Dầu đậu nành cũng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhưmột thành phần trong nhiên liệu sinh học, sơn, nhựa và dược phẩm.. Bột đậu nành cũng đã được sử dụng để làm vật liệu tổng hợp
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU
GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU
Cây đậu tương hay còn gọi là cây đậu nành tên khoa học Glycine max Merrill là loại cây họ Đậu (Fabaceae) [1].
Cây đậu nành là loài bản địa của Đông Á và được trồng phổ biến tại Việt Nam, tập trung chủ yếu ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long như An Giang và Đồng Tháp Ở miền Bắc, đậu nành được trồng nhiều nhất tại các tỉnh Hà Bắc, Lạng Sơn, Cao Bằng, góp phần thúc đẩy ngành nông nghiệp địa phương và cung cấp nguồn nguyên liệu dồi dào cho các ngành chế biến thực phẩm.
1.1.3 Nguồn gốc Đậu nành có nguồn gốc từ vùng An Châu, Trung Quốc, theo các nhà nghiên cứu Nhật Bản thì đậu nành được đưa vào Triều Tiên vào khoảng 200 năm trước Công nguyên, sau đó sang Nhật Bản Đến giữa Thế kỷ 17 đậu nành xuất hiện ở châu Âu, còn tại châu Mỹ - xuất hiện năm 1804 nhưng phải đến đầu Thế kỷ 20 mới được trồng phổ biến [3]. Ở Việt Nam, do vị trí địa lý nước ta nằm sát Trung Quốc, có sự giao lưu nhiều mặt từ lâu đời nên cây đậu nành được biết đến và trồng từ rất sớm, ngay từ thời Vua Hùng ông cha ta đã biết trồng cây đậu nành cùng với nhiều loại cây họ đậu khác [3].
Đậu nành là cây thân thảo hàng năm, cao từ 0,8 đến 0,9 mét, với thân mảnh có lông và cành hướng lên trên, đặc trưng bởi lá mọc cách gồm ba lá chét hình trái xoan, mũi nhọn gần và không đều ở gốc Hoa của cây có màu trắng hoặc tím, xếp thành chùm ở nách cành, trong khi quả hình lưỡi liềm thõng xuống, gân ép, có nhiều lông mềm màu vàng, thắt lại giữa các hạt, trong đó các hạt gần hình cầu hoặc thận dài, màu vàng rơm nhạt Đậu nành là cây hai lá mầm có rễ cọc tập trung ở tầng đất mặt 30-40 cm, có nốt sần cố định đạm nhờ vi khuẩn Rhizobium japonicum cộng sinh Thân cây có màu xanh hoặc tím ít phân cành, gồm từ 14-15 lóng và chiều cao trung bình từ 0,5 đến 1,2 mét, với các dạng lá thay đổi theo từng thời kỳ sinh trưởng như lá mầm, lá đơn và lá kép gồm 3 lá chét.
Hoa đậu nành thuộc loại hoa cánh bướm, mọc thành chùm trung bình từ 7 đến 8 hoa mỗi chùm, với màu tím hoặc trắng Khi kết trái, đậu nành phát triển thành quả nang tự khai, mỗi quả có từ 2 đến 3 hạt, thỉnh thoảng có thể có tới 4 hạt, hình dạng tròn, bầu dục hoặc tròn dẹt, với màu vàng, vàng xanh hoặc nâu đen Các giống đậu nành có hoa màu trắng thường chứa hàm lượng dầu cao hơn so với các giống có hoa màu tím, và hoa đậu nành nhỏ, không có hương vị, thuộc loại cánh bướm.
1.1.5 Thổ nhưỡng Đậu nành có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau: đất đỏ, đất xám, đất phù sa, đất giồng cát Nhưng để trồng đậu nành có hiệu quả phải trồng trên đất có thành phần cơ giới nhẹ, pH từ 6,0-6,5 Nhiệt độ sinh trưởng và phát triển thích hợp từ 24-30℃ [4].
1.1.6 Thời vụ Đậu nành là cây công nghiệp ngắn ngày, nên có thể bố trí vào các mô hình luân canh, xen vụ để tăng vòng quay của đất, nâng giá trị kinh tế cho người sử dụng, đồng thời hạn chế nguồn sâu bệnh lưu tồn qua mùa vụ canh tác Đậu nành có thể trồng được quanh năm nhưng với mỗi thời vụ canh tác khác nhau sẽ có ảnh hưởng rõ rệt đến sự sinh trưởng, tình hình sâu bệnh, năng suất, phẩm chất hạt, chi phí sản xuất Tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), thời vụ canh tác thích hợp nhất là Đông Xuân (xuống giống tháng 11 – 12 dương lịch và thu hoạch vào tháng 2-3 dương lịch) và Xuân Hè (xuống giống tháng 2-
3 dương lịch và thu hoạch vào tháng 5-6 dương lịch) Vụ Hè Thu thì phải quản lý nước tốt [4].
Khi thu hoạch, nên cắt cây và đem đi phơi khô cũng như ra hạt vào những ngày nắng ráo để đảm bảo chất lượng Hạt cần được phơi khô hoàn toàn, đập ngay hoặc sau 1-2 ngày để tránh mất mùi vị và giảm tỷ lệ nảy mầm Quá trình sàng sẩy giúp loại bỏ rác, tạp chất, hạt non, hạt nhỏ, đảm bảo chỉ giữ lại hạt giống đạt tiêu chuẩn Hạt phải được phơi đến khi khô giòn, cắn thử không dính răng mới đưa vào bảo quản để giữ độ tươi lâu Tránh phơi hạt giống trên sân gạch hoặc sân xi măng để tránh ảnh hưởng xấu đến chất lượng hạt giống.
