Bài giảng công nghệ sản xuất và kiểm soát chất lượng đường, bánh kẹo phần 1

còn phụ thuộc vào hàm lượng chất không đường có trong dung dịch đường.. Tan hữu hạn trong NH3, phenol, anilin, axetat etyl… Bảng độ hòa tan của đường theo nhiệt độ tính bằng số g đường

CHƯƠNG 1 NGUYÊN LIỆU MÍA

1.1.Giới thiệu chung:

Giống mía có nguồn gốc từ Aán Độ, họ hòa thảo, giống lau sậy (saccarum)

Mía được trồng nhiều ở châu Á, châu Mỹ nhất là các nước ngang tầm xích đạo Châu Aâu có ít mía Nhiều nhất ở Cu ba, Aán Độ, Brasil, Trung Quốc, Australia, Hawaii, Indonesia, Nam Phi, Philipin …

Ở nước ta ba miền đều có mía:

-Miền Bắc: Hà Bắc, Sơn Tây, Hòa Bình, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Vĩnh Phú …

-Miền Trung: Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Tây Nguyên … -Miền Nam: Tây Ninh, Bến Tre, Bình Dương, Bình Phước, Vĩnh Long, An Giang, Hậu Giang …

1.1.1 Tên gọi: Tên nơi sản xuất ra hoặc tên Viện nghiên cứu:

P.O.J: Proef Station Oast Java

H: Hawaii

C: Cuba

Co: Coimbatore - Aán Độ E: Eyipt - Ai Cập

F: Formose -Đài Loan

CP: Canal Point -Florida Quế Đường, Tân Đại Đường -Trung Quốc

Việt Đường -Việt Nam

1.1.2 Các giống mía phổ biến ở Việt Nam:

P.O.J 2878, 3016

Co 290

F 134, 156, 157

Hiện nay có thêm giống ROC 1; ROC 10; Quế Đường 11 (Giống ROC 18, ROC 20 mới giới thiệu, chưa trồng)

Thường chia mía chín sớm , muộn, trung bình Ở miền nam hiện nay là các giống chín sớm:

F 137, 156 ,157 (kể cả Quảng Ngãi, Quảng Nam)

H 363933 (1950)được trồng ở các NCO 310

Comus (Úc): được trồng nhiều nhất ở Bến Tre và miền đông nam bộ, miền trung

Ja 60-5 (Cuba, 1972) - Viện Mía Đường Bến Cát

Co (Aán Độ, 1975)

POJ 3016 loại này được trồng phổ biến ở các tỉnh miền tây và ngoại thành Sài Gòn)

Ở miền bắc có các giống Việt đường , F 134, CO là chín sớm

Hiện nay Viện khuyến nông đề nghị trồng các loại Tân Đại Đường; ROC 1, 10; Quế Đường 11 (Trung Quốc) Giống ROC 1, 10 là các giống được lai tạo từ các giống của Đài Loan và đưa vào trồng trọt,trong đó:

ROC 1: là giống chín sớm, năng suất cao, hàm lượng đường cao, chịu được đất xấu và chịu hạn, nẩy mầm chậm và thu hoạch đầu vụ

ROC 10: có đặc tính chung của giống ROC 1 nhưng phạm vi thích ứng rộng, chịu được đất chua mặn và chịu thâm canh, chín trung bình, thu hoạch vào giữa và cuối vụ

Quế Đường 11 (Quảng Tây, Trung Quốc): là giống chín sớm, thu hoạch vào đầu vụ, sinh trưởng mạnh, khả năng lưu gốc tốt, chịu hạn chịu úng nước, năng suất cao và hàm lượng đường cao

1.2 Thành phần hóa học của mía:

Tương đối phức tạp gồm có:

- Đường:

- Xơ:

- Chất chứa Nitơ:

- Chất béo và sáp

CaO 0,02 %

- Nước (Xem tài liệu Hóa sinh, nhóm Poly saccarit)

1.2.1 Đường saccaroza (sucrose, saccharose):

- Là thành phần quan trọng nhất của mía, là sản phẩm của công nghệ sản xuất đường

- Là một di saccarit Công thức phân tử C12H22O11

- Khối lượng phân tử M = 342,3

- Được cấu tạo từ , D Glucoza và , D Fructoza

a) Lý tính:

- Trạng thái nguyên chất là tinh thể trong suốt, không màu

- Tỉ trọng d = 1,5789

- Nhiệt độ nóng chảy t = 186÷188

- Độ hòa tan:

Đường saccaroza dễ tan trong nước Độ hòa tan của đường tăng theo nhiệt độ Độ hòa tan của đường Sacc còn phụ thuộc vào hàm lượng chất không đường có trong dung dịch đường Ví dụ: các muối vôcơ như NaCl làm tăng độ hòa tan của đường

Đường saccaroza không hòa tan trong dầu hỏa, glyxerin khan, benzen, alcohol…; 1 gam alcohol có nồng độ 95% hòa tan được 0,01 gam đường Tan hữu hạn trong NH3, phenol, anilin, axetat etyl…

