1.8.1. Những nghiên cứu trên thế giới về tinh bột biến tính tiền hồ hóa
Trên thế giới việc nghiên cứu tinh bột biến tính tiền hồ hóa đã được nghiên cứu và ứng dụng từ nhiều nguồn tinh bột như tinh bột ngô, tinh bột mì, khoai tây,..
được thực hiện trên máy sấy trống đôi và máy sấy trống đơn đã được nhiều được nhiều tác giả chỉ ra những đặc điểm nổi bật như:
Nghiên cứu biến tính tinh bột tiền hồ hóa (tinh bột α) trên tinh bột ngô:
Nghiên cứu biến tính tinh bột tiền hồ hóa (tinh bột α) trên tinh bột ngô với máy sấy trống đôi tác giả Gardner (1971); Fritze (1972, 1973) đã chỉ ra rằng.
Trong điều kiện biến tính dịch tinh bột ngô ở nồng độ từ (15-40%) thì quá trình hồ hóa tinh bột xảy ra ở giữa lòng hai trống và quá trình sấy thực tế chỉ bắt đầu xảy ra khi vật liệu rời khỏi khe trống và tạo thành một màng mỏng trên bề mặt trống. Kiểm soát độ dày màng là kết quả của việc điều chỉnh khoảng cách khe hở giữa hai trống trống (Gardner, 1971). Gardner (1971) cũng đưa ra đánh giá toàn diện một loạt các đặc điểm hoạt động máy sấy trống cho các ứng dụng công nghiệp. Fritze (1972, 1973) mô tả màng mỏng tinh bột được tách đều ra hai trống, màng tinh bột tiếp tục được sấy khô cho đến khi gặp dao nạo. Dao nạo tỳ sát bề mặt trống tách màng tinh bột ra khỏi trống sấy để thu sản phẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa. Trong đó có 5 yếu tố có liên quan trong quá trình hoạt động của một cặp trống sấy trên một vật liệu nhất định: là áp suất hơi, tốc độ quay, khoảng cách khe hở giữa hai trống, chiều cao dịch vật liệu, tình trạng của vật liệu khi tiếp xúc với trống ở giữa khe hở của hai trống.
Trong 5 yếu tố thì có 3 yếu tố được nghiên cứu nhiều nhất đó là áp suất hơi,
36
tốc độ quay, chiều cao vật liệu. Khi nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng thì trống được gia nhiệt ở áp suất hơi là 6, 7 hoặc 8 bars. Mức độ cao của dịch hồ ở giữa khe hở của hai trống được quy định ở mức 14, 18 hoặc 22 cm (khoảng cách của khe hở giữa hai trống được thiết lập là 0.9 mm), tốc độ quay của trống từ 2-6 rpm [9], [12], [15], [29], [30].
Nghiên cứu đặc tính vật lý và lưu biến của tinh bột biến tính tiền hồ hóa của các tác giả A. Anstasiades, S. Thanou, D. Loulis, A. Stapatoris, T.D. Karapantsios (2001) đã chỉ ra rằng thời gian cư trú của vật liệu trong lòng giữa 2 trống khác nhau khoảng từ 3 - 15 phút [9], [30]. Độ dày của các màng tinh bột khoảng giữa 0,04 và 0.09 mm. Độ ẩm của sản phẩm từ 2-6% quan sát bề mặt của tấm màng tinh bột không khác nhau mấy nhưng sáng trắng và rắn chắc. Khi độ ẩm tăng lên từ 7 - 12%
bề mặt tấm màng tinh bột mềm hơn và bắt đầu xuất hiện vết loang trên tất cả sản phẩm. Đến khi độ ẩm trên 15% thì tấm màng tinh bột trong suốt và có nhiều chỗ ẩm ướt (Rodriguez et al., 1996). Các tấm màng tinh bột được trống sấy khô và có thể dễ dàng tan trong nước lạnh. Khi tăng tốc độ quay của trống thì nhiệt độ trống giảm nhưng khối lượng tốc độ và lưu lượng của sản phẩm độ ẩm tăng lên (Vallous et al., 2000) [29], [30].
Các tác giả M.A. Gavrielidou, N.A. Vallous, T.D Karapantsios, S.N Raphaelides (2001) nghiên cứu vận chuyển nhiệt để dịch tinh bột tiền hồ hóa ở giữa trống của máy sấy trống đôi cho thấy khi quan sát bề mặt tự do của dịch tinh bột ở giữa hai trống luôn ở trạng thái sôi. Dịch tinh bột được hồ hóa trong lòng giữa 2 trống bị xáo trộn [30]. Theo Vallous et at (2001) khi hơi áp lực bên trong trống làm tăng nhiệt độ của các thành trống toàn bộ trống được nóng lên. Do đó, trống giãn nở rộng và kết quả là độ rộng của khoảng cách giữa trống bị thu hẹp. Hai hành động đã được tìm thấy để giảm tỷ lệ lưu lượng, độ dày màng và độ ẩm của sản phẩm cuối cùng. Nhiệt độ của bề mặt trống là không liên tục xung quanh chu vi nhưng thay đổi đáng kể với vị trí góc. Khi tốc độ trống tăng lên, phản ứng của máy sấy trống đôi là khác nhau cho hơi khác nhau (Vallous et at., 2001) áp lực làm việc 6 và 7 bar chiều rộng của khoảng cách khe hở, độ ẩm và khối lượng lưu lượng của sản phẩm tăng
37
lên trong khi nhiệt độ trống và độ dày màng giảm [29], [30]. Ngược lại, vào lúc 8 bar tất cả các biến hầu như không thay đổi cho các điều kiện vận hành sử dụng.
