Thiết kế nhà máy sản xuất tinh bột sắn năng suất 20 000 tấn sản phẩm năm và phân xưởng sản xuất tinh bột biến tính 4000 tấn sản phẩm năm

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong công cuộc đổi mới, CNH – HDH đất nước, chủ trương của Đảng và
nhà nước ta là khuyến khích các thành phần kinh tế cùng phát triển, trong đó có
các thành phần quốc tế ngoài quốc doanh, nhằm khai thác triệt để ưu thế của các
thành phần kinh tế trong nước , thúc đẩy lực lượng sản xuất phát triển, tạo ra
nhiều sản phẩm, hàng hóa cho xã hội.
Chính phủ cũng có chính sách khuyến khích sản xuất chế biến hàng hóa
nông lâm, thủy, hải sản nhằm nâng cao giá trị hàng hóa nông nghiệp, xuất khẩu
ra nước ngoài.
Cây sắn là một trong những loại cây có giá tri kinh tế cao. Sản phẩm tinh
bột sắn dùng để cung cấp cho các ngành công nghệ thực phẩm và các ngành
công nghiệp khác nhau vì thế tiêu thụ dễ dàng trong nước và quốc tế.
Sắn hay còn gọi là khoai mì, là một trong những loại cây lương thực có
nguồn gốc từ lưu vực sông Amazone (Nam Mỹ) và được du nhập vào nước ta
vào khoảng thế kỷ 18. Đây là một trong những loại nông sản rất phổ biến được
sử dụng để sản xuất ra các loại thực phẩm cho con người và sản xuất thức ăn
chăn nuôi.
Với đặc tính dễ trồng, sản lượng cao, đầu tư ít nên tinh bột sắn tương đối
rẻ so với các loại tinh bột khác như tinh bột ngô, khoai tây....Nếu chỉ sử dụng
nguồn tinh bột sắn tự nhiên thì khả năng ứng dụng còn hạn chế, đặc biệt trong
công nghiệp thực phẩm. Để đa dạng hoá ứng dụng của tinh bột sắn vào các sản
phẩm thực phẩm thì cần dùng những phương pháp nhằm làm thay đổi các tính
chất của tinh bột tự nhiên, các phương pháp đó gọi là các phương pháp biến hình
tinh bột. Tinh bột bị biến hình bởi các tác nhân vật lí, hoá học, sinh học làm cho
các mạch tinh bột bị cắt ngắn đi, được nối dài thêm hoặc được sắp xếp lại trong
không gian...nhằm làm cho tinh bột có nhiều tính chất mới như: tăng độ nở, độ
dai, giảm hay tăng độ nhớt....Từ đó ứng dụng vào các sản phẩm thích hợp.Đặc
biệt trong đó có sản phẩm tinh bột sắn và tinh bột biến tính là sản phẩm có rất
nhiều tính năng ưu việt và có giá trị sử dụng cao, được sử dụng trong nhiều lĩnh
vực như công nghiệp, y dược, xử lý môi trường, dùng để sản xuất bánh kẹo, mì
ăn liền, bột ngọt, dùng làm chất độn thực phẩm, dùng trong công nghệ thuộc da,

in ấn…

1


Về thực trạng trồng sắn hiện nay ở nước ta, diện tích trồng ngày càng tăng
nhiều, rải rác từ Bắc vào Nam đặc biệt tập trung vào các vùng Tây Nguyên,
Nam Bộ và vùng núi trung du phía Bắc.
Song song với việc phát triển diện tích trồng sắn thì các nhà máy chế biến
sắn cũng được xây dựng nâng cấp tăng năng suất để đáp ứng nhu cầu sản xuất
và xuất khẩu. Hiện nay nước ta có khoảng hơn 60 các nhà máy xý nghiệp chế
biến tinh bột sắn rải khắp địa bàn đất nước.
Tuy nhiên, để đảm bảo chất lượng sản lượng chế biến sắn thì chúng ta còn
phải chú ý các vấn đề về nâng cao năng suất các nhà máy và hiện đại hóa dây
chuyền, thiết bị sản xuất, vấn đề về xử lý môi trường. Có một thực trạng đáng lo
ngại đó là đến vụ mùa sắn, sản lượng nguyên liệu tăng mạnh nhưng các nhà máy
không đáp ứng năng suất nên việc tồn đọng nguyên liệu kéo dài gây ảnh hưởng
đến giá cả, ảnh hưởng đến chất lượng nguyên liệu và quan trọng nhất là gây ô
nhiễm môi trường rất nghiêm trọng. Hầu như các nhà máy ở nước ta đều ít hoặc
không có vùng quy hoạch nguyên liệu, nên nguyên liệu sản xuất thường không
ổn định.
Một vấn đề khác đó là tinh bột biến tính có ứng dụng rất rộng rãi, nhưng
về sản xuất tinh bột biến tính ở nước ta chưa được phát triển, chưa đáp ứng nhu
cầu. Nếu như xây dựng một nhà máy chế biến tinh bột sắn kết hợp với sản xuất
tinh bột biến tính thì sẽ có rất nhiều ưu điểm, tiết kiệm được năng lượng vận
chuyển, đáp ứng nhu cầu nguyên liệu sản xuất và tiêu thụ sản phẩm. Do đó yêu
cầu cấp thiết phải đặt ra là phải xây dựng một nhà máy sản xuất tinh bột sắn và
phân xưởng sản xuất tinh bột biến tính với quy mô công nghiệp hiện đại để nâng
cao chất lượng tinh bột sắn cũng như nâng cao chất lượng sản phẩm tinh bột
biến tính.

Chính vì những lý do trên, tôi quyết định chọn đề tài: “Thiết kế nhà máy
sản xuất tinh bột sắn năng suất 20.000 tấn sản phẩm/năm và phân xưởng sản
xuất tinh bột biến tính 4000 tấn sản phẩm/năm”.

2


PHẦN 1 LẬP LUẬN KINH TẾ
1.1 Lựa chọn nguyên liệu để sản xuất tinh bột
Củ Sắn được tôi chọn để làm nguyên liệu sản xuất tinh bột bởi các nguyên
nhân sau:
Về giá cả thì tinh bột sắn thì thấp hơn so với tinh bột gạo và tinh bột lúa
mì. Hiện tại và trong tương lai giá cả của tinh bột gạo sẽ không giảm so với tinh
bột sắn do công nghệ sản xuất tinh bột gạo phức tạp hơn cũng như chính sách
của chính phủ không khuyến khích sử dụng tinh bột gạo trong các ngành công
nghiệp khác. Tinh bột lúa mì không cạnh tranh lại tinh bột sắn vì loại tinh bột
này hiện nay chủ yếu được nhập khẩu nên số lượng không nhiều và giá cả lại cao.
Về điều kiện trồng trọt thì so với cây lúa, cây sắn không đòi hỏi khắt khe
về điều kiện canh tác đặc biệt là nguồn nước. Cây sắn có thể trồng trên các loại
đất bạc màu, cằn cỗi, ngoài ra người trồng sắn không cần phải tốn nhiều công
chăm sóc như khi canh tác đối với cây lúa.
Ngoài ra Việt Nam là nước xuất khẩu tinh bột đứng thứ hai thế giới, sau
Thái Lan. Vì vậy để đáp ứng được nhu cầu xuất khẩu, các nhà máy tinh bột sắn
không ngừng ra đời, việc thiết kế một nhà máy tinh bột sắn để có hiệu quả sản
xuất, hiệu quả kinh tế là rất cần thiết.
1.2 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy
Qua tìm hiểu về vị trí địa lý, khí hậu, điều kiện giao thông vận tải và các
điều kiện khác, tôi quyết định chọn địa điểm xây dựng nhà máy sản xuất tinh bột
sắn và tinh bột biến tính tại xã Vĩnh Ninh huyện Quảng Ninh tỉnh Quảng Bình.
Tỉnh quảng bình với quỹ đất rất dồi dào là nguồn cung cấp nguyên liệu

