Đồ án kĩ thuật thực phẩm quá trình và thiết bị tiệt trùng sữa đậu nành năng suất 500 lít sản phẩm h

Chất khoáng chiếm khoảng 5%trọng lượng chất khô của hạt đậu nành, trong đó đáng chú ý nhất là canxi,phosphor, mangan, kẽm, sắt.Trong hạt đậu nành có chứa một số enzyme như: Urease chống

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÁO CÁO

ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TIỆT TRÙNG SỮA ĐẬU

DANH SÁCH THÀNH VIÊN TRONG NHÓM 5A

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tìm hiểu về đậu nành và sản phẩm sữa đậu nành

1.1.1 Tìm hiểu về đậu nành

1.1.2 Tìm hiểu về sữa đậu nành

1.2 Tìm hiểu về quá trình tiệt trùng 11

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA ĐẬU NÀNH TIỆT TRÙNG 13

2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất: 13

2.2 Thuyết minh quy trình sản xuất 14

2.2.1 Ngâm 14

2.2.3 Lọc 15

2.2.4 Gia nhiệt (Nấu) 15

2.2.5 Phối trộn 16

2.2.6 Bài khí 17

2.2.7 Đồng hóa 17

2.2.8 Tiệt trùng 18

2.2.9.Rót sản phẩm 19

2.2.10 Thành phẩm 19

CHƯƠNG 3 CÂN BẰNG VẬT CHẤT NGUYÊN LIỆU 20

3.1 Quá trình rót vô trùng 21

3.2 Quá trình tiệt trùng 21

3.3 Quá trình đồng hóa 22

3.4 Quá trình phối trộn 22

3.5 Quá trình gia nhiệt (Nấu) 23

3.6 Quá trình lọc 24

3.7 Quá trình nghiền ướt 25

3.8 Quá trình ngâm 26

LỜI MỞ ĐẦU

Sữa là nguồn thực phẩm thơm ngon, bổ dưỡng Công nghệ chế biến sữangày càng phát triển mạnh mẽ cho ra đời các sản phẩm sữa rất đa dạng Từnguyên liệu sữa người ta có thể sản xuất ra hàng loạt các thức uống như: sữa tiệttrùng, sữa bột, sữa cô đặc, fomat,… và cũng là nguyên liệu cho một ngành sảnxuất bánh, kẹo

Ngày nay, chúng ta có thể sử dụng sữa có nguồn gốc động vật cũng như thựcvật làm nguồn cung cấp dinh dưỡng cho cuộc sống hàng ngày Một trong số đó

là sữa đậu nành - loại sản phẩm rất được người tiêu dùng ưa chuộng vì giàu chấtdinh dưỡng, chất lượng đảm bảo, giá thành rẻ Theo phương pháp truyền thống,sữa được chế biến bằng cách ngâm đậu nành trong nước, sau đó nghiền, lọc vàcuối cùng là nấu Tuy nhiên sản phẩm thu được vẫn còn mùi đậu, làm giảm giátrị cảm quan, đồng thời bảo quản được không lâu Hiện nay, với kỹ thuật hiệnđại chúng ta có thể tạo ra những sản phẩm sữa đậu nành tiệt trùng có chất lượngtốt hơn dinh dưỡng hơn

Để hiểu rõ hơn về sữa đậu nành tiệt trùng, chúng em xin thực hiện đề tài:

“ Quá trình và thiết bị tiệt trùng sữa đậu nành năng suất 500 lít sản phẩm/h ”.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tìm hiểu về đậu nành và sản phẩm sữa đậu nành:

dưới 150g Loại to thường có tỉ lệ vỏ thấp, chỉ khoảng 6%, loại nhỏ có khi lênđến 9,5%.

