TIỂU LUẬN môn học CHẾ BIẾN dầu và CHẤT béo đề tài dầu đậu NÀNH và CHẾ BIẾN xà PHÒNG từ dầu đậu NÀNH

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, loài bản địa của Đông Á, chủ yếu phát triển tại các tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long như An Giang và Đồng Tháp Ở miền Bắc, cây đậu nành được trồng phổ biến tại các tỉnh như Hà Bắc, Lạng Sơn và Cao Bằng.

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, hằng năm, cao từ 0,8m đến 1,2m với thân cây mảnh và mũi gần nhọn Hoa có màu trắng hoặc tím, xếp thành chùm ở nách cành Quả đậu nành hình lưỡi liềm, có nhiều lông mềm màu vàng và thắt lại giữa các hạt Cây có rễ cọc, tập trung ở tầng đất mặt 30 – 40 cm, với độ ăn lan khoảng 20 – 40 cm, và trên rễ có nốt sần cố định đạm nhờ vi khuẩn Rhizobium japonicum Thân cây có màu xanh hoặc tím, ít phân cành, với 14-15 lóng, và các dạng lá thay đổi theo từng giai đoạn sinh trưởng, bao gồm lá mầm, lá đơn và lá kép có 3 lá chét.

Hoa đậu nành, thuộc họ cánh bướm, thường mọc thành chùm với 7 – 8 bông hoa, có màu tím hoặc trắng Khi kết trái, đậu nành tạo thành quả nang tự khai, mỗi quả chứa từ 2 – 4 hạt có hình dạng tròn, bầu dục hoặc tròn dẹp, với màu sắc đa dạng như vàng, vàng xanh hoặc nâu đen Hoa đậu nành nhỏ, không có hương vị đặc trưng, và màu sắc hoa có thể thay đổi tùy theo giống, trong đó các giống hoa trắng thường có tỷ lệ dầu cao hơn so với giống hoa tím.

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, cần cắt cây và phơi khô để lấy hạt, nên thực hiện vào ngày nắng ráo Sau khi phơi khô, hạt nên được đập ngay hoặc ủ trong 1-2 ngày trước khi sàng sẩy để loại bỏ rác, tạp chất, hạt xanh non và hạt nhỏ Hạt cần được phơi đến khi khô giòn, tức là khi cắn giòn không dính răng, trước khi đưa vào bảo quản Lưu ý không phơi hạt giống trên sân gạch hoặc sân xi-măng.

Hình 1 2 Thu hoạch đậu nành

Hiện nay, nông dân thường sử dụng máy tuốt lúa để thu hoạch đậu nành Khi cây đậu đã già, lá sẽ chuyển sang màu vàng và rụng từ dưới lên, trong khi 95% trái trên cây có vỏ chuyển vàng và khô thì có thể thu hoạch Sau khi thu hoạch, đậu được phơi khô hoàn toàn, vì phơi càng khô thì tỷ lệ hạt ra theo vỏ càng thấp và hạt càng sạch Cuối cùng, nông dân cắt bó và đưa vào máy để tách hạt.

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 axit amin thiết yếu mà cơ thể không thể tự tổng hợp, đặc biệt là arginine và glutamin, cùng với các axit amin chuỗi nhánh có hàm lượng cao hơn so với protein từ sữa và trứng Glutamin và arginine là những axit amin quan trọng giúp tăng cường hệ miễn dịch.

Hạt đậu tương là nguồn cung cấp dầu chất lượng cao, với khoảng 20% hàm lượng dầu Hàm lượng dầu trong đậu tương chủ yếu bị ảnh hưởng bởi điều kiện canh tác hơn là giống cây Dầu đậu tương chứa từ 80-93,6% các acid béo không bão hòa như lioleic, oleic và linolenic, rất cần thiết cho sức khỏe con người, giúp 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 cung cấp protein, chất béo và carbohydrate chất lượng cao mà còn rất giàu vitamin, khoáng chất cùng nhiều hợp chất thực vật có giá trị khác.

