ĐỒ án tốt NGHIỆP Nghiên cứu sản xuất tinh bột từ sắn tươi, sắn lát làm polymer phân hủy sinh học

............................................................................................................................................................................................................................

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU, SẢN XUẤT TINH BỘT TỪ SẮN TƯƠI VÀ SẮN LÁT LÀM

POLYMER PHÂN HỦY SINH HỌC

Họ và tên sinh viên : Lê Đình Huỳnh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu đưa ra trong đồ án tốt nghiệp này là kếtquả thu được trong quá trình nghiên cứu của riêng tôi với sự hướng dẫn của Th.SDương Thị Thanh Tôi không sao chép bất kì kết quả nào của tác giả khác

Nội dung nghiên cứu có tham khảo và sử dụng một số thông tin, tài liệu đã đượcliệt kê trong danh mục tài liệu tham khảo và chú thích đầy đủ trong đồ án

Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức theo quy định.

SINH VIÊN THỰC HIỆN

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian làm việc tích cực dưới sự hướng dẫn của giảng viên Th.S

Dương Thị Thanh em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu, sản xuất tinh bột

từ sắn tươi và sắn lát làm polymer phân hủy sinh học”.

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến ban giám hiệu nhà trường “Đại Học SaoĐỏ” đã quan tâm tạo điều kiện tích cực cho chúng em về trang thiết bị, vật chất, hóachất,…để chúng em hoàn thành tốt các thí nghiệm

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới các thầy cô giáo trong khoa Thực phẩm vàHóa học, đặc biệt là cô giáo Dương Thị Thanh đã luôn quan tâm, nhiệt tình hướng dẫn,giúp đỡ em trong suất quá trình thực hiện đồ án

Do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên đồ án sẽ không tránh khỏi thiếusót Em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn để đềtài của em được hoàn thiện hơn, để đề tài ứng dụng vào thực tế

SINH VIÊN THỰC HIỆN

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do lựa chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Phạm vi nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN 3

1.1 Nguyên vật liệu sản xuất 3

1.1.1 Nguyên liệu củ sắn tươi 3

1.1.1.1 Tình hình trồng sắn ở Việt Nam 3

1.1.1.2 Đặc điểm 4

1.1.1.3 Phân loại 5

1.1.1.4 Cấu tạo củ sắn 6

1.1.1.5 Đánh giá chất lượng sắn 7

1.1.1.6 Bảo quản sắn 7

1.1.1.7 Thành phần hóa học 8

1.1.1.8 Tiêu chuẩn chất lượng 10

1.1.1.9 Các thành phần khác 11

1.1.2 Nước 13

1.1.3 Natri Sunfit (Na2SO3) 14

1.1.3.1 Tính chất 14

1.1.3.2 Ứng dụng 14

1.2 Ứng dụng của tinh bột sắn 15

1.2.1 Giá trị sử dụng 15

1.2.2 Ứng dụng của tinh bột sắn trong ngành sản xuất thực phẩm 15

1.2.3 Ứng dụng tinh bột sắn trong một số ngành công nghiệp khác 16

1.3 Polymer phân hủy sinh học 18

1.3.1 Khái niệm 18

1.3.2 Lợi ích của polymer phân hủy sinh học 18

1.4 Công nghệ sản xuất tinh bột từ sắn tươi 19

1.4.1 Quy trình chế biến thủ công 19

1.4.2 Quy trình chế biến bán cơ giới 19

1.4.3 Quy trình chế biến hiện đại 19

1.5 Công nghệ sản xuất tinh bột từ sắn lát 21

1.6 Lịch sử nghiên cứu 23

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .25 2.1 Nguyên vật liệu 25

2.1.1 Củ sắn tươi 25

2.1.2 Xử lý sơ bộ 25

2.2 Nội dung nghiên cứu 25

2.3 Phương pháp nghiên cứu 26

2.3.1 Nghiên cứu tài liệu 26

2.3.2 Phương pháp thực nghiệm 26

2.3.3 Bố trí thí nghiệm 26

2.3.3.1 Quy trình sản xuất 26

2.3.3.2 Xác định hàm lượng tinh bột bằng phương pháp bertrand 29

2.3.3.3 Khảo sát lượng nước trong quá trình say nghiền 30

2.3.3.4 Khảo sát hàm lượng của Na2SO3 trong quá trình lắng tinh bột 31

2.3.3.5 Xác định độ ẩm của tinh bột sau lắng 32

2.3.3.6 Khảo sát thời gian sấy 32

2.4 Các phương pháp phân tích 33

2.4.1 Hiệu suất thu hồi tinh bột 33

2.4.2 Xác định độ ẩm theo (TCVN 9934:2013) 33

2.4.3 Xác định lượng xơ theo (TCVN 5103-1990 – Nông sản thực phẩm) 33

2.4.4 Xác định lượng tro theo (TCVN 9939:2013) 34

2.4.5 Xác định hàm lượng axit xyanhyđric HCN theo (TCN 604:2000 - Nông sản thực phẩm) 34

2.4.6 Quy trình polymer phân hủy sinh học đi từ tinh bột sắn 35

2.4.7 Khảo sát quá trình phân hủy của nhựa polymer phân hủy sinh học trong môi trường đất, môi trường rác thải sinh hoạt và trong môi trường không khí 36

2.4.8 Phương pháp đánh giá cảm quan theo (TCVN 3215-79) 37

2.5 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 40

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41

3.1 Kiểm tra các thành phần của nguyên liệu (sắn) 41

3.1.1 Kết quả xác định hàm lượng tinh bột trong củ sắn 41

3.1.2 Kết quả xác định lượng bã trong củ sắn 41

3.1.3 Kết quả xác định lượng nước trong củ sắn 41

3.2 Kết quả xây dựng quy trình sản xuất tinh bột sắn 42

3.2.1 Kết quả khảo sát tỉ lệ nước : sắn trong quá trình say nghiền 42

3.2.2 Kết quả khảo sát hàm lượng Na2SO3 (g/kg ) trong quá trình lắng 43

3.2.3 Kết quả độ ẩm của tinh bột sau lắng 44

3.2.4 Kết quả khảo sát thời gian sấy 44

3.3 Hiệu suất thu hồi tinh bột 46

3.4 Kết quả kiểm tra tính chất của tinh bột 46

3.5 Kết quả đánh giá sự phân hủy sinh học của nhựa polymer đi từ tinh bột sắn trong môi trường đất, rác thải sinh hoạt và không khí 48

3.6 Đề xuất quy trình công nghệ 50

3.7 Sơ bộ tính toán giá thành sản phẩm 52

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Tỷ lệ % (theo khối lượng) của các thành phần có trong củ sắn 8

Bảng 1.2 Các chỉ tiêu của tinh bột sắn theo (TCVN 10546-2014) 10

Bảng 1.3 Tỷ lệ % (theo khối lượng) của các thành phần có trong củ sắn 13

Bảng 2.1 Hệ số quan trọng của các chỉ tiêu 37

Bảng 2.2 Thang điểm cảm quan 37

Bảng 2.3 Thang điểm cảm quan sản phẩm tinh bột sắn 38

Bảng 2.4 Thành viên hội đồng cảm quan 40

Bảng 2.5 Phiếu đánh giá cảm quan 40

Bảng 3.1 Kết quả xác định hàm lượng tinh bột trong củ sắn 41

Bảng 3.2 Kết quả xác định lượng xơ trong củ sắn 41

Bảng 3.3 Kết quả xác định lượng nước trong củ sắn 41

Bảng 3.4 Kết quả hiệu suất thu hồi và hàm lượng tinh bột theo tỉ lệ sắn và nước 42

