báo cáo SẢN PHẨM THỰC PHẨM CHỨC NĂNG “BỘT ĐẬU NÀNH GIÀU PROTEIN TÁCH BÉO – SPC”

2 Quy trình chế biến bột đậu nành tách béo Nguyên liệu đậu nành Tách tạp chất, phân loại Tạp chất SấyNghiền sơ bộ,tách vỏ... 2.1 Tách tạp chất, phân loại Mục đích: chuẩn bị cho các quá

SẢN PHẨM THỰC PHẨM CHỨC NĂNG “BỘT ĐẬU NÀNH GIÀU PROTEIN TÁCH BÉO – SPC”

1 Giới thiệu 2

2 Quy trình chế biến bột đậu nành tách béo 6

2.1 Tách tạp chất, phân loại 7

2.2 Sấy 7

2.3 Nghiền sơ bộ và tách vỏ 7

2.4 Conditioning 7

2.5 Cán 7

2.6 Trích ly 8

2.7 Tách dung môi 8

2.8 Nghiền 8

3 Quy trình chế biến SPC 9

3.1 Trích ly lần 1 và lần 2 10

3.2 Ly tâm lần 1 và lần 2 10

3.3 Thanh trùng 10

3.4 Lọc UF 11

3.5 Cô đặc 12

3.6 Sấy phun 12

3.7 Phối chế 13

3.8 Đóng gói 13

4 Chỉ tiêu cảm quan 13

5.Bảng mô tả sản phẩm 14

6 Xây dựng bảng tiêu chuẩn chất lượng nguyên liệu và sản phẩm 14

7 Bao bì 15

8 Dự kiến phương án chọn máy móc thiết bị sản xuất 17

8.1 Máy sấy 17

8.2 Máy tách vỏ 18

8.3 Máy nghiền 19

8.4 Máy ly tâm 20

8.5 Máy trích ly 20

8.6 Máy thanh trùng 21

8.7 Máy cô đặc 22

8.8 Máy sấy phun 23

8.8 Máy phối trộn 23 8.9 Máy đóng gói đứng 25

1 Giới thiệu

Đậu nành thuộc họ Leguminosae, chi dưới Papilionoidae, có nguồn gốc từ Đông Á, có thể từ Trung Quốc Nó được lan truyền đến Hàn Quốc và sau đó là Nhật Bản cách đây 2000 năm Đậu nành được trồng làm thực phẩm ở nhiều nước như Trung Quốc và các nước Đông Nam Á cho tới ngày nay

Hàm lượng chính trong đậu nành được sử dụng trong thực phẩm là protein và lipid Từ 4,5 tấn đậu nành có thể ép được 1 tấn dầu thô Protein đậu nành được sử dụng trực tiếp cho con người, có thể cung cấp đủ cho 1/3 nhu cầu protein thực phẩm của thế giới Vì thế đậu nành được xem là nguồn protein tiềm năng lớn nhất trong khẩu phần ăn hàng ngày Mặc dù phổ biến về thực phẩm từ đậu nành nhưng hàm lượng protein mà con người thật sự hấp thụ vẫn còn rất thấp, cần phải có sản phẩm cung cấp nhiều protein đậu nành hơn nữa

Hình dạng

Hạt đậu nành có hình trụ, thon gọn và phẳng Hạt thường có màu vàng, xanh, nâu hoặc đen Kích thước dựa vào số hạt trên đơn vị thể tích hoặc khối lượng Theo thông thường, cứ 100 hạt có khối lượng 18-20 gam

Cấu trúc hạt gồm vỏ hạt và 2 lá mầm, thêm vào là trụ đỡ lá mầm và chồi Hai lá mầm chiếm khoảng 90% khối lượng hạt và có chứa dầu và protein trong tế bào mô giậu

