quy trình sản xuất bột đậu lành trên quy mô công nghiệp

Hơn năm ngàn năm về trước, những nhà nông Trung Hoa đã khám phá và trồng một loại cây đậu mà sau đó đã trở thành một loại thực phẩm thiết yếu cho các dân tộc Á Châu và thế giới ngày nay. Cây đậu này được biết đến là đậu nành, cũng còn gọi là cây đậu tương. Trong suốt những thiên niên kỷ sau đó, đậu nành đã vượt biên sang các nước lân bang như Nhật Bản, Ðại Hàn, Việt Nam, Nam Dương và Mã lai. Ðến Nhật Bản vào thế kỷ thứ 8 sau Tây lịch và khoảng một ngàn năm sau đó mới qua đến Âu Châu. Bởi vì đậu nành sản sinh nhiều chất đạm (protein) hơn bất cứ loại nông sản nào nên nó được ưa chuộng và trở thành thực phẩm chính của nhiều quốc gia Á Châu. Những thực phẩm được biến chế từ đậu nành như sữa, đậu hũ, tương, chao và tầu hũ ky đã có từ hơn hai ngàn năm trước đây. Ngày nay đậu hũ là món thực phẩm được ưa chuộng và phổ thông nhất trên thế giới. Tại một vài thành phố Trung Hoa, các cơ xưởng sản xuất sữa đậu nành hoạt động suốt đêm để sáng sớm giao sữa nóng đến từng nhà, và cho đến gần đây, sữa đậu nành tiêu thụ ở Hồng Kông đã nhiều hơn số tiêu thụ Coca-Cola. Người Trung Hoa tin rằng đậu nành có khả năng chữa lành các chứng bệnh về thận, phù thũng, da, tiêu chẩy, bệnh thiếu hồng huyết cầu (anemia) và chứng lở loét chân (legulcers). Trong những năm gần đây, đậu nành đã và đang được chuyển biến từ thực phẩm (food) thành dược phẩm (medicine). Các nhà khoa học và các chuyên gia dinh dưỡng (nutritionists) đã công nhận (validate) các hóa chất thảo mộc (phytochemicals) trong đậu nành có tính chất dược thảo, có khả năng ngăn ngừa và trị liệu một số bệnh. Sự khám phá ra các hóa chất thảo mộc này đã mở ra một thời đại mới trong lãnh vực dinh dưỡng. Thực tế, có ít nhất một hóa chất thảo mộc đậu nành đã được đề nghị là một loại thuốc mới chống ung thư. Mặc dầu phẩm chất protein đậu nành đã từ lâu được thừa nhận là có giá trị dinh dưỡng cao, nhưng chúng ta mới bắt đầu biết đến giá trị của nó trong lãnh vực y khoa phòng ngừa và trị liệu một vài năm gần đây. Protein đậu nành có khả năng làm giảm mức lượng cholesterol trong máu. Protein đậu nành cũng giúp chúng ta trong việc trị liệu và phòng ngừa chứng bệnh thận, giảm thiểu nguy cơ bệnh ung thư vú, bệnh tiểu đường, bệnh xốp xương, bệnh ung thư nhiếp hộ tuyến và các triệu chứng rối loạn tiền mãn kinh phụ nữ. Tuy nhiên, một điều chúng ta chưa biết là thực phẩm đậu nành sẽ là chìa khóa giải quyết hầu hết các vấn đề về sức khỏe của chúng ta.

LỜI CẢM ƠN

Đồ án này được hoàn thành nhờ sự giúp đỡ tận tình của nhà trường, các thầy cô giáo trong khoa vàbạn bè Chúng em xin chân thành cảm ơn các tập thể và cá nhân đã giúp đỡ chúng em trong quátrình thực hiện đồ án tốt nghiệp

Chúng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến:

- Ban giám hiệu trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu, quý thầy cô mà đặc biệt là quý thầy cô trongkhoa Hóa - Công nghệ thực phẩm đã tạo điều kiện học tập, tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiếnthức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian theo học tại trường

- Thầy quản lý phòng thí nghiệm đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ trong suốt quá trình thựchiện đồ án

- Cô Phạm Thị Hữu Hạnh đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ và truyền đạt kiến thức giúp chúng em hoànthành đồ án tốt nghiệp này

Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn chế, không tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong nhận được nhữngđóng góp của thầy cô và các bạn để bài đồ án được hoàn chỉnh hơn

Xin gửi đến thầy cô, gia đình và bạn bè lời chúc sức khỏe và hạnh phúc

Nhóm Sinh viên DH08TP thực hiện

LỜI MỞ ĐẦU

Hơn năm ngàn năm về trước, những nhà nông Trung Hoa đã khám phá và trồng một loạicây đậu mà sau đó đã trở thành một loại thực phẩm thiết yếu cho các dân tộc Á Châu vàthế giới ngày nay Cây đậu này được biết đến là đậu nành, cũng còn gọi là cây đậu tương

Trong suốt những thiên niên kỷ sau đó, đậu nành đã vượt biên sang các nước lân bangnhư Nhật Bản, Ðại Hàn, Việt Nam, Nam Dương và Mã lai Ðến Nhật Bản vào thế kỷ thứ

8 sau Tây lịch và khoảng một ngàn năm sau đó mới qua đến Âu Châu

Bởi vì đậu nành sản sinh nhiều chất đạm (protein) hơn bất cứ loại nông sản nào nên nóđược ưa chuộng và trở thành thực phẩm chính của nhiều quốc gia Á Châu Những thựcphẩm được biến chế từ đậu nành như sữa, đậu hũ, tương, chao và tầu hũ ky đã có từ hơnhai ngàn năm trước đây

Ngày nay đậu hũ là món thực phẩm được ưa chuộng và phổ thông nhất trên thế giới Tạimột vài thành phố Trung Hoa, các cơ xưởng sản xuất sữa đậu nành hoạt động suốt đêm