Hình 1 2 Thu hoạch đậu nành
Hiện nay, nông dân trồng đậu chủ yếu sử dụng máy tuốt lúa để thu hoạch hạt đậu nành hiệu quả, giúp tiết kiệm thời gian và công sức Khi cây đậu già, toàn bộ lá chuyển sang màu vàng và rụng dần từ dưới lên, và khoảng 95% số trái trên cây có vỏ trái chuyển vàng, khô đạt chuẩn thu hoạch Sau khi thu hoạch, đậu được phơi khô toàn bộ cây và trái để giảm độ ẩm, giúp hạn chế tỷ lệ hạt rơi theo vỏ và tăng độ sạch của hạt Cuối cùng, đậu được cắt, bó, gom và đưa vào máy suốt để tách hạt ra khỏi vỏ, đảm bảo năng suất và chất lượng hạt đậu nành.
THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT CHẤT SINH HỌC
Hình 1 3 Thành phần hóa học trong đậu nành
Trong hạt đậu tương hàm lượng Protein dao động khoảng 35-45% , trong đó protein hòa tan chiếm 72-79% bao gồm chủ yếu là globulin hay còn gọi là glycinin.
Protein đậu tương cung cấp đủ 8 amino acid thiết yếu mà cơ thể không thể tự tổng hợp, giúp đảm bảo sức khỏe toàn diện Đặc biệt, hàm lượng arginine và glutamin cùng các amino acid mạch nhánh trong đậu tương vượt trội so với đạm sữa và trứng, góp phần nâng cao hệ thống miễn dịch Glutamin và arginine đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường chức năng miễn dịch và bảo vệ cơ thể khỏi bệnh tật, làm cho protein đậu tương trở thành nguồn cung cấp amino acid phù hợp cho sức khỏe người tiêu dùng.
Hạt đậu tương chứa khoảng 20% dầu có chất lượng cao, nhằm thúc đẩy sức khỏe người tiêu dùng Hàm lượng dầu trong đậu tương chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện canh tác, ít bị ảnh hưởng bởi giống Dầu đậu tương chứa đến 93,6% các axit béo không bão hòa như axit linoleic, oleic và linolenic, những thành phần cần thiết cho cơ thể, chống suy dinh dưỡng và bệnh khô da.
Hàm lượng glucid trong đậu tương chiếm khoảng 10-15%, giá trị kinh tế kém hơn nhiều so với protein và lipid Glucid trong đậu tương được chia làm 2 loại:
Glucid hòa tan: glucoza, rafinoza, sucroza, stachyoza.
Glucid không hòa tan: Xenlluloza ( 20%), himixelluloza (50%), các pectin ( 30%), tinh bột chỉ khoảng 1%.
Đậu tương không chỉ là nguồn cung cấp protein, chất béo và carbohydrate chất lượng cao mà còn chứa nhiều vitamin, khoáng chất và các hợp chất thực vật có lợi cho sức khỏe.
Các vitamin tan trong chất béo có trong đậu tương là vitamin A và E Vitamin
A tồn tại dưới dạng provitamin beta-caroten, phổ biến hơn trong đậu tương rau xanh chưa trưởng thành so với đậu tương chín Tocopherol là hợp chất tự nhiên của vitamin E, đóng vai trò quan trọng như một thành phần chính trong dầu đậu tương Ngoài ra, đậu tương còn là nguồn phong phú cung cấp canxi, chất xơ, chất sắt và các loại sinh tố B, góp phần hỗ trợ sức khỏe toàn diện.
Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã khám phá ra các hợp chất thảo mộc (phytochemicals) có trong đậu tương và tiềm năng ứng dụng của chúng trong lĩnh vực y khoa trị liệu Các hợp chất này bao gồm protease inhibitors, phytates, phytosterols, saponin, phenolic acid, lecithin, omega 3 và isoflavones (phytoestrogen), mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe và điều trị các bệnh lý khác nhau.
Các chất chống oxy hóa có khả năng ngăn ngừa tác động của các gen di truyền gây ung thư, bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do môi trường như tia nắng mặt trời và ô nhiễm không khí.
Phosphorus và inositol là hợp thể có khả năng ngăn chặn quá trình hình thành ung thư kết tràng và ung thư vú Chúng còn giúp loại bỏ các chất gây ung thư trong tế bào và hỗ trợ phục hồi những tế bào bị tổn thương, góp phần nâng cao sức khỏe và phòng chống bệnh tật.
Kiểm soát lượng cholesterol trong máu giúp phòng ngừa các bệnh về tim mạch hiệu quả Ngoài ra, thực phẩm này còn có khả năng giảm thiểu sự phát triển của các khối u ung thư kết tràng Bên cạnh đó, nó cũng có đặc tính chống lại ung thư da, góp phần bảo vệ sức khỏe toàn diện.
Chất này là một hợp chất có nguồn gốc thực vật quan trọng, giúp nâng cao trí nhớ bằng cách nuôi dưỡng các tế bào não và hệ thần kinh Nó còn giúp làm vững chắc các tuyến nội tiết và tái tạo tế bào cơ thể, mang lại lợi ích cho sức khỏe toàn diện Ngoài ra, chất này còn cải thiện hệ thống tuần hoàn, bổ xương và tăng cường khả năng đề kháng của cơ thể, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống.
Omega-3 là loại chất béo không bão hòa giúp giảm lượng cholesterol xấu LDL và tăng cholesterol tốt HDL trong máu Nhiều nghiên cứu khoa học đã chứng minh rằng tiêu thụ omega-3 từ hạt đậu tương và các loại rau xanh có hiệu quả trong việc ngăn ngừa các bệnh tim mạch Việc bổ sung omega-3 trong chế độ ăn hàng ngày là cách hiệu quả để bảo vệ sức khỏe tim mạch và giảm nguy cơ các vấn đề về tim.
Isoflavone là hoạt chất sinh học có cấu trúc giống estrogen, còn được gọi là "estrogen thảo mộc" do khả năng hoạt động tương tự hormone này trong cơ thể phụ nữ Nó có công dụng chống lại các tác nhân gây ung thư, giảm cholesterol máu, ngăn ngừa loãng xương và làm giảm các triệu chứng tiền mãn kinh, mang lại lợi ích sức khỏe đáng kể cho phụ nữ.
ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG
Đậu nành là nguyên liệu quan trọng trong ngành công nghiệp và thực phẩm, với phần lớn (90%) được chế biến thành bột đậu nành (78%) và dầu đậu nành (22%) Gần như toàn bộ khô dầu đậu nành được sử dụng trong ngành chăn nuôi, nhất là trong sản xuất thức ăn gia súc như gia cầm và lợn nhằm cung cấp nguồn protein thiết yếu Một số ít đậu nành còn được chế biến thành bột đậu nành và chất cô đặc protein, phục vụ đa dạng nhu cầu trong ngành công nghiệp thực phẩm Dầu đậu nành cũng đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp, được sử dụng làm thành phần trong nhiên liệu sinh học, sơn, nhựa và dược phẩm, phản ánh tầm ảnh hưởng rộng lớn của nguyên liệu này.
Công nghệ sinh học nông nghiệp và liên quan: Vật liệu tổng hợp dựa trên sợi đầu nành
Cây đậu nành là nguồn cung cấp protein, chất xơ và dầu, trong đó dầu đậu nành đã được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nhựa nhiệt rắn và các polymer tổng hợp Protein đậu nành và bột đậu nành đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng tổng hợp, đặc biệt khi kết hợp với chất làm dẻo để cải thiện khả năng xử lý và tính chất cơ học của vật liệu Các sợi nano phân lập từ đậu nành được sử dụng để gia cố các chất nền polyme, tạo ra các vật liệu composite tiên tiến Trong ngành công nghiệp vật liệu, protein đậu tương thường được sử dụng làm vật liệu nền cho các composite, được gia cố bằng nhiều pha khác nhau để tạo thành các vật liệu tổng hợp vi mô và nano Ngoài ra, các vật liệu tự nhiên như vỏ trấu cũng được phối hợp với protein đậu nành để sản xuất đa dạng các sản phẩm composite hiệu quả và bền vững.
Nguồn nhiên liệu sinh thái: Triển vọng của nguyên liệu diesel sinh học từ đậu nành
Trong lĩnh vực nghiên cứu: Nghiên cứu chế biến thực phẩm chức năng từ bã đậu nành.
Thay thế bột cá bằng bột đậu nành để làm thức ăn cho cá.
Sản phẩm, thực phẩm cung cấp cho con người: Bột ngũ cốc, sữa đậu nành, dầu đậu nành,…
Dầu đậu nành là loại dầu được chiết xuất từ hạt đậu nành, là nguyên liệu phổ biến trong nấu ăn hàng ngày Ngoài công dụng làm dầu ăn, dầu đậu nành còn được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm thực phẩm đóng gói, nước sốt, bánh nướng và đồ ăn nhẹ Sử dụng dầu đậu nành không chỉ mang lại hương vị thơm ngon mà còn nâng cao chất lượng món ăn.
Dầu đậu nành là nguồn cung cấp axit béo không bão hòa có lợi cho sức khỏe, đặc biệt chứa lượng lớn chất béo không bão hòa đa như omega-3 và omega-6 Trong đó, axit linoleic, một loại omega-6 thiết yếu, rất quan trọng đối với cơ thể người vì chúng ta không thể tự sản xuất ra được Sử dụng dầu đậu nành giúp cân bằng axit béo, hỗ trợ tốt cho sức khỏe tim mạch và duy trì chức năng não bộ.
Dầu đậu nành chứa chất béo không bão hòa đơn như axit oleic giúp dầu ổn định hơn khi nấu ở nhiệt độ cao lâu dài Ngoài ra, dầu đậu nành còn là nguồn phong phú vitamin K và vitamin E, hỗ trợ bổ sung chất dinh dưỡng thiết yếu cho cơ thể trong chế độ ăn uống hàng ngày.
Bã đậu nành có thể làm thức ăn cho động vật (vẫn còn chất dinh dưỡng).
Tuy nhiên, cũng không thể lãm dụng quá nhiều vào đậu nành vì có thể ảnh hưởng đến sức khỏe của cơ thể.
Dầu đậu nành không chỉ chứa omega-3 mà còn cung cấp omega-6, loại axit béo có lợi cho tim nếu tiêu thụ với liều lượng hợp lý Tuy nhiên, việc tiêu thụ quá nhiều omega-6 có thể gây ra chứng viêm và các bệnh mãn tính, ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe.
Hạn chế tiêu thụ dầu đậu nành hydro hóa để giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính như tiểu đường, bệnh tim và ung thư Dầu đậu nành hydro hóa thường được sử dụng trong thức ăn nhanh như khoai tây chiên, bánh quy giòn và bánh nướng, và tiêu thụ loại chất béo này có thể ảnh hưởng xấu đến sức khỏe Việc tránh xa các sản phẩm chứa dầu đậu nành hydro hóa là cách hiệu quả để duy trì chế độ ăn uống lành mạnh và phòng tránh các bệnh liên quan đến tim mạch và chuyển hóa.
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHIẾT TÁCH DẦU NÀNH
CHUẨN HÓA NGUYÊN LIỆU ĐẦU VÀO
Hạt cần phải khô, sạch, không sâu mọt, không có mùi hôi, và có vỏ nguyên vẹn, nhẵn bóng với màu vàng sẫm Độ ẩm của hạt không vượt quá 17%, tỉ lệ hạt nứt không vượt quá 5% tổng khối lượng, hạt hỏng chiếm không quá 2% và hạt xanh cũng không quá 2% Ngoài ra, hàm lượng tạp chất không vượt quá 3% tổng khối lượng để đảm bảo chất lượng tốt nhất.
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHIẾT TÁCH DẦU NÀNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP ÉP LẠNH
2.2.1 Làm sạch Đậu nành cần được làm sạch trước bằng cách loại bỏ các tạp chất của đậu nành, tạp chất chủ yếu là tạp chất thực vật (như thân đậu, vỏ quả…), tạp chất kim loại và tạp chất phi kim loại [9] Một số hạt cỏ dại đã được chứng minh là làm giảm độ ổn định oxy hóa của dầu chiết xuất nếu chúng không được loại bỏ [10].
