Nghiên cứu công nghệ sản xuất tinh bột Acetat sử dụng trong chế biến thực phẩm

: CƠNG NGHỆ SAU THU HOẠCH Mà SỐ: 60.54.10 Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS Ngơ Xuân Mạnh 2. PGS.TS Nguyễn Thị Minh Hạnh Hµ néi, 9/ 2011 Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… i LỜI CAM ðOAN Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tơi, các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác. Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về những số liệu trong bản cam đoan này. Hà Nội, ngày 23 tháng 9 năm 2011 Tác giả Lương Thị Như Hoa Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… ii LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Thị Minh Hạnh, cơ đã dìu dắt em khi em mới bắt đầu làm quen với khoa học. Cơ đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ cho em trong suốt quá trình học tập, làm việc và nghiên cứu tại bộ mơn Cơng Nghệ ðường Bột- Viện Cơng nghiệp Thực Phẩm. Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Ngơ Xuân Mạnh, người đã chỉ bảo, hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và làm luận văn. Em xin chân thành cảm ơn ThS Vũ Thị Thuận- Chủ nhiệm bộ mơn Cơng Nghệ ðường Bột và các đồng nghiệp đã giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại bộ mơn. Cuối cùng em xin được cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã luơn giúp đỡ, động viên em trong suốt thời gian qua. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 9 năm 2011 Lương Thị Như Hoa Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… iii MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN……………………………………………………………...i LỜI CẢM ƠN………………………………………………………………. . ii MỤC LỤC……………………………………………………………………iii DANH MỤC CÁC BẢNG…………………………………………………...vi DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ðỒ..………………………………………...vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT……………………………………………..viii PHẦN I: MỞ ðẦU ......................................................................................... 1 PHẦN II : TỔNG QUAN ............................................................................... 4 2.NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT TINH BỘT ACETAT. ................................ 4 2.1.TINH BỘT ............................................................................................................. 4 2.1.1 Cấu trúc của tinh bột…………………………………………………….4 2.1.2. Một số tính chất của tinh bột............................................................................. 6 2.1.3 Ứng dụng của tinh bột ........................................................................................ 7 2.1.4 Tinh bột sắn……………………………………………………………..8 2.1.5 Tình hình sản xuất và sử dụng sắn ở Việt Nam và trên thế giới………...9 2.2. CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT ACETAT................................. 13 2.2.1 Tính chất của tinh bột acetat............................................................................... 13 2.2.2 Phương pháp tổng hợp tinh bột acetat............................................................... 14 2.2.3 Các tác nhân tham gia quá trình acetyl hĩa tinh bột......................................... 15 2.2.4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ tinh bột acetat trên thế giới và Việt nam. ....... 19 2.2.5 Những ứng dụng tinh bột acetat......................................................................... 21 PHẦN III : NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............. 24 3.1 Nguyên liệu và thiết bị .............................................................................. 24 3.1.1 Nguyên liệu…………………………………………………………….. 