Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu công nghệ biến tính tinh bột gạo để sản xuất tinh bột tiền gel hóa

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu vnua nghiên cứu công nghệ biến tính tinh bột gạo để sản xuất tinh bột tiền gel hóa làm phụ gia, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Chử Thị Minh Phương
• Người hướng dẫn: Pgs. Nguyễn Thị Bích Thủy
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu công nghệ biến tính tinh bột gạo để sản xuất tinh bột tiền gel hóa làm phụ gia trong công nghiệp thực phẩm
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU
• 3. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 3.1. GIỚI THIỆU VỀ LÚA GẠO
• 3.2. Đặc tính thực vật
• 3.3. Cấu tạo và thành phần hóa học của hạt gạo
• 3.4. Tinh bột gạo
• 3.5. Thành phần của hạt tinh bột
• 4. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 4.1. Vật liệu nghiên cứu
• 4.2. Dụng cụ, hoá chất và thiết bị phân tích
• 4.3. Địa điểm nghiên cứu
• 4.4. Nội dung nghiên cứu
• 4.4.1. Đánh giá chất lượng nguyên liệu gạo lựa chọn để sản xuất tinh bột gạo tiền gel
• 4.4.2. Kết quả ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến sản xuất tinh bột
• 4.4.3. Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ của công đoạn biến tinh tinh bột gạo tạo sản phẩm tinh bột tiền gel
• 4.4.4. Đánh giá chất lượng sản phẩm và so sánh với các sản phẩm khác trên thị trường
• 4.4.5. Đề xuất quy trình sản xuất tinh bột tiền gel từ gạo
• 4.5. Phương pháp phân tích
• 4.5.1. Phương pháp hóa lý
• 4.5.2. Phương pháp thực nghiệm
• 4.5.3. Phương pháp cảm quan
• 4.5.4. Phương pháp toán học
• 5. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 5.1. Kết quả đánh giá chất lượng nguyên liệu gạo lựa chọn sử dụng sản xuất tinh bột gạo tiền gel
• 5.2. Hàm lượng protein và amyloza trong các mẫu gạo nghiên cứu
• 5.3. Kết quả nghiên cứu nhiệt độ hồ hóa của 5 giống gạo thông qua độ phân hủy kiềm
• 5.4. Lựa chọn loại gạo để sản xuất tinh bột tiền gel
• 5.5. Kết quả khảo sát các thông số công nghệ của công đoạn sản xuất tinh bột gạo
• 5.6. Kết quả ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến chất lượng gạo
• 5.7. Kết quả ảnh hưởng của thời gian ngâm đến chất lượng gạo
• 5.8. Lựa chọn điều kiện tối ưu của công đoạn loại protein của tinh bột
• 5.9. Kết quả khảo sát các thông số công nghệ của công đoạn biến tinh tinh bột gạo tạo sản phẩm tinh bột tiền gel
• 5.10. Kết quả lựa chọn các điều kiện hồ hoá tinh bột gạo
• 5.11. Nghiên cứu công nghệ tạo sản phẩm tinh bột tiền gel
• 5.12. Đánh giá chất lượng sản phẩm và so sánh với các sản phẩm khác trên thị trường
• 5.13. Đề xuất quy trình công nghệ sản xuất tinh bột tiền gel từ gạo Jasmine
• 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu công nghệ biến tính tinh bột gạo

Nghiên cứu công nghệ biến tính tinh bột gạo đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm. Tinh bột gạo không chỉ là nguồn nguyên liệu phong phú mà còn có nhiều ứng dụng đa dạng. Việt Nam, với sản lượng gạo lớn, có tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực này. Việc biến tính tinh bột gạo giúp nâng cao giá trị sử dụng và mở rộng khả năng ứng dụng trong thực phẩm.

1.1. Đặc điểm và tính chất của tinh bột gạo

Tinh bột gạo có cấu trúc hạt nhỏ, dễ tiêu hóa và không gây dị ứng. Đặc tính này làm cho tinh bột gạo trở thành lựa chọn lý tưởng cho thực phẩm dành cho trẻ em và người ăn kiêng. Tinh bột gạo có khả năng hấp thụ nước tốt, tạo gel và giữ nước hiệu quả.