2.2.1.1 Mục đích: việc làm sạch để bảo vệ thiết bị chế biến và mang lại hiệu quả chiết suất cao [10].
Máy tách từ sử dụng lực từ tính để loại bỏ tạp chất kim loại như đinh, dây sắt nhỏ, giúp làm sạch vật liệu Công nghệ này tận dụng sự chênh lệch từ tính giữa các loại quặng hoặc vật liệu nhằm tách các tạp chất kim loại một cách hiệu quả Việc loại bỏ tạp chất kim loại không chỉ đảm bảo chất lượng sản phẩm mà còn giúp tránh mài mòn máy móc trong quá trình vận hành tiếp theo.
Máy sàng rung là thiết bị giúp loại bỏ tạp chất trong nguyên liệu thô, bao gồm đất, lá, thân cây và các bóng tạp chất khác, trước khi tiến hành các bước tiếp theo Với cơ chế hoạt động sử dụng tần số cao, thiết bị này có khả năng tách loại tạp chất một cách hiệu quả dựa trên sự khác biệt về kích thước hạt giữa dầu và tạp chất, nhờ vào chuyển động tương đối giữa các hạt chứa dầu không tinh khiết và bề mặt sàng Các tạp chất lớn hơn hoặc nhỏ hơn các hạt dầu có thể dễ dàng được loại bỏ qua sàng hố Loại sàng làm sạch này phù hợp cho các nhà máy có quy mô vừa và lớn, đảm bảo hiệu quả xử lý nguyên liệu đầu vào.
2.2.2 Làm khô Để loại bỏ vỏ một cách hiệu quả, hạt cần có độ ẩm 10%, điều này đòi hỏi quá trình làm khô trước khi tách vỏ Không khí được làm nóng và phân phối qua đậu nành để làm mất một phần nước, tiếp theo là không khí mát hơn, giúp loại bỏ không khí chứa hơi ẩm còn sót lại Độ ẩm ở hạt đậu thường được cân bằng trong 1-5 ngày. Sau đó, hạt đậu nành có thể được sàng lọc thêm và cân trước khi tách vỏ và chuẩn bị cho việc chiết xuất dầu [10].
Sau khi làm sạch, đậu nành được đưa đến bộ phận nghiền, mục đích chính là nghiền đậu nành và tách vỏ đậu nành ra khỏi nhân đậu [9].
Làm cho nguyên liệu dầu có độ hạt nhất định để dễ cán nén.
Tăng diện tích bề mặt của hạt có dầu giúp cải thiện quá trình truyền nhiệt và độ ẩm hiệu quả hơn Điều này hỗ trợ quá trình làm mềm hạt có dầu diễn ra nhanh chóng và đồng đều Nhờ đó, hiệu quả làm mềm hạt được đảm bảo, tránh tình trạng làm chín không đều hoặc chưa đạt yêu cầu Việc mở rộng bề mặt của hạt có dầu là yếu tố quan trọng để nâng cao năng suất và chất lượng trong quá trình xử lý.
Hạt được nghiền thành hạt nhỏ rất tốt cho công đoạn ép dầu tiếp theo [9].
2.2.3.2 Thiết bị: Đậu nành được yêu cầu phải được chia thành 4 đến 8 van, và độ bột (khi đậu nghiền đi qua 20 lưới sàng) nhỏ hơn 10% Máy nghiền tốt nhất là máy nghiền cuộn có răng với các tác động cắt, va đập và uốn cong Máy nghiền cuộn có răng dòng YPSG chủ yếu được sử dụng để nghiền nguyên liệu dạng hạt lớn như đậu nành để tạo năng suất cao Máy có đặc điểm là tiếng ồn nhỏ, công suất lớn, độ hạt nghiền đồng đều, tiêu thụ điện năng thấp, diện tích nhỏ, cấu trúc đơn giản, linh hoạt và đáng tin cậy, bảo trì thuận tiện [9].
Vật lý: Giảm kích thước hạt đậu nành và giảm khối lượng toàn hạt, sự tăng nhiệt độ do va đập
Hóa học: một số phản ứng phân hủy oxy hóa do nhiệt độ và bề mặt tiếp xúc tăng
Hóa lý: Tăng diện tích bề mặt riêng, sự bay hơi của một số chất mùi
Trong quá trình nghiền, cấu trúc tế bào bị phá hủy khiến bề mặt nguyên liệu tăng lớn, mở rộng khả năng tiếp xúc giữa dầu trên bề mặt hạt và oxy Điều này thúc đẩy quá trình oxy hóa, làm giảm chất lượng dầu và phát triển mạnh các hệ vi sinh vật trên bề mặt nghiền Vì vậy, sau khi nghiền, nguyên liệu cần được xử lý cẩn thận để ngăn chặn biến đổi các tính chất hóa học và sinh học do tác động của áp lực nghiền.
Làm mềm là quá trình điều chỉnh độ ẩm và nhiệt độ của hạt có dầu nhằm nâng cao độ đàn hồi và đảm bảo điều kiện cán tốt nhất Phương pháp này chủ yếu được áp dụng cho các loại hạt có hàm lượng dầu thấp, hàm lượng nước thấp, đặc tính vật lý yếu và kết cấu cứng Đậu nành, với hàm lượng dầu thấp và độ dẻo kém, cần được làm mềm trước khi tiến hành cán để đạt hiệu quả tối ưu.
2.2.4.1.Mục đích: Nó tạo cho nhân đậu nành có độ dẻo nhất định và giúp cho nhân đậu nành dễ dàng cán mỏng khi vo viên Làm mềm có thể làm giảm độ bột và hiện tượng dính lăn, để đảm bảo chất lượng của các mảnh [9].
