Đang tải... (xem toàn văn)
Công nghệ sản xuất maltodextrin từ khoai lang
Nhoùm 22 1 Lôùp: Hc11Tp Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Kỹ thuật Hoá học Bộ môn: Công nghệ Thực phẩm Báo cáo môn Công nghệ chế biến thực phẩm Đề tài: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALTODEXTRIN TỪ KHOAI LANG CBGD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN SVTH: Trần Ngọc Huy_61101387 Hoàng Thị Yến Phương_61102647 Hồ Thị Đỗ Quyên_61102808 Nguyễn Ngọc Huệ Tiên_61103569 Nguyễn Thị Kim Tiến_61103601 Năm học: 2013 – 2014 i Mở đầu Maltodextrin, là một polysaccharide gồm các gốc D – glucose liên kết với nhau bằng liên kết 1 – 4 glycoside, công thức phân tử (C 6 H 10 O 5 ) n .2H 2 O, là sản phẩm từ sự thuỷ phân tinh bột không hoàn toàn với chỉ số DE nằm trong khoảng từ 4 – 20. Maltodextrin tan hoàn toàn trong nước, được chuyển hoá trong cơ thể tương tự như tinh bột, do đó maltodextrin thích hợp cho bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường. Ngoài ra maltodextrin là chất có rất ít và thậm chí không có vị ngọt, không có mùi tinh bột và không ảnh hưởng đến mùi vị các chất khác (Morris, 1984). Vì những đặc điểm đặc biệt nổi bật như trên, nên hiện nay maltodextrin được nghiên cứu và ứng dụng nhiều trong ngành công nghệ thực phẩm. Bằng việc so sánh hai qui trình công nghệ cùng sản xuất Maltodextrin, để chọn ra qui trình thích hợp, đảm bảo chất lượng sản phẩm cũng như tối ưu về kinh tế (chi phí sản xuất, giá thành sản phẩm…) ii MỤC LỤC I. NGUYÊN LIỆU 1 1. Khoai lang 1 1.1. Carbohydrate 1 1.2. Tinh bột 1 1.3. Đường 5 1.4. Chất xơ 6 1.5. Protein 6 1.6. Vitamin 7 1.7. Khoáng 7 2. Enzyme 8 3. Các nguyên liệu phụ 10 3.1. Nước 10 3.2. CaCl 2 , NaOH, HCl, than hoạt tính 11 II. QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ 13 1. Qui trình công nghệ 1 13 1.1 Sơ đồ 13 1.2 Thuyết minh qui trình 15 2. Qui trình công nghệ 2 31 2.1 Sơ đồ khối 31 2.2 Mô tả qui trình 32 3. So sánh hai qui trình công nghệ 38 iii III. SẢN PHẨM 39 1. Tính chất vật lý của Maltodextrin 39 2. Các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm 40 iv Danh mục hình Hình 1.Cấu tạo tinh bột 2 Hình 2.Cấu trúc phân tử Amylose 2 Hình 3.Cấu trúc Amylopectin 3 Hình 4.Phản ứng thủy phân tinh bột 3 Hình 5. Thiết bị loại bỏ tạp chất 15 Hình 6.Thiết bị rửa 16 Hình 7.Thiết bị cắt 17 Hình 8.Thiết bị nghiền răng 18 Hình 9.Thiết bị hồ hóa Jet-cooker 21 Hình 10.Thùng dịch hóa 22 Hình 11.Sơ đồ hồ hóa-dịch hóa 23 Hình 12.Thiết bị tẩy màu bằng than hoạt tính 25 Hình 13.Mô hình lọc khung bản 27 Hình 14.Hình ảnh thực tế của thiết bị lọc khung bản 27 Hình 15.Sơ đồ thiết bị cô đặc ống tuần hoàn 28 Hình 16.Sơ đồ thiết bị sấy 30 Hình 17.Cơ chế trao đổi ion 35 Hình 18.Thiết bị trao đổi ion 35 Hình 19. Mô hình cô đặc bằng membrane 37 Hình 20. Hệ thống thẩm thấu thực tế trong công nghiệp 37 v Danh mục bảng Bảng 1.Thành phần hóa học của khoai lang 1 Bảng 2.Thành phần Glucid của khoai lang 5 Bảng 3.Thành phần acid amin không thay thế của khoai lang 6 Bảng 4.Thành phần vitamin trong khoai lang 7 Bảng 5.Thành phần khoáng trong khoai lang 7 Bảng 6.Chỉ tiêu chất lượng của chế phẩm enzyme Termamyl 9 Bảng 7.Sự thay đổi DE theo nồng độ enzyme sử dụng 9 Bảng 8.Chỉ tiêu chất lượng nước 10 Bảng 9.Chỉ tiêu chất lượng NaOH 11 Bảng 10.Chỉ tiêu chất lượng CaCl 2 12 Bảng 11.Chỉ tiêu chất lượng HCl 12 Bảng 12.Chỉ tiêu chất lượng than hoạt tính 13 Bảng 13. Chỉ tiêu chất lượng bột trợ lọc Diatomit 13 Bảng 14.Độ ổn định của Termamyl 33 Bảng 15.So sánh hai quy trình công nghệ 38 Bảng 16.So sánh chung về hai quy trình 39 Bảng 17.Tính chất vật lí của Matodextrin 39 CNCB Maltodextrin từ khoai lang GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Nhóm 22 1 Lớp: Hc11Tp I. NGUN LIỆU 1. Khoai lang Thành phần hóa học của khoai lang Bảng 1.Thành phần hóa học của khoai lang Thành phần Hàm lượng (%) Nước 68,0 Protein 0,8 Lipid 0,2 Carbohydrate 28,5 Cellulose 1,3 Tro 1,2 1.1. Carbohydrate Carbohydrat là thành phần chủ yếu của chất khơvà chiếm 24-27% trọng lượng tươi.Thành phần của glucid chủ yếu là đường và tinh bột, ngồi ra còn có các chất khác như pectin, cellulose, hemicellulose, chiếm số lượng ít. 1.2. Tinh bột Trung bình chiếm khoảng 60-70% carbohydrate. Tinh bột gồm hai polysaccharide khác nhau: amylose và amylopectin trong đó amylose chiếm khoảng 17-20%. Do đó, tinh bột khoai lang dễ hồ tan trong nước (ấm, nóng) hơn các loại tinh bột giàu amylose khác, do có cấu tạo cồng kềnh nên tinh bột khoai lang khơng có xu hướng kết tinh trở lại và do đó có khả năng giữ nước lớn. CNCB Maltodextrin từ khoai lang GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Nhóm 22 2 Lớp: Hc11Tp Hình 1.Cấu tạo tinh bột Amylose: Cấu trúc phân tử có dạng mạch thẳng, chuỗi dài từ 500-2000 đơn vị glucose, liên kết nhau bằng liên kết glucoside. Phân tử amylose gồm nhiều chuỗi xếp song song với nhau, trong đó các chuỗi cuộn lại thành hình xoắn ốc.Trong cấu tạo của phân tử amylose có 1 đầu khử và 1 đầu khơng khử. Hình 2.Cấu trúc phân tử Amylose Amylopectin: Cấu trúc phân tử có dạng mạch nhánh gồm 600-6000 phân tử glucose liên kết với nhau bằng 2 loại liên kết -1,4 glucoside và -1,6 glucoside. Phân tử amylopectin chỉ có 1 đầu khử duy nhất.Mối liên kết nhánh này làm cho phân tử cồng kềnh hơn, chiều dài của chuỗimạch nhánh này khoảng 25 – 30 đơn vị glucose. Phân tử amylopectin có thể chứa tới 100000 đơn vị glucose. CNCB Maltodextrin từ khoai lang GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Nhóm 22 3 Lớp: Hc11Tp Hình 3.Cấu trúc Amylopectin Tính chất của tinh bột ảnh hưởng đến qui trình sản xuất maltodextrin. Tính chất hố học: Phản ứng thủy phân: là q trình thủy phân liên kết giữa các đơn vị glucose bằng acid hoặc bằng enzyme. Acid và enzyme giống nhau là đều thủy phân các phân tử tinh bột bằng cách thủy phân liên kết 𝛼- D - 1,4 glucoside. Đặc trưng của phản ứng này là độ nhớt của dung dịch giảm nhanh chóng và sinh ra đường. Hình 4.Phản ứng thủy phân tinh bột Phản ứng tạo phức: Khi tương tác với iode, amylase sẽ cho phức màu xanh, amylopectintạo phức với iode cho màu tím đặc trưng. Vì vậy, iode có thể coi là thuốc thử đặc CNCB Maltodextrin từ khoai lang GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Nhóm 22 4 Lớp: Hc11Tp trưng để xác định hàm lượng amylose trong tinh bột bằng phương pháp trắc quang. Để phản ứng được thì các phân tử amylase phải có dạng xoắn ốc để hình thành đường xoắn ốc đơn của amylose bao quanh phân tử iode. Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucose khơng cho phản ứng với iode vì khơng tạo được một vòng xoắn ốc hồn chỉnh. Ngồi khả năng tạo phức với iode, amylose còn có khả năng tạo phức với nhiều chất hữu cơ có cực cũng như khơng cực như: các rượu no, các rượu thơm, phenol, các ceton phân tử lượng thấp. Tính hấp thụ của tinh bột: Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với các chất bị hấp thụ thì bề mặt trong và ngồi của tinh bột đều tham dự. Vì vậy trong q trình bảo quản, sấy và chế biến cần phải hết sức quan tâm tính chất này. Các ion liên kết với tinh bột thường ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột. Khả năng hấp thụ của các loại tinh bột phụ thuộc cấu trúc bên trong của hạt và khả năng trương nở của chúng. Khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột: Xác định khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột cho phép điều chỉnh được tỉ lệ dung dịch tinh bột và nhiệt độ cần thiết trong q trình cơng nghiệp, còn có ý nghĩa trong q trình bảo quản, sấy và chế biến thủy nhiệt. Rất nhiều tính chất chức năng của tinh bột phụ thuộc vào tương tác của tinh bột và nước (tính chất thủy nhiệt, sự hồ hóa, tạo gel, tạo màng). Tính chất vật lí Độ tan của tinh bột: Amylose mới tách từ tinh bột có độ tan cao hơn song khơng bền nên nhanh chóng bị thối hóa trở nên khơng hòa tan trong nước. Amylopectin khó tan trong nước ở nhiệt độ thường mà chỉ tan trong nước nóng. Tinh bột bị kết tủa trong cồn,vì vậy cồn là một tác nhân tốt để tăng hiệu quả thu hồi tinh bột. Sự trương nở: Khi ngâm tinh bột vào nước thì thể tích hạt tăng do sự hấp thụ nước, làm cho hạt tinh bột trương phồng lên. Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở của hạt tinh bột. Độ tăng kích thước khi ngâm vào nước của tinh bột là 28,4%. Tính chất hồ hóa của tinh bột: Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ trạng thái đầu thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hồ hóa. Phần lớn tinh bột bị hồ hóa khi nấu và trạng thái trương nở được sử dụng nhiều hơn ở trạng thái tự nhiên. Các biến đổi hóa lí khi hồ hóa như sau: hạt tinh bột trương lên, tăng độ trong suốt và độ nhớt, các phân tử mạch thẳng và nhỏ thì hòa tan và sau đó tự liên hợp với nhau để tạo thành gel. Nhiệt độ hồ hóa khơng phải là một [...]... cắt mạch tinh bột từ vị trí giữa mạch Nhóm 22 8 Lớp: Hc11Tp CNCB Maltodextrin từ khoai lang GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Các loại enzyme thương mại được sử dụng để thuỷ phân tinh bột trong sản xuất cơng nghiệp được sản xuất chủ yếu từ 2 chủng vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens và Bacillus licheniformis (sản xuất enzyme có tên thương mại là Termamyl hay novozyme) Enzyme được sản xuất từ 2 chủng này có... khoai lang biến động tương đối lớn tuỳ thuộc vào loại đất trồng và phân bón sử dụng Thành phần khống chủ yếu trong khoai lang (% so với trọng lượng tro) Bảng 5.Thành phần khống trong khoai lang Thành phần Hàm lượng (%) Cl K2O 58,1 Na2O 8,1 CaO 5,6 MgO 4,1 Fe2O3 0,54 Mn2O3 Vết P2O5 16,1 SO3 Nhóm 22 2,5 2,9 7 Lớp: Hc11Tp CNCB Maltodextrin từ khoai lang GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Tiêu chuẩn chọn khoai lang. .. thế của khoai lang Hàm lượng (%) Acid amin Arginin Histidine 1,4 Lysine 4,3 Tryptophane 1,8 Phenylalanine 4,3 Methionine 1,7 Threonine 3,8 Leucine 4,8 Isoleucine 3,6 Valine Nhóm 22 2,9 5,6 6 Lớp: Hc11Tp CNCB Maltodextrin từ khoai lang GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn 1.6 Vitamin Khoai lang cóchứa nhiều loại vitamin như C, A, B1, B2, PP, acid pentotenic Tùy vào giống mà hàm lượng vitamin trong khoai lang là... Diatomit Thơng số hóa lý Thành phần Từ tảo biển Chất lượng tự nhiên Bị canxi hóa nhẹ Tỷ trọng khơ (g/l) 320 - 480 Tỷ trọng nước (g/l) 290 - 4000 Độ xốp 1 86% SiO2, 5% Na, 3% Mg, 2% Fe Nguồn gốc II Diatomit ( kích thước 1 – 300 m) 84 - 90 QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ Qui trình cơng nghệ 1 1.1 Sơ đồ Nhóm 22 13 Lớp: Hc11Tp CNCB Maltodextrin từ khoai lang GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Khoai lang Làm sạch sơ bộ Rửa Tạp... hiệu suất của máy có thể từ 200 400L/m2.h Thơng số cơng nghệ: Áp suất lọc: 2 – 5 bar Nhiệt độ: 60 - 650C Kích thước lưới lọc: 0,01 – 0,05 mm Nhóm 22 27 Lớp: Hc11Tp CNCB Maltodextrin từ khoai lang GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn 1.2.11 Cơ đặc Mục đích cơng nghệ Chuẩn bị: cho q trình sấy giúp q trình sấy diễn ra dễ dàng và tiết kiệm chi phí năng lượng trong tồn bộ quy trình sản xuất Khai thác: làm bay hơi... đường tăng từ 5-10 % trọng lượng khoai lang Yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hàm lượng đường trong củ khoai lang là giống, ngồi ra còn có các yếu tố khác như thời gian thu hoạch, bảo quản… Thành phần của đường gồm saccharose, glucose, fructose, và một ít maltose Bảng 2.Thành phần Glucid của khoai lang Hàm lượng (%) Thành phần Saccharosse Glucose Nhóm 22 5,16 ÷ 10,95 2,11 ÷ 4,61 5 Lớp: Hc11Tp CNCB Maltodextrin. .. chọn khoai lang Cấu tạo củ khoai lang gồm 3 phần: Vỏ bao chiếm 1% khối lượng củ Vỏ cùi chiếm 5-12% khối lượng củ Thịt củ Lượng tinh bột trong khoai lang thường dao động từ 15-31%, kích thước hạt tinh bột từ 15-80 m Khơng mọc mầm, hàm lượng tinh bột khơng dưới 14%, tạp chất đất dưới 15%, dập nát dưới 2% Ngun liệu từ bãi chứa được xe xúc đưa vào phễu phân phối 2 Enzyme Cơng nghệ thuỷ phân tinh bột... các giống khoai lang là khơng cao, trung bình khoảng 5% chất khơ Hàm lượng protein thường khơng cao nhưng do khoai lang có năng suất củ cao, nên protein thu được trên một đơn vị trồng trọt là đáng kể, khơng thua kém các loại ngũ cốc Ngồi ra thành phần các acid amin trong protein của khoai lang khá cân đối, nhất là các acid amin khơng thay thế Thành phần acid amin khơng thay thế của củ khoai lang (tính...CNCB Maltodextrin từ khoai lang GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn điểm mà là một khoảng nhiệt độ nhất định.Tùy điều kiện hồ hóa như nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kích thước hạt và pH mà nhiệt độ phá vỡ và trương nở của tinh bột biến đổi một cách rộng lớn Nhiệt độ hồ hố của tinh bột khoai lang: 52 – 64oC, so với những loại tinh bột khác thì nhiệt độ này tương đối thấp, điều mà nhiều nhà sản xuất ln muốn... Các biến đổi của ngun liệu Nhóm 22 16 Lớp: Hc11Tp CNCB Maltodextrin từ khoai lang GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Biến đổi vật lý: Giảm kích thước, ban đầu từ củ khoai ban đầu (15-20 cm) xuống còn nhỏ hơn 3 cm Biến đổi hố sinh: Sự hoạt động của các enzyme oxi hố làm biến đổi màu khoai ở những chỗ bị cắt, nhưng khơng đáng kể Thiết bị và thống số cơng nghệ Thiết bị dạng hình hộp chữ nhật thơng đáy Cho ngun . Khoa Kỹ thuật Hoá học Bộ môn: Công nghệ Thực phẩm Báo cáo môn Công nghệ chế biến thực phẩm Đề tài: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MALTODEXTRIN TỪ KHOAI LANG CBGD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT. trong khoai lang là khác nhau. Ví dụ: khoai lang nghệ còn chứa nhiều β-caroten đến 44,6 %, trong khi cũng giống khoai lang trắng chỉ chứa 0,5% β-caroten. Bảng 4.Thành phần vitamin trong khoai lang. TRÌNH CÔNG NGHỆ 13 1. Qui trình công nghệ 1 13 1.1 Sơ đồ 13 1.2 Thuyết minh qui trình 15 2. Qui trình công nghệ 2 31 2.1 Sơ đồ khối 31 2.2 Mô tả qui trình 32 3. So sánh hai qui trình công nghệ