Nghiên ứu ứng dụng công nghệ và thiết bị sấy phun để sản cuất bột đậu nành uống liền

Trang 7 và cũn cú tỏc dụng ngăn ngừa một số bệnh như tiểu đường, ung thư, cao huyết ỏp… nờn người ta ngày càng chế biến ra nhiều loại thực phẩm cú nguồn gốc từ đậu nành trờn 300 loại như

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGÀNH: MÁY VÀ TỰ ĐỘNG HÓA CNSH&TP

VÀ THIẾT BỊ SẤY PHUN ĐỂ SẢN XUẤT

BỘT ĐẬU NÀNH UỐNG LIỀN

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS LÊ NGUY N ĐƯƠNGÊ

Hà N ội 200 7

-  

-LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGÀNH: MÁY VÀ TỰ ĐỘNG HÓA CNSH&TP

VÀ THIẾT BỊ SẤY PHUN ĐỂ SẢN XUẤT

PHẦN I: TỔNG QUAN……… 3

1.1 Tổng quan về thiết bị sấy phun……… 3

1.1.1 Vài nét về thiết bị sấy phun……… 3

1.1.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng công hệ, thiết bị sấy phun trong ng nước và ngoài ước n 8 1.1.3 Một số kiểu thiết bị sấy phun đang được sử dụng và chào bán ở Việt Nam………

10 1.2 Tổng quan về đậu nành và bột đậu nành……… 12

1.2.1 Giới thiệu chung về đậu nành……… 12

1.2.1.1 Đặc điểm của cây đậu nành……… 12

1.2.1.2 Cấu tạo hạt đậu nành………… 13

1.2.1.3 Thành phần cơ bản của hạt đậu nành……… 14

1.2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ đậu nành trên thế giới và ở Việt Nam 19 1.2.1.1 Trên thế giới……… 19

1.2.1.2 Tại Việt Nam……… 21

1.2.3 Một số sản phẩm bột đậu nành……… 24

1.2.3.1 Bột đậu nành nguyên béo……… 24

1.2.3.2 Protein soya concentrated……… 24

1.2.3.3 Soya Protein isolated……… 25

PHẦN II NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 27

2.1 Nguyên liệu……… 28

2.1.2 Vật t ư cho chế tạo thiết b ……… ị 28

2.2 Hoá chất và thiết bị……… 28

2.2.1 Hoá chất……… 28

2.2.2 Thiết bị chính……… 28

2.3 Phương pháp nghiên cứu……… 29

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu công nghệ……… 29

3.1 Xây dựng qui trình sản xuất sữa bột đậu nành uống liền bằng công nghệ sấy phun………

33

3.1.1 Khảo sát thành phần lý hóa của nguyên liệu……… 33

3.1.2 Nghiên cứu một số thông số kỹ thuật của qui trình công nghệ……… 35 3.1.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của vỏ hạt tới chất lượng dịch sữa…… 35 3.1.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ngâm đến khả năng hydrat hoá của hạt đậu nành………

49

3.1.2.10 Nghiên cứu công thức phối chế bột sữa đậu nành uống liền… 55

3.1.3 Xây dựng qui trình sản xuất sữa bột đậu nành uống liền……… 56

3.2 Thiết kế thiết bị ấy phun s ……… 59 3.2.1 Ph©n tÝch chän ph-¬ng ¸n thiÕt kÕ………

3.2.2.6 TÝnh to¸n cyclon 73

3.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị sấy phun của đề tài… 75 3.3.1 Cấu tạo 75

3.3.2 Nguyên lý hoạt động và vận hành thiết bị sấy phun ………… 76

3.3.3 Các thông số kỹ thuật thiết bị sấy phun TBDT đạt được……… 78

3.3.4 Các hiện tượng thường xảy ra trong quá trình sấy phun nguyên nhân và hướng khắc phục………

78 3.3.5 So sánh thiết bị LPG 5 với thiết bị của đề tài (TBDT)- ……… 81

3.3.6 Đánh giá chất lượng sản phẩm bột đậu nành uống liền trên thiết bị chế tạo………

83 3 6 .3 1 Sản xuất thử và hoàn thiện qui trình công nghệ sản xuất bột dậu nành uống liền trên thiết bị của đề tài………

83 3.3.6.2 Đánh giá chất lượng sản phẩm chế thử trên dây chuyền sản xuất nhỏ………

88 3.3.6.3 So sánh sản phẩm của đề tài với các sản phẩm có trên thị trường………

90 3.3.6.4 Xây dựng tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm……… 92

PHẦN IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……… 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 95

PHỤ LỤC……… 97

LỜI MỞ ĐẦU

Đảm bảo sự cân đối hài hoà giữa các thành phần dinh dưỡng luôn là nhân tố quan trọng để có được một cơ thể khoẻ mạnh Đối với lứa tuổi khác nhau nhu cầu về protein-lipid-gluxid là khác nhau song dù ở lứa tuổi nào thì nhu cầu về protein cũng là rất lớn mà thiếu nó có thể dẫn đến còi cọc, chậm lớn, suy dinh dưỡng, cơ thể kém phát triển Thông thường khi nghĩ đến nguồn protein người ta thường nghĩ đến các loại thức ăn có nguồn gốc từ động vật (thịt đỏ) như các loại thịt, cá, khoa học ngày nay đã chứng minh được những thói quen sử dụng nhiều thịt đỏ có hàm lượng chất béo cao là nguyên nhân chính gây ra các bệnh về tim mạch, huyết áp nhiều người đã bắt đầu kiểm soát những thói quen ăn uống của mình

Ngoài nguồn thịt đỏ, trong thập niên gần đây thế giới đang đặc biệt quan tâm tới các nguồn protein từ thực vật là do:

- Sự thiếu hụt protein từ việc tăng dân số trên toàn cầu

- Những năm qua việc xuất hiện các bệnh lây chuyền từ động vật sang người như nhiễm bệnh “bò điên” từ thịt bò, bệnh cúm gia cầm, bệnh lở mồm nong móng của các động vật móng guốc ( lợn, dê, trâu, bò )

- Protein từ thực vật có nhiều ưu điểm mà thịt đỏ không có được như: được coi là protein sạch, giá thành rẻ, không cholesterol đặc biệt protein từ đậu nành được coi như thực phẩm chức năng

Theo FAO chỉ có 30% protein tiêu thụ trên toàn thế giới có nguồn gốc từ động vật, còn lại 70% là từ thực vật

Người ta đã chứng minh được rằng trong số tất cả các loài thực vật thì đậu nành là loài có hàm lượng protein cao nhất Không chỉ vậy, protein đậu nành còn có giá trị dinh dưỡng cao, gần tương đương với protein của thịt, chứa đầy

đủ các axit amin với tỉ lệ hết sức cân đối hài hoà, và có hệ số tiêu hoá cao Do

có giá trị cao về dinh dưỡng, giá thành rẻ hơn nhiều so với protêin động vật

và còn có tác dụng ngăn ngừa một số bệnh như tiểu đường, ung thư, cao huyết áp… nên người ta ngày càng chế biến ra nhiều loại thực phẩm có nguồn gốc

từ đậu nành (trên 300 loại) như: đậu phụ, sữa đậu nành, chao, tào phớ, tempeh, miso, tương, Natto, bột đậu nành uống liền, bột đậu nành giàu protein…

Để tạo ra được protêin có chất lượng cao từ hạt đậu nành ngoài việc nghiên cứu áp công nghệ tiên tiến cần phải có thiết bị sấy phun có như vậy việc ứng dụng vào thực tế sản xuất mới được chủ động và có hiệu quả

