Ngày nay, bột khoai lang tím được sản xuất để thay thế cho củ langgiúp kéo dài thời gian sử dụng cũng như dễ dàng hơn trong quá trình vận chuyển.. Do khoai lang tím Nhật Bản có chất lượn
TỔNG QUAN VỀ KHOAI LANG TÍM
Cấu tạo của khoai lang tím
Khoai lang là loại rễ củ đã biến đổi, phình to để chứa dưỡng chất, đóng vai trò như cơ quan lưu trữ năng lượng Mặc dù có nguồn gốc khác với thân củ, nhưng về chức năng và hình dạng bên ngoài, khoai lang gần giống với thân củ, góp phần cung cấp nguồn dinh dưỡng phong phú cho cơ thể.
Các rễ phình to khác với củ thật sự vì có cấu trúc tế bào đặc trưng bên trong và bên ngoài, trong khi củ thật sự chứa các cấu trúc tế bào của thân mà không có đốt, gióng hay lá suy thoái Đầu gần của rễ củ phát triển các chồi để hình thành thân và lá, còn đầu xa thường sinh ra các rễ không biến đổi; trong củ thật sự, thứ tự phát triển ngược lại với đầu xa sinh ra thân cây Về mặt thời gian, rễ củ thường tồn tại hai năm, cây mẹ sinh ra rễ củ năm đầu, khi đó cây chết vào mùa thu Năm sau, rễ củ sinh ra cây mới, sau đó bị tiêu hao do quá trình tạo rễ mới, thân cây và hoa, còn các mô cũ chết đi khi cây tiếp tục phát triển rễ củ mới cho mùa vụ tiếp theo (Bùi Huy Đáp, 1984).
Về mặt cấu tạo, khoai lang tím gồm 3 phần : Vỏ ngoài, vỏ cùi và thịt củ
Vỏ ngoài của khoai lang có lớp mỏng chiếm khoảng 1% trọng lượng củ, chứa các tế bào chứa sắc tố Cấu tạo chủ yếu của vỏ gồm cellulose và hemicellulose, có tác dụng giảm tác động từ môi trường bên ngoài và hạn chế sự bay hơi nước trong quá trình bảo quản khoai lang.
Vỏ cùi: Chiếm 5 - 12%, gồm những tế bào chứa tinh bột, nguyên sinh chất và dịch thể Hàm lượng tinh bột ở vỏ cùi ít hơn ở thịt củ
Thịt củ: Gồm các tế bào nhu mô chứa chủ yếu là tinh bột và các hợp chất chứa nitơ.
Thành phần hóa học
Củ khoai lang là sản phẩm thu hoạch chính, 100g khoai lang cung cấp năng lượng là 122 calo.
Bảng I.1: Tthành phần hóa học của khoai lang tím
Glucid là thành phần chủ yếu của chất khô trong khoai lang, chiếm khoảng 24-70% trọng lượng tươi Thành phần chính của glucid bao gồm tinh bột, đường và xơ, bên cạnh đó còn chứa các chất khác như pectin và cellulose nhưng với hàm lượng thấp Hàm lượng glucid trong khoai lang phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, độ chín, thời gian bảo quản và phương pháp chế biến để giữ được giá trị dinh dưỡng tối ưu.
Khoai lang chứa nhiều tinh bột, chiếm khoảng 60-70% chất khô, chủ yếu là những hạt tinh bột hình đa diện Hàm lượng tinh bột trong khoai lang phụ thuộc vào các yếu tố như điều kiện canh tác và giống cây trồng, với mức trung bình khoảng 17-%.
Khoai lang chứa khoảng 13-23% amyloza và 77-78% amylopectin, góp phần vào thành phần tinh bột của nó Khi khoai chín, trọng lượng của tinh bột và các hạt tinh bột trong củ tăng lên, chiếm khoảng 24% so với trọng lượng ban đầu của củ Điều này phản ánh quá trình biến đổi của tinh bột trong quá trình nấu chín, ảnh hưởng đến tính chất và giá trị dinh dưỡng của khoai lang.
