Quy trình sản xuất đường nha từ khoai lang

Thuyết minh quy trình Ngâm  Mục đích công nghệ: c huẩn bị  Các biến đổi  Hòa tan sơ bộ các sắc tố, hòa tan và ngăn cách không cho các chất tannin tác dụng với oxy làm giảm màu sắc

Seminar : Công nghệ chế biến tp

Đề tài:

Sản xuất đường nha từ khoai lang

GVHD : PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN

SVTH : NGUYỄN THỊ MỸ CHĂM

NGUYỄN TUẤN HẢI NGUYỄN ĐỨC MINH ĐẶNG CHÂN TÂM

N I DUNG Ộ

I Giới thiệu về nguyên liệu

II Quy trình công nghệ sản xuất

III Thuyết minh quy trình sản xuất

IV Sản phẩm

V Thành tựu công nghệ và hướng phát triển

I Gi i thi u v nguyên li u ớ ệ ề ệ

naêm

I Gi i thi u v nguyên li u ớ ệ ề ệ

trắng hoặc vàng sẫm,

nhiều bột.

đỏ, ruột vàng tươi.

ruột vàng.

tím, ruột tím.

I Gi i thi u v nguyên li u ớ ệ ề ệ

 Thành phần hóa học và

giá trị dinh dưỡng:

I Gi i thi u v nguyên li u ớ ệ ề ệ

I Gi i thi u v nguyên li u ớ ệ ề ệ

I Gi i thi u v nguyên li u ớ ệ ề ệ

 Tiêu chuẩn l a ch n khoai lang ự ọ

 Lượng tinh bột:15-31%, kích thước hạt: 15-80 µm, lượng đường : 5-10%.

 Củ khoai chắc, không bị héo, hư hại hay côn trùng cắn phá

 Chọn loại củ ruột trắng hoặc ruột vàng .

 Ưu điểm

 Nhược điểm

 Bột trợ lọc diatomit

 Sulfur dioxide: chống oxi hoá.

 Acid sorbic: chống vi sinh vật.

 HCl, NaOH: dùng để điều chỉnh pH.

II Quy trình CNSX

Quy trình 1 (dịch hóa ở nhiệt độ thấp 105 -1080C)

II Quy trình CNSX

Quy trình 2 (dịch hóa ở nhiệt độ cao 150 -160 0 C)

III Thuyết minh quy trình

Ngâm

 Mục đích công nghệ: c huẩn bị

 Các biến đổi

 Hòa tan sơ bộ các sắc tố, hòa tan và ngăn cách không cho các chất tannin tác dụng với oxy làm giảm màu sắc tự nhiên của sản phẩm.

 Phương pháp thực hiện

 Thông số kỹ thuật:

III Thuyết minh quy trình

 Thông số kỹ thuật :

 Chiều dài thiết bị : 8m

 Chiều dài phần thanh trộn ngập nước : 3,4 m

 Khoảng cách giữa 2 cánh kế tiếp : 40 – 80 mm

 Năng suất theo nguyên liệu : 175 tấn/ ngày

 Đường kính thiết bị : 0,8 – 1,2 m

 Thời gian rửa: 8-15 phút, chi phí nước rửa :2-4 tấn / 1 tấn nguyên liệu.

III Thuyết minh quy trình

Nghiền

 Mục đích công nghệ

 Khai thác

 Các biến đổi

 Biến đổi vật lí

 Biến đổi hoá sinh

 Biến đổi sinh học

III Thuyết minh quy trình

 Thiết bị

 Máy nghiền Jahn có roto làm bằng thép với đường kính từ 40-50 cm, độ dài từ 30-50 cm Các lưỡi dao răng cưa được bố trí dọc theo các rãnh được khắc xung quanh chu vi của trống Lưỡi dao có 8-10 răng cưa/cm, đặt cách xa nhau 6-10 mm, cao hơn bề mặt khoảng 1mm.