Sắn cho nhà máy đi vào hoạt động sản xuất ổn định. Việc xây dựng nhà máy
tinh bột sắn và tinh bột biến tính tại xã Vĩnh Ninh, huyện Quảng Ninh , tỉnh
Quảng Bình là hoàn toàn hợp lý nhằm thoả mãn nhu cầu người tiêu dùng, giải
quyết công ăn việc làm cho người dân ở khu vực đồng thời phát triển ngành
công nghiệp ngày càng mạnh mẽ góp phần vào sự phát triển nền kinh tế tỉnh
Quảng Bình, xây dựng tỉnh nhà ngày càng giàu đẹp.
1.2.1 Đặc điểm tự nhiên
Về vị trí của nhà máy:
Vĩnh Ninh là một xã thuộc huyện Quảng Ninh, tỉnh Quảng Bình, Việt Nam.
3


Xã Vĩnh Ninh nằm ở cực nam huyện Quảng Ninh cách trung tâm huyện
lỵ khoảng 25 km về phía đông bắc. Phía nam giáp 2 xã Hàm Ninh, Hiền
Ninh phía đông giáp Lương Ninh. Phía bắc giáp xã Nghĩa Ninh, phía tây
giáp Trường Sơn. Vĩnh Ninh là một xã thuần nông, người dân ở đây từ bao đời
nay chủ yếu sống bằng nghề nông, nhưng do xu thế phát triển và nhu cầu đời
sống một số gia đình củng đã chuyển đổi ngành nghề và có cuộc sống ổn định
và khá giả hơn, bộ mặt nông thôn nơi đây ngày một tươi mới và khang trang
hơn. Vĩnh Ninh có hai tuyến đường huyết mạch đi qua; một là tuyến đường sắt
thống nhất Bắc Nam, hai quốc lộ 15A một nhánh đông của con đường Trường
Sơn huyền thoại, nay đã được cải tạo nâng cấp thành đường Hồ Chí Minh. Ở
đây còn có đường 10 nối đường đông Trường Sơn với tây Trường Sơn.

Vị trí này có một số thuận lợi sau
- Xung quanh khu vực xây dựng nhà máy là khu vực rộng rãi, thoáng gió,
cách xa khu dân cư. Trung tâm khu vực xây dựng nhà máy cách thành phố Đồng
Hới khoảng 20km.
- Đường giao thông thuận lợi, gần con đường Hồ Chí Minh. Vị trí này
thuận lợi cả cho việc thu gom vận chuyển nguyên liệu, tiêu thụ sản phẩm và

thông tin liên lạc.
4


- Nằm cạnh đường dây cung cấp điện của lưới điện thành phố sẽ thuận lợi
cho việc sử dụng nguồn điện phục vụ cho nhà máy.
- Địa hình tương đối bằng phẳng, có độ dốc tự nhiên, gần sông nên thuận
lợi cho việc sử dụng nước sông cho sản xuất, đồng thời với độ dốc tự nhiên như
trên tạo điều kiện tốt để xử lý nước thải đạt chuẩn môt trường Việt Nam trước
khi thải ra môi trường.
Về điều kiện khí hậu ở khu vực nhà máy:
- Nhiệt độ không khí trung bình các tháng trong năm tại huyện Quảng
Ninh, tỉnh Quảng Bình dao động vào khoảng 24,40C, cao nhất là tháng 8
(38,20C), thấp nhất là tháng 12 và tháng 1 (20 0C). Độ ẩm trung bình 81%. Thích
hợp cho việc trồng sắn, dễ tập trung được nguồn nguyên liệu.
1.2.2 Điều kiện giao thông vận tải
Tôi chọn địa điểm nhà máy nằm trên trục đường giao thông xuyên Bắc
Nam, con đường mang tên Hồ Chí Minh. Tại đây gần với tuyến đường dẫn về
thành phố Đồng Hới. Chạy tiếp về phía Nam sẽ tới thành phố Đồng Hới , ngược
trở ra Bắc là huyện Lệ Thủy, xuôi hướng hướng đông là biển, phía tây giáp với
Lào. Như vậy, đây là một địa điểm rất thuận lợi về mặt giao thông đường bộ để
thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu và thành phẩm.
1.2.3 Nguồn cung cấp nguyên liệu
Nguồn nguyên liệu cung cấp cho nhà máy là củ sắn tươi. Nhà máy được
đặt tại xã Vạn Ninh, huyện Quảng Ninh, tỉnh Quảng Bình, là trung tâm của tỉnh
Quảng Bình nên lượng nguyên liệu được cung cấp chủ yếu là trong huyện và các
huyện lân cận như Lệ Thủy, Quảng Trạch, Bố Trạch và các tỉnh tiếp giáp như
tỉnh Quảng Trị, tỉnh Hà Tĩnh…
1.2.4 Nguồn cung cấp nước
Nguồn nước: sử dụng nước ngầm qua hệ thống xử lý và nguồn nước từ

sông Long Đại, các dòng suối chảy qua là nguồn cung cấp nước ổn định cho sản xuất.
Thoát nước: nước thải của các nhà máy sản xuất tinh bột sắn chứa nhiều
chất hữu cơ dễ phân giải, khi bị để lâu không được xử lý chúng gây ra mùi hôi
thối khó chịu, gây ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh. Vì vậy, nước thải
của nhà máy đòi hỏi phải được xử lý cẩn thận, kinh tế để giảm bớt mùi hôi thối,
tránh gây ô nhiễm khi thải ra môi trường.

5


Do địa hình của nhà máy tương đối bằng phẳng, có độ dốc tự nhiên nên
vấn đề thoát nước thải trong quá trình sản xuất được thực hiện dễ dàng, tạo điều
kiện tốt để xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn an toàn trước khi thải ra môi trường.
Nước thải từ quá trình sản xuất tinh bột sắn được xử lý bằng hệ thống hồ
sinh học tự nhiên. Nước thải đã qua xử lý phải đạt tiêu chuẩn vệ sinh và môi
trường trước khi thải ra ngoài.
1.2.5 Nguồn nhân lực
Tỉnh Quảng Bình đang trên đà phát triển, số lượng lao động thất nghiệp
còn nhiều nhất là lực lượng lao động trẻ. Với lượng lao động trẻ và đông đảo
như vậy sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc chọn nhân công là lao động trên địa
bàn do đó có thể giảm chi phí đầu tư các công trình như nhà ở, phục vụ sinh hoạt
cho công nhân... đây là một lợi thế lớn. Ngoài ra, tỉnh còn có một đội ngũ lao
động có trình độ kỹ thuật cũng như chuyên môn cao từ các trường trung cấp
nghề, cao đẳng, đại học... có đầy đủ kiến thức và nghiệp vụ trong việc lãnh đạo
và xây dựng nhà máy.
Như vậy việc xây dựng nhà máy sẽ góp phần cải thiện được cuộc sống
của người dân ở khu vực này. Đồng thời giải quyết việc làm cho thêm một lượng
không nhỏ lao động trên địa bàn, góp phần làm giảm áp lực cho xã hội, tăng thu
nhập quốc dân.

6


PHẦN 2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH SẢN XUẤT
2.1 Quy trình sản xuất tinh bột
2.1.1 Dây chuyền sản xuất
Củ sắn

Kiểm tra độ bột

Phểu chứa
Rửa khô
Nước sản xuất

Rửa nước

Đất, cát, vỏ gỗ…
Nước thải, đất cát vỏ gỗ..