Bảng độ hòa tan của đường theo nhiệt độ

(tính bằng số g đường / 100g nước) Nhiệt độ, C Độ hòa tan Nhiệt độ, C Độ hòa tan

20 203,90 80 362,20

- Độ ngọt của đường saccaroza.: độ ngọt của đường không có ý nghĩa về mặt dinh dưỡng, nhưng có giá trị về mặt cảm quan Chính vì vậy mà đường được dùng

- làm nguyên liệu trong chế biến thực phẩm, đóng vai trò như một chất tạo vị Độ ngọt của đường sacc không cao bằng đường fructoz, nếu lấy độ ngọt của đường sacc là 100 thì độ ngọt của các đường khác như sau:

Fructoza

%

Glucoza

%

Saccaroza

%

Mật tinh bột % (Maltoza+

Lactoza)%

Độ ngọt của dung dịch đường tăng theo nồng độ đường trong dung dịch, mức độ tăng độ ngọt của các loại đường khác, so với đường thì lớn hơn

Hiện nay người ta xác định độ ngọt của đường bằng phương pháp cảm quan (vị giác)

Tỉ nhiệt (nhiệt dung riêng) của đường sacc được tính theo công thức:

C = (0,2387 = 0,00173 t) 4,18 Kj/Kg.độ

Tỉ nhiệt bình quân trong khoảng 22÷25 C là C = 0,3019 Kj/Kg.độ

Tỉ nhiệt của dung dịch đường được tính theo công thức:

C = 4,18 {1-(0,6-0,0018t)].c /100 , Kj/Kg.độ

Trong đó: c là nồng độ % của dung dịch đường (Pol)

- Độ quay cực:

Dung dịch đường có độ quay cực phải, độ quay cực riêng của dung dịch đường ít phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ dung dịch

Trị số quay cực trung bình { }20

D = =66,5

b) Tính chất hóa học:

- Tác dụng đối với acid:

Trong môi trường acid đường sacc sẽ bị thủy phân thành hỗn hợp đường Glucoza và Fructoza (Invert Sugar)

Saccaroza + H2O Glucoza + Fructoza Tốc độ chuyển hóa phụ thuộc vào nhiệt độ và độ acid của môi trường Nhiệt độ càng cao,dộ acid càng mạnh thì thời gian chuyển hóa càng nhanh Ngoài ra, còn phụ thuộc vào thời gian chuyển hóa

- Tác dụng đối với men chuyển hóa: dưới tác dụng của men invertase thì đường sacc sẽ bị chuyển hóa thành hai loại đường nói trên Trong trường hợp này men Invertase đóng vai trò như môi trường acid và quá trình chuyển hóa xảy ra ở nhiệt độ thường

- Tác dụng đối với kiềm:

Phân tử đường sacc không có nhóm hydroxyl glucozit nên không có tính khử Sacc có tính chất như một acid yếu, kết hợp được với vôi tạo thành các muối mono,di, tri canxi saccarat Canxi mono saccarat và disaccarat dễ bị phân hủy Canxi trisaccarat khó bị phân hủy và tồn tại ở dạng tinh thể

C12H22O11 + Ca(OH)2 C12H22O11 CaO + H2O

C12H22O11 + 2Ca(OH)2 C12H22O11.2CaO + H2O

C12H22O11 + 3Ca(OH)2 C12H22O11.3CaO + H2O

Trong môi trường kiềm đường sacc bị phân hủy thành đường lacto, gluco, fructo và các đường khác…Ở pH từ 8 đến 9 và đun nóng trong một thời gian dài đường sacc sẽ bị phân hủy thành các acid và các chất màu (hợp chất có màu vàng và màu nâu)

- Tác dụng tạo phức:

Trong phân tử đường sacc có chứa nhiều nhóm hidroxyl nên có thể tạo thành phức chất với các muối như NaCl.2H2O, KCl.H2O, NaBr.H2O Điều này có ý nghĩa đến sự liên kết các chất không đường vào mạng lưới tinh thể lúc mầm tinh thể đang lớn lên cũng như làm tăng lượng mật cuối

Tốc độ phân hủy tăng theo độ pH Ở nhiệt độ sôi (trong 1 giờ) và với pH = 8÷9, sacc.chỉ bị phân hủy 0,05% nhưng nếu cũng ở nhiệt độ trên mà pH = 12 thì sự phân hủy đó tăng 0,5%

1.2.2 Đường Glucoza, Fructoza

1.2.3 Chất không đường chứa Nitơ: (chủ yếu xét protid)

Hàm lượng chất không đường chứa Nitơ khoảng 0,4% bao gồm các chất sau: Anbumin và các chất tương tự 0,12%

Acid amin 0,20%

Protid: ở nhiệt độ 80 C sẽ bị ngưng tụ, có lợi cho sản xuất đường Dưới tác dụng

của cồn cao độ, aceton protid sẽ bị mất nước và kết tủa (các chất này có khả năng làm giảm hằng số điện môi của nước, giảm độ hòa tan của protid, do đó chúng là tác nhân tạo kết tủa Protid

