Nghiên cứu công nghệ sản xuất tinh bột acetat ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Tinh bột acetat có nhiệt độ hồ hóa thấp, độ phân tán ổn định trong các sản phẩm thực phẩm khi lưu trữ lạnh đông, làm chất nhũ hóa tốt do là dẫn xuất anion có thể kết hợp với gelatin, keo

BỘ CÔNG THƯƠNG ViÖn C«ng nghiÖp thùc phÈm

BỘ CễNG THƯƠNG Viện Công nghiệp thực phẩm

Thực hiện theo hợp đồng số 179.10RD ngày 05 thỏng 3 năm 2010 giữa

Bộ Cụng Thương và Viện Cụng nghiệp Thực phẩm

Chủ nhiệm đề tài: Th.S Ngô Thị Vân

Cộng tác viên: PGS.TS Nguyễn Thị Minh hạnh

Th.S Vũ Thị Thuận Th.S Đỗ Trọng Hưng

KS Lương Như Hoa KTV.nguyễn Thuỳ Linh

KS NGUYỄN HOÀNG PHI

Hà nội, 12/ 2010

MỞ ĐẦU

Tinh bột biến tính đang được sử dụng ngày càng nhiều thay thế tinh bột nguyên thủy trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp thực phẩm, nhờ những tính năng ưu việt của mình Một trong những tinh bột biến tính được dùng với khối lượng lớn đó là tinh bột acetat

Tinh bột acetat được sản xuất thông qua quá trình acetyl hóa thay thế gốc hydroxyl trong phân tử tinh bột bằng gốc acetyl tạo ra những tính chất

ưu việt hơn tinh bột gốc như độ nhớt cao hơn, dạng huyền phù trong, ổn định, có cấu trúc mạch bền Dung dịch không bị thoái hóa (lại bột), không

bị cắt mạch trong môi trường axit Tinh bột acetat có nhiệt độ hồ hóa thấp,

độ phân tán ổn định trong các sản phẩm thực phẩm khi lưu trữ lạnh đông, làm chất nhũ hóa tốt do là dẫn xuất anion (có thể kết hợp với gelatin, keo thực vật, polyvinyl ancohol, polyacrylate) để ổn định trạng thái nhũ tương

Chính vì đặc tính ưu việt nên tinh bột acetat được sử dụng ngày càng nhiều Hiện nay, tinh bột acetat tiêu thụ với một lượng lớn trong sản xuất tương ớt, sate để làm đặc và giữ cấu trúc định hình tốt mạnh tinh bột không bị cắt trong môi trường axit Trong sản xuất kem, tinh bột acetat có tác dụng phân tán đồng đều, ổn định khi lưu trữ ở điều kiện lạnh Tinh bột acetat được sử dụng nhiều trong các loại đồ hộp, sản phẩm đông lạnh, sản phẩm bánh, thức ăn trẻ em ăn liền, bột hoa quả, nhân cream hoặc những sản phẩm yêu cầu thời gian bảo quản dài dưới các điều kiện thay đổi khác nhau (có thể bảo quản nhiệt độ thấp hoặc nhiệt độ phòng) Trong dược phẩm, tinh bột acetat sử dụng làm trong công thức viên nén cùng kết hợp với nhiều loại thuốc cần giải phóng nhanh dược chất để phát huy ngay tác dụng của thuốc Ngoài ra tinh bột acetat còn được sử dụng nhiều trong công nghiệp giấy thay thế celluloza acetat làm căng bề mặt, tăng độ phân tán đồng đều, thấm mực in tốt giấy

Nguyên liệu cho sản xuất tinh bột acetat là các tinh bột như tinh bột ngô, khoai tây, sắn Ở nước ta nguyên liệu tinh bột rất dồi dào, rẻ tiền nhưng ngoài nhà máy Vedan, Đài Loan chưa có một sơ sở nào sản xuất tinh bột acetat phục vụ cho thị trường nội địa

Chính vì vậy, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu công nghệ sản xuất tinh bột acetat ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm” nhằm xây dựng đựơc quy trình công nghệ phù hợp với điều kiện

Việt Nam đồng thời nâng cao giá trị kinh tế của tinh bột

MỤC LỤC

TRANG

MỞ ĐẦU

TÓM TẮT NHIỆM VỤ

1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1

1 TINH BỘT TỰ NHIÊN 1

1.1.1 Cấu trúc của tinh bột 1

1.1.2 Một số tính chất của tinh bột 3

1.1.3 Ứng dụng của tinh bột 4

1.1.4 Tinh bột sắn 5

1.1.5 Tình hình sản xuất và sử dụng sắn ở Việt Nam và trên thế giới 6 1.2 TINH BỘT ACETAT 9

1.2.1 Tính chất của tinh bột acetat 9

1.2.2 Phương pháp tổng hợp tinh bột acetat 10

1.2.3 Các tác nhân tham gia quá trình acetyl hóa tinh bột 12

1.2.3.1 Tác nhân vinyl acetat 12

1.2.3.2 Tác nhân acetic anhydrit 13

1.2.3.3 Tác nhân axit acetic 14

1.2.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ tinh bột acetat trên thế giới và Việt nam 15

1.2.5 Những ứng dụng tinh bột acetat 17

1.2.5.1 Trong công nghiệp thực phẩm 17

1.2.5.2 Trong công nghiệp dược phẩm 18

1.2.5.3 Trong công nghiệp giấy 19

1.2.5.4 Các ứng dụng khác: 19

2 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 20

2.1 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU 20

2.1.1 Phương pháp công nghệ 20

2.1.1.1 Nghiên cứu lựa chọn tác nhân gắn thích hợp 20

2.1.1.2 Nghiên cứu xác định các yếu tố kỹ thuật cho quá trình acetyl hóa 20

2.1.1.3 Nghiên cứu phương pháp làm sạch thu hồi và bảo quản sản phẩm 21

2.1.2 Phương pháp phân tích 21

2.1.2.1 Xác định hàm lượng tinh bột bằng phương pháp Bec- tơ - răng [13] 21

2.1.2.2 Xác định độ thay thế DS ( degrees of substitution) [18,25] 21 2.1.2.3 Xác định độ nhớt bằng máy đo Brookerfild DVII 23

2.1.2.4 Xác định độ ẩm bằng máy Precisa HA60 ,Swetzerland 23

2.1.2.5 Xác định pH bằng máy đo pH 23

2.1.2.6 Xác định độ trong của hồ tinh bột ( %T650) 23

2.1.2.7 Độ bền khi đóng băng- tan rã 23

2.2 Thiết bị, dụng cụ, nguyên vật liệu 23

2.2.1.Nguyên liệu 23

2.2.2 Thiết bị 24

3 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25

3.1 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN TÁC NHÂN PHÙ HỢP CHO QUÁ TRÌNH GẮN TẠO TINH BỘT ACETAT 25

3.2 NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỀU KIỆN ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH ACETYL HÓA TINH BỘT 26