Cấu tạo hạt đậu nành gồm 3 phần: Vỏ chiếm 8% trọng lượng của hạt, làlớp ngoài cùng, có nhiều màu khác nhau, đặc trưng cho từng loại giống, thường

có màu vàng hay màu trắng, hàm lượng anthocyane quyết định màu của vỏ hạt

Vỏ có tác dụng bảo vệ phôi mầm, chống lại sự xâm nhập của nấm và vi khuẩn.Phôi hạt chiếm 2% trọng lượng hạt Phôi là rễ mầm, là phần sinh trưởng của hạtkhi hạt lên mầm Tử diệp chiếm 90% trọng lượng hạt

(Trịnh Thị Hiền, 2020)

c Thành phần hóa học trong hạt đậu nành

Thành phần hóa học cơ bản của hạt đậu nành được thể hiện trong bảngsau:

Các phần

của hạt đậu

Tỷ lệ % trọng lượng hạt

Thành phần, % trọng lượng khô Protein

(%)

Lipid (%)

Cacbohydrate (%)

Tro (%) Nguyên hạt 100 40,0 20,0 35,0 5,0

Nhân

(Tử diệp) 90,3 43,0 23,3 29,0 5,0

Vỏ hạt 7,3 8,8 1,0 86,0 4,3

Phôi 2,4 41,0 11,0 43,0 4,4

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của hạt đậu nành

Hàm lượng protein trong hạt đậu nành dao động từ 29,6-50,5, trung bình36-40% Các nhóm protein đơn giản anbumin, globulin, gutelin, prolamin chiếmhàm lượng nhỏ không đáng kể Có thể nói protein đậu nành gần giống proteintrứng Protein đậu nành chứa hàm lượng axit amin không thay thế gồm có:Triptophan, treonin, lơxin, lizin, izoldxin, methionin, valin, fenilalanin

Hàm lượng lipd trong đậu nành dao động từ 13,5-24% trung bình chiếm18% trọng lượng khô Trong nhóm lipid của đậu nành có 2 thành phần đượcxem là quan trọng chiếm khoảng 20% trọng lượng chất khô trong hạt Lipid cónhiều ở nhân đậu nành bao gồm hai thành phần chính là glyceride và lecithin.Glyceride đậu nành chứa nhiều acid béo không no khoảng 50-60% acid linoleicnên dầu đậu nành được coi là thực phẩm có giá trị sinh học cao

Cacbohydrat trong đậu nành chiếm khoảng 34% khối lượng chất khô,trong đó hàm lượng tinh bột không đáng kể Cacbohydrat được chia làm 2 loại:Đường tan 10% sucrose 5%, stachyose 4%, rafinose 1% Chất xơ không tan20%, hỗn hợp polysaccharide và dẫn xuất của chúng, chủ yếu là cellulose,hemicellulose và các hợp chất của acid peptid Chất khoáng chiếm khoảng 5%trọng lượng chất khô của hạt đậu nành, trong đó đáng chú ý nhất là canxi,phosphor, mangan, kẽm, sắt.

Trong hạt đậu nành có chứa một số enzyme như: Urease chống lại sự hấpthụ các chất đạm qua thành ruột, do đó không nên ăn đậu nành sống Lipazathuỷ phân glyceric tạo thành glycerin và acid béo Phospholipase thuỷ phân estecủa acid acetic Lipoxienase xúc tác phản ứng chuyển H2 trong acid béo.Amylase là enzyme thuỷ phân tinh bột Người ta thường bổ sung enzymeamylase trong các chế phẩm đậu nành như bột sữa đậu nành, có tác dụng tăngcường sinh lực chống suy dinh dưỡng ở trẻ em, cung cấp chất đạm cần thiết chocon người Trong đậu nành tro chiếm khoảng 4,6%

1.1.2 Tìm hiểu về sữa đậu nành

Hình 1.3 Sữa đậu nành

a Khái niệm:

Sữa đậu nành là sản phẩm thu được từ quá trình nấu dịch sữa đậu (tứcdung dịch thu được khi tiến hành trích ly hạt đậu nành) Đây là dạng nhũ tương

có giá trị dinh dưỡng tương tự sữa bò, có ưu điểm là tránh được những bệnhtruyền nhiễm từ động vật lây sang Ngoài ra, do một số tính chất riêng, sữa đậunành đặc biệt dùng rất tốt cho người già, người bệnh tiểu đường, táo bón và trẻ

em mà cơ thể bị dị ứng với sữa động vật (sữa bò, sữa dê, )