Xử lý chất thải rắn
Lọc rác

Xử lý nước thải

Băm
Nghiền
Tách bã lần 1
Tách bã lần 2

Tách bã lần 4

Tách bã lần 3

Bã

Thùng chứa

Nước

TA Gia súc

Sàng lọc cong
Tách mũ lần 1
Tách mũ lần 2

Dịch mũ

Xử lý

Tách mũ lần 3
Tách nước
Khí nóng

Sấy khô

Rây , đóng bao

Thành phẩm

7

2.1.2 Thuyết minh quy trình
2.1.2.1 Giới thiệu nguyên liệu
Nguyên liệu là củ sắn, có kích thước trung bình dài 25-38 cm, đường kính
3-6 cm tùy theo điều kiện giống, điều kiện đất đai và thời gian thu hoạch mà có
kích thước củ khác nhau.
- Hình dạng củ không đồng nhất và đường kính củ cũng không đều theo
chiều dài củ, phần gần cuống to nhưng càng gần đuôi càng nhỏ, mềm và ít xơ do
phát triển sau. Tuy các củ sắn có khác nhau về kích thước, hình dáng và trọng
lượng đi chăng nữa nhưng nhìn chung củ sắn có cấu tạo bao gồm các thành phần
chính sau:
- Vỏ gỗ củ chiếm 0,5 - 3% khối lượng củ sắn, tùy theo độ non già, giống
cũng như khối lượng của củ. Trong vỏ gồm các tế bào có cấu tạo từ xenlulo và
hemixenlulo. Vỏ gỗ ngoài có tác dụng bảo vệ củ khỏi bị ảnh hưởng bên ngoài
còn có tác dụng phòng mất nước của củ. Do đó trong quá trình bảo quản phải cố
gắng giữ, hạn chế tróc vỏ. Nhưng do vỏ gỗ hoàn toàn không có tinh bột nên
trong khi chế biến phải tách lớp vỏ này hoàn toàn để tránh ảnh hưởng đến màu
sắc cũng như chất lượng bột thành phẩm sau này.
- Vỏ cùi chiếm khoảng 8 - 10% khối lượng củ, trong vỏ cùi có một lượng
nhỏ tinh bột khoảng 5 - 6%. Cấu tạo của lớp vỏ cùi bao gồm lớp tế bào mô cứng
phủ ngoài có thành phần chủ yếu là xenlulo, lớp tế bào này gần như không có
tinh bột nhưng có nhiều dịch bào (mủ). Nó cũng giữ vai trò chống mất nước của
củ đồng thời phòng tác động khác bên ngoài nhưng nếu trong sản xuất chế biến
nếu không loại bỏ thì thành phần dịch mủ chính là nguyên nhân làm tăng độ
màu và xơ của thành phẩm. Tiếp lớp tế bào mô dịch cứng là các tế bào mô mềm.
Trong các tế bào này dịch bào chứa khoảng 5% tinh bột, nhưng những hạt tinh
này có kích thước hạt rất nhỏ đường kính khoảng 5 - 8µm nên dễ tổn thất theo
nước thải. Trong vỏ cùi còn chứa các polyphenol, enzyme có tác dụng bảo vệ
cho củ phát triển bình thường khi chưa thu hoạch nhưng sau khi đào lại gây trở

ngại rất lớn trong việc bảo quản và chế biến. Tổng lượng chất polyphenol trong
củ sắn khoảng 0,1 - 0,3% trong đó 85 - 90% tập trung trong vỏ cùi. Tiếp vỏ cùi
là khe mủ, nơi tập trung mủ giữa vỏ thịt sắn đồng thời tập trung mủ ở củ sắn
nhiều nhất.
- Thịt sắn là phần chủ yếu của củ sắn, bao gồm các tế bào nhu mô thành
mỏng. Thành phần vỏ tế bào nhu mô là xenlulo, pentozơ bên trong là các hạt
8


tinh bột và nguyên sinh chất. Đây là phần dự trữ chất dinh dưỡng chủ yếu ở củ.
Lượng tinh bột sắn phân bố trong củ sắn không đều nhiều nhất ở lớp ngoài rồi
giảm dần vào trong. Kích thước hạt tinh bột sắn khoảng 15 - 80µm.
- Lõi thường nằm ở trung tâm dọc theo thân củ, nối từ thân đến đuôi củ,
chiếm từ 0,3 - 1% khối lượng củ, thành phần cấu tạo chính là xenlulose và
hemixenlulo. Lõi có chức năng vận chuyển nước và thức ăn cho củ. Lõi là một
bộ phận giữ chức năng lưu thông nước và chất dinh dưỡng giữa cây và củ.
Thành phần hóa học có trong củ sắn tùy thuộc vào từng giống sắn, điều
kiện chăm sóc, thời gian thu hoạch, bảo quản…bao gồm các thành phần chính
như sau:
- Tinh bột
Tinh bột là thành phần chính quan trọng nhất, gồm 2 phần: amilose và
amilopectin tỷ lệ thường khoảng 1/4. Hàm lượng tinh bột là yếu tố quan trọng
nhất trong hiệu quả sản xuất, có thể thay đổi trong khoảng 2-40%. Trong chế
biến có thể thu được khoảng 24-32% lượng tinh bột, đây là lượng tinh bột cao
nhất khi thu hoạch đúng thời vụ. Nếu thu hoạch sắn non thì hàm lượng tinh bột
ít, đường nhiều, con nếu thu hoạch sắn khi quá già thì tỷ lệ xơ nhiều và hàm
lượng tinh bột cũng giảm.
Tinh bột sắn có hình cầu hoặc hình bầu dục, kích thước khoảng từ 540µm và trung bình khoảng 30µm. Tinh bột sắn có những tính chất đặc trưng có
lợi và được ứng dụng nhiều trong sản xuất thực phẩm, có tính xốp cao, không
mùi, tỷ lệ amylase/amilopectin cao (80/20) nên gel có độ nhớt, độ kết dính cao

và khả năng gel bị thoái hóa thấp. Do có cấu trúc xốp và liên kết giữa các phần
tử trong cấu trúc tinh thể yếu nên nó dễ bị thủy phân bởi axit và enzim hơn các
tinh bột khác. Tinh bột sắn có nhiệt độ hồ hóa khoảng 58,5-70oC
- Đường
Đường trong củ sắn chủ yếu là glucoza và một ít maltoza, saccaroza. Củ
sắn càng già thì hàm lượng đường càng giảm. Trong chế biến, đường hoà tan
trong nước và theo nước dịch thải ra ngoài.
- Protein
Hàm lượng protein có trong củ sắn tương đối thấp nên ít ảnh hưởng đến
quy trình công nghệ. Tỉ lệ khoảng:1-1,2%.
9


- Lipit
Sắn có hàm lượng các loại axit béo tương đối cao, có các loại acid béo
không no như axit oleic, axit linoleic…và một số axit no như axit palmitic.
- Nước
Lượng ẩm trong củ sắn tươi rất cao, chiếm khoảng 70% khối lượng
Lượng ẩm cao khiến cho việc bảo quản củ tươi khó khăn.
- Vitamin và khoáng
Củ sắn có chứa nhiều vitamin C và canxi, ngoài ra còn có chứa vitamin B
và các loại khoáng chất khác.
- Enzim
Enzim polyphenoloxydase có trong sắn có tác dụng xúc tác phản ứng oxy
hóa polyphenol tạo ra các sản phẩm có màu ảnh hưởng đến chất lượng sắn và
tinh bột. Ngoài ra còn có các enzim tyrozin, enzim oxy hóa khử khác.
- Độc tố
Trong sắn có chứa một lượng độc tố là axit HCN tồn tại dưới dạng các
glucozid, gây ngộ độc ở người và động vật. Nó có thể tác dụng với Fe tạo thành
muối có màu xám làm đen bột, do đó khi chế biến phải tách dịch bào càng

nhanh càng tốt. Hàm lượng độc tố này phân bố không đều, nhiều nhất ở cuống,
lớp vỏ thịt và lõi, ở thịt sắn ít hơn. Các glucozid này hòa tan tốt trong nước nên
trong quá trình sản xuất tinh bột sắn chất độc này theo nước dịch thải ra ngoài.
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của sắn.
STT

Thành phần hóa học

Hàm lượng (%)

