöôùc. - Heä chuyeån töø daïng huyeàn phuø sang dung dòch nhôùt ñoàng nhaát. - Taêng khaû naêng hoøa tan. Bieán ñoåi caûm quan : maøu saéc töø ñuïc chuyeån sang trong hôn. Bieán ñoåi sinh hoïc : khoâng ñaùng keå. Trang 17 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn 4.1.2.3.Phöông phaùp thöïc hieän Quaù trình hoà hoùa ñöôïc thöïc hieän trong thieát bò jet-cooker baèng caùch phun hôi nöôùc tröïc tieáp vaøo tinh boät. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø quaù trình hoà hoùa xaûy ra nhanh hôn, ñoàng ñeàu vaø nhieät ñoä khoâng bò taêng cuïc boä. Thoâng soá kyõ thuaät Baûng 8 Nhieät ñoä 52-64oC Thôøi gian Töùc thôøi 4.1.3. Dòch hoùa 4.1.3.1. Muïc ñích coâng ngheä Chuaån bò:  Phaù bung haït tinh boät, thuûy phaân moät phaàn tinh boät taïo nhöõng maïch dextrin coù chieàu daøi maïch ngaén hôn  Giaûm ñoä nhôùt cuûa dòch hoà hoùa taïo ñieàu kieän cho ß- amylase phaân caét toát hôn trong giai ñoaïn ñöôøng hoùa tieáp theo. 4.1.3.2.Caùc bieán ñoåi Bieán ñoåi vaät lyù: - Ñoä nhôùt giaûm. - Khaû naêng truyeàn nhieät taêng (do kích thöôùc phaân töû nhoû hôn). - Noàng ñoä chaát khoâ taêng. Bieán ñoåi hoùa hoïc: - Haït tinh boät bò phaù bung, phaù vôõ caùc lieân keát hydro giöõa nöôùc vaø caùc sôïi tinh boät. - Phaûn öùng Maillard giöõa ñöôøng vaø acid amin taïo ra saûn phaåm coù maøu. Bieán ñoåi hoùa lyù: - Söï boác hôi nöôùc. - Khaû naêng hoøa tan cuûa tinh boät taêng. Bieán ñoåi hoùa sinh: - amylase hoaït ñoäng caét caùc maïch amylose vaø amylopectin thaønh caùc dextrin maïch ngaén coù khaû naêng hoøa tan. Saûn phaåm thuûy phaân trong giai ñoaïn naøy chuû yeáu laø dextrin. Bieán ñoåi sinh hoïc: vi sinh vaät bò öùc cheá hoaëc tieâu dieät. Trang 18 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn 4.1.3.3.Phöông phaùp thöïc hieän Quaù trình naøy baét ñaàu töø thieát bò jet-cooker, hoãn hôïp seõ ñöôïc gia nhieät leân 105÷108oC, sau ñoù hoãn hôïp ñöôïc chuyeån sang caùc coät löu cao aùp coù baûo oân nhieät trong thôøi gian 5÷10 phuùt. Chæ soá DE cuûa hoãn hôïp sau giai ñoaïn xöû lyù nhieät khaù thaáp ( DE = 1÷2 ). Tieáp theo, hoãn hôïp ñöôïc ñöa qua thieát bò daïng oáng loàng oáng ñeå laøm nguoäi veà 95÷100oC roài ñi vaøo thieát bò dòch hoùa .Thôøi gian löu hoùa cuûa khoái hoà tinh boät trong thieät bò dòch hoùa laø töø 1÷2 giôø..Phaàn hoaït tính coøn laïi cuûa cheá phaåm - amylase chòu nhieät seõ tieáp tuïc xuùc taùc thuûy phaân tinh boät ñeå laøm giaûm ñoä nhôùt, ñoàng thôøi giuùp phaù vôõ hoan( toaøn caáu truùc haït tinh boät, chuyeån cô chaát sang daïng hoøa tan ñeå chuaån bò cho quaù trình ñöôøng hoùa tieáp theo. Thoâng soá kyõ thuaät : Baûng 9 Nhieät ñoä trong coät löu Nhieät ñoä trong thieát bò thuûy phaân pH Thôøâi gian trong coät löu Thôøi gian trong thieát bò dòch hoùa 105oC 95oC 5,86,2 5 ÷10phuùt 1÷2 giôø 4.1.3.4Thieát bò a. Thieát bò hoà hoùa vaø dòch hoùa jet-cooker Caáùu taïo: thieát bò goàm moät oáng huyeàn phuø tinh boät vaø moät oáng hôi giao nhau qua moät khe hình coân, hôi ñöôïc phun tröïc tieáp vaøo huyeàn phuø tinh boät, löôïng hôi vaøo ñöôïc ñieàu chænh bôûi van qua heä thoáng khí neùn. Nguyeân taéc hoaït ñoäng: huyeàøn phuø tinh boät ñöôïc bôm cöôõng böùc vaøo thieát bò vaø tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi hôi, hôi nöôùc khi tieáp xuùc vôùi tinh boät coù nhieät ñoä thaáp hôn seõ ngöng tuï moät phaàn nhöng haàu heát hôi nöôùc vaãn coøn ôû aùp suaát cao neân vaãn cung caáp löôïng nhieät ñeå naâng nhieät ñoä leân nhaèm hoà hoùa dung dòch. Thôøi gian löu trong thieát bò jet-cooker raát Hình 5 : Caáu taïo thieát bò jet-cooker Trang 19 Saûn xuaát ñöôøng nha töø khoai lang GVHD: Leâ Vaên Vieät Maãn ngaén. Löôïng tinh boät ñöôïc hoà hoùa moät phaàn seõ baêng qua moät daõy caùc coät löu cao aùp ñeå duy trì nhieät ñoä ôû 105 – 1080C vaø ñöôïc giöõ trong 5÷10phuùt Chuù yù: thieát bò jet-cooker vaø caùc coät löu thöïc hieän hai nhieäm vuï: hoà hoùa hoaøn toaøn vaø phaù bung toaøn boä haït tinh boät baét ñaàu giai ñoaïn dòch hoùa. b. Thieát bò dòch hoùa Caáu taïo: thieát bò laø moät thuøng kín, voû ngoaøi coù aùo caùch nhieät, trong thuøng ñöôïc chia laøm nhieàu ngaên, moãi ngaên coù caùnh khuaáy noái chung vôùi moät truïc ñöôïc daãn bôûi ñoäng cô. Nguyeân taéc hoaït ñoäng: ñaây laø thieát bò hoaït ñoäng lieân tuïc, dòch ñöôïc bôm töø coät löu vaøo thuøng dòch hoùa, thuøng dòch hoùa khi ñaày dung dòch seõ ñöôïc bôm töø töø sang thuøng ñöôøng hoùa, khi ñoù dung dòch seõ ñi töø treân xuoáng qua moãi ngaên theo oáng trung taâm. Do vaäy dung dòch seõ ñöôïc löu moät thôøi gian coá ñònh trong thuøng, aùo caùch nhieät phía ngoaøi nhaèm giöõ nhieät ñoä dòch hoùa ñaûm baûo 95 oC vaø dòch luoân ñöôïc ñaûo troän lieân tuïc bôûi caùnh khuaáy. DUNG DÒCH VAØO DUNG DÒCH RA Hình 6: Caáu taïo vaø nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa thieát bò dòch hoùa Trang 20