Sữa đậu nành là một nguồn dinh dưỡng giàu protein và vitamin nhóm B,trong sữa đậu nành có chứa chất isoflavones có tác dụng làm giảm LDL(cholesterol có hại) Tuy nhiên trong sữa đậu nành không có nhiều Calcium nêncác nhà sản xuất thường bổ sung Calcium vào sản phẩm

b Thành phần dinh dưỡng

Tỉ lệ giữa đậu nành và nước trong quá trình sản xuất sữa đậu nành có thểthay đổi từ 1:5 đến 1:10, sự thay đổi này sẽ ảnh hưởng đến thành phần và chấtlượng của sữa, điều đó được thể hiện trong bảng sau:

Tỉ lệ

Đậu :

Nước

Tổng hàm lượng chất khô (%)

Protein (%)

Chất béo (%)

Carbohydrate (%)

Tro (%)

c Các thành phần có trong sữa đậu nành:

Hạt đậu nành

Đậu nành là nguyên liệu chính trong công nghệ sản xuất sữa đậu nành vìvậy nên chất lượng đậu nành hạt trước khi đưa vào sản xuất rất quan trọng Nóquyết định tỉ lệ thu hồi protein và chất lượng sản phẩm đặc biệt là giá trị cảmquan, do đó đậu nành phải được lựa chọn đúng tiêu chuẩn

Yêu cầu đối với nguyên liệu đậu nành: Chín thành thục về phương diệnsinh lý, loại bỏ những hạt non, lép Hạt phải khô, sạch, không sâu, không mọt,

không có mùi hôi thối Độ ẩm thấp (10- 14%) Vỏ hạt nguyên vẹn, nhẵn và cómàu vàng sẫm, tránh những hạt có vỏ màu xanh Hạt nứt không quá 5% khốilượng, hỏng không quá 2% khối lượng, hạt không quá 2% tạp chất không quá3% khối lượng.

Nước

Nước là thành phần cơ bản không thể thiếu trong sản xuất sữa đậu nành.Nước chiếm 70 – 80 % trong sữa đậu nành thành phẩm Thành phần, các tínhchất lý hóa, vi sinh của nước sẽ có ảnh hưởng trực tiếp đến kỹ thuật sản xuất vàchất lượng sản phẩm Do đó, nước dùng trong sản xuất sữa đậu nành có yêu cầunghiêm ngặt như sau:

Chỉ tiêu cảm quan: Nước sản xuất phải là nước sạch, trong suốt, khôngmàu, không mùi, không có vị lạ

Chỉ tiêu hóa học: pH = 6 – 7 , là loại nước mềm, hàm lượng các muối vàkim loại phải theo chỉ tiêu cho phép

Chỉ tiêu vi sinh: không có vi sinh vật gây bệnh, tổng số vi sinh vật hiếukhí dưới 100 con/ml, v.v

Đường

Trong sữa đậu nành lượng đường chiếm khoảng 3-10%, có thể sử dụng từnhiều nguồn khác nhau, nhưng thông dụng nhất là đường Saccarose kết tinh(dạng đường tinh luyện (RE) hay đường cát trắng (RS) trong đó đường cát trắngchia làm 3 hạng: thượng hạng, hạng 1, hạng 2)

Đường là thành phần chính trong nước giải khát và mức độ quan trọng chỉđứng sau nước, nó ảnh hưởng lớn đến chất lượng nước giải khát nói chung vàsữa đậu nành nói riêng

Đường được bổ sung vào sữa đậu nành ngoài mục đích cung cấp nănglượng còn có tác dụng điều vị và mùi thơm của sữa

