Quy trình sản xuất Whey Protein Concentrate

QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Trang 1 MỤC LỤC I. Nguyên liu 3 I.1. Tổng quan về whey 3 I.2. Chọn nguyên liệu 6 II. Quy trình sản xuất WPC 7 II.1. Quy trình 1 7 II.2. Quy trình 2 16 II.3. So sánh hai quy trình 18 III. Sản phẩm SPC 18 IV. Thành tựu công ngh 20 V. Tài liu tham khảo 21 QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Trang 2 DANH MỤC HÌNH Hình 1. Thiết bị ly tâm Decanter 8 Hình 2. Thiết bị ly tâm dạng đĩa 9 Hình 3. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng 9 Hình 4. Thiết bị siêu lọc UF 10 Hình 5. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Diafiltration 11 Hình 6. Thiết bị lọc Diafiltration 11 Hình 7. Thiết bị cố đặc dạng màng rơi 13 Hình 8. Hệ thống sấy phun 2 giai đoạn 14 Hình 9. Sơ đồ nguyên tắc định lượng thực phẩm 15 Hình 10. Thiết bị đóng gói 15 Hình 11. Thiết bị thanh trùng ống lồng ống 16 Hình 12. Sơ đồ hệ thống sấy phun có sử dụng băng tải dạng Filtermat 17 Hình 13. Thiết bị sấy băng tải 18 DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Thành phn hóa học của Whey 3 Bảng 2. Thành phn protein của whey 4 Bảng 3. Biểu đồ quy trình sản xuất các sản phẩm từ whey 5 Bảng 4. Chỉ tiêu chọn whey 6 Bảng 5. Chỉ tiêu hóa lý sản phẩm bột WPC 18 Bảng 6. Chỉ tiêu hóa lý sản phẩm bột WPI 19 QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Trang 3 I. Nguyên liu: 1.1 Tổng quan về whey • Whey là phụ phẩm trình sản xuất phô mai và casein , là một trong nhng nguồn protein thực phẩm ln nh ất. Whey là nguyên liệu đ ể sản suất whe y protein concentrate (WPC), isolate (WPI), • Whey chiếm 80-90% thể tch của sa tươi ch ưa qua sản xuất và cha khoảng 50% chất dinh dưng có nguồn gốc từ sa như: protein hòa tan, lactose, vitamin và khoáng. • Có 2 loại whey: Whey ngọt và whey acid Whey ngọt: Là sản phẩm của quá trình sản xuất phô mai và casein bằng enzyme rennin. Chúng có pH trong khoảng 5.9 – 6.6. Whey ngọt được ng dụng nhiều trong công nghệ thực phẩm. Whey acid: Là sản phẩm của quá trình đông tụ casein bằng phương pháp sử dụng acid vô cơ. Chúng có pH trong khoảng 4.3 – 4.6. Whey acid được sử dụng trong thc ăn nhanh, salad, dressing hay các món khai vị lạnh. Bảng 1. Thành phn hóa học của Whey Thnh phn Cheese whey ( % ) Casein whey ( % ) Tổng chất khô 6,4 6,5 Nưc 93,6 93,5 Chất bo 0,05 0,04 Protein thực 0,55 0,55 Nitơ phi protein 0,18 0,18 Lactose 4,8 4,9 Acid lactic 0,05 0,4 Khoáng 0,5 0,8 Canxi 0,043 0,12 Photpho 0,04 0,065 Natri 0,05 0,05 Kali 0,16 0,16 Clo 0,11 0,11 QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Trang 4 Bảng 2. Thành phn protein của whey Loại Thnh phn ( % ) β-lactoglobulin 55 α-lactalbumin 15 Immunoglobulin 15 Bovine serum albumin 5 Lactoferrin <1 Lactoperoxidase <1 Casein macro peptide 10 Whey protein là loại pr otein hoàn hảo do cha một lượ ng ln các acid amin không thế. Mặc dù whey cha nhiều chất dinh dưng có giá trị, nhưng mãi cho đến bây giờ, nhờ nhng quy trình công nghệ sản xuất hiện đại, các sản phẩm chất lượng cao từ whey mi được phát triển. QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Trang 5 Bảng 3. Biểu đồ quy trình sản xuất các sản phẩm từ whey QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Trang 6 1.2 Chọn nguyên liu • Whey (huyết thanh sữa) Trong quy trình này, whey được sử dụng là phụ phẩm của quá trình sản xuất phô mai (whey ngọt) Bảng 4. Chỉ tiêu chọn whey Tên chỉ tiêu Yêu cu pH 6.0 – 6.3 Protein ≥ 12% Lipid ≤ 0.05% Lactose 70% – 74% Acid lactic ≤ 20mg/100ml Calcium ≤ 300 ppm Magnesium ≤ 100 ppm Chloride ≤ 1200 ppm • Phụ gia Chất tạo cấu trúc: để ổn định cấu trúc hạt, người ta thường sử dụng các phụ gia như đi-, tri-, hoặc polyphosphat,… Chất nhũ hóa: Phổ biến là lecithin. Việc sử dụng lecithin sẽ làm tăng độ hòa tan của bột whey. QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Trang 7 II. Quy trình sản xuất Whey Protein Concentrate 2.1 Quy trình 1 Lọc DF Xử lý Lọc UF Cô đặc Sấy phun Đóng gói Bột WPC Whey Thanh trùng Bao bì QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Trang 8  Giải thích quy trình • Xử lý Mục đích công nghệ: Chuẩn bị: Quá trình này tách bo và casein sót do quá trình đông tụ chưa hoàn toàn, để quá trình lọc được diễn ra tốt hơn. Biến đổi của nguyên liệu: Vật lý: Độ nht, tỷ trọng, độ đục giảm nhẹ Thiết bị và thông số kỹ thuật: • Tách casein bằng thiết bị ly tâm Decanter. Cấu tạo của thiết bị gồm chn xoay hình trụ, có một đu dạng côn. Bên trong có một trục vis. Cả chn xoay và trục vis đều phải quay cùng chiều nhưng tốc độ của chn xoay phải ln hơn của trục vis (thường nhanh hơn khoảng 25 vòng/phút). Khi hoạt động, phn chất rắn bị đẩy ra thành của chn xoay và được trục vis đẩy về pha đu côn. Pha lòng sẽ di chuyển đến đu còn lại và thoát ra ngoài. Hình 1. Thiết bị ly tâm Decanter • Tách bo bằng thiết bị ly tâm dạng đĩa. Tốc độ 2000 – 3000 vòng/phút, thời gian 10 – 15 phút. QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Trang 9 Dịch whey được nạp vào thiết bị ly tâm. Dưi tác dụng của lực ly tâm, dịch whey bị tách thành 2 phn: Phn cream tập trung ở tâm của trục quay (do khối lương riêng nhỏ), phn whey đã tách kiệt bo chuyển động về pha biên của trục quay. Đây là thiết bị hoạt động liên tục. Hình 2. Thiết bị ly tâm dạng đĩa • Thanh Trùng Mục đích công nghệ: Chuẩn bị: Quá trình thanh trùng sẽ làm đông tụ và tách bỏ một số hợp chất keo km bền nhiệt. Nhng hợp chất này dễ gây ngẹt trong quá trình siêu lọc (UF) tiếp theo. Bảo quản: Tiêu diệt hoặc c chế các vi sinh vật nhiễm Biến đổi của nguyên liệu: Hóa lý: Một số hợp chất keo km bền nhiệt sẽ bị đông tụ Vi sinh: Các vi sinh vật nhiễm trong bán thành phẩm sẽ bị tiêu diệt hoặc c chế. Thiết bị và thông số kỹ thuật: Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng ở nhiệt độ 73 o C trong 15 giây. Sau đó dung dịch được đưa qua màng lọc vi kch thưc lỗ sấp sỉ 10µm trưc khi đưa vào thiết bị lọc UF. Hình 3. Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Trang 10 • Lọc UF Mục đích công nghệ: Khai thác Tách lactose, khoáng ra khỏi dịch whey, làm tăng hàm lượng protein so vi tổng chất khô của bán thành phẩm. Biến đổi của nguyên liệu: Vật lý: Giảm thể tch, khối lượng của bán thành phẩm Hóa học: Giảm hàm lượng lactose, khoáng, vitamin trong dòng retentate Thiết bị và thông số công nghệ Thiết bị: Sử dụng thiết bị lọc membrane dạng ống. Kch thưc lỗ màng không nhỏ hơn 10 -2 µm. Áp suất 1- 10 bar . Bên trong thiết bị membrane được chia thành nhiều khoang, mỗi khoang gồm một số ống trụ nhỏ nằm song song vi nhau. Đu tiên nguyên liệu được bơm vào khoang đu tiên của thiết bị, dòng retentate thoát ra khỏi khoang này sẽ tiếp tục đi vào khoang th hai, th ba,… dòng retentate thoát ra khỏi khoang cuối cùng sẽ có nồng độ đạt yêu cu. Hình 4. Thiết bị siêu lọc UF • Lọc diafiltration (DF): Mục đích công nghệ: Hoàn thiện Loại bỏ thêm nhng chất còn sót lại trên màng (như lacto, tro) mà đáng lẽ phải được l oại bỏ theo dòng permeate , nhờ đó làm giảm nhng tạp chất không mong muốn và tăng nồng độ protein lên 80%. Biến đổi của nguyên liệu: Thể tch, tỷ trọng tăng nhẹ. [...]... nhiệt từ khí thải để tiết kiệm năng lượng cho q trình sấy Hình12 Sơ đồ hệ thống sấy phun có sử dụng băng tải dạng Filtermat Trang 17 QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Hình 13 Thiết bị sấy băng tải 2.3 So sánh 2 quy trình Quy trình 1 Quy trình 2 Chi phí năng lượng Thấp Cao hơn Sản phẩm Chất lượng cao hơn Thấp hơn III Sản phẩm WPC Chỉ tiêu cảm quan: Sản phẩm dạng bột, đồng nhất, khơng vón cục,... chất lượng sản phẩm • Các sản phẩm bánh kẹo, bánh nướng, bánh mì: WPC và WPI dùng trong sản xuất bánh mì, bánh ngọt , mì ăn liền…để tăng hàm lượng protein cho sản phẩm, cải thiện hương vò, đồng thời giảm giá thành cho sản phẩm • Các sản phẩm đồ uống: WPC và WPI được bổ sung vào các sản phẩm nước ép trái cây, chocolate, kẹo, cà phê , phomai, bột đậu nành… Trang 19 QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE. .. cuộn lại được ghép mí theo đường giữa thân bằng phương pháp hàn nhiệt Bao bì sẽ được hàn đáy, sau khi rót sản phẩm vào trong bao bì thì sẽ có bộ phận của máy hàn phần miệng của túi Hình 10 Thiết bị đóng gói Trang 15 QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE 2.2 Quy trình 2 Quy trình 2 giống như quy trình 1 nhưng thay bằng thiết bị thanh trùng ống lồng ống và thiết bị sấy 2 giai đoạn ( sấy phun và sấy... trong q trình thanh trùng sữa Giúp tổn thất vitamin B1, B2 thấp hơn so với thanh trùng thơng thường Sản phẩm có hương vị, màu sắc, tính năng tốt hơn Trang 20 QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE V Tài liệu tham khảo 1 Lê Văn Việt Mẫn, Cơng nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống, tập 1, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2004 2 Lê Văn Việt Mẫn, Cơng nghệ chế biến thực phẩm, Nhà xuất bản... khí cho sấy tầng sơi 5,6 