2.2.4.2.Thiết bị: Thiết bị làm mềm ngang
Hình 2 4 Thiết bị làm mềm ngang
2.2.4.3.Phương pháp thực hiện: Vật liệu đi vào thông qua cửa vào và với sự quay của con lăn, vật liệu được đảo liên tục Con lăn được trang bị một ống gia nhiệt và hơi nước đi qua ống, vật liệu được đốt nóng, hấp và quay cùng một lúc Theo điều kiện làm mềm của nguyên liệu, thời gian làm mềm của nguyên liệu có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh tốc độ quay của con lăn quay để tối ưu hóa hiệu quả làm mềm.
Thiết bị làm mềm ngang giúp giảm thiểu mài mòn của lớp cạp và lớp gia nhiệt, từ đó kéo dài tuổi thọ thiết bị Nhờ vào thiết kế tối ưu, thiết bị có tỷ lệ hỏng hóc thấp và yêu cầu bảo trì ít hơn, góp phần giảm chi phí vận hành Điều này đảm bảo hoạt động ổn định, bền bỉ và tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp.
Nồi làm mềm ngang có cấu tạo độc đáo giúp thể tích nhỏ hơn so với nồi dạng lớp, tạo điều kiện thuận lợi cho việc bố trí trong nhà xưởng Thiết kế nhỏ gọn này giúp tiết kiệm diện tích dùng, đồng thời giảm đáng kể chi phí đầu tư trang thiết bị, nâng cao hiệu quả sản xuất và tối ưu hóa không gian làm việc.
Nhiệt độ làm mềm phải dựa trên mức độ ẩm của đậu tương Khi độ ẩm của đậu tương là 13% ~ 15%, nhiệt độ làm mềm thường được kiểm soát ở 70 ~ 80
Thời gian làm mềm đậu nành từ 15 đến 30 phút giúp đạt hiệu quả tối ưu Nồi làm mềm đậu nành thường được sử dụng là nồi làm mềm ngang, nhờ thiết kế này giúp đậu nành mềm đều và nhanh chóng hơn Việc sử dụng nồi làm mềm đậu nành phù hợp góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Vật lý: Độ ẩm của hạt tăng Hóa học: Có một số phản ứng phân hủy oxy hóa do nhiệt độ và bề mặt tiếp xúc tăng.
Cán đậu nành là quá trình sử dụng cơ năng để cuốn hạt có dầu từ dạng hạt sang dạng vảy [9].
2.2.5.1.Mục đích: Mục đích của việc cán là phá hủy cấu trúc tế bào của hạt có lợi cho quá trình chiết xuất dầu Để đảm bảo chất lượng của vảy cán, độ ẩm và nhiệt độ của nguyên liệu trước khi cán cần được kiểm soát chặt chẽ [9].
Máy cán sử dụng áp suất tạo từ hai trục lăn để ép hạt dầu thành dạng vảy, giúp quá trình tách dầu hiệu quả hơn Do có rất ít khe hở giữa các con lăn, nguyên liệu dầu cần được xử lý sơ bộ trước khi đưa vào máy đóng vảy nhằm đảm bảo quá trình ép diễn ra thuận lợi Những nguyên liệu có kích thước lớn như đậu phộng và đậu nành được nghiền nhỏ bằng máy nghiền để dễ dàng đưa vào máy cán vảy, trong khi các nguyên liệu có hàm lượng dầu thấp, hàm lượng nước thấp và mô cứng như hạt cải dầu và hạt bông cần được làm mềm trước để đảm bảo hiệu quả ép vảy cao.
Sản phẩm tạo ra mỏng, đều, ít vụn, có độ bền cơ học nhất định và không bị loang dầu Hàm lượng lọt qua rây 1mm không quá 10% ~ 15% [11].
2.2.5.3.Thiết bị: máy cán đậu nành
Hình 2 5 Máy cán đậu nành
Công suất động cơ chính: 15kw / bộ * 2 bộ
Tốc độ quay con lăn: 200 vòng / phút Độ dày vảy: 0,25-0,35 mm
Công suất động cơ của con lăn cấp liệu: 0,37kw
Tốc độ quay của con lăn cấp liệu: 42r / phút
Công suất động cơ của bơm dầu: 1,1kw Áp suất làm việc của hệ thống thủy lực: 2.0-3 Mpa [11]
Vật lý:Hạt thành dạng vảy và các hạt chứa dầu bị vỡ
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM
Đảm bảo chất lượng theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6309:1997 (CODEX STAN
20 - 1981) về dầu đậu tương thực phẩm do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường ban hành [13].
Chỉ số xà phòng (mg KOH/g dầu): 189 -195.
Chất không xà phòng hóa: không lớn hơn 15g/kg.
Màu sắc: đặc trưng cho sản phẩm đã định.
Mùi và vị: đặc trưng cho sản phẩm đã định và không có mùi và vị lạ. Chỉ số axit không lớn hơn 0,6 mg KOH/g dầu.
Chỉ số peroxit không lớn hơn 10 mili đương lượng peroxit oxy/kg dầu.
ỨNG DỤNG DẦU NÀNH TRONG SẢN XUẤT XÀ PHÒNG
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NGUYÊN LIỆU ĐẦU VÀO
Không phải tất cả các loại dầu đậu nành đều giống nhau, vì chúng có sự khác biệt về quy trình chế biến và dạng tồn tại Dầu đậu nành dạng lỏng thông thường được chiết xuất từ hạt đậu nành tươi, phù hợp cho nhiều món ăn hàng ngày Trong khi đó, dầu đậu nành hydrog hóa một phần hoặc hoàn toàn thường chuyển thành dạng rắn, thường dùng trong công nghiệp thực phẩm hoặc làm bánh Việc hiểu rõ đặc điểm của từng loại dầu đậu nành giúp người tiêu dùng lựa chọn sản phẩm phù hợp, đảm bảo an toàn sức khỏe và tối ưu hóa hương vị món ăn.
Dạng hydro hóa hoàn toàn đôi khi được gọi là sáp đậu nành Sáp đậu nành là một thành phần phổ biến được sử dụng để làm nến.