Mặt khác, do trong phân tử protid có chứa nhóm –COOH và nhóm –NH2 (lưỡng tính) nên protid có thể tương tác với kiềm và acid để trở thành hệ keo mang điện dương hoặc âm Ở một trị số pH nhất định protid sẽ trung hòa điện và kết tủa Giá trị đó được gọi là pH đẳng điện (pI) Lợi dụng tính chất này người ta keo tụ protid

Ngoài ra, các hợp chất chứa N khác như Vitamin, Asparagin, Glutamin…tồn tại trong nước mía với hàm lượng tương đối nhỏ, không ảnh hưởng đến quá trình làm sạch

1.2.4 Acid hữu cơ:

Trong nước mía, các acid hữu cơ có thể tồn tại ở dạng tự do, muối hòa tan, trong đó acid tự do chiếm 1/3 lượng acid chung Thành phần acid hữu cơ trong nước mía hỗn hợp được thể hiện theo bảng sau:

Tối thiểu Tối đa Trung bình

Trong đó hàm lượng acid Aconitic gấp ba lần tổng các acid khác Vì vậy người ta thu acid này dưới dạng canxi aconitat Acid Aconitic tác dụng với alcohol tạo thành các este cao phân tử ít bay hơi, dùng làm chất hóa dẻo Este của acid aconitic kết hợp với Natri bisulfat sẽ cho các chất tẩy rửa và các chất có tác dụng phá bọt

Sự tồn tại của các acid hữu cơ trong nước mía là nguyên nhân gây ra chuyển hóa đường Ngoài ra, acid malic tác dụng với sắt tạo chất màu đen Acid oxalic là thành phần đóng cặn chủ yếu trong các thiết bị bốc hơi và truyền nhiệt

1.2.5 Chất béo:

Chất béo chủ yếu trong cây mía là sáp Sáp thường tạo ra một lớp bao bọc ngoài cây mía Ngoài ra còn tìm thấy một lượng nhỏ dưới dạng phức chất ở các phần khác nhau của cây mía Loại phức chất này có nhiệt độ nóng chảy thấp Fort tìm thấy trong cây mía có khoảng 0,19 ÷ 0,26% sáp Sau khi tách chất serin, trong sáp gồm 66% este,27% acid tự do, 5% alcohol và 2% hydrat carbon Ở nhiệt độ htường áp dễ tan trong các dung môi như: hidrocarbur thơm, este dầu hỏa, alcohol và aceton Trong sản xuất đường mía, gần 60 ÷ 80% sáp theo bã mía ra ngoài, phần còn lại tồn tại trong bùn lọc

1.2.6 Chất màu:

Bao gồm các chất màu tự nhiên sau:

- Diệp lục tố: Chất màu có trong bản thân cây mía phần lớn là chất màu diệp lục tố a (C55H72O5N4Mg) và diệp lục tố b (C55H70O4N4Mg) Diệp lục tố tan trong alcohol và kiềm nhưng không tan trong nước mía và dung dịch đường do đó dễ loại ra khi làm sạch nước mía

- Xantophin: màu vàng, có công thức C40H56O21 tan trong nước và dung dịch đường, nó dễ bị loại ra trong quá trình sản xuất đường

- Caroten: màu vàng có công thức C40H56 Caroten không tan trong nước mía và dung dịch đường

- Antoxian: là nhóm màu xanh tím dễ hòa tan Trong dung dịch đậm đặc Antoxian chuyển thành đỏ tím Theo Zerban và Frelanen thì antoxian thuộc nhóm polyphenol và chuyển thành màu sẫm khi phản ứng với muối sắt Trong giai đoạn Carbonat hóa antoxian bị loại ra hoàn toàn Phương pháp Sulfit hóa chỉ loại được một phần antoxian

1.2.7 Chất không đường vô cơ:

Các chất vô cơ trong nước mía chủ yếu là K2O, Na2O, SiO2, P2O5, Ca, Mg Trong đó K2O chiếm lượng khá lớn Ngoại trừ P2O5 có tác dụng tốt đối vói quá trình làm sạch, những chất còn lại đều có hại cho sản xuất đường Kali và Natri là nguyên

nhân tạo mật cuối Các thành phần khác như Ca, Mg, SiO2 là thành phần chủ yếu trong các thiết bị bốc hơi và truyền nhiệt

Câu hỏi ôn tập

Câu 1:

Phẩm chất nguyên liệu mía được quyết định bởi những yếu tố nào? Với loại mía bị sâu bệnh có ảnh hưởng thế nào đến quá trình chế biến ?

Câu 2:

Mía càng để lâu trên sân bãi càng bị mất đường Hãy giải thích tại sao?

Câu 3:

Trình bày tính chất lý hóa học của đường Saccharose Đường này có phải là đường khử không? Tại sao?