1.2. Lịch sử và xu hướng nghiên cứu tinh bột gạo

Nghiên cứu về tinh bột gạo đã diễn ra từ lâu, với nhiều công trình khẳng định tính ưu việt của nó trong ngành thực phẩm. Xu hướng hiện nay là phát triển các sản phẩm tinh bột tiền gel từ gạo, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu tinh bột gạo

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nhưng việc nghiên cứu và sản xuất tinh bột gạo vẫn gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như chất lượng nguyên liệu, quy trình sản xuất và khả năng cạnh tranh với các sản phẩm nhập khẩu cần được giải quyết.

2.1. Chất lượng nguyên liệu gạo

Chất lượng gạo ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng tinh bột gạo. Việc lựa chọn giống lúa phù hợp và đánh giá chất lượng nguyên liệu là rất quan trọng để sản xuất tinh bột tiền gel đạt tiêu chuẩn.

2.2. Quy trình sản xuất tinh bột tiền gel

Quy trình sản xuất tinh bột tiền gel từ gạo cần được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Các thông số như nồng độ NaOH, thời gian ngâm và nhiệt độ hồ hóa cần được nghiên cứu kỹ lưỡng.

III. Phương pháp nghiên cứu công nghệ biến tính tinh bột gạo

Để nghiên cứu công nghệ biến tính tinh bột gạo, nhiều phương pháp đã được áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp cải thiện tính chất của tinh bột mà còn nâng cao khả năng ứng dụng trong ngành thực phẩm.

3.1. Phương pháp hóa lý trong biến tính tinh bột

Phương pháp hóa lý bao gồm việc sử dụng các tác nhân hóa học như NaOH để biến tính tinh bột. Quá trình này giúp thay đổi cấu trúc phân tử của tinh bột, tạo ra sản phẩm có tính chất ưu việt hơn.

3.2. Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu

Các thí nghiệm thực nghiệm được thực hiện để đánh giá chất lượng sản phẩm tinh bột tiền gel. Việc so sánh với các sản phẩm khác trên thị trường cũng là một phần quan trọng trong nghiên cứu.

IV. Ứng dụng thực tiễn của tinh bột gạo biến tính

Tinh bột gạo biến tính có nhiều ứng dụng trong ngành thực phẩm, từ sản xuất thực phẩm chức năng đến các sản phẩm chế biến sẵn. Sự phát triển của công nghệ đã mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp thực phẩm.

4.1. Ứng dụng trong sản xuất thực phẩm chức năng

Tinh bột gạo tiền gel được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thực phẩm chức năng nhờ vào khả năng hòa tan trong nước lạnh và không cần gia nhiệt. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và năng lượng trong quá trình chế biến.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất thực phẩm chế biến sẵn

Sản phẩm tinh bột gạo biến tính cũng được sử dụng trong các sản phẩm chế biến sẵn như bánh kẹo, nước giải khát và các loại thực phẩm khác. Tính chất của tinh bột gạo giúp cải thiện độ dẻo và độ bền của sản phẩm.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu tinh bột gạo

Nghiên cứu công nghệ biến tính tinh bột gạo không chỉ giúp nâng cao giá trị sử dụng của gạo mà còn mở ra nhiều cơ hội cho ngành công nghiệp thực phẩm. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều sản phẩm mới và cải tiến cho thị trường.

5.1. Tương lai của sản phẩm tinh bột gạo

Với sự phát triển của công nghệ, sản phẩm tinh bột gạo biến tính sẽ ngày càng được cải tiến về chất lượng và tính năng. Điều này sẽ giúp tăng cường khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường.