Dầu đậu nành, dù được hydro hóa một phần hay hoàn toàn, đều có thời hạn sử dụng kéo dài nhờ vào việc giảm lượng axit linolenic Đặc biệt, dầu đậu nành hydro hóa hoàn toàn không chứa axit linolenic, giúp kéo dài tuổi thọ và đảm bảo độ bền của sản phẩm.
Hình 3 1 Tính chất của đậu nành để làm xà phòng
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Hình 3 2 Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất xà phòng [16][17][18][19]
3.3.1.1 Xử lí nguyên liệu: Dầu đậu nành được pha trộn cùng các loại dầu khác theo tỉ lệ nhất định và được lọc qua lưới và chảy vào thùng gia nhiệt.
Mục đích: chuẩn bị nguyên liệu cho quá trình sản xuất xà phòng.
Thiết bị: thùng thép không gỉ, chịu được nhiệt.
3.3.1.2 Gia nhiệt bằng hơi nước: dầu được đun bằng hơi nước nóng
Mục đích: được pha trộn cùng các loại dầu khác theo tỉ lệ nhất định và được lọc qua lưới và chảy vào thùng gia nhiệt.
Thiết bị gia nhiệt hơi nước bằng inox với áp suất 30 KPa được sử dụng để đảm bảo hiệu quả gia nhiệt cao và độ bền vượt trội Quá trình tẩy trắng và khử mùi nhằm loại bỏ các tạp chất như nước, bụi, caroten, chlorophyll, giúp sản phẩm đạt chất lượng tốt nhất Việc thực hiện tẩy trắng diễn ra trong thùng làm sạch bằng hóa chất thích hợp, đảm bảo vệ sinh an toàn và tối ưu hóa quy trình xử lý.
3.3.1.4 Xà phòng hóa: dung dịch kiềm và hương được thêm vào nồi nấu Thực hiện phản ứng xà phòng hoá dầu bằng kiềm tạo xà phòng và glyxerin, hơi quá nhiệt được cung cấp từ hệ thống xoắn ruột gà có đục lỗ.
Mục đích: tạo xà phòng thô
Nhiệt độ: 100ºC Áp suất: 50 atm
3.3.1.5 Gia nhiệt và khuấy trộn: thêm từ từ dung dịch muối ăn vào nồi và tiếp tục gia nhiệt kết hợp với khuấy trộn.
Mục đích: giúp tăng hiệu suất ứng phản ứng và góp phần giúp cho hỗn hợp tách lớp, thu được xà phòng thô có hiệu suất cao.
Thiết bị: máy khuấy trộn, nồi có van ở dưới để xả nước.
Muối ăn (NaCl) được sử dụng dưới dạng dung dịch bão hòa (26,5%), tỉ trọng 1,205.
Tốc độ khuấy: 100- 200 vòng/ phút.
Muối ăn được cho vào trong giai đoạn cuối cuả quá trình xà phòng hóa để tách glixerin Ngoài ra nó còn:
Làm xà phòng đóng rắn nhanh trong khuôn và điều chỉnh độ cứng cho xà phòng.
Tránh được hiện tượng nổi vân trắng của natri cacbonat trong xà phòng.
Hòa hợp rất tốt với xà phòng nên giúp cho việc đưa các phụ gia khác vào dễ dàng. Ổn định gel trong quá trình rửa.
Mục đích của quá trình tách lớp nước khỏi xà phòng là để loại bỏ glycerin, tạp chất và kiềm dư, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm Quá trình này dựa trên nguyên tắc rằng glixerol hòa tan được trong nước muối trong khi xà phòng thì không; do đó, lớp nước chứa các thành phần không mong muốn sẽ dễ dàng tách ra Ngoài ra, quá trình rửa còn giúp loại bỏ một phần lớn các chất bẩn có màu sắc, đảm bảo xà phòng sạch sẽ và trong suốt hơn.
Nồi chứa có van ở phía dưới để dễ dàng tháo phần nước đẩy xuống thùng chứa, giúp vận hành thuận tiện và an toàn Toàn bộ thiết bị được chế tạo từ thép không gỉ chịu nhiệt, đảm bảo độ bền và khả năng chống ăn mòn cao trong quá trình sử dụng.
Thông số kỹ thuật: để yên ở nhiệt độ phòng từ 20- 30 phút.
3.3.1.7 Xà phòng hóa triệt để
Giai đoạn này nhằm giảm lượng muối còn lại trong xà phòng, loại bỏ tạp chất có màu sắc và tăng nồng độ của dung dịch xà phòng Quá trình pha trộn dung dịch xà phòng với dung dịch xút loãng và muối ăn (NaCl) giúp phân tách các thành phần, trong đó lớp trên là xà phòng mịn, còn lớp dưới chứa hỗn hợp nước, muối, xút và tạp chất không chứa xà phòng Đây là bước quan trọng để nâng cao chất lượng sản phẩm và đảm bảo độ trong của xà phòng.
Thiết bị và thông số kỹ thuật: được đảm bảo như bước xà phòng hóa trước đó.
Mục đích: thu hồi glycerin và muối để có thể tái sử dụng, giúp tăng hiệu quả kinh tế.
Quá trình thu hồi glycerin và muối bắt đầu bằng việc đưa dung dịch nước muối và glycerin vào thiết bị bốc hơi Trong quá trình này, dung dịch được kết hợp với quá trình rửa bằng cách pha trộn xà phòng với nước muối, sau đó khuấy đều trong vài giờ để tách lớp xà phòng khỏi lớp nước muối và glycerin Sau đó, xà phòng nổi lên ở lớp trên, còn lớp dưới là hỗn hợp nước muối và glycerin Quá trình rửa này được thực hiện tối thiểu 3 lần để loại bỏ glycerin hiệu quả khỏi xà phòng, đảm bảo sản phẩm thu hồi đạt chất lượng cao.
Thiết bị và thông số kỹ thuật: tương tự bước tách xà phòng lần 1.