1

Tinh bột

20 - 30

2

Nước

65 - 75

3

Tro

0,4 - 0,6

4

Cellulose

0,9 - 1,2

5

Protein

0,95 - 0,13

6

Đường

4,95 - 5,26

7

Lipit

0,32 - 0,48

10


2.1.2.2 Nhập và bảo quản nguyên liệu
Nguyên liệu sử dụng cho nhà máy tinh bột sắn là sắn củ tươi. Nhà máy thu
mua nguyên liệu sắn củ tươi từ nông dân trồng sắn trong địa bàn tỉnh.
Nguyên liệu được nông dân thu hoạch từ nơi trồng sau đó được thu gom và
vận chuyển về nhà máy. Việc thu mua thực hiện tại nhà máy hoặc ở các trạm thu

mua nguyên liệu, sau đó nguyên liệu sẽ được vận chuyển về nhà máy. Tại nhà
máy, các xe ôtô tập kết ở bãi đổ xe rồi sau đó tiến hành cho xe chở sắn đến bàn
cân điện tử vào nhập sắn cho nhà máy. Củ sắn tươi tập kết tại bãi chứa dự trữ
cho quá trình sản xuất.
Trong quá trình bốc sắn từ các xe hàng nhân viên KCS của nhà máy sẽ tiến
hành lấy mẫu đánh giá hàm lượng tinh bột để tính tiền cho người dân theo độ
bột tương ứng. Sau khi cân và đánh giá độ bột xong củ sắn tươi được xe xúc đưa
lên phểu phân phối cung cấp nguyên liệu cho quá trình sản xuất.
2.1.2.3 Bóc vỏ, rửa khô
Nguyên liệu sắn từ bãi bảo quản được các xe xúc đổ vào phễu tiếp liệu
nhằm đảm bảo nguyên liệu vào sản xuất một cách đều đặn. Sau đó nhờ băng tải
vận chuyển đến lồng bóc vỏ gỗ.
Mục đích: loại bỏ một phần vỏ gỗ bên ngoài, loại bỏ một phần đát cát bám
trên bề mặt củ giúp quá trình rửa củ dễ dàng hơn. Lớp vỏ gỗ và đất cát bám bên
ngoài có tác dụng không tốt cho quá trình chế biến, do đó cần đảm bảo loại ra
càng triệt để càng tốt.
2.1.2.4 Rửa nước
Sau đó sắn được rửa bằng nước trong thiết bị rửa cánh guồng
Mục đích: tiếp tục loại bỏ triệt để hơn các tạp chất đất cát, rác cặn, cuống
râu sắn... và bóc lớp vỏ gỗ đảm bảo nguyên liệu sạch vào máy băm nghiền.
Tiến hành: sắn củ nhờ băng tải đổ vào thiết bị, cánh guồng quay cùng với
dòng nước tạo sự ma sát giữa các nguyên liệu và tạo lực đẩy dịch chuyển sắn,
nhờ đó sắn được rửa sạch va vận chuyển ra ngoài. Các tạp chất nhẹ sẽ nổi lên và
theo nước thải ra ngoài, các tạp chất nặng như đất cát lắng xuống và thảo ra phía
dưới. Cuống râu và rác thải được băng tải chuyển qua thiết bị rửa thùng quay
khác để nhặt tận thu lại các mảnh sắn gãy vụn. Sau khi bóc vỏ và tách tạp chất,
khối lượng củ giảm còn 95%.
2.1.2.5 Băm nghiền
Mục đích: các hạt tinh bột nằm trong tế bào củ, muốn tách được tinh bột
thì phải phá vỡ cấu trúc tế bào để giải phóng tinh bột, do đó nguyên liệu sắn phải

11


được băm thành khúc rồi nghiền nhỏ. Nghiền là khâu quan trọng nhất quyết định
hiệu suất sản xuất tinh bột.
Thực hiện: quá trình cắt khúc được tiến hành trong máy băm. Nguyên liệu
sau khi được băm nhỏ có kích thước 2-3 cm, lọt qua các khe hở ở đáy thiết bị và
xuống máy nghiền.
Sử dụng máy nghiền búa để nghiền sắn, sau khi nghiền thu được cháo mịn
lọt qua lưới theo đường dẫn ra ngoài, còn các phần tử lớn chưa lọt lưới tiếp tục
được nghiền nhỏ đến khi đạt yêu cầu.
Trong khi nghiền cần cung cấp nước vào để tăng khả năng tách tinh bột tự
do, làm giảm ma sát và làm giảm lượng nhiệt sinh ra trong khi nghiền. Để tiết
kiệm lượng nước ta dùng sữa tinh bột loãng thu được sau khi lọc bã tận dụng
cung cấp vào nhằm tăng hiệu suất thu hồi tinh bột.
Trong quá trình nghiền các enzim trong tế bào cũng được giải phóng và
có điều kiện hoạt động nhất là enzim oxy hóa như polyphenoloxydase làm sẫm
màu sản phẩm.
Yêu cầu quá trình nạp liệu phải đều đặn để đảm bảo hiệu suất nghiền, phá
vỡ tế bào một cách triệt để. Hiệu suất nghiền được tính bằng tỷ lệ phần trăm tinh
bột được giải phóng trong quá trình nghiền, thường khoảng 70-90%. Các yếu tố
ảnh hưởng đến hiệu suất nghiền bao gồm: số vòng quay trục nghiền, chất lượng
búa nghiền và kích thước lỗ lưới. Số vòng quay lớn thì hiệu suất nghiền tăng,
kích thước lỗ lưới nhỏ thì hiệu suất nghiền tăng, tuy nhiên lại ảnh hưởng đến
năng suất và chi phí.Để nâng cao hiệu suất nghiền có thể tiến hành nghiền 2 lần.
2.1.2.6 Tách bã
Mục đích: hỗn hợp thu được sau khi nghiền không chỉ chứa tinh bột mà
còn chứa xơ và các tạp chất khác. Muốn thu được tinh bột trước hết phải tách
lượng bã thô ra khỏi hỗn hợp, trong bã còn chứa nhiều chất dinh dưỡng khác
nên được sử dụng làm thức ăn gia súc. Phải thường xuyên kiểm tra hàm lượng

tinh bột còn sót lại, hàm lượng này càng ít càng tốt.
Thực hiện: hỗn hợp cháo sau khi nghiền được pha loãng bằng nước hoặc
bằng sữa loãng sau ly tâm đến nồng độ 27 oBx rồi dẫn vào thiết bị ly tâm tách bã.
Dịch cháo được đưa vào trục chính rồi sau đó phân phối đều lên rổ lưới và trượt
trên rổ lưới theo hình xoắn ốc. Trong quá trình dịch chuyển những phần tử có
kích thước nhỏ sẽ lọt lưới và theo đường dẫn xuống thùng chứa dịch sữa. Còn
các phần tử kích thước lớn được giữ lại trên lưới và rơi xuống thùng chứa dịch bã.
12


Quá trình tách bã được thực hiện lặp lại 3 lần.Sau khi dịch sữa đi qua máy
ly tâm tách bã lần 3 thì bã đã được loại bỏ gần như triệt để.Dịch sữa này vào
thùng chứa để đưa đi tách dịch bào. Bã chảy xuống máng chứa bã, nhờ vít tải
vận chuyển xuống đến vít đánh tơi, đồng thời trộn với nước và được đưa sang
công đoạn tách bã tận dụng. Bã thu được khi lọc tận dụng thì theo băng tải vận
chuyển ra ngoài và đưa đi sử dụng làm thức ăn gia súc.
Để làm tăng hiệu quả tẩy trắng tinh bột, chúng ta sử dụng hóa chất chống
oxy hóa, đó là SO2. Cũng có thể sử dụng nhiều hợp chất chống oxy hóa khác,
nhưng ngày nay việc sử dụng SO2 mang lại nhiều hiệu quả hơn. SO2 không chỉ
làm mất màu mà còn có tác dụng ngăn ngừa phản ứng tạo màu, ngoài ra nó còn
có tác dụng sát trùng. Cơ chế ngăn ngừa sự tạo màu và tẩy màu của SO2 như sau:
- SO2 là một chất khử mạnh nên nó có tác dụng thâu tóm lượng oxy
không khí tiếp xúc với dịch bào, ngăn ngừa được tác dụng của oxy.
- Oxy chỉ có tác dụng khi có mặt của chất xúc tác , đó là sự có mặt của
các ion Fe2+, Fe3+, Cu, SO2 có tác dụng khử các ion kim loại này làm giảm sự tạo
màu.
- SO2 còn có tác dụng bao vây nhóm cacboxyl, ngăn ngừa sự tạo thành
phức chất với Fe và phản ứng ngưng tụ với các chất không đường khác, ngăn
ngừa sự tạo màu.
- SO2 có tính khử mạnh, nên có thể ngăn ngừa được tác hại của vi sinh vật