3.2.1 Nghiên cứu xác định tỉ lệ tác nhân gắn thích hợp cho sản xuất tinh bột acetat 27

3.2.2 Nghiên cứu lựa chọn xúc tác thích hợp cho quá trình acetyl hóa 28

3.2.3 Nghiên cứu xác định pH thích hợp cho quá trình acetyl hóa tinh bột 29

3.2.4 Nghiên cứu xác định nồng độ tinh bột thích hợp cho quá trình

acetyl hóa 31

3.2.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian trong quá trình acetyl hóa tinh bột 32

3.2.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình acetyl hóa tinh bột 33

3.3 NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT LÀM SẠCH, THU HỒI VÀ BẢO QUẢN TINH BỘT ACETAT 34

3.3.1 Nghiên cứu làm sạch, thu hồi sản phẩm 34

3.3.2 Nghiên cứu bảo quản sản phẩm 35

3.4 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 36

3.4.1 Chất lượng sản phẩm 36

3.4.2 Độ trong của dung dịch tinh bột acetat 37

3.4.3 Độ bền đóng băng, tan rã 38

3.4.2 Theo dõi trạng thái gel của hồ tinh bột ở nhiệt độ phòng 39

3.5 SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM TINH BỘT ACETAT 40

3.5.1 Sản xuất thử nghiệm 40

3.5.2 Ước tính giá thành sản phẩm 42

3.6 XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT ACETAT SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM 43 3.6.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 43

3.6.2 Thuyết minh công nghệ : 44

3.7 XÂY DỰNG DỰ THẢO TIÊU CHUẨN CƠ SỞ SẢN PHẨM TINH BỘT ACETAT DÙNG TRONG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM 44

3.8 ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM TINH BỘT ACETAT TRONG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM 46

KẾT LUẬN 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

TÓM TẮT NHIỆM VỤ

Mục tiêu của đề tài:

Xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất tinh bột acetat sử dụng trong chế biến thực phẩm

Nội dung nghiên cứu:

1 Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất tinh bột acetat sử dụng trong chế biến thực phẩm

- Nghiên cứu lựa chọn được tác nhân gắn thích hợp cho quá trình acetyl hóa tinh bột tạo tinh bột acetat

- Nghiên cứu các điều kiện kỹ thuật thích hợp cho quá trình acetyl hóa tinh bột sử dụng cho công nghiệp thực phẩm Tinh bột acetat tạo thành

có độ thay thế DS 0,01- 0,1 và acetyl 0,5- 2,5%, không có vi sinh vật gây bệnh, không có kim loại nặng đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm

2 Xây dựng dự thảo tiêu chuẩn cơ sở của sản phẩm tinh bột acetat sử dụng trong chế biến thực phẩm

3 Ứng dụng thử nghiệm sản phẩm tinh bột acetat vào sản xuất tương ớt tại

cơ sở chế biến thực phẩm Mỹ Thái, Hải Dương

1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1 TINH BỘT TỰ NHIÊN

1.1.1 Cấu trúc của tinh bột

Trong tự nhiên tinh bột là một hợp chất hữu cơ được phân bố rộng rãi sau xenluloza Tinh bột là một polysaccarit chủ yếu có trong các hạt hòa thảo và cây có củ Lượng tinh bột ở ngô, lúa mỳ vào khoảng 60- 75%, lúa gạo có thể đạt đến 75-80%, củ sắn 12- 33%, củ khoai tây 24-26% (bột sắn

có 70-81% tinh bột, bột khoai tây 70-75%), tinh bột gạo nếp, ngô nếp amylopectin gần như 100%, trái lại trong tinh bột đậu xanh hàm lượng amyloza chiếm khoảng 50% Ngoài ra tinh bột còn có nhiều trong các loại rau quả và là nguồn dinh dưỡng chính cung cấp calo cho người và gia súc Tinh bột được cấu tạo từ nhiều gốc monosacarit kết hợp với nhau nên có khối lượng phân tử lớn và không có tính khử, dưới tác dụng của các chất khử tinh bột không có khả năng nhận oxy để tạo thành axit hoặc nhận hydro để tạo thành rượu

Tinh bột được cấu tạo bởi hai cấu tử : amyloza và amylopectin Amyloza thường chiếm 12-25% còn amylopectin chiếm 75-85% phân tử tinh bột Phân tử lượng của amyloza là 3.105-1.106 còn phân tử lượng của amylopectin là 5.104- 1.106 Phân tử amyloza và phân tử amylopectin đều được cấu thành từ các monosacarit Phân tử amyloza có các gốc glucoza gắn với nhau bằng liên kết α - 1,4 glucoizit thông qua cầu oxi giữa các nguyên tử cacbon thứ nhất và thứ tư của glucoza tạo nên một chuỗi dài 200-1000 đơn vị glucoza, mạch tạo thành của phân tử amyloza là mạch thẳng Còn phân tử amylopectin, ngoài liên kết α- 1,4 glucozit còn có liên kết nhánh α- 1,6 glucozit, vì vậy ngoài cấu trúc mạch thẳng, amylopectin còn có cấu trúc mạch nhánh, thông thường có 20-30 gốc glucoza giữa 2 điểm phân nhánh

Hai cấu tử của tinh bột là amyloza và amylopectin có tính chất hóa lý

khỏc nhau Amyloza khi tỏc dụng với phõn tử iot cú màu xanh, cũn amylopectin cho màu nõu Amyloza dễ tan trong nước ấm và tạo nờn một dung dịch cú độ nhớt khụng cao Dung dịch của amyloza khụng bền khi nhiệt độ hạ thấp, cỏc dung dịch đậm đặc của amyloza nhanh chúng tạo gel tinh thể và kết tủa khụng thuận nghịch Khả năng thúai húa này phụ thuộc vào pH, sự cú mặt của cỏc ion kim loại, nồng độ amyloza và khối lượng phõn tử của amyloza Amylopectin cú độ kết tinh thấp, là phõn tử hấp thụ nhiều nước khi nấu chớn tinh bột và là thành phần chủ yếu tạo nờn sự trương phồng của hạt tinh bột Khi tinh bột được xử lý đồng thời bằng nước

và nhiệt sẽ tạo ra hiện tượng hồ húa Nhiệt độ hồ húa của cỏc loại tinh bột trong khoảng 55-700C, hạt tinh bột sẽ trương phồng lờn hấp thụ nước vào cỏc nhúm hydroxyt phõn cực, khi đú độ nhớt của dịch tinh bột tăng lờn rất cao, cỏc hạt tinh bột trương nở và kết dớnh vào với nhau tạo thành paste Nếu dịch tinh bột đặc khi làm nguội paste tinh bột sẽ tạo thành gel cứng