Mục đích: giúp xà phòng phân tán đều trước khi đổ khuôn.
Vật liệu: inox 316L, dày 2.5mm
Mục đích: đóng gói bao bì sản phẩm, giúp tăng thời gian bảo quản và giá trị cảm quan.
Sau khi trộn, xà phòng được để nguội và đổ vào khuôn để định hình Tiếp theo, xà phòng cắt thành những khối nhỏ hình bánh và sấy khô bằng không khí nóng trong lò sấy để đảm bảo độ cứng chắc Cuối cùng, sản phẩm được đóng gói cẩn thận để bảo quản và vận chuyển, đảm bảo chất lượng đến tay người tiêu dùng.
Thiết bị: máy sấy, máy cắt, máy đóng gói, dán nhãn.
Năng suất: 10-12 kg/ mẻ sấy Nhiệt độ sấy: 70- 80ºC
3.3.2 Ưu và nhược điểm của quá trình Ưu điểm:
Quá trình liên tục và tự động.
Chất lượng xà phòng được tiêu chuẩn hóa Tiết kiệm nguyên liệu, thời gian,…
Việc thu hồi glycerin và muối để tái sử dụng giúp đạt hiệu quả kinh tế cao.
Thiết bị, máy móc cồng kềnh và đắt tiền
Không phù hợp cho sản xuất quy mô nhỏ.
PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG XÀ PHÒNG
3.4.1 Xác định bằng phương pháp đo màu
Hệ thống cảm biến đo màu LISUN GROUP CD-200 tại Hong Kong đã được sử dụng để theo dõi sự biến đổi màu sắc của các mẫu xà phòng ở các giai đoạn trưởng thành khác nhau Thiết bị này tích hợp nguồn sáng chuẩn D65, đèn LED xanh lam và cảm biến đi-ốt quang điện, giúp đảm bảo độ chính xác cao trong đo lường màu sắc Hệ thống điện tử được tích hợp giúp phân tích các xung điện và xác định chính xác các thay đổi màu sắc của mẫu xà phòng qua thời gian.
Việc xác định màu sắc được thực hiện dựa trên mô hình RGB (đỏ, lục, lam) và không gian màu CIELAB, trong đó các tham số l *, a *, và b * thể hiện độ sáng và bốn màu cơ bản của thị giác con người gồm đỏ, vàng, lục và lam.
3.4.2 Xác định độ hòa tan Độ hòa tan của xà phòng được xác định bằng cách hòa tan 1 g xà phòng, không tiếp xúc với không khí, trong 50 mL nước khử ion Mỗi dung dịch, sau khi hòa tan hoàn toàn xà phòng, được khuấy liên tục trong 5 phút và sau đó, độ trong của nó được quan sát thấy.
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUY TRÌNH SẢN XUẤT
3.5.1 Tỉ lệ dầu đậu nành với kiềm
Tỉ lệ dầu nành với kiềm trong phản ứng thủy phân đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm xà phòng Nếu dầu nành quá nhiều, xà phòng sẽ có kết cấu mềm, nhão, thiếu độ cứng phù hợp Ngược lại, lượng kiềm dư quá mức sẽ làm tăng pH của xà phòng, giảm hàm lượng chất béo, từ đó ảnh hưởng xấu đến chất lượng và gây hại cho da khi sử dụng.
Nhiệt độ phản ứng ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phản ứng và quá trình oxy hóa dầu, vì vậy cần duy trì nhiệt độ phù hợp để đảm bảo chất lượng sản phẩm Nhiệt độ quá cao dễ gây oxy hóa dầu và mất hoạt chất chức năng, trong khi nhiệt độ quá thấp làm chậm hoặc không kích hoạt phản ứng hiệu quả Nhiệt độ tối ưu cho quá trình thủy phân là khoảng 200-250°C, còn trong phản ứng xà phòng hóa, nhiệt độ lý tưởng dao động từ 60-100°C Nhiều nghiên cứu cho thấy, ở các khoảng nhiệt độ này, sản phẩm đạt chất lượng tốt về màu sắc và độ cứng, do đó tăng nhiệt độ vượt quá giới hạn không cần thiết vì phản ứng đã gần như hoàn toàn Chính vì vậy, nhiệt độ tối ưu trong quá trình xà phòng hóa thường là khoảng 60°C để tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí và duy trì chất lượng dầu.
CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ VÀ TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO
3.6.1 Chất bay hơi và hàm lượng ẩm
Các chất dễ bay hơi trong xà phòng ảnh hưởng đến mùi hương và chất lượng của sản phẩm Việc chứa nhiều thành phần dễ bay hơi có thể làm giảm chất lượng xà phòng do chúng dễ mất đi khi tiếp xúc với nhiệt độ cao hoặc độ ẩm Để duy trì chất lượng lâu dài, nên hạn chế sử dụng các thành phần dễ bay hơi và bổ sung chất bảo quản, màu sắc cùng các chất tạo mùi để giảm hàm lượng ẩm và giữ cho xà phòng không bị mất mùi Tiêu chuẩn chất lượng cho các thành phần này thường được đặt ở mức khoảng 20-30% trở xuống, giúp đảm bảo độ bền và chất lượng của xà phòng.
3.6.2 Tổng hàm lượng chất béo (TFM)
Trong các giao dịch thương mại, tổng chất béo (TFM) là yếu tố quan trọng đánh giá chất lượng của xà phòng TFM thể hiện lượng axit béo trong mẫu, được xác định sau quá trình tách bằng axit khoáng như HCl Theo phân loại của BIS, xà phòng vệ sinh được chia thành ba cấp dựa trên tỷ lệ tổng chất béo có trong chúng Xà phòng loại I có TFM vượt quá 76%, thể hiện chất lượng cao và phù hợp để sử dụng trong các mục đích vệ sinh hàng ngày.