Kali sorbate (C 6 H 7 KO 2 ) là muối của kali với acid sorbic, có dạng bột

hoặc dạng hạt màu trắng và tan nhiều trong nước, không độc với cơ thể

con người, không gây mùi lạ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Kali sorbate

có tác dụng ức chế mạnh nấm men và nấm mốc nhưng lại ít tác dụng đến vikhuẩn Hàm lượng kali sorbat cho phép sử dụng trong đồ uống là 1000ppm

Cacboxy Methyl Cellulose (CMC: Dạng màu trắng, có tính hút ẩm, dễ phân

tán trong nước và rượu, chủ yếu được dùng để điều khiển độ nhớt của sản phẩm

mà không tạo gel Mức độ sử dụng của CMC là 0,05 - 0,5% trên toàn bộ sảnphẩm

Chất nhũ hóa và chất ổn định

Chống lại sự thay đổi tính chất vật lí của sữa, làm ổn định dung dịch, bền

hệ nhũ tương, tạo độ đồng nhất cho sản phẩm Tránh sự tách pha, tách lớp, tạomàng xung quanh bề mặt hạt béo, hình thành những màng bảo vệ bao bọc cáchạt của pha phân tán, làm cho chúng không thể kết hợp lại với nhau, không kết

bông, lắng cặn, tạo gel Thông thường sử dụng: Chất nhũ hóa: ester của các acid béo (E471); Chất ổn định: carrageenan (E407)

1.2 Tìm hiểu về quá trình tiệt trùng

1.2.1 Khái niệm:

Quá trình tiệt trùng là quá trình xử lý nhằm tiêu diệt tất cả các loại vi sinhvật (vi khuẩn, nấm men, nấm mốc), kể cả dạng bào tử của chúng trong thựcphẩm

Sau khi trải qua một loạt các công đoạn xử lý trước đó, sản phẩm đượccho vào bao bì và mang đi tiệt trùng Quá trình này thường diễn ra ở 108 –

110oC trong 25 – 35 phút

Có hai dạng thiết bị thường được sử dụng: tiệt trùng gián đoạn và tiệt trùngliên tục

Tiệt trùng trước khi đóng bao bì: Tiệt trùng UHT ( hay còn gọi là quá trình

vô trùng) Có 2 loại hệ thống UHT thường thấy trên thị trường:

Hệ thống trực tiếp: Hệ thống phun hơi, hệ thống truyền hơi

Hệ thống gián tiếp: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm (bản), thiết bị trao đổinhiệt dạng ống, …

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA ĐẬU NÀNH

TIỆT TRÙNG 2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất:

Nước 20-25 oC

Đậu: Nước = 1:3

Vỏ

Bã

85-90oC, 20 phút, có khuấy đảo

Đậu nành Ngâm

Nghiền ướt

Lọc

Nước

Nước

Gia nhiệt

Phối trộn

Bài khí Đồng hóa

Tiệt trùng

Rót hộp Syrup,

phụ gia

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sản xuất sữa đậu

Các biến đổi của nguyên liệu: Vật lý: hạt đậu hút nước, trương nở dẫn đến tăng

về kích thước và khối lượng Hạt trở nên mềm hơn Hóa lý: oligosaccharide nhưraffinose, stachyose ( nguyên nhân gây khó tiêu) được trích ly ra khỏi hạt đậu Thông số công nghệ: Tỉ lệ đậu : nước là 1 : 3 Nhiệt độ ngâm: 20-25°C Thời

Yêu cầu: hàm ẩm trong hạt đậu đạt 55-65%

ly các chất dinh dưỡng trong đậu nành vào dịch sữa Sinh học: một số vi sinh vật

bị tiêu diệt Hóa sinh: vô hoạt enzyme lipoxygenase nên phản ứng tạo mùi

Phương pháp thực hiện: Quá trình nghiền ướt được thực hiện bởi thiết bị nghiềnđĩa trục quay Nhiệt độ của nước cung cấp cho quá trình nghiền: 80 độ C Tỉ lệnước: đậu =1 : 8 (w/w)

Sữa đậu nànhtiệt trùng

Cấu tạo thiết bị bao gồm: Bộ phận nhập liệu, vít xoắn: đẩy nguyên liệu vào đĩanghiền, cần chỉnh khe hở nghiền, đĩa nghiền nguyên liệu (2 đĩa đứng, 2 đĩaquay), puli dẫn động và đai truyền động, cơ cấu tháo sản phẩm.

