Chương 5. cnsx tinh bột ngô

5.1. sơ đồ nguyên lý sản xuất tinh bột ngô:

Ngô hạt→làm sạch→ngâm(thêm nước, SO2)→nghiền sơ bộ→tách phôi(phôi→rửa sấy→ép dầu(bỏ bã)→dầu thô→ly tâm→dầu tinh)→dịch cháo→nghiền mịn cháo→tách bã(bỏ bã)→tách gluten(bỏ gluten)→rửa tinh bột→tinh bột ướt→sấy→tinh bột khô.

5.2. các công đoạn chính trong quy trình sản xuất.

5.2.1. ngâm hạt:

là 1trong những khâu công nghệ phức tạp trong quá trình sản xuất tinh bột ngô. Mục đích ngâm là tách khoảng 2/3 lượng chất hòa tan, nâng cao hiệu suất thu hồi tinh bột và nâng cao chất lượng sản phẩm. trong hạt ngô các hạt tinh bột được gắn chặt với nhau bởi vách protein, muốn giải phóng tbot phải làm thay đổi cấu trúc liên kết protein, làm yếu liên kết giữa các hạt tinh bột bằng cách phá hủy khuôn protein. Do đó cần phải ngâm và nghiền hạt trong 1 thời gian nhất định.

*khi ngâm xảy ra các quá trình:

-thay đổi tính chất cơ lý của hạt do liên kết giữa vỏ, phôi, nội nhũ bị phá hủy hay bị yếu đi.

-Thay đổi cấu trúc nội nhũ hạt do sự phá hủy hay giảm mối liên kết giữa các tế bào của nội nhũ cũng như giữa các hạt tinh bột và các phân tử protein trong tế bào.

-Rút ra từ hạt phần lớn các chất hòa tan trong hạt chưa ngâm và những chất hòa tan hình thành trong khi ngâm.

-Làm sạch lần cuối những tạp chất bám trên bề mặt hat.

*có thể tiến hành ngâm ngô trong nước ở nhiệt độ thường, đến cuối quá trình ngâm có thể cho nước nóng chứa 0.18-0.25% H2SO3 vào bể ngâm ngô. Hoặc cũng có thể ngâm ngay trong dung dịch SO2 0.25% ở nhiệt độ 48-52oC. trong khi ngâm, acid sunfuro có tác dụng phân tách hạt ra thành những phần tử riêng, SO2 xâm nhập vào hạt phân cắt các phân tử protein, chuyển 1 phần từ trạng thái hòa tan sang trạng thái hòa tan đồng thời phá hủy 1 phần vỏ và khuôn protein trong hạt. do vỏ bị phá hủy nên các chât hòa tan trong hạt khuếch tán nhanh ra nước ngâm. Ngoài ra H2SO3 còn có tác dụng diệt trùng và tẩy trắng. mặc dù ngâm trong môi trường acid vẫn xảy ra quá trình lên men lactic ( toop = 45-52oC). acid lactic cũng giống như H2SO3 đều có ý nghĩa quan trọng trong quá trình sản xuất tinh bột vì có tác dụng lên protein làm cho hạt mềm. tuy nhiên, acid lactic cũng gây lên bất lợi là nó không bay hơi và khi gia nhiệt trong dung dịch có Ca2+ và Mg2+ dễ dàng đóng cặn trên thiết bị gia nhiệt. mặt khác nếu nồng độ acid lactic cao thì độ hòa tan của protein nguyên thể tăng, gây khó khăn cho sự phân tách tinh bột và gluten. A lactic và H2SO3 còn làm biến tính tinh bột trong khi ngâm, mức độ biến tính phụ thuộc vào nồng độ acid, nhiệt độ và thời gian ngâm. Do ảnh hưởng của các acid này mà độ nhớt của hồ tinh bột giảm khoảng 10-20%. Thực tế sản xuất dùng nước ngâm có nồng độ SO2 0.18-0.25% và nhiệt độ 48-52oC.

*các chỉ tiêu chủ yếu cần đạt được sau quá trình ngâm:

-Độ ẩm của hạt sau khi ngâm 40-46%.

-Chất hòa tan trong hạt sau khi ngâm khoảng 2-2.5%, nếu cao hơn thì khó tách tinh bột và gluten bằng máy phân ly và cyclon nước, chất lượng tinh bột thành phẩm giảm do lẫn nhiều chất hòa tan.

-Độ acid của hạt ngâm sau khi rửa không quá 70ml NaOH 0.1N để trung hòa 100g chất khô.

Độ acid phụ thuộc vào chất lượng hạt và chế độ ngâm. Độ acid cao có thể do hạt bị hỏng trong thời gian bảo quản, ngâm ở nhiệt độ thấp hoặc không đủ SO2, trước khi đưa sang nghiền rửa hạt không kỹ, độ acid của nước gạn gluten đưa vào rửa cao...

