Tinh bột liên kết ngang

 Biến tính tinh bột là quá trình làm thay đổi cấu trúc phân tử của tinh bột, tạo ra các phân tử polysaccharide có mạch ngắn hơn hay gắn các chất, các nhóm khác vào phân tử tinh bột… dư

I.Giới thiệu chung về tinh bột

.Tinh bột là loại polysaccarit thực vật tồn tại trong tự nhiên có khối lượng phân tử cao ,

gồm các đơn vị glucozo được nối tiếp với nhau bởi liên kết α-glycoside Công thức phân

tử của tinh bột là (C6H10O5)n

2 Cấu tạo:

.Tinh bột là hỗn hợp của hai loại glucan là amylose (Am) và amylopectin (Ap)

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT

Amylose Amylopectin

Cấấu tạạo

Tính chấất

Gồồm 6 gồấc glucose tạạo thành 1 vòng xoắấn ồấc, liên kêất 1-4 glucozit, tạạo mạạch thắẳng.

+ Khó tạn(nhiêạt đồạ cạo).

+ Màu xạnh tím

Dung diạch đắạc, dính và có đồạ nhớất cạo(khi đun trong nướấc nóng), khó tạạo gel, khồng biạ thoái hóạ.

Có khạẳ nắng gắấn kêất rấất đắạc trưng vớấi lectin.

Amylose Amylopectin

 Các yếu tố đóng vai trò quan trọng trong việc xác định cấu trúc của thực phẩm dựa trên các tính chất của hạt tinh bột

 Tính hấp thụ.

 Độ hòa tan của tinh bột.

 khả năng trương nở, hiện tượng hồ hóa của tinh bột

 Khả năng tạo gel, tạo hình và thoái hóa gel tinh bột

 Khả năng tạo màng của tinh bột

 Khả năng tạo sợi

 Khả năng phồng nở của hạt tinh bột

II Tính chất của hạt tinh bột

 Không tan trong nước lạnh.

 Độ nhớt kém và dễ bị thoái hóa

 Mất độ nhớt và giảm khả năng làm đặc sau khi nấu

 Sự thoái hóa xảy ra khi mất sự sắp xếp cấu trúc trên tinh bột hồ hóa

 Sự tách nước trong hệ thống thực phẩm chứa nhiều tinh bột…

 Hạn chế trong việc đa dạng hóa các sản phẩm tinh bột

 Chưa đáp ứng được nhu cầu sản xuất của các ngành công nghiệp

Các nhược điểm của tinh bột tự nhiên

CHƯƠNG 2: BiẾấN TÍNH TINH BỘạT

1 Lịch sử hình thành và sản xuất tinh bột biến tính:

 Năm 1811, Keerchoff tạo ra được phân tử D-glucose từ tinh bột bằng cách thủy phân tinh bột trong axit.Sau đó, xử lý tinh bột không axit đã được Naegeli đưa ra

 Lintner là người đầu tiên phát minh ra sản xuất tinh bột hòa tan

 Từ năm 1897 đến năm 1901 thì sản phẩm thương mại của tinh bột biến tính mới thực sự ra đời

 Năm 1897 Bellmas đã phát hiện ra việc sử dụng nồng độ dung dịch axit thấp, nhiệt độ cao để tạo tinh bột biến tính

 Kế đó, Duyea đã phát minh ra quy trình sản xuất tinh bột biến tính được ứng dụng trong thương mại.

I.Biến tính tinh bột:

 Biến tính tinh bột là quá trình làm thay đổi cấu trúc phân tử của tinh bột, tạo ra các

phân tử polysaccharide có mạch ngắn hơn hay gắn các chất, các nhóm khác vào phân

tử tinh bột… dưới tác dụng của các tác nhân như nhiệt độ, axit, enzyme, các chất oxi hóa… dẫn đến sự thay đổi về cấu trúc vật lý, hóa học của tinh bột.

2 Định nghĩa:

3 Mục đích biến tính tinh bột:

Tạạo nhiêồu mắạc hàng mớấi, tắn giá triạ cạẳm quạn

Khắấc phuạc nhưễng nhướạc điêẳm

cuẳạ tinh bồạt tưạ nhiên: tắng đồạ

nhớất, đồạ kêất dính, đồạ trong,

giạẳm sưạ thoái hóạ …

Cạẳi biêấn các tính chấất cuẳạ sạẳn phấẳm tinh bồạt

 Tinh bồạt có thêẳ đướạc biêấn tính bắồng nhiêồu cách cạẳ vêồ tính chấất vấạt lý lấễn hóạ hoạc Dưạạ vào bạẳn chấất cuẳạ phướng pháp có thêẳ phấn loạại các phướng pháp biêấn tính tinh bồạt như sạu :

 Phướng pháp biêấn tính tinh bồạt bắồng tác nhấn vấạt lý.