Thành phần hóa học

Độ ẩm

Hàm lượng ẩm trong hạt phụ thuộc vào điều kiện bảo quản Nếu bảo quản tốt, ổn định thì hàm ẩm

từ 12-13% Nếu trên mức đó thì sẽ dễ bị ẩm và mốc nếu điều kiện thời tiết xấu Dưới 12% thì hạt dễ bị nứt và tách đôi trong quá trình vận chuyển Tỉ lệ hạt bị nứt vỡ nhiều sẽ dễ hư hỏng do tăng diện tích tiếp xúc bề mặt với không khí

Protein

Protein đậu nành chủ yếu là globulin, tính tan bị ảnh hưởng nhiều bởi pH 80% protein đậu nành

có thể được tách chiết thô hoặc ở pH kiềm Nếu tính acid càng tăng thì tính tan càng giảm và thấp nhất tại pH=4,2-4,6

Sự phụ thuộc vào pH được ứng dụng nhiều trong công nghệ tách chiết protein, tách béo Ở mức

pH đẳng điện, protein sẽ bị kết tủa khiến dễ tách ra hơn

Đơn vị kết tủa của protein là Svedberg, hiện tại có 4 nhóm chính là 2S, 7S, 11S và 15S Hằng số này không đổi ở 20o

C 11S và 7S chiếm khoảng 70% protein đậu nành, tỉ lệ 11S/7S có thể dao động từ 0,5 đến 3

Nhóm 2S gồm các polypeptide phân tử khối thấp (khoảng 8000-20000 daltons) và các hợp chất kháng trypsin Nhóm 7S khá đa dạng, chủ yếu chứa beta-conglycinin, loại đường có globulin với khối lượng phân tử khoảng 150000 Nhóm này cũng chứa nhiều enzyme (beta-amylase và lipoxygenase), hemagglutinins Nhóm 11S chứa glycinin, protein chính của đậu nành Glycinin có khối lượng phân tử khoảng 320000-350000 và chứa khoảng 12 tiểu đơn vị, liên kết với nhau bởi cầu nói hydrogen và

disulfide Nhóm 15S protein chủ yếu là nhị trùng của nhóm glycinin Conglycinin và glycinin là những protein dự trữ được tìm thấy nhiều ở lá mầm

Amino acid

Cách để đánh giá chất lượng dinh dưỡng của protein là dựa vào thành phần các amino acid cần thiết

114

110

118

3.26 6.67 2.86 1.50 2.54

2.99

96

133

97

2.93 1.09 4.42

73

113

89 II- AMINO ACIDS THAY THẾ

2.29 3.62 4.93 29.86 3.92 9.94 4.59

Enzyme

Đậu nành cũng như các loại đậu khác đều chứa hệ thống enzyme cần thiết cho sự nảy mầm Về mặt kỹ thuật, enzyme quan trọng nhất của đậu nành là lipoxygenase, hay là lipoxydase Enzyme này xúc tác quá trình oxy hóa nhóm poly chất béo không tan bằng các oxy nguyên tử, dẫn đến sự ôi hóa mùi vị Enzyme này cũng gây ra sự oxy hóa carotenoid trong đậu

Enzyme urease thường được đề cập tới liên quan tới protein trong sản phẩm Không có quan trọng trong kỹ thuật, nhưng enzyme cũng đóng vai trò trong quá trình sản xuất bột đậu nành

Chất kháng dinh dưỡng

Hai chất thường được quan tâm là trypsin và lectins

Protein kháng enzyme protease có thể thấy nhiều trong tự nhiên nhưng chất được quan tâm nhiều nhất trong đậu nành là trypsin Có 2 loại kháng trypsin mà các nhà khoa học đã tách và mô tả là Kunitz với khối lượng phân tử khoảng 20000 và Bowman-Birk có chuỗi polypeptide nhỏ hơn cỡ 8000 dalton