 Tốc độ quay tối ưu của roto :1000 vòng/phút.

 Hiệu suất nạo sau lần nạo đầu tiên : 85%.

 Hiệu suất nạo tổng thể sau lần nạo thứ cấp : 90%.

III Thuyết minh quy trình

Phối trộn – hồ hóa – dịch hóa

Quy trình 1 (dịch hóa ở nhiệt độ thấp 105÷1080C)

Phối trộn

 Mục đích: chuẩn bị: tăng độ phân tán của dịch huyền phù

 Các biến đổi

Biến đổi vật lý: nhiệt độ, sự phân tán hạt.

Biến đổi hóa lý:hấp thu nước (25-50%), trương nở.

Biến đổi cảm quan: sự thay đổi trạng thái của dịch bột.

III Thuyết minh quy trình

 Phương pháp thực hiện

 Nguyên liệu /nước : 1/4 - 1/5 (m/m).

 Chỉnh pH

 Bổ sung CaCl2

 Bổ xung chế phẩm Termamyl (α-amylase)

 Quá trình được thực hiện trong thùng hình tr có cánh khuấy trộn với tốc độ quay 20 v/ph ụ

III Thuyết minh quy trình

 Phương pháp thực hiện

 Thông số kỹ thuật:

Nồng độ chất khô 20 - 25%

Thời gian 30 ÷ 40 phút

Lượng enzym 0.5 ÷ 0.6kg/tấn nguyên liệu

(1500U/kg hàm lượng chất khô) Lượng ion Ca2+ 100ppm

III Thuyết minh quy trình

Hồ hóa

 Mục đích công nghệ: Chuẩn bị

 Các biến đổi

 Biến đổi vật lý : Độ nhớt , Nhiệt độ , kích thước hạt

 Biến đổi hóa học : hydrate hóa các nhóm hydroxyl tự do

 Biến đổi hóa ly ù: hấp thu nước, chuyển pha, tính tan

 Biến đổi cảm quan : màu sắc từ đục chuyển sang trong hơn.

 Phương pháp thực hiện

 Thiết bị jet-cooker: phun hơi nước trực tiếp

 Ưu điểm : nhanh, đồng đều, nhiệt độ không bị tăng cục bộ.

 Thông số kỹ thuật: to= 52-64oC

III Thuyết minh quy trình

Dịch hóa

 Mục đích công nghệ: Chuẩn bị

 Các biến đổi

 Biến đổi vật lý: đ ộ nhớt, khả năng truyền nhiệt, nồng độ chất khô

 Biến đổi hóa học: đứt liên kết hydro, phản ứng Maillard

 Biến đổi hóa lý: bốc hơi nước, khả năng hòa tan tinh bột tăng.

 Biến đổi hóa sinh: α- amylase cắt các mạch amylose và amylopectin thành các dextrin mạch ngắn

 Biến đổi sinh học: vi sinh vật bị ức chế hoặc tiêu diệt.

III Thuyết minh quy trình

 Phương pháp thực hiện

 Thông số kỹ thuật :

Nhiệt độ trong cột lưu 105oC Nhiệt độ trong thiết bị thủy phân 95oC

Thờâi gian trong cột lưu 5 ÷10phút Thời gian trong thiết bị dịch hóa 1÷2 giờ

III Thuyết minh quy trình

 Thiết bị

o Thiết bị hồ hóa và dịch

hóa jet-cooker  

o Thiết bị dịch hóa

III Thuyết minh quy trình

Phối trộn – hồ hóa – dịch hóa

Quy trình 2 (dịch hóa ở nhiệt độ cao 150÷160 0 C)

 Phương pháp thực hiện:

 Phối trộn nguyên liệu và nước theo tỷ lệ 1/3 (m/m)

 Chỉnh pH

 Gia nhiệt đến 150÷1600C (4.5÷6 bar), thời gian gia nhiệt 30÷45 phút, thời gian dừng 40÷60 phút

 Làm nguội và bổ sung α- amylase chịu nhiệt

III Thuyết minh quy trình

 Thiết bị : Henze cooker

 Tỷ lệ h1: h2 : d = 1:2:1.3

 Thời gian xả : 20 phút

III Thuyết minh quy trình

Làm nguội

 Mục đích công nghệ: chuẩn bị.