Các vitamin tan trong chất béo có trong đậu tương là vitamin A và E Vitamin

A là provitamin beta-caroten, có mặt nhiều hơn trong đậu tương rau xanh chưa trưởng thành so với đậu tương chín Tocopherol, một hợp chất vitamin E tự nhiên phổ biến, thực hiện hai vai trò chính trong dầu đậu tương Ngoài ra, đậu tương còn là nguồn phong phú cung cấp canxi, chất xơ, sắt và vitamin B.

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra các hóa chất thảo mộc (phytoch chemicals) có trong đậu tương và ứng dụng của chúng trong y học Các hợp chất thảo dược từ đậu tương bao gồm: protease inhibitors, phytates, phytosterols, saponin, phenolic acid, lecithin, omega 3 và isoflavones (phytoestrogen).

Có khả năng ngăn ngừa tác động của một số gen di truyền liên quan đến ung thư, đồng thời bảo vệ tế bào cơ thể khỏi tổn thương do môi trường như tia UV và ô nhiễm không khí.

Hợp thể phosphorus và inositol có khả năng ngăn ngừa ung thư kết tràng và ung thư vú, đồng thời loại bỏ các chất gây hại cho tế bào ung thư và phục hồi các tế bào bị tổn thương.

Kiểm soát lượng cholesterol trong máu không chỉ giúp phòng ngừa các bệnh tim mạch mà còn giảm thiểu sự phát triển của bướu ung thư kết tràng và hỗ trợ chống lại ung thư da.

Là một hóa chất thực vật quan trọng, nó giúp cải thiện trí nhớ bằng cách nuôi dưỡng tế bào não và hệ thần kinh Ngoài ra, nó còn làm vững chắc các tuyến, tái tạo mô tế bào, cải thiện hệ thống tuần hoàn, bổ xương và tăng cường sức đề kháng.

Chất béo không bão hòa, đặc biệt là omega-3 có trong hạt đậu tương và rau xanh, có khả năng giảm cholesterol xấu LDL và tăng cholesterol tốt HDL trong máu Nhiều nghiên cứu khoa học đã chứng minh rằng việc tiêu thụ omega-3 có thể giúp ngăn ngừa sự phát triển của các bệnh tim mạch.

Isoflavone, một hoạt chất sinh học có cấu trúc tương tự như estrogen, được gọi là estrogen thảo mộc Nó có khả năng chống lại các tác nhân gây ung thư, giảm cholesterol máu, ngăn ngừa loãng xương và alleviates các triệu chứng tiền mãn kinh ở phụ nữ.

ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG

Đậu nành là nguyên liệu quan trọng trong ngành công nghiệp và thực phẩm, với khoảng 90% sản lượng được chế biến thành bột đậu nành (78%) và dầu đậu nành (22%) Hầu hết khô dầu đậu nành được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi, cung cấp protein chủ yếu cho gia cầm và lợn Một phần nhỏ được chế biến thành bột đậu nành và chất cô đặc protein, ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm Ngoài ra, dầu đậu nành còn được sử dụng trong sản xuất nhiên liệu sinh học, sơn, nhựa và dược phẩm.

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 được sử dụng phổ biến trong nhựa nhiệt rắn Protein và bột đậu nành được ứng dụng trong sản xuất các polyme và vật liệu tổng hợp Sợi nano từ đậu nành được dùng để gia cố các chất nền polyme, trong khi bột đậu nành, khi kết hợp với chất làm dẻo, tạo ra vật liệu tổng hợp có khả năng xử lý và tính chất cơ học tốt hơn Liên kết bề mặt và chất tương hợp là yếu tố quan trọng trong việc chế tạo vật liệu composite hiệu quả Protein đậu nành còn được sử dụng làm vật liệu nền cho các composite, và các vật liệu này có thể được gia cố bằng nhiều pha khác nhau để tạo ra các sản phẩm vi mô và nano Ngoài ra, một số chất xơ tự nhiên như vỏ trấu cũng được kết hợp với protein đậu nành để sản xuất đa dạng sản phẩm.