Việt Nam là một nước nông nghiệp đang trên đà phát triển, tình trạng thiếu protein vẫn còn diễn ra ở nhiều nơi đặc biệt là ở vùng sâu, vùng xa Trong khi

đó nguồn protein vô cùng có giá trị từ đậu nành lại chưa được tận dụng triệt

để Cây đậu nành được trồng khắp cả nước, từ Bắc vào Nam, năng suất, sản lượng và diện tích không ngừng tăng trong thời gian qua Tuy nhiên việc chế biến các sản phẩm từ đậu nành vẫn còn đơn điệu, thủ công, hầu hết vẫn chỉ xoay quanh một vài sản phẩm truyền thống có giá trị dinh dưỡng cũng như giá trị sử dụng chưa cao như sữa đậu nành, đậu phụ, tương…

T ừ những cơ ở khoa học và thực tế đó tôi ựa chọ đề tài cho luận vă : s l n n

“Nghiên cứ ứ u ng d ng công ngh và thi t b s y phun để s n xu t b t ụ ệ ế ị ấ ả ấ ộ đậu nành uống liền ”

Sự thành công của đề tài sẽ góp phần tạo được các sản phẩm thực phẩm mới, giúp cho người nông dân có thêm cơ hội lựa chọn cách thức chế biến nông sản thực phẩm để tạo sản phẩm có chất lượng và giá trị sử dụng cao Tôi

hy vọng rằng sự thành công của đề tài mang lại những kết quả thiết thực có giá trị khoa học, kinh tế và xã hội

PHẦN I TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về thiết bị sấy phun

1.1.1 Vài nét về thiết bị sấy phun

Thiết bị sấy phun dùng để sấy các nguyên liệu (vật liệu sấy) dạng lỏng, huyền phù như: trong công nghệ sản xuất sữa bột, sữa đậu nành, bột trứng…

1.1.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống sấy phun

*Cấu t ạo của hệ ố th ng sấy phun: Hình I.1

1- Buồng sấy: Không gian để thực hiện quá trình sấy (trao i nhiđổ ệt ẩm, giữa nhiệt ẩm và TNS)

2- H ệ thống đĩa ly tâm tạo s ng mù.ươ

3- H ệ thống cấp nhiệt cho tác nhân sấy

Có thể ấ c p nhiệt bằng đ ệi n để năng nhiệt độ kk lên 300oC

Có thể ấ c p nhiệt sơ ộ ằ b b ng hơi nước bão hòa n: 150đế oC sau đó cấp b ổsung nhiệt bằng đ ệi n lên 300oC

Có thể ấ c p nhiệt bằng khói lò qua bộ trao đổi nhiệt để nâng nhiệ độ t không khí lên 300oC

4- H ệ thống quạt cấp không khí qua bộ ưởi đốt nóng và buồng sấy sấy s

sản phẩm và cuốn sản phẩm ra hệ thống lắng cyclon lắng sản phẩm

5- H ệ thống thu hồi sản phẩm cyclon và thiết bị ọc bụ l i

Hình I.1

*Nguyên lý làm việc c a h th ng s y phunủ ệ ố ấ :

Dịch vật liệu sấy (VLS) được bơm, nén qua vòi phun, phun vào buồng

sấy dưới dạng các hạt sương mù, ở đây vật liệu sấy trao i nhi- đổ ệt ẩm với tác nhân s y(TNS) là không khí khô, ấ được quạt hút từ không khí ngoài trời, đốt nóng qua calorife, bốc ẩm và khô dưới dạng bột được cuốn hút ra khỏi buồng sấy qua cyclon lắng, xuống thùng chứa sản ph m khô, không khí ẩ ẩm được

quạt hút thổi qua hệ ố th ng l ng, lắ ọc bụi và th i ra môi trả ường

Dạng sương mù của VLS có thể được tạo ra bằnng bơm nén dịch từ- 30-200 at qua vòi phun có kết cấu đặc bi t nh rãnh xo n ho c con quay xé ệ ư ắ ặ

tơi dòng dịch thành từng hạt nhỏ có đường kính từ 50 100 µm

ưu đ ểi m của vòi phun áp lực là: Tiêu tốn ít đ ện năng tạo s ng mù 4 i ươ

-10 w kg d/ ịch có năng su t cao song, ấ nhược đ ểi m là không dùng được cho

dịch có độ nhớt cao, ịch có nhiều hạt rắn, hay dễ ị ột khô dính vào đầu d b bphun và dẫn đế ắc nghẽn n t

VLS có thể được tạo sương mù b ng vòi phun khí ng dòng không ằ độkhí được nén đến áp suất 1.5-5 at qua ng t ng tố ă ốc, gi m áp lả ực hút dịch thể VLS và thổi vào một đĩa quay (nhờ hiệu ứng tuabin) v ng, xé nh dòng vă ỏ ật liệu thành các hạt sương mù và thổi vào buồng sấy, ở đây VLS được tiếp xúc

với tác nhân sấy và trao i nhiđổ ệt ẩ khô và được hút ra cyclon lắngm

Ư đ ểu i m c a vòi phun khí động là: Nó có th làm vi c v i h u h t các ủ ể ệ ớ ầ ếloại dịch thể VLS, đĩa ly tâm tâm quay nhờ ệ hi u ứng tua bin có thể ễ d dàng

đ ềi u ch nh v n t c b ng cách thay đổi áp l c khí nén, h th ng làm vi c n ỉ ậ ố ằ ự ệ ố ệ ổđịnh khuyế đ ểt i m là tiêu hao n ng lượng cho việ ạă c t o sương lớn (50-60 w/kg VLS)

Ngoài ra việc tạo sương còn có thể được thực hiện bằng đĩa quay ly tâm Đĩa ly tâm được quay nhờ động cơ qua b t ng tố đạt đến 10.000-ộ ă c

20.000 vòng/phút xé nhỏ dòng v t liệu đượậ c rót vào trung tâm a, thành hđĩ ạt sương mù trong buồng sấy và thực hiện quá trình bốc ẩm đến bột khô được quạt hút ra cyclon lắng s n ph m (5) ả ẩ

Ư đ ểu i m c a đĩa ly tâm là có th t o sương mù cho các lo i VLS có độ ủ ể ạ ạnhớt b t kấ ỳ ể ả ộ k c b t nhão Nhược đ ểi m là giá thành chế ạ t o bộ đĩa v ng cao ă

B ộ đĩa văng quay với vân tốc lớn đòi hỏi công nghệ chế ạo chính xác tuổi thọ t

b ộ truyền ng độ đĩa văng có hạn

1.1.1.2 Cách bố trí đường dẫn vật liệu sấy và tác nhân sấy trong thiết bị sấy phun

Trong thiết bị sấy phun sự tách ẩm diễn ra trong buồng sấy, có nhiều dạng tương tác tách ẩm khác nhau tuỳ vào đặc thù sản phẩm và ý muốn của nhà thiết kế sau đây là một số kiểu tương tác thường gặp

Hình I.2 Máy ấy phun đáy phẳng (Nguồn: Chương 13 Thiết bị sấy) s

Hình I.3 M s áy ấy phun đáy ình ón (Nguồn: Chương 13 Thiết bị sấy) h n

S ự khác nhau của thiết ị ấy phun chủ ếu b s y là khác nhau cách ố tr ật b í v

liệu s và t âấy ác nh n sấy, thực ế t có m s ột ố kiểu như sau (HìnhI.4)

- Kiểu (a) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều từ trên suống và không khí ẩm đi ra ở dưới