Về mặt cảm quan tinh bột là cỏc hạt rất mịn, màu trắng Để bảo quản tốt, người ta giữ độ ẩm của tinh bột trong khoảng 12-14% nhằm ngăn ngừa sự phỏt triển của vi sinh vật Trong cụng nghiệp thực phẩm, tinh bột được sử dụng để tạo sợi, tạo hỡnh, giữ ẩm, tạo độ dẻo, và tăng độ bền của bao bỡ [3,7,8,11,1213,23]

Hình 1: Sơ đồ cấu trúc của amyloza

Hình 2: Sơ đồ cấu trúc của amylopectin

1.1.2 Một số tính chất của tinh bột

Trong tinh bột, thành phần amyloza có độ tan cao song không bền khi hồ hóa nhanh chóng gel hóa, thành phần amylopectin khó tan trong nứơc thường , chỉ tan trong nước nóng Tinh bột bị kết tủa trong cồn

Khi ngâm tinh bột trong nước thể tích hạt tăng do sự hấp thu nước làm hạt tinh bột trương phồng lên, hiện tượng này gọi là sự trương nở tinh bột Tăng kích thước trung bình của hạt tinh bột khi ngâm trong nước như sau: tinh bột bắp 9,1%; tinh bột khoai tây: 12,7%; tinh bột sắn: 28,4%

Phần lớn tinh bột bị hồ hóa khi nấu và trạng thái trương nở đựơc sử dụng nhiều hơn trạng thái tự nhiên Khi hồ hóa hạt tinh bột trương lên, tăng

độ nhớt , tạo gel

Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hưởng tới chất lượng và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm đó là độ nhớt và độ dẻo

Tinh bột sau khi hồ hóa, để nguội, các phân tử nước sẽ tương tác nhau xắp xếp lại tạo gel Để tạo gel dung dịch tinh bột được hồ hóa có nồng

độ đậm đặc vừa phải, sau đó để nguội ở trạng thái tĩnh Sau đó một thời gian dài gel tinh bột sẽ co lại, tách nước ra gọi đó là hiện tượng thoái hóa

Quá trình này tăng mạnh khi gel để ở trạng thái lạnh đông rồi sau đó tan giá

Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể bị oxi hóa tạo thành andehyt, xeton và tạo thành các nhóm cacboxyl Quá trình oxi hóa thay đổi tùy thuộc vào tác nhân oxi hóa và điều kiện phản ứng Quá trình oxi hóa tinh bột trong môi trường kiềm bằng hypoclorit là một trong những phương pháp hay được dùng để tạo ra nhóm cacboxyl trên tinh bột Quá trình này còn làm giảm chiều dài mạch tinh bột và tăng khả năng hòa tan trong nước

Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể được ete hóa, este hóa Một

số mono vinyl đã đựơc sử dùng để ghép vào tinh bột Quá trình gắn được thực hiện trên tinh bột có gốc hydroxyl tự do [ 3,13,16,24]

1.1.3 Ứng dụng của tinh bột

Tinh bột tự nhiên từ ngũ cốc và các loại củ khác nhau thường chứa khoảng 20-25% amyloza Tinh bột ngũ cốc thường tạo nên các dung dịch dạng đục, chúng chỉ phù hợp với việc chế biến các gel thực phẩm và đặc biệt làm các chất “gum” trong sản xuất mứt, kẹo Khi sử dụng các loại tinh bột chứa hàm lượng amyloza cao hơn hoặc các loại tinh bột đó xử lý axit thì sẽ thu được các gel rắn hơn, chúng cũng bền hơn khi nấu vì amyloza ở trạng thái tinh thể chỉ trương phồng rất nhẹ ở nhiệt độ cao và không làm tăng độ nhớt

Tinh bột giàu amyloza có thể dùng để chế tạo các màng bao ăn được (bọc kẹo, thuốc viên) Tinh bột sắn và tinh bột khoai tây tạo độ nhớt cao và

ít bị thoái hóa thường đựơc dùng trong chế biến gia vị, nước sốt với mục đích làm đặc tạm thời để giữ cho huyền phù đồng nhất Tuy nhiên chúng cũng không bền khi thời gian nấu kéo dài, nhất là khi khuấy với tốc độ cao

và pH thấp Điều đó sẽ kéo theo sự nổ vỡ các hạt tinh bột hòa tan và thủy phân một phần các cấu tử của tinh bột, hạ độ nhớt của dung dịch

Tinh bột là nguồn nguyên liệu quan trọng đặc biệt để sản xuất maltooligosacarit, maltodextrin và glucoza và các sản phẩm thuỷ phân tinh

bột khác Trước đây, thủy phân tinh bột nhờ xúc tác của axit, công nghệ này đòi hỏi các thiết bị chịu axit, không điều chỉnh để tạo thành các sản phẩm mong muốn và ảnh hưởng không tốt đến môi trường Ngày nay với

sự pháp triển của khoa học công nghệ đã nghiên cứu và sản xuất ra nhiều loại enzim trong đó phải kể đến nhóm enzim thuỷ phân tinh bột amylaza Enzim amylaza xúc tác phản ứng thuỷ phân tinh bột triệt để, có tính đặc hiệu cao tạo ra các sản phẩm mong muốn Tùy thuộc vào mức độ thủy phân

và bản chất, nguồn gốc của enzim sử dụng có thể thu được các sản phẩm khác nhau: siro glucoza, glucoza bột, siro maltoza, siro fructoza, maltooligosacarit …

1.1.4 Tinh bột sắn

Tinh bột sắn có cấu tạo bởi hai cấu tử amyloza và amylopectin giống như các tinh bột khác Amyloza chiếm 12-18%, amylopectin chiếm 78-80% Nhiệt độ hồ hóa tinh bột sắn bắt đầu là 58oC và kết thúc ở 68oC Kích thước hạt tinh bột sắn 15-20nm

Theo tiêu chuẩn của Mỹ, các loại sắn tốt có pH= 4,5-6,5, tinh bột sắn được sấy khô màu trắng, óng ánh khi nhìn dưới ánh nắng, hàm lượng tinh bột >85%, độ ẩm 12%

Hạt tinh bột sắn có nhiều hình dạng: hình tròn, bầu dục bề mặt nhẵn Dưới ánh sáng phân cực có thể thấy rõ các liên kết ngang với mật độ từ trung bình tới dày đặc

Hàm lượng amylopectin, amyloza trong tinh bột sắn liên quan tới độ kết dính khi nấu chín và nhiều tính chất ứng dụng công nghiệp Tinh bột sắn có

độ nở và độ hòa tan cao, ở dạng keo có độ trong lớn, có khả năng trương nở tốt và xu thế thoái hóa thấp Độ trong lớn và tính không vị của tinh bột sắn được sử dụng trong công nghệ thực phẩm Khi làm nguội tinh bột sắn ở dạng keo, các phân tử polysacarit có thể tạo một dạng cấu trúc gel có độ bền cao được sử dụng trong các thực phẩm cần được bảo quản trong thời gian dài