5.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các sản phẩm mới từ tinh bột gạo, đồng thời cải thiện quy trình sản xuất để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam là một trong những quốc gia xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới với sản lượng lúa duy trì ổn định từ 44,03 triệu tấn đến 45,22 triệu tấn mỗi năm trong giai đoạn gần đây. Tuy nhiên, hơn 90% sản lượng gạo trong nước hiện vẫn chỉ được tiêu thụ dưới dạng lương thực nấu chín thông thường hoặc chế biến thô thành bột truyền thống, khiến giá trị gia tăng chưa tương xứng với tiềm năng nông nghiệp. Tinh bột gạo tự nhiên sở hữu nhiều đặc tính sinh học vượt trội như khả năng tiêu hóa đạt từ 98% đến 100%, không chứa gluten và kích thước hạt siêu nhỏ chỉ từ 2 đến 10 micromet. Mặc dù vậy, tính kỵ nước, độ tan kém trong nước lạnh và nhiệt độ hồ hóa cao dao động từ 65°C đến 79°C đã tạo ra rào cản kỹ thuật lớn trong sản xuất công nghiệp hiện đại.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là xây dựng quy trình công nghệ biến tính vật lý tinh bột gạo để sản xuất thành công tinh bột tiền gel hóa chất lượng cao, có khả năng hòa tan trực tiếp trong nước lạnh mà không cần gia nhiệt. Đề tài được triển khai thực nghiệm tại Trung tâm Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm Hà Nội, tập trung đánh giá toàn diện 5 giống lúa thương phẩm phổ biến tại Việt Nam. Kết quả nghiên cứu mở ra hướng đi chiến lược giúp nâng cao giá trị thương phẩm của hạt gạo lên gấp 2 đến 3 lần, đáp ứng nhu cầu phụ gia sạch cho ngành công nghiệp chế biến thực phẩm và giảm thiểu sự phụ thuộc vào các dòng sản phẩm nhập khẩu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết biến tính polymer sinh học và cơ chế thủy nhiệt của hạt tinh bột. Quá trình biến tính vật lý sử dụng tác động đồng thời của nhiệt độ và nước để phá vỡ cấu trúc tinh thể tự nhiên, cắt đứt có kiểm soát các liên kết hydro nội phân tử mà không làm biến đổi cấu trúc hóa học nguyên bản. Mô hình tối ưu hóa bề mặt đáp ứng Box-Behnken kết hợp hàm mong đợi được ứng dụng để mô hình hóa mối quan hệ đa biến giữa nồng độ kiềm, nhiệt độ và thời gian xử lý.

Các khái niệm chuyên ngành then chốt bao gồm:

• Tinh bột tiền gel hóa: Dạng tinh bột biến tính vật lý đã trải qua quá trình hồ hóa và làm khô nhanh, có khả năng trương nở và phân tán hoàn toàn trong nước ở nhiệt độ phòng 25°C đến 30°C.
• Tỷ lệ Amylose và Amylopectin: Chỉ số cấu trúc quyết định độ bền gel, độ nhớt và xu hướng thoái hóa gel của dung dịch tinh bột.
• Phân đoạn protein gạo: Hợp chất chiếm khoảng 6% đến 8% khối lượng hạt, trong đó glutelin chiếm tới 80% và chỉ tan trong môi trường kiềm loãng.
• Công nghệ sấy phun ly tâm: Kỹ thuật phân tán huyền phù thành các giọt sương mịn có kích thước từ 10 đến 200 micromet để tách ẩm tức thì trong dòng khí nóng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ 5 giống lúa thuần và lúa lai gồm Khang Dân 18, Bắc Thơm 7, Tám Hải Hậu, Q5 và Jasmine 85. Mỗi mẻ thí nghiệm sử dụng cỡ mẫu từ 0,5 kg đến 5,0 kg nguyên liệu để đảm bảo tính đại diện và khả năng lặp lại của quy trình công nghệ. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng từ các lô gạo đạt chuẩn chất lượng thương phẩm tại Hà Nội giúp kiểm soát đồng nhất độ ẩm ban đầu dưới 14%.

Phương pháp phân tích hóa lý tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn quốc gia:

• Xác định hàm lượng protein tổng số theo phương pháp Kjeldahl theo TCVN 9936:2013.
• Đánh giá nhiệt độ hồ hóa gián tiếp qua độ phân hủy trong dung dịch KOH 0,7% tại 30°C trong 23 giờ theo thang điểm 1 đến 7 theo TCVN 5715-1993.
• Xác định độ nhớt động học trên thiết bị Brookfield-DV ở tốc độ 12 vòng/phút.
• Đánh giá cảm quan theo phương pháp cho điểm thị hiếu bậc 5 với hội đồng 5 chuyên gia theo TCVN 3216-1994.

Phần mềm Design Expert 7.6 và Minitab 17 được lựa chọn để giải bài toán hồi quy bậc hai và phân tích phương sai ANOVA ở mức ý nghĩa 5%, giúp xác định chính xác điểm tối ưu toàn cục của quy trình tách protein. Toàn bộ chuỗi thí nghiệm được hoàn thành đồng bộ trong thời gian 12 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, kết quả phân tích thành phần hóa học cho thấy gạo Jasmine 85 có hàm lượng amylose thấp nhất đạt 18,22% và hàm lượng protein ở mức 6,08%, thấp hơn đáng kể so với giống Khang Dân 18 có hàm lượng amylose 26,32% và Bắc Thơm 7 có protein 7,87%. Jasmine 85 đạt điểm phân hủy kiềm cao nhất là 6,19 điểm, tương ứng với nhiệt độ hồ hóa thấp dưới 70°C, giúp tiết kiệm năng lượng nhiệt trong quá trình xử lý.

Thứ hai, điều kiện ngâm gạo tối ưu được xác lập ở tỷ lệ gạo trên dung dịch là 1:2 trong dung dịch NaOH 0,03% với thời gian ngâm 24 giờ tại nhiệt độ 25°C đến 30°C. Chế độ này giúp hạt gạo đạt độ trương nở tối đa và ức chế hoàn toàn sự lên men chua của vi khuẩn lactic.

Thứ ba, mô hình tối ưu hóa Box-Behnken đã xác định điều kiện tinh sạch protein khỏi dịch sữa tinh bột là nồng độ NaOH 0,26%, nhiệt độ 25,9°C và thời gian khuấy đảo 3,6 giờ. Ở điều kiện này, hàm lượng protein còn lại trong tinh bột giảm mạnh từ mức ban đầu 6,08% xuống còn đúng 0,50%, đáp ứng tiêu chuẩn khắt khe cho tinh bột thực phẩm.

Thứ tư, thông số công nghệ biến tính tạo tinh bột tiền gel đạt hiệu quả tối ưu khi hồ hóa dịch tinh bột nồng độ 10% ở 85°C trong 10 phút. Quá trình sấy phun đạt hiệu suất cao nhất khi nồng độ chất khô của dịch trước sấy điều chỉnh về 5%, nhiệt độ không khí nóng đầu vào là 150°C và lưu lượng bơm nạp liệu duy trì ổn định 5 lít/giờ.

Thảo luận kết quả

Hàm lượng amylose thấp (18,22%) trong gạo Jasmine 85 tạo nên cấu trúc gel có tính đàn hồi cao, độ dẻo vượt trội và khả năng giữ nước bền vững sau khi sấy khô. Trái lại, các giống gạo có hàm lượng amylose cao trên 25% như Khang Dân 18 dễ bị thoái hóa mạch phân tử và tạo khối gel thô cứng. So với các công trình nghiên cứu biến tính tinh bột sắn trước đây, tinh bột gạo tiền gel thể hiện ưu thế vượt trội về kích thước hạt mịn, độ phân tán đồng nhất và không gây dị ứng đường tiêu hóa.

Mối quan hệ tương tác giữa 3 yếu tố công nghệ tách protein được minh họa sinh động qua biểu đồ bề mặt đáp ứng 3D trích xuất từ phần mềm Design Expert 7.6. Đồ thị cho thấy vùng tối ưu có dạng lòng chảo rõ rệt, trong đó nồng độ kiềm và thời gian ngâm tác động tuyến tính mạnh đến tốc độ hòa tan của glutelin. Đồng thời, biểu đồ cột so sánh độ phân hủy kiềm thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa 5 giống lúa, khẳng định việc lựa chọn Jasmine 85 là giải pháp tối ưu về mặt công nghệ và chất lượng. Sản phẩm thu được có độ nhớt dung dịch 10% đạt trên 3.000 cP và độ hòa tan vượt 85%, hoàn toàn tương đương với mẫu tinh bột Era-gel thương mại của Thái Lan.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm hoàn thiện và đưa kết quả nghiên cứu vào ứng dụng thực tế sản xuất, các giải pháp cụ thể được đề xuất như sau:

• Nâng cấp quy mô thiết bị sấy phun: Mở rộng công suất hệ thống sấy phun từ quy mô pilot 5 lít/giờ lên quy mô công nghiệp 200 đến 500 lít/giờ. Mục tiêu hoàn thành trong vòng 12 đến 18 tháng do các doanh nghiệp chế biến thực phẩm phối hợp cùng viện nghiên cứu thực hiện.
• Chuẩn hóa vùng nguyên liệu Jasmine 85: Thiết lập liên kết chuỗi sản xuất với các hợp tác xã nông nghiệp tại Đồng bằng sông Cửu Long trên diện tích 300 đến 500 ha. Đảm bảo nguồn gạo nguyên liệu có độ ẩm dưới 14% và protein ổn định khoảng 6,0% đến 6,2%, triển khai ngay từ quý đầu năm tới do Sở Nông nghiệp và các doanh nghiệp đầu mối phụ trách.
• Tối ưu hóa hệ thống xử lý nước thải: Xây dựng quy trình trung hòa và thu hồi protein từ dòng thải kiềm loãng nồng độ 0,03% đến 0,26% bằng axit thực phẩm hữu cơ. Giảm 35% đến 40% chi phí xử lý môi trường trong lộ trình 6 tháng do đội ngũ kỹ thuật nhà máy chủ trì.
• Đăng ký chứng nhận và thương mại hóa: Hoàn thiện hồ sơ tiêu chuẩn cơ sở, chứng nhận ISO 22000, HACCP và Halal cho dòng sản phẩm tinh bột tiền gel làm tá dược và phụ gia dinh dưỡng. Đạt mục tiêu thương mại hóa sản phẩm trong vòng 24 tháng do phòng R&D và Marketing của doanh nghiệp đảm nhiệm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn chuyên sâu cho nhiều nhóm độc giả:

• Chuyên gia R&D ngành công nghệ thực phẩm: Tiếp cận thông số kỹ thuật chuẩn xác về nhiệt độ hồ hóa 85°C và chế độ sấy 150°C để ứng dụng sản xuất bột ăn liền, kem bánh, nước sốt và thực phẩm dinh dưỡng trẻ em không cần nấu.
• Kỹ sư công nghệ dược phẩm: Khai thác đặc tính trơn chảy, độ xốp nhẹ và khả năng tan rã trong 30 giây của tinh bột tiền gel gạo làm tá dược độn, tá dược dính cao cấp cho viên nén và viên nang không chứa gluten.
• Cán bộ nghiên cứu và giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu tham khảo chi tiết về phương pháp quy hoạch thực nghiệm Box-Behnken và hệ thống tiêu chuẩn phân tích nông sản TCVN.
• Nhà quản lý doanh nghiệp chế biến nông sản: Xây dựng báo cáo khả thi đầu tư dây chuyền chế biến sâu từ lúa gạo, giúp chuyển đổi mô hình kinh doanh sang phân khúc sản phẩm có biên lợi nhuận cao.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao gạo Jasmine 85 lại là lựa chọn tốt nhất để sản xuất tinh bột tiền gel? Jasmine 85 sở hữu hàm lượng amylose thấp nhất ở mức 18,22% và nhiệt độ hồ hóa dưới 70°C với điểm phân hủy kiềm đạt 6,19/7,00. Cấu trúc này giúp tinh bột dễ trương nở hoàn toàn, tạo màng gel dẻo dai, giữ nước tốt và đạt độ nhớt cao trên 3.000 cP sau khi sấy phun.

Ưu điểm nổi bật của phương pháp biến tính vật lý so với biến tính hóa học là gì? Biến tính vật lý chỉ sử dụng tác nhân nhiệt ẩm và sấy phun ở nhiệt độ 150°C mà không phối trộn hóa chất phản ứng vào mạch tinh bột. Thành phẩm giữ được độ tinh khiết trên 97%, an toàn tuyệt đối cho người tiêu dùng, thích hợp cho thực phẩm ăn kiêng và bệnh nhân dị ứng gluten.

Làm thế nào để kiểm soát hàm lượng protein còn lại trong sản phẩm dưới mức 0,5%? Quy trình ứng dụng nồng độ dung dịch NaOH 0,26% ở nhiệt độ 25,9°C trong thời gian xử lý 3,6 giờ. Chế độ này hòa tan chọn lọc trên 90% phân đoạn glutelin mà không làm tổn thương cấu trúc hạt tinh bột, đưa tỷ lệ protein dư về đúng 0,50%.

Sản phẩm tinh bột tiền gel này có thể ứng dụng trong các loại thực phẩm nào? Bột tinh bột tiền gel hòa tan tức thì trong nước lạnh, được dùng làm chất làm dày trong súp ăn liền, bột dinh dưỡng cho trẻ nhỏ, nhân kem bánh ngọt, bánh pudding và thay thế từ 4% đến 10% bột mì nhằm tăng độ mềm xốp cho bánh nướng.