đối với dịch bào.
- Cơ chế tẩy màu: các chất màu là các chất hữu cơ trong đó có nối đôi và
có tính oxy hóa, SO2 cho vào có tác dụng khử nối đôi tạo thành các hợp chất
không màu hoặc có màu nhạt hơn.
PTPƯ:

SO2 + H2O

→ H+ + HSO3-

HSO3- + H2O → HSO4- + 2H+
C=C + 2H+

→ CH-CH

2H+ mới sinh ra đóng vai trò là chất khử, kết hợp với oxy tạo ra khí H 2 nên
ngăn chặn oxy hóa dịch bào, H2 tác dụng lên nối đôi do đó tẩy trắng dịch bào.
Sử dụng SO2 vào dịch bào tạo môi trường axit, kìm hãm tác dụng của
enzim tirozinase.
Nhược điểm của SO2 đó là tẩy màu không bền vì chất không màu sẽ bị oxy
hóa trở lại dưới tác dụng của oxy không khí, SO 2 không thể ngăn ngừa sự tạo
màu một cách hoàn toàn.
13


Thực hiện: SO2 được tạo thành khi đốt lưu huỳnh trong không khí, nhiệt độ
cháy của lưu huỳnh là 363oC
PTPƯ:

S + O2= SO2 + Q (1)

SO2 + H2O = H2SO3

(2)

H2SO3→ H+

+ HSO3-

(3)

H2SO3 + H2

→ H+ + H2SO4

(4)

Ta dùng máy nén oxy cho buồng đốt lưu huỳnh phản ứng (1) xảy ra, đồng
thời nén SO2 lên thùng hấp phụ, SO2 đi từ dưới lên, tia nước đi từ trên xuống để
thực hiện phản ứng (2) và tăng hiệu suất phản ứng, H 2SO3 phân ly phản ứng (3)
và được đưa vào máy tách dịch bào để thực hiện quá trình sunfit hóa dịch sữa
tinh bột (4). SO2 tiếp tục tham gia phản ứng (2) ở bồn hấp phụ để tăng hiệu suất
sử dụng SO2 và giảm hàm lượng khí SO 2 thải ra không khí. Để tăng hiệu suất
phản ứng (2), phải tăng diện tích tiếp xúc giữa SO 2 và nước bằng các tia nước và
dòng khí SO2, lượng HSO3- sẽ tan trong nước và dẫn vào thiết bị lọc.
Yêu cầu: lò đốt lưu huỳnh phải khô, nếu có hơi ẩm khi có mặt của Fe hoặc
ở nhiệt độ cao, lưu huỳnh cháy cho ra cho ra khí SO 3 chứ không phải SO2, khí
SO3 phản ứng với nước tạo thành axit sunfuric gây ăn mòn thiết bị. Có thể làm
khô khí đốt lưu huỳnh bằng cách cho đi qua vôi sống, vôi có tính chất háo nước
sẽ hút ẩm không khí. Nhiệt độ lò đốt khống chế trong khoảng 320-350 oC, lưu
huỳnh cháy cho ngọn lửa màu xanh lam, hiệu suất thu hồi SO 2 cao, nhiệt độ ra

khỏi lò khoảng 260-290oC, sau khi làm mát, nhiệt độ của khí khoảng 100-200
o
C. Nếu nhiệt độ thấp, lưu huỳnh cháy không hoàn toàn, nếu nhiệt độ cao quá sẽ
gây nhiều ảnh hưởng xấu, hiệu suất tạo SO2 thấp do thăng hoa và oxy nhiều tạo SO3.
2.1.2.7 Tách mũ
Mục đích: tách mũ hay còn gọi là tinh chế sữa tinh bột. Sữa tinh bột thu
được sau khi tách bã còn có chứa cả các hợp chất hòa tan được trích ly trong đó
như polyphenol, pectin, vitamin, khoáng...Các tạp chất phi tinh bột này là những
nguyên nhân làm đen sẫm màu tinh bột. Các enzim polyphenol hoạt động như
enzim tirozinase và tirozin tiếp xúc với oxy nhanh chóng bị oxy hóa tạo ra sản
phẩm octoquinol có màu, hợp chất tanin cũng bị oxy hóa tạo ra sản phẩm
flabafen có màu sẫm.Tanin còn tác dụng với sắt tạo thành muối tanat có
màu...các hợp chất màu sinh ra rất khó tẩy nên làm cho sản phẩm tinh bột không trắng.
Nếu quá trình tách mũ không được tiến hành kịp thời, nồng độ dịch bào lờn
thì càng làm tăng các phản ứng tạo màu, tăng sự tạo bọt và bám cặn trên thành
thiết bị. Do vậy quá trình tách dịch bào phải được tiến hành càng nhanh càng tốt.
14


Quá trình tách mũ được tiến hành 3 lần. Sau khi tách dịch bào lần 3 thì dịch
sữa thu được có hàm lượng tinh bột cao hơn và trắng hơn.
Dịch sữa tinh bột sau khi tinh chế đạt nồng độ 17-21Be.
2.1.2.8 Tách nước
Mục đích: tách bớt lượng nước trong dịch sữa tinh bột, tạo điều kiện thuận
lợi cho quá trình sấy.
Sữa tinh bột sau khi tinh chế đạt nồng độ 17-21 oBe sẽ được bơm qua máy
ly tâm để tách nước và thu tinh bột. Phần nước dịch lọt qua vải lọc của máy ly
tâm có hàm lượng dịch bào rất thấp nhưng chứa một lượng tinh bột khá cao nên
được đưa về thùng chứa sau khi ly tâm để xử lý tiếp. Còn phần tinh bột thu được
qua ly tâm có độ ẩm 32-38%. Để bảo quản được lâu ta tiến hành sấy khô tinh

bột đến độ ẩm bảo quản.
Thiết bị ly tâm tách nước thiết kế theo kiểu rổ, lúc đầu cho sữa tinh bột vào,
nhờ tác dụng của lực ly tâm nên nước chui qua tấm vải lọc, còn các hạt tinh bột
bám lại trên thành lưới lọc tạo thành các bánh bột hình trụ, khi lớp bánh tinh bột
đã đạt yêu cầu thì ngừng nạp sữa tinh bột và để máy làm khô lớp bột, sau đó bật
dao cạo để cạo lớp tinh bột này rơi xuống phía dưới thiết bị và được băng tải dẫn
ra ngoài. do lớp tinh bột còn ẩm, có tính dẻo nên dễ bám dày trên thành thiết bị,
công nhân phải thường xuyên ngừng máy và cạo lớp bột, vệ sinh thiết bị theo
chu kỳ.
2.1.2.9 Sấy tinh bột
Tinh bột sau khi được tách ra từ công đoạn trên được làm tơi và sấy khô để
tiếp tục tách nước làm giảm độ ẩm đến mức an toàn nhằm mục đích bảo quản
lâu dài và đòng gói vận chuyển dễ dàng hơn. Quá trình sấy khô bởi nhiệt độ cao
còn làm ức chế các hoạt động của enzim, làm tăng hiệu quả bảo quản tinh bột.
Tinh bột ướt đưa vào máy sấy có độ ẩm cao, nên phải làm tơi tinh bột để
tăng bề mặt tiếp xúc với không khí nóng, giúp quá trình sấy nhanh hơn, tránh
tình trạng vón cục và cháy cục bộ. Bộ phận làm tơi là một vít tải.
Quá trình sấy được thực hiện bằng hệ thống sấy khí thổi, tinh bột ướt được
cấp vào ống sấy nhờ vít tải nhập liệu và đánh tơi.Tác nhân sấy sử dụng là không
khí nóng, được nâng nhiệt sau khi đi qua bộ phận caloripher đến nhiệt độ thích
hợp. Với vận tốc cao của dòng tác nhân sấy, các hạt tinh bột bị cuốn theo dòng
tác nhân sấy chuyển động từ dưới lên, do vậy sự trao đổi nhiệt ẩm giữa tác nhân
sấy và tinh bột rất mãnh liệt và rút ngắn được thời gian sấy. Phía trên ống sấy
tinh bột được thổi vào bộ phận giảm tố độ dòng và được phân loại theo độ ẩm,
15


các hạt tinh bột ẩm nặng hơn rơi vào ống thứ nhất và hoàn lưu trở lại ống sấy,
các hạt tinh bột khô nhẹ hơn thì rơi vào cyclone lắng để tách ra khỏi dòng không
khí. Không khí nóng được quạt hút thải ra ngoài môi trường.