Tinh bột sắn về cảm quan có màu sáng trắng, khi hồ hóa độ nhớt tăng rất nhanh, độ kết dính cao hơn các tinh bột khác như tinh bột khoai lang, khoai tây Tinh bột sắn không có mùi đặc trưng nhưng khi hồ hóa có mùi đặc trưng dễ phân biệt với các loại tinh bột khác Ở nước ta sắn được trồng nhiều nhất là ở những vùng đồi núi, chịu được các điều kiện khí hậu khắc nghiệt và không đòi hỏi sự chăm sóc nhiều, tinh bột sắn là nguồn nguyên liệu dồi dào và rẻ tiền nhất, giá 1 kg bột sắn khô khoảng 9000- 10000 đ Tinh bột sắn là nguồn nguyên liệu sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như công nghiệp thực phẩm (dùng trong sản xuất siro glucoza, đường glucoza, mì chính ) công nghiệp giấy và công nghiệp dệt [8,11,12,13 9]

1.1.5 Tình hình sản xuất và sử dụng sắn ở Việt Nam và trên thế giới

Thái Lan là nước trồng sắn và xuất khẩu sắn đứng đầu thế giới, có trên 55% sản lượng sắn của Thái Lan được sử dụng dưới dạng sắn lát phơi khô dựng làm thức ăn gia súc, trong đó 90% được xuất khẩu sang Châu Âu và chỉ có 10% tiêu thụ nội địa Gần 45% sản lượng được chế biến thành các sản phẩm, 60% sản phẩm loại này được xuất khẩu

Trong chiến lược toàn cầu, sắn đang được tôn vinh là một trong những cây lương thực dễ trồng, thích hợp với những vùng đất đồi, là cây công nghiệp triển vọng, có khả năng cạnh tranh cao với nhiều cây trồng khác Việt Nam cây sắn đang được chuyển đổi nhanh chóng vai trò từ cây lương thực truyền thống sang cây công nghiệp Sự hội nhập đang mở rộng thị trường sắn, tạo nên những cơ hội chế biến tinh bột, tinh bột biến tính, sắn lát, sắn viên để xuất khẩu và sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, thức ăn gia súc, nguyên liệu cho các ngành công nghiệp

Trong nhiều năm gần đây sản xuất lương thực của Việt nam tăng trưởng mạnh Sản lượng lương thực chiếm tỷ trọng lớn là đặc thù của nền nông nghiệp Việt nam Tuy nhiên giá trị hàng hóa của sản phẩm nông nghiệp vẫn còn hạn chế Lý do chủ yếu là sản xuất nông nghiệp phần lớn vẫn cung cấp các sản phẩm ở dạng thô cho thị trường Việc áp dụng công nghệ kỹ thuật

mới trong chế biến nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường, hoà nhập với nền kinh tế thế giới đang là nguyện vọng của toàn dân ta Mặt khác do giá tinh bột cũng như các nông sản khác thường không ổn định, nếu không chế biến nâng cao giá trị nông sản tinh bột sắn sẽ không tránh khỏi rủi ro cho cả người trồng và người sản xuất tinh bột sắn

Xây dựng công nghệ sản xuất các sản phẩm từ tinh bột sắn là một hướng đầu tư có tiềm năng lớn cho cây sắn nói riêng và cho ngành nông nghiệp núi chung

Cây sắn đầu tiên mọc ở vùng hoang vu Trung và Nam Châu Mỹ, về sau được trồng lan rộng sang Châu Phi, Châu á Cho tới nay sắn được trồng ở hầu hết các quốc gia trên thế giới như: Các nước nằm trong vĩ độ 300 Bắc

và 300 Nam, các nước Châu Mỹ La tinh, Khu vực Đông Nam Á Ở Việt nam sắn được trồng vào cuối thế kỷ 19 và được coi là loại cây hoa mầu quan trọng

lỏt, tinh bột sắn, tinh bột sắn biến tớnh bằng húa học, enzim, cơ học, maltodextrin, siroglucoza…

Theo bỏo cỏo ngành sắn và tinh bột sắn thường niờn và quý 1 năm 2010 đưa ra những phõn tớch mới và toàn diện nhất về những biến động của ngành sắn Việt Nam gắn với biến động của ngành sắn thế giới Trước thực trạng xuất khẩu sắn và tinh bột sắn của Việt Nam bựng nổ trong năm 2009, cõy sắn đó và đang được đưa vào danh sỏch những mặt hàng cú tiềm năng xuất khẩu

Trong năm 2009- 2010 tại một số vựng nguyờn liệu như Yờn Bỏi, hoặc một số tỉnh miền Trung, giỏ sắn tươi tăng lờn chúng mặt, cú nhiều nơi giỏ lờn tới 1,2-1,3 triệu đồng/tấn khiến cõy sắn đang trở nờn rất hiệu quả đối với những vựng đất đồi, dốc, địa hỡnh rất khú canh tỏc đối với cỏc loại cõy trồng khỏc Sở dĩ tinh bột sắn bỗng nhiờn tăng đột biến là do thị trường Trung Quốc tiờu thụ mạnh mặt hàng tinh bột sắn của Việt nam

Hiện nay, trờn toàn quốc đó hỡnh thành nhiều vựng nguyờn liệu trồng sắn khắp từ phớa Bắc (Yờn Bỏi, Phỳ Thọ) cho tới miền Trung (Nghệ An, Bỡnh Định) và kộo dài vào nhiều tỉnh miền Trung - Tõy Nguyờn Một số doanh nghiệp đó đầu tư sang cả Lào để mở rộng vựng nguyờn liệu phục vụ cho cụng nghiệp chế biến tinh bột Năm 2009 – 2010, phần lớn tinh bột sắn được xuất khẩu sang Trung Quốc

Hiện nay, Việt nam sản xuất được trờn 8 triệu tấn sắn tươi mỗi năm, đứng thứ 11 thế giới về sản lượng sắn và là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ 3 trờn thế giới sau Thỏi Lan và Indonexia

Năm 2008, cả nước cú trờn 500.000 ha trồng sắn với sản lượng trờn 8 triệu tấn, trong đó Đồng bằng sông Hồng là 102.1 nghìn tấn, Trung du miền núi phái Bắc là 1328 nghìn tấn, Duyên hải miền Trung là 2808.3 nghìn tấn, Tây nguyên là 2356.1 nghìn tấn, Đông nam Bộ là 2694.5 nghìn tấn (số liệu thống kờ 2008) Nhà mỏy Vedan ở Đồng Nai với vốn đầu tư nước ngoài và cụng suất lớn nhất Đụng Nam Á Toàn quốc cú trờn 60 nhà mỏy chế biến

tinh bột sắn có quy mô công nghiệp với tổng công suất chế biến mỗi năm hơn nửa triệu tấn tinh bột sắn Tính cho tới hết tháng 11/2009, có khoảng 3 triệu tấn sắn và tinh bột đã được xuất khẩu với tổng giá trị gần 500 triệu USD Năm 2009 trong khi nhiều loại hàng hoá xuất khẩu chậm và giảm mạnh về giá trị thì tinh bột sắn lại lên ngôi với mức xuất khẩu tăng hơn 4 lần về sản lượng và tăng 3 lần về kim ngạch Thị trường xuất khẩu chính vẫn là Trung Quốc, chiếm hơn 90% kim ngạch Tiếp theo là Hàn Quốc chiếm 5,5%, Đài Loan 2%, Châu Âu (1,7%) và một phần rất nhỏ bắt đầu đến được Nhật Bản [7,23]