để sáng sớm giao sữa nóng đến từng nhà, và cho đến gần đây, sữa đậu nành tiêu thụ ởHồng Kông đã nhiều hơn số tiêu thụ Coca-Cola Người Trung Hoa tin rằng đậu nành cókhả năng chữa lành các chứng bệnh về thận, phù thũng, da, tiêu chẩy, bệnh thiếu hồnghuyết cầu (anemia) và chứng lở loét chân (legulcers)

Trong những năm gần đây, đậu nành đã và đang được chuyển biến từ thực phẩm (food)thành dược phẩm (medicine) Các nhà khoa học và các chuyên gia dinh dưỡng(nutritionists) đã công nhận (validate) các hóa chất thảo mộc (phytochemicals) trong đậunành có tính chất dược thảo, có khả năng ngăn ngừa và trị liệu một số bệnh Sự khám phá

ra các hóa chất thảo mộc này đã mở ra một thời đại mới trong lãnh vực dinh dưỡng Thực

tế, có ít nhất một hóa chất thảo mộc đậu nành đã được đề nghị là một loại thuốc mớichống ung thư

Mặc dầu phẩm chất protein đậu nành đã từ lâu được thừa nhận là có giá trị dinh dưỡngcao, nhưng chúng ta mới bắt đầu biết đến giá trị của nó trong lãnh vực y khoa phòngngừa và trị liệu một vài năm gần đây Protein đậu nành có khả năng làm giảm mức lượngcholesterol trong máu Protein đậu nành cũng giúp chúng ta trong việc trị liệu và phòngngừa chứng bệnh thận, giảm thiểu nguy cơ bệnh ung thư vú, bệnh tiểu đường, bệnh xốpxương, bệnh ung thư nhiếp hộ tuyến và các triệu chứng rối loạn tiền mãn kinh phụ nữ

Tuy nhiên, một điều chúng ta chưa biết là thực phẩm đậu nành sẽ là chìa khóa giải quyếthầu hết các vấn đề về sức khỏe của chúng ta

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐÊ 1.1 Đặt vấn đê

Ta biết rằng protein thành phần không thể thiếu được đối với tất cả cơ thể vi sinh vật.Cùng với acid nucleic, protein giữ vai trò quyết định và là cơ sở của sự sống Protein có hoạt tínhsinh học cao là thành phần cấu tạo các chất hoạt động sinh học như: enzyme, hoocmon, điều hòa,kháng thể, là thành phần cấu tạo các mô

Về mặt dinh dưỡng đối với người và động vật bậc cao, protein là một nguồn thực phẩmquan trọng nhất, là một thành phần chính không thể thiếu trong khẩu phần thức ăn hàng ngày.Trong cơ thể người, protein tham gia xây dựng tế bào, tổ chức các cơ quan, thành phần chủ yếucủa các enzyme các nội tiết tố, các kháng thể

Trước đây nói đến nguồn protein, người ta thường nghĩ đến các loại thức ăn có nguồn gốc

từ động vật gọi là “thịt đỏ” Thập niên gần đây, thế giới đặc biệt quan tâm tới nguồn protein từthực vật Theo FAO, chỉ có 30% protein tiêu thụ trên toàn thế giới có nguồn gốc từ động vật, còn

705 là từ thực vật, điều này đã minh chứng cho xu thế sử dụng protein thực vật trong thế giớihiện đại

Sở dĩ giờ đây người ta quan tâm tới nguồn protein từ thực vật và vi sinh vật là do:

- Sự thiếu hụt protein do tăng dân số trên toàn cầu và các dịch bệnh cùng với ô nhiễm môi trườnglàm nguồn đạm từ động vật giảm nhanh

- Khoa học cũng đã chứng minh rằng nguyên nhân chính dẫn tới các bệnh về tim mạch, huyết áp

là do sử dụng nhiều protein động vật, vì trong đó có chứa hàm lượng cholesterol cao

- Những năm qua, xuất hiện các bệnh lây từ động vật sang người như: bệnh “bò điên”, bệnh

“cúm gia cầm”, bệnh “lở mồm long móng”, bệnh “heo tai xanh”

- Protein thực vật và vi sinh vật có nhiều ưu điểm như: là protein sạch chứa đầy đủ các acid

Từ những thực tế đó, việc tìm kiếm một nguồn protein mới an toàn hơn cho sức khỏe nhưprotein concentrate từ thực vật, đã và đang được tập trung nghiên cứu, xem đây là nguồn proteinthay thế lý tưởng cho protein động vật.

Protein isolate / concentrate là một dạng sản phẩm được trích ly từ các nguồn nguyên liệucó chứa protein, đặc biệt là từ các nguồn nguyên liệu phổ biến và an toàn như đậu nành, đậuphộng, gạo, lúa mì, bắp…

Hơn nữa, công nghiệp sản xuất dầu đậu nành hay đậu phộng tạo ra một lượng lớn bã đậu

đã trích ly rất giàu hàm lượng protein, giá thành rẻ, chứa 47 – 55% protein chất lượng cao có đủ

10 amino acid thiết yếu Vì vậy tăng cường sản xuất protein isolate / concentrate từ đậu nành hayđậu phộng sẽ tận dụng được nguồn phế liệu của ngành công nghiệp sản xuất dầu nhằm cung cấpcho ngành công nghệ thực phẩm một nguồn protein mới

Protein concentrate có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến thực phẩm Đượcứng dụng đưa vào sản xuất các mặt hàng thực phẩm như; sữa, pate, xúc xích, chao, bột dinhdưỡng trẻ em, lương khô, … Năm 1965 người ta đã sản xuất ra sản phẩm thịt chay từ bột protein

từ đậu nành Sản phẩm này có cấu trúc, hương vị và hàm lượng dinh dưỡng tương đương với cácsản phẩm thịt từ động vật