Chất lượng sản phẩm trong nghiên cứu có cạnh tranh được với hàng nhập ngoại không? Các chỉ tiêu thực nghiệm về độ hòa tan trên 85%, độ nhớt dung dịch 10% đạt trên 3.000 cP và khả năng hấp phụ nước của sản phẩm hoàn toàn tương đương với dòng tinh bột Era-gel nhập khẩu từ Thái Lan, đồng thời giữ được mùi thơm nhẹ đặc trưng của gạo.

Kết luận

• Tuyển chọn thành công giống lúa Jasmine 85 với hàm lượng amylose 18,22% và protein 6,08% làm nguyên liệu tối ưu cho quá trình biến tính.
• Xác định chính xác chế độ tách protein đạt hiệu suất cao với NaOH 0,26%, nhiệt độ 25,9°C trong 3,6 giờ, khống chế protein dư ở mức 0,50%.
• Hoàn thiện chế độ hồ hóa ở 85°C trong 10 phút và công nghệ sấy phun tại 150°C với nồng độ dịch nhập liệu 5%, lưu lượng 5 lít/giờ.
• Sản phẩm đạt độ tinh sạch trên 97% tinh bột, độ ẩm dưới 7,5% và chất lượng cảm quan tương đương hàng ngoại nhập.
• Khẳng định tính khả thi của giải pháp nâng cao chuỗi giá trị lúa gạo Việt Nam thông qua công nghệ chế biến sâu hiện đại.

Kế hoạch tiếp theo cần tập trung thử nghiệm sản xuất ở quy mô pilot 50 kg/mẻ và kiểm nghiệm độ bền bảo quản trong 12 tháng. Doanh nghiệp và nhà nghiên cứu quan tâm hãy chủ động kết nối để tiếp nhận chuyển giao quy trình công nghệ, cùng phát triển chuỗi giá trị nông sản chất lượng cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Tinh bột từ lâu đã được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, nhất là công nghiệp thực phẩm. Một trong những loại nguyên liệu quan trọng phổ biến cho sản xuất tinh bột là gạo. Việt Nam là một trong những nước sản xuất lúa gạo nhiều nhất trên thế giới, sản lượng năm 2013 là 44,03; 2014 là 44,9 triệu tấn và năm 2015 là 45,22 triệu tấn (Tổng cục thống kê, 2017). Ở nước ta hầu hết gạo được sử dụng dưới dạng nấu chín, làm bột và tinh bột dùng trong lĩnh vực dược phẩm, thực phẩm và thức ăn chăn nuôi.

Tinh bột gạo có rất nhiều ứng dụng vì nó có những tính chất đặc biệt. Vị của tinh bột gạo trung tính, không làm ảnh hưởng đến hương của sản phẩm khi sử dụng. Một tính chất ưu việt của tinh bột gạo so với các loại tinh bột khác là dễ tiêu hoá nhất. Các nghiên cứu chỉ ra rằng tinh bột gạo có thể hấp thu vào cơ thể người 98 - 100%.

Do khả năng tiêu hoá và không gây dị ứng nên tinh bột gạo được dùng nhiều cho chế biến thức ăn trẻ em và đồ ăn kiêng. Khoa học hiện đại đã chỉ ra rằng, để mở rộng hơn nữa khả năng ứng dụng tinh bột cần phải biến đổi tính chất lý hoá hoặc thay đổi cấu trúc phân tử của tinh bột. Tinh bột tự nhiên sau khi được làm thay đổi tính chất lý hoá (hoặc cấu trúc) cho phù hợp với lĩnh vực sử dụng gọi là tinh bột biến tính. Tinh bột gạo tiền gel là tinh bột gạo tự nhiên đã được biến tính.

Quá trình biến tính này làm cho tinh bột có khả năng hoà tan trong nước lạnh mà không cần gia nhiệt. Chính vì đặc tính này mà nó ứng dụng được rất nhiều trong các ngành công nghiệp, đặc biệt công nghiệp thực phẩm. Do khả năng ứng dụng rộng rãi mà tinh bột tiền gel từ lâu đã được thế giới nghiên cứu và sản xuất. Hiện nay trên thị trường Việt Nam có những sản phẩm tinh bột tiền gel từ gạo, khoai tây, sắn…được nhập khẩu từ Trung Quốc, Thái Lan.