1.2 TINH BỘT ACETAT

1.2.1 Tính chất của tinh bột acetat

Tinh bột acetat là một loại tinh bột biến tính có nhóm acetyl (CH3CO) thay thế vào gốc hydroxyl trong phân tử tinh bột

Tinh bột nguyên thủy ban đầu dễ bị biến dạng khi có tác động của môi trường ( khi nầu dẽ bị phá vỡ, mất độ nhớt ), không đồng nhất khi bị axit thực phẩm cắt mạch trong quá trình bảo quản, độ bền vững kém Tinh bột sau khi hồ hóa, các phân tử nước sẽ tương tác nhau sắp xếp lại tạo gel, sau đó một thời gian dài gel tinh bột sẽ co lại, tách nước ra gọi đó là hiện tượng thoái hóa, gel vón cục, đục lại Quá trình này tăng mạnh khi gel để ở trạng thái lạnh đông rồi sau đó tan giá

Tinh bột acetat về cảm quan không có gì khác biệt so với tinh bột ban đầu nhưng về tính chất, cấu tạo phân tử có các điểm ưu việt sau:

- Khả năng liên kết với nước cao hơn tinh bột thường

- Ngăn tình trạng thoái hóa tinh bột: Nhóm acetyl có tác dụng ngăn sự thóai hóa của amyloza trong cấu trúc tinh bột nhờ đó ngăn chặn được sự tách nước của sản phẩm, giữ đựơc hình dạng cho các sản phẩm sử dụng tinh bột

- Độ trong của dung dịch : Tinh bột acetat là dẫn xuất anion có độ nhớt cao, huyền phù trong và ổn định hơn tinh bột tự nhiên (tạo dung dịch có độ trong không đục lại khi bảo quản)

- Độ bền cao trong môi trường axít

- Có độ nhớt cao khi tinh bột acetat hồ hóa

- Nhiệt độ hồ hoá của tinh bột acetat thấp hơn tinh bột tự nhiên là 6 0, điều đó có ý nghĩa tinh bột acetat phân tán nhanh hơn khi nấu có thể tiết kiệm được năng lượng

- Tinh bột acetat là chất tạo nhũ hóa tốt, dạng dung dịch kết hợp với gelatin, polyvinyl ancho, polycrylate để ổn định trạng thái nhũ tương

- Tinh bột acetat có khả năng tạo màng mỏng trong và mềm dẻo

Tinh bột acetat chứa 1,8% acetyl có thể hoàn toàn được deacetyl trong môi trường pH 11 trong 4 giờ, duy trì pH với 3% NaOH

Chính nhờ các đặc tính trên mà tinh bột acetat được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực như thực phẩm, dựơc phẩm, dệt, giấy Trên thế giới quá trình acetyl hoá tinh bột được biết đến qua hơn 90 năm [ 9,10,16,19]

1.2.2 Phương pháp tổng hợp tinh bột acetat

Tinh bột acetat là sản phẩm của phản ứng giữa tinh bột với tác nhân acetat Các nhóm hydroxyl (OH) trong tinh bột tham gia phản ứng este hóa Một mono vinyl được sử dụng làm tác nhân gắn lên tinh bột Quá trình gắn được thực hiện khi các gốc acetyl thay thế các nhóm hydroxyl của tinh bột.Tinh bột acetat có độ thay thế DS khác nhau có thể tới 3 mol acetyl được thay thế trên mol glucoza, tất cả 3 gốc hydroxyl trên mỗi đơn vị glucoza đều được acetyl hóa Tinh bột triacetat theo lý thuyết chứa 44,8% gốc acetyl so với khối lượng đơn vị glucoza Tương tự như vậy monoacetat

và diacetat có chứa 21,1% và 35% acetyl.Tinh bột acetat thương mại có DS 0,2 được bán ở giá cao có thể so sánh với gum

Để lựa chọn phương pháp acetyl hóa cho quy trình sản xuất quy mô lớn cần dựa vào đặc tính hóa, lý của nguyên liệu, của sản phẩm, cũng như quy

trình công nghệ, hiệu quả kinh tế đem lại Nguyên liệu cho sản xuất tinh bột acetate là tinh bột khoai tây, tinh bột sắn, tinh bột ngô, tinh bột sorghum, … Ngoài ra có thể sử dụng tinh bột đã qua xử lý thủy phân hoặc oxy hóa nhẹ để acetyl hóa, một số trường hợp sử dụng tinh bột liên kết ngang làm nguyên liệu cho sản xuất tinh bột acetat, hoặc có thể sử dụng amyloza và amylopectin cho sản xuất tinh bột acetat

Hiện nay ở Mỹ sản phẩm tinh bột acetat thương mại DS thấp được sản xuất từ tinh bột thường hoặc tinh bột ngô nếp Tinh bột này có thể đựơc acetyl hóa trong dung dịch dưới dạng sữa tinh bột, tuy nhiên tinh bột dạng hạt khô cũng có thể acetyl hóa Quá trình acetyl hóa được tiến hành trong điều kiện nhiệt độ 50 0 C và nồng độ dịch 44%, sau đó rửa sạch muối tự do, thu hồi bằng lọc và sấy khô Tinh bột được hồ hóa cũng có thể acetyl hóa

và sau đó sấy khô bằng sấy trống hoặc sấy phun để thu hồi [ 20,22,23]

Tinh bột acetat thường được phân làm 2 loại: DS thấp <0,1 và DS cao 0,2- 0,3 Độ thay thế DS (Degree of Substitution) trong tinh bột acetat được hiểu là nhóm OH trên đơn vị D- glucoranoza được thay thế bằng gốc acetyl (CH3CO)

Có các phương pháp khác nhau để acetyl hóa tinh bột như:

- Tinh bột được xử lý với axit acetic băng: phản ứng este hóa nhóm OH của tinh bột trong điều kiện xúc tác có axit mạnh và nhiệt độ cao, độ ẩm thấp và phải sử dụng một lượng lớn axit acetic so với tinh bột

- Tinh bột được xử lý với acetic anhydrit: sử dụng một mình hoặc có mặt của xúc tác như axit acetic, pyridin, axit sulfuric hoặc dung dịch kiềm Tuy nhiên sản phẩm có độ nhớt thấp, thu hồi sản phẩm phức tạp qua công đoạn kết tủa cồn mới có thể thu hồi tinh bột acetat