- Kiểu (b) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều từ trên nhưng ở bên cạnh và không khí ẩm đi ra ở trên bên cạnh ,sản phẩm đưa ra ngoài nhờ vít tải

- Kiểu (c) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều từ dưới lên và không khí ẩm cùng sản phẩm đi ra ở trên vào xyclon

- Kiểu (d) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi ngược chiều ,vật liệu sấy từ trên suống , tác nhân sấy đi từ dưới lên và không khí ẩm đi ra ở trên

- Kiểu (e) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều từ dưới lên và không khí ẩm đi ra ở trên

- Kiểu (g) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều nhưng vật liệu sấy phun ở trên còn tác nhân sấy vào từ cạnh và không khí ẩm đi ra phía trên Mỗi một kiểu có những ưu, nhược điểm khác nhau, qua khảo sát các hệ thống sấy phu thực tế tại Viện công nghiệp thực phẩm; Trường Đại Học Dược, Trung tâm công nghệ sinh học Đại học Quốc gia Hà Nội, thông qua tạp chí, tài liệu trong và ngoài nước tôi thấy su hướng hiện nay các thiết bị sấy phun đa số là sử dụng theo kiểu (a) vì kiểu này sử dụng phun đĩa nên có thể

áp dụng cho hầu hết các loại vật liệu sấy do đó phạm vi sử dụng sẽ cao hơn

1.1.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng công nghệ, thiết bị sấy phun trong nước

Ở Việt Nam các sản phẩm sử dụng công nghệ và thiết bị sấy phun còn ít được biết đến, chúng ta hoàn toàn phụ thuộc vào thiết bị của nước ngoài do đó

sự áp dụng đại trà trong sản xuất còn nhiều hạn chế

Việc sử dụng công nghệ, thiết bị sấy phun chủ yếu là các công ty liên doanh như: Nestle, Nestea, Nescafe, Vinamilk…chính vì vậy mà chất lượng sản phẩm của các công ty này đã và đang được thị trường rất ưa chuộng, các sản phẩm trong nước sản sản xuất theo các phương pháp cũ không thể so sánh được

Thực tế hi n nay các sản phẩm thực phệ ẩm nhập ngoại cao cấp sử ụ d ng công nghệ ấ s y phun đã có mặt và có doanh thu lớn trên thị trường Việt Nam như các s n phẩm sữa, bột đậu nành, trà tan, cà phê tan, bột cam, bột chanh… ảTuy nhiên, chính tại Việt Nam, chúng ta lại chưa tự ả s n xuất được các loại sản phẩm này m c dù các ngu n nguyên liặ ồ ệu rất dồi dào

Nguyên nhân chính là tại các đơn vị ả s n xuất, nghiên cứu đều thi u hoế ặc

chưa có thiết bị ấ s y phun Một số các sản phẩm dạng bột như ộ b t dinh duỡng trẻ em, b t ngũ ỗộ c c uống liền …chủ ế y u được sản xu t theo công nghấ ệ ấ s y chín các nguyên liệu hạt, nghiền nh , tr n đường ho c ph gia và óng gói ỏ ộ ặ ụ đ

cCác sản phẩm này vì thế có chất lượng dinh d ng, giá trưỡ ị ảm quan thấp, không thể ạ c nh tranh được v i các sớ ản phẩm nhập ngo i Trong khi ạ đó, thị trường các loại bột gi i khát, b t dinh dả ộ ưỡng u ng li n rố ề ấ ộng mởt r ; với nguồn nguyên li u nhiệ ệt đới phong phú và có chất lượng cao nh ng chúng ta ư

lại hoàn toàn chưa tự ản xuất được trong nước s

Đứng tr c thách thứướ c này c a th tr ng, đủ ị ườ òi h i các nhà khoa học cần ỏphải tìm tòi, sáng tạo, nghiên cứu và đưa ra được các sản phẩm mới phục vụ tiêu dùng trong nước, cạnh tranh được với hàng nh p ngoậ ại đang chiếm lĩnh

thị ph n c a hàng Viầ ủ ệt Nam trên chính thị ường Việt Nam tr

Hiện nay, các sản phẩm đồ uống dinh dưỡng và đồ ống giải khát cao cấp u

như ữ s a bột đậu nành u ng liố ề được sản xu t theo công nghn ấ ệ ấ s y phun đang được ưa chu ng trên th tr ng Để tạo ộ ị ườ được các sản ph m này, công ngh và ẩ ệthiết bị luôn đi liền và gắn chặ ới nhau, n u ta có công nght v ế ệ nhưng không

có thiết bị thì không bao giờ ạ t o được sản ph m Có thiẩ ết bị để công nghệ luôn luôn được nghiên c u, hoàn thi n và phát tri n sứ ệ ể ẽ ạ t o được sản phẩm có chất lượng cao, phù hợp thị hiếu ngày càng cao của người tiêu dùng

Thị trường các mặt hàng bột dinh dưỡng và sữa bột rất rộng mở Trong những năm gần đây, thị hiếu người tiêu dùng đã dần ưa chuộng các loại đồ uống cao cấp dạng bột tan uống liền đóng túi thay vì các loại đồ uống giải khát có ga pha chế sẵn đóng chai hay đóng lon (soft drink) Thế nhưng, trên lĩnh vực các loại đồ uống cao cấp dạng bột tan uống liền đóng túi tại Việt Nam hiện nay chưa có một doanh nghiệp nào trong nước sản xuất mà mới chỉ gia công đóng gói các bán sản phẩm nhập từ nước ngoài

Đứng trước thánh thức này của thị trường, đòi hòi các nhà khoa học cần phải tìm tòi sáng tạo nghiên cứu ra được các sản phẩm mới phục vụ người tiêu dùng trong nước, cạnh tranh với hàng ngoại nhập chiếm lĩnh lại thị phần

của hàng Việt Nam trên chính thị trường Việt Nam, xa hơn có thể nghĩ tới việc xuất khẩu

Các sản phẩm đồ uống dinh dưỡng đồ uống chức năng cao cấp được sản , xuất theo công nghệ sấy phun đang rất được ưa chuộng trên thị trường nước

ta, đặc biệt là ở các thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh Các sản phẩm này hiện nay phần lớn là nhập khẩu từ nước ngoài

1.1.3 Một số kiểu thiết bị sấy phun đang được sử dụng và chào bán ở Việt Nam

Hình I.5 Một số hình ảnh thiết bị sấy phun

Đối với các nước phát triển như Mỹ, Đức, Nhật, Thụy Điển… các thiết bị sấy phun thường có công suất lớn (1000 kg hơi nước/h) và giá thành rất cao hàng chục ngàn đô la không phải cơ sở nào cũng có được

Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài với mục đích lựa chọn các thiết bị qui

mô vừa và nhỏ phù hợp với điều kiện Việt Nam; tôi khảo sát các thiết bị của Trung Quốc tập chung vào c c thiết bị có năng suất thấp (Năng suất 5á -150 kg hơi nước/h)

Tính năng kỹ thuật một số mẫu được thể hiện trên bảng I.1

Bảng I.1 : Một số mẫu thiết bị sấy phun

18.000

18.000

18.000

10.000-15.500- 18.000

Nguồn: Công ty thương mại Hoà Thành(2006)

Từ khảo sát, nghiên cứu các thiết bị sấy phun đã có ở Việt Nam và của nước ngoài, qua việc tra cứu tài liệu về thiết bị sấy phun tôi có thể kết luận trong