 Các biến đổi

 Nhiệt độ của dung dịch giảm, enzym vẫn tiếp tục hoạt động.

 Phương pháp thực hiện

 Truyềøn nhiệt gián tiếp bằng thiết bị truyền nhiệt dạng bản, tác nhân trao đổi nhiệt là nước lạnh.

 Thông số kỹ thuật:

Nhiệt độ dịch đường trước thiết bị 95oC

Nhiệt độ của tác nhân lạnh (nước) 30oC (nhiệt độ môi

trường) Nhiệt độ của dịch đường sau khi làm

nguội

50 ÷ 60oC

III Thuyết minh quy trình

 Thiết bị

Thiết bị truyền nhiệt bản mỏng

 Ưu điểm:

 Diện tích bề mặt lớn, kích thước thiết bị nhỏ gọn.

 Có thể thay đổi số bản truyền nhiệt trong khung.

 Nhược điểm:

 Không bảo đảm độ kín tuyệt đối giữa các khoang

 Thích hợp đối với những dòng lưu chất có tốc độ tương đối nhỏ và áp suất tương đối thấp.

III Thuyết minh quy trình

Đường hóa

 Mục đích công nghệ: chế biến

 Các biến đổi

 Vật lý: Giảm độ nhớt, tăng khả năng truyền nhiệt, tăng hàm lượng chất khô.

 Hóa lý:tăng khả năng hòa tan.

 Hóa học: phản ứng thuỷ phân , Maillard

 Hóa sinh: có tương tác đồng thời của α- amylase và β -amylase (sử dụng chế phẩm Fungamyl )

 Phương pháp thực hiện

 Chỉnh pH

 Bổ sung Fungamyl

 Thời gian 24 – 48 giờ

 Gia nhiệt nhanh lên 900C

III Thuyết minh quy trình

 Thiết bị

 Thùng hình trụ có cánh khuấy

 Có vỏ áo gia nhiệt

 Thông số kỹ thuật

Nhiệt độ 50 - 60 0 C

Lượng Ca 2+ 50ppm Tốc độ khuấy 20 rpm Thời gian 24-48h

III Thuyết minh quy trình

Tẩy màu

 Mục đích công nghệ: hoàn thiện

 Các biến đổi

 Vật lý: khối lượng dịch đường tăng.

 Hóa lý: sự phân tán các hạt than hoạt tính , sự hấp phụ các chất màu

 Hóa sinh : enyzym vẫn còn hoạt động.

 Cảm quan : dịch đường trở thành dạng huyền phù

 Sinh học và hóa học : không đáng kể

III Thuyết minh quy trình

 Phương pháp thực hiện

 Thực hiện ngay trong thiết bị đường hóa

 Thông s k thu t ố ỹ ậ

Nhiệt độ 70oC

Thời gian 1giờ

Lượng than 0.3 ÷ 0.75% (so với hàm lượng chất khô)

III Thuyết minh quy trình

Lọc

 Mục đích công nghệ: chuẩn bị , hoàn thiện

 Các biến đổi

 Vật lý: giảm khối lượng , tỉ trọng ; hệ số truyền nhiệt tăng.

 Hóa lý: tách riêng pha rắn và pha lỏng

 Cảm quan: sản phẩm trong hơn trước khi lọc.

 Hóa học, hóa sinh và sinh học: không đáng kể

 Phương pháp thực hiện

 Tạo lớp áo lọc : sử dụng diatomit (0.8 – 0.9% so với tổng lượng chất khô của syrup).