- Tinh bột được xử lý với vinyl acetat: Tinh bột acetat DS thấp thường được sản xuất trong điều kiện dịch sữa tinh bột với pH 7- 11 và nhiệt độ thấp (nhiệt độ môi trường) Với tinh bột acetat DS cao cần thời gian phản ứng dài

1.2.3 Các tác nhân tham gia quá trình acetyl hóa tinh bột

Tác nhân sử dụng cho acetyl hóa tinh bột bao gồm: axit acetic, acetic anhydrit, vinyl acetat, Tuy nhiên, một tinh bột acetat dùng cho chế biến thực phẩm phải đựơc làm từ các tác nhân acetyl hóa dùng cho thực phẩm

để đảm bảo an toàn

Ở Mỹ, tổ chức quản lý thuốc và thực phẩm Mỹ (the united states Food

và Drug administration) cho phép sử dụng tác nhân acetic anhydrit và vinyl acetat cho sản xuất tinh bột acetat

1.2.3.1 Tác nhân vinyl acetat

Acetyl hóa nhóm hydroxyl của phân từ tinh bột với tác nhân vinyl acetat xúc tác kiềm trong môi trường nước Tinh bột acetat đựơc hình thành theo phương trình sau:

O O O

║ ║ ║ TB- OH + CH2= CHOCCH3= TB- OCCH2 + CH3CH

Xét về khối lượng, vinyl acetat với khối lượng phân tử 86 khi tham gia phản ứng acetyl hóa 50%, trong khi acetic anhydrit với phân tử lượng

102 có 42% tham gia phản ứng acetyl

Trong quá trình acetyl hóa hạt tinh bột hoặc tinh bột hồ hóa hiệu quả phản ứng chỉ đạt 2- 5% khi quan sát ở độ ẩm <10%, với độ ẩm tinh bột càng cao thì khả năng gắn gốc acetyl càng cao Trong một phản ứng ở 240C thời gian 1 giờ, sử dụng tác nhân là vinyl acetat với xúc tác Na2CO3, hiệu quả phản ứng tăng nhanh khi tăng hàm lượng nước, ví dụ đạt 43% ở 15%

độ ẩm tinh bột, đạt 73% ở 65% độ ẩm tinh bột

Sản phẩm sau đó đựơc tách bằng trung hòa tới pH 6-7 với H2SO4 loãng, lọc tinh bột ra, rửa bằng nứớc sạch , sấy khô Tinh bột acetat có hàm lượng acetyl 3,6% dung dịch khi nấu chín với nồng độ 6% ở 900C trong 15 phút, có trạng thái ổn định ở nhiệt độ phòng pH là yếu có ảnh hưởng lớn

tới phản ứng, ở pH 8,6- 10 hiệu suất phản ứng đạt 65- 70%, pH 9,5- 12.2 hiệu suất phản ứng đạt 45- 70%

1.2.3.2 Tác nhân acetic anhydrit

Acetic anhydrit là tác nhân cho quá trình acetyl hóa tinh bột, có thể

sử dụng một mình hoặc với các xúc tác như acetic axit, pyridin và dung dịch kiềm

Ở nhiệt độ phòng acetic anhydrit không acetyl hóa tinh bột, ở nhiệt độ cao 90- 140 0C, acetyl hóa xảy ra nhưng tốc độ chậm, nhiệt độ 140 0C sau 8

h chỉ có 1,8% acetyl được tạo thành, sau 15 giờ % acetyl đạt 8,7% Acetic anhydrit đựơc sử dụng với với xúc tác axit để acetyl hóa tinh bột.Hỗn hợp acetic anhydrit và axit acetic tham gia vào hệ thống acetyl hóa Ở nhiệt độ thấp không có xúc tác, phản ứng với tinh bột ngô là thấp Khi nhiệt độ phản ứng tăng, xúc tác axit làm tăng nhanh quá trình acetyl hóa tinh bột, tuy nhiên axit cũng là một yếu tố ảnh hưởng tới độ nhớt của dịch tinh bột Ngoài ra các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng sau thời gian phản ứng DS sau đó bắt đầu giảm Độ phân cắt polymer tinh bột xảy ra và sự tăng của nồng độ axit, nhiệt độ, thời gian Điều này chứng minh sự có mặt của các oligosacarit với vị trí OH tự do nhiều hơn 3

Tinh bột acetat được sản xuất từ các loại tinh bột có hàm lượng amyloza 20-30%, tinh bột acetat thương phẩm thường có DS 0,01- 0,1 và gốc acetyl 0,1- 2,5%

Phương pháp sản xuất tinh bột acetat sử dụng tác nhân gắn là acetic anhydrit trong môi trường kiềm Acetyl ho¸ thµnh c«ng phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn ph¶n øng trong ph−¬ng tr×nh 1

Phương trình 1:

O ║

O ║ NaOH + TB- OH + ( CH3CO)2O TB – OCCH3 + CH3CONa + H2O

Phương trình 2: Thuỷ phân acetic anhydrit mà không có thuỷ phân tinh bột acetat Phương trình 2 xảy ra khi acetic anhydrit dư sẽ phản ứng với NaOH

để tạo muối

O ║ 2NaOH + ( CH3CO)2O 2CH3CONa + H2O

Phương trình 3: Phản ứng deacetyl hóa trong trường hợp dư kiềm

O

║

O ║

TB – OCCH3 + NaOH TB- OH + CH3CONa

Trong quá trình acetyl hóa sử dụng NaOH là xúc tác và điều chỉnh

pH, ngoài ra có thể sử dụng natri carbonat, trisodium phosphat, canxi hydroxyt, …Phản ứng được tiến hành ở nhiệt độ phòng, ở nhiệt độ cao có thể xảy ra phản ứng thủy phân anhydrit và este

Với anhydrit acetic là tác nhân và điều kiện phản ứng xảy ra ở nhiệt

độ phòng thì pH tối ưu cho acetyl hóa là 8- 8,4 pH tối thích cho acetyl hóa phụ thuộc vào nhiệt độ Ở 380C, pH khoảng 7, ở nhiệt độ dưới 20 0C pH thích hợp 8,4 pH đựơc duy trì bằng cách thêm 3% NaOH Tuy nhiên với nồng độ NaOH cao có thể là nguyên nhân dẫn đến hồ hóa tinh bột quá trình thu hồi gặp nhiều khó khăn, hiệu quả phản ứng đạt 70%

1.2.3.3 Tác nhân axit acetic

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng tinh bột có thể được acetyl hóa với acetic axit băng dưới điều kiện có gia nhiệt, độ acetyl hóa tăng khi thời gian phản ứng và tỉ lệ acetic axit tăng Tuy nhiên axit acetic chỉ có thể tham gia vào phản ứng este hóa với nhóm OH của tinh bột trong điều kiện xúc tác có axit mạnh và nhiệt độ cao