Bảng 3.5 Kết quả đánh giá điểm cảm quan hàm lượng Na2SO3 (g/kg ) trong quá trình lắng 43

Bảng 3.6 Kết quả độ ẩm của tinh bột sau lắng 44

Bảng 3.7 Kết quả xác định thời gian sấy và độ ẩm của tinh bột ở nhiệt 400C 44

Bảng 3.8 Kết quả xác định thời gian sấy và độ ẩm của tinh bột ở nhiệt độ700C 45

Bảng 3.9 Kết quả hiệu suất thu hồi tinh bột 46

Bảng 3.10 Kết quả xác định độ ẩm của tinh bột sắn 46

Bảng 3.11 Kết quả hàm lượng xơ của tinh bột 46

Bảng 3.12 Kết quả hàm lượng tro của tinh bột 47

Bảng 3.13 Kết quả hàm lượng HCN trong tinh bột 47

Bảng 3.14 Kết quả xác định các tính chất của tinh bột 47

Bảng 3.15 Sự phân hủy sinh học của nhựa trong môi trường khác nhau trong thời gian 28 ngày 49

Bảng 3.16 Tính giá thành cho 1000g tinh bột sắn thành phẩm 52

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Diện tích trồng sắn ở các vùng năm 2017 3

Hình 1.2 Cây sắn và củ sắn (khoai mì) 5

Hình 1.3: Cấu tạo mặt cắt ngang của củ sắn 6

Hình 1.4 Hình ảnh tinh bột sắn 11

Hình 1.5 Cơ chế tạo thành melanin từ tyrosine với sự xúc tác của enym tyrosinas 12

Hình 1.6 Hình ảnh hóa chất natri sunfit 14

Hình 1.7 Quy trình công nghệ sản xuất polymer phân hủy sinh học 17

Hình 1.8 Sơ đồ quy trình chế biến tinh bột sắn hiện đại 20

Hình 1.9 Sơ đồ quy trình chế biến tinh bột từ sắn lát 22

Hình 2.1 Sơ đồ quá trình sử lý sơ bộ củ sắn và cắt lát 25

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình sản xuất tinh bột sắn 26

Hình 2.3 Hình ảnh củ sắn và lát sắn sau khi sơ chế 27

Hình 2.4 Hình ảnh xay, nghiền và lọc loại bỏ bã sắn 28

Hình 2.5 Hình ảnh lắng tinh bột và sấy khô tinh bột sắn 28

Hình 2.6 Hình ảnh tinh bột thành phẩm đã được bao gói 29

Hình 2.7 Khảo sát tỷ lệ nước trong quá trình say, nghiền sắn 30

Hình 2.8 Khảo sát hàm lượng Na2SO3 trong quá trình lắng tinh bột 31

Hình 2.9 Khảo sát thời gian sấy khô tinh bột sắn 32

Hình 2.10 Quy trình sản xuất polymer phân hủy sinh học 35

Hình 2.11 Khảo sát quá trình phân hủy của polymer phân hủy sinh học 36

Hình 3.1 Đồ thị hiệu suất thu hồi tinh bột theo tỷ lệ sắn và nước 42

Hình 3.2 Đồ thị chất lượng tinh bột khi lắng với hàm lượng g/kgNa2SO3 khác nhau 43 Hình 3.3 Đồ thị thời gian và độ ẩm của tinh bột sau khi sấy 44

Hình 3.4 Đồ thị thời gian và độ ẩm của tinh bột khi sấy ở nhiệt độ 700C 45

Hình 3.5 Nhựa đem đi kiểm tra sự phân hủy ở môi trường đất, rác thải sinh hoạt và môi trường không khí 48

Hình 3.6 Sự phân hủy sinh học của nhựa trong 28 ngày ở môi trường đất, môi trường rác thải và môi trường không khí 49

Hình 3.7 Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn 51

KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

1 Lý do lựa chọn đề tài

Sản xuất tinh bột sắn là ngành đang phát triển mạnh có ý nghĩa to lớn cải thiệnđời sống của nhân dân Giải quyết nhu cầu cho các ngành công nghiệp thực phẩm,trong sản xuất thức ăn gia xúc, làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp nhẹ và gópphần điều hòa nguồn nguyên liệu cho cả nước Tăng nguồn hàng xuất khẩu, trao đổihàng hóa với nước ngoài

Cây sắn đang chuyển đổi nhanh chóng đóng vai trò là cây công nghiệp Sự hộinhập đang mở rộng thị trường sắn, tạo nên những cơ hội chế biến tinh bột, sản xuất sắnlát, sắn viên để xuất khẩu và sử dụng trong công nghiệp thực phẩm như bánh kẹo, sảnxuất đường glucose, sản xuất mì chính, tinh bột biến tính, sản xuất các sản phẩm thủyphân từ tinh bột…, trong sản xuất thức ăn gia súc và làm nguyên liệu cho nhiều ngànhcông nghiệp như sản xuất giấy, dược phẩm, dệt nhuộm, keo dán, sản xuất polymerphân hủy sinh học

Tinh bột sắn có khả năng thay thế trực tiếp một phần khẩu phần gạo của nhândân ta Đó là thực phẩm dễ ăn, dễ chế biến Với nhu cầu của công nghệ, sắn là nguồnnguyên liệu trong các ngành kỹ nghệ nhẹ, ngành làm đường, dùng hóa chất hay menthực vật để chuyển hoá tinh bột sắn thành đường mạch nha hay glucoza Rượu và cồnđều có thể sử dụng sắn làm nguyên liệu chính

Polymer phân hủy sinh học là một trong những nghiên cứu ứng dụng từ tinh bộtsắn để chế tạo bao bì đựng thực phẩm đang được quan tâm lớn ở Việt Nam và cácquốc gia trên thế giới về độ an toàn môi trường cao Việc sử dụng polyme tự hủy đượcxem như một khả năng khác trong việc xử lý chất thải ngoại trừ việc đốt ra tro hoặcchôn chất thải xuống đất, góp phần bảo vệ môi trường sống

Tinh bột sắn ở Việt Nam đã trở thành một trong bảy mặt hàng xuất khẩu mới cótriển vọng được chính phủ và các địa phương quan tâm Hướng phát triển của cây sắnchủ yếu để đáp ứng nhu cầu của thị trường trong và ngoài nước Bên cạnh đó, việc đầu

tư cho khâu chế biến để tăng giá trị sản phẩm cũng là công việc rất cần phải giải quyết

Chính vì thế, tôi chọn để tài “Nhiên cứu, sản xuất tinh bột từ sắn tươi và sắn lát làm Polymer phân hủy sinh học” để tìm hiểu và đưa ra những phương án, giải

pháp khả thi nhất để có thể đóng góp cho nền công nghiệp đang phát triển của chúng tahiện nay

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Quy trình sản xuất tinh bột sắn

- Tính chất của tinh bột sắn

- Ứng dụng làm polymer phân hủy sinh học

3 Phạm vi nghiên cứu

Thời gian thực hiện: Từ ngày 01/03/2018 đến ngày 18/05/2018

Nghiên cứu các thí nghiệm được thực hành bởi quy mô và thiết bị sản xuất tạiphòng thí nghiệm khoa Công nghệ Thực Phẩm – Hóa học, cơ sở 2 trường Đại Học Sao

Đỏ thị xã Chí Linh, tỉnh Hải Dương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN

I.1 Nguyên vật liệu sản xuất

I.1.1 Nguyên liệu củ sắn tươi

Cây sắn hay còn gọi là cây khoai mì là cây lương thực ưa ấm nên được trồng

nhiều ở những nước có khí hậu nhiệt đới, có tên khoa học là Manihot esculenta Crantza Là một trong số những loại cây có củ mọc ở hơn 80 quốc gia có khí hậu nhiệt

đới ẩm trên thế giới Đây là một loại thực phẩm năng lượng cao có được khá dễ dàng.Đối với những người dân ở vùng nhiệt đới, sắn là sản phẩm chủ đạo nhất nhì Sảnlượng sắn hàng năm trên thế giới khoảng 175 triệu tấn với diện tích đất canh tác 14,15triệu hécta phân bố trên 80 quốc gia Ở các nước nhiệt đới, hầu hết sắn được sản xuất

ra được sử dụng làm thức ăn cho người, phần còn lại được sử dụng làm thức ăn gia súc

và sử dụng trong công nghiệp tinh bột [6]

I.1.1.1 Tình hình trồng sắn ở Việt Nam

ĐBS Cửu Long Đồng bằng nam Bộ

Tây Nguyên

ĐB Nam Trung Bộ Bắc Trung Bộ Trung Du và Niền Nam Phía Bắc

có về khí hậu, đất đai, giao thông vận tải, cơ sở hạ tầng, số dự án đầu tư vào chế biến

và tiêu thụ sắn của nước ngoài

Theo Hiệp hội sắn Việt Nam, diện tích trồng sắn của nước ta trong những nămtới dự kiến sẽ không tăng nhiều Tuy nhiên, sẽ gia tăng năng suất và sản lượng do việc

áp dụng trồng các giống sắn mới có năng suất củ tươi và năng suất bột cao, đồng thờivới việc đẩy mạnh các biện pháp thâm canh như bón phân cân đối, trồng xen canh, có

hệ thống canh tác thích hợp trên đất dốc và rải vụ thu hoạch

I.1.1.2 Đặc điểm

a Nguồn gốc

Sắn (hay còn gọi là khoai mì) có tên khoa học là Manihot Esculenta là cây lươngthực ưa ẩm, nó phát nguồn từ lưu vực sông Amazone Nam Mỹ Đến thế kỉ XVI mớiđược trồng ở châu Á và Phi Ở nước ta, khoai mì được trồng ở khắp nơi từ nam chí bắcnhưng do quá trình sinh trưởng và phát dục của khoai mì kéo dài, khoai mì giữ đất lâunên chỉ các tỉnh trung du và thượng du Bắc Bộ như: Phú Thọ, Tuyên Quang, HòaBình… là điều kiện trồng trọt thích hợp hơn cả Khoai mì Việt Nam cũng bao gồmnhiều loại giống

Sắn trồng Việt Nam cũng bao gồm nhiều loại giống người ta thường căn cứ vàokích cở màu sắc củ, thân gân lá và tính chất sắn đắng hay ngọt (quyết định bởi hàmlượng HCN cao hay thấp khoảng 200÷ 300 mg/kg) mà tiến hành phân loại

Giống sắn KM-60: Có tên gốc là Rayong – 60, được nhập từ Thái Lan.

Giống sắn này có thân xanh, tán gọn, phân nhánh hẹp Thời gian thu hoạch ởcác tỉnh phía Nam là 6-9 tháng và năng suất 27,5 tấn/ha, ở các tỉnh phía Bắc là 9-10tháng và năng suất thấp hơn khoảng 35 tấn/ha

Giống sắn KM 94: Có tên gốc là MKUC 28-77-3, được nhập từ trung tâm cây

có củ của Thái Lan

Giống có thân cây màu xanh, hơi cong, không phân nhánh Ngọn cây có màu tím.Năng suất củ tươi ở các tỉnh phía Nam khoảng 40,6 tấn/ha, các tỉnh phía Bắc khoảng25-43 tấn/ha Hàm lượng chất khô là 38,6% Hàm lượng tinh bột khá cao 27,4%

Giống sắn KM 95: Tên gốc là OMR 33-17-15.

Giống có thân cây thẳng, màu xám vàng, phân nhánh đến cấp 3 Năng suất củtươi 40 tấn/ha Tỉ lệ chất khô 36,3% Hàm lượng tinh bột 25,5% Thời gian thu hoạch5-7 tháng

Giống sắn SM 937-26: Giống được nhập từ Thái Lan.

Giống có thân cây màu đỏ, thẳng, gọn, không phân nhánh Năng suất củ tươiđạt 40,5 tấn/ha, hàm lượng tinh bột là 27,1% Thời gian thu hoạch 6-10 tháng

Giống HL-23: Giống được tạo từ Trung tâm nghiên cứu nông nghiệp Hưng Lộc

(Đồng Nai)

Giống có thân cây cao 2,0-2,4m, không phân nhánh, tán gọn Thân non có màuxanh vàng, già có màu trắng mốc Củ thuôn, màu vỏ ngoài nâu nhạt, thịt củ trắng.Thời gian thu hoạch 7-9 tháng, năng suất khoảng 18-20 tấn/ha

Giống KM 95-3: Tên gốc là SM-1157-3 Giống do Trung tâm cây có củ viện

khoa học nông nghiệp Việt Nam chọn lọc

Giống có thời gian từ trồng đến thu hoạch là 8-10 tháng Cây cao vừa phải,khỏe, không phân cành Lf loại sắn ngọt, hàm lượng tinh bột 22%, năng suất 25-

43 tấn/ha

b Đặc điểm sinh học

Hình 1.2 Cây sắn và củ sắn (khoai mì)

- Thân: thuộc loại cây gỗ cao từ 2 đến 3m, giữa thân có lõi trắng và xốp nên rất yếu

- Lá thuộc loại lá phân thuỳ sâu Cuống lá dài từ 9 đến 20cm có màu xanh, tím hoặcxanh điểm tím

- Hoa là hoa đơn tính có hoa đực và hoa cái trên cùng một chùm hoa

- Quả là loại quả nang

- Rễ mọc từ mắt và mô sẹo cuả hom, lúc đầu mọc ngang sau đó cắm sâu xuống đất.Theo thời gian chúng phình to ra và tích lũy bột thành củ

- Củ sắn hai đầu nhọn, chiều dài biến động từ 25-200 cm, trung bình khoảng 40-50

cm Đuờng kính củ thay đổi từ 2-25 cm, trung bình 5-7 cm Nhìn chung, kích thướccũng như trọng củ thay đổi theo giống, điều kiện canh tác và độ màu của đất.[4,8]

I.1.1.3 Phân loại

Sắn có nhiều loại khác nhau về màu sắc, thân cây, lá, vỏ củ, thịt củ Tuy nhiên,trong công nghiệp sản xuất tinh bột người ta phân sắn thành hai loại sắn đắng vàsắn ngọt

Sắn đắng: cho năng suất cao, củ to, hàm lượng tinh bột trong củ cao, có nhiềunhựa củ, hàm lượng cyanhydric cao, ăn tươi bị ngộ độc

Sắn ngọt: gồm tất cả các loại sắn có hàm lượng cyanhydric thấp, loại sắn này cóhàm lượng tinh bột thấp, ăn tươi không bị ngộ độc

Hiện nay, loại sắn mà nông dân tỉnh Tây Ninh đang trồng chủ yếu là loại sắn đắng vàcác giống sắn này cho năng suất và hàm lượng tinh bột tương đối cao

I.1.1.4 Cấu tạo củ sắn

Củ sắn thường thuôn dài ở hai đầu, tùy theo tính chất đất và điều kiện trồng màkích thước của củ dao động trong khoảng:

Giữ vai trò bảo vệ củ Có thành phần chủ yếu là cellulose và hemicellulose

Không có chứa tinh bột, chiếm 0,5% ÷ 2% trọng lượng củ

Vỏ củ (Vỏ thịt)

Dày hơn vỏ gỗ, có cấu tạo từ các lớp tế bào thành dày, thành tế bào có cấu tạo chủyếu là cellulose, bên trong là hạt tinh bột, chất chứa Nitơ và dịch bào (nhựa) có ảnhhưởng tới màu của tinh bột khi chế biến

Trong dịch bào có tanin, sắc tố, độc tố, các enzyme

Vỏ củ có chứa từ 5% ÷ 8% hàm lượng tinh bột khi chế biến

(cấu tạo từ cellulose) cứng như gỗ gọi là xơ Loại tế bào này thường thấy ở đầu cuống

của củ sắn lưu niên và những củ biến dạng trong quá trình phát triển

Lõi sắn

Thường ở tâm dọc suốt từ cuống tới đuôi củ, ở cuống to nhất rồi nhỏ dần tớiđuôi củ

Chiếm 0,3% ÷ 1% trọng lượng toàn củ, có thành phần chủ yếu là cellulose vàhemicellulose

Sắn có lõi lớn và nhiều xơ sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và năng suất nghiềnkhi chế biến

Ngoài các thành phần trên, củ sắn còn cuống và rễ đuôi Các thành phần này cócấu tạo chủ yếu là là cellulose nên gây khó khăn trong chế biến

I.1.1.5 Đánh giá chất lượng sắn

Hiện nay chưa có quy định chung về chất lượng sắn đưa vào để sản xuất tinh bộtnhưng ở từng xí nghiệp có qui định riêng về chỉ số chất lượng như: hàm lượng tinh bột

từ 20 – 30% Củ nhỏ ngắn (chiều dài 10 cm, đường kính củ chỗ lớn nhất dưới 1.5cm)không quá 4% Củ dập nát, gãy vụn không quá 3% Lượng đất và tạp chất tối đa 1,5 –2%, không có củ thối Củ có dấu vết chảy nhựa không quá 5% Nếu chế biến ngaytrong vòng 3 ngày trở lại thì cuộng sắn ngắn, nếu bảo quản dự trữ lâu hơn thì can đểcuộng dài

Khi thu nhận sắn vào nhà máy trước hết cần kiểm tra đánh giá chất lượng sắn đểquyết định xem lô sắn can chế biến ngay hay bảo quản lại Hàm lượng tinh bột đượcxác định nhanh bằng phương pháp can tỷ trọng (trong nước) là căn cứ để xác định giáthu mua nguyên liệu.[2]

I.1.1.6 Bảo quản sắn

Sau thu hoạch, củ vẫn còn diễn ra những biến đổi về sinh hoá nhưng rõ ràng quátrình phát triển bình thường đã bị phá vỡ nên hệ enzyme trong củ hoạt động mạnh, quátrình hô hấp trao đổ chất cũng mạnh dần nên mất nước và sức đề kháng của củ giảm

Củ sắn bắt đầu chảy nhựa, rồi nhiễm bệnh thối, trọng lượng giảm do mất nước và dotổn that chất khô Với những củ nguyên vein quá trình hư hỏng diễn ra chậm hơn sovới những củ bị gãy hay tróc

Để bảo quản cần tạo điều kiện càng giống với điều kiện khi chưa đào thì càngbảo quản được lâu Tuy nhiên, từ 3 tháng trở đi, kể cả củ chưa đào điều có

những biến đổi trong nội tại củ như: mọc thêm rễ, phát triễn thêm những trế bào mớitrong rễ

Để giữ cho gần giống với điều kiện chưa đào tốt nhất là bảo quản lấp đất, cáthoặc để trong hầm có điều kiện thông thoáng Không nên chặt củ khỏi gốc, hoặc nếuchặt thì chặt củ sát gốc để cuộng dài rồi đắp thành đống chỗ khô ráo, sau đó phủ cáthoặc đất dày khoảng 15 – 25 cm Chỉ nên bảo quản củ nguyên vẹn

Trong sản xuất tinh boat có thể bảo quản bằng cách ngâm sâu trong nước, cứ vàingày thay nước một lần Với phương pháp này cho phép dự trữ được một vài tháng.[3]

I.1.1.7 Thành phần hóa học

Thành phần hóa học của củ sắn dao động trong khoảng khá rộng tùy thuộc vào:giống, tính chất đất, điều kiện phát triển của cây, thời gian thu hoạch (đây là yếu tốquan trọng ảnh hưởng đến hàm lượng tinh bột có trong củ)

Hàm lượng tinh bột của sắn cũng phụ thuộc nhiều yếu tố như các yếu tố ảnhhưởng đến các thành phần nói chung, trong đó mức độ già có ý nghĩa rất lớn Đối vớigiống sắn một năm thì vụ chế biến có thể bắt đầu từ tháng 9 và kết thúc từ tháng 4 nămsau, nhưng đào vào tháng 12 và tháng 1 thì hàm lượng tinh bột cao nhất Tháng 9,tháng 10 củ ít tinh bột, hàm lượng nước cao, lượng chất hoà tan nhiều, như vậy nếuchế biến sắn non không những tỷ lệ thành phẩm thấp mà còn khó bảo quản tươi Sangtháng 2, tháng 3 lượng tinh bột trong củ lại giảm vì moat phần phân huỷ thành đường

để nuôi mần non trong khi cây chưa có khả năng quang hợp Đường trong sắn chủ yếu

là glucoza và moat lượng mantoza, sacaroza Sắn càng già thì hàm lượng đường cànggiảm Trong chế biến đường hoà an trong nước thải ra theo nước dịch Ngoài ra, trongsắn còn có độc tố, tannin, sắc tố và hệ enzyme phức tạp Những chất này gay khó khăncho chế biến và nếu qui trình không thích hợp sẽ cho sản phẩm có chất lượng kém

Bảng 1.1 Tỷ lệ % (theo khối lượng) của các thành phần có trong củ sắn

có hình đa giác

Cũng như các loại tinh bột khác tinh bột sắn gồm các mạch amilopectin vàamiloza, tỷ lệ amilopectin và amiloza là 4:1 Nhiệt độ hồ hoá của tinh bột sắn nằmtrong khoảng 60 ÷ 800C

Tinh bột sắn có màu trắng Trong quá trình sản xuất nếu củ được nghiền mà chưabóc vỏ, tinh bột thu được sẽ có màu tối Màu sắc của tinh bột ảnh hưởng nhiều đếnchất lượng cũng như giá cả của sản phẩm Củ sắn và tinh bột sắn có pH khoảng 5.0-7.0

Tinh bột sắn có hàm lượng amylopectin và phân tử lượng trung bình tương đốicao, 215000g/mol so với aylopectin của bắp là 30500, của tinh bột lúa mì là 130000

và của tinh bột khoai tây là 224000, của tinh bột bắp sáp là 276000 Hàm lượngamylose nằm trong khoảng 8-29%, nhưng nói chung đa số tinh bột sắn có tỷ lệamylose 16-18% Trong một số loại tinh bột thì hàm lượng amylopectin trong tinh bộtsắn là cao nhất, cụ thể: amylopectin của tinh bột sắn là 75.64%, trong khi đóamylopctin của tinh bột sắn dây là 74.72%, của tinh bột huỳnh tinh là 67.48% Ngượclại hàm lượng amylose của tinh bột sắn là thấp nhất chiếm 24.36%, tinh bột sắn dây25.28%, amyloze của tinh bột huỳnh tinh cao nhất chiếm 32.52%