Bột protein có thể được xem là một nguồn nguyên liệu phong phú cung cấp cho các mặthàng thực phẩm chay Một mặt hàng trong thời gian hiện nay đang thu hút được sự chú ý của rấtnhiều người tiêu dùng về sự đa dạng, phong phú về chủng loại và đặc biệt là an toàn cho sứckhỏe

1.2 Mục đích của đồ án

- Tìm hiểu về giá trị và đặc điểm của đậu nành

- Tìm hiểu quy trình sản xuất bột đậu nành trên quy mô công nghiệp

- Thử nghiệm sản xuất bột đậu nành trên quy mô phòng thí nghiệm

- Tìm hiểu các chỉ tiêu kiểm nghiệm sản phẩm bột đậu nành

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan vê nguyên liệu hạt đậu nành

Đậu nành có tên khoa học là Glycine Max Merrill

Đậu nành là loại cây trồng quý vì chúng đem lại rất nhiều lợi ích cho con người Hạt đậu nành rất giàu dinh dưỡng, đặc biệt là protein và lipid, chính vì vậy mà chúng đem lại tiềm năng rất lớn trong việc giải quyết các vấn đề về dinh dưỡng cho con người và gia súc Bên cạnh đó, đậu nành là một nguồn nguyên liệu phong phú và tiềm năng cho sản xuất côngnghiệp Vấn đề chế biến đậu nành thành những món ăn phổ biến, ngon bổ đã trở thành nhu cầu cấp thiết

Từ xưa, tại các nước phương Đông, đậu nành đã được chế biến thành rất nhiều loại thức ăn khác nhau Sản phẩm phổ biến nhất được chế biến từ đậu nành là đậu phụ và các sản phẩm lên men khác Trong đó một số sản phẩm lên men từ đậu nành có giá trị dinh dưỡng rất cao như: chao, tương, xì dầu… Các sản phẩm này chủ yếu sử dụng thành phần protein của đậu nành Các phân tích hoá sinh cho thấy: protein trong đậu nành chiếm 38 – 40% và chứa những acid amin cần thiết như cystine, methionine, lysine… và các vitamin B1, B2, A, D, E, K…

Nhằm mục đích bổ sung sự thiếu hụt protein, ngoài việc đẩy mạnh sản xuất các nguồn protein truyền thống như thịt, cá, trứng, sữa… trên thế giới người ta đã đầu tư nghiên cứu nhằm tận dụng những nguồn protein chưa được sử dụng Trong khi các nguồn protein động vật có số lượng không tăng kịp nhu cầu và giá thành đắt thì nguồn protein thực vật rất phong phú lại chưa được khai thác đúng mức Nước ta là một nước nông nghiệp, sản lượng đậu tương hàng năm rất cao, phục vụ cho khai thác dầu béo Do đó, việc sử dụng nguồn phếliệu khô dầu để thu nhận protein sử dụng trong chế biến thực phẩm là cần thiết Từ khô dầu,người ta có thể sản xuất soy protein concentrate, soy protein isolate… và từ đó sản xuất ra các mặt hàng thực phẩm cao cấp như: sữa, pate, xúc xích, bột dinh dưỡng trẻ em…

2.2 Nguồn gốc và tình hình phân bố:

Đậu nành là loại ngũ cốc giàu chất dinh dưỡng như protein, lipid,glucid, vitamin vàmuối khoáng, có đặc tính sinh học cao do chứa hầu hết các acid amin không thay thế vìthế đậu nành là nguồn thực phẩm quan trọng

Hình 2.1 Cây đậu nành

Đậu nành là loại ngũ cốc quan trọng của ngành lương thực thực phẩm thế giới

Quê hương của đậu nành là Đông Nam Á, nhưng 45% diện tích trồng đậu nành và 55%sản lượng đậu nành của thế giới nằm ở Mỹ, nước Mỹ sản xuất 75 triệu tấn đậu nành năm

2000, trong đó hơn một phần ba được xuất khẩu Các nước sản xuất đậu nành lớn khác

là Brazil, Argentina, Trung Quốc và Ấn Độ

Tại Việt Nam, đậu nành được trồng nhiều ở miền núi, vùng trung du phía Bắc (CaoBằng, Sơn La, Bắc Giang), chiếm hơn 40% diện tích đậu nành cả nước, ngoài ra, còntrồng nhiều ở các tỉnh Hà Tây, Đồng Nai, Daklac và Đồng Tháp Theo ông Nguyễn TríNgọc, Cục trưởng Cục trông trọt, mỗi năm cả nước trồng khoảng 200 nghìn ha đậu nành,chủ yếu vụ đông, với sản lượng khoảng 300 nghìn tấn/năm Tuy vậy sản lượng này mớiđáp ứng được 25% nhu cầu sử dụng trong nước, và nhu cầu này tăng bình quân

10%/năm.

2.3 Cấu trúc của hạt đậu nành

Hạt có nhiều hình dạng khác nhau: hình tròn, hình bầu dục, tròn dẹt vv Đậu nànhcó nhiều màu sắc khác nhau Trong đó đậu nành màu vàng là loại tốt nhất được trồng và

sử dụng nhiều và giá trị thương phẩm cao

Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100g đậu nành [2]

Loại hạt lượngNăng

(Kcal)

Protein(g) lipid (g) Glucid(g) Chất xơ(g) khoángMuối

Hạt đậu nành gồm 3 bộ phận:

- Vỏ hạt (seed coats): chiếm 8% trong toàn hạt Vỏ hạt có chức năng bảo vệ phôi

khỏi nấm và nhiễm vi khuẩn trước và sau khi trồng Nếu lớp vỏ bị vỡ, hạt giống córất ít cơ hội để nảy mầm