Khi tinh bột được acetyl hóa ở điều kiện nhiệt độ cao với tác nhân axit acetic băng sẽ tạo ra một lượng lớn nhóm acetyl nếu thời gian phản ứng dài Tỉ lệ các nhóm hydroxyl được acetyl hóa ở nhiệt độ 1180C lớn hơn

ở điều kiện 900C Trong phản ứng, tinh bột hoàn toàn acetyl hóa sau 18 giờ

và phần trăm acetyl đạt 44,8%, khi đó sản phẩm tinh bột acetat quan sát ở

900C đều hoà tan trong nước lạnh và không hoà tan trong cồn

Một số loại sản phẩm tinh bột acetat được sản xuất và thương mại hóa ở Anh như Feculose, có chứa 0,7- 2,9% acetyl, được làm bằng cách, tinh bột khô có độ ẩm 3-4% phản ứng với axit acetic băng, nồng độ tinh bột

10 – 100 %, thời gian phản ứng 8 giờ , nhiệt độ 90 0C ( hoặc 1200C trong 2-

3 giờ) Phản ứng tạo sản phẩm không hòa tan trong nước lạnh do vậy axit

có thể đựơc rửa bằng phương pháp gạn và để lắng Tuy nhiên axit acetic cũng là yếu tố cắt mạch tinh bột làm giảm độ nhớt của sản phẩm cuối cùng

Trên thế giới tinh bột biến tính nói chung và tinh bột acetat nói riêng được tiêu thụ với khối lượng lớn chiếm 2,5 tỷ đô la/ năm, tăng trưởng hàng năm vào khoảng 4-10%

Với những tính năng vượt trội so với tinh bột thường nên tinh bột acetat được đưa vào sản xuất rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới như Mỹ, các nước Châu Âu, Trung Quốc, Thái Lan Sản phẩm thương mại sản xuất tại Anh năm 1967 với DS thấp sử dụng cho chế biến thực phẩm chứa 0,1- 2,5% gốc acetyl Ở Mỹ với sản phẩm thương mại DS thấp nhìn chung được sản xuất từ tinh bột ngô (waxy corn) theo kiểu liên tục trong nước hoặc gián đoạn khi ngô nghiền ướt

Ở Hà Lan, tinh bột acetyl hóa với độ DS thấp được sản xuất từ tinh bột khoai tây, sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp Dịch tinh bột thu được ở giai đoạn tinh sạch sử dụng sản xuất tinh bột acetat với độ thay thế thấp

Trung Quốc mỗi năm sản xuất khoảng 10.000 tấn tinh bột acetat từ tinh bột sắn Thái Lan là nước sản xuất nhiều tinh bột acetat nhất, năm

1999 khối lượng xuất khẩu được là 331.604 tấn, năm 2000 là 365.100 tấn, năm 2001 là 344 000 tấn, thu về khoảng 6000 triệu batt từ tinh bột acetat (theo số liệu của hiệp hội thương mại công nghiệp sắn Thái Lan 2001)

Theo số liệu của trung tâm phân tích thương mại (BAC) Trung Quốc năm 2007 Trung Quốc xuất khẩu đi một lượng lớn tinh bột biến tính và dextrin, cũng như vậy Ấn Độ là nước hiện nay xuất khẩu nhiều tinh bột biến tínhtrong đó có tinh bột acetat

Ngành công nghiệp tinh bột Trung Quốc phát triển rất nhanh, từ năm 1989- 1998, tổng các sản phẩm tinh bột của Trung Quốc tăng 2.7 lần từ 1.2 triệu tấn lên 3 triệu tấn, quy mô sản lượng của các nhà máy tăng, nhưng số lượng nhà máy thì giảm.Trong đó, nhà máy Guangxi lớn nhất chiếm tới 50% tổng cả nước Tinh bột biến tính phát triển mạnh ở Trung Quốc, riêng ngành công nghiệp giấy tiêu thụ 300.000 tấn Ngoài ra tinh bột biến tính sử dụng cho dệt, thực phẩm, thuốc, xây dựng

Ở Việt nam, hiện nay nhu cầu tiêu thụ tinh bột acetat rất lớn Cả nước có trên 60 nhà máy sản xuất tinh bột sắn nhưng chưa có cơ sở nào sản xuất tinh bột acetat, duy chỉ có nhà máy Vedan Đài Loan đang sản xuất các loại tinh bột biến tính trong đó có sản xuất tinh bột acetat và phần lớn xuất khẩu với giá thành cao [13,15,2122]

Trên thị trường hiện nay giá tinh bột acetat của Vedan 20.000 đ/ kg, tinh bột acetat của Thái Lan giá 21.000 – 23.000 đ/ kg

Tinh bột acetat sử dụng trong thực phẩm gốc thay thế DS khỏc nhau

ký hiệu TVA DS 0,012- 0,02; Ds 0,021- 0,029; DS 0,03- 0,04; Ds 0,04- 0,05;DS 0.06-0,07; Ds 0,07- 0,08

Do những tớnh chất ưu việt hơn so với tinh bột gốc nờn tinh bột acetat cú tiềm năng ứng dụng rất lớn, được sử dụng nhiều trong cỏc lĩnh vực

1.2.5.1 Trong cụng nghiệp thực phẩm

Tinh bột acetat được sử dụng rất phổ biến trong cụng nghiệp thực phẩm như kem, mayonez, cỏc lọai nước xốt, tương ớt , thức ăn trẻ em

Trong cụng nghiệp thực phẩm phần lớn cỏc ứng dụng của tinh bột acetat đều liờn quan đến DS thấp 0,01- 0,2 Tinh bột cú DS thấp cú độ nhớt cao hơn so với tinh bột gốc, cú độ bền và độ kết dớnh cao ngay cả trong điều kiện đụng lạnh nờn được sử dụng để sản xuất cỏc sản phẩm bảo quản lạnh

Tinh bột acetat ngăn sự thoỏi hoá và hạn chế vữa ra khi thời gian bảo quản kộo dài, nó duy trì cấu trúc định hỡnh trong điều kiện lạnh và cải thiện khả năng giữ nước, độ nhớt tăng nhẹ Cỏc sản phẩm thương mại DS thấp 0,027- 0,058 được sử dụng vào các sản phẩm tương ớt, tương cà, sate, nước sốt, thạch, giăm bông, thức ăn đông lạnh, mỳ ăn liền, đồ hộp, sản phẩm

đông lạnh…

Tinh bét acetat ®−îc sử dông thay thế tinh bột tự nhiên trong sản xuất kẹo gum Tuy nhiên phần lớn tập trung ứng dụng tinh bột liên kết ngang được acetyl hóa ( từ tinh bột ngô, sắn, khoai tây)

