Công nghệ sản xuất và ứng dụng tinh bột khoai mì

GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì

Trang 1
MỤC LỤC

Trang
Mục lục ................................................................................................................. 1
CHƯƠNG I : NGUYÊN LIỆU ........................................................................... 3
1. Nguồn gốc....................................................................................................... 3
2. Phân loại ......................................................................................................... 3
3. Cấu tạo củ khoai mì ....................................................................................... 3
4. Thành phần hoá học của củ khoai mì ............................................................ 4

CHƯƠNG II : SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ......................................... 5
QUY TRÌNH 1 ...................................................................................................... 5
QUY TRÌNH 2 ..................................................................................................... 6

CHƯƠNG III : THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ....................... 7
1. QUY TRÌNH 1 ......................................................................................... 7
1.1. Lựa chọn nguyên liệu ............................................................................ 7
1.2. Ngâm...................................................................................................... 7
1.3. Rửa ......................................................................................................... 8
1.4. Cắt khúc ................................................................................................. 9
1.5. Nghiền.................................................................................................... 10
1.6. Tách bã thô ............................................................................................ 12
1.7. Tách dòch bào ......................................................................................... 14
1.8. Tách bã mòn .......................................................................................... 16
1.9. Tách nước............................................................................................... 17
1.10. Sấy tinh bột. ........................................................................................... 18
1.11. Bao gói. .................................................................................................. 21

2. QUY TRÌNH II ........................................................................................ 21
2.1. Ngâm...................................................................................................... 21
2.2. Rửa ......................................................................................................... 21
2.3. Cắt khúc ................................................................................................. 21
2.4. Nghiền.................................................................................................... 21
2.5. Tách dòch bào ......................................................................................... 21
2.6. Tách bã thô ............................................................................................ 22
2.7. Tách bã mòn .......................................................................................... 23
2.8. Tách nước .............................................................................................. 23
2.9. Sấy ......................................................................................................... 23
2.10. Bao gói ................................................................................................. 23

GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì

Trang 2
3. ƯU VÀ NHƯC ĐIỂM CỦA 2 QUY TRÌNH ....................................... 23
CHƯƠNG IV : TINH BỘT THÀNH PHẨM ..................................................... 24
1. TIÊU CHUẨN CHẤT LƯNG TINH BỘT KHOAI MÌ .......................... 24
1.1. Tiêu chuẩn bột khoai mì ăn được ................................................................ 24
1.2. Tiêu chuẩn chất lượng tinh bột tại một số nhà máy ..................................... 25
1.2.1. Tiêu chuẩn chất lượng tinh bột tại nhà máy “Song Be – Singapore Tapioca”
ở Bình Phước
1.2.2. Tiêu chuẩn tinh bột khoai mì tại nhà máy “The Intimex Tapioca starch
factory” ở Nghệ An.
2. ỨNG DỤNG CỦA TINH BỘT KHOAI MÌ. ................................................ 26
Tài liệu tham khảo ................................................................................................ 28

GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì

Trang 3
CHƯƠNG I

NGUYÊN LIỆU

1. Nguồn gốc:

Cây khoai mì (Cassava) hay còn gọi là cây sắn là cây lương thực ưa ấm nên
được trồng nhiều ở những nước có khí hậu nhiệt đới, có tên khoa học là Manihot
esculenta Crantza. Nó có nguồn gốc từ lưu vực sông Amazone, Nam Mỹ rồi dần dần
phát triển đến châu Phi và Đông Nam Á. Ở nước ta, khoai mì được trồng khắp nơi từ
Bắc tới Nam, nhiều nhất là ở trung du và miền núi.
2. Phân loại:
Khoai mì có nhiều loại, nhưng về ý nghóa kinh tế và tính chất công nghệ trong chế
biến thì phân thành hai loại : khoai mì đắng và khoai mì ngọt.
Khoai mì đắng :
– Còn gọi là sắn dù, cây thấp, năng suất cao, củ nạc, nhiều tinh bột nhưng
nhiều độc tố.
– Không dùng làm thức ăn tươi mà dùng sản xuất tinh bột hay sắn lát.
– Có hiệu quả kinh tế trong chế biến cao nhưng đòi hỏi phải có qui trình công
nghệ phức tạp để tách dòch bào.
Khoai mì ngọt : bao gồm tất cả các loại có hàm lượng độc tố thấp: sắn đỏ, sắn
vàng, sắn trắng…So với khoai mì đắng thì các loại khoai mì ngọt thường có
hàm lượng tinh bột thấp hơn.
3. Cấu tạo củ khoai mì :
Tùy theo giống, điều kiện canh tác và độ màu mỡ của đất mà củ khoai mì có
kích thước dài 0,1-0,2 m và đường kính 2-12 cm. Đường kính thường không đều theo
chiều dài thân củ, phần gần cuống to nhưng càng gần chuôi càng nhỏ. Hình dạng củ
không đồng nhất, có củ thẳng, củ cong, có củ lại biến dạng cục bộ. Càng gần chuôi củ
càng mềm do ít xơ và phát triển sau. Do đó khi thu hoạch khó có thể giữ cho củ
nguyên vẹn, đó là một trong những khó khăn khi bảo quản tươi.
Cấu tạo gồm 4 phần chính :
Vỏ :
– Vỏ gỗ : chủ yếu là xenllulose, không có tinh bột, nhiệm vụ bảo vệ, trong
chế biến tách càng sạch càng tốt.
– Vỏ cùi : một ít tinh bột ( 5%-8%), chất chứa Nitơ, dòch bào.
Trong dòch bào có : tannin, sắc tố, độc tố, các chất men, các thành phần vi

lượng khác. Dòch bào ảnh hưởng xấu đến chất lượng khoai mì tươi sau khi đào
và gây khó khăn trong chế biến.
Thòt củ : chứa tinh bột , nguyên sinh chất , đường , một ít dòch bào và các chất
vi lượng khác.
Lõi củ : ở trung tâm, dọc suốt từ cuống tới chuôi củ, càng sát cuống lõi càng
lớn và nhỏ dần ở phía chuôi củ.
Các bộ phận khác : cuống, rễ, chuôi.

GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì

Trang 4
4. Thành phần hoá học của củ khoai mì :
Thành phần hoá học của củ khoai mì dao động trong khoảng khá rộng tuỳ thuộc
vào giống, khí hậu, điều kiện chăm bón, thời gian thu hoạch.
Bảng 1: Thành phần hóa học trung bình của củ khoai mì
Nước Protid Tinh bột Chất béo Xenlulose Đường Tro
% 70,25 1,04 21,5 0,4 1,11 3,13 0,54
Ngoài những chất dinh dưỡng trên trong khoai mì còn có chứa một chất có khả
năng gây độc cho người sử dụng là HCN, tồn tại dưới dạng cyanogenic glucoside gồm
2 loại : Linamarin (C
10
H
17
O
6
N) và Lotaustralin (C
11
H
19
C

