CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1. Mục tiêu đề tài Đề tài này nhằm mục đích Tính toán và Thiết kế hệ thống sấy hầm dùng để sấy khoai mì lát, đảm bảo được năng suất đầu ra là 530 kg/h theo khối lượng sản phẩm khô cùng với các thông số, số liệu, kích thước của quá trình cũng như thiết bị để đáp ứng được chuẩn đầu ra của quá trình được tốt nhất. Nhiệm vụ đồ án Dưới đây là nội dung yêu cầu và số liệu ban đầu: - Độ ẩm khoai mì lát ban đầu 35%. - Độ ẩm sau sấy 7%.
- Các thông số liên quan đến đặc tính vật liệu, tự chọn theo điều kiện thực tế tham khảo - Sử dụng caloriphe hơi nước bão hòa gia nhiệt tác nhân sấy (không khí) - Địa điểm sấy: tỉnh Bình Phước 3. Tổng quan về nguyên liệu khoai mì Khoai mì (miền Bắc gọi là sắn) có tên khoa học là Manihot esculenta, thuộc họ Thầu dầu: Euphorbiaceae Là một trong các cây lương thực chủ đạo của nước ta. Khoai mì có thân nhỏ, cao khoảng 1,5 đến 3m, toàn cây có nhựa trắng và thân có các u nần do cuống lá để lại. Lá khoai mì thuộc dạng lá đơn, mọc so le với các cuống lá dài, phiến lá xẻ thành 5 – 8 thùy, hình chân vịt.
Hoa khoai mì mọc thành cụm ở ngọn, quả hình trứng, có cánh. Rễ khoai mì thuộc dạng rễ củ, phình to và có thể dài đến 60 cm với lớp vỏ dày, lớp vỏ tróc màu vàng nâu, lớp vỏ giữa màu hồng tím, chứa nhiều tinh bột bên trong và có sợi trục như tim nến ở lõi. Nó được xem là loài cây cứu đói ở các nước đang phát triển trong thời kỳ khó khăn. Sau này cây khoai mỳ còn trở thành cây công nghiệp quan trọng.
5 Ở nước ta, các loại khoai mì được trồng rộng khắp để lấy củ làm thức ăn cho người, gia súc và sản xuất các sản phẩm nông nghiệp (như tinh bột).1: Hình dạng khoai mì Hiện nay dưới sự phát triển của các ngành công nghiệp, đặc biệt hơn hết là ngành công nghiệp thực phẩm thì khoai mì có thể được sấy thành lát như một cách bảo quản chúng khỏi hư hỏng, và được sử dụng phổ biến để sản xuất tinh bột, nghiên cứu chế tạo ra màng bọc thực phẩm từ tinh bột khoai mì có bổ sung tanin. [2] Ngoài ra khoai mì còn có một số công dụng như: - Làm thực phẩm cho con người: chủ yếu từ củ khoai mỳ, luộc hoặc hấp trực tiếp để ăn hoặc mài nhuyễn thành bột để chế biến các loại bánh, nước giải khát. Người ta còn dùng lá và đọt non của cây khoai mì dùng làm rau. - Dùng làm thức ăn gia súc - Dùng trong công nghiệp (chủ yếu là tinh bột khoai mỳ).
- Là cây trồng cung cấp nhiên liệu sinh học: sản xuất nhiên liệu ethanol. - Một số bộ phận cây khoai mì được dùng làm thuốc: lá, chất gluten trong tinh bột của khoai mỳ. Phân loại, cấu tạo, thành phần hóa học của khoai mì 6 4. Phân loại Khoai mì có nhiều loại khác nhau về màu sắc, thân cây, lá, vỏ củ, thịt củ.
Tuy nhiều trong công nghiệp người ta phân loại khoai mì thường dựa vào hàm lượng aicid cyanhydric (HCN) thành hai loại: là khoai mì đắng (manihot utilissima) và khoai mì ngọt (manihot palmate). Giống như các loại củ và củ khác, cả hai loại khoai mì đắng và ngọt đều chứa các yếu tố kháng dinh dưỡng và độc tố, trong đó các loại khoai mì đắng chứa một lượng lớn hơn nhiều. - Khoai mì đắng: cho năng suất cao, củ to, hàm lượng tinh bột trong củ cao, có nhiều nhựa củ, hàm lượng cyanhydric cao, ăn tươi bị ngộ độc. - Khoai mì ngọt: gồm tất cả các loại khoai mì có hàm lượng cyandydric thấp, loại khoai mì này có hàm lượng tinh bột thấp, ăn tươi không bị ngộ độc.
Cấu tạo Hình 1.2: Cấu tạo củ khoai mì 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. 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. Vỏ cùi 7 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 nguyên sinh chất. Hàm lượng tinh bột trong ruột củ phân bố không đều.
Kích thước hạt tinh bột koảng 15 – 80mm. Củ sắn 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. Lõi ở trung tâm dọc suốt từ cuống tới chuôi. Khi chặt củ khỏi gốc, quá trình vận chuyển trong lõi chấm dứt nhưng lại xảy ra hiện tượng mất nước của củ qua cuống đồng thời không khí ngoài môi trường thâm thập vào củ theo cuống và lõi. Vì vậy, những củ cuống to thường chảy nhựa trước.