Trong công thức làm bánh pudding tinh bột acetat có kích cỡ hạt 100 mesh

Tinh bột acetat đựơc sử dụng trong điều kiện lạnh như sản phẩm kem, bánh …

Tinh bột acetat DS 0.2 là cơ sở cho làm chewing gum

1.2.5.2 Trong công nghiệp dược phẩm

Do tính chất của tinh bột acetat có khả năng tạo màng trong và mềm dẻo nên sử dụng màng để bao viên thuốc, khi uống màng tinh bột sẽ thuỷ phân chậm bởi enzim amylaza nhờ đó các hoạt chất có điều kiện đi thẳng vào tận ruột mới bị giải phóng Điều đó có vai trò quan trọng đối với nhiều loại thuốc cần giải phóng nhanh dược chất để phát huy ngay tác dụng của thuốc

Tinh bột acetat đã được ứng dụng trong công thức viên nén trong sản xuất thuốc Tác giả Osii Kohone – Finland (2002) đã nghiên cứu sử dụng tinh bột acetat trong sản xuất thuốc với các DS khác nhau 0,34; 1,19; 2,1; 2,9 sản xuất từ tinh bột ngô và so sánh cùng với tinh bột biến tính khác như tinh bột acetat TM của Anh hay celluloza vi tinh thể Arivel của Mỹ Hàm lượng tinh bột acetat sử dụng từ 85- 95% , chỉ có 5- 15% là thuốc, viên nén

có khối lượng 200 -250 mg Tinh bột acetat rất dễ hình thành dưới lực ép nén và đặc biệt hơn có khả năng kết dính cao để hình thành viên Kết quả tinh bột acetate có thể điều chỉnh tốc độ phân giải thuốc trong cơ thể con người

Ngoài ra tinh bột acetat còn đựơc sử dụng để ổn định, tạo nhũ tương trong sản xuất mỹ phẩm, dầu gội đầu

1.2.5.3 Trong công nghiệp giấy

Tinh bột acetat có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất giấy vệ sinh ( tissue)

Sử dụng tinh bột acetat nhằm ổn định độ sánh của dung dịch tráng giấy, tạo màng film phủ bề mặt giấy

Trong sản xuất giấy Kraft người ta đã sử dụng tinh bột acetat từ tinh bột sắn (CSA) có DS 1,41 để tăng sức căng bề mặt giấy và giảm khả năng hút ẩm không khí

Trong sản xuất giấy người ta sử dụng tinh bột acetat, zinconium octadecano và silicagel hoặc alginat với tỉ lệ 8:3:12

1.2.5.4 Các ứng dụng khác:

Trong sản xuất thuốc lá kết hợp celluloza acetat và tinh bột acetat Vì celluloza acetat có giá thành cao hơn tinh bột acetat mà phân tử và đặc tính gần giống nhau Mặt khác chất lượng của sợi khi kết hợp celluloza acetat

và tinh bột acetat tốt hơn khi làm một mình celluloza acetat Chất lượng được cải thiện là do cấu trúc phân tử của tinh bột tương đương với bột gỗ Tinh bột khi có 25% amyloza và 75% amylopectin, amyloza có cấu trúc 17- 225.000 còn amylopectin có khối lượng trung bình 200.000 đến 1.000.000, trong khi celluloza acetat có khối lượng phân tử 300.000 đến 3.000.000

Tinh bột triacetat được cho là rất phù hợp sản xuất gel- chromatographic như một chất tạo màng film và hình thành cấu trúc

Tinh bột acetat còn sử dụng tạo plastics tự phân hủy Tinh bột acetat

có thể thay thế một phần casenat trong sản xuất cheese, thay thế sodium alginat trong công nghiệp dệt

Tinh bột acetat với tỉ lệ 0,5- 5% được sử dụng làm chất tạo nhũ cho sản phẩm dầu và nước[9,10,15,16,17,20,21]

2 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU

2.1.1 Phương pháp công nghệ

2.1.1.1 Nghiên cứu lựa chọn tác nhân gắn thích hợp

Một số tác nhân có thể tham gia gắn vào tinh bột để tạo tinh bột acetat như axit acetic; acetic anhydrit, vinyl acetat …

Trong công nghệ sản xuất tinh bột acetat có 2 phương pháp:

Phương pháp1: sử dụng tác nhân gắn trong môi trường có nước ở nhiệt

Với phương pháp 2 : cần phản ứng ở nhiệt độ cao, các phân tử tinh bột

bị cắt nhỏ tạo điều kiện cho tác nhân acetat tấn công Trong điều kiện nhiệt

độ cao tinh bột bị tan ra nên thu hồi khó và đặc tính của tinh bột gốc bị biến đổi nhiều

Do vậy chúng tôi tiến hành sử dụng phương pháp 1

Tiến hành định lượng tinh bột sắn hòa cùng với nước, sau đó bổ sung tác nhân gắn và khuấy đều ở nhiệt độ phòng, pH được điều chỉnh bằng Na2CO3, sau khoảng thời gian dịch tinh bột được ly tâm và rửa sạch bằng nước nhiều lần, sấy khô, sau đó phân tích % acetyl,độ thế DS, độ nhớt

2.1.1.2 Nghiên cứu xác định các yếu tố kỹ thuật cho quá trình acetyl hóa

Thí nghiệm được tiến hành định lượng tinh bột sắn, hòa với nước , điều chỉnh pH, khuấy đều trong 5 phút, bổ sung tác nhân gắn Sau đó làm sạch

và sấy khô tạo sản phẩm, sau đó phân tích % acetyl,độ thế DS, độ nhớt

2.1.1.3 Nghiên cứu phương pháp làm sạch thu hồi và bảo quản sản

Tiến hành:

Cân 1g tinh bột được nghiền nhỏ, cho vào bình nón dung tích 250

ml, thêm vào 95 ml nước cất, 5 ml axit clohydric đặc (d=1,19) Đậy bình bằng nút cao su có gắn ống thủy tinh dài và đem đun trong nồi cách thủy ở

100oC trong 3 giờ liền, kể từ lúc bắt đầu sôi Sau đó trung hòa, tẩy tạp chất, xác định hàm lượng tinh bột bằng tính đường glucoza nhân với hệ số 0,9

2.1.2.2 Xác định độ thay thế DS ( degrees of substitution) [18,25]

Hàm lượng acetyl của tinh bột acetat được xác định bằng phương pháp deacetyl trong điều kiện kiềm cao (phương pháp của Wurzburg ,Genung và Mallatt) Trong trường hợp DS thấp dưới 0,3, acetyl được xác định bằng phương pháp sử dụng kiềm pH 11- 12, trường hợp sản phẩm có

DS cao lớn hơn 0,3 thay kiềm bằng dung dịch cồn DS được xác định là số lượng trung bình của gốc hydroxyl được thay thế bằng gốc acetyl trên một đơn vị anhydroglucoza

Độ thay thế DS được xác định bằng phương pháp thủy phân liên kết este của tinh bột acetat trong môi trường kiềm, sau đó chuẩn kiềm dư bằng axit clohidrit

Phương trình deacetyl hóa trong môi trường kiềm: