Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu thu hồi tái sử dụng tinh bột khoai mì từ nguồn nước thải làm nguyên liệu sản xuất giấy góp phần làm giảm chi phí sản xuất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THU HỒI TÁI SỬ DỤNG TINH BỘT
KHOAI MÌ TỪ NGUỒN NƯỚC THẢI LÀM NGUYÊN
LIỆU SẢN XUẤT GIẤY GÓP PHẦN LÀM GIẢM CHI PHÍ
SẢN XUẤT

Ngành:

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Giảng viên hướng dẫn : Th.S LÂM VÍNH SƠN
Sinh viên thực hiện
MSSV: 1411090457

: NGUYỄN THỊ KIẾN TRÚC

Lớp: 14DMT03

TP. Hồ Chí Minh, 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự
hướng dẫn khoa học của Th.S Lâm Vĩnh Sơn. Các nội dung nghiên cứu, kết
quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào
trước đây. Những số liệu trong bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận
xáét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ
trong phần tài liệu tham khảo.
Ngoài ra trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như
số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú
thích nguồn gốc.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách
nhiệm về nội dung luận văn của mình. Trường đại học Công Nghệ TP.HCM
không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong
quá trình thực hiện.

TP. Hồ Chí Minh, ngày…..tháng…..năm 2018
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Kiến Trúc


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp đại học này ngoài sự cố gắng của bản
thân, em còn nhận được sự giúp đỡ của các tập thể, cá nhân tại Viện Khoa Học
Ứng Dụng Hutech, Trường đại học Công Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh.
Em xin chân thành cảm ơn ban Giám hiệu nhà trường, các thầy cô tại
Viện Khoa Học Ứng Dụng Hutech đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong quá
trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp.
Thực tế luôn cho thấy sự thành công nào cũng đều gắn liền với sự hỗ trợ,
giúp đỡ của những người xung quanh dù cho sự giúp đỡ đó là ít hay nhiều,
trực tiếp hay gián tiếp. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu làm khóa luận tốt
nghiệp đến nay, em đã nhận được sự quan tâm, chỉ bảo, giúp đỡ của thầy cô,
gia đình và bạn bè. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn Th.S Lâm Vĩnh Sơn đã
tận tâm chỉ bảo hướng dẫn em qua từng buổi thảo luận về đề tài nghiên cứu.
Nhờ có những lời hướng dẫn, dạy bảo ấy bài luận văn này của em đã hoàn


thành một cách suất sắc nhất.
Mặc dù đã cố gắng hoàn thiện khóa luận tốt nghiệp, tuy nhiên em vẫn
không tránh khỏi những thiếu sót, xin thầy cô giúp đỡ và chỉ dạy.
Em xin chân thành cảm ơn.

TP.HCM, ngày…..tháng…..năm 2018
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Kiến Trúc



MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. 1
Sinh viên thực hiện ........................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. 1
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT................................................................. iv
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................ 5
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... 1
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................. 1
1.

ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................ 1

2.

NỘI DUNG ĐỒ ÁN ............................. Error! Bookmark not defined.

3.
ĐỐI TƯỢNG PHẠM VI NGHIÊN CỨU ........... Error! Bookmark not
defined.
4.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........ Error! Bookmark not defined.

Phương pháp thực nghiệm: ............................ Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TINH BỘT MÌ VÀ .............. 4
NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT GIẤY ............................................................... 4
1.1

Tổng quan về tinh bột mì ........................................................................ 4

1.1.1

Giới thiệu cây khoai mì .................................................................... 4

1.1.2

Thời vụ thu hoạch cây khoai mì ....................................................... 5

1.1.3

Cấu tạo củ khoai mì .......................................................................... 6

1.1.4

Thành phần và tính chất hóa học của củ khoai mì ............................ 7

1.2
1.3

Ứng dụng của tinh bột khoai mì trong đời sống.................................... 13
Tổng quan về ngành sản xuất tinh bột mì ............................................. 18

1.3.2

Tình hình sản xuất tinh bột mì ở Việt Nam .................................... 20

1.3.4

Quy trình sản xuất tinh bột mì nói chung ....................................... 21


Quy trình sản xuất tinh bột mì của Thái Lan .................................. 22

1.3.5
1.5

Nước thải chế biến tinh bột mì .............................................................. 25

1.5.1

Nguồn phát sinh .............................................................................. 25

1.5.2

Thành phần và tính chất nước thải.................................................. 26

1.3.3

Vi sinh vật trong nước thải tinh bột mì ........................................... 26

1.6

Nguyên liệu sản xuất giấy ..................................................................... 27
Công nghệ sản xuất giấy................................................................. 29

1.6.1

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THU HỒI ........................... 35
2.1

Vật liệu nghiên cứu ............................... Error! Bookmark not defined.

2.1.1

Nước thải tinh bột mì ...................................................................... 35

2.1.2

Dụng cụ và hóa chất ....................................................................... 35

2.2

Phương pháp thu hồi ............................................................................. 35

2.2.1

Phương pháp phân tích mẫu ........................................................... 35

2.2.2

Phương pháp thực nghiệm .............................................................. 36

2.2.2.1 Mô hình thực nghiệm ...................................................................... 36
Phương pháp khảo sát điều kiện tối ưu .......................................... 37

2.2.3
2.2.3.1

Thí nghiệm xác định lượng phèn tối ưu ....................................... 37

2.2.3.2

Thí nghiệm xác định pH tối ưu .................................................... 39

2.2.3.3

Phương pháp xử lý số liệu ........................................................... 39

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................. 41
3.1

Thí nghiệm thu hồi tinh bột mì bằng phương pháp hóa lý.................... 41

3.1.1 Thi nghiệm ảnh hưởng của phèn nhôm đến hiệu quả thu hồi tinh bột mì
41
3.1.2

Thí nghiệm ảnh hưởng pH đến hiệu suất thu hồi tinh bột mì ......... 47

Tính kinh tế của quá rình thu hồi tinh bột mì bằng phương pháp keo tụ: .. 53


3.2 Thí nghiệm thu hồi tinh bột mì bằng phương pháp cơ học ....................... 53
3.2.1 Thí nghiệm thu hối tinh bột bằng lưới lọc ............................................... 53
3.2

Sản phẩm giấy bằng phương pháp thủ công ......................................... 55

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ........................................................................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 61


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BOD: (Biochemical Oxygen Demand) Hàm lượng chất thải có khả năng
phân hủy theo phương pháp sinh học.
COD: (Chemical Oxygen Demand) Hàm lượng chất thải có khả năng
phân hủy theo phương pháp hóa học.
DO: (Dessolved Oxygen) Nồng độ oxi hòa tan.
TSS: Turbidity & Suspendid Solids (Suspended Solid) Chất rắn lơ lửng


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Phân loại cây khoai mì
Bảng 1.2: Thành phần hóa học của cây khoai mì
Bảng 1.3: Thành phần hóa học trong vỏ củ khoai mì và bả mì
Bảng 1.4: Thành phần hóa học trong củ khoai mì tươi
Bảng 1.5: Hàm lượng tinh bột của một số loại củ quả
Bảng 1.6: Công nghệ xử lý nước thải tại một số nhà máy chế biến tinh
bột khoai mì
Bảng 2.1: Các thông số quan trắc hiệu quả xử lý trong quá trình thực
nghiệm
Bảng 2.2: Quy trình thí nghiệm xác định lượng phèn tối ưu
Bảng 2.3: Quy trình thí nghiệm xác định pH tối ưu
Bảng 3.1: Khảo sát ảnh hưởng của phèn nhôm đến hiệu suất xử lý độ
màu
Bảng 3.2: Khảo sát ảnh hưởng của phèn nhôm đến hiệu suất xử lý COD
Bảng 3.3: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng lượng phèn nhôm đến hiệu quả
thu hồi tinh bột mì
Bảng 3.4: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý độ màu
Bảng 3.5: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD
Bảng 3.6: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng pH đến hiệu quả thu hồi tinh
bột mì


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Cây khoai mì
Hình 1.2: Cấu tạo củ khoai mì
Hình 1.3: Phản ứng phân hủy CN- từ Linamarin
Hình 1.4: Ứng dụng của tinh bột mì
Hình 1.5: Quy trình sản xuất tinh bột mì nói chung
Hình 1.6: Quy trình sản xuất tinh bột mì của Thái Lan
Hình 3.1: Biểu đồ ảnh hưởng lượng phèn nhôm đến hiệu suất thu hồi
tinh bột mì
Hình 3.2: Biểu đồ ảnh hưởng của giá trị pH đến hiệu suất thu hồi tinh
bột mì
Hình 3.3 Xây nhuyễn hỗn hợp
Hình 3.4 Xeo giấy
Hình 3.5 Sản phẩm giấy làm từ tinh bột mì
Hình 3.6 Sản phẩm ứng dụng


LỜI MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Sắn (hay còn gọi là khoai mì) có tên khoa học là Manihot Esculenta là
cây lương thực ưa ẩm, nó phát nguồn từ lưu vực sông Amazone Nam Mỹ. Đến
thế kỉ XVI mới được trồng ở châu Á và Phi. Ở nước ta, khoai mì được trồng ở
khắp nơi từ nam chí bắc nhưng do quá trình sinh trưởng và phát dục của khoai
mì kéo dài, khoai mì giữ đất lâu nên chỉ các tỉnh trung du và thượng du Bắc
Bộ như: Phú Thọ, Tuyên Quang, Hòa Bình … là điều kiện trồng trọt thích hợp
hơn cả.
Khoai mì Việt Nam cũng bao gồm nhiều loại giống. Nhân dân ta thường
căn cứ vào kích thước, màu sắc củ, thân, gân lá và tính chất khoai mì đắng hay
ngọt (quyết định bởi hàm lượng axit HCN cao hay thấp) mà tiến hành phân
loại. Tuy nhiên trong công nghệ sản xuất tinh bột người ta phân thành hai loại:
khoai mì đắng và khoai mì ngọt.
Chế biến khoai mì đã được phổ biến ở nước ta từ thế kỷ 16. Những năm
gần đây, do yêu cầu phát triển của ngành chăn nuôi và ngành chế biến thực
phẩm từ khoai mì gia tăng. Sản lượng khoai mì hằng năm đạt khoảng 3 triệu
tấn. Việc sản xuất càng nhiều thì lượng chất thải càng lớn. Ước tính trung bình
hằng năm gần đây ngành chế biến tinh bột khoai mì (bao gồm nhà máy chế
biến và hộ gia đình) đã thải ra môi trường 500.000 tấn thải bã và 15 triệu m3
nước thải. Lượng bột mì có trong nước thải chiếm 30% lượng đầu vào. Nó làm
cho chất thải chủ yếu là các hợp chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng nên khi thải
ra môi trường _ trong điều kiện khí hậu của nước ta - nhanh chóng bị phân hủy
gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường đất, nước, không khí, ảnh hưởng
đến môi trường sống của cộng đồng dân cư trong khu vực và làm tăng chi phí
sản xuất.
Trong phạm vi hẹp, nhóm em chọn đề tài “Nghiên cứu thu hồi tái sử
dụng tinh bột mì từ nguồn nước thải là nguyên liệu sản xuất giấy góp phần
giảm thiểu chi phí sản xuất” với mong muốn góp phần vào phát triển bền vững

1


ngành chế biến tinh bột khoai mì.
2. Mục đích của đồ án
Thu hồi tái sử dụng tinh bột mì từ nguồn nước thải làm nguyên liệu
sản xuất giấy góp phần giảm thiểu chi phí.
3. Mục tiêu của đồ án
-

Thông qua nghiên cứu đề tài nắm được hiện trạng chất lượng
nước thải tinh bột mì.

-

Xác định phương pháp thu hồi tinh bột mì trong nước thải đạt
lượng tối ưu.

-

Đề xuất sản phẩm ứng dụng nhằm giảm chi phí cho sản xuất.

4. Yêu cầu của đồ án
-

Thông tin thu thập được chính xác,trung thực và khách quan.

-

Mẫu nghiên cứu và phân tích phải đảm bảo tính khoa học và tính
đại diện.

-

Thu hồi được lượng tinh bột mì tối đa có trong nước thải bằng
phương pháp thích hợp.

-

Giải pháp kiến nghị đưa ra phải thực tế, có tính khả thi và phù
hợp nhằm giảm thiểu chi phí cho sản xuất.

5. Ý nghĩa của đồ án
5.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
- Giúp sinh viên có thể qpá dụng lý thuyết và thực tế, rèn luyện kỹ
năng tổng hợp, phân tích số liệu.
- Tạo điều kiện thuận lợi cho việc tiếp thu và học hỏi các kinh nghiệm
từ thực tế, đồng thời nâng cao kiến thức trong lĩnh vực nghiên cứu,
khả năng tiếp cận và xử lý thông tin.
- Củng cố thêm kiến thức chuyên nghành tạo điều kiện tốt hơn phục vụ

2


Công tác sau ra trường
5.2 Ý nghĩa thực tiễn
Thu hồi được lượng tinh bột mì còn trong nước thải góp phần làm tăng
khả năng xử lý nước thải tốt hơn vì thế giảm chi phí sản xuất cho
doanh nghiệp.

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TINH BỘT MÌ VÀ
NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT GIẤY
1.1 Tổng quan về tinh bột mì
1.1.1

Giới thiệu cây khoai mì

Khoai mì (hay còn gọi là sắn) có tên khoa học Manihot Esculenta là cây
lương thực ưa ẩm, có nguồn gốc từ lưu vực sông Amazone Nam Mỹ. Đến thế
kỷ XVI mới được trồng ở châu Á và châu Phi. Ở nước ta, khoai mì được trồng
ở khắp nơi từ Nam đến Bắc nhưng do quá trình sinh trưởng và phát triển của
khoai mì kéo dài, giữ đất lâu nên chỉ các tỉnh Trung du và thượng du Bắc Bộ
như: Phú Thọ, Tuyên Quang, Hòa Bình, …là điều kiện trồng trọt thích hợp
hơn cả. Khoai mì Việt Nam cũng bao gồm nhiều loại giống. Nhân dân ta
thường phân loại khoai mì căn cứ vào kích thước, màu sắc củ, thân, gân lá và
tính chất khoai mì đắng hay ngọt. Tính chất đắng hay ngọt của khoai mì quyết
định bởi hàm lượng acid HCN cao hay thấp. Tuy nhiên, trong công nghệ sản
xuất tinh bột người ta phân loại chỉ dựa trên tính chất: khoai mì đắng và khoai
mì ngọt.

Hình 1.1: Cây khoai mì (Nguồn: Internet)

4


Bảng 1.1: Phân loại cây khoai mì
Đặc điểm

Khoai mì đắng

Khoai mì ngọt

Hàm lượng acid HCN (mg/kg củ)

60 – 150

20 – 30

Hình dáng của lá

7 cánh

5 cánh

Hình dáng của thân

Nhỏ và thấp

To và cao

1.1.2

Thời vụ thu hoạch cây khoai mì

Thông thường, nông dân thường trồng khoai mì chính vụ vào khoảng từ
tháng 2 đến tháng 4. Và ở mỗi miền, thời gian thu hoạch khác nhau tùy thuộc
điều kiện khí hậu từng vùng.
Ở miền Bắc, trồng khoai mì vào tháng 3 là thuận lợi nhất vì lúc này có
mưa xuân ẩm, trời bắt đầu ẩm, thích hợp cho cây sinh trưởng, hình thành và
phát triển củ.
Vùng Bắc Trung Bộ, tháng 1 thích hợp nhất cho việc trồng khoai mì.
Nếu trồng sớm sẽ gặp mưa lớn làm thối hom chết mầm, còn trồng muộn khoai
non gặp khô rét sẽ sinh trưởng kém.
Vùng Nam Trung Bộ, khoai mì có thể trồng trong khoảng tháng 1 đến
tháng 3, trong điều kiện nhiệt độ tương đối cao và thường có mưa đủ ẩm. Một
số nơi bà con có thể trồng sớm hơn 1 – 2 tháng nhưng cùng thu hoạch vào
tháng 9, tháng 10 trước mùa mưa lũ.
Vùng Tây Nguyên, Đông Nam Bộ, khoai mì trồng chủ yếu vào cuối mùa
khô, đầu mùa mưa (tháng 4 hay tháng 5) trong điều kiện nhiệt độ cao ổn định
và có mưa đều. Những nơi có điều kiện chủ động nước ở đồng bằng sông Cửu
Long, khoai mì thường trồng ngay từ đầu năm để kịp thu hoạch trước mùa lũ.

5


1.1.3

Cấu tạo củ khoai mì

Hình 1.2: Cấu tạo củ khoai mì (Nguồn: Internet)
Củ khoai mì thường có dạng hình trụ, nhỏ dần ở hai đầu (cuống và đuôi).
Kích thước cũng như trọng lượng củ tùy thuộc vào giống, đất trồng, điều kiện
canh tác và độ màu của đất mà nó dao động trong khoảng: dài 300 – 400mm,
đường kính từ 20 – 100mm.
Khoai mì là loại củ có lõi (tim củ) nối từ thân cây chạy dọc theo củ đến
đuôi củ. Có cấu tạo: vỏ gỗ, vỏ cùi, thịt sắn, lõi sắn. So với các loại củ khác thì
vỏ củ sắn là loại vỏ dễ phân biệt và dễ tách nhất.
Lớp vỏ gỗ chiếm 0,5 – 3% khối lượng củ. Gồm các tế bào có cấu tạo từ
cellulose và hemicellulose, hầu như không có tinh bột. Vỏ gỗ là lớp ngoài
cùng, sần sùi, màu nâu thẫm, chứa các sắc tố đặc trưng. Có tác dụng giữ cho
củ rất bền, không bị tác động cơ học bên ngoài.
Lớp vỏ cùi dày hơn vỏ gỗ, chiếm khoảng 8 – 20% trọng lượng củ. Gồm
các tế bào được cấu tạo bởi cellulose và tinh bột (5 – 8%). Giữa các lớp vỏ là
mạng lưới ống dẫn nhựa củ, trong mủ có nhiều tanin, enzyme và các sắc tố.
Thịt khoai mì (ruột củ) là thành phần chiếm chủ yếu của củ, bao gồm các
tế bào có cấu tạo từ cellulose và pentozan, bên trong là các hạt tinh bột và

6


nguyên sinh chất. Hàm lượng tinh bột trong ruột củ phân bố không đều. Kích
thước hạt tinh bột koảng 15- 80mm. Khoai mì càng để già thì càng có nhiều
xơ.
Lõi khoai mì thường nằm ở trung tâm dọc theo thân củ, nối từ thân đến
đuôi củ. Lõi chiếm từ 0,3 – 1% khối lượng củ. Thành phần cấu tạo chủ yếu là
cellulose và hemicelluloses.
1.1.4

Thành phần và tính chất hóa học của củ khoai mì

Thành phần hóa học trong củ khoai mì thay đổi tùy thuộc vào giống
khoai, loại đất trồng, cách trồng, khí hậu, sinh trưởng và thời gian thu hoạch
của từng vùng miền…
Cũng như phần lớn các loại hạt và củ, thành phần chính của củ khoai mì
là tinh bột. Ngoài ra, trong khoai mì còn có các chất: đạm, muối khoáng, lipit,
chất xơ và một số vitamin B1, B2. Như vậy, so với nhu cầu dinh dưỡng và
sinh tố của cơ thể con người, khoai mì là một loại lương thực, nếu được sử
dụng mức độ phù hợp thì có thể thay thế hoàn toàn nhu cầu đường bột của cơ
thể.
Bảng 1.2: Thành phần hóa học của cây khoai mì
Thành phần
(%)

Theo Đoàn Dự và các
cộng sự, 1983

Theo Recent Process in
research and extension, 1998

Nước

70.25

63 – 70

Tinh bột

21.45

18 – 30

Chất đạm

1.12

1.25

Tro

0.4

0.85

Protein

1.11

1.2

Chất béo

5.13

0.08

7


Bảng 1.3: Thành phần hóa học trong vỏ củ khoai mì và bả mì
Thành phần

Vỏ củ mì (mg/100g)

Bả phơi khô (mg/100g)

Độ ẩm

10.8 – 11.4

12.5 – 13

Tinh bột

28 – 38

51.8 – 63

Sợi thô

8.2 – 11.2

12.8 – 14.5

Protein thô

0.85 – 1.12

1.5 – 2.0

Độ Tro

1 – 1.45

0.58 – 0.65

Đường tự do

1 – 1.4

0.37 – 0.43

Bảng 1.4: Thành phần hóa học trong củ khoai mì tươi
STT

Thành phần

Tỷ lệ (% )

1

Nước

60- 74,2

2

Tinh bột

30- 34

3

Protein

0,8- 1,2

4

Chất béo

0,3- 0,4

5

Xenlulozo

1,0- 3,0

6

Đường

1,0- 3,1

7

Tro

0,54

8

Các polyphenol

0,1- 0,3

9

Độc tố

0,001- 0,04

(Nguồn: Bảo quản và chế biến sắn, Cao Văn Hùng, 2001) [5].
a. Tinh bột
Tinh bột là thành phần quan trọng của củ khoai mì, nó quyết định giá trị
sử dụng của chúng. Hạt tin bột hình trống, đường kinh khoảng 35 micromet.
Tinh bột gồm 2 thành phần: Amylose (15- 25%) và amylopectin (75- 85%), tỷ

8


lệ amylopectin trong tinh bột khoai mì cáo nên gel tinh bột có độ nhớt, độ kết
dính cao và khả năng gel bị thoái hóa thấp.
Hàm lượng tinh bột tập trung nhiều nhất ở phần sát vỏ bao, càng đi sâu
vào lớp thịt sát lõi lượng tinh bột lại ít đi. Tinh bột có dạng hình cầu, hình
trứng hoặc hình mũ, có một số hạt trũng, có màu rất trắng. Nên trong quá trình
sản xuất nên loại bỏ vỏ để không tạo màu tối cho tinh bột.
Tinh bột khoai mì có kích thước từ 5 đến 40µm với những hạt lớn 2535µm, hạt nhỏ 5- 15µm và nhiều hình dạnh, chủ yếu là hình tròn, bề mặt nhẵn,
một bên mặt có chổ lõm hình nón và một núm nhỏ ở giữa. Dưới ánh sáng phân
cực, các liên kết ngang với mật độ từ trung bình tới dày đặc có thể thấy rõ. Các
nghiên cứu siêu cấu trúc bằng tia X cho thấy tinh bột khoai mì có cấu trúc tinh
thể dạng A và hỗn hợp A, B.
Khi hạt tinh bột khoai mì bị vỡ, có thể quan sát được các rãnh tạo cấu
trúc xốp của hạt. Các rãnh vô định hình kéo dài từ bề mặt tới tâm của hạt tạo
thành các lỗ xốp. Chính các lỗ xốp này giúp nước thâm nhập vào giúp trương
nở tinh bột, phá vỡ các liên kết hidro giữa các phân tử trong cấu trúc tinh thể,
tạo điều kiện cho tác dụng phân hủy của enzyme. Tinh bột khoai mì có cấu
trúc hạt tương đối xốp, liên kết giữa các phân tử trong cấu trúc tinh thể yếu, vì
vậy nó dễ bị phân hũy bởi các tác nhân như acid và enzyme hơn so với các
loại tinh bột khác như bắp, gạo.
Tinh bột khoai mì có hàm lượng amylopectin và phân tử lượng trung
bình tương đối cao, 215.00g/mol so với 30.500, 130.000, 224.500 và 276.000
tương ứng ở amylose của bắp, tinh bột lúa mì, tinh bột khoai tây và tinh bột
sáp. Hàm lượng amylose nằm trong khoảng 8-28%, nhưng nói chung đa số các
giống khoai mì có tỷ lệ amylose 16-18%. Tinh bột khoai mì có những tính
chất tương tự các loại tinh bột chứa nhiều amylosepectin như độ nhớt cao, xu
hướng thoái hóa thấp và độ bền gel cao. Hàm lượng amylosepectin và amylose
trong tinh bột khoai mì liên quan tới độ dính của củ nấu chính và nhiều tính
chất trong các ứng dụng công nghiệp.

9


Nhiệt độ hồ hóa tinh bột khoai mì trong khoảng 58.5-700C so với 56660C ở khoai tây và 62-720C ở tinh bột bắp. Việc tạo ra các dẫn xuất của tinh
bột nhờ liên kết ngang hay việc thêm các chất có hoạt tính bề mặt có thể thay
đổi nhiệt độ hồ hóa. Nhiệt độ hồ hóa cũng ảnh hưởng đến chất lượng nấu của
tinh bột, nhiệt độ hồ hóa thấp thường làm chất lượng nấu thấp do tin bột dễ bị
phá vỡ.
Độ nhớt là tính chất quan trọng giúp tinh bột có nhiều ứng dụng trong
công nghiệp thực phẩm và các ngành công nghiệp vãi, giấy. Tinh bột khoai mì
có độ nhớt rất cao. Độ nhớt cao thể hiện ở lực liên kết yếu giữa các phân tử
tinh bột trong cấu trúc hạt. Xử lý hóa học, vật lý (gia nhiệt, xữ lý bằng áp suất
hơi, thêm các chất hóa học, thay đổi pH của môi trường) cũng như sự có mặt
của các chất như protein, chất béo, chất có hoạt tính bề mặt đều có ảnh hưởng
đến tinh bột khoai mì.
Độ nở và độ hòa tan của tinh bột cũng là tính chất quan trọng và cũng rất
khác nhau giữa các dạng tinh bột. Tính chất này của tinh bột khoai mì phụ
thuộc rất nhiều vào giống khoai mì, điều kiện môi trường sống, thời điểm thu
hoạch nhưng lại không liên quan đến kích thước hạt hay trọng lượng phân tử
tinh bột.
Cấu trúc gel của tinh bột khoai mì có độ bền cao hơn so với nhiều loại
ngủ cốc khác nên được ứng dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm, đặc biệt
với những sản phẩm phải bảo quản trong thời gian dài.
b. Đường
Đường trong khoai mì chủ yếu là glucoza và một ít maltoza, saccaroza.
Khoai mì càng già thì hàm lượng đường càng giảm. Trong chế biến, đường
hoà tan trong nước được thải ra trong nước dịch.
c. Protein
Hàm lượng của thành phần protein có trong củ rất thấp nên cũng ít ảnh
hưởng đến quy trình công nghệ. Tỉ lệ khoảng:1-1,2%. Từ ngoài vào trong hàm
lượng đạm tăng lên một ít.
10


d. Nước
Lượng ẩm trong củ khoai mì tươi rất cao, chiếm khoảng 70% khối lượng
toàn củ. Lượng ẩm cao khiến cho việc bảo quản củ tươi rất khó khăn. Vì vậy
ta phải đề ra chế độ bảo vệ củ hợp lý tuỳ từng điều kiện cụ thể.
e. Độc tố trong củ khoai mì
Ngoài các thành phần có giá trị dinh dưỡng, trong củ khoai mì có chứa
độc tố, tanin, sắc tố và cả hệ enzyme phức tạp. Người ta cho rằng trong các
enzyme thì polyphenoloxydase xúc tác quá trình oxy hóa polyphenol thành
orthoquinol sau đó trùng hợp với các chất không có gốc phenol (các acid
amin) tạo thành chất có màu. Chất có màu này gây khó khăn cho việc chế biến
và nếu quá trình công nghệ không thích hợp sẽ cho sản phẩm chất lượng kém.
Độc tố trong khoai mì là CN-, nhưng khi củ chưa đào lên thì nhóm này
nằm ở dạng glucoside gọi là linamarin (C10H17NO6). Dưới tác động của
enzyme hay ở môi trường acid, chất này phân hủy thành glucose, acetone và
acid cyanohydric. Như vậy, sau khi đào củ mì mới xuất hiện HCN tự do vì chỉ
sau khi đào thì các enzyme trong củ mới bắt đầu hoạt động mạnh và đặc biệt
xuất hiện nhiều trong khi chế biến và sau khi ăn vì trong dạ dày người hay
động vật là môi trường acid và dịch trong chế biến cũng là môi trường acid.
Linamarin tập trung ở vỏ cùi, dễ tách ra trong quá trình chế biến, hòa tan
tốt trong nước, kém tan trong rượu, rất ít hòa tan trong chloroform và hầu như
không tan trong ether. Vì hòa tan tốt trong nước nên khi chế biến, độc tố theo
nước dịch ra ngoài, nên mặc dù giống khoai mì đắng có hàm lượng độc tố cao
nhưng tinh bột và khoai mì lát chế biến từ khoai mì đắng vẫn sử dụng làm thức
ăn cho người và gia súc. Trong chế biến, nếu không tách dịch bào nhanh thì có
thể ảnh hưởng đến màu sắc của tinh bột do acid cyanohydric tác dụng với
nguyên tố sắc có trong củ tạo thành feroxy cyanate có màu xám. Tùy thuộc
giống và đất nơi trồng mà hàm lượng độc tố trong khoai mì là khác nhau.

11


+ H2O

Acetone cyanohydric
Linamarin

pH 3.5 – 6.0
Temperatures ≤ 650C

hydroxynitridelyase

pH > 4
Temperatures > 300C
Spontaneous breakdown

Hình 1.3: Phản ứng phân hủy CN- từ Linamarin

12


f. Hệ enzyme
Trong khoai mì, các chất polyphenil và hệ enzyme polyphenoloxydaza
có ảnh hưởng nhiều tới chất lượng trong bảo quản và chế biến.
Hàm lượng tannin trong khoai mì ít nhưng sản phẩm oxy hoá tannin là
chất flobafen có màu sẫm đen khó tẩy. Khi chế biến, tannin còn có tác dụng
với Fe tạo thành sắt tannat cũng có màu xám đen. Cả hai chất này đều ảnh
huởng đến màu sắc của tinh bột nếu như trong chế biến không tách dịch bào
nhanh và triệt để.
1.2 Ứng dụng của tinh bột khoai mì trong đời sống
a. Nguồn nguyên liệu quan trọng trong đời sống
Trong tự nhiên, tinh bột được tìm thấy trong các loại rau củ, hạt, quả của
các loại cây trồng. Nó cũng là nguồn năng lượng quan trọng nhất của động vật
và con người. Tinh bột mì đóng một vai trò sống còn trong cuộc sống của
chúng ta. Từ các dữ liệu thống kê cho thấy ngày nay tinh bột càng có nhiều
ứng dụng quan trọng và thiết yếu trong các ngành nông nghiệp, công nghiệp…
ước tính có 4 nghìn ứng dụng. Các loại tinh bột tự nhiên được sử dụng phổ
biến và có giá trị thương mại chủ yếu bao gồm tinh bột khoai mì, tinh bột
khoai tây và tinh bột lúa mì. Tuy nhiên, thành phần và đặc tính của tinh bột
khoai mì là gần giống với tinh bột khoai tây và tốt hơn nhiều loại tinh bột bắp
và tinh bột lúa mì. Nhưng về giá cả, tinh bột khoai mì thường có giá thấp hơn
tinh bột khoai tây.
Với các ưu điểm hấp dẫn về đặc tính và giá cả, hiện nay đang có nhu cầu
tăng trưởng rõ rệt đối với tinh bột mì ở khắp nơi trên thế giới trong đó có cả
Việt Nam.
b. Những ứng dụng của tinh bột mì trong tinh bột thực phẩm và
ngành công nghiệp khác
• Các loại bánh
- Tinh bột được sử dụng là một trong những nguồn nguyên liệu chính để

13


sản xuất các loại bánh. Ngoài việc giảm giá thành sản xuất, tinh bột còn có
chức năng làm đầy, làm láng và góp phần tạo nên một số tính chất công nghệ
cho các sản phẩm bánh.
- Một số sản phẩm tiêu biểu: các sản phẩm bánh snack, bánh quy, bánh
rán…
- Bún, miến, mì ống, mì sợi, bánh tráng là những sản phẩm thực phẩm
rất thông dụng ở quy mô làng xã được chế biến từ tinh bột sắn.
• Tinh bột biến tính
- Đặc trưng chủ yếu của tinh bột biến tính chính là nó có độ nhớt cao
góp phần tạo độ sệt, độ đặc trong một số sản phẩm như nước sốt, nước chấm,
súp…
- Ngoài ra tinh bột biến tính còn tạo ra độ mờ đục cho một số sản phẩm
như nước sốt.
• Sản xuất các sản phẩm thủy phân từ tinh bột
- Bằng con đường thủy phân, tinh bột là nguyên liệu chính để sản xuất
ra các loại sản phẩm như: mạch nha, glucose, sorbitol, maltodextrin,…
- Từ glucose bằng con đường lên men người ta có thể sản xuất rượu,
cồn, mì chính…
- Sorbitol là phụ gia tạo cấu trúc rất thông dụng trong các sản phẩm
thực phẩm.
• Sản xuất đường glucose
- Nguyên liệu: bột hoặc tinh bột các loại củ cũng như các loại hòa thảo.
Ở các nước khác chủ yếu dùng tinh bột ngô, tinh bột khoai tây; ở nước ta dùng
tinh bột sắn để sản xuất đường glucose.
- Chất lượng tinh bột ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và hiệu suất
thu hồi. Chất lượng tinh bột thấp quá trình đường hóa kéo dài, phản ứng không
triệt để, sản phẩm có màu xấu khó khăn cho quá trình xử lý, hiệu suất thu hồi

14


thấp.
- Quá trình sản xuất gồm 3 giai đoạn chủ yếu: đường hóa dịch bột thành
dịch, xử lý dịch đường hóa, kết tinh tinh thể từ mật và chế biến thành sản
phẩm.
• Sản xuất mì chính
- Mì chính là muối mononatri của acid glutamic (C5H8NO4Na). Có 2
dạng: bột và tinh thể, là chất điều vị có giá trị trong công nghiệp thực phẩm,
trong nấu nướng thức ăn hằng ngày.
- Tinh bột được dùng trong sản suất mì chính bằng phương pháp lên
men sử dụng những chủng vi sinh vật có khả năng tổng hợp các acid amin từ
các nguồn glucid và đạm vô cơ sau đó tách lấy acid glutamic để sản xuất mì
chính. Phương pháp này có nhiều ưu điểm: không cần sử dụng nguyên liệu
protid, không cần sử dụng nhiều hóa chất và thiết bị chịu ăn mòn, hiệu suất
cao giá thành hạ.
• Keo dán hoặc chất kết dính
- Do tinh bột có thể tạo nên dung dịch có độ nhớt rất cao sau khi hồ hóa,
do đó nó được ứng dụng trong sản xuất các loại hồ, keo dán.
• Thức ăn gia súc
- Thông thường thức ăn gia súc được sản xuất từ nguyên liêu củ có
chứa nhiều tinh bột như bắp, khoai, sắn.
- Ngoài ra tinh bột còn thường được sử dụng như chất độn bổ sung
trong quá trình sản xuất thức ăn gia súc.
• Dược phẩm
- Tinh bột được sử dụng trong ngành dược phẩm chủ yếu là làm tá dược
(chất độn), chất kết dính, hoặc được sử dụng làm màng bọc viên thuốc.
• Dệt nhuộm
- Tinh bột là chất lý tưởng để bổ sung vào trong quá trình dệt. Đó là lý
15


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×