Lectin hay được biết như gemagglutinins là protein có khả năng dính kết với tế bào máu Nó có nhiều trong thực vật đặc biệt là hạt thầu dầu và khá độc Lectin trong đậu nành thô chưa có nghiên cứu về khả năng gây độc trong thực phẩm, nhưng nó dễ dàng bị mất khi gia nhiệt

Tính chức năng

Nhiều thực phẩm sử dụng sản phẩm từ đậu nành dựa trên tính chức năng của protein Những yếu

tố này chủ yếu dựa trên khả năng nhũ tương, tính làm đặc (độ nhớt), tạo gel, bọt, hấp phụ nước hay chất béo, tạo cấu trúc liên kết như thịt

Tính chất chức năng này liên quan đến thành phần cấu tạo của amino acid cũng như khối lượng phân tử protein

Hợp chất không xà phòng hóa gồm tocopherol và sterol Những chất này chủ yếu được loại bỏ trong quá trình khử mùi Acid béo tự do và chất màu thì được tách trong quá trình làm tinh và khử màu

Vì thế nồng độ của hợp chất không triglyceride giảm trong quá trình tinh dưới 1%

galactose-galactose-glucose-Nhóm chất xơ cấu tạo từ polysaccharide và dẫn xuất của nó galactose-galactose-glucose-Nhóm chính là cellulose,

hemicelluloses và hợp chất pectin Nhóm này không bị tiêu hóa bởi enzyme.Không giống các loại hạt khác, đậu nành chứa rất ít tinh bột (<1%)

Chất khoáng

Hàm lượng chất khoáng, xác định bởi độ tro khoảng 5% Khi chế biến đậu nành, hầu hết thành phần khoáng đi theo bột hoặc dầu Nhóm chất chính là kali, calci, magie Nhóm vi lượng như sắt, kẽm, đồng

2 Quy trình chế biến bột đậu nành tách béo

Nguyên liệu đậu nành

Tách tạp chất, phân loại Tạp chất

SấyNghiền sơ bộ,tách vỏ

2.1 Tách tạp chất, phân loại

Mục đích: chuẩn bị cho các quá trình tiếp theo được thực hiện dễ dàng hơn Quá trình này bao gồm các

công đoạn tách tạp chất bị lẫn vào khối hạt nguyên liệu, đặc biệt là các tạp chất kim loại, đồng thời loại bỏ một phần vi sinh vật bám trên bề mặt hạt

Thực hiện:

Phân loại bằng sàng rung: tách đá, sỏi…

Phân loại bằng nam chất: tách tạp chất kim loại

Phân loại bằng sức gió: phương pháp này được sử dụng khi tạp chất có kích thước bằng kích thước hạt cần làm sạch, nhưng khối lượng riêng của tạp chất và hạt thì khác nhau

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 nành được làm sạch trên rây, có thổi khí để tách bỏ bụi, tạp chất nhẹ và một phần vi sinh vật

2.2 Sấy

Mục đích: làm giảm độ ẩm của hạt xuống 10% để bảo quản

Thực hiện: có thể sử dụng phương pháp sấy đối lưu

2.3 Nghiền sơ bộ và tách vỏ

Mục đích: làm vỡ hạt đậu nành để vỏ dễ dàng tách ra khỏi hạt Tách vỏ là giảm lượng cellulose, tăng

lượng protein trong sản phẩm cuối Vỏ chiếm 7-8% khối lượng của hạt đậu

Thực hiện: đậu nành sau khi làm sạch và sấy khô, được nghiền đến kích thước thích hợp cho quá trình

tách vỏ Sau khi nghiền, dưới tác dụng của dòng không khí, vỏ nhẹ được tách ra Quá trình nghiền sơ bộ phải được thực hiện cẩn thần, tránh làm vỡ hạt thành nhiều mảnh nhỏ, gây khó khăn cho quá trình tách

vỏ

2.4 Conditioning

Mục đích: chuẩn bị cho quá trình cán, giúp quá trình cán dễ dàng phá vỡ màng tế bào Khi đó, dầu dễ

thoát ra bên ngoài hạt trong quá trình trích ly

Thực hiện: đậu nành sau công đoạn nghiền sơ bộ và tách vỏ được đưa vào thiết bị nồi hơi, có nhiệt độ