Tinh bột sắn có nhiệt độ hồ hoá trong khoảng 58,5 - 73oC, tinh bột sắn dây là

62-72oC, tinh bột huỳnh tinh là 61-81oC so với 56 - 66oC ở khoai tây và 62 - 72oC ở tinhbột bắp Nhiệt độ hồ hoá có thể thay đổi nếu ta tạo ra các dẫn xuất của tinh bột haythêm các chất có hoạt tính bề mặt Nhiệt độ hồ hoá cũng ảnh hưởng đến chất lượngtinh bột nấu thấp do tinh bột bị phá vỡ Như vậy, sự khác nhau về tỷ lệ amylose vàamylopectin của mỗi loại tinh bột dẫn đến sự khác nhau và nhiều tính chất cơ bản củachúng

Tinh bột sắn có những tính chất tương tự như các loại tinh bột có chứa nhiềuamylopectin như độ nhớt cao, xu hướng thoái hoá thấp và có độ bền gel cao Hàmlượng amylopectin và amylose trong tinh bột sắn có liên quan đến độ dính của củ nấuchín và nhiều tính chất trong các ứng dụng công nghiệp

Tinh bột sắn có khả năng hồ hoá sớm, độ nhớt cao thể hiện lực liên kết yếu giữacác phân tử tinh bột trong cấc trúc hạt Xử lý hoá học và lý học (gia nhiệt, xử lý ápsuất hơi, thêm các chất hoá học, thay đổi pH môi trường) cũng như sự có mặt của cácchất protein, chất béo, chất có hoạt tính bề mặt đều có ảnh hưởng đến độ nhớt tinh bộtsắn

Khả năng nở và hoà tan: Khả năng nở và hòa tan của tinh bột sắn cũng thể hiện lựcliên kết yếu trong cấu trúc hạt Sự có mặt của các gốc ester có khả năng ion hoá có ảnhhưởng đến khả năng trương nở và hoà tan của tinh bột Tính chất này không liên quanđến kích thước hạt hay trọng lượng phân tử hạt tinh bột

Khả năng tạo gel: trong gel tinh bột chỉ có duy nhất các liên kết hydro tham gia.Liên kết hydro có thể nối trực tiếp các mạch polysaccarit với nhau hoặc giản tiếp quancầu phân tử nước Vì tinh bột chứa cả amylose và amylopectin nên trong gel tinh bột

có cả vùng kết tinh và vùng vô định hình Tham gia vào vùng kết tinh có các phân tửamylose và các đoản mạch amylopectin kết dính với nhau Cấu trúc nhiều nhánh màchủ yếu là các nhánh bên của các phân tử amylopectin sẽ cản trở sự dàn phẳng và sựkết tinh Vùng kết tinh vừa nằm trong các hạt đã trương vừ nằm trong dung dịch nướccủa các hạt sẽ tạo ra độ bền và độ đàn hồi của gel.[7]

I.1.1.8 Tiêu chuẩn chất lượng

- Tinh bột sắn ăn được phải:

+ An toàn và phù hợp cho người sử dụng

+ Không có mùi vị khác thường và côn trùng gây hại

+ Không bị nhiễm bẩn

a Chỉ tiêu vật lý

Bảng 1.2 Các chỉ tiêu của tinh bột sắn theo (TCVN 10546-2014)

1 Độ ẩm, % khối lượng, không lớn hơn 13

3 Hàm lượng tro tổng, % khối lượng, không lớn hơn 0,2

4 Hàm lượng chất xơ, % khối lượng, không lớn hơn 0,2

5 Tỉ số pH của huyền phù tinh bột 10% trong nước Từ 5,0 – đến 7,0

6 Cỡ hạt, % lọt qua rây lỗ 150mm, không nhỏ hơn 95

8 Hàm lượng Na2SO3, g/kg, không lớn hơn 0,05

9 Hàm lượng acid HCN, mg/kg, không lớn hơn 10

b Chỉ tiêu vi sinh

- Vi sinh vật gây bệnh: không có

- Côn trùng gây hại: không có

Ngoài những chất dinh dưỡng trên, trong củ sắn còn có chứa độc tố, tanin, sắc tố

và các hệ enzyme phức tạp Đây là những chất gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng tinhbột sau này (chủ yếu về màu sắc)

Độc tố này được phát hiện lần đầu bởi Peckolt và được gọi là manihotoxin

Dưới tác dụng của dịch vị có chứa HCl hoặc men tiêu hóa, chất này bị phân hủy vàgiải phóng ra acid cyanhydric là chất độc đối với người

Lotaustralin có công thức phân tử là C11H119O6N và công thức cấu tạo là:

Các glucoside này hòa tan tốt trong nước nên trong quá trình sản xuất tinh bột, độc

tố sẽ theo nước dịch thải ra ngoài Vì vậy mặc dù sắn đắng có hàm lượng độc tố caonhưng sản phẩm tinh bột từ sắn vẫn có thể sử dụng làm thực phẩm

Do các glucoside này tập trung nhiều ở vỏ củ do đó khi chế biến nên tách dịch bàonhanh để không ảnh hưởng đến màu sắc của tinh bột sau này vì HCN sẽ tác dụng với

Fe cho ra muối cyanate sắt có màu xám làm đen bột

- Enzyme

Các enzyme trong sắn tới nay chưa được nghiên cứu kỹ Người ta cho rằng trong

số các enzyme có trong củ sắn thì hệ enzyme polyphenoloxydase là enzym có ảnhhưởng lớn đến chất lượng sắn trong quá trình bảo quản và chế biến

Khi chưa đào lên, các enzyme này trong củ sẽ hoạt động yếu và ổn định nhưng khiđào củ lên thì các enzyme này có điều kiện để hoạt động mạnh, khi đó enzymepolyphenoloxydase sẽ xúc tác quá trình oxy hóa polyphenol tạo octorinon sau đó tổnghợp các chất không có bản chất phenol (các acid amine) tạo ra các sản phẩm có màu.Trong nhóm enzyme polyphenoloxydase có những enzyme oxy hóa cácmonophenol mà điển hình là tyrosinase xúc tác sự oxy hóa acid amin tyrosine tạo raquinon tương ứng Các quinon sau một loạt chuyển hóa sinh ra sắc tố màu xám đen gọi

là melanin Đây là một trong những nguyên nhân làm cho thịt sắn có màu đen (dângian gọi là chạy nhựa)

Hình 1.5 Cơ chế tạo thành melanin từ tyrosine với sự xúc tác của enym tyrosinas

Ngoài tyrosinase, các enzyme oxy hóa khử khác cũng góp phần làm tổn thất chất khô

- Tanin

Hàm lượng tanin trong sắn ít nhưng sản phẩm oxy hóa của tanin là chất flobafen

có màu đen khó tẩy

Ngoài ra phản ứng giữa tanin với sắt tạo tanat sắt có màu đen cũng khó tẩy.[8]

I.1.2 Nước

Nước là nguyên liệu không thể thiếu trong sản xuất thực phẩm Thành phần hóahọc và chất lượng của nước ảnh hưởng trực tiếp tới sản phẩm Trong quá trình sản xuấtthực phẩm, nước là thành phần khá quan trọng, một phầm làm dung môi để hòa tancác chất, một phần để rửa thiết bị Vì vậy đòi hỏi nước phải có thành phần và tính chấtnhất định

Bảng 1.3 Tỷ lệ % (theo khối lượng) của các thành phần có trong củ sắn

I.1.3 Natri Sunfit (Na 2 SO 3 )

