Tiểu luận Tìm hiểu về khoai lang - Qui trình sản xuất tinh bột khoai

củ khoai lang Bảng 1.3: cá chất chống oxy hóa có trong các loại giống khoai lang và một số chế phẩm từ khoai lang DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Củ Khoai Lang Hình 2.1 . Amiloza và amilopectin Hình 2.2: phản ứng thủy phân của tinh bột Hinh 3.1: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất tinh bột khoai lang Hình3.2: Máy bóc vỏ củ Hình 3.3: Máy rửa củ Hình3.4: Máy mài củ Hình3.5: cấu tạo máy mài sát: Hình3.6: Máy phân li tách dịch bào Hình 3.7:Máy phát SO2 Hình3.8: Máy li tâm tách nước Hình 3.9 : Cyclone Hình3.10: Ống làm khô nhanh Hình3.11. Quạt thổi Hình 3.12:Thiết bị rây và đóng gói LỜI MỞ ĐẦU Tinh bột là carbohydrate dự trữ chính của cây trồng và chất cao phân tử có số lượng lớn có ý nghĩa quan trọng đối với đời sống nhân loại. Tinh bột là nơi tích luỹ của cây trồng như là chất không hoà tan, chất nửa kết tinh không hoà tan, bản thân nó được tạo ra từ hai chất cao phân tử của glucose: amylose, đó là yếu tố chủ yếu không có nhánh, và nhánh amylopectin. Khái quát lại tinh bột có vai trò quan trọng cung cấp cho sức khoẻ con người. Những thực đơn hàng ngày được lặp lại là có liên đới đến việc cải thiện thành phần chất có liên quan đến sự béo phì và ăn kiêng, liên quan đến bệnh đái đường Type II, bệnh tim mạch và tất nhiên cả đến bệnh ung thư. Trong sự tương phản dải tối sáng, tinh bột là chất phân lớp chậm và tinh bột là chất không được hấp phụ ở trong thành ruột. Ngoài ra, tinh bột còn được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp với số lượng lớn trong nghành công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dược và không gây độc trong quá trình sản xuất. Trên thế giới, đã phải dùng tới 60 triệu tấn tinh bột gồm bột mỳ, bột ngô, bột khoai tây, bột gạo, bột sắn, bột khoai lang /năm tuỳ thuộc vào điều kiện sản xuất nông nghiệp của từng khu vực. Nguồn cung cấp tinh bột chính cho nghành công nghiệp tại Việt nam chủ yếu là tinh bột sắn. Hầu hết sản xuất tinh bột là phục vụ cho việc chế biến, nó được xem như là chất nền cho sự lên men của vi sinh vật (chủ yếu cho sản xuất mỳ chính), công nghiệp dệt vải sợi, công nghiệp giấy và nhiều nghàn công nghiệp khác. Khoai lang và sắn có thành phần chất khô tương tự nhau. Củ cây sắn có hàm lượng khử thấp hơn khoai lang, ngược lại khoai lang có thể cung cấp nhiều lợi ích hơn là sắn như: cung cấp dinh dưỡng dạng đa dụng, thân thiện môi trường, cả hai phần trên mặt đất và dưới mặt đất của cây khoai lang đó là thân lá và củ đều có thể mở rộng cho chế biến. Chế biến tinh bột sắn thì dễ dàng hơn chế biến tinh bột khoai lang. Tuy nhiên, cấu trúc tinh bột khoai lang nhỏ hơn tinh bột sắn và hàm lượng AM của khoai lang cao hơn. Điều này có thể đưa ra khả năng sử dụng khoai lang là đa dạng hơn cho sự chọn lựa đa mục đích. PHẦN 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHOAI LANG Nguồn gốc và phân bố: Hình 1.1: Củ Khoai Lang Khoai lang (Ipomea Batatas) thuộc chi Ipomoea, họ Convolvulaceae có mặt ở Trung Mỹ vào những năm 2600 đến 1000 trước Công Nguyên, nó được phổ biến rất sớm trong khu vực này, bao gồm cả khu vực Caribe. Nó cũng đã được biết tới trước khi có sự thám hiểm của người phương tây tới Polynesia, sau đó nó phổ biến sang các nước khác ở châu Âu như Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, châu Á như Ấn Độ, Trung Quốc, Philippin, Indonesia, Việt Nam... Ngày nay, khoai lang được trồng rộng khắp trong các khu vực nhiệt đới và ôn đới ấm với lượng nước đủ để hỗ trợ sự phát triển của nó. Ở Việt Nam khoai lang trồng rất phổ biến, trước đây chủ yếu ở đồng bằng các vùng đất bãi ven sông, nay khoai lang đã được trồng nhiều cả các vùng đồi, trung du từ Bắc vào Nam. Khoai lang không chịu được sương giá. Nó phát triển tốt nhất ở nhiệt độ trung bình khoảng 24 °C (75 °F). Phụ thuộc vào giống cây trồng và các điều kiện khác, các rễ củ sẽ phát triển đầy đủ trong vòng từ 2 đến 9 tháng. Với sự chăm sóc cẩn thận, các giống ngắn ngày có thể trồng như cây một năm để cho thu hoạch vào mùa hè tại các khu vực có khí hậu ôn đới, như miền bắc Hoa Kỳ. Khoai lang ít khi ra hoa nếu khoảng thời gian ban ngày vượt quá 11 giờ. Chúng được nhân giống chủ yếu bằng các đoạn thân (dây khoai lang) hay rễ hoặc bằng các rễ bất định mọc ra từ các rễ củ trong khi lưu giữ bảo quản. Các hạt hầu như chỉ dành cho mục đích gây giống mà thôi. Trong các điều kiện tối ưu với 85-90 % độ ẩm tương đối ở 13-16 °C (55-61 °F), các củ khoai lang có thể giữ được trong vòng 6 tháng. Nhiệt độ thấp hoặc cao hơn đều nhanh chóng làm hỏng củ. Khoai lang phát triển tốt trong nhiều điều kiện về đất, nước và phân bón. Nó cũng có rất ít kẻ thù tự nhiên nên thuốc trừ dịch hại là ít khi phải dùng tới. Do nó được nhân giống bằng các đoạn thân nên khoai lang là tương đối dễ trồng. Do thân phát triển nhanh che lấp và kìm hãm sự phát triển của cỏ dại nên việc diệt trừ cỏ cũng tiêu tốn ít thời gian hơn. Trong khu vực nhiệt đới, khoai lang có thể để ở ngoài đồng và thu hoạch khi cần thiết còn tại khu vực ôn đới thì nó thường được thu hoạch trước khi sương giá bắt đầu. Trung Quốc là quốc gia trồng nhiều khoai lang nhất; chiếm tới 80% sản lượng toàn thế giới (với sản lượng năm 1990 là 130 triệu tấn; bằng khoảng một nửa sản lượng khoai tây của quốc gia này). Trong quá khứ, phần lớn khoai lang tại Trung Quốc được trồng để làm lương thực, nhưng ngày nay phần lớn (60%) được trồng để nuôi lợn. Phần còn lại được dùng làm lương thực hay chế biến các sản phẩm khác cũng như để xuất khẩu, chủ yếu là sang Nhật Bản. Tại Trung Quốc hiện nay có trên 100 giống khoai lang. Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang Khoai lang là loại cây lương thực đứng hàng thứ năm trên thế giới sau cây lúa, lúa mì, bắp và khoai mỳ (sắn). Khoai lang được canh tác ở trên 100 nước trên thế giới thế giới ở ở châu Á (31 nước), châu Phi (39 nước), và châu Mỹ Latin (31 nước), tập trung ở những nước có thu nhập thấp, bản thân các nước này được canh tác ở vùng đói nghèo như tỉnh Sichuan Trung Quốc hay tây Kenya, trên đất đồi, dốc manh mún phân tán nên năng suất và thu nhập không đáng kể. Sản lượng khoai lang trên thế giới hàng năm ước khoảng 133 triệu tấn, tập trung ở Trung Quốc 100 triệu tấn, chiếm 82% sản lượng khoai lang trên toàn thế giới, còn lại là Nigeria (3,2 triệu tấn, 3% sản lượng), Uranda (2,6 triệu tấn), Indonesia (1,8 triệu tấn), Việt Nam (1,5 triệu tấn) và  Nhật Bản (1,1 triệu tấn). Sản lượng trên đầu người là lớn nhất tại các quốc gia mà khoai lang là mặt hàng lương thực chính trong khẩu phần ăn, đứng đầu là quần đảo Solomon với 160kg/người/năm và Burundi với 130 kg. Bắc Carolina, bang đứng đầu Hoa Kỳ về sản xuất khoai lang, hiện nay cung cấp 40% sản lượng khoai lang hàng năm của quốc gia này. Mississippi cũng là bang chủ lực trong việc trồng khoai lang, tại đây khoai lang được trồng trên diện tích khoảng 8.200 mẫu Anh. Khoai lang từ Mississippi đóng góp khoảng 19 triệu USD vào nền kinh tế bang này và hiện nay có khoảng 150 trang trại ở Mississippi trồng khoai lang. Khoai lang đã từng là một phần quan trọng trong khẩu phần ăn tại Hoa Kỳ trong phần lớn lịch sử của quốc gia này, đặc biệt là tại khu vực đông nam. Tuy nhiên, trong những năm gần đây thì nó đã trở nên ít phổ biến hơn. Tiêu thụ bình quân trên đầu người tại Hoa Kỳ ngày nay chỉ khoảng 1,5-2 kg (4 pao) mỗi năm, trong khi trong thập niên 1920 là 13 kg (31 pao). Kent Wrench viết: "Khoai lang đã gắn liền với thời kỳ khó khăn trong suy nghĩ của tổ tiên chúng ta và khi họ trở nên giàu có đủ để thay đổi thực đơn của mình thì người ta ít ăn khoai lang hơn." Cấu tạo: Khoai lang là một loại rễ củ, rễ bên đã biến đổi, phình to ra với chức năng của một cơ quan lưu trữ các chất dinh dưỡng. Vì thế, về nguồn gốc nó khác với thân củ, nhưng chức năng và bề ngoài thì tương tự và gần giống với thân củ. Các rễ phình to làm cơ quan lưu trữ khác với củ thật sự, nó có các cấu trúc tế bào bên trong và bên ngoài của các rễ điển hình. Các củ thật sự có cấu trúc tế bào của thân, còn trong rễ củ thì không có các đốt và gióng hoặc các lá suy thoái. Một đầu gọi là đầu gần có các mô đỉnh đầu sinh ra các chồi để sau này phát triển thành thân và lá. Đầu kia gọi là đầu xa, thông thường sinh ra các rễ không bị biến đổi. Trong các củ thật sự, trật tự là ngược lại với đầu xa sinh ra thân cây. Về mặt thời gian, các rễ củ là hai năm. Trong năm đầu tiên cây mẹ sinh ra các rễ củ và về mùa thu cây chết đi. Năm sau các rễ củ sinh ra cây mới và bị tiêu hao trong quá trình tạo thành bộ rễ mới cùng thân cây và ra hoa. Các mô còn lại chết đi trong khi cây sinh ra rễ củ mới cho năm kế tiếp sau đó. Cấu tạo khoai lang gồm 3 phần: vỏ ngoài, vỏ cùi và thịt củ. Vỏ ngoài: mỏng, chiếm 1% trọng lượng củ, gồm những tế bào có chứa sắc tố, cấu tạo chủ yếu là cellulose và hemicellulose. Tác dụng: làm giảm các tác động từ bên ngoài, hạn chế sự bay hơi nước của khoai lang trong quá trình bảo quản Vỏ cùi: chiếm 5 - 12%, gồm những tế bào chứa tinh bột, nguyên sinh chất và dịch thể. Hàm lượng tinh bột ở vỏ cùi ít hơn ở thịt củ. Thịt củ: gồm các tế bào nhu mô có chứa: Tinh bột , hợp chất chứa nitơ Thành phần hóa học: Khoai lang là loại củ không có lõi. Cuống củ nối với thân cây có hệ xơ chạy dọc theo củ, có khi kéo dài đến hết củ tạo thành rễ đuôi củ. Củ khoai lang cỏ vỏ mỏng, chứa chủ yếu là xenlulo, có các chất sắc tố. Thịt củ nằm trong củ chứa các tế bào nhu mô. Trong các tế bào này chủ yếu là tinh bột, ngoài ra còn một số chất khác: hợp chất chứa nitơ, các nguyên tố vi lượng... Củ khoai lang có nhiều tinh bột. Theo Trung tâm nghiên cứu khoai lang, Từ châu (1994) phân tích 790 mẫu xuất xứ, hàm lượng tinh bột thô 37,6-77,8%, Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau Châu Á (1992) phân tích 1600 mẫu xuất xứ, tỷ lệ chất khô khoai lang 12,74%-41,2%, hàm lượng tinh bột của khoai khô đạt 44,59%-78,02%. Bradbury và Hallooway (1988) phân tích 164 giống khoai lang của 5 nước Châu Á- Thái Bình Dương, hàm lượng tinh bột khoai lang tươi 5,3%-28,4%, bình quân 20,1%. Ngoài phần tinh bột, khoai lang còn chứa nhiều chất dinh dưỡng khác: đường hoà tan 3%, prôtêin 2%, vitamin 0,5%. 100g khoai lang tươi có 0,2g chất béo, 0,9 g muối vô cơ (18 mg Ca, 20 mg P2O5, 0,4mg Fe), Caroten 1,31g, vitamin C 30mg, vitamin B1 0,04 mg, axít nicotinic 0,5mg. Khoai lang còn chứa nước 67%, có hoàng sắc tố, hồng sắc tố, pectin có gây trở ngại cho chế biến tinh bột, khoai lang còn có nhiều polyphenol, khi bị tác động của men oxyhóa, biến thành màu nâu. Các thành phần hoá học của các củ không cố định mà thường thay đổi tuỳ thuộc giống cây trồng, khí hậu, thổ nhưỡng, điều kiện canh tác v.v...Với hàm lượng tinh bột lớn, công nghệ tách tinh bột đơn giản nên khoai lang cũng đã được sử dụng để khai thác tinh bột với số lượng đáng kể. Giá trị dinh dưỡng và ứng dụng của khoai lang trong cuộc sống Khi nhắc đến khoai lang, nhiều người Việt Nam cho nó là loại cây có giá trị dinh dưỡng thấp, là loại thực phẩm chỉ dành cho người nghèo suốt 3 buổi ăn khoai trừ cơm lúc đất nước còn khó khăn. Đến nay khi thu nhập của nhiều người dân ta được cải thiện đáng kể thì họ quay lưng với loại cây lương thực này, rất hiếm khi ăn khoai. Lợi thế của các cây có củ là cung cấp nguồn năng lượng dưới dạng tinh bột và đường với giá rẽ nhất. Mặc dù trên cùng đơn vị trọng lượng, khoai lang chỉ cung cấp số năng lượng chỉ bằng 1/3 so lúa gạo và lúa mỳ do có chứa hàm lượng nước cao hơn. Tuy nhiên về mặt năng suất khoai lang lại cho năng suất cao hơn lúa do năng suất cao nên tính trên đơn vị diện tích và thời gian, khoai lang cho năng suất chất bột đường cao gấp 1,5 lần và cho giá triệu thu nhập gấp 1,7 lần so với lúa. Nhược điểm của dinh dưỡng gạo là hàm lượng vitamine A rất thấp. Khoai lang bí có lượng tiền chất vitamine A lên đến 9180 µg/100 củ, chỉ thua cải xanh (17.535) và cà-rốt (13.485), còn lại có cao hơn rất nhiều so với xoài, nho, đu đủ, táo. Thiếu vitamine A rất phổ biến ở các nước đang phát triển, là nguyên nhân chính gây bệnh khô võng mạc mắt ở trẻ em. Mặt ngày trẻ từ 6-12 tháng tuổi cần 350 mg vitamine A nên Liên hiệp quốc khuyến khích các nước đang phát triển sử dụng khoai lang bí để bổ sung nguồn vitamine A Bảng 1.1: so sánh tiền chất vitamin A của khoai lang với các cây khác Sắt là thành phần chính của tế bào máu hemoglobine. Nhu cầu chất sắt của trẻ sơ sinh từ 3-12 tháng tuổi là 14mg/ngày sau đó giảm còn 8-9mg/ngày. Hàm lượng sắt trong các loại khoai lang đều cao, nhất là giống khoai lang màu cam. Ngoài ra khoai lang còn chứa khá nhiều chất kẽm, nhất là giống khoai lang màu trắng và màu cam. Kẻm và sắt là 2 chất rất thiếu trong gạo, chẳng những thế, trong gạo còn có chất phytase ngăn cản hấp thu sắt và kẽm của các loại thực phẩm khác trong ruột, nên ăn độn trong thời kỳ kinh tế khó khăn cũng có cơ sở khoa học về mặt dinh dưỡng. Ngoài ra khoai lang còn có khá nhiều chất vôi và kali. Bảng 1.2. Hàm lượng các vi chất theo màu sắc khác nhau của củ khoai lang Như vậy các vi chất có trong khoai lang khá dồi dào, ăn khoai lang đơn thuần bảo đảm cung cấp thừa lượng vitamine A, đáp ứng 28% nhu cầu vitamine C, 25% chất manganese, 16% chất đồng, xơ và vitamine B6, 8% chất sắt và kali (bảng 4) Khám phá gần đây cho thấy trong khoai lang có chứa nhiều chất chống ô-xy hóa ngăn chận sự phát triển của tế bào ung thư, chống lão hóa và làm sạch các chất bẩn trong mạch máu. Bao gồm các hợp chất phenol, anthocyanin (có nhiều trong khoai lang tím), carotenoid, trong đó khoai lang tím chứa nhiều chất chống ô-xy hóa tổng số nhất, kế đến là khoai lang hồng và khoai lang bí (bảng 5). Đó là lý do ở Nhật lấy khoai lang tím và khoai lang bí để làm nước ép, loại nước uống của thực phẩm chức năng Bảng 1.3: cá chất chống oxy hóa có trong các loại giống khoai lang và một số chế phẩm từ khoai lang Khoai lang chứa loại protein độc đáo có hiệu quả chống oxy hóa: Khoai lang chứa loại protein độc đáo có khả năng chống oxy hóa (antìoxidant) đáng kể. Nghiên cứu cho thấy các protein có khoảng một phần ba hoạt tính chống oxy hoá của glutathione - một trong những sản phẩm quan trọng của cơ thể có vai trò trong việc tạo các chất chống oxy hóa trong cơ thể. Mặc dù còn cần nhiều nghiên cứu trong tương lai nhưng những protein này đã giúp giải thích về những đặc tính chữa bệnh của  khoai lang. Khoai lang là một chất liệu dinh dưỡng có giá trị : Hệ thống xếp hạng thực phẩm cho thấy khoai lang là loại thực phẩm truyền thống giàu chất dinh dưỡng. Củ khoai lang như là một nguồn vitamin A (dưới dạng beta-caroten) tuyệt vời , một nguồn vitamin C và mangan đáng kể. Trong khoai lang còn có sản phẩm đồng,  chất xơ rất tốt cho cơ thể, lượng cao vitamin B6, kali và sắt. Giàu chất chống oxy hóa, khoai lang là thực phẩm chống viêm : Với lượng đáng kể vitamin A (dưới dạng beta-caroten) và vitamin C, khiến khoai lang là thực phẩm chống viêm nhiễm có tác dụng phòng và chữa trị bệnh. Cả hai dạng beta-caroten và vitamin C có tiêm năng chống oxy hóa lớn giúp hiệu quả cho cơ thể loại bỏ các gốc tự do. Thành phần các gốc tự do có hóa chất gây thiệt hại cho các tế bào và màng tế bào và chúng kết hợp với sự phát triển của các điều kiện như vữa xơ động mạch (atherosclerosis), bệnh tiểu đường,  bệnh tim, ung thư ruột. Ðiều này có thể giải thích tại sao cả beta-caroten và vitamin C giúp ích hiệu quả để ngăn ngừa các  gốc tự do. Từ những chất dinh dưỡng chống viêm,khoai lang có thể hữu ích trong việc giảm những khả năng phát sinh những bệnh viêm nhiễm, ví dụ như bệnh suyễn, viêm khớp (osteoarthritis), và viêm đa khớp dạng thấp (rheumatoid arthritis). Ngoài ra, khoai lang là một nguồn vitamin B6  cần thiết để chuyển đổi homocysteine, một sản phẩm trong tiến trình “methylation”tạo ra acid amin quan trọng trong các tế bào thành các phân tử không gây hại. Khi homocysteine cao có liên quan làm tăng nguy cơ đau tim và đột quỵ.  Chiết suất từ khoai lang trắng có thể trị bệnh tiểu đường: Tất cả các giống đều cho củ có vị ngọt, dù nhiều hay ít. Mặc dù có vị ngọt, nhưng khoai lang trên thực tế là thức ăn tốt cho những người bệnh tiểu đường, các nghiên cứu cho thấy nó hỗ trợ cho sự ổn định nồng độ đường trong máu và làm giảm sức kháng insulin. Khoai lang trắng thường mọc ở vùng đồi núi. Chiết suất thành phần Caiapo từ củ khoai lang trắng có thể kiểm soát tốt lượng đường máu và cholesterol trong bệnh tiểu đường loại 2. Chất này đã được Nhật Bản điều chế thành dược phẩmbổ sung dành cho bệnh nhân tiểu đường Nghiên cứu tại Ðại học Vienna (Áo), đã tìm hiểu phương thức hoạt động và tính hiệu quả của Caiapo từ khoai lang thử nghiệm trên những người mắc bệnh tiểu đường loại 2 với liều dùng trong vòng 12 tuần. Kết quả cho thấy, khi điều trị bằng Caiapo chiết từ khoai lang đã làm giảm lượng hemoglobin A-1c (HbA1c) là yếu tố chỉ định lượng đường máu dư thừa. Lượng đường máu ở nhóm sử dụng Caiapo từ khoai lang cũng giảm hơn nhiều Ngoài ra, lượng  cholesterol trong máu cũng giảm. Các kết quả trên chứng tỏ Caiapo chiết suất từ khoai lang là chất kiểm soát bệnh tiểu đường loại 2 rất hiệu quả mà không gây ra một phản ứng phụ cho người bệnh, đây là một dược liệu mới cho bệnh nhân tiểu đường. Khoai lang được coi là một loại thực phẩm giúp giảm cân rất tốt : Giàu dinh dưỡng nhưng khoai lang lại có tác dụng giảm cân hiệu quả. Năng lượng có trong khoai lang rất ít, chỉ bằng 1/3 so với cơm và 1/2 so với khoai tây. Củ khoai lang không chứa chất béo vàcholesterol, ngăn được tiến trình chuyển hóa đường trong thức ăn thành mỡ và chất béo trong cơ thể. Ăn khoai lang trước bữa ăn chính sẽ làm bạn giảm được một lượng lớn thức ăn sẽ đưa vào cơ thể mà không hề gây ra cảm giác đói. Ăn khoai lang rất có lợi cho hệ tiêu hóa vì thành phần vitamin C và các axit amin giúp kích thích nhu động ruột, làm quá trình tiêu hóa thức ăn trở nên nhanh hơn, ngăn ngừa tình trạng táo bón. Khoai lang còn  là một nguyên liệu sản xuất ethanol: Một phát hiện của các nhà khoa học thuộc trường đại học North Carolina cho biết khoai lang có thể là nguyên liệu lý tưởng để sản xuất ethanol, và nhờ vậy ngành sản xuất nhiên liệu sinh học có thể bớt sử dụng bắp (ngô). Nghiên cứu cho biết họ đang đạt được nhiều tiến bộ trong việc phát triển loại khoai lang công nghiệp có vỏ màu tía hoặc trắng, ruột màu trắng (khác khoai ăn thông thường có màu cam, vàng), chứa nhiều tinh bột và không quá ngọt. Loại khoai dùng trong công nghiệp này có thể sản sinh ra lượng ethanol nhiều hơn so với bắp tính theo trọng lượng. Hiện ở Hoa kỳ và Brazil người ta đã sử dụng nhiên liệu ethanol sản xuất từ bắp và mía để phần nào thay cho xăng. Nhưng nhu cầu ethanol lại đẩy giá thực phẩm tăng cao. Trong khi đó, việc sản xuất ethanol từ khoai lang rẻ hơn nhiều, và đặc biệt không gây ảnh hưởng tới nguồn cung cấp lương thực của thế giới. Bảo quản khoai lang Khoai lang tươi là một trong những loại củ khó bảo quản vì khoai chứa lượng nước khá cao (80% trọng lượng). Trong điều kiện nhiệt độ cao, các hoạt động sinh lý chuyển hoá mạnh, làm cho lượng tinh bột tiêu hao nhanh chóng. Vỏ khoai mỏng, tác dụng bảo vệ kém, dễ sây sát, dễ thối, sâu bọ dễ xâm nhập gây ra hiện tượng khoai hà, gây thối ruỗng, nấm mốc phát triển. Có thể bảo quản khoai lang theo những cách sau đây: Bảo quản trong hầm, đào sâu dưới đất. Bảo quản trong hầm bán lộ thiên: Hầm này cũng chọn chỗ đất nơi cao ráo, sạch sẽ, không có nước ngầm, đào hầm theo kiểu lòng chum có nắp đậy kín và có rãnh thoát nước. Hầm đào xong phải để khô mới chứa khoai. Khoai thu hoạch về chọn củ tốt, không sây sát, ít lấm đất, không có củ hà, nhập kho vào những ngày khô hanh và cần thận trọng khi vận chuyển vào hầm. Một tháng đầu mở nắp 1 - 2 lần để thoát nhiệt độ trong hầm, tránh bốc nóng. Nếu ẩm độ trong hầm quá cao phải dùng chất hút ẩm.đất cao ráo và khô, không có mạch nước ngầm. Hầm đào sâu trên 1 m, phía trên mặt hầm đắp một bức tường đất quanh miệng hầm, có chừa 1 cửa để lên xuống, hầm phải có nắp đậy kín và có mái che. Bảo quản bằng hai cách này sẽ cách ly được với môi trường và khoai giữ được lâu hơn. Bảo quản bằng cách ủ cát khô: đầu củ quay ra ngoài, từ dưới lên trên. Nếu khoai đóng trong sọt thì để nguyên và chồng 2 - 3 sọt lên nhau, sau đó lấy cát khô phủ kín lên khoai. Trường hợp bảo quản ngoài trời phải làm lán che mưa nắng.đều nhau và xếp thành từng luống hoặc từng đống và phải để nơi cao ráo, thoáng mát, tránh chỗ nắng hắt vào và không có mưa dột Đây là phương pháp bảo quản tương đối kín, cũng giống như trong hầm kín nhưng đơn giản và dễ làm. Song bảo quản bằng cách ủ cát khô có nhược điểm là không được kín hoàn toàn, nên vẫn chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm bên ngoài. Chọn những củ khoai còn nguyên vẹn, không bị sâu bệnh, không bị sây sát vỏ, xếp thành từng luống có chiều rộng 1,2 -1,5m, chiều dài tuỳ theo số lượng khoai bảo quản nhiều hay ít. Khi xếp khoai phải thật nhẹ nhàng, tránh cọ sát. Ngoài ra, khoai lang có thể bảo quản thoáng nếu thời gian bảo quản ngắn khoảng 10 -15 ngày. Khi bảo quản thoáng cũng phải chọn những củ khoai có phẩm chất tốt CHƯƠNG II: CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA TINH BỘT KHOAI LANG Tinh bột có nhiều trong khoai lang do đó khoai lang là một trong số nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột. Tinh bột không phải là một chất riêng biệt, nó bao gồm hai thành phần là amiloza và amilopectin. Tinh bột khoai lang có hình bầu dục, kích thước hạt khoảng 5-50 nm, hàm lượng amiloza: 20%. Cấu tạo bên trong của vi hạt tinh bột khá phức tạp. Vi hạt tinh bột có cấu tạo lớp, trong mỗi lớp đều có lẫn lộn các amiloza dạng tinh thể và amilopectin xắp xếp theo phương hướng tâm. Nhờ phương pháp hiển vi điện tử và nhiễu xạ tia X thấy rằng trong hạt tinh bột “nguyên thuỷ” các chuỗi polyglucozit của amiloza và amilopectin tạo thành xoắn ốc với ba gốc glucozơ một vòng. Các mạch polysaccarit sắp xếp hướng tâm tạo ra độ tinh thể: các mạch bên của một phân tử amilopectin này nằm xen kẽ giữa các mạch bên của phân tử kia. Ngoài cách sắp xếp bên trong như vậy, mỗi hạt tinh bột còn có vỏ bao phía ngoài. Đa số các nhà nghiên cứu cho rằng vỏ hạt tinh bột khác với tinh bột bên trong, chứa ít ẩm hơn và bền đối với các tác động bên ngoài. Trong hạt tinh bột có lỗ xốp nhưng không đều. Vỏ hạt tinh bột cũng có lỗ nhỏ do đó các chất hòa tan có thể xâm nhập vào bên trong bằng con đường khuếch tán Amiloza là loại mạch thẳng, chuỗi dài từ 500-2000 đơn vị glucozơ, liên kết nhau bởi liên kết glicozit. Trong hạt tinh bột hoặc trong dung dịch hoặc ở trạng thái thoái hóa, amiloza thường có cấu hình mạch giãn, khi thêm tác nhân kết tủa vào, amiloza Amilopectin là polyme mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên kết1,4 glucozit còn có nhánh liên kết với mạch chính bằng liên kết 1,6 glucozit. Hình 2.1 . Amiloza và amilopectin Các phản ứng tiêu biểu của tinh bột Phản ứng thủy phân: Một tính chất quan trọng của tinh bột là quá trình thủy phân liên kết giữa các đơn vị glucozơ bằng axít hoặc bằng enzym. Axit có thể thủy phân tinh bột ở dạng hạt ban đầu hoặc ở dạng hồ hóa hay dạng past, còn enzym chỉ thủy phân hiệu quả ở dạng hồ hóa. Một số enzym thường dùng là á- amilaza, â- amilaza.. Axit và enzym giống nhau là đều thủy phân các phân tử tinh bột bằng cách thủy phân liên kết (1,4) glycozit. Đặc trưng của phản ứng này là sự giảm nhanh độ nhớt và sinh ra đường. Hình 2.2: phản ứng thủy phân của tinh bột Phản ứng tạo phức Phản ứng rất đặc trưng của tinh bột là phản ứng với iot. Khi tương tác với iot, amiloza sẽ cho phức màu xanh đặc trưng. Vì vậy, iot có thể coi là thuốc thử đặc trưng để xác định hàm lượng amiloza trong tinh bột bằng phương pháp trắc quan. Để phản ứng được thì các phân tử amiloza phải có dạng xoắn ốc để hình thành đường xoắn ốc đơn của amiloza bao quanh phân tử iot. Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucozơ không cho phản ứng với iot vì không tạo được một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh. Axit và một số muối như KI, Na2SO4 tăng cường độ phản ứng. Amiloza với cấu hình xoắn ốc hấp thụ được 20% khối lượng iot, tương ứng với một vòng xoắn một phân tử iot. Amilopectin tương tác với iot cho màu nâu tím. Về bản chất phản ứng màu với iot là hình thành nên hợp chất hấp thụ. Ngoài khả năng tạo phức với iot, amiloza còn có khả năng tạo phức với nhiều chất hữu cơ có cực cũng như không cực như: các rượu no, các rượu thơm,bphenol, các xeton 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 ngoài của tinh bột đều tham dự. Vì vậy trong quá 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 quá trình công nghiệp, còn có ý nghĩa trong quá 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). Ngoài ra, nó cũng là cơ sở để lựa chọn tinh bột biến hình thích hợp cho từng ứng dụng cụ thể. Ví dụ: Để sản xuất các sản phẩm nước uống hòa tan như cà phê, trà hòa tan thì nên chọn tinh bột biến hình nào có độ hòa tan cao nhất. Những tính chất vật lí của huyền phù tinh bột trong nước Độ tan của tinh bột Amiloza mới tách từ tinh bột có độ tan cao hơn song không bền nên nhanh chóng bị thoái hóa trở nên không hòa tan trong nước. Amilopectin 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. Tính chất hồ hóa của tinh bột Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ oxi hóa khác nhau 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 dộ hồ hóa của tinh bột khoai lang là 52-640C Độ nhớt của hồ tinh bột Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hưởng đến chất lượng và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm đó là độ nhớt và độ dẻo. Phân tử tinh bột có nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau làm cho phân tử tinh bột tập hợp lại, giữ nhiều nước hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo và độ nhớt cao hơn. Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch tinh bột là đường kính biểu kiến của các phân tử hoặc của các hạt phân tán, đặc tính bên trong của tinh bột như kích thước, thể tích, cấu trúc, và sự bất đối xứng của phân tử. Nồng độ tinh bột, pH, nhiệt độ, tác nhân oxi hóa, các thuốc thử phá hủy liên kết hydro đều làm cho tương tác của các phân tử tinh bột thay đổi do đó làm thay đổi độ nhớt của dung dịch tinh bột. Khả năng tạo gel và sự thoái hóa gel Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử sẽ tương tác nhau và xắp xếp lại một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột với cấu trúc mạng 3 chiều. Để tạo được gel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải được hồ hóa để chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó được để nguội ở trạng thái yên tĩnh. Trong gel tinh bột chỉ có các liên kết hydro tham gia, có thể nối trực tiếp các mạch polyglucozit hoặc gián tiếp qua phân tử nước. Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài sẽ co lại và lượng dịch thể sẽ thoát ra, gọi là sự thoái hóa. Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đông rồi sau đó cho tan giá. PHẦN 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI LANG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ: Khoai lang Ngâm Rửa Nghiền lần 1 Rửa tách tinh bột Tách dịch bào Tinh chế sữa bột Tách bã Nghiền lần 2 Rửa tinh bột Tinh bột ướt và sạch Nước dịch vào bể lắng Bã nhỏ Sữa loãng để pha loãng cháo Bã lớn Sấy Làm nguội Sản phẩm tinh bột khô Bao gói Hình 3.1: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất tinh bột khoai lang THUYẾT MINH QUY TRÌNH 2.1. Nguyên liệu: Khoai đưa vào sản xuất cần có chất lượng như sau: không mọc mầm, hàm lượng tinh bột không dưới 14%, kích thước củ ở chỗ lớn nhất không dưới 3cm, đất và tạp bẩn không quá 1,5%, củ dập nát không quá 2%, không nhiễm bệnh thối khô hay thối ướt. Sau khi kiểm nhận nên cho chế biến ngay, không để lâu quá 10 ngày sau khi thu hoạch. Trước khi rửa cần ngâm khoai trong 30 phút. Nguyên liệu từ bãi chứa được xe xúc đưa vào phễu phân phối,từ đây khoai được chuyển lên thiết bị tách vỏ nhờ vào băng tải cao su. Hình3.2: Máy bóc vỏ củ Cấu tạo của thiết bị tách vỏ gồm những thanh sắt song song với nhau thành trọ tròn rỗng có chứa các khe hở để bụi đất, tạp chất và vỏ gỗ rơi ra ngoài. Khi động cơ quay thiết bị quay theo do đó nhờ lực ma sát giữa củ với củ, giữa củ với thân máy đất đá rơi ra ngoài, còn khoai tiếp tục đi qua thiết bị rửa. Hiệu suất bóc khoảng 50% cùng với đất cát. Ngâm: Mục đích: Ngâm củ để hòa tan bớt dịch bào, làm mềm củ và để rửa sơ bộ các tạp chất. Yêu cầu: + Thời gian ngâm 4-8 giờ tùy theo độ nhiễm bẩn của nguyên liệu. + Cho vòi vào với tỉ lệ 1.5kg/m3 nước ngâm, yêu cầu nước ngâm phải ngập nguyên liệu Rửa nguyên liệu: Mục đích: Rửa nguyên liệu để tách các tạp chất: đá,cát,đất và một phần vỏ trước khi vào khâu mài. Hình 3.3: Máy rửa củ Cấu tạo của thiết bị rửa gồm 2 thùng chứa hình máng, bên trong có các cánh khuấy có tác dụng đánh khuấy và vận chuyển khoai đến băng tải. Phía trên thiết bị có lắp đặt hệ thống vòi phun nước để rửa nguyên liệu, phía dưới có các lỗ để đất đá, vỏ và nước thoát ra ngoài. Nguyên liệu sau khi xả xuống thùng, tại đây khoai được đảo trộn nhờ các cánh khuấy gắn trên 2 trục quay nối với động cơ. Nhờ lực va đập của cánh khuấy và nguyên liệu với nhau, phía trên có các vòi phun nước rửa xuống, nhờ đó củ khoai được rửa sạch. Rửa xong củ khoai được cánh khuấy đẩy đến băng tải cao su để vận chuyển đến thiết bị nghiền. Nghiền: Mục đích: Nhằm phá vỡ cấu trúc của tế bào củ, một số giải phóng ra khỏi tế bào gọi là tinh bột tự do, số còn lại là tinh bột liên kết. Hiệu suất nghiền được đ