5.2.2. nghiền sơ bộ và tách phôi:

*nghiền sơ bộ hay còn gọi là quá trình đập vụn nhằm mục đích phá vỡ hạt thành mảnh để tách phôi dễ dàng đồng thời thu được tỷ lệ tinh bột cao hơn. Phôi ngô sau khi ngâm trở nên đàn hồi và liên kết với nội nhũ yếu đi nên khi nghiền trong điều kiện nhất định phôi sẽ tách rời với các mảnh nội nhũ và không bị vụn nát.

*để nghiền sơ bộ người ta dùng máy nghiền đĩa kim loại có 1 đĩa cố định và 1 đĩa quay. Nghiền sơ bộ lần thứ nhất yêu cầu đập hạt thành 5-6 phần. nghiền sơ bộ lần thứ 2 cần đảm bảo giải phóng hết phôi khỏi nội nhũ nhưng không làm vụn phôi.

*quá trinh nghiền tốt hay không phụ thuộc vào các yếu tố: quá trình ngâm, trạng thái máy nghiền, độ ẩm của sản phẩm, quá trình làm việc của máy rây và sự tiếp liệu đều đặn.

-nếu quá trình ngâm không thực hiện tốt hoặc sau khi ngâm để nguội rồi nghiền thì khó tách phôi vì như vậy phôi ít tính đàn hồi dễ bị vụn nát.

-trạng thái máy nghiền cũng ảnh hưởng đến quá trình nghiền. nếu 2 đĩa nghiền không thật song song thì khe hở giữa các răng sẽ không đều nên khi nghiền cũng sẽ làm phôi bị vụn nát.

-độ ẩm của sản phẩm cao thì khó nghiền, tốn năng lượng. độ ẩm thấp thì dễ dính răng máy. Thường khống chế độ ẩm sản phẩm nghiền khoảng 78%

-hệ thống rây làm việc không tốt thì sản phẩm vào máy nghiền lần 2 sẽ lẫn nhiều tinh bột, gluten tự do và các phần tử nội nhũ nhỏ, dẫn tới giảm hiệu suất nghiền.

*tách phôi: quá trình tách phôi dựa trên nguyên tắc về sự chênh lệch khối lượng riêng của phôi và ngô mảnh. Phôi chứa khoảng 50-55% chất béo (tính theo phôi khô) nên tỷ trọng của phôi cần chú ý đến 1 số thông số kỹ thuật:

-nồng độ dịch bột 14-17 oBx

-nhiệt độ dung dịch 37-40oC (nếu nhiệt độ <30oC thì sẽ làm tăng độ nhớt của dung dịch dẫn đến làm chậm việc tách phôi)

trong các nhà máy sản xuất tinh bột ngô với quy mô nhỏ, người ta thường sử dụng các cyclon nước để tách phôi.

5.2.3. nghiền mịn:

Sau khi tách phôi thu được dịch cháo mà phần rắn bao gồm các phần tử nhỏ, vỏ liên kết với nội nhũ, mảnh nội nhũ nguyên, các hạt tinh bột và các phần tử gluten. Mục đích của khâu nghiền mịn là giải phóng triệt để các hạt tinh bột liên kết với vỏ và các mảnh nội nhũ trong cháo.

Để nghiền mịn có thể dùng cối nghiền hay các loại máy nghiền hiện đại khác.

Để khỏi nghiền lại tinh bột tự do, gluten và các phần tử cellulose nhỏ, giảm tải lượng máy nghiền, cháo trước khi nghiền mịn cần qua rây với kích thước lỗ rây 1.6-1.8mm. dịch bột qua rây được đưa tiếp qua 2 lần rây lụa No61 và No62 và thu được sữa tinh bột đầu chuyển qua rây tinh chế để tách bã nhỏ. Phần không lọt qua rây đường kính lỗ 1.6-1.8mm được đưa đi nghiền mịn.

Vỏ hạt chủ yếu là cellulose nên sau khi nghiền mịn vẫn không bị nát, gọi là bã lớn không lọt qua rây đường kính lỗ 05-0.6mm và không lọt qua rây lụa số hiệu cao.

5.2.4. tách tinh bột từ cháo và tinh chế sữa tinh bột:

5.2.4.1. rây và tinh chế sữa tinh bột: cháo sau khi nghiền mịn là hỗn hợp gồm bã lớn, bã nhỏ, rửa tách tinh bột tự do và tinh chế sữa tinh bột hỗn hợp với gluten. Dịch cháo sau khi được nghiền mịn được đưa qua một hệ rây và rửa nhiều lần để tách bã lớn, bã nhỏ. Sau đó sữa tinh bột đã tinh chế được đưa sang khâu tách tinh bột khỏi gluten bằng máy ly tâm chuyên dùng. Trong quá trình tinh chế sữa tinh bột, người ta thường bổ sung 1 lượng H2SO3 nhằm hạn chế sự phát triển của vi sinh vật gây thối trên bề mặt rây và gây khó khăn cho quá trình tách tinh bột khỏi gluten sau rây. Sữa tinh bột có nồng độ H2SO3 khoảng 0.05% (pH=4.3-4.5) và nhiệt độ 43-520C thì hầu hết các vi sinh vật gây thối đều bị chết. chi phí H2SO3 nồng độ 0.05% cho 100kg hạt khô như sau:

-rửa tách bã lớn 25-30l

-rửa tách bã nhỏ 12-15l

-rửa tách phôi vụn 1-2l

5.2.4.2. tách tinh bột khỏi gluten:

*sữa tinh bột sau khi tinh chế ở điều kiện sản xuất bình thường có thành phần như sau (%CK):

-tinh bột: 88-92

-protein: 6-10

-chất béo: 0.5-1.0

-Chất hòa tan: 2.5-4.5

-Acid H2SO3 : 0.035-0.045

-Tro: 0.2-0.4

Về thành phần hóa học, sữa tinh bột là dịch thể không đồng nhất, bao gồm các hạt tinh bột, gluten, nước chứa các chất hòa tan và 1 ít các phần tử bã rất nhỏ lọt qua rây No67. nếu rửa hạt không sạch còn có 1 ít cát sạn.

Để tách tinh bột khỏi gluten người ta dựa vào sự khác nhau về khối lượng riêng của các cấu tử trong sữa tinh bột. khối lượng riêng của tinh bột là 1.61, của gluten là 1.08, bã là 1.3 và cát là 1.95kg/l.

*Có thể dùng phương pháp lắng hoặc ly tâm để tách tinh bột

-tốc độ lắng phụ thuộc vào các yếu tố:

pH môi trường: nếu pH giảm tới giới hạn nhất định thì tốc độ lắng tăng vọt và ngược lại pH tăng thì tốc độ lắng giảm. pH thích hợp: 3.8-4.2, tương ứng với hàm lượng SO2 trong sữa khoảng 0.04-0.05%

nhiệt độ môi trường: khi nhiệt độ thay đổi thì độ nhớt của dịch cháo thay đổi. tốc độ lắng tỷ lệ nghịch với độ nhớt môi trường. nhiệt độ thích hợp: 35-360C. nếu nhiệt độ >380C thì lớp tinh bột lắng không rắn mà bị xốp.

Nồng độ sữa tinh bột:nồng độ cao thì độ nhớt tăng, quá trình lắng sẽ chậm, nồng độ thích hợp 11-120Bx

-Hiệu suất tách tinh bột và gluten trên máng phụ thuộc vào tốc độ dòng sữa tinh bột, tốc độ lắng của các phần tử tinh bột, gluten và chiều dày lớp sữa trên máng.

-tinh bột lắng trên máng thành lớp không đều, khoảng 2m đầu máng lớp tinh bột dày nhất(khoảng 120mm). nếu để dày hơn sẽ làm tổn thất 1 lượng tinh bột không kịp lắng ra khỏi máng vì khi lớp tinh bột dày dần lên thì độ dốc tăng tốc độ dòng chảy tăng. Khoảng cuối máng chủ yếu là gluten tạp chất nhẹ và các hạt tinh bột nhỏ.

- tinh bột lắng trên máng có độ ẩm 50%, có hàm lượng protein trung bình 0.6-0.8% chất béo 0.11%, tro 0.1%, và chất hòa tan 0.5%

-sản phẩm ra khỏi máng có nồng độ 3-4obx, thành phần trung bình sản phẩm ra khỏi máng (%CK) gồm: tinh bột 35 -45%, protein 40-50%, chất béo 5-8%, tro 0.8-1.5%

-nếu hàm lượng SO3 của sữa tinh bột dưới 0.04% sẽ làm cho vi sinh vật gây hại hoạt động gây ảnh hưởng xấu tới quá trình lắng, trong tinh bột sẽ lẫn nhiều gluten.

5.2.5 thu gluten: mặc dù các hạt gluten có kích thước nhỏ (1-2µm) nhưng trong quá tình lắng sinh ra sự kết tụ những phần tử kích thước lớn cho nên có thể lắng dễ dàng. Tốc độ lắng và độ chặt của lớp gluten lắng phụ thuộc vào hàm lượng tinh bột nhiệt độ của dịch thể và hàm lượng SO2. lượng tinh bột nhiều thì lắng nhanh và lớp gluten lắng chặt. Nhiệt độ cao thì lắng tốt nhưng chỉ đến 38oC, hàm lượng SO2 < 0.03% sẽ khó lắng do vi sinh vật gây nên. Thường sau khoảng 6-8h thì lớp gluten sẽ chặt và các phần tử lơ lửng trong nước gạn khoảng 0.06-0.12%. Thường tiến hành lắng 2 lần trong thời gian 6-12h.

5.2.6 Rửa tinh bột: sữa tinh bột sau khi lắng tách gluten còn chứa khá nhiều chất hòa tan chủ yếu là protein và tro, nên đòi hỏi phải rửa nhiều lần để tách chất hòa tan đến mức tối đa, đảm bảo tiêu chuẩn tinh bôt, có thể rửa từ 2 đến 4 hoặc 5 lần tùy theo yêu cầu sản phẩm, chẳng hạn: tinh bột dùng để sản xuất gluco tinh thể phải rửa 4 lần. Để rửa tinh bột có thể dùng máy lọc chân không hay cyclon nước (sẽ đảm bảo chất hòa tan trong tinh bột <0.1% và protein <0.5%).