- Phôi (embryo): chiếm 2% trong toàn hạt, chứa hai lá mầm và có chức năng như

cơ cấu dự trữ thức ăn (Hình 1) Ngoài ra, phôi có ba bộ phận khác: rể mầm, trụdưới lá mầm và trụ trên lá mầm

- Tử diệp (cotyledon): chiếm 90% trong toàn hạt, chứa lượng protein và dầu cao

nhất trong toàn hạt

1 Kích thước rốn hạt 3 Nếp gấp rốn hạt

2 Mép rốn hạt 4.Đường phân đôi rốn hạt

5 Tử diệp

Hình 2.2 Cấu trúc của hạt đậu nành

Ngoài ra, hạt to nhỏ khác nhau tuỳ theo giống, khối lượng một nghìn hạt (M1000

hạt) thay đổi từ 20-400g trung bình từ l00g-200g Rốn hạt của các giống khác nhau thì có

màu sắc và hình dạng khác nhau, đây là một biểu hiện đặc trưng của các giống

Thành phần, % trọng lượng khôProtein

(%)

Lipid(%)

Carbohydrate(%)

Tro(%)

Ngoài ra các thành phần chính là protein, lipid, glucid, hạt đậu nành còn chứa nước, các vitamin:

A, B1, B2, B5, B6, B12, PP, C, E và muối khoáng (khoảng 4.6% trọng lượng hạt ướt) như cácnguyen tố Fe, Cu, Mn, Ca, Zn Thành phần hóa học của đậu nành thay đổi tùy theo giống, đất đai

và khí hậu trồng trọt, điều kiện, phương pháp thu hoạch và bảo quản

2.5 Giá trị dinh dưỡng của hạt đậu nành:

Bảng 2.3 Thành phần các chất dinh dưỡng trong đậu nành [2]

Thành phần dinh dưỡng trong 100g thực phẩm ăn được

Protein đậu nành: có giá trị không cao chỉ về sản lượng thu hoạch mà nó chứa đầy

đủ 8 loại amino acids thiết yếu (essential amino acids) cho cơ thể con người Hàm lượngamino acids này tương đương với hàm lượng của các amino acids của trứng gà, đặc biệt

là tryptophan rất cao, gần gấp rưỡi của trứng Vì thế mà khi nói đến giá trị của proteinđậu nành cao là nói đến hàm lượng lớn của nó cả sự đầy đủ và cân đối của tám loạiamino acids

- Hàm lượng protein tổng dao động trong hạt đậu nành: 29,6 – 50,5%, trung bình là

Prolamin: chiếm lượng nhỏ không đáng kể

Bảng 2.4 Thành phần các acid amin không thay thế trong đậu nành và một số thực phẩm quan trọng (g/100g protein)

Loại acid amin Đậu

Chất béo đậu nành: chiếm khoảng 20% trọng lượng khô của hạt đậu nành, nằm chủ yếu

trong phần tử diệp của hạt Chất béo chứa hai thành phần chủ yếu là triglycerid (chiếm96% lượng chất béo thô) và lecithine (chiếm 2% chất béo thô) Ngoài ra, còn có khoảng0,5% acid béo tự do và một lượng nhỏ carotenoid

Carbohydrates: chiếm khoảng 34% trọng lượng hạt đậu nành, gồm hai nhóm: đường tan

(>10%) và đường không tan (20%)

Bảng 2.5 Thành phần carbohydrate trong hạt đậu nành.[4]

Khoáng: chiếm tỉ lệ thấp (khoảng 5% trọng lượng hạt khô)

Bảng 2.6 Thành phần chất khoáng trong hạt đậu nành.[2]

Chất khoáng Hàm lượng (%)

Các chất không có giá trị dinh dưỡng trong đậu nành:

Protein đậu nành có chứa hai thành phần không mong muốn là:

- Trypsin – Inhibitors: ức chế enzyme tryptosin, là loại endoprotease để tiêu hóa protein

động vật, cần phải loại bỏ trong quá trình chế biến

- Hemagglutinies: là loại protein có khả năng kết hợp với hemoglobine và làm giảm hoạt

tính của hemoglobine

Trong đậu nành còn có đường raffinose và stachyose không được tiêu hóa bởi enzyme

tiêu hóa nhưng bị lên men bởi vi sinh vật trong ruột tạo ra khí, gây hiện tượng bị sôi

bụng Nhưng các chất này dễ bị thủy phân bởi nhệt, nên ta có thể loại bỏ chúng trong quá

trình chế biến

2.6 Giới thiệu chung vê protein concentrate

Protein concentrate từ đậu nành ( Soy protein concentrate – SPC) là sản phẩm có hàmlượng protein chiếm khoảng 65 – 72 % so với tổng khối lượng chất khô Thành phần protein chủyếu trong sản phẩm SPC có khả năng hòa tan được trong nước hoặc cồn loãng Riêng các thànhphần phi protein trong sản phẩm SPC không có chứa những đường gây đầy hơi trong hệ tiêu hóa

ở người và những hợp chất gây mùi có nguồn gốc từ đậu nành

Quy trình công nghệ sản xuất SPC nhằm mục đích thu nhận protein từ đậu nành đã tách béođồng thời loại bỏ chất xơ, đường hòa tan, các chất gây đầy hơi như raffinose, stachyose và cáchợp chất gây mùi ra khỏi sản phẩm

Trong quy trình sản xuất, cần chú ý tránh làm biến tính bất thuận nghịch các thành phần proteintrong sản phẩm SPC

Bảng 2.7 Thành phần hóa học của SPC [1]

Thành phần hóa học Hàm lượng trên tổng khối lượng chất khô (%)

Whey protein concentrate (WPC) có màu trắng đến màu vàng nhạt, không mùi vị, chứa từ

30 – 80% protein tùy thuộc loại sản phẩm, đi từ nguồn nguyên liệu là whey Whey sau khi thanhtrùng, sẽ qua công đoạn tách các thành phần phi protein và sấy phun Thành phần phi proteinđược tách bằng phương pháp vật lý như kết tủa, lọc, thẩm tích Có thể sử dụng các chất chỉnh pH