Nguyên tắc hoạt động: Nguyên liệu từ bộ phận nhập liệu rơi xuống vít xoắn Vítgắn có nhiệm vụ đẩy hạt vào khoang nghiền Hai đĩa nghiền cố định, hai đĩakhác được puli dẫn động, nhờ vậy nguyên liệu được đĩa nghiền thành bột theoyêu cầu Sản phâm rsau khi ra khỏi đĩa nghiền được đẩy vào cửa tháo liệu Khenghiền có thể được điều chỉnh nhờ cần gạt để đạt kích thước hạt theo yêu cầu.trong quá trình nghiền, nước nóng được bổ sung cùng với nguyên kiệu nhằmtrích ly các chất trong nguyên liệu vào nước

Tiến hành: Mức độ nghiền: tùy từng vào trường hợp cụ thể mà chọn mức độnghiền phù hợp Nguyên liệu từ bộ phận nhập liệu rơi xuống, nhiệt độ nướccung cấp cho quá trình nghiền là 80°C Tỉ lệ nước : đậu là 1: 6 bổ sung nướcnóng cùng với nguyên liệu để trích ly các chất trong nguyên liệu vào nước.Thêm chất : NaHCO3

Thiết bị: Máy Ly Tâm:

Tiến hành: Dịch lọc qua bộ phận cấp dịch vào buồng lọc

Trục vít xoắn quay tạo ra lực ly tâm làm cho các hạt rắn

chuyển động ra khỏi tâm buồng lọc và va vào thành thiết

bị Những hạt rắn này sẽ được trục vít đẩy về ống tháo bã

Phần lỏng còn lại tiếp tục qua màng lọc theo ống tháo sản

Thời gian tính từ lúc bắt đầu đến lúc kết thúc quá trình

không được kéo dài quá 30 phút vào mùa hè hoặc không

được quá 50 phút vào mùa đông để tránh xảy ra hiện

tượng sữa bị đông vón lại

Hình2.2.3: Máy Ly Tâm

2.2.4 Gia Nhiệt:

Mục đích: Loại bỏ chất mùi không mong muốn Vô hoạt một số enzyme, tiêudiệt hoặc ức chế các vi sinh vật có trong sữa

Hình 2.2.4: Thiết bị nồi nấu 2 vỏ có cánh khuấy

Thông số kĩ thuật: Áp suất không quá 10 atm và hệ số truyền nhiệt từ 300- 1800J/m²°C (Trần Thị Thu Hằng, 2019)

Các biến đổi trong quá trình gia nhiệt: Vật lý: nhiệt độ dung dịch sữa tăng, độ nhớt giảm Hóa học: khử mùi hăng củađậu, phân hủy các chất gây độc ( độc tố aflatoxin ) Hóa sinh và vi sinh: làmbiến tính hợp chất kháng trypsin và hệ vi sinh vật lẫn trong bán thành phẩm.Cách tiến hành: Sữa được chứa bên trong, hơi nước đi vào khoảng không giữahai lớp vỏ của nồi Sữa được gia nhiệt ở nhiệt độ 85 – 90°C trong 20 phút Bêntrong thiết bị được gắn cánh khuấy giúp việc phối trộn và quá trình truyền nhiệt

Các phụ gia sử dụng: CMC: lượng sử dụng là 0,1% khối lượng dịch sữa vàophối trộn Kali sorbat: lượng sử dụng là 500ppm Chất nhũ hóa: ester của cácacid béo (E471) Chất ổn định: carrageenan (E407)