2.3 Đường: Đường trong khoai lang chủ yếu là glucose, fructose, saccharose và maltose. Chúng biến động từ 5 – 10% trọng lượng khoai lang Giống là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến hàm lượng đường của khoai lang, ngoài ra còn có thời gian bảo quản, thu hoạch,
Bảng I.2: Thành phần đường trong khoai lang tím
Thành phần Hàm lượng (%/tổng lượng đường)
Trong 100g khoai lang thì chất xơ chiếm khoảng 1,3g
Xơ ăn được gồm các hợp chất pectin, cellulose, hemicelluloses
Pectin trong khoai chiếm 0,23 – 0,37% so với trọng lượng củ Trong quá trình bảo quản thì lượng pectin sẽ giảm dần
Trong khoai lang, hàm lượng protide không cao, trung bình khoảng 5% chất khô, nhưng thành phần các amino acid trong đó lại khá cân đối Đặc biệt, khoai lang chứa nhiều acid amin thiết yếu, đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp dưỡng chất cần thiết cho cơ thể Chính vì vậy, khoai lang trở thành nguồn thực phẩm giàu giá trị dinh dưỡng, phù hợp trong chế độ ăn hàng ngày.
Bảng I.3: Thành phần acid amin trong 100g khoai lang
Khoai lang chứa nhiều loại vitamin thiết yếu như vitamin C, A, B1, B2, PP và acid pentotenic, giúp bổ sung dưỡng chất cần thiết cho cơ thể Các vitamin này tập trung chủ yếu ở lớp vỏ và phần ngoài của củ, trong khi phần trung tâm và vỏ của khoai lang chứa ít vitamin hơn Việc giữ lớp vỏ khi chế biến giúp tăng lượng vitamin và nâng cao giá trị dinh dưỡng của khoai lang.
Bảng I.4: Hàm lượng một số Vitamin trong 100g khoai lang
Tỉ lệ khoáng Ca/P trong khoai lang tương đối hợp lí (34/49)
Khoai lang, đặc biệt là các loại khoai lang trắng và màu cam, chứa hàm lượng sắt khá cao, giúp tăng cường hệ miễn dịch và sức khỏe chung Ngoài ra, khoai lang còn cung cấp lượng lớn chất kẽm, hỗ trợ chức năng miễn dịch và quá trình trao đổi chất Bên cạnh đó, nó còn chứa các chất vôi và kali, rất tốt cho sức khỏe xương khớp và cân bằng điện giải trong cơ thể.
Bảng I.5: Hàm lượng muối khoáng trong khoai lang tím
Muối khoáng Hàm lượng (mg)
Trong 100g khoai lang tro chiếm khoảng 1,2g.
Tro chiếm khoảng 1,6 – 1,7% so với trọng lượng củ, trung bình 1,1% Khoảng 75% chất tro hòa tan trong nước.
Lipid có trong khoai có hàm lượng rất thấp Trong khoai lang chỉ có chứa 0,2g lipid.
Các thành phần hóa học của củ khoai lang không cố định mà thay đổi dựa trên nhiều yếu tố như giống cây, khí hậu, điều kiện đất đai và phương pháp canh tác, ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng và chất lượng sản phẩm.
2.9 Hàm lượng chất chống oxy hóa
Bảng I.6: Bảng hàm lượng chất chống oxy hóa
Tổng số chất chống oxy húa (àg trolox equiv/g) 1751 - 5600
(Nguồn: Thái Thị Ánh Ngọc, 2011)
2.10 Hàm lượng các chất vi lượng
Bảng I.7: Bảng hàm lượng các chất vi lượng
Khoai lang là nguồn cung cấp các vi chất dồi dào, giúp đảm bảo lượng vitamin A cần thiết cho cơ thể Ngoài ra, ăn khoai lang còn cung cấp 28% nhu cầu vitamin C, 25% manganese, 16% đồng, cùng với chất xơ và vitamin B6, và đặc biệt cung cấp 8% sắt và kali, góp phần nâng cao sức khỏe toàn diện.