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, chiết xuất từ hạt đậu nành, không chỉ là một loại dầu ăn thông thường dùng trong nấu nướng mà còn được ưa chuộng trong nhiều sản phẩm thực phẩm đóng gói, nước sốt, bánh nướng và đồ ăn nhẹ.

Dầu đậu nành là nguồn cung cấp axit béo không bão hòa có lợi cho sức khỏe, đặc biệt là omega 3 và omega 6 Những axit béo này, trong đó có axit linoleic, rất cần thiết cho cơ thể con người nhưng không thể tự sản xuất.

Dầu đậu nành chứa axit oleic, một loại chất béo không bão hòa đơn, giúp dầu có cấu trúc ổn định và thích hợp cho nấu nướng ở nhiệt độ cao trong thời gian dài Bên cạnh đó, dầu đậu nành còn là nguồn cung cấp phong phú vitamin K và vitamin E, bổ sung dinh dưỡng quan trọng cho chế độ ăn uống của cơ thể.

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 giàu omega 3 mà còn chứa omega 6, một loại axit béo tốt cho tim mạch khi được tiêu thụ với liều lượng hợp lý Tuy nhiên, việc tiêu thụ quá nhiều omega 6 có thể dẫn đến viêm nhiễm và các bệnh mãn tính.

Hạn chế tiêu thụ dầu đậu nành hydro hóa, thường có trong thức ăn nhanh như khoai tây chiên, bánh quy giòn và bánh nướng, để giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính như tiểu đường, bệnh tim và ung thư.

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHIẾT TÁCH DẦU NÀNH

CHUẨN HÓA NGUYÊN LIỆU ĐẦU VÀO

Hạt phải khô, sạch và không bị sâu, mọt hay có mùi hôi Vỏ hạt cần nguyên vẹn, nhẵn và có màu vàng sẫm Độ ẩm của hạt không vượt quá 17%, tỷ lệ hạt nứt không quá 5% khối lượng, hạt hư hỏng không quá 2% và hạt xanh không quá 2% Tạp chất trong hạt cũng không được vượt quá 3% khối lượng.

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 hoạt động dựa trên lực từ tính để loại bỏ tạp chất kim loại, như đinh và dây sắt nhỏ, thông qua sự chênh lệch từ tính giữa các loại quặng hoặc vật liệu khác nhau Việc loại bỏ những tạp chất này giúp ngăn ngừa mài mòn cho máy trong quá trình làm việc sau này.

Máy sàng rung là thiết bị quan trọng trong việc làm sạch nguyên liệu thô, loại bỏ đất, lá, thân cây và các tạp chất khác trước khi tiến hành các quy trình tiếp theo Với công nghệ rung tần số cao, máy sàng có khả năng phân tách hiệu quả các tạp chất dựa trên sự khác biệt về kích thước hạt giữa dầu và tạp chất Chuyển động tương đối giữa các hạt dầu không tinh khiết và bề mặt sàng giúp loại bỏ các tạp chất lớn hơn hoặc nhỏ hơn hạt dầu qua sàng hố Thiết bị này rất phù hợp cho các nhà máy vừa và lớn.

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 khả năng truyền nhiệt độ và độ ẩm, từ đó nâng cao hiệu quả trong quá trình làm mềm hạt.

 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

Khi nghiền nguyên liệu, cấu trúc tế bào bị phá hủy, làm tăng bề mặt tự do và tạo ra khả năng tiếp xúc lớn giữa dầu và oxy, dẫn đến quá trình oxy hóa có thể ảnh hưởng đến chất lượng dầu Ngoài ra, quá trình nghiền cũng khuyến khích sự phát triển của các hệ vi sinh vật trên bề mặt nghiền Do đó, bột sau khi nghiền cần được xử lý kịp thời để ngăn chặn sự biến đổi về các tính chất hóa học và sinh học của nguyên liệu do áp lực nghiền gây ra.

Làm mềm hạt có dầu là quá trình điều chỉnh độ ẩm và nhiệt độ nhằm cải thiện độ đàn hồi của hạt, giúp chúng dễ dàng cán hơn Phương pháp này chủ yếu áp dụng cho các loại hạt có hàm lượng dầu và nước thấp, cũng như những hạt có tính chất vật lý kém và kết cấu cứng Đặc biệt, đậu nành với hàm lượng dầu thấp và độ dẻo kém cần được làm mềm trước khi tiến hành cán.