 Thông số công nghệ:

Áp su t l c : 0.3-0.5Mpa ấ ọ

Nhiệt độ : 70 - 80OC

III Thuyết minh quy trình

 Thiết bị

 Sử dụng thiết bị lọc khung bản:

III Thuyết minh quy trình

Trao đổi ion

 Mục đích công nghệ

 Hoàn thiện : tách bớt một số cation (Ca2+, Na+, Mg2+…), anion (Cl-, SO42- ) và một số chất hữu cơ tích điện

 Các biến đổi

 Biến đổi hóa học và hóa lý: ph n ứng trao đổi ion ả

 Trao đổi cation :

RSO3H + NaCl → RSO3Na + HCl

2RSO3H + CaSO4 → (RSO3)2Ca + H2SO4

III Thuyết minh quy trình

 Trao đổi anion :

NR3 + HCl→ NR3HCl

NR3 + H2SO4 → (NR3)2H2SO4

 Phương pháp thực hiện

 Loại bỏ những ion trong dịch đường dựa trên cơ sở trao đổi ion giữa các cột nhựa với các ion trong dung dịch.

 Thông số công nghệ

pH sau trao đổi ion 2.5 ÷ 4.0

Tổng các hợp chất chứa nitơ ≤ 0.06%

Nồng độ Ca 2+ ≤ 10 -6 mol/l

III Thuyết minh quy trình

 Thiết bị

 Cấu tạo: Gồm 3 cột hình trụ, trong mỗi cột có chứa nhựa trao đổi:

 Cột 1: 1200 lít cationit loại acid mạnh, có nhóm chức -SO3H

 Cột 2 : 1400 lít nhựa anionit lo i kiềm yếu, có chức năng là một anion NR3 để hấp thụ các acid ạ mạnh ra khỏi cột

 C t 3 : 800 lít nh a anion lo i ki m mạnh ộ ự ạ ề cĩ nhĩm ch c ứ -OH và 400 lít nhựa cation loại acid mạnh có nhóm chức là -SO3H.

III Thuyeát minh quy trình

Thieát bò

III Thuyết minh quy trình

 Nguyên tắc ho t động: ạ

III Thuyết minh quy trình

Lọc an toàn

 Mục đích công nghệ: hoàn thiện : loại bỏ triệt để các chất rắn không tan trong dung dịch

 Các biến đổi

 Biến đổi hóa lý: tách pha các chất rắn còn sót lại ra khỏi pha lỏng.

 Các biến đổi còn lại không đáng kể.

 Phương pháp thực hiện

 Ta dùng thiết bị lọc sứ.

 Cấu tạo: là thiết bị hình trụ bên trong có các cột sứ thẳng đứng, đường kính mao quản 0.1 ÷

1µm

III Thuyết minh quy trình

 Nguyên tắc hoạt động:

Lớp dịch đường đi vào thiết bị lọc theo chiều vào phía trên, đi qua một lớp sứ Lớp sứ này sẽ giữ lại những tạp chất rắn, chỉ cho dung dịch đi qua.

III Thuyết minh quy trình

Chỉnh pH

 Mục đích công nghệ

 Hoàn thiện sản phẩm

 Bảo quản

 Các biến đổi : không đáng kể.

 Phương pháp thực hiện

 Sử dụng NaHCO3 hoặc acid citric

 Bổ sung :acid sorbic (0.06-0.08% chất khơ), sulfur dioxide (1-1.5% chất khơ)

 Thông số kỹ thuật : pH = 4.5 – 6.0

III Thuyết minh quy trình

Cô đặc chân không

 Mục đích : hoàn thiện , bảo quản

 Biến đổi

 Vật lý: độ nhớt, nồng độ tăng ; khối lượng, thể tích giảm.

 Hóa lý: bay hơi nước, chất mùi.