Do thời gian sấy ngắn (5-7s) nên có thể sấy ở nhiệt độ cao, khoảng 170190oC, vận tốc dòng tác nhân sấy 10-20m/s, nhiệt độ tác nhân sau khi sấy 5357oC. Độ ẩm tinh bột sau khi sấy đạt 12-13%.
2.1.2.10 Rây và đóng bao
Mục đích: đảm bảo kích thước và độ đồng nhất của tinh bột nhằm đạt yêu
cầu chỉ tiêu chất lượng của bột thành phẩm. Đóng bao tạo điều kiện thuận lợi
cho việc bảo quản, vận chuyển và sử dụng.
Quá trình rây được thực hiện ở máy rây.Tinh bột sau khi làm nguội sẽ được
hệ thống quạt hút vận chuyển về hệ thống máy rây. Ở đây cyclone sẽ thu hồi bột
vào máy rây. Các hạt tinh bột lọt qua rây sẽ xuống máng góp đặt dưới thân máy,
tại đây vít tải sẽ đưa tinh bột đến cửa vào bao. Tinh bột cho vào bao hai lớp ( lớp
ngoài là pp) và mỗi bao có khối lượng tịnh là 50kg, bên trong bao bì điều có bao
P.E nhằm đảm bảo độ kín cho tinh bột thành phẩm không hút ẩm.
Với các hạt có kích thước lớn, không lọt qua rây được đưa qua công đoạn
phân ly tái chế lại.Thành phẩm được cho vào kho bảo quản và xuất kho vận
chuyển đến nơi tiêu thụ, hoặc xuất khẩu.
2.1.2.11 Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm
Bảng 2.2.Các chỉ tiêu lý hóa của sản phẩm tinh bột sắn
STT Chỉ tiêu

ĐVT

Tiêu chuẩn
Loại 1

Loại 2

Phương pháp thử

1

Độ ẩm

%

<13,0

<13,0

TCVN 1874-86

2

Độ trắng

%

>90,0

>89,0

Máy YQ-Z-48B (làm chuẩn)

3

Độ mịn

%

>99,5

>99,5

TCVN 1874-86

4

Tinh bột

%

>85,0

>85,0

TCVN 4594-88

5

Tạp chất

%

<0,10

<0,15

TCVN 4587-88

6

Tro

%

<0,20

<0,20

TCVN 4588-88

7

Xơ

%

<0,10

<0,20

TCVN 4590-88

8

pH

%

5,0-7,0 5,0-7,0

TCVN 1874-86

Bảng 2.3. Các chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm tinh bột sắn
16


STT

Chỉ tiêu

Tiêu chuẩn

1

Trạng thái

Màu trắng mịn, tơi, không vón cục

2

Mùi vị

Mùi đặc trưng của tinh bột sắn, không có mùi vị lạ

3

Độ dẻo

Hồ hóa và kéo đũa thủy tinh lên 0,5m min

Bảng 2.4. Các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm tinh bột sắn

TT

Chỉ tiêu

ĐVT

Tiêu chuẩn

1

TS VK HK 35 0C, 48h

CFU/g

<106

2

Coliforms

MPN/g

<103

3

S. Aureus

CFU/g

<102

4

Clostridium Perfringens

CFU/g

<102

5

TS BT nấm men, nấm mốc

CFU/g

<103

Bảng 2.5. Hàm lượng kim loại nặng trong sản phẩm tinh bột sắn
TT

Chỉ tiêu

ĐVT

Tiêu chuẩn

1

Chì (Pb)

ppm

<2

2

Thủy ngân (Hg)

ppm

<2

3

Cadimi (Cd)

ppm

<2

2.2 Quy trình sản xuất tinh bột biến tính
2.2.1 Tổng quan về tinh bột và phương pháp biến tính tinh bột
Tinh bột là một loại polysaccarit khối lượng cao phân tử, gồm các đơn vị
glucose liên kết với nhau bởi liên kết α-glucozid, có công thức phân tử
(C6H10O5)n. Một số các tính chất quan trọng của tinh bột đó là bị thủy phân bởi
axit hoặc enzim, làm giảm độ nhớt và tạo thành đường. Các nhóm hydroxyl
trong tinh bột có thể bị oxi hóa tạo thành andehyt, xeton và tạo thành các nhóm
cacboxyl. Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể tiến hành ete hóa, este hóa.
Một phản ứng đặc trưng của tinh bột đó là tạo phức với iot, amylose kết hợp với

iot cho phức chất màu xanh, đây được coi là thuốc thử của tinh bột. Tinh bột có
cấu trúc xốp, dễ hút ẩm nên trong quá trình bảo quản phải chú ý. Tinh bột dễ bị
hồ hóa khi nhiệt độ lên đến 60-70oC, tạo thành dung dịch dạng keo.
Tinh bột được ứng dụng rất nhiều trong ngành công nghệ thực phẩm cũng
như các ngành công nghiệp khác, là chất tạo độ nhớt, chất làm bền keo, tạo độ
kết dính, độ đặc, độ đàn hồi cho các sản phẩm thực phẩm. Tinh bột còn được
ứng dụng trong công nghiệp dệt may, làm chất bao trong sản xuất thuốc dược
17


phẩm, sử dụng trong xử lý môi trường...Tuy nhiên, các đặc tính của tinh bột
không phải lúc nào cũng được ứng dụng tích cực, một số tính chất phải được
qua xử lý làm biến đổi mới có hiệu quả, đó là các sản phẩm tinh bột biến tính.
Mục đích của biến hình tinh bột nhằm: cải biến các tính chất của sản
phẩm, làm tăng giá trị cảm quan, tạo các mặt hàng mới. Dựa vào bản chất của
phương pháp có thể phân loại ra các phương pháp biến hình như sau:
- Phương pháp biến tính vật lý: là phương pháp biến tính tinh bột thuần
túy dùng các lực vật lý như ép, nén và hồ hóa tác dụng lên tinh bột để làm thay
đổi một số tính chất của nó nhằm phù hợp với những ứng dụng, sản phẩm tinh bột
biến tính của phương pháp này là những tinh bột hồ hóa, tinh bột xử lý nhiệt ẩm.
Phương pháp biến tính hóa học: là phương pháp sử dụng những hóa chất
cần thiết nhằm thay đổi tính chất của tinh bột, sản phẩm chủ yếu của phương
pháp biến tính hóa học là những tinh bột xử lý axit, tinh bột ete hóa, este hóa,
phosphat hóa.
-

- Phương pháp biến tính bằng enzyme: là phương pháp biến tính tinh bột
tiên tiến hiện nay, cho sản phẩm tinh bột biến tính chọn lọc không bị lẫn những
hóa chất khác. Sản phẩm của phương pháp này là các loại đường gluco, fructo; các
poliol như sorbitol, mannitol; các axid amin như lysin, MSG, các rượu, các axid.

2.2.2 Phương pháp biến tính bằng enzyme
Khi dextrin hóa bằng α-amylase thường thu được dung dịch maltodextrin
có đương lượng dextro vào khoảng 20-30 đơn vị glucose. Các maltodextrin là
các chât phụ gia rất được quan tâm để chế tạo các thực phẩm cho trẻ em, thực
phẩm ăn kiêng, thực phẩm để truyền trực tiếp cho bệnh nhân. Ngoài ra,
maltodextrin còn được sử dụng như những chất tạo cấu trúc: chất tạo độ đặc, độ
nhớt cho thực phẩm lỏng kiểu nước xốt.
Maltodextrin là sản phẩm do sự thủy phân tinh bột của α-amylase. Ngoài
giá trị dinh dưỡng, maltodextrin còn là một trong những yếu tố cải thiện tính
chất cảm quan của thực phẩm. Vì vậy, maltodextrin ngày càng được sử dụng phổ
biến trong chế biến thực phẩm và công nghiệp bánh kẹo. Sản xuất maltodextrin
bằng acid có rất nhiều hạn chế là khó định hướng sản phẩm do tác dụng không
đặc hiệu của acid lên nguyên liệu, độc hại nên đòi hỏi phải có trang thiết bị đắt
tiền, lượng acid dư gây hư hỏng thiết bị và làm ô nhiễm môt trường. Mặt khác,
maltodextrin thành phẩm sẽ có màu và có vị đắng.