6
N).
Các glucoside này chủ yếu tập trung nhiều ở vỏ cùi và lõi nên dễ dàng tách bỏ
khi sử dụng bằng cách bóc vỏ và ngâm trong nước.
Bảng 2 : Hàm lượng HCN trong các phần của củ khoai mì (mg/kg củ)
Vỏ gỗ Vỏ cùi Hai đầu củ Thòt củ Lõi củ
7,6 21,6 16,2 9,72 15,8
Các glucoside này hòa tan tốt trong nước nên trong quá trình sản xuất tinh bột
khoai mì, độc tố theo dòch nước thải ra ngoài. Vì vậy mặc dù khoai mì đắng có hàm
lượng độc tố cao nhưng vẫn được sử dụng làm thức ăn cho người và gia súc.
Một điểm cần chú ý khi sản xuất tinh bột từ khoai mì là quá trình tách dòch bào
phải tiến hành nhanh, nếu không HCN sẽ tác dụng với Fe tạo thành sắt cyanate có
màu xám làm ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm tinh bột.
Enzyme :
Trong khoai mì, các chất polyphenol và hệ enzyme polyphenoloxidase có ảnh
hưởng nhiều đến chất lượng nguyên liệu trong quá trình bảo quản và chế biến. Khi
chưa đào, hoạt độ enzyme trong khoai mì yếu, sau khi đào thì mọi chất men đều hoạt
động mạnh.
Polyphenoloxidase xúc tác quá trình oxy hóa polyphenol tạo thành octoquinon
sau đó trùng hợp với các chất không có bản chất phenol như acid amine để hình thành
các sản phẩm có màu. Trong nhóm polyphenoloxidase có những enzyme oxy hóa các
monophenon mà điển hình là tyrosinase xúc tác sự oxy hóa tyrosine tạo thành quinon
tương ứng. Sau một số chuyển hóa, quinon này sinh ra sắc tố màu xám đen gọi là
melanine. Đây là một trong những nguyên nhân làm cho thòt khoai mì có màu đen mà
thường gọi là khoai mì chạy nhựa. Vì enzyme tập trung trong mủ ở vỏ cùi cho nên các
vết đen cũng xuất hiện trong thòt củ bắt đầu từ lớp ngoại vi. Đối với khoai mì đã chảy
nhựa, khi mài xát sẽ khó phá vỡ tế bào giải phóng tinh bột do đó hiệu suất tách tinh
bột thấp, mặt khác tinh bột không trắng.
Khi chế biến, tannin còn tác dụng với sắt tạo thành sắt tannate cũng có màu xám
đen. Cả hai chất này đều ảnh hưởng tới màu sắc tinh bột nếu khi chế biến không tách

dòch bào nhanh và triệt để.
GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì

Trang 5
CHƯƠNG II
SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
QUY TRÌNH 1
Khoai mì củ
Ngâm
Rửa
Cắt khúc
Nghiền lần 1
Tách bã thô
Tách dòch bào
Tách nước
Tách bã mòn
Sấy
Làm nguội
Thành phẩm
Nghiền lần 2
CaO
Nước
Đất, cát
Vỏ
Nước rửa
Tạp chất
Nước
Bã
mòn
Thức ăn

gia súc
SO
2
Bao gói

GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì

Trang 6
QUY TRÌNH 2 :
Khoai mì củ
Ngâm
Rửa
Cắt khúc
Nghiền
Tách dòch bào
Tách bã thô
Tách nước
Tách bã mòn
Sấy
Bao gói
Thành phẩm
CaO
Nước
Đất, cát
Vỏ
Nước rửa
Tạp chất
Nước
Bã
Thức ăn

gia súc
Làm nguội


GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì

Trang 7

CHƯƠNG III
THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1. QUY TRÌNH 1
1.1. Lựa chọn nguyên liệu:
Lựa chọn nguyên liệu để đưa vào sản xuất tinh bột là khâu đầu tiên rất quan
trọng, góp phần quyết đònh chất lượng của tinh bột thành phẩm sau này.
Phương pháp lựa chọn nguyên liệu hiện nay chủ yếu là phương pháp cảm quan.
Cách thực hiện như sau: chọn củ trung bình rồi bẻ làm đôi, nếu ta chỉ cần dùng
một lực vừa phải bẻ gãy củ và thấy thòt củ săn chắc, khô, trắng đục thì có thể coi là đạt
yêu cầu vì củ còn tươi, thu hoạch đúng tuổi, hàm lượng tinh bột cao. Nếu bẻ gãy củ
cũng dễ dàng nhưng thấy thòt củ có màu vàng nhạt, chắc nhưng phần giữa củ ướt thì đó
là khoai mì non, hàm lượng tinh bột thấp. Nếu phải dùng một lực mạnh mới có thể bẻ
gãy củ hoặc không bẻ được thì đó là khoai mì già, hàm lượng tinh bột thấp, nhiều xơ.
Hiện nay chưa có quy đònh chung về chất lượng khoai mì đưa vào sản xuất tinh
bột nhưng ở từng nhà máy đều có quy đònh riêng về chỉ số chất lượng. Ví dụ như:
– Hàm lượng tinh bột trong củ sắn phải từ 14-15% trở lên.
– Lượng củ nhỏ và ngắn (chiều dài nhỏ hơn 10cm, đường kính củ chỗ lớn
nhất nhỏ hơn 1,5cm) không quá 4%.
– Củ dập nát và gẫy vụn không quá 3%.
– Lượng đất và tạp chất chiếm tối đa 1,5-2%.
– Không có củ thối.