để điều chỉnh độ acid của WPC

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT TRÊN QUY MÔ CÔNG

NGHIỆP

SPC

3.1 Quy trình sản xuất bột đậu nành tách béo

bã

Hình 3.1 Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất bột đậu nành tách béo 3.2 Thuyết minh quy trình 3.2.1 Nguyên liệu (đậu nành) Yêu cầu vê chọn hạt đậu nành: - Nguyên liệu thu hoạch về, sau đó tách bỏ vỏ lấy hạt Nguyên liệu đậu nành Đóng gói Tạp chất Tách tạp chất,phân loại Sấy phun Sấy Vỏ Cô đặc Nghiền sơ bộ, tách vỏ

Lọc UF Làm ẩm

Thanh trùng Cán

Bã

Ly tâm lần 2 Dung môi

Trích ly lần 1

NaOH Trích ly lần 3 Tách dung môi

Micell

Lỏng Ly tâm lần 1 Nghiền

NaOH Trích ly lần 2

Đậu nành là nguyên liệu chính trong sản xuất sữa đậu nành, nó quyết định tỷ lệ thu hồi protein

và chất lượng sản phẩm đặc biệt là giá trị cảm quan Do đó trong sản xuất, đậu nành phải đượclựa chọn đúng tiêu chuẩn:

- Chín thành thục về mặt sinh học, loại bỏ những hạt non

- Chọn những hạt nguyên, khô, sạch, không sâu, không mọt, không có mùi hôi thối

- Độ ẩm thấp (10-14%)

- Vỏ hạt màu nâu vàng nhạt Tránh những hạt có vỏ màu xanh vì hợp chất Chlorophyll có

trong vỏ hay trong lá mầm tạo vị đắng và chuyển thành hợp chất phyophytin (màu nâu)

trong quá trình chế biến

- Hạt nứt không quá 5% khối lượng, hạt hư hỏng không quá 2% khối lượng, hạt xanh

không quá 2%

- Tạp chất không quá 3% khối lượng

- Hạt không bị lẫn tạp chất, kim loại

Hình 3.2 Hạt đậu nành

3.2.2 Tách tạp chất, phân loại

- Mục đích:

+ Chuẩn bị cho các quá trình tiếp theo thực hiện dễ dàng hơn

+ Tách những tạp chất bị lẫn vào khối hạt nguyên liệu, đặc biệt là các tạp chất kim loại

+ Loại bỏ một số vi sinh vật bám trên bề mặt hạt

- Thực hiện

+ Phân loại bằng sàng rung: tách đá, sỏi…

+ Phân loại bằng nam châm: tách tạp chất kim loại

+ Phân loại bằng sức gió: được sử dụng khi tạp chất có kích thước bằng kích thước hạt cần làmsạch, nhưng khối lượng riêng của tạp chất và hạt thì khác nhau

- Nguyên lý: đầu tiên, đậu nành được qua thiết bị sàng rung để tách các tạp chất cơ học lớn như

đá, sỏi Sau đó, khối hạt được đưa qua thiết bị nam châm để tách kim loại Sau cùng, đậu nànhđược làm sạch trên rây, có thổi khí để tách bỏ bụi, tạp chất nhẹ và một phần vi sinh vật

Tìm hiểu máy sàng rung :

Mục đích sử dụng :

- Phân loại nguyên liệu

- Vận chuyển vật liệu

- Làm tơi và nguội vật liệu

Phân loại: Có 2 cơ cấu gây rung động cho máy sàng rung

- Đĩa có gắn đối trọng

- Cơ cấu lệch tâm

* Đĩa có gắn đối trọng: được gắn trên trục dẫn động của máy Khi trục quay

các đĩa này gây nên các lực quán tính làm cho thùng sàng chuyển động theo các

hướng khác nhau

1- thùng sàng; 2,3- lò xo xoắn; 4- trục dẫn động; 5- đối trọng

Hình 3.3 Sơ đồ của một máy sàng rung

+ Cấu tạo và nguyên tắc làm việc:

- Cơ cấu gây rung động là đĩa có gắn đối trọng Ở lưới trên, các tạp chất lớn được tách ra, còn ởlưới dưới là các tạp chất nhỏ

- Thùng sàng (1) có gắn lưới sàng tựa trên bốn lò xo xoắn thẳng đứng (2), (3) Các chi tiết để lắpghép các lò xo với thùng sàng, cho phép điều chỉnh mức độ kéo căng của chúng

- Tại trọng tâm của thùng sàng có trục (4) trên đó có gắn đối trọng (5) Khi trục mang đối trọngquay thì trọng tâm của thùng sàng chuyển dịch tương đối với trọng tâm của toàn hệ, còn trọngtâm của toàn hệ thì đứng yên

* Cơ cấu lệch tâm: Trục lệch tâm của máy được tựa trên các gối đỡ Các gối đỡ này

lại được gắn vào thùng sàng Khi máy làm việc thùng sàng sẽ thực hiện chuyển động

rung nhờ sự quay của trục lệch tâm

Hình 3.4 Sơ đồ cấu tạo máy sàng rung cơ cấu lệch tâm

- Máy gồm có khung sàng (3) được đỡ bằng hệ thống lò xo gắn trên bệ máy (1)

Trên khung sàng (3) còn gắn ổ đỡ của trục lệch tâm (6) Phía ngoài trục lệch tâm (6), người ta bốtrí hai đĩa (5) mà vành của nó có gắn hai đối trọng Với cách lắp này, có thể điều chỉnh biên độdao động của sàng Trục lệch tâm nhận truyền động quay qua bánh đai dẫn động (7) từ động cơvào.Trên khung sàng có thể đặt 1,2 hay nhiều lưới sàng (8) tùy theo yêu cầu phân loại