18


Việc sử dụng α-amylase thay thế cho acid trong sản xuất maltodextrin sẽ
khắc phục được những hạn chế trên. Maltodextrin thu được nhờ α-amylase sau
khi sấy phun có màu trắng, pH trung tính, ít ngọt, sạch khuẩn, khoáng và chất
hữu cơ nên rất thích hợp trong nhiều ngành công nghiệp và trong y dược.
Enzyme trong quá trình thuỷ phân tinh bột sắn là enzyme Amylase.
Amylase là hệ enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật. Các enzyme này
thuộc nhóm enzyme thuỷ phân, xúc tác sự phân huỷ các liên kết sợi phân tử
trong polysacharide với sự tham gia của nước.
RR1 + H-OH

RH +R1OH

Hiện nay người ta biết đã có 6 loại enzyme amylase, trong đó Bacillus
subtilis amylase (hay glucoamylase) thuỷ phân các liên kết α- 1,4 glucoside của
tinh bột và các polysacharide đồng loại.
Cơ chế thuỷ phân của enzyme α-1,4 glucoside nằm ở phía bên trong phân
tử cơ chất (tinh bột, glycogen, polyose đồng loại) một cách ngẫu nhiên, không
theo trật tự nào cả. Vì thế, α-amylose được gọi là enzyme nội phân (endo
amylase) α-amylase không chỉ thuỷ phân hồ tinh bột mà còn thuỷ phân được hạt
tinh bột sống chưa qua hồ hoá, tuy nhiên với tốc độ rất chậm.
Cơ chế thuỷ phân của enzyme α-1,4 glucoside nằm ở phía bên trong phân
tử cơ chất (tinh bột, glycogen, polyose đồng loại) một cách ngẫu nhiên, không
theo trật tự nào cả. Vì thế, α-amylose được gọi là enzyme nội phân (endo
amylase) α-amylase không chỉ thuỷ phân hồ tinh bột mà còn thuỷ phân được hạt
tinh bột sống chưa qua hồ hoá, tuy nhiên với tốc độ rất chậm.
Quá trình thuỷ phân tinh bột là quá trình đa giai đoạn.Ở giai đoạn đầu
(giai đoạn dextrin hoá) chỉ một số phân tử cơ chất bị thuỷ phân tạo thành lượng
lớn dextrin phân tử lượng thấp, độ nhớt của hồ tinh bột giảm nhanh (các
amylose và amylopectin đều bị dịch hoá nhanh).
Dưới tác dụng của α-amylose, amylose bị phân giải khá nhanh thành
oligosacharide gồm 6-7 gốc glucose. Sau đó các polyglucose bị phân cắt tiếp tục
nên các mạch polyglucose colagen cứ ngắn dần và bị phân giải chậm đến
maltodextrose và maltotriose và maltose.
Tác dụng của α-amylase lên amylopectin cũng xảy ra tương tự, nhưng vì
α-amylase không phân cắt được liên kết α-1,6 glucoside nên ở chỗ mạch nhánh
trong phân tử amylopectin nên dù có chịu tác dụng lâu thì trong sản phẩm cuối
cùng còn có các dextrin phân tử lượng thấp và izomaltose. Đặc tính quan trọng
19


này của α-amylase khi sản xuất maltodextrin đó là enzyme này chỉ thuỷ phân

tinh bột thành chủ yếu là dextrin phân tử thấp không cho màu với iodine và một
ít maltose.
Khả năng dextrin hoá cao của α-amylase là tính chất đặc trưng của nó. Vì
vậy, người ta thường gọi loại amylase này là amylase dextrin hoá hay amylase
dịch hoá

20


2.2.3 Quy trình sản xuất
Tinh bột

Hồ hóa
Nước

0

T = 65-700C
Thời gian: 5 p

Nước

Dịch hóa

T0 = 30-400C

Enzyme Amylase

Biến hình

Khuấy trộn

o

50-52 C

Than hoạt tính

Nước

Tẩy màu

Lọc rửa

Tách nước

Nước thải

Sấy

Nghiền

Rây

Thành phẩm

21


2.2.4 Thuyết minh quy trình

2.2.4.1 Hòa trộn
Nguyên liệu là tinh bột sắn được sản xuất từ phân xưởng sản xuất tinh bột
sắn. Tinh bột đạt yêu cầu về các chỉ tiêu như: độ ẩm W không quá 12,5%, hàm
lượng tinh bột 80-85%, không có chứa tạp chất, không sâu mọt, màu trắng, không
có mùi mốc, không chua và không có vị đắng. Không kết cục hoặc kết tảng. Hàm
lượng protein 0,1%, cellulose 0,2%, hàm lượng chất xơ 0,05-0,7%, axit HCN
0,05mg/kg, chì không quá 1mg/kg. Độ chua không quá 3ml NaOH 1N/100g.
Thực hiện: quá trình hòa trộn được thực hiện trong thùng hòa trộn có cánh
khuấy. Mở cánh khuấy 40 vòng/phút, cấp nước sản xuất vào nồi, khi nước cấp
đạt 1/3 tổng lượng nước cần thiết thì bắt đầu cho bột vào. Tinh bột sắn khô được
phân tán vào nước tạo thành dung dịch huyền phù với nồng độ đạt 48 oBx. Điều
chỉnh pH = 6.
2.2.4.2 Hồ hóa
Quá trình hồ hóa tinh bột làm phá vỡ các hạt tinh bột, các hạt tinh bột tan
vào trong nước và trương nở, giúp cho quá trình thủy phân xảy ra nhanh và dễ
dàng hơn. Ở nhiệt độ cao làm duỗi các cấu trúc xoắn kép của amilopectin, các
phức amilose-lipid cũng được giải phóng mạch polyme dài thành những mạch
ngắn hơn một cách đồng đều.giúp phá vỡ cấu trúc tinh thể, tạo điều kiện để
nước và enzyme có thể xâm nhập sâu và cắt các
Thực hiện quá trình hồ hóa bằng cách đun nóng tinh bột ở nhiệt độ 6570 C trong thời gian 5 phút.
o

2.2.4.3 Dịch hóa, thủy phân
Dung dịch hồ có độ nhớt cao gây cản trở hoạt động của các enzyme và dễ
gây cháy cục bộ khi nâng nhiệt. Dưới tác dụng của α-amylase, phân tử tinh bột
bị cắt ngẫu nhiên thành các dextrin làm độ nhớt dung dịch giảm nhanh chóng.
Với sự có mặt của α-amylase, dịch hoá sẽ xảy ra song song với hồ hoá là khởi
đầu của quá trình thuỷ phân tinh bột. Quá trình thuỷ phân được thực hiện bằng
enzyme α-amylase vi khuẩn Bacillus Subtilis, Việc sử dụng nguồn enzyme có
khả năng tạo nhiều đường oligo mạch dài và trung bình...giúp sản phẩm

maltodextrin thu được có các tính chất rất tốt về vị, độ nhớt và độ ổn định.
Cách tiến hành: nước nóng có nhiệt độ 30-40 oC hoà với tinh bột sắn trong
nồi nấu theo tỷ lệ nước/bột là 4/1-5/1 rồi cho cánh khuấy hoạt động. Cho khoảng
80% lượng chế phẩm enzyme cần dùng vào khối nấu. Điều chỉnh pH phù hợp
22