Hình 1.6 Hình ảnh hóa chất natri sunfit

1.1.3.1 Tính chất

- Ngoại quan: Dạng bột màu trắng, không mùi

- Khối lượng phân tử: 126,043 g/mol

- Khối lượng riêng: 2,633 g/cm3

- Sodium sunfite còn được dùng để tinh chế TNT trong quân sự

- Sodium sunfite dùng trong sản xuất hóa chất làm tác nhân sunfonat và sunfometylhóa, trong sản xuất natri thiosulfat

- Ngoài ra Sodium sunfite còn được dùng trong nhiều ứng dụng khác, như tách quặng,thu hồi dầu, bảo quản thực phẩm, làm phẩm nhuộm

- Natri sunfit có thể được điều chế trong phòng thí nghiệm bằng cách khử natri

Na2CO3 + H2SO3 → Na2SO3 + CO2 + H2OCách thứ hai là sục khí lưu huỳnh đioxit vào dung dịch natri hiđroxit:

2 NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2OKhi thêm vào một vài giọt axit clohiđric đậm đặc ta có thể kiểm tra được liệu natrisunfit có tồn tại hay không Nếu dung dịch NaOH xuất hiện các bọt khí lưu huỳnhđioxit với HCl, điều đó có nghĩa dung dịch NaOH đã được chuyển thành natri sunfit:

Na2SO3 + 2 HCl → 2 NaCl + SO2 + H2O

I.2 Ứng dụng của tinh bột sắn

I.2.1 Giá trị sử dụng

Trước hết, sắn có khả năng thay thế trực tiếp một phần khẩu phần gạo của nhân dân

ta Đó là thực phẩm dễ ăn, dễ chế biến, khả năng bảo quản cũng tương đối ổn định nếuđược chế biến thành bột hay những thành phẩm sơ chế khác như sắn lát, miếng sắn…Với nhu cầu của công nghệ, sắn là nguồn nguyên liệu trong các ngành kỹ nghệ nhẹ,ngành làm giấy, ngành làm đường dùng hóa chất hay men thực vật để chuyển hoá tinhbột sắn thành đường mạch nha hay glucoza Rượu và cồn đều có thể sử dụng sắn làmnguyên liệu chính Sắn còn là nguồn thức ăn tốt để cung cấp cho gia súc

Sắn chủ yếu là một thức ăn cung cấp năng lượng, 100gram ăn khô cho 348kcal xấp

- Một số sản phẩm tiêu biểu: các sản phẩm bánh snack, bánh quy, bánh rán…

- Bún, miến, mì ống, mì sợi, bánh tráng là những sản phẩm thực phẩm rất thông dụng

ở quy mô làng xã được chế biến từ tinh bột sắn

b Tinh bột biến tính

- Đặc trưng chủ yếu của tinh bột biến tính chính là nó có độ nhớt cao góp phần tạo độsệt, độ đặc trong một số sản phẩm như nước sốt, nước chấm, súp…

- Ngoài ra tinh bột biến tính còn tạo ra độ mờ đục cho một số sản phẩm như nước sốt

c Sản xuất các sản phẩm thủy phân từ tinh bột

- Bằng con đường thủy phân, tinh bột là nguyên liệu chính để sản xuất ra các loại sảnphẩm như: mạch nha, glucose, sorbitol, maltodextrin,…

- Từ glucose bằng con đường lên men người ta có thể sản xuất rượu, cồn, mì chính…

- Sorbitol là phụ gia tạo cấu trúc rất thông dụng trong các sản phẩm thực phẩm

d Sản xuất đường glucose

- Nguyên liệu: bột hoặc tinh bột các loại củ cũng như các loại hòa thảo Ở các nướckhác chủ yếu dùng tinh bột ngô, tinh bột khoai tây; ở nước ta dùng tinh bột sắn để sảnxuất đường glucose.

- Chất lượng tinh bột ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và hiệu suất thu hồi Chấtlượng tinh bột thấp quá trình đường hóa kéo dài, phản ứng không triệt để, sản phẩm cómàu xấu khó khăn cho quá trình xử lý, hiệu suất thu hồi thấp

- Quá trình sản xuất gồm 3 giai đoạn chủ yếu: đường hóa dịch bột thành dịch, xử lýdịch đường hóa, kết tinh tinh thể từ mật và chế biến thành sản phẩm

e Sản xuất mì chính

- Mì chính là muối mononatri của acid glutamic (C5H8NO4Na) Có 2 dạng: bột và tinhthể, là chất điều vị có giá trị trong công nghiệp thực phẩm, trong nấu nướng thức ănhằng ngày

- Tinh bột được dùng trong sản suất mì chính bằng phương pháp lên men sử dụngnhững chủng vi sinh vật có khả năng tổng hợp các acid amin từ các nguồn glucid vàđạm vô cơ sau đó tách lấy acid glutamic để sản xuất mì chính Phương pháp này cónhiều ưu điểm: không cần sử dụng nguyên liệu protid, không cần sử dụng nhiều hóachất và thiết bị chịu ăn mòn, hiệu suất cao giá thành hạ

I.2.3 Ứng dụng tinh bột sắn trong một số ngành công nghiệp khác

a Làm nhựa polymer dễ phân hủy sinh học

Tinh bột là một loại polyme tạo thành từ cây thực vật Trong tất cả những loạithực vật trên tinh bột đều ở dạng hạt có kích thước khác nhau và khác nhau không lớnlắm về thành phần, tùy thuộc vào loại cây Tinh bột đã được dùng rộng rãi làm nguyênliệu đầu để sản xuất màng, lý do là các loại nhựa thông thường ngày càng khan hiếm

và có giá thành ngày càng cao

Màng tinh bột có độ xuyên thấm thấp, do vậy rất hấp dẫn để chế tạo các loại cácloại bao gói thực phẩm Tinh bột cũng được dùng để chế tạo màng che phủ đất ứngdụng trong nông nghiệp, vì nó có thể phân hủy thành sản phẩm không độc khi nó tiếpxúc với đất.[13]

b Quy trình sản xuất polymer phân hủy sinh học

Hình 1.7 Quy trình công nghệ sản xuất polymer phân hủy sinh học

Đổ hỗn hợp nhựa lên trên tấm kính và tán mỏng, làm nguội nhựa bằng không khísau đó mang nhựa đi thử độ bền cơ lý cũng như khả năng phân hủy sinh học.[1]

- Thông thường thức ăn gia súc được sản xuất từ nguyên liêu củ có chứa nhiều tinhbột như bắp, khoai, sắn.