24 3.1.2 Thiết bị………………………………………………………………......24 Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… iv 3.2 Các phương pháp nghiên cứu……………………………………………..25 3.2.1 Phương pháp cơng nghệ..................................................................................... 25 3.2.2 Phương pháp phân tích....................................................................................... 26 PHẦN IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...................................................... 29 4.1 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN TÁC NHÂN PHÙ HỢP CHO QUÁ TRÌNH GẮN TẠO TINH BỘT ACETAT................................................................... 29 4.2 NGHIÊN CỨU XÁC ðỊNH CÁC ðIỀU KIỆN ẢNH HƯỞNG ðẾN QUÁ TRÌNH ACETYL HĨA TINH BỘT............................................................... 30 4.2.1 Nghiên cứu xác định tỉ lệ tác nhân gắn thích hợp cho sản xuất tinh bột acetat 31 4.2.2 Nghiên cứu lựa chọn xúc tác thích hợp cho quá trình acetyl hĩa.................... 32 4.2.3 Nghiên cứu xác định pH thích hợp cho quá trình acetyl hĩa tinh bột............. 33 4.2.4 Nghiên cứu xác định nồng độ tinh bột thích hợp cho quá trình acetyl hĩa..... 35 4.2.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian trong quá trình acetyl hĩa tinh bột.36 4.2.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình acetyl hĩa tinh bột……. 37 4.3 NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT LÀM SẠCH, THU HỒI VÀ BẢO QUẢN TINH BỘT ACETAT...................................................................................... 38 4.3.1 Nghiên cứu làm sạch, thu hồi sản phẩm........................................................... 38 4.3.2 Nghiên cứu bảo quản sản phẩm......................................................................... 40 4.4 ðÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM .............................................. 41 4.4.1 Chất lượng sản phẩm.......................................................................................... 41 4.4.2..ðộ trong của dung dịch tinh bột acetat ............................................................. 43 4.4.3. ðộ bền đĩng băng, tan rã................................................................................... 44 4.4.4 Theo dõi trạng thái gel của hồ tinh bột ở nhiệt độ phịng................................. 45 4.5.SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM TINH BỘT ACETAT................................ 46 4.5.1. Sản xuất thử nghiệm.......................................................................................... 46 4.5.2..Ước tính giá thành sản phẩm............................................................................. 48 Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… v 4.6.XÂY DỰNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT ACETAT SỬ DỤNG TRONG CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM .................. 50 4.6.1. Sơ đồ quy trình cơng nghệ................................................................................. 50 4.6.2.Thuyết minh cơng nghệ :.................................................................................... 51 4.7 ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM TINH BỘT ACETAT TRONG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM ………………….......................................................................51 KẾT LUẬN…………………………………………………………………. 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………. ...54 Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Thành phần hố học của củ sắn……………………………………….11 Bảng 4.1: Lựa chọn tác nhân gắn thích hợp cho sản xuất tinh bột acetat........... 29 Bảng 4.2 : Xác định tỉ lệ tác nhân gắn thích hợp ................................................ 31 Bảng 4.3 : Lựa chọn xúc tác thích hợp cho quá trình acetyl hĩa tinh bột .......... 