Các nghiên cứu để sản xuất tinh bột tiền gel trên thế giới đã khẳng định tính ưu việt cũng như khả năng ứng dụng rộng rãi của loại tinh bột này trong các ngành công nghiệp đặc biệt trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm và dược phẩm (Shuren, 2006). 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Ở Việt Nam Vũ Văn Hà (2008), đã tiến hành nghiên cứu trên nguyên liệu sắn để sản xuất ra tinh bột tiền gel từ sắn có độ dính cao dùng làm tá dược để sản xuất thuốc dập viên paracetamol. Tuy nhiên vì nguyên liệu sắn có một số tính chất không bằng tinh bột gạo như khả năng hấp phụ nước thấp hơn và đặc biệt tinh bột gạo không chứa gluten, không gây dị ứng. Bởi vậy tinh bột tiền gel làm từ gạo sẽ là một thành phần lý tưởng cho các sản phẩm dành cho người bị dị ứng gluten, bệnh nhân mắc bệnh celiac.

Để khai thác và tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào từ gạo, gia tăng giá trị và khả năng ứng dụng cho sản phẩm gạo, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ biến tính tinh bột gạo để sản xuất tinh bột tiền gel hóa làm phụ gia trong công nghiệp thực phẩm”. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU 1. Mục đích Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ để biến tính tinh bột và sản xuất tinh bột tiền gel từ gạo sử dụng làm phụ gia trong công nghiệp thực phẩm nhằm tạo sản phẩm mới từ gạo, nâng cao tính ứng dụng và giá trị thương phẩm cho gạo Việt Nam. Yêu cầu - Đánh giá được chất lượng nguyên liệu gạo, lựa chọn giống lúa phù hợp để sản xuất tinh bột tiền gel; - Xác định được các thông số kỹ thuật của quá trình sản xuất tinh bột gạo; - Xác định được các thông số kỹ thuật quá trình sản xuất tinh bột tiền gel từ gạo; - Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất tinh bột tiền gel từ nguyên liệu gạo.

2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. GIỚI THIỆU VỀ LÚA GẠO 2. Đặc tính thực vật Lúa (gạo) là cây lương thực chính của thế giới.

Khoảng 90% sản lượng gạo thế giới được sản xuất và tiêu thụ ở châu Á chủ yếu ở các nước như: Việt Nam, Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Bangladesh, Thái Lan, Nhật Bản, Hàn Quốc và Philipine. Ngoài châu Á, vùng sản xuất gạo chủ yếu ở Brazil, Mỹ, Ai Cập, Colombia, Nigeria và Ý. Cây lúa thích hợp sinh trưởng ở nơi đầm lầy, khí hậu nhiệt đới, chịu ảnh hưởng của khí hậu gió mùa (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). Cây lúa-Oryza sativa Hình 2.

Cấu trúc hạt lúa Nguồn vi. Cấu tạo và thành phần hóa học của hạt gạo Gạo được sản xuất từ hạt lúa qua quá trình xay sát. - Gluxit là thành phần dinh dưỡng chính của hạt gạo chiếm 70-80%. Gluxit của gạo chủ yếu là tinh bột tập trung chủ yếu ở nội nhũ và phôi.

- Protein: Các giống lúa Việt Nam có hàm lượng Protein chủ yếu trong khoảng 7- 12%. Các giống lúa Nếp có hàm lượng protein cao hơn lúa tẻ. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] - Lipit: Chủ yếu ở lớp phôi và aleurone. Nếu ở gạo xay là 2,02% thì ở gạo đã xát chỉ còn 0,5%-0,6%.

- Vitamin: Trong lúa gạo còn có 1số vitamin nhất là vitamin nhóm B như B1, B2, B6, PP. lượng vitamin B1 là 0,45mg/100hạt (trong đó ở phôi chiếm 47%, vỏ cám chiếm 34,5% và hạt gạo 3,8%). Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của hạt gạo TT Thành phần Mức 1 Năng lượng 544KJ (130Kcal) 2 Cacbonhydrat 28,59g 3 Chất xơ thực phẩm 0,3g 4 Protein 2,38g 5 Lipit 0,21g 6 Nước 68,61g 7 Thiamine (Vit B1) 0,167mg 8 Riboflavin (Vit B2) 0,616 9 Niacin (Vit B3) 1,835 10 Vit B6 0,05g 11 Axit folic (Vit B9) 2µg 12 Canxi 3mg 13 Sắt 1,49mg 14 Ma giê 13mg 15 Phốt pho 37mg 16 Kali 29mg Nguồn: Cơ sở dữ liệu USDA (2015) 2. TINH BỘT GẠO Tinh bột gạo là tinh bột có kích thước hạt nhỏ nhất trong các loại tinh bột từ hạt.