 Phướng pháp biêấn tính tinh bồạt bắồng tác nhấn hóạ hoạc.

 Phướng pháp biêấn tính tinh bồạt bắồng enzyme.

Các phương pháp biến tính tinh bột

Các phướng pháp biêấn tính tinh bồạt

 Phương pháp biến tính vật lý: là phương pháp biến tính tinh bột thuần túy dùng các lực vật lý như

ép, nén và hồ hóa tác dụng lên tinh bột để làm thay đổi một số tính chất của nó nhằm phù hợp với những ứng dụng, sản phẩm tinh bột biến tính của phương pháp này là những tinh bột hồ hóa, tinh bột xử lý nhiệt ẩm

 Các phương pháp vật lý trong công nghệ biến tính tinh bột:

 Phương pháp trộn với chất rắn trơ

 Phương pháp hồ hóa sơ bộ

 Phương pháp gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao

Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân vật lý :

Phương pháp trộn với chất rắn trơ

Trồạn

Tinh bồạt Chấất rắấn trớ

Biến tính bằng hồ hóa sơ bộ

Tinh bồạt

Nướấc

Làm đưất các liên kêất giưễạ các phấn tưẳ

Làm phá vớễ cấấu trúc cuẳạ các hạạt tinh bồạt khi biạ hồồ

hóạ

 Dextrin là sản phẩm phân giải nữa vời của tinh bột Thực tế pirodextrin thu được khi

gia nhiệt tinh bột khô ở nhiệt độ 120-150 độ C trong thời gian 7-18h.

Phương pháp gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao

 Phương pháp thủy phân bằng enzyme: là phương pháp biến tính tinh bột tiên tiến hiện nay, cho sản phẩm tinh bột biến tính chọn lọc không bị lẫn những hóa chất khác Sản phẩm của phương pháp này là các loại đường gluco, fructo; các poliol như sorbitol, mannitol; các axit amin như lysin, MSG, các rượu, các axit.

 Dưới tác dụng của enzim amilaza, phân tử tinh bột hoặc bị cắt ngẫu nhiên thành những dextrin phân tử thấp hoặc bị hoặc bị cắt thành từng phần hai đơn vị glucozơ một, do đó mà tính chất của dung dịch tinh bột cũng thay đổi theo

Phương pháp biến tính tinh bột bằng enzyme:

Endo- α-1,4 glucanase α- amilase

Exomalto-hexahydrolase α-1,4 glucanase Exomalto-pentahydrolase

Exomalto-tetrahydrolase Enzyme

Thủy Exo- α-1,4 glucanase β- amilase

Exo- α-1,6 glucanase Exopullulanase

Sơ đồ các amylase tham gia vào quá trình thủy phân tinh bột

 Phương pháp biến tính hóa học: là phương pháp sử dụng những hóa chất cần thiết nhằm thay đổi tính chất của tinh bột, sản phẩm chủ yếu của phương pháp biến tính hóa học là những tinh bột xử lý axit, tinh bột ete hóa, este hóa, phosphat hóa.

 Các phương pháp hóa học trong công nghệ biến tính tinh bột:

 Biến tính bằng axit

 Biến tính bằng ether

 Biến tính bằng este hóa

 Biến tính bằng oxi hóa

 Biến tính bằng cách tạo liên kết ngang

Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân hóa học:

 Thủy phân nhẹ tinh bột bằng acid tạo ra một sản phẩm ít tan trong nước lạnh,

nhưng tan tốt trong nước nóng, có độ nhớt và hiện tượng thoái hóa thấp.

 Tinh bột này dùng làm chất tạo độ đặc và làm màng film bảo vệ…

Biến tính bằng axit.

 Khi huyền phù tinh bột nồng độ 30-40% phản ứng với ethylene oxide hay propylene oxide trong môi trường kiềm sẽ tạo ra dẫn xuất hydroxyethyl hay hydroxypropyl của tinh bột.

 Mức độ thay thế có thể kiểm soát được nhờ điều chỉnh các điều kiện phản ứng.Loại tinh bột này có khả năng trương nở rất tốt trong nước lạnh và ethanol.