Xà phòng chất lượng tốt theo tiêu chuẩn quốc tế (ISO) phải có TFM trên 76%, nhằm đảm bảo giảm thiểu tác hại cho da và không gây khô da khi sử dụng Các sản phẩm có TFM trên 60% phù hợp với cấp II, trong khi đó TFM trên 50% phù hợp với cấp III, thể hiện mức độ an toàn thấp hơn TFM càng cao chứng tỏ xà phòng ít gây hại, giúp duy trì độ ẩm tự nhiên của da và ngăn ngừa tình trạng da khô, nhạy cảm, từ đó giảm nguy cơ nhiễm trùng và phát ban Ngược lại, xà phòng có TFM thấp có thể hút hết độ ẩm trên da, gây khô da, làm da dễ bị tổn thương và các vấn đề về da ngày càng nghiêm trọng hơn.
3.6.3 Hàm lượng kiềm và pH trong xà phòng
Tổng độ kiềm đo lường tất cả các chất kiềm trong xà phòng, chủ yếu là cacbonat, bicacbonat và hydroxit, ảnh hưởng đến độ pH của sản phẩm Độ pH của xà phòng cần phù hợp để không gây tổn thương cho da, vốn có độ pH khoảng 4.5-6.2, duy trì ở mức khoảng 5.5 để đảm bảo cân bằng tự nhiên Chỉ số pH phản ánh chất lượng xà phòng thủ công, đảm bảo không làm mất cân bằng độ pH của da và phù hợp với từng loại da người dùng Xà phòng cao cấp có pH từ 8 đến 10, phù hợp với cơ địa khách hàng, trong khi hàm lượng kiềm dư quá nhiều có thể gây pH cao, làm giảm chất lượng và gây tổn hại cho da; do đó, cần điều chỉnh tỷ lệ kiềm ban đầu cho phù hợp để duy trì chất lượng và độ an toàn của xà phòng.
3.6.4 Chất không tan trong cồn (MIA)
Chất không tan trong etanol (MIA) là chỉ số đánh giá mức độ tinh khiết của xà phòng Giá trị MIA thấp hơn đồng nghĩa với chất lượng xà phòng cao hơn Các kết quả khảo sát cho thấy các loại dầu thực vật như dầu hạt neem và dầu bơ hạt mỡ có giá trị MIA khoảng từ 19-69%.
3.6.5 Đặc tính làm sạch, độ tẩy rửa và độ ổn định bọt của xà phòng
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
[1] “Glycine max (L.) Merr — The Plant List.” http://www.theplantlist.org/tpl1.1/record/ild-2760 (accessed Jul 04, 2022).
[2] “Cây đậu nành (đậu tương)| Syngenta.” https://www.syngenta.com.vn/cay-dau- nanh-dau-tuong (accessed Jul 04, 2022).
[3] “Lịch sử phát triển | Vien Khoa Hoc Ky Thuat Nong Nghiep Mien Nam.” http://iasvn.org/chuyen-muc/Lich-su-phat-trien-cay-dau-nanh-11443.html (accessed Jul
[4] T T T M Lộc, “Kỹ Thuật Trồng Đậu Nành.” Phòng Khuyến nông Trồng trọt.
[5] “Đặc điểm thực vật học | Vien Khoa Hoc Ky Thuat Nong Nghiep Mien Nam.” http://iasvn.org/chuyen-muc/Dac-diem-re-11460.html (accessed Nov 27, 2021).
Các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học trong đậu tương, mang lại giá trị lớn trong việc nâng cao chất lượng và công dụng của các sản phẩm thực phẩm Những thành phần này không chỉ giúp cải thiện sức khỏe người tiêu dùng mà còn mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm chức năng và dược phẩm tự nhiên Việc nghiên cứu các hoạt chất sinh học trong đậu tương góp phần thúc đẩy phát triển các sản phẩm có lợi cho sức khỏe, phù hợp với xu hướng tiêu dùng ngày càng quan tâm đến thực phẩm tự nhiên và an toàn.
[7] M N Riaz, “Soy Applications in Food,” Soy Appl Food, Nov 2005, doi:
[8] S Ketnawa and Y Ogawa, “Evaluation of protein digestibility of fermented soybeans and changes in biochemical characteristics of digested fractions,” J Funct
Foods, vol 52, pp 640–647, Jan 2019, doi: 10.1016/J.JFF.2018.11.046.
[9] “Soybean Oil Production Line, Soybean Oil Extraction Plant Project.” https://www.seedoilpress.com/oil-production-plant/soybean-oil-production-line.html (accessed Jul 09, 2022).
[10] A Proctor, “Soybean Oil Extraction and Processing,” Soybeans, pp 297–346,
[11] “Oilseeds Flaking Machine – Cooking oil production line,Edible oil extraction equipment,Edible oil refining plant.” http://www.cnoiltreatment.com/oilseeds-flaking- machine.html (accessed Jul 10, 2022).
[12] “SOYBEAN EXTRUDER.” https://bronto.ua/processing-lines/soybean- processing-technology/soybean-extruder/ (accessed Jul 10, 2022).
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6309:1997 (CODEX STAN 20 - 1981) về dầu đậu tương thực phẩm do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường ban hành xác định các yêu cầu về chất lượng, an toàn, và quy trình kiểm tra đối với dầu đậu tương phục vụ cho mục đích tiêu dùng Tiêu chuẩn này giúp đảm bảo rằng dầu đậu tương nhập khẩu và sản xuất trong nước đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm, góp phần bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng Ngoài ra, tiêu chuẩn còn quy định các giới hạn về hàm lượng các chất độc hại và các yếu tố liên quan đến phẩm chất của dầu đậu tương, thúc đẩy ngành công nghiệp dầu thực vật phát triển bền vững theo quy định của pháp luật Việt Nam.
[14] “Dầu đậu nành là gì? 9 lợi ích hàng đầu của dầu đậu nành.” https://fitobimbi.vn/cham-soc-tre/omega/dau-dau-nanh/ (accessed Jul 10, 2022).
[15] “Soybean Oil for Soap Making: Affordable and Easy To Find ằ RusticWise.”