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 bảo vệ lớp cạp và lớp gia nhiệt khỏi mài mòn, từ đó nâng cao tuổi thọ của thiết bị, giảm tỷ lệ hỏng hóc và tiết kiệm chi phí bảo trì.

Với cấu tạo độc đáo, nồi làm mềm ngang có thể tích nhỏ hơn nhiều so với nồi dạng lớp, giúp dễ dàng bố trí trong nhà xưởng và tiết kiệm diện tích Điều này không chỉ giảm thiểu không gian sử dụng mà còn làm giảm đáng kể chi phí đầu tư trang thiết bị.

Nhiệt độ làm mềm đậu tương phụ thuộc vào độ ẩm của chúng Khi độ ẩm đạt khoảng 13% đến 15%, nhiệt độ lý tưởng để làm mềm thường dao động từ 70 đến 80 độ C, với thời gian làm mềm từ 15 đến 30 phút Nồi làm mềm đậu nành thường được sử dụng để đạt được kết quả này.

℃ sử dụng là nồi làm mềm ngang, có tác dụng làm mềm đậu nành tốt hơn [9].

 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 từ hai trục lăn để chuyển đổi hạt dầu thành dạng vảy Để đảm bảo hiệu quả, nguyên liệu dầu cần được xử lý sơ bộ trước khi đưa vào máy, do khe hở giữa các con lăn rất nhỏ Những nguyên liệu có kích thước lớn như đậu phộng và đậu nành cần được nghiền, trong khi các nguyên liệu có hàm lượng dầu và nước thấp như hạt cải dầu và hạt bông cần được làm mềm trước.

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

 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

GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU

Đậu nành, thuộc họ đậu, nổi bật với thành phần dinh dưỡng phong phú, bao gồm hàm lượng protein và chất béo cao, khiến sản phẩm dầu đậu nành trở thành một trong những loại dầu ăn bổ dưỡng nhất Được trồng rộng rãi trên toàn cầu, dầu đậu nành hiện là loại dầu thực vật được tiêu thụ nhiều thứ hai, được sử dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực.

Dầu đậu nành là một loại dầu dinh dưỡng mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe, bao gồm tăng cường sức khỏe tim mạch, chức năng xương, và cải thiện sức khỏe mắt Ngoài ra, nó còn hỗ trợ hệ miễn dịch và chức năng não, đồng thời có tác dụng chống oxy hóa, hỗ trợ mọc tóc, và giúp làn da chắc khỏe, do đó được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa mỹ phẩm.

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NGUYÊN LIỆU ĐẦU VÀO

Không phải tất cả các loại dầu đậu nành đều giống nhau; chúng có thể tồn tại ở nhiều dạng khác nhau Dầu đậu nành thường có dạng lỏng, nhưng cũng có các loại dầu đậu nành đã được hydro hóa một phần hoặc hydro hóa hoàn toàn, dẫn đến dạng rắn.

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 hydro hóa một phần và hoàn toàn có thời gian sử dụng lâu hơn nhờ vào việc giảm lượng axit linolenic Đặc biệt, dầu đậu nành hydro hóa hoàn toàn không chứa axit linolenic.

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: thiết bị gia nhiệt hơi nước

Thiết bị gia nhiệt bằng inox với áp suất 30 KPa được sử dụng để tẩy trắng và khử mùi, nhằm loại bỏ các tạp chất như nước, bụi, caroten và cloropyl Quá trình này được thực hiện trong thùng làm sạch bằng hóa chất thích hợp.

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

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 rửa xà phòng là loại bỏ lớp nước chứa glycerin, tạp chất và kiềm dư Nguyên tắc hoạt động dựa trên khả năng hòa tan của glixerol trong nước muối, trong khi xà phòng không tan Quá trình này không chỉ tách lớp nước mà còn giúp loại bỏ một phần lớn các chất bẩn có màu sắc.

