Khảo sát và đề xuất biện pháp tăng tốc độ lắng trong quy trình sản xuất bột gạo

“KHẢO SÁT VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP TĂNG TỐC ĐỘ LẮNG TRONG QUI TRÌNH SẢN XUẤT BỘT GẠO” do sinh viên TRẦN THANH BÌNH thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm và thông qua. Giáo viên hướng dẫn Giáo viên phản biện VĂN MINH NHỰT TRẦN LÊ QUÂN NGỌC Cần Thơ, ngày tháng năm 2007 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng ii LỜI CẢM TẠ Xin chân thành cám ơn thầy Văn Minh Nhựt đã tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu và truyền đạt những kiến thức bổ ích giúp tôi hoàn thành tốt đề tài này. Chân thành cám ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ, Ban chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp & SHƯD cùng các Thầy, Cô trong Bộ môn công nghệ thực phẩm đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường. Thành thật biết ơn cán bộ phòng thí nghiệm và các bạn sinh viên lớp Công nghệ thực phẩm K28 đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến và tạo điều kiện tốt để tôi thực hiện đề tài luận văn này đúng thời gian cho phép. Chân thành cám ơn! Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng iii TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Mục tiêu nghiên cứu chính của đề tài là khảo sát tốc độ lắng của hạt bột từ đó đề xuất biện pháp tăng tốc độ lắng nhằm rút ngắn thời gian lắng trong qui trình sản xuất bột gạo. Đề tài tập trung khảo sát tốc độ lắng của hạt bột trong quá trình lắng trọng lực và lắng ly tâm bằng cách đo hàm lượng bột chưa lắng theo thời gian đồng thời cũng làm rõ ảnh hưởng của việc kéo dài thời gian lắng đến độ chua của bột. Đề tài cũng khảo sát khả năng tách cặn của xyclon thủy lực bằng cách đo kích thước hạt bột sau mỗi lần tách dựa vào kích thước của bột thương mại làm chuẩn. Kết quả nghiên cứu cho thấy rõ ở lắng ly tâm sẽ rút ngắn thời gian lắng rất nhiều lần so với lắng trọng lực và xyclon thủy lực làm việc có hiệu quả với hệ thống 5 xyclon. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng i MỤC LỤC Trang MỤC LỤC .....................................................................................................................................i DANH SÁCH BẢNG ................................................................................................................. iii DANH SÁCH HÌNH ...................................................................................................................iv CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ...........................................................................................................1 1.1 Đặt vấn đề...........................................................................................................................1 1.2 Mục tiêu..............................................................................................................................1 1.3 Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................................1 CHƯƠNG II: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ......................................................................................2 2.1 Sơ lược về gạo và tấm ........................................................................................................2 2.1.1 Gạo .............................................................................................................................2 2.1.2 Tấm.............................................................................................................................2 2.2 Hạt tinh bột.........................................................................................................................2 2.2.1 Hình dáng và kích thước.............................................................................................2 2.2.2 Cấu tạo hạt tinh bột.....................................................................................................3 2.2.3 Một số tính chất của hạt tinh bột ................................................................................4 2.3 Khái quát công nghệ sản xuất tinh bột ...............................................................................5 2.3.1 Qui trình sản xuất .......................................................................................................5 2.3.2 Thuyết minh qui trình .................................................................................................6 2.4 Quá trình lắng và xyclon thuỷ lực ......................................................................................9 2.4.1 Lắng trong trường lực ly tâm......................................................................................9 2.4.2 Xyclon thuỷ lực ........................................................................................................11 CHƯƠNG III: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM.....................................13 3.1 Thời gian thí nghiệm ........................................................................................................13 Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng ii 3.2 Địa điểm thí nghiệm.........................................................................................................13 3.3 Phương tiện thí nghiệm ....................................................................................................13 3.3.1 Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm .....................................................................................13 3.3.2 Hoá chất ....................................................................................................................13 3.3.3 Nguyên liệu...............................................................................................................13 3.4 Nội dung thí nghiệm.........................................................................................................13 3.4.2 Thí nghiệm 1.............................................................................................................13 3.4.3 Thí nghiệm 2.............................................................................................................14 3.4.1 Thí nghiệm 3.............................................................................................................14 3.4.4 Thí ngiệm 4...............................................................................................................15 CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................................17 4.1 Khảo sát tốc độ lắng và ảnh hưởng của tốc độ lắng của hạt bột trong trường trọng lực .................................................................................................................................17 4.1.1 Khảo sát độ acid của bột thay đổi theo thời gian lắng ..............................................17 4.1.2 Khảo sát tốc độ lắng và lượng bột sót ......................................................................17 4.2 Khảo sát tốc độ lắng của hạt bột trong trường lực ly tâm của máy ly tâm.......................18 4.3 Khảo sát kích cỡ hạt bột và chọn kích thước cho xyclon thủy lực...................................19 4.4 Khảo sát hiệu quả làm việc của xyclon thủy lực ..............................................................23 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................................34 5.1. Kết luận ...........................................................................................................................34 5.2. Đề nghị ............................................................................................................................34 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................................32 PHỤ LỤC Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng iii DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Thành phần hoá học của gạo ...........................................................................................2 Bảng 2: Độ acid thay đổi theo thời gian lắng..............................................................................17 Bảng 3: Vận tốc lắng của hạt bột trong lắng trọng lực ...............................................................17 Bảng 4: Lượng bột sót trong quá trình lắng trọng lực.................................................................18 Bảng 5: Lượng bột sót trong quá trình lắng ly tâm ở 1500 v/phút..............................................18 Bảng 6: Kích thước các hạt bột của bột thương mại ...................................................................19 Bảng 7: Kích thước các hạt của bột chưa tách cặn .....................................................................20 Bảng 8: Kích thước của các hạt bột chưa qua xyclon .................................................................23 Bảng 9: Kích thước của các hạt bột qua xyclon 1 lần.................................................................24 Bảng 10: Kích thước các hạt bột sau khi qua xyclon 2 lần .........................................................25 Bảng 11: Kích thước các hạt bột sau khi qua xyclon 3 lần .........................................................26 Bảng 12: Kích thước các hạt bột sau khi qua xyclon 4 lần .........................................................27 Bảng 13: Kích thước các hạt bột sau khi qua xyclon 5 lần .........................................................28 Bảng 14: Kích thước các hạt của bột cặn chưa qua xử lí ............................................................29 Bảng 15: Kích thước các hạt bột cặn sau khi thu hồi 1 lần.........................................................30 Bảng 16: Kích thước các hạt bột cặn sau khi thu hồi 2 lần.........................................................31 Bảng 17: Thể tích cặn được tách ra.............................................................................................32 Bảng 18: Năng suất làm việc của xylon......................................................................................32 Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng iv DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Hạt tinh bột ......................................................................................................................3 Hình 2: Cấu trúc Amylose và amylopectin ...................................................................................3 Hình 3: Mô hình xyclon thuỷ lực................................................................................................15 Hình 4: Đồ thị biểu diễn độ bột sót giữa lắng trọng lực và lắng ly tâm theo thời gian..............19 Hình 5: Đồ thị biểu diễn kích cỡ hạt của bột thuơng mại theo % khối lượng............................20 Hình 6: Đồ thị biểu diễn kích cỡ hạt của bột chưa tách cặn theo % khối lượng .........................21 Hình 7: Xyclon thủy lực..............................................................................................................22 Hình 8: Đồ thị biếu diễn kích cỡ các hạt bột chưa qua tách cặn theo % khối lượng ..................23 Hình 9: Đồ thị biểu diễn kích thước hạt bột qua xyclon một lần theo % khối lượng .................24 Hình 10: Đồ thị biểu diễn kích cỡ hạt bột qua xyclon 2 lần theo % khối lượng.........................25 Hình 11: Đồ thị biểu diễn kích thước hạt bột qua xyclon 3 lần theo % khối lượng....................26 Hình 12: Đồ thị biểu diễn kích thước hạt bột qua xyclon 4 lần theo % khối lượng....................27 Hình 13: Đồ thị biểu diễn kích thước hạt bột qua xyclon 5 lần theo % khối lượng....................28 Hình 14: Đồ thị biểu diễn kích thước các hạt bột cặn chưa qua xử lí theo % khối luợng...........29 Hình 15: Đồ thị biểu diễn kích thước các hạt bột cặn qua xử lí 1 lần theo % khối luợng ..........30 Hình 16: Đồ thị biểu diễn kích thước các hạt bột cặn qua xử lí 2 lần theo % khối luợng ..........31 Hình 17: Sơ đồ tóm tắt công đoạn lắng bằng lực ly tâm.............................................................33 Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 1 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Do lợi thế về nguồn nguyên liệu lúa gạo khá dồi dào và tận dụng được tấm, một dạng phụ phẩm trong sản xuất gạo nên ngành nghề sản xuất tinh bột ở nước ta hiện nay khá phát triển. Tinh bột gạo được sản xuất từ gạo, tấm có vai trò quan trọng trong sản xuất thực phẩm và các ngành công nghiệp khác như: công nghiệp giấy, dược, ... Tinh bột gạo sau khi sản xuất trên thị trường được gọi là bột gạo lọc có ưu điểm là tiện lợi dễ sử dụng, lại có thể sử dụng ở dạng tươi (còn ướt) hay ở dạng khô. Việc sản xuất bột gạo lọc ở qui mô công nghiệp hay thủ công đều được. Nhưng do sản xuất ở qui mô thủ công cần vốn đầu tư thấp phù hợp với điều kiện kinh tế nhiều gia đình nên phổ biến hơn. Dù sản xuất ở qui mô thủ công hay công nghiệp thì hiện nay qui trình sản xuất còn tốn nhiều thời gian, đặc biệt là công đoạn lắng cần thời gian dài ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, làm sản phẩm bị chua đồng thời cũng làm giảm hiệu quả kinh tế trong sản xuất. 1.2 Mục tiêu Mục tiêu đặt ra là nghiên cứu tìm phương pháp rút ngắn thời gian lắng trong sản xuất bột gạo bằng cách sử dụng xyclon thuỷ lực và máy ly tâm. 1.3 Nội dung nghiên cứu - Xác định kích thước hạt bột. - Khảo sát tốc độ lắng và hàm lượng bột chưa lắng theo thời gian ở lắng trọng lực và lắng ly tâm - Khảo sát độ chua của bột theo thời gian lắng - Chọn kích thước cho xyclon và khảo sát hiệu quả làm việc của xyclon Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 2 CHƯƠNG II: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Sơ lược về gạo và tấm 2.1.1 Gạo Gạo là sản phẩm được chế biến từ lúa qua quá trình xay xát và phân loại. Chất lượng của gạo chịu ảnh hưởng của chất lượng lúa và công nghệ xay xát. Gạo có thành phần hoá học như sau Bảng 1: Thành phần hoá học của gạo (có trong 100g kể cả thải bỏ) Thành phần hoá học Gạo Gạo nếp Tỷ lệ ăn được (%) Thành phần (%) H2O Protein Lipid Glucid Cellulose Tro Khoáng (mg%) Ca P Fe Vitamin (mg%) B1 B2 PP 98,5 13,5 7,5 1,0 75,0 0,4 0,8 29,6 102,4 1,3 0,1 0,03 1,6 98,5 13,8 8,0 1,5 73,8 0,6 0,8 31,5 96,5 - 0,14 - - (Bùi Huy Đáp, 1980) 2.1.2 Tấm Là sản phẩm phụ trong quá trình chế biến gạo, do gạo gãy hình thành. Trong tấm có chứa các phần tử không đồng nhất về kích thước và có thể phân chia thành các loại tấm khác nhau: tấm cỡ 1/2, tấm cỡ 3/4, ...(Bùi Huy Đáp, 1980) 2.2 Hạt tinh bột 2.2.1 Hình dáng và kích thước Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 3 Hình 1: Hạt tinh bột ( Hạt tinh bột gạo có hình đa giác, kích thước từ 2 – 10 µm là hạt có kích thước nhỏ nhất trong các loại hạt tinh bột. Kích thước này có ảnh hưởng đến các tính chất vật lý và hoá học của hạt tinh bột (Nhan Minh Trí và Vũ Trường Sơn, 2000). 2.2.2 Cấu tạo hạt tinh bột Tinh bột có công thức phân tử là (C6H10O5)n. Được cấu tạo từ hai thành phần chủ yếu: amylose và amylopectin. Tuỳ theo nguyên liệu sản xuất tinh bột, mà tinh bột chứa amylose và amylopectin với tỷ lệ khác nhau. Ở gạo tỷ lệ đó khoảng 18,5% amylose và 81,5% amylopectin. Phân tử amylose có cấu tạo mạch thẳng không phân nhánh, mỗi mạch có từ 200 đến hàng nghìn gốc glucose liên kết với nhau theo liên kết α-1,4 glucozid. Amylose có trọng lượng phân tử khoảng 50.000 ÷ 160.000. Do cấu trúc mạch thẳng amylose có số gốc hydroxyl tự do nhiều nên dễ hoà tan trong nước ấm. Trong khi ở điều kiện bình thường chúng thường ở dạng tinh thể. Hình 2: Cấu trúc Amylose và amylopectin ( 8&sa=N&tab=wi) Amylose pectin có cấu tạo vô định hình, có dạng phân nhánh. Ngoài liên kết α-1,4 glucozid các phân tử glucose còn liên kết với nhau theo liên kết α-1,6 glucozid Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 4 mỗi nhánh có không quá 24 gốc glucose. Amylose pectin có khối lượng khoảng 2 ÷ 4.108, tan trong nước ở nhiệt độ cao tạo thành dung dịch có độ nhớt cao và rất bền vững (Nhan Minh Trí và Vũ Trường Sơn, 2000). 2.2.3 Một số tính chất của hạt tinh bột a. Tính chất hấp thụ và phản hấp thụ của tinh bột Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với các chất hoà tan thì bề mặt bên trong và bên ngoài đều tham dự. Tinh bột có khả năng hút hơi nước và các loại khí gọi là tính hấp thụ, ngược lại trong một số điều kiện nhất định bột có thể nhả khí ra môi trường xung quanh, dựa vào tính chất này có thể ứng dụng các nguyên lý bảo quản và chế biến. b. Tính hoà tan và hút ẩm Ở nhiệt độ thường tinh bột không có khả năng hoà tan trong nước, cồn, ete, banzen, cloroform. Tinh bột có khả năng hoà tan trong dung dịch kiềm và dung dịch của một số kim loại nặng, riêng thành phần amylose của tinh bột có khả năng hoà tan trong nước ấm. Tuy không hoà tan nhưng trong nước tinh bột vẫn hút 25 ÷ 30 % nước và hầu như không trương nở tinh bột. c. Tính hồ hoá của tinh bột Khi đun nóng tinh bột trong nước, tính chất vật lý của tinh bột biến đổi nhiều, ở trạng thái này độ nhớt và khả năng xuyên sáng của dung dịch tinh bột tăng lên rất rõ, chất khô hoà tan bị hao hụt 4%. Thể tích hạt tinh bột tăng lên rất nhiều lần cho đến khi hạt tinh bột bị rách và giải phóng các thành phần amylose và amylopetin ở dạng cấu trúc vô định hình, nhiệt độ ở trạng thái này gọi là nhiệt độ hồ hoá. Sự hồ hoá tinh bột không xảy ra ở nhiệt độ nhất định mà thay đổi tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố, thường nhiệt độ hồ hoá trong khoảng 68 ÷ 780C. d. Tính chất thoái hoá của tinh bột Đây là quá trình ngược lại của sự hồ hoá. Nếu dung dịch từ tinh bột được làm nguội từ từ và sau đó giữ ở nhiệt độ nhỏ hơn 350C, tinh bột mất tính hoà tan, nước trong tinh bột tách ra,tinh bột ở trạng thái kết tủa và lắng xuống dưới dạng tinh thể. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 5 Sự thoái hoá của tinh bột chủ yếu do thành phần amylose của tinh bột gây nên (Nhan Minh Trí và Vũ Trường Sơn, 2000). 2.3 Khái quát công nghệ sản xuất tinh bột 2.3.1 Qui trình sản xuất Nguyên Liệu Ngâm Rửa Nghiền Bòng Thô Khuấy Múc Lắng Bòng Tinh Bột Tươi Phơi, Sấy Bột Khô Bao Gói Sản Phẩm Tinh Bột Khô Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 6 2.3.2 Thuyết minh qui trình a. Nguyên liệu Có thể sử dụng gạo hoặc tấm có chất lượng cao, ít lẫn tạp chất: sạn, đá, bông cỏ, ... Không có trấu, hạt hư. Việc sử dụng tấm sẽ tận dụng được nguồn phụ phẩm lớn mà trong quá trình chế biến gạo có được đồng thời mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn . Tuy nhiên việc sử dụng tấm cũng cần chọn tấm có cỡ tương đối lớn: cỡ 1/2 hoặc cỡ 3/4, việc sử dụng tấm nhỏ quá sẽ có lẫn nhiều phôi hạt, tạp chất, chất lượng tinh bột không cao. b. Ngâm Nguyên liệu được ngâm trong các bể xi măng hoặc các lu, ngâm với nước tự nhiên nhằm làm sạch bớt một phần chất bẩn và cám bên ngoài. Khi ngâm các chất dính bên ngoài hạt gạo sẽ trôi ra nước ngâm, theo nước ngâm ra ngoài. Hoà tan một số chất màu: có một số chất màu ở phần vỏ cám của gạo sẽ làm sậm màu bột nếu không được lấy ra. Ngâm, vo gạo có thể lấy ra được phần lớn các chất màu này. Làm cho nguyên liệu mềm để xay dễ dàng, đây là tác dụng quan trọng nhất của ngâm. Hạt gạo, tấm hút nước thấm vào bên trong tế bào và vào khoảng trống giữa các tế bào, làm cho tế bào mềm hơn, đồng thời các tế bào ướt sẽ rời ra, vì vậy sau khi ngâm đủ thời gian hạt gạo trở nên hạt gạo trở nên dễ xay hơn rất nhiều. c. Rửa Rửa trong nước sạch giúp loại bỏ tạp chất, cám, ... được tách ra trong quá trình ngâm, việc rửa kỹ sẽ làm các tạp chất tách ra hoàn toàn. Tạp chất: cát, đá, đất, ... không những ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm mà còn ảnh hưởng tới thiết bị trong quá trình nghiền. Công đoạn rửa có thể rửa bằng tay hoặc dùng máy rửa có cách khuấy. Thời gian rửa sẽ tuỳ theo gạo bẩn nhiều hay ít. Lượng nước sử dụng khoảng 200 – 400% so với nguyên liệu. d. Nghiền Nhằm phá vỡ tế bào giúp các hạt tinh bột dễ dàng thoát ra ngoài. Sau khi tế bào được phá vở, các hạt tinh bột trôi ra ngoài. Tuy vậy, vẫn còn sót lại một số hạt tinh bột còn kết dính với nhau gây ảnh hưởng tới quá trình thu hồi tinh bột do vậy khâu Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 7 này có ý nghĩa quan trọng đến hiệu suất thu hồi tinh bột nên cần nghiền mịn và đồng đều hiệu suất thu hồi sẽ cao. Thiết bị sử dụng để nghiền có thể là cối xay đá hoặc máy nghiền búa làm việc liên tục. e. Bòng thô Mục đích: tách nước chua trong khối bột nghiền, làm giảm các chất hoà tan trong khối bột, thực chất là quá trình rửa dịch bột. Dịch bột sau khi xay được chứa trong các túi vảy để bòng cho ráo nước. Để rút ngắn thời gian bòng người ta có thể nén các túi bòng bằng các tảng đá. Độ ẩm của khối bột sau khi bòng khoảng 47 – 49%, thời gian khoảng 25 – 40 phút. f. Khuấy (Đánh tơi) Nhằm tách các hạt tinh bột còn dính trên vách tế bào ra thành tinh bột tự do đồng thời làm tăng khả năng hoà tan của các chất màu vào nước để tách ra khi lắng. Thời gian khuấy khoảng 20 phút. Tốc độ quay của cánh chân vịt khoảng 600vòng/phút. Khi cánh khuấy quay tạo sự đảo trộn mạnh, sự va đập giữa các chất lơ lững (tinh bột, tế bào vỡ, tế bào nguyên) làm tách các hạt tinh bột tự do ra. g. Múc dịch sữa bột (Lắng tách bã) Là quá trình tách riêng dịch bột ra khỏi tạp chất dựa vào vận tốc lắng khác nhau của hai thành phần trong hệ huyền phù. Mục đích là tạo ra tinh bột sạch phục vụ cho quá trình lắng sản phẩm, tách riêng hoàn toàn lớp cặn. Khối dịch bột sau khi khuấy được cho vào lu múc bột đã có sẵn nước lắng rồi tiến hành múc, có hai kiểu múc: múc bột ba lần và múc bột bốn lần. h. Lắng (Tách tinh bột) Mục đích: thu hồi tinh bột gạo một cách triệt để từ nước bột nhất múc được dựa vào tốc độ lắng của hạt tinh bột. Nước bột sau khi múc được chứa trong các lu hoặc các bể bằng ximăng, khi thấy tinh bột trong khối sữa đã lắng xuống, phía trên là lớp nước trong thì tháo bỏ lớp nước trong này ta thu được phần bột ướt phía dưới (thời gian lắng ít nhất khoảng 5 – 6 giờ). Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 8 * Ưu, nhược điểm: - Đơn giản, không tốn chi phí thiết bị. - Tốn thời gian, cần nhiều lu. - Bột bị chua vì thời gian lắng lâu, có thể bị sậm màu vì thời gian dài các chất màu bám chặt vào tinh bột. Phèn có thể rút ngắn thời gian lắng nhưng để lại dư lượng làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng tinh bột, không phù hợp với tiêu chuẩn nhập khẩu của nhiều nước. i. Bòng sản phẩm Là quá trình lọc nước ra khỏi khối bột bằng vải lọc. Mục đích tạo độ ẩm thích hợp cho việc bẻ bột phơi hoặc sấy. Bột thu được sau khi lắng được cho vào bòng. Độ ẩm sau khi bòng khoảng 52 – 54%, thời gian bòng tuỳ thuộc vào khối lượng khối bột. j. Phơi (Sấy) Nhằm làm giảm độ ẩm của khối bột, bột khô bảo quản tốt hơn. * Phơi Bột được chia nhỏ và để lên các vỉ tre được phủ vải màu tím ở bên trên và bên dưới để tránh bụi bám trên bột. Ưu điểm của cách này là đơn giản, giảm chi phí đầu tư nhưng có nhiều nhược điểm: phụ thuộc vào thời tiết, tốn công vận chuyển, tốn vỉ tre, vải phủ, sân phơi lớn, không thể phơi số lượng nhiều trong một lúc, thất thoát do bột dính trên vải và rơi đổ. * Sấy Phương pháp này không phụ thuộc thời tiết nên chất lượng bột được đảm bảo hơn đồng thời năng suất cao hơn phơi (tuỳ thuộc vào năng suất lò sấy). Nhược điểm: chi phí đầu tư cao, tốn nhiên liệu. Khi sấy cần chú ý nhiệt độ, tránh hiện tượng hồ hoá tinh bột xảy ra. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 9 k. Bao gói Bột sau khi phơi, sấy đạt độ ẩm 10 – 12% được cho vào bao gói để bảo quản chờ ngày xuất xưởng. * Một số chỉ tiêu của bột thành phẩm - Màu: trắng - Mùi: không mùi - Cấu trúc: mịn và đồng đều - Độ ẩm: không quá 12,5% - Độ mịn: không nhỏ hơn 99% qua sàng 100 mesh - Độ chua: không quá 30 0T - Hàm lượng protein: không quá 0,5% (Nhan Minh Trí và Văn Minh Nhựt, 2006). 