Các biến đổi trong quá trình phối trộn: Vật lý: độ nhớt của dung dịch tăng Hóahọc: hàm lượng chất khô tăng Cảm quan: tăng giá trị cảm quan của sản phẩm vềmàu, mùi, vị…

Thiết bị: Quá trình phối trộn được thực hiện trong nồi nấu Ngay khi quá trìnhnấu kết thúc, ta tiến hành đưa nước đường và phụ gia vào để khuấy trộn

2 2.6 Bài Khí:

Mục đích: Chuẩn bị và bảo quản Hạn chế sự phát triển của vi sinh vật hiếu khí

Hỗ trợ cho quá trình tiệt trùng sản phẩm trong bao bì, tránh bị phồng hộp, biếndạng, hở mí mép, bật nắp… Tăng hiệu quả truyền nhiệt cho quá trình thanhtrùng Cải thiện mùi vị sữa thành phẩm

Biến đổi: Hóa lý: có sự tách pha giữa pha khí (hơi nước và các chất khí bay hơi)

và pha lỏng (dịch sữa), có sự chuyển pha của nước (từ lỏng sang hơi rồi từ hơisang lỏng – để thu lại lượng nước thất thoát theo các chất khí bay hơi) Cảmquan: tăng mùi vị của sữa thành phẩm

Tiến hành: Quá trình bài khí được tiến hành trong thiết bị bài khí, sử dụng kếthợp hai yếu tố: nhiệt độ và áp lực chân không

Hình 2.2.6 Thiết bị bài khí

Cấu tạo thiết bị bài khí: Thiết bị hình trụ đứng, đáy nón với phần đỉnh đáy nónđược quay lên phía trên Dưới nắp thiết bị là bộ phận ngưng tụ được nối với mộtbơm chân không Người ta thiết kế hệ thống đường ống vào và ra cho tác nhânlạnh trong bộ phận ngưng tụ xuyên qua nắp thiết bị Cửa vào cho sữa có tiết diệnkhá rộng được bố trí trên thân thiết bị

Nguyên tắc hoạt động: Đầu tiên sữa sẽ được nâng nhiệt độ trong thiết bị trao đổinhiệt rồi đi vào thiết bị bài khí theo phương tiếp tuyến với thiết bị bài khí dạnghình trụ qua cửa nạp liệu Người ta sẽ tạo ra một áp lực chân không thích hợptrong thiết bị bài khí sao cho nhiệt độ sữa bị giảm đi khoảng 7-8 độ C Khi đócác khí ở dạng phân tán, hòa tan và một phần hơi nước cùng các hợp chất dễ bayhơi khác thoát ra khỏi thiết bị Toàn bộ hỗn hợp này sẽ đi vào bộ phận ngưng tụđược đặt ở trên đỉnh thiết bị bài khí Khi đó nước và một số cấu tử sẽ đượcchuyển sang dạng lỏng rồi tự chảy xuống phía đáy thiết bị bài khí Còn khí vàcác cấu tử không ngưng tụ sẽ được bơm chân không hút thải ra ngoài Các khíphân tán và một phần hơi thoát ra khỏi sữa sẽ làm tăng tốc độ dòng chuyển độngcủa sữa theo các vòng xoáy đi xuống phía đáy thiết bị và thoát ra ngoài theo cửathoát sản phẩm

2.2.7 Đồng Hóa:

Mục đích: Làm giảm kích cỡ của tiểu cầu mỡ, ổn định hệ nhũ tương của sữa đậunành, tránh hiện tượng tách pha, phân lớp khi sản phẩm để lâu Cải thiện sảnphẩm, làm cho sữa trở nên đồng nhất Tăng hiệu quả truyền nhiệt cho quá trìnhnâng nhiệt và tiệt trùng

Cách tiến hành: Sữa được đưa vào thiết bị đồng hóa.Sử dụng phương pháp đồnghóa hai cấp, áp suất lần lượt là 200 và 50 bar (Lê Văn Việt Mẫn, 2011)