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT TỪ KHOAI
Quy trình công nghệ
Nước dịch về bể lắng
Tinh bột ướt và sạch
Sữa loãng pha cháo loãng
Thuyết minh quy trình
Để đưa khoai lang tím vào sản xuất, cần đảm bảo chất lượng cao với củ không mọc mầm, hàm lượng tinh bột tối thiểu 14%, kích thước củ lớn nhất trên 3cm đất, tạp bẩn không quá 1,5%, and tỷ lệ củ dập nát không quá 2% Ngoài ra, khoai cần đảm bảo không nhiễm các bệnh thối khô hay thối ướt để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Sau khi kiểm nhận nên cho chế biến ngay, không để lâu quá 10 ngày sau khi thu hoạch Trước khi rửa cần ngâm khoai trong 30 phút.
Nguyên liệu từ bãi chứa được xe xúc đưa vào phễu phân phối để tiếp tục quá trình chế biến Sau đó, khoai lang tím được chuyển lên thiết bị tách vỏ hiện đại nhờ hệ thống băng tải cao su, đảm bảo quá trình xử lý nhanh chóng và hiệu quả.
Mục đích của công đoạn chuẩn bị trong quy trình sản xuất tinh bột từ khoai lang tím là loại bỏ tạp chất bám trên củ khoai Quá trình này giúp tạo điều kiện thuận lợi cho bước rửa sạch, đảm bảo tinh bột thu được có chất lượng cao và quá trình sản xuất diễn ra hiệu quả hơn.
Loại bỏ được phần nào vỏ bên ngoài
Loại bỏ đi những tạp chất lớn như đất đá
Hình II.1: Máy bóc vỏ củ
Thiết bị tách vỏ được cấu tạo từ các thanh sắt song song, hình trụ tròn rỗng chứa các khe hở để loại bỏ bụi đất, tạp chất và vỏ gỗ rơi ra bên ngoài Khi động cơ hoạt động, thiết bị quay nhờ lực ma sát giữa các bộ phận, giúp đất đá và bụi bẩn thoát ra ngoài, trong khi khoai vẫn tiếp tục đi qua hệ thống rửa Hiệu suất tách đạt khoảng 50%, cùng với việc loại bỏ đất cát bám trên củ.
Ngâm củ để hòa tan bớt dịch bào, làm mềm củ và để rửa sơ bộ các tạp chất.
Thời gian ngâm 4-8 giờ tùy theo độ nhiễm bẩn của nguyên liệu
Cho vòi vào với tỉ lệ 1.5 kg/m3 nước ngâm, yêu cầu nước ngâm phải nhập nguyên liệu
Trước khi cho nguyên liệu vào máy nghiền, cần rửa sạch củ để loại bỏ đất cát, đá, rác và các tạp chất bám trên bề mặt Việc này giúp đảm bảo màu sắc của tinh bột sau khi thành phẩm luôn sáng đẹp và đạt chất lượng cao Ngoài ra, việc loại bỏ tạp chất còn giúp giảm độ tro trong tinh bột, góp phần nâng cao độ tinh khiết và chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Không còn lại tạp chất trên củ sau khi rửa.
Hình II.2: Máy rửa củ
Thiết bị rửa gồm hai thùng chứa hình máng có các cánh khuấy hoạt động giúp đánh khuấy và vận chuyển khoai đến băng tải một cách hiệu quả Phía trên thiết bị được lắp đặt hệ thống vòi phun nước để rửa sạch nguyên liệu, trong khi phía dưới có các lỗ thoát để loại bỏ đất đá, vỏ và nước thừa, đảm bảo vệ sinh và năng suất cao trong quy trình sản xuất.
Sau khi xả xuống thùng, khoai được đảo trộn đều nhờ hệ thống cánh khuấy gắn trên hai trục quay kết nối với động cơ, giúp nguyên liệu được trộn đều và vận chuyển trong quá trình làm sạch Nhờ lực va đập của cánh khuấy với nguyên liệu, cùng với các vòi phun nước phía trên phun xuống liên tục, củ khoai được rửa sạch hiệu quả, đảm bảo an toàn vệ sinh trước khi bước vào các quá trình tiếp theo Quá trình rửa sạch khoai bằng hệ thống phun nước kết hợp cơ chế khuấy giúp giữ nguyên vẹn chất lượng và hình dạng của củ khoai, đáp ứng yêu cầu của quy trình sản xuất thực phẩm.