- Ngoài ra tinh bột còn thường được sử dụng như chất độn bổ sung trong quá trìnhsản xuất thức ăn gia súc

- Giai đoạn in: tinh bột được sử dụng nhằm ngăn cản các tác nhân gây ô nhiễm trongkhi in

- Giai đoạn hoàn thiện: tinh bột thường sử dụng là tinh bột sắn, được cung cấp vớinhững tỷ lệ khác nhau để vải bóng và bền, ví dụ vải cotton là 12%, vải tổng hợp là18%, tơ nhân tạo là 8%

g Sản xuất giấy

Tinh bột được dùng trong sản xuất giấy để làm khô bề mặt và bao phủ bề mặtcủa giấy.[4]

I.3 Polymer phân hủy sinh học

I.3.1 Khái niệm

Polymer tự huỷ (polymer phân huỷ sinh học) là một polymer được chuyển đổihoàn toàn thành khí cacbondioxit, nước, khoáng vô cơ và sinh khối do vi sinh vật hoặctrong trường hợp giảm cấp sinh học yếm khí thì polymer sẽ chuyển đổi thành khícacbondioxit, metan và mùn mà không tạo ra chất độc hại cho môi trường.[1]

I.3.2 Lợi ích của polymer phân hủy sinh học

Lợi ích về môi trường của polymer phân hủy phụ thuộc vào cách xử lý thích hợp.Các nhà khoa học cho rằng một bất lợi về môi trường do quá trình phân hủy polymer

đã giải phóng cacbon vào môi trường không khí Tuy nhiên polymer phân hủy từ chấtliệu tự nhiên như: trồng rau hoặc các sản phẩm động vật đã cô lập CO2 trong giai đoạnphát triển, chỉ giải phóng CO2 trong giai đoạn phân hủy, vì vậy không thu dòng khíthải cacbon dioxit Polymer phân hủy yêu cầu một môi trường cụ thể về độ ẩm và oxithích hợp để phân hủy đạt hiệu quả tối đa Nó có thể thay thế dạng không phân hủytrong các dòng chất thải, làm phân trộn và là công cụ quan trọng để chuyển hướng sốlượng lớn chất thải khác từ bãi rác Polymer tự hủy mang những đặc điểm riêng như:trọng lượng nhẹ, chi phí tương đối thấp, khả năng phân hủy thân thiện Thay vì cốgắng tái chế một số lượng phế thải không nhỏ, polymer tự hủy có thể dễ dàng kết hợp

rắn Polymer tự hủy làm giảm gánh nặng trong việc phân hủy và xử lý chất thải trongcác bãi rác Việc sử dụng polymer tự hủy đƣợc xem như một khả năng khác trong việc

xử lý chất thải ngoại trừ việc đốt ra tro hoặc chôn chất thải xuống đất.[12]

I.4 Công nghệ sản xuất tinh bột từ sắn tươi

I.4.1 Quy trình chế biến thủ công

Củ sắn mua về được rửa bằng tay và gọt vỏ bằng dao rồi nạo thủ công trên mộtbàn nạo/mài bằng thiếc hoặc sắt mềm có đục lỗ tạo gờ sắc một bên Bột sau khi màiđược đưa vào một tấm vải lọc được buộc bốn góc và rửa mạnh bằng nước và tay Xơsau khi rửa được vắt khô Sữa bột thu được lại được chứa trong xô/thùng đựng chờtinh bột lắng xuống Thay nước nhiều lần để loại bỏ nhựa và tạp chất Bột ướt vớt lênkhay hoặc vắt qua vải lọc để tách nước rồi được sấy khô tự nhiên [6]

I.4.2 Quy trình chế biến bán cơ giới

Trong quy trình này, việc gọt vỏ thường vẫn được tiến hành thủ công Quá trìnhnạo, mài được tiến hành trên máy mài Lực để quay trống trong máy mài được truyềnqua trục động cơ điện và dây cu-roa Trống có phủ tấm kim loại đục lỗ được quaytrong một hộp máy có gắn phễu nạp củ phía trên và bột sau khi mài sẽ chảy xuốngdưới Quá trình mài được bổ sung một lượng nhỏ nước Lượng tinh bột được giảiphóng và hoà tan nhờ cách làm này có thể đạt 70-90% Bột nhão thu được qua sànglọc thô, lọc mịn và lọc tinh Có thể bổ sung nước trong khi tách các tạp chất và bã.Dịch thu được sẽ qua giai đoạn lắng để tách nước Lắng được tiến hành trong bể lắnghoặc bàn lắng (lắng trọng lực) Quá trình lắng có thể được bổ sung hóa chất giúp lắngnhanh hoặc tẩy trắng Tinh bột được tách ra bằng tay Sấy được tiến hành sấy tự nhiênhoặc cưỡng bức [6]

I.4.3 Quy trình chế biến hiện đại

Yếu tố quan trọng nhất trong sản xuất tinh bột sắn chất lượng cao là toàn bộ quátrình chế biến - từ khi tiếp nhận củ đến khi sấy hoàn thiện - sản phẩm phải được tiếnhành trong thời gian ngắn nhất có thể được để giảm thiểu quá trình ôxy hoá làm biếnđổi hàm lượng tinh bột sau khi thu hoạch và trong chế biến Tinh bột sắn được chếbiến từ nguyên liệu là củ tươi hoặc khô (sắn củ, sắn lát), với các quy mô và trình độcông nghệ khác nhau [6]

Hình 1.8 Sơ đồ quy trình chế biến tinh bột sắn hiện đại

Thuyết minh

Theo sơ đồ trên quá trình sản xuất tinh bột sắn gồm 7 công đoạn chính, tuân theonguyên lý nghiền nhỏ sắn nguyên liệu và tách, trích ly tinh bột theo nguyên tắc liêntục, khép kín từ khâu nhập đến khâu thành phẩm Mỗi công đoạn đó lại gồm một số

Củ sắn tươi

Nước

Rửa sơ bộ,rửa ướt Các loại đất,cát

VỏLọc vỏ

Cắt khúcNghiền

Bã

Ly tâm tách bã

Na2SO3 épDịch Ly Tâm tách dịch

Phơi khô

Thức ăn giasúcSấy

TB loại 2

Làm nguội

Tinh bột baogói

Công đoạn 1: Xử lý sơ bộ

Rửa sơ bộ, rửa ướt, lọc vỏ, cắt khúc, công đoạn này được tiến hành nhằm loại bỏcác tạp chất có trên vỏ củ sắn, bao gồm các bước rửa sơ bộ, tách đất đá, tách vỏ, và rửalại bằng nước

Công đoạn 2: Nghiền

Củ sắn sau khi ra khỏi máy rửa qua băng tải, được đưa vào máy băm trục ngangbăm thành những mảnh nhỏ khoảng 10 – 20 mm Sau khi băm nguyên liệu đượcchuyển vào máy nghiền bằng vít tải và bộ phận phân phối tại đây dưới tác dụng củabúa quay với tốc độ cao sắn được đập nhỏ kết hợp với nước bơm vào tạo thành dungdịch sữa bã-bột-nước

Công đoạn 3: Ly tâm tách bã, ly tâm tách dịch

Ly tâm được thực hiện nhằm cô đặc dịch sữa và loại bỏ bã xơ Quá trình tách tinhbột từ celluloza được tiến hành bằng phương pháp ly tâm liên tục

Công đoạn 4: Rửa tinh bột

Sau khi ly tâm tách bã, dịch sứa được tiếp tục cô đặc, tách nước bằng phương pháplọc ly tâm, ta cho axit natri sunfit để giữ màu và làm tang độ trắng của tinh bột

Công đoạn 5: Sấy, làm nguội

Bánh tinh bột sau khi được tách ra từ công đoạn trên được làm tơi và sấy khô đểtiếp tục tách nước nhằm mục đích bảo quản lâu dài

Công đoạn 6: Tinh bột bao gói

Tinh bột sau khi được sấy khô được tách ra khỏi dòng khí nóng, làm nguội ngaybởi quá trình lốc xoáy gió và hoạt động đồng thời của van quay Sau đó tinh bột đượcđưa qua dây hạt để đảm bảo tạo thành hạt tinh bột đồng nhất, không kết dính, bón cụcđạt tiêu chuẩn đồng đều về độ mịn, tinh bột sau khi qua dây được bao gói thành phẩm

và nhập kho.[4]