Biến tính bằng ether

 Quá trình thủy phân và oxy hóa tinh bột sẽ sảy ra khi xử lý dung dịch huyền phù tinh bột với hypochloride (HClO hay NaClO) ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hồ hóa.

 Trong quá trình phản ứng kích thướt hạt tinh bột có thay đổi chút ít, chiều dài mạch tinh bột giảm nhẹ do hiện tượng thủy phân Tinh bột oxy hóa có màu trắng, nhiệt độ

hồ hóa thấp, độ nhớt tăng chậm, gel tinh bột có độ trong cao và xu hướng thoái hóa giảm

Biến tính bằng oxi hóa.

 Tinh bột liên kết ngang được tạo ra khi cho tinh bột phản ứng với các tác nhân đa chức năng (di hoặc polyfunctional reagent) như sodium trimetaphosphate, phosphorus oxychloride, epichlorohydrin, hay hỗn hợp của anhydrit acetic và dicarboxylic acid.

 Quá trình tạo liên kết ngang cũng cố các liên kết hydro trong hạt, cùng với các liên kết hoá học hoạt động như cầu liên kết giữa các phân tử tinh bột

TINH BỘT LIÊN KẾT NGANG(TINH BỘT ESTE HÓA)

 Thành phần hoá học của tác nhân.

 Tạo lưới của tinh bột với oxyclophotpho là phản ứng diễn ra nhanh tạo ra distarch phophate.

Liên kết ngang của tinh bột phản ứng nhanh với adipate ở pH bằng 8 tạo ra sản phẩm tinh bột biến tính kép.

Rấất d

ại, b êồn, cưấng

và

giòn hớn tinh bồạt bìn

h

thư ớồng.

Kh

ạẳ nắn

g làm đắ

ạc rấất

tồất

Khồng biạ trướng khi giạ nhiêạt

Quy trình sản xuất tinh bột liên kết ngang – tinh bột phosphate:

Nước thải

Nước thải

Nước thải Nghiền mịn, rây

 Cho dung dịch trimetaphotphat và dung dịch NaOH đã pha chế sẵn với nồng đọ PH khoảng từ 8.5-10.5 vào tinh bột sắn khô (độ ẩm <10%) vào máy khuấy với tỷ lệ tinh bột và hóa chất thích hợp.

 Thực hiện quá trình khuấy trộn hỗn hợp dung dịch trong 30 phút

 Việc ngâm dung dịch tron vòng 30 phút là để tinh bột lắng và tách lớp

 Cách thực hiện

 Các hạt tinh bột sẽ phân tán và tương tác với tác nhân tạo liên kết ngang là trimetaphotphat.

 Lúc này các hạt tinh bột sẽ bắt đầu hút nước vào bên trong phân tử đồng thời trimetaphotphat cũng được giữa lại bên trong phân tử tinh bột

 Nhiệt độ trong giai đoạn khuấy không cao nên hạt tinh bột không có biến đổi gì đáng kể

 Các biến đổi của quá trình

 Các thiết bị máy khuấy trộn được sử dụng

Quá trình điều chỉnh pH:

Trong điều kiện pH các hạt tinh bột sẽ hấp thụ NaOH làm cho cấu trúc của hạt tinh bột lỏng lẻo hơn, các liên kết của hạt tinh bột cũng không còn được bền vững.

 Các biêấn đồẳi:

Quá trình hòa trộn hỗn hợp:

Các hạt tinh bột sẽ tiếp thục thực hiện quá trình hút nước, làm trương nở hạt tinh bột, đồng thời các phân tử trimetaphotphat cũng theo nước phân tán vào bên trong hạt tinh bột để tới giai đoạn nung thì phản ứng giữ tinh bột và trimetaphotphat sẽ diễn ra.

 Các biếnđổi:

 Thiết bị hòa trộn:

Quá trình tách li tâm:

Muạc đích Loạại boẳ tạạp chấất

Loại bỏ nước trong dung dịch huyền phù ban đầu

Hạn chế được sự tổn thất của trimetaphotphat

Cho dung dịch huyền phù đã được ngâm và khuấy trộn trong máy khuấy trong vòng 30 phút qua thiết bị li tâm, thực hiện quá trình li tâm tách nước lấy tinh bột đã được ngâm trong dung dịch gồm trimetaphotphat và NaOH Làm khô ngoài không khí đến độ ẩm khoảng 30%.