Hiệu suất của máy sấy trống đôi cũng được các tác giả N.A. Vallous, M.A.
Gavrlielidou, T.D Karapantsios, M. Kostoglou (2000) nghiên cứu ở nồng độ tinh bột/nước là 10%. Kết quả cho thấy chiều rộng khoảng cách sử dụng (~ 0.3 mm), , tốc độ trống (<6 rpm) và giá trị độ nhớt của sản phẩm (~10,000 cp) hay độ dày của sản phẩm tỷ lệ thuận với chiều rộng của khoảng cách và sản phẩm cuối cùng có độ dày nhỏ < 0,1 mm. Thời gian sấy (từ khi màng tinh bột được tách đôi từ khe hở giữa 2 trống đến khi gặp dao nạo) được ước tính là 17.8, 11.8, 8.9, 7.1 và 5.9 giây ở 2, 3, 4, 5 và 6 rpm. Chiều rộng khoảng cách giảm theo nhiệt độ nhưng không tuyến tính [29]. Khi tốc độ quay tăng lên, bề mặt nhiệt độ giảm [29], [30]. Tỉ lệ trọng lượng sản phẩm thu được >5 và < 6 kg/h. Tỷ lệ khối lượng thu được < 0.02kg/m2.
Nghiên cứu biến tính tinh bột tiền hồ hóa (tinh bột α) trên tinh bột mì:
Khi nghiên cứu trên tinh bột mì với máy sấy trống đơn, các tác giả M.
Majzoobi, M. Radi, A. Farahnaky, J. Jamalian, T. Tongdang, and Gh. Mesbahi (2011) nghiên cứu các tính chất hóa lý của tinh bột biến tính tiền hồ hóa cho thấy khi được hồ hóa và sấy khô trên trống sấy thì hạt tinh bột bị phá hủy, cấu trúc tinh thể thay đổi, mức độ kết tinh của tinh bột giảm. Tinh bột biến tính tiền hồ hóa cho thấy độ nhớt trong nước lạnh ở 25oC trong khi tinh bột mì nguyên thủy không thể làm tăng độ nhớt ở nhiệt độ này. Ngoài ra cũng tăng độ hấp thụ, độ hòa tan, độ trương nở so với tinh bột nguyên thủy. Tinh bột biến tính tiền hồ hóa có thể được sử dụng là sản phẩm thực phẩm ăn liền mà không cần phải gia nhiệt.
1.8.2. Những nghiên cứu ở Việt Nam về tinh bột biến tính tiền hồ hóa
Ở Việt Nam năm 2006 Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp (RIAM) đã nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu công nghệ và thiết bị chế biến tinh bột biến tính tiền hồ hóa (Nguyễn Quốc Vũ và cộng sự, 2006). Đề tài đã thiết kế, chế tạo thiết bị sấy kiểu 2 trống sấy năng suất 2 kg/h phục vụ công tác nghiên cứu công nghệ chế biến tinh bột biến tính tiền hồ hóa từ tinh bột sắn và đưa ra chế độ công nghệ biến tính tiền hồ hóa thích hợp đối với tinh bột sắn như sau:
- Nồng độ dịch tinh bột đưa vào chế biến khoảng 19oBe÷20oBe
38
- Nhiệt độ công nghệ thích hợp trong khoảng 155oC ÷ 165oC
- Để tăng khả năng dễ hòa tan tinh bột biến tính tiền hồ hóa trong nước và chống đông vón, có thể sử dụng phụ gia thực phẩm Glycerin monostearat 2% trong quá trình chế biến.
Tóm lại, đề tài nói trên mới chỉ dừng lại ở ảnh hưởng của nống độ dịch tinh bột, nhiệt độ sấy và các chất chống đông vón đến khả năng biến tính trên tang trống mà chưa có sự nghiên cứu đồng thời trên các yêu tố công nghệ khác như chiều cao dịch hồ tinh bột giữa 2 trống sấy, tốc độ quay của trống sấy, vv... đến khả năng biến tính và tính chất của tinh bột tiền hồ hóa. Vì vậy tôi chọn “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến chất lượng sản phẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa (Tinh bột )” nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến khả năng biến tính tinh bột bằng biện pháp tiền hồ hóa trên máy sấy trống đôi, tìm những yếu tố chính ảnh hưởng đến quy trình công nghệ của tinh bột biến tính tiền hồ hóa, nhằm đưa ra quy trình công nghệ biến tính tiền hồ hóa tối ưu.
39