pH của nguyên liệu. Sau khi đạt giá trị DE theo yêu cầu, pH của dịch thuỷ phân
sản phẩm được đưa về giá trị acid. Việc giảm pH sau thuỷ phân về giá trị acid
trước tiên là vì mục dích dừng phản ứng thuỷ phân enzyme, bảo đảm sản phẩm
có giá trị DE đạt yêu cầu. Ngoài ra đưa pH về vùng acid cũng có tác dụng làm
giảm các phản ứng polyme hoá ngược tạo ra các phần tử kích thước lớn làm
tăng độ nhớt và tính thoái hoá, pH acid cũng sẽ hạn chế tối đa các phản ứng
phân huỷ và phản ứng Mailard là những phản ứng tạo sản phẩm có màu làm đục
và sẫm màu dung dịch, gây khó khăn cho quá trình lọc và tẩy màu về sau.
Quá trình thuỷ phân xảy ra hoàn hảo giúp giảm bớt những thành phần
polysaccharide phân tử lượng lớn như các dextrin mạch dài, tinh bột chưa thuỷ
phân, góp phần cải thiện đáng kể độ nhớt và tính thoái hoá của dung dịch sản
phẩm. Các enzyme amilase vi khuẩn có hoạt tính cao và khả năng bền nhiệt cao
nên được sử dụng để thay thế cho phương pháp thuỷ phân bằng acid để sản xuất
maltodextrin. Một số enzyme tạo malto-oligosaccharide cũng được sử dụng để
sản xuất maltodextrin hay tạo các oligosacharide dùng trong thực phẩm, y học
và công nghiệp dược.
2.2.4.4 Tẩy màu
Do quá trình sản xuất tinh bột thành phẩm sẽ có màu sẫm, nên ta sử dụng
than hoạt tính để tẩy màu. Sử dụng than hoạt tinh ZI của Nhật Bản với hàm
lượng 0,05% so với tinh bột, nhiệt độ 80oC đảo trộn liên tục thời gian 60-90 phút
để làm sạch. Than hoạt tính là chất có vai trò hấp phụ các tạp chất, các chất màu
có mùi lạ, kết tủa các hợp chất keo kim loại nặng làm tăng độ trong của dịch và
tạo điều kiện cho quá trình lọc tiếp theo. Tiến hành tẩy màu trong thiết bị chân

không có cánh khuấy, gia nhiệt gián tiếp đến 80 oC. Sau đó tiến hành lọc rửa để
loại bỏ các chất hấp phụ.
2.2.4.5 Lọc, rửa
Dung dịch tinh bột sau thuỷ phân thường chứa khoảng 0.9-1.9 % khối
lượng các chất lơ lửng (bao gồm các phân tử protein, lipid trong nguyên liệu ban
đầu, tinh bột chưa thuỷ phân). Dung dịch sau khi tẩy màu được lọc bằng phương
pháp lọc ly tâm siêu tốc ở nhiệt độ ít nhất là 70oC.
Sau khi lọc dịch sữa đạt nồng độ 32-34oBx.
2.2.4.6 Tách nước
Mục đích: tách bớt lượng nước trong dịch sữa tinh bột, tạo điều kiện
thuận lợi cho quá trình sấy.
23


Sữa tinh bột sau khi lọc rửa đạt nồng độ 32-34 oBx sẽ được bơm qua máy
ly tâm để tách nước và thu tinh bột. Phần nước dịch lọt qua vải lọc của máy ly
tâm có hàm lượng dịch bào rất thấp nhưng chứa một lượng tinh bột khá cao nên
được đưa về để hòa trộn tinh bột ban đầu. Còn phần tinh bột thu được qua ly tâm
có độ ẩm 38-40%. Để bảo quản được lâu ta tiến hành sấy khô tinh bột đến độ ẩm
bảo quản.
Thiết bị ly tâm tách nước thiết kế theo kiểu rổ, lúc đầu cho sữa tinh bột
vào, nhờ tác dụng của lực ly tâm nên nước chui qua tấm vải lọc, còn các hạt tinh
bột bám lại trên thành lưới lọc tạo thành các bánh bột hình trụ, khi lớp bánh tinh
bột đã đạt yêu cầu thì ngừng nạp sữa tinh bột và để máy làm khô lớp bột, sau đó
bật dao cạo để cạo lớp tinh bột này rơi xuống phía dưới thiết bị và được băng tải
dẫn ra ngoài. do lớp tinh bột còn ẩm, có tính dẻo nên dễ bám dày trên thành thiết
bị, công nhân phải thường xuyên ngừng máy và cạo lớp bột, vệ sinh thiết bị theo
chu kỳ.
2.2.4.7 Sấy khô
Tinh bột biến tính sau khi được tách ra từ công đoạn trên được làm tơi và

sấy khô để tiếp tục tách nước làm giảm độ ẩm đến mức an toàn nhằm mục đích
bảo quản lâu dài và đòng gói vận chuyển dễ dàng hơn.
Tinh bột ướt đưa vào máy sấy có độ ẩm cao, nên phải làm tơi tinh bột để
tăng bề mặt tiếp xúc với không khí nóng, giúp quá trình sấy nhanh hơn, tránh
tình trạng vón cục và cháy cục bộ.
Quá trình sấy được thực hiện bằng hệ thống tháp sấy, tinh bột ướt được
cấp vào ống sấy nhờ vít tải nhập liệu và đánh tơi.Tác nhân sấy sử dụng là không
khí nóng, được nâng nhiệt sau khi đi qua bộ phận caloripher đến nhiệt độ thích
hợp. Với vận tốc cao của dòng tác nhân sấy, các hạt tinh bột bị cuốn theo dòng
tác nhân sấy chuyển động từ dưới lên, do vậy sự trao đổi nhiệt ẩm giữa tác nhân
sấy và tinh bột rất mãnh liệt và rút ngắn được thời gian sấy. Phía trên ống sấy
tinh bột được thổi vào bộ phận giảm tố độ dòng và được phân loại theo độ ẩm,
các hạt tinh bột ẩm nặng hơn rơi vào ống thứ nhất và hoàn lưu trở lại ống sấy,
các hạt tinh bột khô nhẹ hơn thì rơi vào cyclone lắng để tách ra khỏi dòng không
khí. Không khí nóng được quạt hút thải ra ngoài môi trường.
Do thời gian sấy ngắn (5-7s) nên có thể sấy ở nhiệt độ cao, khoảng 150180 C, vận tốc dòng tác nhân sấy 10-20m/s, nhiệt độ tác nhân sau khi sấy 5557oC. Độ ẩm tinh bột sau khi sấy đạt 10 %.
o

2.2.4.8 Rây và đóng bao
24


Mục đích: đảm bảo kích thước và độ đồng nhất của tinh bột nhằm đạt yêu
cầu chỉ tiêu chất lượng của bột thành phẩm. Đóng bao tạo điều kiện thuận lợi
cho việc bảo quản, vận chuyển và sử dụng.
Quá trình rây được thực hiện ở máy rây.Tinh bột sau khi làm nguội sẽ
được hệ thống quạt hút vận chuyển về hệ thống máy rây. Ở đây cyclone sẽ thu
hồi bột vào máy rây. Các hạt tinh bột lọt qua rây sẽ xuống máng góp đặt dưới
thân máy, tại đây vít tải sẽ đưa tinh bột đến cửa vào bao. Tinh bột cho vào bao
hai lớp ( lớp ngoài là pp) và mỗi bao có khối lượng tịnh là 50kg, bên trong bao

bì điều có bao P.E nhằm đảm bảo độ kín cho tinh bột thành phẩm không hút ẩm.
Với các hạt có kích thước lớn, không lọt qua rây được đưa qua công đoạn
phân ly tái chế lại.Thành phẩm được cho vào kho bảo quản và xuất kho vận
chuyển đến nơi tiêu thụ, hoặc xuất khẩu.
2.2.5 Chỉ tiêu của sản phẩm tinh bột biến tính
Bảng 2.6 Chỉ tiêu chất lượng tinh bột biến tính
STT

CHỈ TIÊU

MỨC CHẤT LƯỢNG

1

Tính chất

Bột trắng, không mùi, không vị

2

Sulfua đioxyt

Không được quá 0,008%

3

Chất oxy hoá

Không được quá 0,002%

4

Hao hụt khối lượng

Không quá 14%

5

Sắt

Không quá 0,002%

6

Tro

Không quá 0,3%

7

Chỉ số DE

6,3 (%)

8

Độ nhớt

1,5 (CSt)

9

Protein

0,03%

25