 Các biến đổi:

Không có biến đổi nào của tinh bột xảy ra khi thực hiện quá trình này

 Cách thực hiện:

 Một số thiết bị li tâm:

Quá trình sấy sơ bộ và quá trình nung

 Cho hỗn hợp vào thiết bị sấy ở nhiệt độ khoảng 500C, cho đến khi độ ẩm còn khoảng 12%.

 Nung nóng tinh bột có tẩm tác nhân phosphat ở nhiệt độ phản ứng là: 120-1300C, trong một

khoảng thời gian phản ứng tối ưu là từ 60-80 phút trong tủ sấy

 Cách thực hiện

 Đây là quá trình hạt tinh bột diễn ra các quá trinh biến đổi quan trọng nhất lúc này các hạt tinh bột sẽ được làm khô và làm giảm độ ẩm đến độ ẩm thích hợp.

 Sau đó, trong giai đoạn đun nóng, các phân tử tinh bột bắt đầu hình thành các liên kết ngang với phân tử phosphate để tạo thành tinh bột liên kết ngang theo cơ chế phản ứng tạo liên kết ngang của hạt tinh bột.

 Các quá trình biến đổi:

 Một số thiết bị sấy:

 Làm nguội bằng cách cho tinh bột sau khi nung vào bình hút ẩm.

 Các biến đổi:

 Cấu trúc của hạt tinh bột sau khi được biến tính sẽ chặt chẽ và bền hơn, độ ẩm của tinh bột cũng giảm đi trong quá trình này, ngoài ra không có biến đổi gì đáng kể ở giai đoạn này

 Cách thực hiện:

 Mục đích của quá trình hòa trộn:,làm phân tán pha tinh bột vào pha nước hòa tan các chất hóa học còn sót lại trong hỗn hợp tinh bột ban đầu

Quá trình hòa trộn với nước, rửa và lọc

Muạc đích loạc và rưẳạ

Loạại bo

ẳ các hóạ

chấất

Loạại boẳ tạạp ch

ấất bám trê

n hạạt tb

Làm trắấng và tắng giá triạ cạẳm quạn

 Phân tán tinh bột vào trong nước theo tỷ lệ thích hợp, sau đó lọc và rửa tinh bột lặp lại khoảng 3 lần.

 Các biến đổi:

 Hạt tinh bột được làm sạch, loại bỏ tạp chất

 Độ ẩm trong hạt tinh bột giảm xuống, hàm lượng nước giảm xuống Hầu như không có biến đổi nào đáng kể trong quá trình này

 Cách thực hiện:

 Độ ẩm của hạt tinh bột giảm đi đáng kể, ngoài ra không có biến đổi quan trọng gì sảy ra

ở giai đoạn này

 Thiết bị sấy khô tinh bột:

 Các quá trình biến đổi:

Quá trình nghiền mịn, rây:

Muạc đích cuẳạ nghiêồn miạn

Tinh bồạt đướạc miạn

Tắng giá triạ cạẳm quạn

Muạc đích cuẳạ rấy Giạẳm thiêẳu tyẳ lêạ hạạt tinh bồạt biạ vón

 Cho tinh bột sau khi được sấy khô vào máy nghiền, nghiền mịn và cho qua thiết bị rây, thu được sản phẩm tinh bột biến tính cuối cùng.

 Các biến đổi:

 Các hạt tinh bột sẽ được nghiền mịn, có sự biến đổi về mặt vật lý, về mặt hóa học thì hầu như không có sự biến đổi đáng kể nào sảy ra trong quá trình này

 Cách thực hiện:

Thiêất biạ rấy

Thiêất biạ nghiêồn

 Các thiết bị nghiền, rây

Quá trình đóng gói:

Muạc đích

Vấạn chuyêẳn sạẳn phấẳm

dêễ dàng Bạẳo quạẳn sạẳn phấẳm

Tắng giá triạ cạẳm quạn

 Tinh bột sau khi được sấy khô và nghiền mịn đạt đến điều kiện bảo quản thì tinh bột sẽ được đưa tới thiết bị đóng gói để thực hiện quá trình đóng gói sản phẩm.