2.4 Quá trình lắng và xyclon thuỷ lực 2.4.1 Lắng trong trường lực ly tâm Nguyên tắc chung: một vật có khối lượng m đứng cách tâm O khoảng r và quay xung quanh tâm O đó với tốc độ góc ω thì sinh ra lực ly tâm: C = mω 2r Trong kỹ thuật lắng phân riêng, người ta thường sử dụng hai phương pháp tạo trường lực ly tâm: - Cho dòng chảy của hỗn hợp quay xung quanh đường tâm cố định, theo phương pháp này người ta tạo ra thiết bị lắng gọi là xỵlon. - Cho thùng hình trụ quay xung quanh đường tâm của nó, theo phương pháp này thiết bị lắng được gọi là máy ly tâm lắng. Quá trình lắng phân riêng được quyết định bởi độ lớn của tốc độ lắng. Trong trường trọng lực tốc độ lắng không lớn lắm, đặc biệt đối với các huyền phù mịn đôi khi không thể lắng được. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 10 So sánh lực ly tâm với lực trọng trường như sau: Φ=== g r gm rm G C 22 . ωω G: Trọng lực Φ : gọi là yếu tố phân ly Vậy lực ly tâm lớn hơn lực trọng trường Φ lần - Khi lắng trong môi trường chảy dòng, tức Re < 2 thì vận tốc lắng được tính theo công thức: Φ=−= o 22 w r . 18 )(d w g g r ω µ ρρ Trong đó wo: tốc độ lắng trong trường trọng lực, như vậy tốc độ lắng trong trường ly tâm bằng tốc độ lắng trong trường trọng lực nhân với yếu tố phân ly. Ta có: 3 3 2 3 .)(d4Re. µ ρρρξ Φ−= grr Φ= Ar. 3 4Re. 2ξ Ar. Φ ≤ 36 → Re = 18 Ar.Φ - Lắng trong chế độ quá độ và chảy rối ρ µϕ d. Re. W = , m/s ϕ : hệ số tính đến ảnh hưởng của hình dạng hạt, hạt hình cầu ϕ = 1. + Re trong chế độ chảy quá độ 2 < Re < 500 36 ≤ Ar. Φ ≤ 84000 → 715,0 13,9 Ar. Re       Φ = Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 11 + Re trong chế độ chảy rối 500 < Re <150000 Ar. Φ > 84000 → Re = ΦAr.71,1 (Nguyễn Văn Lụa; Nguyễn Bin, 1999) 2.4.2 Xyclon thuỷ lực Các xyclon dùng phân riêng hệ huyền phù (lỏng - rắn) được gọi là xyclon thuỷ lực. Xyclon thuỷ lực thường hoạt động ở điều kiện áp suất dòng vào tương đối cao (2 ÷ 3 at). Áp suất dòng vào chỉ tăng đến một giá trị giới hạn, nếu tiếp tục tăng thì quá trình phân ly bị đình trệ. Hiệu quả của quá trình phụ thuộc chủ yếu vào tỉ số đường kính lỗ tháo bùn và lỗ tháo nước trong, tỉ số này thường vào khoảng 0,37 ÷ 0,4. Gọi d1: đường kính cửa vào xyclon thuỷ lực d2: đường kính ống tháo nước trong (ống tâm) d3: đường kính cửa tháo bùn (huyền phù đậm đặc) Như trên đã nói, thường chọn: d3/d2 = 0,37 ÷ 0,4 Và theo kinh nghiệm: d3 = (0,14 ÷ 0,3)D d2 = (0,2 ÷ 0,167)D D: đường kính xyclon thuỷ lực. Góc nón α: + Dùng xyclon với mục đích phân loại: α = 20o + Dùng làm trong huyền phù: α = 10 ÷ 15o Khi huyền phù vào xyclon với áp suất ∆P và lưu lượng Vs thì đường kính ống vào d1 được tính: h s 1 P2 . V4d ρ piϕ ∆ = , m Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 12 ϕ : hệ số lưu lượng hρ : khối lượng riêng chất lỏng, kg/m3 Mối quan hệ giữa năng suất, áp suất và kích thước của xyclon thuỷ lực như sau: Vs = KD.d3 P∆ , m3/s Trong đó: hρ ϕpi 3 2 1 D.d22 d K = Tạo áp suất cho xyclon thuỷ lực hoạt động, cần dùng máy bơm với công suất tiêu thụ được tính: η ρ 1000 .gH..V N hs= , kw Vs: lưu lượng, m3/s H: áp lực của huyền phù vào xyclon, m cột chất lỏng g. P H hρ ∆ = , m η : hiệu suất, (≈ 0,5) (Nguyễn Minh Tuyền, 1987; Nguyễn Văn Lụa) Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 13 CHƯƠNG III: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 Thời gian thí nghiệm Khảo sát được thực hiện trong thời gian từ: 26/2/2007 – 18/5/2007 3.2 Địa điểm thí nghiệm Khảo sát được thực hiện tại phòng thí nghiệm của bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ. 3.3 Phương tiện thí nghiệm 3.3.1 Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm - Thiết bị xyclon thuỷ lực - Máy ly tâm - Cân - Cốc, thao - Pipet - Buret chuẩn độ - Đồng hồ đo thời gian 3.3.2 Hoá chất - Dung dịch NaOH 0,1N - Phenolphtalein 3.3.3 Nguyên liệu Gạo hoặc tấm, bột gạo lọc. 3.4 Nội dung thí nghiệm 3.4.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát tốc độ lắng và ảnh hưởng của tốc độ lắng của hạt bột trong trường trọng lực. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 14 a. Khảo sát độ acid của bột thay đổi theo thời gian lắng - Mục đích: Xác định độ acid cũng như độ chua biến đổi theo thời gian lắng của bột để thấy r._.