33 Bảng 4.4 : Xác định pH thích hợp cho quá trình acetyl hĩa tinh bột.................. 34 Bảng 4.5 : Xác định nồng độ tinh bột cho quá trình acetyl hĩa.......................... 35 Bảng 4.6: Xác định thời gian thích hợp cho quá trình acetyl hĩa...................... 36 Bảng 4.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ thích hợp ..................................................... 38 Bảng 4.8:Xác định lượng nước rửa phù hợp....................................................... 39 Bảng 4.9: ðánh giá độ bền gốc acetyl trên tinh bột............................................ 39 Bảng 4.10: Xác định chế độ sấy tinh bột biến tính ............................................. 40 Bảng 4.11: Theo dõi thời gian bảo quản tinh bột acetat ở nhiệt độ phịng........ 41 Bảng 4.12: Chất lượng mẫu tinh bột acetat......................................................... 42 Bảng 4.13 :Khảo sát độ trong của sản phẩm....................................................... 43 Bảng 4.14 : Kết quả đo độ bền đĩng băng và tan ra của tinh bột acetat............. 44 Bảng 4.15: Theo dõi gel của hồ tinh bột acetat ở nhiệt độ phịng ..................... 46 Bảng 4.16: Các thơng số kỹ thuật cho sản xuất thử nghiệm............................. 47 Bảng 4.17 : Chất lượng sản phẩm sản xuất thử .................................................. 48 Bảng 4.18 : Ước tính giá thành (cho 100 kg sản phẩm) .................................... 49 Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… vii DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ðỒ Hình 1: Sơ đồ cấu trúc của amyloza .................................................................... 5 Hình 2: Sơ đồ cấu trúc của amylopectin ............................................................... 6 Hình 4.1: ðồ thị biểu diễn DS phụ thuộc vào nồng độ VA................................ 32 Hình 4.2: ðồ thị biểu diễn DS phụ thuộc vào pH............................................... 34 Hình 4.3: ðồ thị biểu diễn DS phụ thuộc vào thời gian phản ứng...................... 37 Sơ đồ 4.6.1: Quy trình cơng nghệ sản xuất tinh bột acetat sử dụng trong cơng nghiệp thực phẩm................................................................................................ 50 Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DS Degree of Substitution FDA Food and Drug Administration Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… 1 PHẦN I: MỞ ðẦU Tinh bột biến tính đang được sử dụng ngày càng nhiều thay thế tinh bột nguyên thủy trong các ngành cơng nghiệp, đặc biệt là cơng nghiệp thực phẩm, nhờ những tính năng ưu việt của mình. Một trong những tinh bột biến tính được dùng với khối lượng lớn đĩ là tinh bột acetat. Tinh bột acetat được sản xuất thơng qua quá trình acetyl hĩa 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, cĩ cấu trúc mạch bền. Dung dịch khơng bị thối hĩa (lại bột), khơng bị cắt mạch trong mơi trường axit. Tinh bột acetat cĩ nhiệt độ hồ hĩa thấp, độ phân tán ổn định trong các sản phẩm thực phẩm khi lưu trữ lạnh đơng, làm chất nhũ hĩa tốt do là dẫn xuất anion (cĩ 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, để làm đặc và giữ cấu trúc định hình tốt mạnh tinh bột khơng bị cắt trong mơi trường axit. Trong sản xuất kem, tinh bột acetat cĩ 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 đơng 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 (cĩ thể bảo quản nhiệt độ thấp hoặc nhiệt độ phịng). Trong dược phẩm, tinh bột acetat sử dụng làm trong cơng thức viên nén cùng kết hợp với nhiều loại thuốc cần giải phĩng nhanh dược chất để phát huy ngay tác dụng của thuốc. Ngồi ra tinh bột acetat cịn được sử dụng nhiều trong cơng nghiệp giấy thay thế celluloza acetat làm căng bề mặt, tăng độ phân tán đồng đều, thấm mực in tốt giấy ... Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… 2 Nguyên liệu cho sản xuất tinh bột acetat là các tinh bột như tinh bột ngơ, khoai tây, sắn ... Ở nước ta nguyên liệu tinh bột rất dồi dào, rẻ tiền nhưng ngồi nhà máy Vedan, ðài Loan chưa cĩ một sơ sở nào sản xuất tinh bột acetat phục vụ cho thị trường nội địa. Chính vì vậy, chúng tơi đã tiến hành nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu cơng nghệ sản xuất tinh bột acetat sử dụng trong chế biến thực phẩm” nhằm xây dựng đựơc quy trình cơng nghệ phù hợp với điều kiện Việt Nam đồng thời nâng cao giá trị kinh tế của tinh bột. Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… 3 Mục tiêu của đề tài: Xây dựng được quy trình cơng nghệ sản xuất tinh bột acetat sử dụng trong chế biến thực phẩm Nội dung nghiên cứu: 1. Nghiên cứu xây dựng quy trình cơng 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 hĩa tinh bột tạo tinh bột acetat - Nghiên cứu các điều kiện kỹ thuật thích hợp cho quá trình acetyl hĩa tinh bột sử dụng cho cơng nghiệp thực phẩm. Tinh bột acetat tạo thành cĩ độ thay thế DS 0,01- 0,1 và acetyl 0,5- 2,5%, khơng cĩ vi sinh vật gây bệnh, khơng cĩ kim loại nặng đảm bảo vệ sinh an tồn thực phẩm 2. Ứng dụng thử nghiệm sản phẩm tinh bột acetat vào sản xuất tương ớt. Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… 4 PHẦN II : TỔNG QUAN 2.NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT TINH BỘT ACETAT. 2.1 TINH BỘT. 2.1.1 Cấu trúc của tinh bột Trong tự nhiên tinh bột là một hợp chất hữu cơ được phân bố rộng rãi sau cellulose. Tinh bột là một polysaccharide chủ yếu cĩ trong các hạt hịa thảo và cây cĩ củ. Lượng tinh bột ở ngơ, lúa mỳ vào khoảng 60- 75%, lúa gạo cĩ thể đạt đến 75-80%, củ sắn 12- 33%, củ khoai tây 24-26% (bột sắn cĩ 70-81% tinh bột, bột khoai tây 70-75%), tinh bột gạo nếp, ngơ nếp amylopectin gần như 100%, trái lại trong tinh bột đậu xanh hàm lượng amylose chiếm khoảng 50%. Ngồi ra tinh bột cịn cĩ 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 monosaccharide kết hợp với nhau nên cĩ khối lượng phân tử lớn và khơng cĩ tính khử, dưới tác dụng của các chất khử tinh bột khơng cĩ khả năng nhận oxy để tạo thành acid hoặc nhận hydro để tạo thành rượu. Tinh bột được cấu tạo bởi hai cấu tử : amylose và amylopectin. Amylose thường chiếm 12-25% cịn amylopectin chiếm 75-85% phân tử tinh bột. Phân tử lượng của amylose là 3.105-1.106 cịn phân tử lượng của amylopectin là 5.104- 1.106 . Phân tử amyloza và phân tử amylopectin đều được cấu thành từ các monosaccharide. Phân tử amylose cĩ các gốc glucose gắn với nhau bằng liên kết α - 1,4 glucoside thơng qua cầu oxi giữa các nguyên tử cacbon thứ nhất và thứ tư của glucose tạo nên một chuỗi dài 200-1000 đơn vị glucose, mạch tạo thành của phân tử amylose là mạch thẳng. Cịn phân tử amylopectin, ngồi liên kết α- 1,4 glucoside cịn cĩ liên kết nhánh α- 1,6 Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… 5 glucoside, vì vậy ngồi cấu trúc mạch thẳng, amylopectin cịn cĩ cấu trúc mạch nhánh, thơng thường cĩ 20-30 gốc glucose giữa 2 điểm phân nhánh . Hai cấu tử của tinh bột là amylose và amylopectin cĩ tính chất hĩa lý khác nhau. Amylose khi tác dụng với phân tử iot cĩ màu xanh, cịn amylopectin cho màu nâu. Amylose dễ tan trong nước ấm và tạo nên một dung dịch cĩ độ nhớt khơng cao. Dung dịch của amylose khơng bền khi nhiệt độ hạ thấp, các dung dịch đậm đặc của amylose nhanh chĩng tạo gel tinh thể và kết tủa khơng thuận nghịch. Khả năng thối hĩa này phụ thuộc vào pH, sự cĩ mặt của các ion kim loại, nồng độ amylose và khối lượng phân tử của amylose Amylopectin cĩ độ kết tinh thấp, là phân tử hấp thụ nhiều nước khi nấu chín tinh bột và là thành phần chủ yếu tạo nên 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 hĩa. Nhiệt độ hồ hĩa của các loại tinh bột trong khoảng 55-700C, hạt tinh bột sẽ trương phồng lên hấp thụ nước vào các nhĩm hydroxide phân cực, khi đĩ độ nhớt của dịch tinh bột tăng lên rất cao, các hạt tinh bột trương nở và kết dính 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 