 Các biến đổi:

- Tinh bột không có sự biến đổi nào trong quá trình này

 Cách thực hiện

 Các thiết bị đóng gói:

 Một số tính chất của tinh bột phosphate hóa:

 Độ nhớt thấp, độ dính và độ bền cao, độ trong, khả năng tạo màng và tính gắn kết

 Hạt tinh bột monoeste photphat có thể không tan hay tan trong nước phụ thuộc vào mức độ photphat hóa và các phương pháp xử lý

 Không cần đun nóng nhưng vẫn có thể gia nhiệt nếu muốn

 Độ nhớt có thể điều khiển bằng cách thay đổi loại tinh bột, pH, nhiệt độ phản ứng hoặc liên kết ngang của sản phẩm

 Hồ tinh bột monoeste photphat giống keo, sản phẩm rong và màng mềm

II.Tính chất ,ứng dụngvà tình hình sản xuất của tinh bột liên kết ngang

 Sử dụng rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm cần bảo quản đông lạnh, để làm chất

ổn định, giữ màu sắc và độ ẩm cho các sản phẩm như chất trộn salat, nước sốt, bánh, kem, sữa, bơ

 Tinh bột được dùng để sản xuất bia, bột bánh nướng, thực phẩm nướng phủ bánh, hỗn hợp puding, nước sốt salad, thực phẩm đóng hộp, đông lạnh, kẹo…

 Làm đặc.

 Có giá trị trong các sản phẩm đông lạnh

 Làm tác nhân đông đặc làm tăng độ bền khi lạnh đông-tan giá.

1 Một số ứng dụng trong thực phẩm

 Sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như: công nghiệp thực phẩm, công nghiệp sản xuất giấy, y học…

 Các sản phẩm tinh bột liên kết ngang sử dụng tác nhân liên kết là phosphate được ứng dụng trong nhiều phuc vụ sản xuất

 Sản phẩm tinh bột liên kết ngang đang được nghiên cứu và hoàn thiện hơn về mắc chất lượng và nó trở thành một trong những hướng phát triển của công nghệ biến tính tinh bột trong tương lai

2 Tình hình sản xuất và hướng phát triển trong tương lai

Tên gọi sản phẩm Ký hiệu thương phẩm Ðặc tính và công dụng

Tinh bột acetylat BSF – 7611

BSS – 8812 BSM – 7613 BSL – 7614 BSX – 8815 BSX – 8850

Ðặc tính: trong suốt, điểm ngưng kéo thấp, tăng tính ổn định,

nhiệt độ thấp, giữ nước tốt, chất tổ chức

Công dụng: mì ăn liền, thực phẩm đông lạnh, giăm bông,

xúc xích, viên cá, bánh cảo

Tinh bột cation

JTF – 1046 JTM – 1047 JTM – 1029 JTL – 1048 JTL – 8816 JTX – 1084

Ðặc tính : mang điện tích dương, dung dịch hồ có độ nhớt

cao.

Công dụng : dùng gia keo nội bộ giấy, dùng trong sản xuất

định hình tờ giấy, chất dẻo phủ và làm giảm chất thải trong công nghệ sản xuất giấy.

Tinh bột oxy hóa ETF – 7617

ETS – 8818 ETM – 5419 ETL – 1020 ETL – 1085 ETX – 1073 ETX – 1042 ETM – 1044

Ðặc tính: lực tạo màng mỏng tốt, ít hút nước, bóng, linh

động tự do

Công dụng : Tăng tỷ lệ thu hồi bột giấy, tráng phủ bề mặt

giấy, keo dán trong sản xuất tấm trần thạch cao, keo dán trong sản xuất bao bì carton.

Tinh bột phosphat acetylat

CBS – 8827 CBM – 1028 CBX – 8829 CBS – 8830 CBS – 8831 CBM – 8834 CBA – 8858 CBS – 1068 CBS – 1064 CBL – 8835 CBA – 1063

Ðặc tính: tăng tính ổn định ở nhiệt độ thấp, sức đề kháng với

nhiệt độ cao, cắt gọt cơ khí và với axít, kiềm nhẹ tốt.

Công dụng : thực phẩm đóng hộp , thực phẩm đông lạnh,

nước chấm, tương ớt, nước cà chua, xúp, nước ép thịt, và các thực phẩm nướng, quay…

Tinh bột phosphat ( Phosphat starch)

CTF – 7631 CTM – 7669 CTF – 7655 CTF – 7657

Ðặc tính: tính linh động tốt, có ức trở và ức phủ, làm chất ổn

định.

Công dụng: ngành giấy ( nhựa dẻo), ngành thực phẩm : mì

sợi ướt, đồ ăn nhẹ, bánh cảo, giăm bông, xúc xích

Este đơn succinat octenyl KSX – 7643