Tính toán :

- Năng suất của máy sàng rung

Xác định theo công thức

Q = Bq, kg/h

Trong đó : B - Chiều rộng của mặt sàng, (cm)

q - Tải lượng riêng của mặt sàng (kg/cm giờ)

Chiều dài của mặt sàng :

+ Sấy dẫn nhiệt: nguồn nhiệt là bề mặt đốt nóng sẽ được tiếp xúc trực tiếp với hạt ẩm

+ Sấy đối lưu: nguồn nhiệt là không khí đốt nóng, đây là phương pháp phổ biến nhất

+ Sấy bức xạ: nguồn nhiệt sử dụng thường là tia hồng ngoại

Trên hình vẽ dưới là sơ đồ nguyên lý sấy đối lưu bằng không khí nóng

2

1- Quạt 2- Caloriphe 3- Buồng sấy

Hình3.5 Hệ thống sấy đối lưu

Nguyên lý hoạt động

Khi thiết bị hoạt động, quạt số (1) quay thổi không khí nóng qua buồng số (2) với tác

nhân sấy là caloriphe, nguyên liệu cần sấy được đưa vào buồng sấy (3), tại đây vật liệu

sấy bốc hơi nước để đạt tới độ ẩm cần thiết

- Không khí nóng hoặc khói lò được dùng làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ phù hợp,chuyển động chảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi đi theo tác nhân sấy

- Không khí có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt ngang dòng chuyển động củasản phẩm Sấy đối lưu có thể thực hiện theo mẻ (gián đoạn) hay liên tục Sản phẩm sấy có thể lấy

ra khỏi buồng sấy theo mẻ hoặc liên tục tương ứng với nạp vào Caloriphe (2) đốt nóng khôngkhí có thể là loại caloriphe điện, caloriphe hơi nước v.v

- Kết cấu thực của hệ thống rất đa dạng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : chế độ làm

việc, dạng vật sấy, áp suất làm việc, cách nung nóng không khí, chuyển động của tác

nhân sấy, sơ đồ làm việc, cấu trúc buồng sấy

+ Buồng sấy :

- Cấu tạo: gồm có một buồng cách nhiệt với các khay lưới hoặc đục lỗ, mỗi khay chứa

một lớp mỏng nguyên liệu (dày 2-6cm) Không khí nóng thổi vào với tốc độ 0,5-5 m/s

qua hệ thống ống dẫn và van đổi hướng để cung cấp không khí đồng nhất qua các

khay

- Các thiết bị đun nóng phụ trợ có thể được đặt thêm ở phía trên hoặc dọc bên các khay

để tăng tốc độ sấy

- Ứng dụng :dùng trong sản xuất nhỏ (1-20 tấn/ngày) hoặc trong thử nghiệm Chúng có

giá thành, chi phí bảo dưỡng thấp và có thể sử dụng linh hoạt để sấy các loại nguyên

liệu khác nhau Tuy nhiên, điều kiện sấy tương đối khó kiểm soát và chất lượng sản

phẩm dao động do sự phân phối nhiệt đến nguyên liệu không đồng đều

3.2.4 Nghiên sơ bộ và tách vỏ

- Mục đích: làm vỡ hạt đậu nành để vỏ dễ dàng tách ra khỏi hạt Tách vỏ làm giảm lượngcellulose, tăng lượng protein trong sản phẩm cuối Vỏ chiếm khoảng 7 – 8% khối lượng của hạtđậu

- Thực hiện: đậu nành sau khi làm sạch và sấy khô, được nghiền đến kích thước thích hợp choquá trình tách vỏ Sau khi nghiền, dưới tác dụng của dòng không khí, vỏ nhẹ được tách ra Quátrình nghiền phải được thực hiện cẩn thận, tránh làm vỡ hạt nhiều mảnh nhỏ, gây khó khăn choquá trình tách vỏ

3.2.6 Cán

- Mục đích: phá vỡ cấu trúc tế bào, chuẩn bị cho quá trình trích ly chất béo ra khỏi đậu nành.Thực hiện: đậu nành được đưa vào thiết bị cán trục Bề dày của sản phẩm khi đi ra khỏi thiết bị

là 0,25 – 0,35 mm

Sản phẩm của quá trình cán gọ là flaskes

Cấu tạo máy cán trục

1 - Trục nạp; 2 - Tấm cán; 3 - tấm chắn; 4 - Chổi quét kim loại

Hình 3.6 Thiết bị cán trục

Nguyên tắc hoạt động:

- Hạt dầu được đưa vào trục nạp (1) nhờ tấm cán (2) phân đều lên khe giữa hai trục (3) Hạt bịcuốn vào khe trục, một mặt do lực ma sát của bề mặt các trục, mặt khác do tác động của trọnglực bản thân Đầu tiên hạt bị biến dạng do các mặt trục đè lên, sau đó bị kéo căng, các mô hạt vỏ

sơ bộ bị xé rách Tiếp theo, bị mặt các trục nén ép trong khe trục

- Nếu các trục cán có vận tốc khác nhau, hạt bị cuốn vào, đầu tiên bị nén, sau đó do chênh lệchvận tốc tạo ra lực kéo và xé, tiếp theo hạt bị cán, nén rồi lọt qua khe trục

- Nếu mặt trục có rãnh thì ngoài các quá trình phá vỡ hạt nói trên còn xảy ra đập, mài, băm và cắthạt Hạt sau khi bị thay đổi cấu trúc, ra khỏi khe trục thứ nhất, rơi lên tấm chắn (4) bố trí ở trục(3), sau đó bị trục hai cuốn và đẩy vào khe trục hai Sau khi qua khe trục hai, rơi lên tấm chắn (5)của trục bốn lại bị trục ba cuốn và đẩy vào khe trục bốn Khi nghiền hạt dầu ẩm lại có hàm lượng

4

3

2 1

dầu cao sẽ làm bít mặt trục Vì vậy tại các khe trục có bố trí bộ chổi kim loại (4) để quét sạchmặt trục.

