quy trình sản xuất đường mạch nha từ gạo

Hệ enzyme  Hệ enzym sử dụng trong quá trình sản xuất đường nha là hệ enzym thủy phân tinh bột...  Enzyme này trước tiên thủy phân tinh bột tạo ra các dextrin phân tử lượng thấp, sau đó

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

I GIỚI THIỆU VỀ ĐƯỜNG MẠCH NHA

• Kẹo mạch nha, đường mạch

nha hay gọi gọn là mạch

nha là tên gọi dùng để chỉ

loại mật dẻo được sản xuất

từ ngũ cốc hay mạch nha (lúa

II.NGUYÊN LIỆU

Hệ enzyme

Nước

Gạo

1.Gạo

 Chất tinh bột : chứa trong hạt gạo dưới hình

thức carbohydrate (carb) và trong con người dưới

dạng glucogen, gồm loại carb đơn giản , và loại carb hỗn

tạp

 Chất protein: Chất protein cung cấp các phân tử amino acid

để thành lập mô bì, tạo ra enzym, kích thích tố và chất kháng

sinh

 Vitamin: vitamin B-1, vitamin B-2, niacin, vitamin E, ít

chất sắt và kẽm và nhiều chất khoáng Mg, P, K, Ca

4

1.Gạo

 Thiamin là vitamin B1 giúp tiêu hóa chất đường

glucose để cho năng lượng.Vitamin B1 không thể dự trữ

trong cơ thể nên phải cung cấp hàng ngày

 Riboflavin: Gạo chứa ít chất riboflavin hay vitamin B2,

rất cần thiết cho sản xuất năng lượng và nuôi dưỡng bì

mô của mắt và da

 Niacin là yếu tố cần thiết để phân tách chất glucose cho

năng lượng và cho da và hoạt động bình thường của hệ

thần kinh

 Vitamin E giúp cho vitamin A và các chất béo chống

oxyd hóa trong tế bào và bảo vệ hủy hoại của bì mô của

cơ thể

1.Gạo

 Amylose: chiếm khoảng 20-30%

 Amylopectin: chiếm khoảng 70-80%

6

 Amylose: chiếm khoảng 20-30%

• Amylose là một polymer có cấu trúc mạch thẳng, cấu tạo từ

gốc α-D-glucopyranosyl liên kết với nhau bằng liên kết

α-1,4-glycoside

Hình 1: Cấu tạo mạch amylose trong phân tử tinh bột

 Amylopectin: chiếm khoảng 70-80%

• Amylopectin là một polymer có cấu trúc mạch nhánh, cấu tạo

từ các gốc α-D-glucopyranosyl liên kết với nhau bằng liên kết

α-1,4-glycoside và α-1,6-glycoside (khoảng 5% tổng số liên

kết)

Hình 2: Cấu trúc mạch amylopectin trong phân tử tinh bột

8

2 Hệ enzyme

 Hệ enzym sử dụng trong quá trình sản xuất đường nha là hệ

enzym thủy phân tinh bột

 Chủ yếu là amylase gồm có:

 α-amylase

 β-amylase

 Enzyme này trước tiên thủy

phân tinh bột tạo ra các

dextrin phân tử lượng thấp,

sau đó enzyme này tiếp tục

phân hủy các dextrin này tạo

 Độ bền của α-amylase phụ thuộc vào nhiệt độ và pH pH tối thích của enzyme là 5.3-5.8 Nhiệt độ tối thích là 70-75oC

 α-amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn là enzyme ngoại bào và hoạt động ở vùng pH trung tính

 Chế phẩm α-amylase từ hai loài

B.stearothermophilus và B.licheniformis

10

2.2/β-amylase

Cơ chế tác dụng của enzyme

 β-amylase xúc tác thủy phân

liên kết α-1,4-glycoside, cắt

từng nhóm maltose từ đầu

không khử của mạch phân

tử tinh bột, nhưng khi gặp

exoenzyme

 Enzyme này không bền khi

có mặt ion Calci và bị kìm hãm khi có mặt ion đồng, ion thủy ngân, urea

 β-amylase bền acid nhưng chịu nhiệt kém hơn α-

amylase

3.Nước

 Nước dùng trong chế biến phải là nước sạch và mềm Các

chỉ số quan trọng của nước là: độ cứng, độ oxy hóa và vi

sinh vật

 Độ cứng thể hiện ở ion Ca2+ và Mg2+ trong nước

 Nước dùng trong chế biến phải đạt tiêu chuẩn làm nước

uống và không có mùi vị, không màu, trong suốt và đặc biệt

là không có sắt và mùi amoniac, không có các kim loại

nặng

12

Đường hóa

Tẩy màu

Than hoạt tính

Rót

bã

1.1/Phân loai hạt

 Mục đích: chuẩn bị cho quá trình nghiền

Đảm bảo chất lượng nguyện liệu: đồng nhất về kích cỡ, thành

 Mục đích: chuẩn bị cho quá trình thủy phân tinh bột Hạt

được nghiền mịn để có kích thước nhỏ, giúp cho việc trộn

với nước được dễ dàng hơn

 Biến đổi:

+ Vật lý: kích cỡ hạt nhỏ đi nhiệt độ tăng do ma sát

 Thiết bị và thông số công nghệ: sử dụng máy nghiền búa

1.2/Nghiền

Máy nghiền búa

16

Quá trình thủy phân tinh bột

2.Hồ hoá

 Mục đích: chuẩn bị cho quá trình đường hóa

 Biến đổi:

+ Vật lý: nhiệt độ tăng, thể tích hạt tinh bột tăng lên

+ Hóa lý: tinh bột hút nước dưới tác dụng của nhiệt độ

+ Hóa sinh: xảy ra phản ứng thủy phân một phần tinh bột tạo

thành các dextrin nhờ anzyme α-amyalse

18

 Phương pháp thực hiện và thông số công nghệ:

+ Nước, chế phẩm enzyme amylase, Ca(OH)2 cùng với nguyên

liệu sau khi nghiền được cho vào Henze cooker và khuấy trộn

+ Tinh bột được hòa trộn với nước lạnh với tỷ lệ là 20 – 25% tinh bột, bổ sung thêm α-amylase chịu nhiệt với một lượng 1500

IU/kg khối lượng khô (tức khoảng 0.5-0.6 kg/tấn), 50- 150 ppm

Ca2+

+Dùng enzyme α- amylase thu nhận từ vi khuẩn chịu nhiệt

Bacillus licheniformi Nhiệt độ hoạt động tối ưu là 90-105oC, bị

mất hoạt tính ở 120oC, khoảng pH tối ưu là 5.8-8.0

+ Tăng nhiệt độ của khối tinh bột- nước lên 90 0C, pH= 5.8- 8.0,

có kết hợp khuấy đảo, thời gian dừng 20 – 30 phút

Henze cooker

20

3 Dịch hoá

• Mục đích: chuẩn bị cho quá trình đường hóa

• Biến đổi:

+ Vật lý: nhiệt độ tăng

+ Hóa học: cấu trúc các hạt tinh bột bị phá hủy

+Hóa lý: Sau khi hồ hóa, tiếp tục gia nhiệt, làm cho nước bay hơi

và các phân tử nước trong các hạt tinh bột cũng bay hơi, độ nhớt

giảm

+ Hóa sinh: Lúc này, hoạt tính enzyme amylase đạt đến tối ưu,

tiếp tục phân cắt phân tử tinh bột thành các dextrin, làm độ nhớt

của hồ tinh bột giảm mạnh

Phương pháp thực hiện và thông số công nghệ: dịch hồ tiếp

tục được gia nhiệt đến nhiệt độ t0 = 1050C, thời gian dừng 30

phút

21

4.Làm nguội

 Mục đích: chuẩn bị

+Đây là quá trình chuẩn bị cho giai đoạn đường hóa tiếp

theo Dung dịch cần được làm nguội xuống nhiệt độ thích

hợp để bổ sung enzyme vào, nhằm tạo điều kiện thuận lợi

cho enzyme hoạt động và thủy phân tinh bột thành đường

 Biến đổi:

+ Vật lý: nhiệt độ giảm

+ Hóa lý: độ nhớt tăng

 Phương pháp thực hiện và thông số công nghệ: cho

dịch sau khi dịch hóa được bơm vào Mash Tub, và được

làm nguội trong thiết bị này nhờ vỏ áo và “ ruột gà”

22

5.Đường hoá

• Mục đích: chế biến

+Đường hóa là quá trình thủy phân tinh bột thành đường, chủ yếu

sản phẩm thu nhận ở đây là maltose, maltosetriose,

Mash tub

24

6.Tẩy màu

 Mục đích: hoàn thiện

+Quá trình tẩy màu với mục đích hoàn thiện sản phẩm: loại các

chất màu carotenoide, chlorophyll , chất mùi, loại các tạp chất

 Biến đổi:

+ Cảm quan: dung dịch trong hơn

+ Hóa lý: cặn bẩn được hấp phụ trên bề mặt của than hoạt tính

 Phương pháp thực hiện và thông số công nghệ: Phương

pháp tẩy màu sử dụng phổ biến ở đây là sử dụng than hoạt tính hấp phụ các chất màu lên bề mặt

+Thời gian hấp phụ các chất màu và tạp chất là 25 – 30 phút

7.Lọc

 Mục đích: Đây là quá trình chuẩn bị cũng như hoàn thiện

sản phẩm Quá trình lọc nhằm tách bỏ than hoạt tính và các cặn trong dịch

+ Chuẩn bị cho quá trình cô đặc tiếp theo

+ Hoàn thiện chất lượng sản phẩm

 Biến đổi:

+ Cảm quan: tăng độ trong

26

8.Cô đặc chân không

• Mục đích: hoàn thiện, bảo quản

+ Tăng nồng độ chất khô trong sản phẩm

+ Kéo dài thời gian bảo quản

+ Giảm được khối lượng vận chuyển

+ Sản phẩm sau cùng thu được chứa khoảng 20% nước

8.Cô đặc chân không

• Biến đổi:

+ Vật lý: nhiệt độ tăng, khối lượng riêng tăng, nhưng hệ số

truyền nhiệt giảm, hàm lượng không khí hòa tan trong sản phẩm

cũng giảm

+ Hóa lý: Dịch nha là một hệ của nhiều chất hòa tan như đường,

acid, muối, còn chứa cả các chất không tan như tinh bột, cellulose

ở trạng thái huyền phù Khi cô đặc, nước bay hơi, nồng độ chất

hòa tan tăng dần làm dung dịch trở nên đặc , độ nhớt tăng

+ Sinh học, hóa sinh: Hầu hết các vi sinh vật cũng như enzyme bị

vô hoạt trong quá trình cô đặc do nồng độ cơ chất cao, áp suất

chân không

• Thực hiện và thông số công nghệ: dịch nha, sau khi đã được

lọc sẽ được đi qua thiết bị cô đặc, để tạo độ đặc cho sản phẩm

cuối cùng

28

IV.Các chỉ tiêu cho sản phẩm đường nha

Chỉ tiêu cảm quan:

+ Dịch nha, lỏng, sánh, đồng nhất, không có tạp chất

+ Dịch nha trong suốt, không màu hay có màu vàng nhạt

+ Vị ngọt nhẹ, đặc trưng, và không có mùi lạ