Kích thước hạt của tinh bột gạo vào khoảng 2-10 microns (Lương Hồng Nga, 2008). Điều này có nghĩa là có rất nhiều hạt trong một đơn vị diện tích và diện tích bề mặt lớn hơn. Vì vậy tinh bột gạo có khả năng hấp thụ bề mặt cao (hấp thụ hương và chất huyền phù). Tinh bột gạo có màu trắng nhất trong các loại tinh bột, các hạt trắng mịn tạo ra độ trơn chảy, độ bóng sáng khi sử dụng để bao viên thuốc và kẹo bánh.

4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Thành phần của hạt tinh bột Tinh bột không phải một hợp chất đồng thể mà gồm hai polysaccarit khác nhau: amyloza và amylopectin. Tỉ lệ amyloza/amylopectin xấp xỉ ¼. Tỷ lệ này có thể thay đổi tùy loại tinh bột.

Trong tinh bột loại nếp (gạo nếp hoặc ngô nếp) gần như 100% là amylopectin (Lê Ngọc Tú và cs. Thành phần cấu trúc của amyloza: Amyloza là loại mạch thẳng, chuỗi dài từ 500-2000 đơn vị glucozơ, liên kết nhau bởi liên kết α−1,4 glicozit. Trong hạt tinh bột hoặc trong dung dịch hoặc ở trạng thái thoái hóa, amyloza thường có cấu hình mạch giãn, khi thêm tác nhân kết tủa vào, amyloza mới chuyển thành dạng xoắn ốc. Mỗi vòng xoắn ốc gồm 6 đơn vị glucozơ.

Đường kính của xoắn ốc là 12,97 Ao, chiều cao của vòng xoắn là 7,91Ao. Các nhóm hydroxyl của các gốc glucozơ được bố trí ở phía ngoài xoắn ốc, bên trong là các nhóm C-H. Cấu trúc phân tử amyloza Nguồn: Eliasson (2004) 2. Thành phần cấu trúc của amylopectin Amylopectin là polyme mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên kết α-1,4 glucozit còn có nhánh liên kết với mạch chính bằng liên kết α-1,6 glucozit.

Mối liên kết nhánh này làm cho phân tử cồng kềnh hơn, chiều dài của chuổi mạch nhánh này khoảng 25-30 đơn vị glucozơ. Phân tử amylopectin có thể chứa tới 100000 đơn vị glucozơ. Sự khác biệt giữa amyloza và amylopectin không phải luôn luôn rõ ràng. Bởi lẽ ở các phân tử amyloza cũng thường có một phần nhỏ phân nhánh, do đó cũng có những tính chất giống như amylopectin.

5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Cấu tạo của amylopectin còn lớn và dị thể hơn amyloza nhiều. Trong tinh bột tỉ lệ amyloza/amylopectin khoảng ¼. Tỉ lệ này có thể thay đổi phụ thuộc thời tiết, mùa vụ và cách chăm bón. Cấu trúc phân tử amylopectin Nguồn: Eliasson (2004) Cấu trúc hoá học của mạch thẳng và mạch nhánh của các loại gạo khác nhau có tỷ lệ khác nhau.

Có nghiên cứu đã cho kết quả là mạch thẳng của tinh bột gạo chiếm khoảng 18,5%, cấu trúc nhánh có độ dài khoảng 22,4 đơn vị D- glucose (Eliasson, 2004). Tính chất của tinh bột 2. Phản ứng thủy phân Một tính chất quan trọng của tinh bột là quá trình thủy phân liên kết giữa các đơn vị glucoza 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 α- amilaza, β- amilaza. Axit và enzym giống nhau là đều thủy phân các phân tử tinh bột bằng cách thủy phân liên kết α-D (1,4) glycozit. Đặc trưng của phản ứng này là sự giảm nhanh độ nhớt và sinh ra đường (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). 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 amyloza trong tinh bột bằng phương pháp trắc quan. Amylopectin tương tác với iot cho màu nâu tím. 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, phenol, các xeton phân tử lượng thấp.

6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. 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.