 Phương pháp thực hiện

 Cô đặc chân không

 Thông số kỹ thuật

III Thuyết minh quy trình

 Thiết bị

 Thiết bị cô đặc chân không với buồng đốt có ống tuần hoàn ngoài và có kèm theo thiết bị ngưng tụ Baromet

III Thuyết minh quy trình

 H th ng thiết bị cô đặc ệ ố

III Thuyết minh quy trình

Làm nguội

 Mục đích: bảo quản , chuẩn bị

 Biến đổi : nhiệt độ dịch đường giảm

 Phương pháp thực hiện :

 Liên tục, trao đổi nhiệt gián tiếp

 Thông số kỹ thuật

Nhiệt độ dịch đường trước khi làm nguội 65 O C Nhiệt độ chất tải lạnh(nước) 30 O C Nhiệt độ dịch đường sau khi ra khỏi thiết bị 45 O C

III Thuyết minh quy trình

Cấu tạo : hình trụ, đáy côn, trong có nhiều ống dẫn tác nhân lạnh bên trong.

III Thuyết minh quy trình

Rót sản phẩm

 Mục đích côâng nghệ

 Hoàn thiện sản phẩm

 Bảo quản

 Các biến đổi : không đáng kể

 Phương pháp thực hiện

 Maltose syrup được đóng gói trong các thùng phuy hoặc thùng nhựavới khối lượng theo yêu cầu của khách hàng.

III Thuyết minh quy trình

 Rót sản phẩm

III Thuyeát minh quy trình

So sánh ưu nhược điểm của hai QTSX

 Tốn nhiều năng lượng hơn

 Thời gian thủy phân ngắn

 Chất lượng sản phẩm cao hơn

 Hi ệu suất thủy phân cao hơn

 Chế độ làm việc nghiêm ngặt

hơn

 Tiêu tốn năng lượng ít

 Thời gian thủy phân dài

 Thấp hơn

 Thấp hơn

 Thấp hơn

IV Sản phẩm

IV Sản phẩm

IV Sản phẩm

 Ứng dụng

Hướng nghiên cứu và phát triển hiện nay

 Khảo sát khả năng tiền cô đặc glucose syrup bằng kỹ thuật lọc nano vận hành theo mô hình single- pass.

Hướng nghiên cứu và phát triển hiện nay

 Bản chất: quá trình phân riêng bằng membrane

 Sử dụng membrane dạng khung bản Labstak M20 với màng lọc NF (hãng Alfa Lava, Đan Mạch), được sản xuất bằng polyester

Hướng nghiên cứu và phát triển hiện nay

 Kết quả thực nghiệm

Hướng nghiên cứu và phát triển hiện nay

 Kết quả thực nghiệm

Hướng nghiên cứu và phát triển hiện nay

 Kết quả thực nghiệm

Hướng nghiên cứu và phát triển hiện nay

 Kết quả thực nghiệm

Hướng nghiên cứu và phát triển hiện nay

 Kết luận

 N ồ ng độ ch t khô c a syrup sau quá trình phân riêng có th ấ ủ ể đạ t 25% (m/m)

 Độ phân riêng x p x 90% ấ ỉ

⇒ Có thể sử dụng membrane để tiền cô đặc syrup

⇒ Cần nghiên cứu lựa chọn mô hình vận hành để nồng

độ chất khô của syrup thu được là cao nhất

Hướng nghiên cứu và phát triển hiện nay

 Ưu điểm

 Hạn chế sự giảm chất lượng của sản phẩm do quá trình diễn ra ở nhiêt độ thấp

 Ít tiêu tốn năng lượng

 Vận hành đơn giản

 Chí phí lao động và vận hành thấp

 Nhược điểm

 Giá thành thi t b cao ế ị

 N ng ồ độ ch t khô c a syrup thu ấ ủ đượ ố đ c t i a kho ng 30% ả

⇒ Xử lý sơ bộ cho quá trình cô đặc bằng nhiệt độ