70oC Hàm ẩm đậu sẽ tăng lên 11%, đây là giá trị thích hợp cho quá trình cán

2.5 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 ra khỏi thiết bị là

0,25-0,35mm

2.6 Trích ly

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

Thực hiện: sử dụng dung môi hexane

Sản phẩm đậu nành sau khi tách béo được gọi là Marc và có hàm lượng béo là 0,2-1%

2.7 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

2.8 Nghiền

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

Thực hiện: dùng thiết bị nghiền búa Yêu cầu về kích thước sản phẩm như sau: có ít nhất 95% lượng bột

nghiền đi qua rây U.S.10-mesh, và có nhiều nhất 3-6% lượng bột nghiền đi qua rây U.S 80-mesh

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

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 đến 10

Tỷ lệ khối lượng đâu: nước dao động từ 1:5 đến 1:20w/w Khi trích ly lần 2 thì lượng dung môi cần sử dụng chỉ bằng phân nửa lượng dung môi được sử dụng ở lần trích ly lần thứ nhất

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

3.2 Ly tâm lần 1 và lần 2

Mục đích công nghệ: khai thác, thu nhận dịch chiết, đồng thời loại bỏ phần bã không hòa tan ra khỏi dịch

chiết

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 môt 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 để trích ly lần

2 nhằm tách kiệt các chất hòa tan còn sót trong bã, sau đó ly tâm lần 2 để loại bã

3.3 Thanh trùng

Mục đích:

Chuẩn bị quá trình thanh trùng sẽ làm đông tụ và tách bỏ một số hợp chất keo kém bền 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 sinnh 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 ức chế

Mục đích: tách bỏ các thành phần đường hòa tan, muối ra khỏi dung dịch; làm tăng tỉ lệ hàm lượng

protein đậu nành so với tổng hàm lượng chất khô của bán thành phẩm

Các biến đổi của nguyên liệu

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

Hóa học: giảm hàm lượng carbohydrate, muối

Nhiệt độ dung dịch trong quá trình siêu lọc phải lớn hơn 60oC và nhỏ hơn 64-65oC

Trong quá trình siêu lọc, các nhà sản xuất có thể hồi lưu dòng thu được về thiết bị lọc màng và bổ sung nước với tỉ lệ 9:1 (v/v) nhằm mục đích tách kiệt các chất hòa tan có phân tử lượng nhỏ ra khỏi dòng

3.5 Cô đặc

Mục đích: chuẩn bị

Quá trình cô đặc làm tăng hàm lượng chất khô, tiết kiệm chi phí cho quá trình sấy phun tiếp theo

Các biến đổi:

Trong quá trình cô đặc, chủ yếu xảy ra các biến đổi hóa lý như các phân tử nước bị bốc hơi, một số phân

tử protein có thể bị đông tụ do nhiệt độ cao và tách ra khỏi pha lỏng Các nhà sản xuất cần lựa chọn nhiệt

độ cô đặc thích hợp để hạn chế sự đông tụ protein

Phương pháp thực hiện

Thiết bị: sử dụng hệ thống cô đặc chân không nhiều cấp dạng màng rơi

Nhiệt độ dung dịch trong quá trình cô đặc không được vượt quá 65oC

Dung dịch thu được sau khi cô đặc có nồng độ chất khô khoảng 45-55%

3.6 Sấy phun

Mục đích: chế biến và bảo quản

Quá trình sấy tạo ra chế phẩm bột đậu nành tách béo giàu protein, làm giảm độ ấm (không lơn hơn 5%) nhờ đó kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm

Các biến đổi của nguyên liệu:

Vật lý: giảm khối lượng do tách bớt nước ra khỏi sản phẩm

Hóa lý: xảy ra sự bay hơi nước và các chất dễ bay hơi dưới tác động của nhiệt độ cao

Hóa học: độ ẩm giảm nhanh, đồng thời có thể xảy ra sự phân hủy một số chất mẫn cảm với nhiệt độ Nhiệt độ cao cũng có thể gây biến tính bất thuận nghịch một số phân tử protein và làm ảnh hưởng xấu đến tính chất chức năng của bột

Hóa sinh: một số enzyme còn lẫn trong bán thành phẩm có thể bị vô hoạt hoặc giảm hoạt tính

Sinh học: các vi sinh vật còn lẫn trong bán thành phẩm sẽ bị tiêu diệt hoặc ức chế

Phương pháp thực hiện

Nhiệt độ tác nhân sấy đầu vào là 200C, nhiệt độ tác nhân sấy đầu ra là 80C, thời gian lưu của nguyên liệu trong buồng sấy khoảng 5-30s

Bột sau khi qua hệ thống sấy có độ ẩm 3-4%, sau đó được qua bộ phận rây để phân loại theo kích thước trước khi vào thiết bị đóng gói

Mục đích: bảo quản và hoàn thiện

Quá trình đóng gói và giúp ổn định chất lượng sản phẩm trong quá trình bảo quản, đồng thời việc phân phối sản phẩm sẽ được dễ dàng

Các biến đổi của nguyên liệu: Quá trình rót sản phẩm vào bao bì không gây ra những biến đổi đáng kể về

5.Bảng mô tả sản phẩm

phòng

6 Xây dựng bảng tiêu chuẩn chất lượng nguyên liệu và sản phẩm

7 Bao bì

Bao bì 6 trong 1

Vỏ hộp được xếp thành 6 lớp khác nhau, từ 3 loại nguyên liệu, và tráng nhựa bên ngoài cùng

Chúng gồm có những lớp giấy bìa và nhựa (75%), polyethylene (20%) và lớp lá nhôm siêu mỏng (5%) Các loại vật liệu này được ép một cách khéo léo để tạo thành một cấu trúc bền vững Loại bìa sử dụng ngày nay có độ cứng cao hơn 20% so với loại bao bì cách đây 10 năm với cùng độ dày

Vỏ hộp giấy cũng sử dụng lớp nhôm để giúp tồn trữ sản phẩm ở nhiệt độ bình thường trong thời gian dài Đây là một lớp nhôm mỏng mà độ dày chỉ 0,0063 mm, tức là mỏng gấp 10 lần so với độ dày của một sợi tóc 6 lớp của bao bì giấy được thiết kế để mỗi lớp đều có những tác dụng nhất định trong việc bảo vệ thực phẩm

Lớp thứ 1: Nằm trong cùng và cũng là lớp tiếp xúc với thực phẩm thì được làm từ polyethylene và bao bọc kín thực phẩm

Lớp thứ 2: Được làm từ polyethylene và đóng vai trò kết dính lớp 1 và lớp 3

Lớp thứ 3: Là lớp nhôm, có nhiệm vụ làm rào chắn chống lại các ảnh hưởng có hại của không khí và ánh sáng

Lớp thứ 4: Được làm từ nylon và có nhiệm vụ kết dính lớp 3 và lớp 5

Lớp thứ 5: Là lớp giấy bìa để tạo hình dạng và độ cứng cho hộp giấy

Lớp thứ 6: Được làm từ nylon có tác dụng ngăn cản độ ẩm từ bên ngoài xâm nhập vào

8 Dự kiến phương án chọn máy móc thiết bị sản xuất

8.1 Máy sấy

Ký hiệu Tần

Số lượng đầu vi sóng

Công suất vi sóng (kw)

Tốc độ truyền (M/MIN)

Năng suất (kg h2o/h)

Kích thước máy (mm)

Trọng lương (kg)