– Củ có dấu vết chạy nhựa không quá 3%.
– Nếu chế biến ngay trong vòng 3 ngày trở lại thì cuống khoai mì có thể
ngắn, nhưng nếu bảo quản dự trữ lâu hơn thì cần phải để cuống dài.
1.2. Ngâm:
1.2.1. Mục đích :
– Làm cho củ mềm ra, giảm nhẹ quá trình mài hoặc nghiền
– Làm bở và loại bỏ một phần tạp chất bám vào nguyên liệu
– Hòa tan sơ bộ các sắc tố, các glucozit gây độc (phateolumatin), hoặc hòa tan và
ngăn cách không cho các chất tannin t ác dụng với oxy làm giảm màu sắc tự nhiên của
sản phẩm.
1.2.2. Thiết bò:
Bể ngâm được xây bằng gạch hoặc bêtông. Đáy bể hơi dốc để dễ dàng tháo kiệt
nước và làm vệ sinh. Ở góc bể sát đáy có cửa tháo nước và vòi cấp nước trên miệng
bể.
GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì

Trang 8
1.2.3. Thông số kỹ thuật:
Thời gian: 4-8h tùy theo loại nguyên liệu và mức độ nhiễm bẩn từ củ.
Hóa chất sử dụng: CaO (1,5 kg/m
3
nước ngâm)
1.3. Rửa:
1.3.1. Mục đích:
– Rửa sạch đất cát, đá và tách một phần vỏ
– Tránh làm mòn răng máy nghiền và làm giảm hiệu suất nghiền.
– Hạn chế hiện tượng tạp chất lẫn vào tinh bột làm tăng độ tro, độ màu thành
phẩm
1.3.2. Thiết bò:
Ở những nhà máy lớn, người ta sử dụng nguyên củ để sản xuất. Việc rửa củ ở

đây không chỉ để rửa sạch củ mà còn để tách lớp vỏ lụa bên ngoài của vỏ. Vì chỉ có
lớp vỏ lụa bò tách nên ta sẽ thu được tinh bột trong phần vỏ cùi, như vậy tính kinh tế sẽ
cao hơn. Phần vỏ cùi chiếm đến 8,5% khối lượng toàn củ.
Thiết bò rửa củ thường dùng trong sản xuất tinh bột khoai mì là thùng hình trụ
có đục lỗ, để ngập một phần trong nước.
Lưới lọc tạp
chất nặng
Rãnh tháo nước
thải và tạp chất
Thanh đảo trộn

Nguyên liệu
Nước

Cửa
tháo
liệu




Hình 1 : Thiết bò rửa củ

GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì

Trang 9
1.3.3. Nguyên tắc hoạt động:
– Củ được rửa sạch dưới áp lực của nước và ma sát giữa các củ cũng như ma
sát giữa củ với thành thiết bò, với cánh quay.
– Củ được đảo trộn mạnh và đẩy về phía trước nhờ bàn chải trục vít.