Tạo điều kiện thuận lợi và ổn định cho máy nghiền
Nâng cao hiệu suất của máy nghiền
Phá vỡ cấu trúc tế bào một phần nào tạo điều kiện cho công đoạn nghiền giải phóng, tách triệt để tinh bột
Củ và máy băm cần được làm sạch kỹ, tránh lẫn các tạp chất như đất, cát, sỏi để đảm bảo quá trình vận hành hiệu quả Việc chuẩn bị nguyên liệu đồng đều giúp máy băm hoạt động ổn định, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm Đảm bảo nguyên liệu sạch và chuẩn bị đúng cách sẽ kéo dài tuổi thọ máy móc và giảm thiểu sự cố kỹ thuật trong quá trình làm việc.
Sau khi củ mì được rửa sạch, chúng được vận chuyển bằng băng tải lên máy băm Tại đây, củ mì sẽ được cắt thành khúc sơ bộ nhờ những lưỡi dao gắn chắc vào trục quay Sau bước này, các khúc củ mì tiếp tục được chuyển đến thùng chứa để chuẩn bị cho quá trình nghiền, đảm bảo quy trình sản xuất đạt hiệu quả cao và an toàn thực phẩm.
Hình II.3: Máy nghiền 2.6 Nghiền
Củ, giống như tất cả vật chất sống, được cấu thành từ số lượng lớn các tế bào chứa tinh bột Trong quá trình sản xuất tinh bột công nghiệp, phương pháp nghiền là phương pháp phổ biến để tách tinh bột hiệu quả Tinh bột không thể dễ dàng được tách ra chỉ bằng cách rửa sạch, trừ khi các tế bào bị vỡ ở một mức độ nào đó nhằm giải phóng tinh bột bên trong.
Hiệu suất của quá trình lấy tinh bột phụ thuộc chủ yếu vào tỷ lệ tế bào tinh bột bị vỡ Việc phá vỡ cấu trúc tế bào củ là bước quan trọng để giải phóng hạt tinh bột ra ngoài, giúp hòa tan vào nước và hình thành hỗn hợp sữa tinh bột, tạo điều kiện thuận lợi cho các bước tiếp theo trong quá trình chế biến tinh bột.
Trong quá trình sản xuất tinh bột, nghiền để phá vỡ hoàn toàn tế bào thực vật là bước quan trọng nhất để nâng cao hiệu suất lấy tinh bột Phương pháp nghiền chủ yếu sử dụng công nghệ cơ học như máy mài xát hoặc kết hợp với máy xay để xay lại lần hai, giúp tối ưu quá trình tách tinh bột ra khỏi củ Cả mài-xát và xay đều được gọi chung là quá trình nghiền, đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao chất lượng và năng suất tinh bột.
Hiệu suất nghiền được đặc trưng bởi hệ số nghiền Z
A: là số gam tinh bột tự do trong 100g sản phẩm nghiền
B: số gam tinh bột liên kết trong 100g sản phẩm nghiền.
Để máy mài hoạt động ổn định, cần tiếp liệu đều đặn và tránh ấn nguyên liệu quá mạnh lên bề mặt mài, vì điều này có thể giảm hiệu suất của máy và gây quá tải cho mô tơ trong những trường hợp đặc biệt Khi nguyên liệu bị ép buộc vào máy, sản phẩm mài sẽ không đạt độ mịn mong muốn, các tế bào không bị vỡ đều, và lượng tinh bột thu được sẽ bị giảm rõ rệt.
Phá vỡ triệt để cấu trúc tế bào để giải phóng tối đa hàm lượng tinh bột ra ngoài.