điều kiện hiện nay khó có thể chế tạo hệ thống thiết bị sấy phun giống như của nước ngoài ở Việt Nam ngoại trừ thiết bị của Trung Quốc

Để phù hợp với tình hình vật tư trong nước, đặc biệt là năng lực chế tạo tại các nhà máy cơ khí của nước ta đề tài chọn thiết bị sấy phun của Trung Quốc làm đối tượng nghiên cứu Tuy nhiên thiết b ịnghiên cứu phải phù hợp với yêu cầu công nghệ, hiện đại, rẻ tiền để thay thế nhập khẩu nhằm giảm đầu tư ban đầu cho các cơ sở sản xuất

Sử dụng công nghệ và thiết bị sấy phun trong sản xuất các sản phẩm bột cao cấp phục vụ cho nhu cầu ngày càng cao của xã hội là một xu hướng tất yếu bởi lẽ trình độ khoa học kỹ thuật đã phát triển tới đỉnh cao, con người với thời đại công nghiệp cần những đồ ăn, uống tiện lợi, gọn nhẹ nhưng phải đảm

bảo giá trị dinh dưỡng và có tác dụng “bảo dưỡng” cơ thể Đối với nước ta

khi mà cơ hội, hội nhập đến rất gần các sản phẩm có chất lượng cao như các loại sữa, các loại bột dinh dưỡng đang chiếm lĩnh thị trường Việt Nam, chúng

ta không tự chủ phát huy thế mạnh về nguồn nguyên liệu nông sản chúng ta sẽ

bị cạnh tranh ngay chính thị trường của ta

1.2 Tổng quan về đậu nành và bột đậu nành

1.2.1 Giới thiệu chung về đậu nành

1.2.1.1 Đặc điểm của cây đậu nành

Đậu nành là một trong các loại cây trồng cổ nhất của nhân loại, được loài người biết đến từ 6 7 nghìn năm trước công nguyên Đậu nành có nguồn gốc -

từ phương Đông, được thuần hoá đầu tiên ở Trung Quốc

Đậu nành thuộc họ đậu Leguminosae, họ phụ cánh bướm, Papilonoideae (Fabaceae ) Nó có tên khoa học là Glycine max (L) Meriil Ở Việt Nam nó

có tên gọi là đậu nành, đậu tương hay đại đậu, tên gọi này được phân biệt rõ ràng với các loại đậu khác như đậu xanh, đậu đỏ…nhưng trên thế giới các

thuật ngữ như Glycine max, Soja hyspyda, hay Glycine soyja dùng để chỉ chung cho các loại đậu mà hạt có màu vàng nhạt, nâu hoặc đen

Đậu nành thuộc loại cây thảo, cây leo, thân mảnh, cao từ 0,8-0,9m có lông

và cành hướng lên trên Lá cây thường mọc cách, có 3 lá chét hình trái xoan Hoa trắng hay tím xếp thành chùm ở nách Quả thường hình liềm, giống quả đậu Hà Lan nhưng có nhiều lông màu vàng nhạt, thắt lại giữa các hạt

Đậu nành là loại cây ngắn ngày điển hình (70-140 ngày), có thể trồng nhiều vụ trong năm theo công thức luân canh và có khả năng thích ứng rộng ở nhiều vùng sinh thái

Đậu nành là loại cây rất nhạy cảm với ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm Đậu nành ưa khí hậu nóng ẩm Cây sinh trưởng bình thường ở 15 - 38oC Nhiệt độ thích hợp nhất cho sự phát triển của cây là 20-30oC, độ ẩm không khí là 81-85% Cây đậu nành cần độ ẩm cao trong suốt thời kỳ sinh trưởng phát triển Thời tiết rét và gió khô nóng ảnh hưởng xấu đến việc ra hoa Đậu nành có khả năng chịu hạn nhưng không chịu úng, lúc ra hoa cần tránh hạn lẫn úng Mặc

dù là cây ưa ẩm song đậu nành dễ dàng vượt qua những ngày nắng hạn kéo dài nhờ bộ rễ cọc rất phát triển Bộ rễ này có khả năng hình thành các nốt sần với sự xâm nhập của vi khuẩn Phizobium Japonicum, có khả năng cố định nitơ từ không khí, tạo độ phì nhiêu cho đất

1.2.1.2 Cấu tạo hạt đậu nành

Quả đậu nành có hình dáng giống quả đậu Hà Lan, dài từ 1,5-5cm, có hình trụ dẹt, mỗi quả chứa từ 1 4 hạt Hạt đậu nành ở Việt Nam thường có màu -vàng nhạt nhưng trên thế giới còn có loại đậu nành có màu nâu hoặc đen nhưng nói chung hạt màu vàng có chất lượng cao hơn hẳn Hạt đậu nành có dạng hình cầu hoặc oval, to hay nhỏ tuỳ theo giống, trọng lượng 1000 hạt khoảng 80-180g

Cấu tạo: Gồm 3 phần

- Vỏ: chiếm 7 8% trọng lượng hạt

Phôi: chiếm 2% trọng lượng hạt

- Lá mầm: chiếm tới 90% trọng lượng hạt, là nơi tập trung chủ yếu các thành phần dinh dưỡng của hạt đậu nành như prôtein, lipit, gluxit…

Các lá mầm được tạo nên từ các tế bào kéo dài, bên trong chứa đầy các thể protein hình cầu, đường kính từ 2-10 micromet Ngoài ra bên trong các lá mầm này còn có nhiều hạt chứa dầu đường kính từ 0,1 0,5 micromet Các thể -protein vẫn được giữ nguyên khi nghiền vừa phải và có thể tách riêng từ bột

đã khử béo Các thể protein này chứa phần lớn là protein của hạt (chiếm khoảng 60 70% protein tổng số), bao gồm protein dự trữ (globulin), có thể bị -thuỷ phân trong gian đoạn hạt nảy mầm để làm chất dinh dưỡng cho phôi sinh trường và phát triển Còn protein cấu trúc hoặc protein chức năng như enzym

và chất kìm hãm enzym thường được định vị trong phần còn lại của vỏ tế bào

1.2.1.3 Thành phần cơ bản của hạt đậu nành

Bảng I.2: Thành phần hoá học của hạt đậu nành

Phần % khối

lượng

% theo trọng lượng chất khô

Protein Nx6.25 Lipid Carbohydrate Tro

phần protein hoà tan trong nước của đậu nành bao gồm chủ yếu là globulin hay còn gọi là glixinin (84%), ngoài ra còn có albumin (5,4%), các hợp chất nitơ phi protein (6%)

Protein đậu nành có giá trị dinh dưỡng rất hoàn chỉnh, không chỉ do nó có mặt với hàm lượng lớn mà còn do nó có chứa đầy đủ các acid amin cần thiết cho cơ thể ở tỉ lệ cân đối hài hoà Mặt khác, một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá giá trị dinh dưỡng của protein đậu nành là khả năng tiêu hóa Người ta đã chứng minh được rằng mức độ tiêu hóa protein của bột đậu nành là 85%, của các dạng tinh khiết hơn như bột concentrated và isolated là 95%

Bảng I.3 : Thành phần các acid amin có trong protein đậu nành [15]

Nguồn FAO(1970) và FAO/ WHO(1993)

Đơn vị: g/16 g Nitơ

STT Amino axit Đậu

nành Lúa mì Ngô Gạo Trứng

rằng đậu nành là một loại cây trồng có giá trị kinh tế cũng như giá trị dinh dưỡng rất cao So với protein của trứng là một nguồn protein lý tưởng, ta thấy thành phần các axit amin trong đậu nành ít hơn, song vẫn có mặt đầy đủ tất cả các axit amin như trong thành phần của trứng

+ Lipid

Hạt đậu nành chứa khoảng 20% dầu có chất lượng cao, trong đó chủ yếu là lipid tự do (17,8%), lipid liên kết chỉ chiếm 2,1% Hàm lượng dầu trong đậu nành phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện canh tác, ít phụ thuộc vào giống

Dầu đậu nành có giá trị sinh học rất cao, có những đặc điểm mà mỡ động vật không thể có được Dầu đậu nành chứa 80 - 93,6 % các acid béo không no như linoleic, oleic, linolenic…Đây cũng là các acid béo không thể thay thế của cơ thể Ngoài ra trong dầu đậu nành còn chứa các photpholipid (chiếm khoảng 0,074 0,091% theo hàm lượng chất khô của hạt), là chất có vai trò vô -cùng quan trọng đối với cơ thể, thường ở dạng kết hợp với protein để tham gia vào việc vận chuyển chất béo và Cholesterol

Ngoài ra, từ axit linoleic và liolenic có thể tổng hợp thành axit arachidonic (vitamin F), axit này rất cần thiết cho cơ thể con người, giúp cơ thể phát triển bình thường, chống suy dinh dưỡng và bệnh khô da

+ Glucid

Hàm lượng glucid trong đậu nành chiếm khoảng 30% theo khối lượng tuyệt đối, song giá trị kinh tế kém hơn nhiều so vởi protein và lipid

Glucid trong đậu nành được chia thành hai loại:

Glucid hoà tan: glucoza, rafinoza, sucroza, stachyoza

Glucid không hoà tan: xelluloza(20%), hemixelluloza(50%), các pectin (30%), tinh bột chỉ khoảng 1%

+ Các thành phần khác

- Acid phytic và muối phytat Acid phytic được định vị trong các thể protein đậu nành và được tách ra cùng với protein đậu nành trong quá trình tách chiết Sự có mặt của các chất này có thể ảnh hưởng đến tính hoà tan và điểm đẳng điện của protein

- Các chất khoáng: Hàm lượng tro trung bình trong đậu nành là 4,6% Tro đậu nành rất giàu sắt và kẽm

- Các Vitamin: Đậu nành có chứa hầu hết tất cả các loại Vitamin đặc biệt là các vitamin nhóm B như: B1 94, B2 0,22 và acid nicotinic 2,20 (mg/100g - - -đậu)

- Các yếu tố phản dinh dưỡng

+ Các Hemaglutinin

Người ta đã xác định được có ít nhất 4 loại protein đậu nành có khả năng gây vón cục hồng cầu thỏ và chuột Những protein này được gọi là hemaglutinin, nó không chỉ có mặt trong đậu nành mà còn trong nhiều loại đậu đỗ khác Loại hemaglutinin chính được tách ra trong đậu nành là glyco protein, trong đó chứa 4,5% manoza và 1% glucosamine Các hemaglutinin bị

vô hoạt bởi pepsin nên có thể không tồn tại khi đi qua dạ dày

+ Các saponin:

Saponin có mặt trong đậu nành với hàm lượng 0,5% Đây là tổ hợp các glucosit của các rươụ triterpenoid, khi thuỷ phân bằng axit sẽ cho ta rượu

triterpenoid và đường khử hoặc sopogenin Saponin có tính phân cực, không tan trong hexan nên còn lại trong bột đậu nành đã tách béo Các nghiên cứu gần đây cho thấy saponin vô hại đối với chuột và gà ở tỷ lệ 0,5 –3 % trong khẩu phần.Về mặt dinh dưỡng, người ta coi Saponin là một trong những yếu

tố phản dinh dưỡng song về y học thì đây lại là một trong những nhân tố quan trọng có thể dùng điều trị một số bệnh trong đó có HIV/AIDS

+ Các yếu tố không xác định:

Ngoài các chất ức chế như antitrysin và Hemaglutinin trong đậu nành còn

có một số yếu tố gây đầy hơi, chậm lớn khác Các yếu tố này có nhiều trongbột đậu nành nhưng rất ít trong các sản phẩm protein dạng isolated và concentrated Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự đầy hơi gây ra là do quá trình lên men các đường có phân tử lượng thấp như Rafinose, Stachyose Các đường này có trong đậu nành với hàm lượng khoảng 3 5% Do trong hệ tiêu -hoá của người không có enzym alfa galactoxydaza nên các đường này được chuyển đến ruột già trong trạng thái không đổi và tại đó bị lên men bởi vi khuẩn lactic, tạo thành khí và hơi

- Các hợp chất Phenolic

- Các hợp chất nitơ phi protein

+ Các biện pháp loại trừ các chất phản dinh dưỡng

- Với antitrysin

Xử lý nhiệt là biện pháp chủ yếu để vô hoạt antitrysin trong đậu nành Trong đó thời gian xử lý nhiệt, nhiệt độ, kích thước các phần tử, độ ẩm … là các yếu tố ảnh hưởng đến mức độ vô hoạt TI Sự hấp bằng hơi nước ở 1000C trong thời gian 15 phút có thể vô hoạt hơn 95% TI đậu nành đã loại béo dạng mảnh dẹt Nhờ đó khả năng tiêu hoá của protein cũng cao hơn Đối với đậu nành nguyên hạt hoặc dạng lá mầm, sau 20 phút xử lý nhiệt chỉ vô hoạt được một phần TI do kích thước các phần tử quá lớn đậu nành ngâm qua đêm đến

độ ẩm trên 60%, chỉ cần sau 5phút xử lý nhiệt cũng loại được gần hết TI Theo Collins và Sander việc tách vỏ đậu nành cũng góp phần loại 4,3% hoạt tính TI Hạt đậu nành ngâm lên mầm trong 3 ngày, mỗi ngày tưới nước 2lần cũng giúp loại bỏ 13,2% hoạt tính TI Theo Rackis 1974 thì sự phá huỷ hoàn -toàn các TI để đạt được hiệu quả sử dụng protein cao nhất trong một số sản phẩm đậu nành là không cần thiết

+ Hemaglutinin

Các hemaglutinin rất dễ dàng bị phá huỷ bởi nhiệt độ Khoảng 1/2 lượng hemaglutinin sẽ bị mất đi trong quá trình tách chiết Do đó hemaglutiin hoàn toàn không phải là vấn đề đáng lo ngại nếu các sản phẩm đậu nành được xử lý nhiệt đầy đủ

+ Các yếu tố gây đầy hơi

Nguyên nhân gây ra sự đầy hơi khi ăn một số sản phẩm đậu nành là sự chuyển hoá các oligosacaride ở ruột già Có thể giảm thiểu các yếu tố này bằng cách lên mầm hạt đậu nành, tạo ra các giống đậu nành mới có chứa ít các đường hoà tan, hoặc xử lý bằng enzym alfa galactoxydaza

1.2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ đậu nành trên thế giới và ở Việt

Hình I.6 Biểu đồ sản lượng và tiêu thụ đậu nành trên thế giới

từ năm 1965 đến năm 2005 Nguồn: USDA-

Nhìn vào biểu đồ trên ta thấy tình hình sản xuất và tiêu thụ đậu nành trên thế giới ngày một tăng, lượng đậu nành sản xuất và tiêu thụ ở mức khá cân bằng Điều này chứng tỏ đậu nành ngày càng được trồng ở khắp mọi nơi trên thế giới, các sản phẩm từ đậu nành ngày càng phong phú, đa dạng nên ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi

Bảng I.4 Sản lượng đậu nành ở một số quốc gia và trên thế giới

Nguồn: FAO Commerce Yearbook (Đơn vị: triệu tấn)

Indonesia 443 488 1200

Qua các số liệu nói trên ta thấy sản lượng đậu nành trên thế giới tăng vọt theo thời gian Sản lượng đậu nành ở hai nước Brazil và Acgentina tăng nhanh với tốc độ chóng mặt Ở Mỹ, đậu nành và các sản phẩm chế biến từ đậu nành chủ yếu là khô dầu đã trở thành mặt hàng nông sản xuất khẩu chủ yếu Đây là mặt hàng được coi là “vị cứu tinh của đồng đôla”, là mặt hàng có vị trí chiến lược, mang về nguồn lợi nhuận đáng kể cho Mỹ

Đậu nành ở Trung Quốc được trồng chủ yếu ở vùng đồng bằng sông Hằng (chiếm 45% sản lượng đậu nành cả nước) Trước kia, Trung Quốc là nước xuất khẩu các sản phẩm đậu nành thì nay đã trở thành nước nhập khẩu đậu nành nhiều nhất thế giới (5,8 triệu tấn/năm), tiếp theo là Nhật Bản (4,8 triệu tấn/năm)

Hoài-Ở Brazil, hơn 80 triệu ha đất là để trồng ngũ cốc trong đó có đậu nành Hoài-Ở Achentina hơn 8 triệu ha đất chỉ sử dụng để trồng đậu nành Ngoài ra Ấn Độ cũng dự kiến sẽ tăng từ 8 triệu ha đất trồng đậu nành hiện nay lên 10 triệu ha vào năm 2010

1.2.2.2 Tại Việt Nam

Bảng : Tình hình sản xuất đậu nành ở Việt NamI.5

( Theo niên giám thống kê năm 2004)

Trong vòng 21 năm qua (từ 1985 2005) diện tích, năng suất v- à sản lượng đậu nành ở nước ta đã không ngừng tăng lên Trước đây, việc sản xuất đậu nành chỉ bó hẹp trong phạm vi nhỏ, thuộc các tỉnh miền núi phía Bắc như Cao Bằng, Lạng Sơn…đến nay, cây trồng này đã có mặt gần như ở khắp mọi nơi, các tỉnh có năng suất và sản lượng đậu nành đứng đầu cả nước là Hà Tây, Sơn La, Đồng Tháp, Đắc Lắc

Giá trị của đậu nành

Đậu nành là loại cây trồng được đánh giá cao về nhiều mặt Khoa học ngày càng phát triển, người ta càng phát hiện thêm những giá trị tiềm tàng của đậu nành Từ lâu, người ta đã coi đậu nành là “hạt thần kì”, “vàng mọc từ đất”, hay là “ kho protein và lipit ” Ngày nay người ta coi đậu nành như một loại cây trồng hiện đại

- Giá trị kinh tế và giá trị dinh dưỡng

Giá trị dinh dưỡng của một loại thức ăn không tương đương với giá thành của nó Hạt đậu nành là một điển hình Đậu nành rất rẻ nhưng giá trị dinh dưỡng rất cao Các chuyên gia dinh dưỡng cho đậu nành là “thịt chay” vì có tới 40% protid, 20% lipid Đây cũng là hai thành phần quan trọng nhất, quyết định giá trị của đậu nành Ngoài ra trong đậu nành còn có khá nhiều kẽm và sắt và nhiều loại muối khoáng, vitamin như B1, B2, E, trong 100g đậu có chứa 200-300 mg canxi

Protein đậu nành được coi là nguồn protein quan trọng nhất, chiếm 70% protein tiêu thụ trên toàn thế giới Protein đậu nành không chỉ có giá trị cao do

có số lượng lớn mà còn do nó dễ tiêu hoá, chứa đầy đủ các acid amin ở tỉ lệ cân đối hài hoà, chất lượng tương đương với protein của thịt nên nó còn được coi là thịt của người nghèo Một cốc đậu nành có lượng protein bằng 250g thịt cừu hoặc 100g cá, 8 cốc sữa bò hoặc 6 quả trứng Đậu nành giàu chất dinh dưỡng nhất trong số các loại rau Từ đậu nành người ta có thể chế biến ra trên

300 loại thực phẩm có gíá trị dinh dưỡng cao như sữa đậu nành, đậu phụ, sôcôla đậu nành, thịt nhân tạo, tương, chao, tào phớ…Tất cả đều mang lại cho con người một nguồn dinh dưỡng dồi dào Các phụ phẩm của quá trình sản xuất ra các sản phẩm nói trên còn được tận dụng để làm thức ăn gia súc

Với hàm lượng lipid chiếm khoảng 20% trọng lượng hạt, đậu nành là loại cây chứa hàm lượng dầu cao thứ hai (sau lạc) Dầu đậu nành cũng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực đặc biệt để sản xuất dầu ăn thực vật, dần dần để thay thế các loại mỡ động vật Một phần nhỏ chất béo đậu nành được sử dụng

để làm dung môi, chất nhũ hoá, nhựa…

Ngoài ra đậu nành còn được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác như xà phòng, sơn, mực in, chất dẻo, cao su nhân tạo, thuốc trừ sâu…Hầu hết các sản phẩm từ đậu nành đều được đánh giá là sản phẩm “thân thiện với môi trường” Hệ thống xe buýt của thành phố Wasington DC ngày nay đều hoạt động nhờ nguồn nguyên liệu sạch, đó là dầu diezel sinh học sản xuất từ đậu nành 1/2 số báo được in tại Mỹ dùng mực sản xuất từ đậu nành

Trong nông nghiệp, đậu nành dược coi là loại cây có giá trị cải tạo đất vì

nó có bộ rễ cọc phát triển,có khả năng cố định nitơ của khí quyển nhờ các nốt sần ở rễ

Như chúng ta đã biết, thực phẩm chức năng là loại thực phẩm ngoài giá trị dinh dưỡng, nó còn chứa các hoạt chất sinh học cần thiết cho việc phòng và đièu trị bệnh Trong số các loại thực phẩm này thì đậu nành chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng Đã có rất nhiều nghiên cứu cho thấy trong khẩu phần ăn

có đậu nành giúp ức chế và kìm hãm sự phát triển của nhiều loại ung thư như ung thư ruột kết, ung thư tuyến tiền liệt, ung thư gan…Đối với các bệnh nhân tiểu đường hoặc cao huyết áp, các bác sĩ cũng khuyến cáo nên sử dụng nhiều đậu nành trong khẩu phần ăn hàng ngày Đặc biệt một số nghiên cứu gần đây

còn chỉ rằng đậu nành còn có tác dụng đối với các bệnh nhân HIV/AIDS đang trong giai đoạn điều trị Hợp chất isoflavone trong đậu nành chính là nhân tố chủ chốt đem lại hiệu quả này Các sản phẩm được chế biến từ đậu nành không chỉ có giá trị dinh dưỡng cao mà còn được sử dụng rộng rãi, kể cả đối với các bệnh nhân tiểu đường hoặc những người không dung nạp được Lactose trong sữa bò

Hai thành phần Lecitin và casein có thể dùng riêng hay phối chế làm thuốc

bổ dưỡng, làm tá dược Stigmasterol dùng trong tổng hợp Progesterol

Trong công nghiệp thực phẩm, bột đậu nành được dùng để chế môi trường nuôi cấy nấm mốc kháng sinh, hoặc để chế ra các loại acid amin như acginin, acid glutanic…