Quạt làm nguội 7 Rây sản phẩm Hình 8 Hệ thống sấy phun 2 giai đoạn • Đóng gói Mục đích cơng nghệ: Hồn thiện và bảo quản Giúp ổn định chất lượng sản phẩm trong bảo quản và phân phối sản phẩm được dễ dàng Trang 14 QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Biến đổi của ngun liệu: Khơng gây ra những biến đổi đáng kể về chất lương sản phẩm Thiết bị: Sử dụng hệ thống thiết bị đóng... khơng vón cục, màu trắng hoặc vàng nhạt và khơng có mùi lạ Chỉ tiêu hóa lý: Bảng 5 Chỉ tiêu hóa lý sản phẩm bột WPC Tên chỉ tiêu Protein u cầu 25-89.9% Lipid ≤ 10% Lactose ≤ 60% Độ ẩm ≤ 5% Ash 2-15% Trang 18 QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Bảng 6 Chỉ tiêu hóa lý sản phẩm bột WPI Tên chỉ tiêu u cầu Protein ≥ 90% 0% Lipid Lactose ≤ 6% Độ ẩm ≤ 5% Ash ≤ 6% Chỉ tiêu vi sinh: Khơng có mặt của các... dưới Độ ẩm của khơng khí trong buồng sấy ảnh hưởng quy t định đến cấu trúc và kích thước hạt sản phẩm Nếu độ ẩm khơng khí trong buồng sấy q thấp các hạt sản phẩm có kích thước rất nhỏ và trở nên rời rạc do chúng khơng thể kết dính lại với nhau Ngược lại nếu độ ẩm q cao, hiện tượng kết dính các hạt sẽ diễn ra mạnh Trang 16 QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE mẽ làm tăng kích thước của chúng Kết... điều khiển nờng đợ tạp chất cần giảm và nờng đợ protein mong ḿn + Liên tục – continous diafiltration (CDF): nước được bơm vào liên tục Tớc đợ dòng nước bơm vào bằng với tớc đợ dòng permeate đi ra Hình 6 Thiết bị lọc Diafiltration Trang 11 QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Thiết bị và thơng số cơng nghệ Trong q trình này, ta hồi lưu dòng retantate về thiết bị membrane... ứng dụng trong cơng nghiệp thực phẩm Ứng dụng trong một số sản phẩm cụ thể : • Trong sản xuất cá c sản phẩm từ thòt: WPC được bổ sung vào xúc xích, giăm bô ng, giò lụa, surimi, cá viên …nhằm tăng hàm lượng protein cho sản phẩm , giả m hà m lượng béo và cholesterol, cải thiện chất lượng, mùi vò và đặc biệt là cấu trú c của sản phẩm • Trong các sản phẩ m từ sữa: WPC có thể dùng thay thế sữa bột Trong thức... 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 protein, làm ảnh hưởng xấu đến tính chất chức năng của sản phẩm Trang 13 QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Hóa sinh và sinh học: Ức chế các vi sinh vật, vơ hoạt enzyme Phương pháp thực hiện Thiết bị: Sử dụng thiết bị sấy phun hai giai đoạn (sấy phun và sấy tầng sơi) Thơng . sẽ làm tăng độ hòa tan của bột whey. QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Trang 7 II. Quy trình sản xuất Whey Protein Concentrate 2.1 Quy trình 1 Lọc DF Xử. nghệ sản xuất hiện đại, các sản phẩm chất lượng cao từ whey mi được phát triển. QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Trang 5 Bảng 3. Biểu đồ quy trình sản. Biểu đồ quy trình sản xuất các sản phẩm từ whey QUY TRÌNH SẢN XUẤT WHEY PROTEIN CONCENTRATE Trang 6 1.2 Chọn nguyên liu • Whey (huyết thanh sữa) Trong quy trình này, whey được sử dụng là