– Một dòng nước ngược được đưa chảy qua bể.
– Một bơm ly tâm được lắp ở một đầu của thùng và được nối với một loạt các
đầu phun, nước với áp suất cao được xòt từ các đầu phun ngược với hướng chuyển động
của củ, đảm bảo cho củ được rửa sạch.
– Hoạt động kết hợp của các dòng nước có áp suất cao, sự cọ xát của củ vào
thành thiết bò và vào nhau giúp loại bớt hầu hết lớp vỏ và đất đá.
1.3.4. Thông số kỹ thuật :
– Chiều dài : 8m
– Chiều dài phần thanh trộn ngập nước : 3,4 m
– Khoảng cách giữa 2 cánh kế tiếp : 40 – 80 mm
– Năng suất theo nguyên liệu : 175 tấn/ ngày
– Đường kính (chiều rộng) : 0,8 – 1,2 m
Tùy thuộc mức độ và đặc tính tạp chất của nguyên liệu mà thời gian rửa có thể
từ 8-15 phút, chi phí nước rửa từ 2-4 tấn / 1 tấn nguyên liệu.
1.3.5. Các biến đổi trong quá trình rửa :
– Biến đổi vật lý: Sau khi rửa sẽ tách được 94-97% tạp chất ra khỏi củ, khối
lượng củ giảm còn 93-94,5%.
– Biến đổi hóa lý: Có sự tách một số chất hoà tan trong nguyên liệu như độc tố,
sắc tố, tannin… vào trong nước rửa.
– Biến đổi hóa sinh: Sự hoạt động của các enzyme oxi hóa làm đen sản phẩm.
1.4. Cắt khúc:
1.4.1. Mục đích : cắt nhỏ nguyên liệu để quá trình nghiền tiếp theo đạt hiệu quả
cao hơn.
1.4.2. Thiết bò:
Thiết bò cắt khúc có dạng hình hộp chữ nhật thông hai đầu. Một đầu cho
nguyên liệu đi vào, một đầu để tháo nguyên liệu ra sau khi cắt khúc. Thực hiện chức
năng cắt khúc là hệ thống dao cắt được bố trí xung quanh một trục chuyển động nhờ
động cơ.

GVHD: TS. Lê Văn Việt Mẫn Công nghệ sản xuất tinh bột khoai mì

Trang 10

Hình 2: Thiết bò cắt khúc khoai mì.
1.4.3. Nguyên tắc hoạt động :
Củ khoai mì sau khi rửa sạch được hệ thống băng tải vận chuyển đưa vào thiết
bò cắt khúc. Nhờ động cơ, hệ thống dao cắt chuyển động xung quanh trục và cắt nhỏ củ
khoai mì thành từng khúc dài 100 -120mm. Khoai mì sau khi cắt đi ra khỏi thiết bò và
chuẩn bò vào máy nghiền.
1.4.4. Thông số kỹ thuật :
– Số lưỡi dao : 2 – 3 cái
– Tốc độ trục gắn lưỡi dao : 250 vòng/phút
– Năng suất máy : 15- 20 tấn/ ngày tùy theo tiếp liệu nhanh hay chậm
– Công suất động cơ : 20kW
1.4.5. Các biến đổi trong quá trình cắt khúc :
Biến đổi vật lý: Củ khoai mì ban đầu có kích thước 15-20cm được cắt thành
những đoạn nhỏ hơn có kích thước 5-6cm.
1.5. Nghiền:
1.5.1. Mục đích :
Quá trình nghiền nhằm mục đích phá vỡ màng tế bào khoai mì để giải phóng
tinh bột khỏi tế bào. Đây là khâu quan trọng nhất trong việc quyết đònh hiệu suất thu
hồi tinh bột. Sự phá vỡ màng tế bào càng triệt để thì hiệu suất tách tinh bột càng cao.
1.5.2. Thiết bò:
Ta sử dụng máy nghiền Jahn có roto làm bằng thép với đường kính từ 40-50 cm,
độ dài từ 30-50 cm. Các lưỡi dao răng cưa được bố trí dọc theo các rãnh được khắc
xung quanh chu vi của trống. Lưỡi dao có 8-10 răng cưa/cm, đặt cách xa nhau 6-10
mm, cao hơn bề mặt khoảng 1mm.
Tốc độ quay tối ưu của roto :1000 vòng/phút.

Hiệu suất nạo sau lần nạo đầu tiên : 85%.
Hiệu suất nạo tổng thể sau lần nạo thứ cấp : 90%.


Hình 3 : Cấu tạo thiết bò nghiền
1.5.3. Nguyên tắc hoạt động :