Bột đậu nành sau khi đã tách béo hoặc nước đậu nành sau khi đã tinh chế còn được dùng để chế men ureaza, một loại thuốc thử đặc hiệu đối với ure trong hoá sinh

1.2.3 Một số sản phẩm bột đậu nành

1.2.3.1 Bột đậu nành nguyên béo

Bột đậu nành nguyên béo thu được bằng cách hấp đậu trong hơi nước 1-2h

để giảm mùi vị đặc trưng và vô hoạt enzym Lipoxydaza cũng như một số enzym khác Sau đó hạt đậu được sấy đến độ ẩm < 5%, xay tách vỏ, nghiền mịn và cho qua rây

1.2.3.2 Protein soya concentrated

Protein soya concentrated là một loại bột đậu nành cao cấp, có hàm lượng protein cao (từ 50 70%) Sản phẩm này có thể thu được từ bột đậu nành đã -tách béo, kết tủa protein rồi loại bỏ các thành phần khác như đường hoà tan trong nước, tro…

Đây cũng là sản phẩm mà đề tài nghiên cứu này hướng tới, song sản xuất theo phương pháp sấy phun dịch sữa đậu nành Do đó hàm lượng lipid trong bột Concentrated sản xuất theo phương pháp này còn khá cao

1.2.3 Soya 3 Protein isolated

Soya Protein isolated là dạng protein đậu nành tinh khiết nhất, thu được bằng cách xử lý soya protein concentrated, tiếp tục loại bỏ thêm các Polysaccarit không tan, nhờ đó hàm lượng protein trong sản phẩm này có thể đạt tới 90%

Sau khi kết tủa protein bằng axit như sản xuất soya protein concentrated, ta

ly tâm lọc kết tủa, trung hoà lại bằng kiềm rồi sấy ta thu được isolated dạng dẫn xuất Natri có khả năng hoà tan cao

Ngoài các sản phẩm kể trên, từ đậu nành người ta còn sản xuất ra rất nhiều loại thực phẩm có giá trị khác, được sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới như:

- Sản xuất thức ăn dinh dưỡng cho trẻ em

- Sử dụng trong công nghệ sản xuất bánh, kẹo, các loại mứt

- Sử dụng trong công nghệ sản xuất bánh mì, snack

- Sử dụng trong công nghệ sản xuất mì sợi, mì ống

- Chế biến các loại thực phẩm để ăn chay, ăn kiêng

Thậm chí từ những thành phần thường bị loại bỏ như Okara, vỏ trên thế giới, người ta cũng đã tận dụng những phụ phẩm này để sản xuất nhiều loại thực phẩm có giá trị như các loại bánh mì, bánh quy và snack (vỏ và okara có thể thay thế tới 30% bột mì Các sản phẩm này có ý nghĩa không chỉ về mặt ) thực phẩm mà còn giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường do các phế phẩm không được xử lí này thải ra

Song ở Việt nam, do cũn nhiều hạn chế về trang thiết bị và cụng nghệ nờn cỏc sản phẩm từ đậu nành chưa thực sự phong phỳ, đặc biệt là cỏc sản phẩm bột đậu nành giàu protein thỡ chưa cú cơ sở nào sản xuất trong khi cỏc sản phẩm này được sử dụng rộng rói và cú nhiều ứng dụng trong cụng nghiờp thực phẩm

Từ phõn tớch tổng quan tài liệu về thiết bị và cụng nghệ sấy phun tụi đưa

ra mục tiờu của đề tài như sau:

Mục tiêu của đề tài:

- Xõy dựng được qui trỡnh cụng nghệ ể sản xuất: Bột ậu nành uống liền đ đtheo phương phỏp sấy phun

- Xỏc định cỏc thụng số thiết bị và tớnh toỏn thiết kế thiết bị sấy phun

Để đạt được mục tiờu trờn đề tài thực hiện cỏc nội dung chớnh như sau :

N dội ung 1: Nghiờn cứu qui trỡnh sản xuất sữa bột đậu nành uống liền bằng cụng nghệ sấy phun

I Khảo sỏt thành phần lý hoỏ của nguyờn liệu

II Nghiờn cứu một số thụng số kỹ thuật của qui trỡnh cụng nghệ

1 Nghiờn cứu ảnh hưởng của vỏ hạt tới chất lượng dịch sữa

2 Nghiờn cứu ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hydrat của hạt đậu nành

3 Nghiờn cứu ảnh hưởng của chần đến mựi vị của dịch sữa đậu nành

4 Nghiờn cứu ảnh hưởng của tỷ lệ đậu/nước đến khả năng trớch ly dịch sữa

5 Nghiờn cứu ảnh hưởng của cú và khụng gia nhiệt sau ọc đến mựi, dịch l sữa đậu nành

6 Nghiờn cứu ảnh hưởng của cú và ụkh ng rửa bó tới nồng độ chất khụ dịch sữa đậu nành

7 Nghiờn cứu lựa chọn phương phỏp đồng hoỏ

8 Nghiờn cứu lựa chọn chất nhũ hoỏ ổn định dịch sữa đậu nành

9 Nghiên cứu các thông số kỹ thuật của quá trình sấy phun tới chất lượng sản phẩm

10 Nghiên cứu công thức phối chế sữa bột đậu nành uống liền

III Xây dựng qui trình công nghệ sản xuất sữa bột đậu nành uống liền:

N ội dung2: Thiết kế thiết bị sấy phun

I Phân tích chọn phương án thiết kế

II Tính toán hệ thống sấy phun

1 Chọn chế độ sấy phun

2 Tính toán cân bằng nhiệt độ

3 Tính toán năng lượng

2 Nguyên lý hoạt động và vân hành các thiết bị sấy phun

3 Các thông số kỹ thuật thiết bị sấy phun

4 Các hiện tượng thường xuyên xảy ra trong quá trình sấy phun, nguyên nhân và hướng khắc phục

PHẦN II NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên liệu

2.1.1 Hạt dậu nành

Viện khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp cung cấp, gồm các giống: AK06, VX92, VX93, DT84, DT12, DT26, DT22 Đây là các giống đậu được khuyến cáo là có chất lượng cao, khả năng chống chịu sâu bệnh tốt và được trồng phổ biến ở Việt Nam Sau khi khảo sát tính chất lý hoá của những giống đậu này, lựa chọn loại đậu có chất lượng cao nhất, hàm lượng protein lớn nhất và dùng làm đối tượng nghiên cứu

2.1.2 Vật tư cho chế tạo thiết bị sấy phun

- Đĩa phun thuỷ động, quạt hút, bộ rơ le điều khiển, trở nhiệt mua của hãng Cheng sun (Trung Quốc)

- Vật liệu sử dụng chế tạo Inox-304

- Máy cất đạm Micro Kendan

- Thiết bị chiết chất béo Soxlet

- Máy đo pH cầm tay

- Máy đo mật độ quang OD

- Chiết quang kế

- Máy phân tích sắc kí GC MS Hitachi Nhật Bản- – –

- Thiết bị xay, lọc và gia nhiệt sục hơi trực tiếp dây chuyền công nghệ - của Hàn Quốc

- Thiết bị sấy phun CSD Centrifuge Spray Dryer LPG-5) kiểu đĩa phun ((Thiết bị có năng suất bay hơi 5kgẩm/h và công suất tiêu thụ 9,75kW/h) 2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu công nghệ:

2.3.1.1 Phương pháp phân tích lý hoá

a Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy đến trọng lượng không đổi theo TCVN 2625-78 và TCVN 2642 78-

g Xác định hàm lượng Gluxit bằng Kali Ferixianua

2.3.1.2 Phương pháp xác định số lượng vi sinh vật

a Xác định chỉ tiêu vi sinh vật tổng số bằng phương pháp nuôi cấy trong môi trường TGA (trypton Glucoza agar)

b Xác định số bào tử nấm men, nấm mốc bằng phương pháp nuôi cấy trong môi trường YGC (Yeast Glucose Chloramphenicol)

c Xác định số lượng E.Coli và Coliform bằng phương pháp nuôi cấy trong môi trường Endo

2.3.1.3 Phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan của sản phẩm

Đánh giá chất lượng cảm quan của sản phẩm bằng phương pháp thử thị hiếu

và so sánh cặp đôi

X ử lý số ệ li u:

Dùng chuẩn χ2 để kiểm định thống kê:

Cụng thức tớnh :

χ2 = ∑

T

T) -

Trong đó:

Q: Các giá trị quan sát được

T: Giá trị lý thuyết với giả thuyết là A = BNếu giá trị χ2 tính được lớn hơn hoặc bằng giá trị 2

tc

χ (khi bình phương tiêu chuẩn) ở một mức ý nghĩa nào đó thì hai mẫu được coi là khác nhau ở α

2.3.1.4 Phương pháp xác định qui trình sản xuất sữa bột đậu nành uống

liền bằng phương pháp sấy phun

- Xác định một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của sữa bột đậu

nành (thời gian ngâm, thời gian chần, tỉ lệ đậu /nước, ổn định dịch sữa đậu

nành, các thông số sấy phun ) bằng phương pháp thực nghiệm

- Đánh giá chất lượng sữa đậu nành theo phương pháp cảm quan và sắc

ký khí từ các mẫu sữa đậu nành thu được theo sơ đồ I.1.:

Sơ đồ 1 Qui trình sản xuất sữa đậu nành cho phân tích I.

2.3.2 Phương pháp ếtthi k ế thi b : ết ị

2.3.2.1 Phương pháp lựa chọn phương án thiết kế trên cơ sở khảo sát các thiết bị sấy phun đang được sử dụng ở Việt Nam phân tích đánh giá nguyên lý làm việc, nguyên tắc tạo sương mù

2.3.2.2 Tính toán calorife điện, hơi theo phương pháp cân bằng nhiệt ẩm 2.3.2.3 Lựa chọn quạt hút trên cơ sở tính toán trở lực đường ống

2.3.2.4 Tính toán kích thước thùng sấy trên cơ sở lựa chọn vận tốc đĩa phun, vận tốc và hướng gió tác nhân sấy

2.3.2.5 Tính toán cyclon trên cơ sở tính toán lưu lượng, thể tích quạt tra bảng chọn các thông số kỹ thuật

2.3.2.6 Phương pháp thực nghiệm xây dựng nguyên lý hoạt động và cách khắc phục các sự cố thường xảy trong quá trình sản xuất

2.3.3 Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm trên thiết bị sấy phun chế tạo:

2.3.3.1 Đánh á gi chất ượng l thiết ị theo phương pháp thực b nghiệm

2.3.3.2 Đánh á gi chất ượng s l ản phẩm theo phương pháp phân tích và đánh giá cảm quan, so sánh với c mác ẫu tương tự êtr n th trị ường

PHẦN III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu qui trình sản xuất sữa bột đậu nành uống liền bằng công nghệ sấy phun

3.1.1 Khảo sát thành phần lý hóa của nguyên liệu

Để có cơ sở lựa chọn một trong số 7 giống đậu nành đang được trồng phổ biến ở Việt Nam hiện nay, tiến hành phân tích các thành phần hóa học cơ bản

và có tiến hành so sánh chất lượng các giống đậu này với đậu nành Trung Quốc Kết quả phân tích được thể hiện trong bảng III.1

Bảng III.1: Thành phần hoá học của 7 giống đậu nành

Qua bảng số liệu III.1 cho thấy :

- Hàm lượng protein trong đậu nành VX93 là cao nhất (39,43%), tiếp đến

là DT26(38,47%), thấp nhất là giống DT12 và DT22(36,59%)

- So với mẫu đậu nành Trung Quốc, hàm lượng protein của một số giống đậu nành Việt nam cao hơn ( như VX93, DT26) chứng tỏ đậu Việt Nam có chất lượng không thua kém đậu Trung Quốc

- Hàm lượng chất béo trong giống VX93 là cao nhất, như vậy có thể thấy đây là giống có tính chất gần giống với đậu nành Trung Quốc vì các giống đậu nành Trung Quốc thường có hàm lượng protein và lipid đều cao, không giống như đậu nành Việt Nam, hàm lượng protein càng cao thì lipid càng thấp

và ngược lại

- Hàm lượng Gluxid của giống AK06 là cao nhất, tiếp đó đếnVX93, thấp nhất là giống DT12 Hàm lượng Gluxid của đậu nành Trung Quốc thấp hơn

so với đậu nành Việt Nam

Bên cạnh việc phân tích các thành phần hóa học cơ bản, tiến hành phân tích một số tính chất vật lý của nguyên liệu và cũng tiến hành so sánh với đậu nành Trung Quốc Kết quả thu được như sau :

Bảng III.2: Thành phần tính chất lý học của 7 giống đậu nành

Mẫu Tỷ lệ vỏ KL 1000

hạt Màu sắc hạt

Hình dạng hạt

VX92 11,52 133,7376 vàng ngà,

nhẵn mặt hạt bẹt VX93 9,68 128,8438 vàng ngà, mặt hạt tròn bẹt

xốp AK06 10,16 126,2097 vàng ngà bóng hạt tròn bẹt

China 8,75 165,67 vàng đậm,

bóng

Hạt tròn đều

- Đậu nành Việt nam có kích thước và trọng lượng nhỏ hơn so với đậu nành Trung Quốc

- Tỉ lệ vỏ của giống VX92 là cao nhất, của DT26 là thấp nhất, của VX93 cũng tương đối thấp, chỉ sau DT26

- Đậu nành Trung Quốc có tỷ lệ vỏ thấp hơn so với đậu nành Việt nam

- Giống DT26 có khối lượng 1000 hạt cao nhất, chứng tỏ kích thước và trọng lượng hạt lớn nhất nhưng vẫn nhỏ hơn đậu nành Trung Quốc

Mục tiêu của đề tài là chọn giống đậu nành có hàm lượng protein cao nhất, xét thấy giống VX93 đáp ứng được yêu cầu này Hơn nữa đây là giống có năng suất cao, được trồng phổ biến ở nhiều nơi, đã được công nhận là giống quốc gia Đề tài quyết định lựa chọn giống VX93 để làm đối tượng thực hiện các nghiên cứu tiếp theo

3.1.2 Nghiên cứu một số thông số kỹ thuật của qui trình công nghệ

3.1.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của vỏ hạt t ới chất ượng ịch ữa l d s

A Ảnh hưởng của vỏ hạt tới thu hồi dịch sữa:

Vỏ đậu nành là nơi chứa nhiều các yếu tố phản dinh dưỡng, là nguyên nhân gây ra mùi vị không tốt cho các sản phẩm đậu nành.Vì vậy việc tách vỏ

là một trong những biện pháp hữu hiệu để nâng cao chất lượng cho các sản phẩm đậu nành

Tiến hành một loạt các thí nghiệm sản xuất sữa đậu nành từ các nguyên liệu khác nhau là đậu nành đã tách vỏ và chưa tách vỏ, ở cùng một tỷ lệ đậu :