các hạt rất mịn, màu trắng. ðể bảo quản tốt, người ta giữ độ ẩm của tinh bột trong khoảng 12-14% nhằm ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật . Trong cơng nghiệp thực phẩm, tinh bột được sử dụng để tạo sợi, tạo hình, giữ ẩm, tạo độ dẻo, và tăng độ bền của bao bì... [4,5,1,9,10,11,21] Hình 1: Sơ đồ cấu trúc của amylose Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… 6 Hình 2: Sơ đồ cấu trúc của amylopectin 2.1.2 Một số tính chất của tinh bột Trong tinh bột, thành phần amylose cĩ độ tan cao song khơng bền khi hồ hĩa nhanh chĩng gel hĩa, thành phần amylopectin khĩ tan trong nứơc thường , chỉ tan trong nước nĩng. 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 hĩa khi nấu và trạng thái trương nở đựơc sử dụng nhiều hơn trạng thái tự nhiên. Khi hồ hĩa hạt tinh bột trương lên, tăng độ nhớt , tạo gel Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột cĩ ảnh hưởng tới chất lượng và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm đĩ là độ nhớt và độ dẻo Tinh bột sau khi hồ hĩa, để nguội, các phân tử nước sẽ tương tác nhau xắp xếp lại tạo gel. ðể tạo gel dung dịch tinh bột được hồ hĩa cĩ nồng độ đậm Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… 7 đặc vừa phải, sau đĩ để nguội ở trạng thái tĩnh. Sau đĩ một thời gian dài gel tinh bột sẽ co lại, tách nước ra gọi đĩ là hiện tượng thối hĩa. Quá trình này tăng mạnh khi gel để ở trạng thái lạnh đơng rồi sau đĩ tan giá. Các nhĩm hydroxyl trong tinh bột cĩ thể bị oxi hĩa tạo thành andehyt, xeton và tạo thành các nhĩm cacboxyl. Quá trình oxi hĩa thay đổi tùy thuộc vào tác nhân oxi hĩa và điều kiện phản ứng. Quá trình oxi hĩa tinh bột trong mơi trường kiềm bằng hypoclorit là một trong những phương pháp hay được dùng để tạo ra nhĩm cacboxyl trên tinh bột . Quá trình này cịn làm giảm chiều dài mạch tinh bột và tăng khả năng hịa tan trong nước. Các nhĩm hydroxyl trong tinh bột cĩ thể được ete hĩa, este hĩa. Một số mono vinyl đã đựơc sử dùng để ghép vào tinh bột. Quá trình gắn được thực hiện trên tinh bột cĩ gốc hydroxyl tự do. [ 4,11,14,22] 2.1.3 Ứng dụng của tinh bột Tinh bột tự nhiên từ ngũ cốc và các loại củ khác nhau thường chứa khoảng 20-25% amylose. 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 amylose cao hơn hoặc các loại tinh bột đĩ xử lý axit thì sẽ thu được các gel rắn hơn, chúng cũng bền hơn khi nấu vì amylose ở trạng thái tinh thể chỉ trương phồng rất nhẹ ở nhiệt độ cao và khơng làm tăng độ nhớt. Tinh bột giàu amylose cĩ 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 thối hĩa 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 khơng bền khi thời gian nấu kéo dài, nhất là khi khuấy với tốc độ cao và pH thấp. Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… 8 ðiều đĩ sẽ kéo theo sự nổ vỡ các hạt tinh bột hịa 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 maltooligossacharide, maltodextrin và glucose và các sản phẩm thuỷ phân tinh bột khác. Trước đây, thủy phân tinh bột nhờ xúc tác của acid, cơng nghệ này địi hỏi các thiết bị chịu acid, khơng điều chỉnh để tạo thành các sản phẩm mong muốn và ảnh hưởng khơng tốt đến mơi trường. Ngày nay với sự phát triển của khoa học cơng nghệ đã nghiên cứu và sản xuất ra nhiều loại enzyme trong đĩ phải kể đến nhĩm enzyme thuỷ phân tinh bột amylase. Enzyme amylase xúc tác phản ứng thuỷ phân tinh bột triệt để, cĩ tính đặc hiệu cao tạo ra các sản phẩm mong muốn. Tùy thuộc vào mức độ thủy phân và bản chất, nguồn gốc của enzyme sử dụng cĩ thể thu được các sản phẩm khác nhau: siro glucose, glucose bột, siro maltose, siro fructose, maltooligossacharide … 2.1.4 Tinh bột sắn Tinh bột sắn cĩ cấu tạo bởi hai cấu tử amylose và amylopectin giống như các tinh bột khác. Amylose chiếm 12-18%, amylopectin chiếm 78-80%. Nhiệt độ hồ hĩa 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 cĩ pH= 4,5-6,5, tinh