- Các trục được tựa lỏng lên nhau, do vậy hình thành trong khe giữa các trục một áp lực ổn định

và đồng đều trên toàn chiều dài trục Cự ly khe trục tự thay đổi,tùy thuộc vào lượng nguyên liệunạp vào phễu nạp

Hiệu suất:

- Năng suất máy cán khoảng 100 tấn hạt/ ngày, tùy thuộc độ vỏ, độ ẩm của nguyên liệu nghiền,khi chế biến hạt hướng dương có thể đạt tới 50 – 80 tấn/ ngày Mức độ phá vỡ nhân được đánhgiá bằng lượng bột lọt sàng 1mm đạt trên 60%

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiên.

- Hạt ẩm khi nghiền sẽ bị cán bẹp không bị đập vỡ Bột nghiền thoát ra khỏi khe trục có

dạng dẹt trong khi đó hạt khô thu được bột tơi mịn Tăng nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến

đặc tính nghiền, tăng nhiệt độ tính dẻo của hạt cũng tăng lên Đối với các hạt có hàm

lượng dầu cao, khi vào khe trục đầu tiên bị các trục nén nên dầu thoát lên bề mặt Nghiền

sẽ khó khăn vì dầu ở bề mặt trục như là chất bôi trơn, làm giảm cường độ ma sát nên

năng suất của máy nghiền bị giảm

3.2.7 Trích ly

- Mục đích: tách 99,9 – 99,5% hàm lượng dầu có trong nguyên liệu

- Thực hiện: sử dụng dung môi hexane

Phương pháp này được sử dụng nhiều vì dung môi hữu cơ có tác động lên protein làm biến tínhchúng, nhưng mức độ biến tính bởi dung môi thấp hơn biến tính bởi nhiệt độ

Nguyên tắc: dùng dung môi hữu cơ để hòa tan dầu có trong nguyên liệu rắn ở điều kiện xác định,sau đó tách dung môi ra khỏi dầu Đầu tiên dung môi thấm ướt trên bề mặt, sau đó thấm vàotrong nguyên liệu tạo ra mixen (dung dịch dầu trong dung môi) Nhờ đó mixen không chỉ hòatan dầu trên lớp bề mặt mà còn hòa tan dầu phân bố trong các ống mao dẫn bị bọc kín Quátrình hòa tan dầu vào dung môi diễn ra cho đến khi đạt đến sự cân bằng

Yêu cầu chung đối với dung môi trích ly:

- Dung môi phải đáp ứng cao về mặt kinh tế, tức là ít bị tổn thất khi thu hồi

- Đảm bảo vận tốc quá trình trích ly và phải triết kiệt dầu có trong nguyên liệu

- Dung môi phải có thành phần đồng nhất, có độ tinh sạch cao, nhanh chóng hòa tan dầu vào hỗnhợp.

- Đặc biệt, dung môi không tham gia phản ứng với nguyên liệu trích ly, không có tác dụng pháhoại thiết bị, không gây độc đối với người, không gây hư hỏng sản phẩm cả trong quá trình bảoquản

3.2.8 Tách dung môi

- Mục đích: loại bỏ phần dung môi còn trong nguyên liệu đậu nành

- Thực hiện: bã đậu nành sau khi tách béo, được đưa vào thiết bị tách dung môi

3.2.9 Nghiên

- Mục đích: chuẩn bị cho quy trình sản xuất protein concentrate ở giai đoạn tiếp theo

- Thực hiện: dùng thiết bị nghiền búa

Cấu tạo máy nghiên búa:

Nguyên lý: Quá trình nghiền nhỏ vật liệu trong máy nghiền búa là do va đập

của các búa vào vật liệu, sự chà xát vật liệu với búa và với thành trong của vỏ máy

Các hạt vật liệu nhỏ lọt qua tấm lưới phân loại và được đưa ra khỏi máy Còn vật liệu

hạt to chưa đúng yêu cầu thì được các đĩa búa tiếp tục nghiền nhỏ

1 - Sản phẩm nghiền 2 - Lưới 3 - Hàm nghiền 4 - Puli truyền động đai thang

5 - Trục quay 6 - Ổ bi 7 - Rotor 8 - Vỏ máy

9 - Nắp máy 10 – nguyên liệu nghiền

11 – Phễu chứa 12 – Cánh búa

Hình 3.7 Cấu tạo máy nghiền búa với cánh búa cố định

Cấu tạo máy nghiền búa gồm một rotor, trên rotor có các cánh búa Cánh búa có

thể có nhiều dạng khác nhau tuỳ theo yêu cầu nghiền và cơ lý tính của nguyên vật liệu

Rotor quay trên một vỏ máy được làm bằng gang đúc, có chỗ lắp lưới hoặc toàn bộ xung

quanh là lưới

Loại đúc bằng gang bên trong thường lắp gờ

Loại bao xung quanh là lưới bên trong có gờ hoặc không

Nguyên liệu cần nghiền cho vào bên trong máy qua của nạp liệu Do sự va đập của vật

liệu với các cánh búa đang quay và với thành trong của máy, vật liệu sẽ biến dạng rồi vỡ

ra thành các thành phần có kích thước nhỏ hơn Ngoài ra khi nguyên liệu ban đầu có kích

thước lớn, còn có thêm sự chà xát của vật liệu với thành trong của máy Do bị va đập

nhiều lần giữa cánh búa và vỏ máy, nguyên liệu giảm kích thước đến khi nhỏ hơn lỗ lưới,

hạt sẽ theo lỗ lưới ra ngoài.Các hạt vật liệu nhỏ lọt qua lưới tự thoát ra ngoài hoặc được

quạt hút ra khỏi máy, còn các hạt vật liệu to chưa lọt qua lưới lại được các búa tiếp tục

nghiền nhỏ Ðể nghiền được, động năng của búa khi quay phải lớn hơn công làm biến

dạng để phá vỡ vật liệu Do vậy, khi nghiền vật liệu lớn cần có trọng lượng búa lớn, còn

khi nghiền vật liệu nhỏ cần búa nhẹ hơn Trong trường hợp vật liệu nghiền kích thước

không đều hoặc quá cứng, người ta dùng loại có cánh búa xếp

Ưu điểm của cánh búa loại này là có thể xếp được khi qua tải hoặc vật cứng; khi vượt qua

tải hay vật cứng này, cánh búa sẽ mở ra nhờ lực ly tâm

Máy nghiền búa thường không làm việc được các loại vật liệu ẩm, dẻo, hoặc bám dính