Những củ cuống nhỏ thường dễ bảo quản hơn những củ cuống to. Thành phần hóa học Thành phần hóa học của củ khoai mì phụ thuộc vào giống loại, thời tiết, điều kiện canh tác, điều kiện thổ nhưỡng và thời gian thu hoạch. Thành phần tỉ lệ trong củ khoai mì tươi có: Tỷ lệ chất khô 38-40% Tinh bột 16-32%, là thành phần quan trọng của củ sắn, nó quyết định giá trị sử dụng của chúng. Hạt tinh bột hình trống, đường kính khoảng 35 mircomet.
Nước chiếm 70,25%, lượng ẩm trong củ 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. Chất protein, béo, xơ, tro trong 100g được tương ứng là 0,8-2,5g, 0,2-0,3g, 1,1-1,7g, 0,6-0,9g 8 Chất muối khoáng và vitamin trong 100g củ là 18,8-22,5mg Ca, 22,5-25,4mg P, 0,02mg B1, 0,02mg B2, 0,5mg PP.
Trong củ sắn, hàm lượng các axit amin không được cân đối, thừa arginin nhưng lại thiếu các acid amin chứa lưu huỳnh. 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, xơ và một số vitamin B1, B2. Trong sắn, hàm lượng protid và lipid rất thấp.
Các vitamin B1, B2 và chất khoảng trong sắn gồm P, Ca, Mg, K, Na. cao, trong đó cao nhất là K, Na. Ngoài ra, trong sắn còn chứa một lượng độc tố, tanin, sắc tổ. Độc tố trong sắn ở dạng glucozit có tên riêng là Fazeolunatin, có hàm lượng phụ thuộc vào loại, giống (khoảng 0,01:0,04%).
Fazeolunatin không hòa tan trong rượu, ester mà hòa tan nhiều trong nước. Dưới tác dụng của enzyme hoặc acid HCN, fazeolunatin bị phân hủy và giải phóng HCN. Cũng vì có HCN trong sẵn nên có trường hợp ăn sắn bị say thậm chí có khi chết người. Tanin và sắc tố: làm cho bột có màu xám đen.
Vì trong quá trình chế biến sắn, bột tiếp xúc với không khí, khi đó, tanin sẽ bị oxy hóa và tạo ra màu đen sẫm làm ảnh hưởng đến màu sắc bột. Tình hình sản xuất khoai mì trên thế giới và Việt Nam Cây khoai mì (Manihot esculenta Crantz) là cây lấy củ được du nhập vào nước ta từ đầu thế kỷ 19. Khoai mì là cây lương thực chính của cư dân nhiều vùng, nhất là các vùng đồi núi. Nghiên cứu và sản xuất khoai mì đang được khích lệ, dần chiếm được chỗ đứng đáng được coi trọng trong nền nông nghiệp Việt Nam.
Khoai mì cùng với lúa và ngô là ba cây trồng được ưu tiên nghiên cứu phát triển trong tầm nhìn chiến lược đến năm 2020 của Bộ Nông nghiệp& Phát triển Nông thôn. Các vùng trồng khoai mì chính của Việt Nam được tập trung chủ yếu là: Bắc Trung Bộ, Duyên Hải miền Trung, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Trung du miền núi phía Bắc. Tổng diện tích khoai mì của 5 vùng sinh thái này chiếm khoảng 97% diện tích khoai mì cả nước. Năm 2014, sản lượng khoai mì của cả nước là 10,2 triệu tấn củ tươi, tăng hơn so với năm 2010 là 1,7 triệu tấn và tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm là 325,8 triệu tấn củ tươi (Cục Trồng trọt - tháng 5/2015).
Tuy nhiên nặng suất khoai mì của Việt Nam còn thấp hơn so với một nước Đông Nam Á như Lào (25,17 tấn/ ha), Indonesia (22,86 tấn/ ha), Thái Lan (21,82 tấn/ ha).[8] Từ những dữ liệu đã được thống kê ở trên ta có thể thấy rằng khoai mì là một loại cây cung cấp lương thực giữ vai trò quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm, bởi giá trị của chúng mang lại, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người dân. Đánh giá chất lượng củ khoai mì: Phương pháp cảm quan: Xác định củ tốt xấu (có chạy nhựa hay không) và xác định tương đối hàm lượng tỉnh bột có trong củ. * Dùng phương pháp cảm quan để xác định củ mới và cũ Bẻ đôi củ khoai mì, nhìn vào bề mặt cắt ngang: nếu củ trắng tươi thì tốt có thể để lại sản xuất sau. Nếu củ bị quầng đen, xám hay xanh đen tức là củ “chạy chỉ” nên đưa vào sản xuất ngay.
* Dùng phương pháp cảm quan thống kê trong thu mua sẵn nguyên liệu Củ nhỏ và ngắn (chiều dài khoảng 10cm, đường kinh củ chỗ lớn nhất dưới 1,5cm) không quả 4%. Củ dập nát và gẫy vụn không quá 3% * Dùng phương pháp cảm quan thông kê trong thu mua sản nguyên liệu Củ nhỏ và ngắn (chiều dài khoảng 10cm, đường kính củ chỗ lớn nhất dưới 1,5 cm) không quá 4%. Củ dập nát và gẫy vụn không quá 3%. Lượng đất và tạp chất tối đa từ 1,5% - 20%.
10 Không có củ thối. Củ có dấu vết chảy nhựa nhỏ hơn 5%. Tổng quan về quá trình sấy 5.