Các lưỡi cưa cần phải sắc, nhọn và đảm bảo vệ sinh để hiệu quả cắt cao và an toàn Trong quá trình nghiền, cần kiểm soát chặt chẽ để không để các vật lạ như kim loại, đất, đá rơi vào gây hỏng hóc hoặc ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Dội nước trong quá trình nghiền giúp ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật và quá trình oxy hóa dịch bào Đồng thời, phương pháp này còn giúp giải phóng tinh bột còn bám trên máy nghiền, nâng cao hiệu quả sản xuất.
CHỈ TIÊU SẢN PHẨM
Chỉ tiêu cảm quan
Sản phẩm thu được có màu tím sáng bắt mắt và bột mịn, đảm bảo trạng thái đồng đều để giữ nguyên hương vị đặc trưng của khoai lang tím sấy Không có mùi lạ, sản phẩm có độ đồng nhất cao, dễ hòa tan nhanh, phù hợp cho các công thức chế biến nhanh chóng và tiện lợi.
- Mùi vị: Mùi khoai lang đặc trưng; không có mùi vị lạ.
Chỉ tiêu vi sinh vật
Bảng III.8: Chỉ tiêu vi sinh vật
STT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Mức tối đa
1 Tổng số vi sinh vật hiếu khí CFU/g ≤ 1× 10 6
7 Tổng số bào từ nấm men, nấm mốc CFU/g ≤ 1× 10 3
Chỉ tiêu kim loại nặng
Bảng III.9: Chỉ tiêu kim loại nặng
STT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Mức tối đa
Hàm lượng hóa chất không mong muốn
Bảng III.10: Bảng hàm lượng hóa chất không mong muốn
STT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Mức tối đa
2 Aflatoxin tổng số mm/kg ≤ 4
Chỉ tiêu lý hóa
Bảng III.11: Chỉ tiêu hóa lý
STT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Yêu cầu
1 Độ ẩm % khối lượng, không lớn hơn 13
2 Hàm lượng tinh bột % khối lượng, không nhỏ hơn 85
3 Hàm lượng tro tổng số % khối lượng, không lớn hơn
4 Hàm lượng chất xơ % khối lượng, không lớn hơn 0,2
5 Trị số pH huyền phù tinh bột trong nước
6 Cỡ hạt % lọt qua rây cỡ lỗ 150 micromet, không nhỏ hơn 95
7 Hàm lượng lưu huỳnh dioxit mg/kg, không lớn hơn 50 *)
*) Chỉ áp dụng đối với tinh bột dùng trong công nghệ thực phẩm
CÁCH BẢO QUẢN VÀ ỨNG DỤNG
Cách bảo quản
Bột khoai lang tím nguyên chất được chế biến thành dạng bột khô nên rất dễ dàng bảo quản mà thời gian bảo quản lại được lâu.
Bảo quản nơi khô ráo, thoáng mát Tránh ánh nắng mặt trời chiếu trực tiếp. Khóa kín sản phẩm khi không sử dụng.
Bột khoai lang tím có thời hạn sử dụng lâu, đảm bảo an toàn và tiết kiệm chi phí cho người dùng Sản phẩm được đóng gói dạng túi zip tiện lợi, giúp bảo quản tốt hơn sau khi mở, giữ nguyên chất lượng và kéo dài tuổi thọ của bột Nhờ đó, người tiêu dùng có thể yên tâm sử dụng lâu dài mà không lo nguyên liệu bị hư hỏng, đồng thời tiết kiệm chi phí mua hàng thường xuyên.
Ứng dụng
Tinh bột khoai lang đóng vai trò quan trọng trong ngành thực phẩm và công nghiệp, được sử dụng để sản xuất các sản phẩm như mì, bún, thạch, bánh mì hấp, bánh ngọt, đồ uống có cồn, súp, chất điều vị, chất tạo ngọt và các vật tư tiêu hao khác Hệ số tinh bột khoai lang đạt 85%, cùng với đặc tính độ dính cao và hàm lượng amilose trong cấu trúc phân tử lên tới 80%, giúp quá trình hồ hóa diễn ra với độ đàn hồi tốt Nhờ đặc tính này, tinh bột khoai lang được lựa chọn để sản xuất mì có độ dai vượt trội so với nguyên liệu từ ngô hoặc lúa mì.