I.5 Công nghệ sản xuất tinh bột từ sắn lát

Củ sắn tươi sau khi thu hoạch hỏng rất nhanh nên việc cung cấp nguyên liệuquanh năm cho các nhà máy sản xuất tinh bột sắn gặp rất nhiều khó khăn Chính vìvậy sắn được sấy khô để bảo quản được tốt hơn Việc sấy sắn củ tươi là một quá trìnhkhó khăn, tốn kém Hàm lượng HCN giảm mạnh sau khi sấy là một ưu điểm củanguyên liệu sắn khô Tuy nhiên nhược điểm của việc sử dụng nguyên liệu khô là tinhbột sắn thu được từ nguyên liệu này có các đặc tính về độ nhớt kém hơn so với tinh bộtthu được từ của sắn tươi Củ sắn được cắt thành miếng và được nghiền sơ bởi lực épliên tiếp giữa các trục cán Miếng sắn không được nghiền quá kỹ và lượng bột tạo ra ít.Sau đó khối sắn được ngâm trong nước và tiếp tục được sử lý để tách tinh bột [6]

Hình 1.9 Sơ đồ quy trình chế biến tinh bột từ sắn lát Thuyết minh

Theo sơ đồ trên quá trình sản xuất tinh bột sắn gồm 10 công đoạn chính Mỗi côngđoạn đó lại gồm một số công đoạn nhỏ hơn

Củ sắn tươiNước

Cácloạiđất,cát

Rửa sơ bộ

Rửa ướt

VỏLọc vỏ

Công đoạn 1 – Tiếp nhận củ sắn tươi

Củ sắn tươi sau khi thu hoạch chọn những củ to đều, căng tròn, ít râu đưa vàophòng thí nghiệm ta loại bỏ tạp chất thô

Công đoạn 2 – Rửa sắn, gọt vỏ

Công đoạn này được tiến hành nhằm loại bỏ các tạp chất có trên vỏ củ sắn, baogồm các bước rửa sơ bộ, tách đất đá, tách vỏ, và rửa lại bằng nước

Công đoạn 3 – Cắt khúc

Củ sắn sau khi được rửa sạch ta cắt thành những khúc nhỏ khoảng 10 – 20 mm

Công đoạn 4 – Sấy khô

Làm giảm độ ẩm của sắn để bảo quản sắn được tốt hơn

Công đoạn 5 – Nghiền

Nghiền sắn nhỏ để trong quá trình tách tinh bột dễ hơn

Công đoạn 6 – Ngâm

Để tinh bột được trung hòa vào nước cho quá trình tách tinh bột ra khỏi bã dễ dànghơn

Công đoạn 7 – Rây

Rây được thực hiện nhằm cô đặc dịch sữa và loại bỏ bã xơ

Công đoạn 8 – Lắng

Tách dịch bào ra khỏi tinh bột và tách thu lấy tinh bột thuần khiết (dưới dạng tinhbột ướt)

Công đoạn 9 – Sấy

Bánh tinh bột sau khi được tách ra từ công đoạn trên được làm tơi và sấy khô để

tiếp tục tách nước nhằm mục đích bảo quản lâu dài

Công đoạn 10 – Tinh bột thành phẩm

Tinh bột sau khi được sấy khô được tách ra khỏi dòng khí nóng, làm nguội Sau đó

ta cho tinh bột được đưa qua dây hạt để đảm bảo tạo thành hạt tinh bột đồng nhất,không kết dính, bón cục đạt tiêu chuẩn đồng đều về độ mịn, tinh bột sau khi qua dâyđược bao gói thành phẩm.[6]

I.6 Lịch sử nghiên cứu

Tinh bột sắn là sản phẩm quan trọng được ứng dụng trong đời sống con người Sảnxuất tinh bột sắn ở Việt Nam và một số nước trên thế giới đang phát triển mạnh, đòihỏi quy trình các quy trình sản xuất tinh bột phải hiện đại để rút ngắn thời gian táchtinh bột

Quy trình Alfa-Laval: Quy trình sản xuất hiện đại Alfa-Laval, thời gian xử lý từ

củ đến thành phẩm chỉ trong vàng 40 phút

Quy trình Dorr-Oliver: Quy trình sản xuất Dorr-oliver, thời gian xử lý từ củ đến

thành phẩm thấp hơn Alfa-Laval nhưng hiệu suất thu hồi tinh bột lại cao hơn

Theo Hiệp hội sắn Việt Nam tính đến tháng 8 năm 2017 ở Việt Nam có 142 nhà máysản xuất tinh bột sắn với quy mô nhỏ, vừa và công nghiệp như Nhà máy tinh bột sắnFococev Quảng Trị, Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Yên Thành, Nhà máy sản xuất tinhbột sắn Phúc Thịnh, hầu hết các nhà máy có công suất 140 tấn sản phẩm trên ngày đều

sự dụng quy trình sản xuất Alfa-Laval và Dorr-oliver … Do thị trường tinh bột sắnphong phú dẫn tới nhu cầu về chất lượng sản phẩm tăng Vì vậy tiến hành nghiên cứusản xuất tinh bột sắn để có thể đáp ứng nhu cầu chất lượng ngày càng cao của ngườitiêu dùng

Các sản phẩm polyme tự nhiên như hổ phách, chất nhựa cây đã được con ngườikhai thác và sử dụng từ rất lâu trong lịch sử phát triển của loài người từ thời La mã vàtrung cổ Sau này thổ dân châu Mỹ đã cải tiến kỹ thuật để làm muôi để múc và muỗng

từ sừng động vật trước khi có những sản phẩm hiện đại Tại châu Âu, đúc đồ trang sức

và hộp hoa đèn đã được phổ biến trong thế kỷ 18 Sự thương mại hóa polymer chỉ bắtđầu vào giữa thế kỷ 19 Các nhà phát minh người Mỹ đã tìm kiếm một vật liệu thay thếngà voi trong sản xuất trái banh bida vào năm 1969 bằng sáng chế từ một dẫn xuấtxenlulozo Ngày nay nhu cầu về vật liệu polymer liên tục tăng và công nghiệp sản xuấtpolymer là thành phần quan trọng trong nền kinh tế Cùng với những áp lực từ chấtthải ngày càng tăng và giảm bớt các nguồn lực có khả năng về tái chế các polymer tựnhiên và sử dụng chúng làm nguyên liệu cho chế tạo, công nghiệp và nông nghiệp.[1,14]

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên vật liệu

2.1.1 Củ sắn tươi

Sắn được chọn là giống SM937 do Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miềnNam tuyển chọn Giống có thân cây màu đỏ, thẳng, gọn, không phân nhánh, thời gianđạt lượng tinh bột để thu hoạch là 8 – 10 tháng

Nguồn nguyên liệu: Lấy tại địa bàn huyện Ngọc Lặc – Thanh Hóa

2.1.2 Xử lý sơ bộ

Hình 2.1 Sơ đồ quá trình sử lý sơ bộ củ sắn và cắt lát

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Kiểm tra tính chất của nguyên liệu

+ Hàm lượng tinh bột

+ Hàm lượng nước

+ Hàm lượng xơ

- Xây dựng quy trình sản xuất tinh bột sắn

+ Khảo sát tỉ lệ nước và sắn trong quá trình say nghiền

+ Khảo sát tỉ lệ hàm lượng Na2SO3 trong quá trình lắng

+ Khảo sát thời gian sấy

- Kiểm tra tính chất của tinh bột

+ Kiểm tra lượng xơ

+ Kiểm tra lượng tro

+ Kiểm tra hàm lượng axit HCN

+ Kiểm tra độ ẩm

Củ sắn tươiNước

Cácloạiđất,cát

Rửa sơ bộ

Rửa ướt

VỏLọc vỏ

Cắt khúc