 Thiết bị và thông số kỹ thuật: nồi có van ở dưới; phần nước sẽ được tháo

 Thông số kỹ thuật: để yên ở nhiệt độ phòng từ 20- 30 phút.

3.3.1.7 Xà phòng hóa triệt để

Mục đích của quá trình này là giảm thiểu lượng muối còn sót lại trong xà phòng sau khi tách glycerol, vì muối có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Giai đoạn này không chỉ giúp loại bỏ các tạp chất có màu sắc mà còn tăng nồng độ cho dung dịch xà phòng, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng.

Trong quá trình pha trộn dung dịch xà phòng với dung dịch xút loãng và muối ăn (NaCl), dung dịch sẽ phân thành hai lớp: lớp trên là xà phòng mịn, còn lớp dưới là hỗn hợp nước, muối, xút và tạp chất không có xà phòng Có thể xuất hiện một dung dịch negro chứa từ 5% đến 30% xà phòng, muối, xút và các tạp chất khác.

 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.

Dung dịch nước muối và glycerin được đưa vào thiết bị bốc hơi để thu hồi glycerin và muối Quá trình này kết hợp với việc rửa bằng cách pha trộn xà phòng với dung dịch nước muối và khuấy trộn Sau vài giờ, xà phòng sẽ tách ra ở lớp trên, trong khi lớp dưới là nước muối và glycerin Quá trình rửa được thực hiện ba lần để loại bỏ glycerin khỏi xà phòng.

 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 cho vào khuôn Tiếp theo, xà phòng được cắt thành hình bánh nhỏ và sấy khô bằng không khí nóng trong lò Cuối cùng, sản phẩm sẽ được đóng gói bao bì.

 Thiết bị: máy sấy, máy cắt, máy đóng gói, dán nhãn.

 Năng suất: 10-12 kg/ mẻ sấy

3.3.2 Ưu và nhược điểm của quá trình

 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, được sử dụng tại Kowloon, Hong Kong, đã được áp dụng để xác định sự biến đổi màu sắc của các mẫu xà phòng trong các giai đoạn trưởng thành khác nhau Thiết bị này bao gồm nguồn sáng D65, đèn LED xanh lam, máy dò đi-ốt quang điện và hệ thống điện tử để xác định các xung điện.

Việc xác định màu sắc sử dụng mô hình RGB (đỏ, lục, lam) và không gian màu CIELAB, trong đó các tham số l*, a* và b* thể hiện độ sáng cùng với bốn màu cơ bản của thị giác con người (đỏ, vàng, lục, 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

Tỉ lệ dầu nành và kiềm trong phản ứng thủy phân là yếu tố quyết định đến quá trình sản xuất xà phòng Lượng dầu quá nhiều sẽ dẫn đến xà phòng mềm, nhão và thiếu độ cứng, trong khi lượng kiềm dư sẽ làm pH xà phòng tăng cao, giảm hàm lượng chất béo, ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng sản phẩm và gây hại cho da khi sử dụng.

Nhiệt độ phản ứng ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và sự oxy hóa dầu, với nhiệt độ quá cao dễ gây oxy hóa và mất đi các hoạt chất quan trọng Nhiệt độ thấp có thể làm chậm quá trình phản ứng Do đó, nhiệt độ tối ưu cho quá trình thủy phân là khoảng 200-250°C, trong khi nhiệt độ tối ưu cho phản ứng xà phòng hóa dao động từ 60-100°C Nhiều nghiên cứu cho thấy chất lượng sản phẩm ở các khoảng nhiệt độ này khá tốt, với màu sắc và độ cứng tương đồng Việc tăng nhiệt độ cao hơn là không cần thiết, vì phản ứng xà phòng hóa đã gần như hoàn toàn Do đó, nhiệt độ tối ưu cho quá trình xà phòng hóa thường được chọn là 60°C để đạt hiệu quả kinh tế, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ 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 sản phẩm Việc xà phòng chứa nhiều chất dễ bay hơi sẽ làm giảm chất lượng, vì vậy cần hạn chế sử dụng chúng Độ ẩm của xà phòng thường được xác định song song với nhiệt độ cao Để bảo quản chất lượng lâu hơn, nhiều loại xà phòng được bổ sung chất bảo quản, màu sắc và chất tạo mùi, giúp giảm độ ẩm và lượng chất bay hơi Tiêu chuẩn chất lượng cho các chỉ tiêu này thường nên dưới 20-30%.

3.6.2 Tổng hàm lượng chất béo (TFM)

Tổng chất béo (TFM) là một chỉ số quan trọng trong việc đánh giá chất lượng xà phòng, với TFM trên 76% được coi là chất lượng tốt theo tiêu chuẩn quốc tế (ISO) Xà phòng loại I có TFM vượt quá 76%, loại II có TFM trên 60%, và loại III có TFM trên 50% TFM cao giúp xà phòng ít gây hại cho da và ngăn ngừa tình trạng khô da trong quá trình sử dụng Ngược lại, xà phòng có TFM thấp có thể hút ẩm từ da, dẫn đến tình trạng khô da, nhạy cảm và dễ bị nhiễm trùng hoặc phát ban.

3.6.3 Hàm lượng kiềm và pH trong xà phòng

Tổng độ kiềm trong xà phòng đo lường tất cả các chất kiềm như cacbonat, bicacbonat và hydroxit, ảnh hưởng đến độ pH của da, vốn có pH khoảng 4.5-6.2 và cân bằng ở mức 5,5 Khi các chất có độ pH khác nhau tiếp xúc, sẽ xảy ra phản ứng hóa học Chỉ số pH của xà phòng thủ công phản ánh chất lượng sản phẩm, đảm bảo không làm mất cân bằng pH của da và phù hợp với từng loại da Bánh xà phòng chất lượng cao có pH từ 8 đến 10, phù hợp với cơ địa người sử dụng Nếu hàm lượng kiềm dư quá cao, pH sẽ tăng và làm giảm chất lượng xà phòng, do đó cần điều chỉnh tỉ lệ kiềm ban đầu cho phù hợp.

3.6.4 Chất không tan trong cồn (MIA)

Chất không tan trong etanol (MIA) là chỉ số quan trọng đánh giá độ tinh khiết của xà phòng Giá trị MIA thấp hơn cho thấy xà phòng có chất lượng cao hơn, với mức dao động từ 15-70% so với tổng lượng xà phòng Nghiên cứu cho thấy, các loại dầu thực vật như dầu hạt neem và dầu bơ hạt mỡ có giá trị MIA khoảng 19-6%.

3.6.5 Đặc tính làm sạch, độ tẩy rửa và độ ổn định bọt của xà phòng

Chất lượng làm sạch của xà phòng handmade được xác định bởi tổng phần trăm của axit lauric và axit myristic, với mức độ làm sạch lý tưởng cho da người nằm trong khoảng 12 đến 22 Để đánh giá chỉ số bọt bong bóng, cần tính tổng phần trăm của ba axit béo: axit lauric, axit myristic và axit ricinoleic Chỉ số bọt bong bóng trong xà phòng thủ công có phạm vi từ 14 đến 46; chỉ số càng cao đồng nghĩa với việc bọt càng nhiều và lớn, trong khi chỉ số thấp sẽ dẫn đến ít bọt hơn.

[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

[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).

[6] “Các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh hoc Đậu tương, giá trị sử dụng các sản phẩm thực phẩm và.” https://123docz.net/document/2699027-cac-hop-chat-tu- nhien-co-hoat-tinh-sinh-hoc-dau-tuong-gia-tri-su-dung-cac-san-pham-thuc-pham- va-thuc-pham-chuc-nang-tu-dau-tuong-dang-luu-hanh-hien-na.htm (accessed Jul.

[7] M N Riaz, “Soy Applications in Food,” Soy Appl Food, Nov 2005, doi: 10.1201/9781420037951.

[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).

[13] “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.” https://vanbanphapluat.co/tcvn-6309-1997-dau-dau-tuong-thuc-pham (accessed Jul.

[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.”