Tinh bột khoai lang lên men và thủy phần giúp sản xuất các loại đường như glucose, fructose, oligose và đường hải tảo, đang trở thành các thực phẩm chức năng mới nổi trên thị trường Những sản phẩm này được xem là "con rồng" tiềm năng trong ngành công nghiệp đường quốc tế nhờ vào lợi ích sức khỏe và ứng dụng đa dạng Việc phát triển các sản phẩm từ tinh bột khoai lang không chỉ mở ra cơ hội mới cho ngành thực phẩm chức năng mà còn đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng về các sản phẩm tự nhiên, tốt cho sức khỏe.
Tinh bột khoai lang thích hợp để sản xuất tinh bột kháng, giúp giảm lượng đường huyết sau ăn và giảm nguy cơ béo phì và tiểu đường
Tinh bột khoai lang là một nguyên liệu triển vọng để thay thế nguồn nhiên liệu dầu mỏ, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất nhiên liệu sinh học và chất dẻo phân hủy sinh học Việc sử dụng tinh bột khoai lang giúp giảm phụ thuộc vào dầu mỏ truyền thống và thúc đẩy phát triển các sản phẩm bền vững, thân thiện với môi trường Đây là hướng đi tiềm năng trong ngành công nghiệp sinh học, mang lại lợi ích về mặt môi trường và kinh tế cho tương lai.
Tinh bột biến tính đa dạng với hàng trăm loại như tinh bột oxy hoá, tinh bột có tính axit và tinh bột cation, được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như dệt may, giấy, y dược, thực phẩm, vật liệu xây dựng, đúc, công nghiệp nhẹ, dầu mỏ, năng lượng, thức ăn chăn nuôi, nông nghiệp, bảo vệ môi trường và công nghệ sinh học.
Tinh bột là nguyên liệu công nghiệp quan trọng, có vai trò ứng dụng rộng rãi trong hơn mười ngành hàng như thực phẩm, y dược, dệt may và nhiều lĩnh vực khác Ngày càng được thế giới coi trọng trong công nghiệp chế biến tinh bột, đặc biệt với các loại tinh bột từ khoai lang tím Hệ số tinh bột khoai lang tím đạt mức 85%, thể hiện giá trị kinh tế và tiềm năng phát triển của nguyên liệu này trong ngành công nghiệp chế biến tinh bột.
Việt Nam hiện nay có sản lượng khoai lang tím dồi dào hàng năm, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe và nền kinh tế Khoai lang có đặc trưng là độ dính cao, hàm lượng amilose trong cấu trúc phân tử đạt khoảng 80%, giúp sản phẩm sau hồ hóa có tính đàn hồi tốt và độ dai vượt trội so với các loại sợi mì làm từ ngô hay lúa mì Những sợi mì chế biến từ khoai lang không chỉ có khẩu vị dễ chịu mà còn mang lại những lợi ích vượt trội về mặt dinh dưỡng và độ đàn hồi, góp phần nâng cao giá trị của ngành thực phẩm Việt Nam.
Tinh bột khoai lang tím sở hữu nhiều thuộc tính nổi bật, giúp nó được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm, ngành công nghiệp nhẹ và y dược Khả năng chế biến cơ giới hóa cao của tinh bột khoai lang tím còn mở ra cơ hội xuất khẩu sang các thị trường lớn như Hàn Quốc, Nhật Bản.
Nhu cầu sử dụng tinh bột khoai lang ngày càng tăng trên toàn thế giới, không chỉ vì nó là nguồn thực phẩm bổ dưỡng mà còn vì khả năng dùng làm nguyên liệu sản xuất nhiên liệu sinh học Do đó, việc phát triển công nghệ sản xuất tinh bột khoai lang trở nên vô cùng quan trọng để đáp ứng xu hướng bền vững và tiết kiệm nguồn tài nguyên.