bột sắn được sấy khơ màu trắng, ĩng ánh khi nhìn dưới ánh nắng, hàm lượng tinh bột >85%, độ ẩm 12%.. Hạt tinh bột sắn cĩ nhiều hình dạng: hình trịn, bầu dục bề mặt nhẵn. Dưới ánh sáng phân cực cĩ thể thấy rõ các liên kết ngang với mật độ từ trung bình tới dày đặc. Hàm lượng amylopectin, amylose trong tinh bột sắn liên quan tới độ kết dính khi nấu chín và nhiều tính chất ứng dụng cơng nghiệp. Tinh bột sắn cĩ độ nở và độ hịa tan cao, ở dạng keo cĩ độ trong lớn, cĩ khả năng trương nở Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… 9 tốt và xu thế thối hĩa thấp. ðộ trong lớn và tính khơng vị của tinh bột sắn được sử dụng trong cơng nghệ thực phẩm. Khi làm nguội tinh bột sắn ở dạng keo, các phân tử polysaccharide cĩ thể tạo một dạng cấu trúc gel cĩ độ bền cao được sử dụng trong các thực phẩm cần được bảo quản trong thời gian dài Tinh bột sắn về cảm quan cĩ màu sáng trắng, khi hồ hĩa độ nhớt tăng rất nhanh, độ kết dính cao hơn các tinh bột khác như tinh bột khoai lang, khoai tây... Tinh bột sắn khơng cĩ mùi đặc trưng nhưng khi hồ hĩa cĩ 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 khơng địi hỏi sự chăm sĩc nhiều, tinh bột sắn là nguồn nguyên liệu dồi dào và rẻ tiền nhất, giá 1 kg bột sắn khơ khoảng 9000- 10000 đ. Tinh bột sắn là nguồn nguyên liệu sử dụng trong nhiều ngành cơng nghiệp như cơng nghiệp thực phẩm (dùng trong sản xuất siro glucose, đường glucose, mì chính..) cơng nghiệp giấy và cơng nghiệp dệt [1,7,9,10,11,] 2.1.5 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, cĩ trên 55% sản lượng sắn của Thái Lan được sử dụng dưới dạng sắn lát phơi khơ dựng làm thức ăn gia súc, trong đĩ 90% được xuất khẩu sang Châu Âu và chỉ cĩ 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 tồn cầu, sắn đang được tơn vinh là một trong những cây lương thực dễ trồng, thích hợp với những vùng đất đồi, là cây cơng nghiệp triển vọng, cĩ khả năng cạnh tranh cao với nhiều cây trồng khác. Việt Nam cây sắn đang được chuyển đổi nhanh chĩng vai trị từ cây lương thực truyền thống sang cây cơng 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 Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… 10 khẩu và sử dụng trong cơng nghiệp thực phẩm, thức ăn gia súc, nguyên liệu cho các ngành cơng 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 nơng nghiệp Việt nam. Tuy nhiên giá trị hàng hĩa của sản phẩm nơng nghiệp vẫn cịn hạn chế. Lý do chủ yếu là sản xuất nơng nghiệp phần lớn vẫn cung cấp các sản phẩm ở dạng thơ cho thị trường. Việc áp dụng cơng nghệ kỹ thuật mới trong chế biến nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường, hồ nhập với nền kinh tế thế giới đang là nguyện vọng của tồn dân ta. Mặt khác do giá tinh bột cũng như các nơng sản khác thường khơng ổn định, nếu khơng chế biến nâng cao giá trị nơng sản tinh bột sắn sẽ khơng tránh khỏi rủi ro cho cả người trồng và người sản xuất tinh bột sắn. Xây dựng cơng nghệ sản xuất các sản phẩm từ tinh bột sắn là một hướng đầu tư cĩ tiềm năng lớn cho cây sắn nĩi riêng và cho ngành nơng nghiệp nĩi 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 ðơng Nam Á. Ở Việt nam sắn được trồng vào cuối thế kỷ 19 và được coi là loại cây hoa mầu quan trọng. Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… 11 Bảng 1: Thành phần hố học của củ sắn Thành phần Sắn vàng Sắn trắng Nước (%) 63,18 61,90 Tinh bột (%) 34,20 32,90 ðạm tồn phần (%) 0,61 0,13 Chất béo(%) 0,20 0,21 Chất khống(%) 0,50 0,53 Vitamin B1 (mg%) 31 58 Vitamin B2 (mg%) 75 75 Cây sắn hiện nay đang được đánh giá là cây lương thực mang tính cơng nghiệp cĩ triển vọng và cĩ khả năng cạnh tranh với các cây trồng khác. Nước ta đang mở rộng thị trường tiêu thụ sắn với các sản phẩm từ sắn: sắn lát, tinh bột sắn, tinh bột sắn biến tính bằng hĩa học, enzyme, cơ học, maltodextrin, siroglucose… Theo báo cáo ngành sắn và tinh bột sắn thường niên và quý 1 năm 2010 đưa ra những phân tích mới và tồn 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 bùng nổ trong năm 2009, cây sắn đã và đang được đưa vào danh sách những mặt hàng cĩ tiềm năng xuất khẩu. Trong năm 2009- 2010 tại một số vùng nguyên liệu như Yên Bái, hoặc một số tỉnh miền Trung, giá sắn tươi tăng lên chĩng mặt, cĩ nhiều nơi giá lên tới 1,2-1,3 triệu đồng/tấn khiến cây sắn đang trở nên rất hiệu quả đối với những vùng đất đồi, dốc, địa hình rất khĩ canh tác đối với các loại cây trồng khác. Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… 12 Sở dĩ tinh bột sắn bỗng nhiên tăng đột biến là do thị trường Trung Quốc tiêu thụ mạnh mặt hàng tinh bột sắn của Việt nam. Hiện nay, trên tồn quốc đã hình thành nhiều vùng nguyên liệu trồng sắn khắp từ phía Bắc (Yên Bái, Phú Thọ) cho tới miền Trung (Nghệ An, Bình ðịnh) và kéo dài vào nhiều tỉnh miền Trung - Tây Nguyên. Một số doanh nghiệp đã đầu tư sang cả Lào để mở rộng vùng nguyên liệu phục vụ cho cơng 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 trên 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 trên thế giới sau Thái Lan và Indonexia. Năm 2008, cả nước cĩ trên 500.000 ha trồng sắn với sản lượng trên 8 triệu tấn, trong đĩ ðồng bằng sơng Hồng là 102.1 nghìn tấn, Trung du miền núi phía Bắc là 1328 nghìn tấn, Duyên hải miền Trung là 2808.3 nghìn tấn, Tây nguyên là 2356.1 nghìn tấn, ðơng nam Bộ là 2694.5 nghìn tấn (số liệu thống kờ 2008). Nhà máy Vedan ở ðồng Nai với vốn đầu tư nước ngồi và cơng suất lớn nhất ðơng Nam Á. Tồn quốc cĩ trên 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn cĩ quy mơ cơng nghiệp với tổng cơng suất chế biến mỗi năm hơn nửa triệu tấn tinh bột sắn. Tính cho tới hết tháng 11/2009, cĩ 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 hố xuất khẩu chậm và giảm mạnh về giá trị thì tinh bột sắn lại lên ngơi 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%, ðài Loan 2%, Châu Âu (1,7%) và một phần rất nhỏ bắt đầu đến được Nhật Bản... .[5,21] Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nơng nghiệp …………………………… 13 2.2 CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT ACETAT. 2.2.1 Tính chất của tinh bột acetat Tinh bột acetat là một loại tinh bột biến tính cĩ nhĩm acetyl (CH3CO) thay thế vào gốc hydroxyl trong phân tử tinh bột. Tinh bột nguyên thủy ban đầu dễ bị biến dạng khi cĩ tác động của mơi trường ( khi nấu dễ bị phá vỡ, mất độ nhớt ), khơng đồng nhất khi bị acid thực phẩm cắt mạch trong quá trình bảo quản, độ bền vững kém. Tinh bột sau khi hồ hĩa, các phân tử nước sẽ tương tác nhau sắp xếp lại tạo gel, sau đĩ một thời gian dài gel tinh bột sẽ co lại, tách nước ra gọi đĩ là hiện tượng thối hĩa, gel vĩn cục, đục lại. Quá trình này tăng mạnh khi gel để ở trạng thái lạnh đơng rồi sau đĩ tan giá. Tinh bột acetat về cảm quan khơng cĩ gì khác biệt so với tinh bột ban đầu nhưng về tính chất, cấu tạo phân tử cĩ các điểm ưu việt sau: - Khả năng liên kết với nước cao hơn tinh bột thường - Ngăn tình trạng thối hĩa tinh bột: Nhĩm acetyl cĩ tác dụng ngăn sự thối hĩa của amylose trong cấu trúc tinh bột nhờ đĩ ngăn chặn được sự tách nước của sản phẩm, giữ đựơc hình dạng cho các sản phẩm sử dụng tinh bột - ðộ trong của dung dịch : Tinh bột acetat là dẫn xuất anion cĩ độ nhớt cao, huyền phù trong và ổn định hơn tinh bột tự nhiên (tạo dung dịch cĩ độ trong khơng đục lại khi bảo quản). - ðộ bền cao trong mơi trường acid - Cĩ độ nhớt cao khi tinh bột acetat hồ hĩa - Nhiệt độ hồ hố của tinh bột acetat thấp hơn tinh bột tự nhiên là 60C, điều đĩ cĩ ý nghĩa tinh bột acetat phân tán nhanh hơn khi nấu cĩ thể tiết kiệm được năng lượng - Tinh bột acetat là chất tạo nhũ hĩa tốt, dạng dung dịch kết hợp với gelatin, polyvinyl ancho, polycrylate để ổn định trạng thái nhũ tương. Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn._.