3.2.10 Trích ly lần 2

Mục đích công nghệ: khai thác

Các biến đổi của nguyên liệu

Trong quá trình trích ly, chủ yếu xảy ra các biến đổi hóa lý: protein và một số hợp chất từ bộtđậu nành đã tách béo sẽ hòa tan vào dung môi

Phương pháp thực hiện

- Quá trình trích ly được thực hiện trong bồn chứa có cánh khuấy

- Dung môi sử dụng là dung dịch NaOH có pH từ 7,5 – 10

- Tỷ lệ khối lượng đậu – nước dao động từ 1:5 cho đến 1:20(W/W) Khi trích ly lần

2 thì lượng dung môi cần sử dụng chỉ bằng phân nửa lượng dung môi được sửdụng ở lần trích ly thứ nhất

- Thời gian trích ly lần 1 là 1 giờ, thời gian trích ly lần 2 xấp xỉ 30 phút

1: Cửa cho nguyên liệu vào 2: Ống dẫn dung môi vào 3: Hơi nước trực tiếp vào 4: Giỏ chứa nguyên liệu

5: Cửa tháo bã 6: Ống tháo mixen

7 Thiết bị truyền nhiệt

Hình 3.8 Thiết bị trích ly kiểu thùng quay

Nguyên liệu được cho vào các giỏ chứa (4) lắp trên một khung quay ở bên trongthiết bị Dung môi nằm cố định trong phần dưới của thiết bị, nhờ khung quay nên các giỏchứa nguyên liệu được nhúng liên tục vào dung môi, khi nguyên liệu đã hết tinh dầu,mitxen được tháo ra ở cửa (6), sau đó cho hơi nước vào vỏ nhiệt của thiết bị theo ống (3)

để tách dung môi từ bã trích ly

3.2.11 Ly tâm lần 1

Mục đích công nghệ: khai thác

Quá trình ly tâm sẽ thu nhận dịch chiết, đồng thời loại bỏ phần bã không hòa tan ra khỏi dịchchiết.

Các biến đổi của nguyên liệu

- Vật lý: giảm thể tích và khối lượng của bán thành phẩm

- Hóa lý: thay đổi trạng thái từ dạng huyền phù sang dung dịch

- Hóa học: tổn thất một ít protein, vitamin, chất màu,… theo bã

Phương pháp thực hiện

Sử dụng thiết bị ly tâm lọc để tách bã Phần rắn thu được sau khi ly tâm lần 1 được đưa vào đểtrích ly lần 2 nhằm tách kiệt các chất hòa tan còn sót trong bã, sau đó ly tâm lần 2 để loại bã

1- Huyền phù 2- rotor

3- Bã rắn 4- Pha lỏng 5- lưới

Hình 3.9 Quá trình lọc ly tâm bằng lưới lọc (vách ngăn lọc)

Máy ly tâm lọc dùng để phân riêng huyền phù có kích thước pha rắn tương đối lớn

Trên thành rotor của máy ly tâm học khoan nhiều lỗ hoặc làm bằng lưới Ðường kính lỗ

trên thành rotor thường trong giới hạn 3 - 8 mm Bên trong thành rotor có lưới có kích

thước nhỏ để lọc được các hạt nhỏ trong hệ huyền phù

Nếu đường kính các hạt rắn 1-2 mm, thì vách ngăn làm bằng thép tấm mỏng và được

khoan các lỗ nhỏ có đường kính khoảng 1- 1,5 mm Nếu các hạt rắn nhỏ hơn nữa thì phải

dùng lưới kim loại có lỗ hình vuông với kích thước lỗ lưới 0,1-0,5 mm Nếu kích thước

hạt rắn nhỏ hơn dùng lớp vải bằng sợi bông, sợi gai hoặc len v.v

3.2.12 Trích ly lần 3

1

5 4

- Chuẩn bị: quá trình thanh trùng sẽ làm đông tụ và tách bỏ một số hợp chất keo

kém bền với nhiệt Những hợp chất này dễ gây nghẹt màng trong quá trình siêu

lọc (UF) tiếp theo

- Bảo quản: nếu thời gian sản xuất kéo dài thì hệ vi sinh vật bị nhiễm vào dung dịch

bán thành phẩm sẽ sinh trưởng và gây ra những biến đổi không mong muốn về

thành phần hóa học Quá trình thanh trùng sẽ tiêu diệt hoặc ức chế các vi sinh vật

nhiễm

Các biến đổi của nguyên liệu

- Hóa lý: một số hợp chất keo kém bền nhiệt sẽ bị đông tụ

- Vi sinh: các vi sinh vật nhiễm trong bán thành phẩm sẽ bị tiêu diệt hoặc bị ức chế

Phương pháp thực hiện

Thanh trùng bán thành phẩm được thực hiện trong thiết bị bản mỏng ở nhiệt độ 630C trongthởi gian 30 phút, sau đó dung dịch được đưa qua màng lọc với kích thước lỗ lọc xấp sỉ 10 trướckhi được đưa vào thiết bị lọc UF