Thí nghiệm công nghệ thực phẩm công nghệ sản xuất sữa đậu nành

Thí nghiệm công nghệ thực phẩm công nghệ sản xuất sữa đậu nành

PHẦN 1 THÍ NGHIỆM CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA ĐẬU NÀNH

1 GIỚI THIỆU

1.1 Nguyên liệu đậu nành:

Đậu nành hay còn gọi là đậu tương, tên khoa học là Glycine max Đậu nành là cây

Á nhiệt đới lâu đời nên có đặc điểm sinh thái thích nghi với biên độ rộng về nhiều mặt như ưa sáng, ưa nhiệt, chịu hạn

1.1.1 Cấu tạo hạt

Hạt đậu nành có nhiều hình dạng: tròn, bầu dục, tròn dài, tròn dẹt, chùy dài

Cấu trúc hạt đậu nành gồm 3 phần chính: vỏ hạt, phôi, tử điệp

- Vỏ là lớp ngoài cùng, thường có màu vàng hay trắng Vỏ chống lại nấm và vi khuẩn, bảo vệ phôi mầm

- Phôi là rễ mầm, phần sinh trưởng của hạt khi hạt lên mầm

- Tử điệp gồm hai lá mầm, phần sinh trưởng của hạt khi hạt lên mầm

- Tử điệp gồm hai lá mầm tích trữ dưỡng liệu của hạt, chiếm phần lớn khối lượng hạt, chứa hầu hết chất đạm và chất béo của hạt

Hình 1: Cấu tạo hạt đậu nành

1.1.2 Thành phần hóa học của hạt đậu nành

Bảng 1: Thành phần hóa học của hạt đậu nành

Thành phần Tỷ lệ Protein

(%)

Lipid (%)

Cacbohydrate (%)

Tro (%)

Bảng 2: Thành phần các acid amin không thay thế trong đậu nành và một số thực

phẩm quan trọng (g/100g protein) Loại acid

amin Đậu nành Trứng Thịt bò Sữa bò Gạo

Giá trị được đề nghị bởi FAO - OMS

Lipid

Lipid chiếm khoảng 20% trọng lượng khô của hạt đậu nành, nằm chủ yếu trong phần tử điệp của hạt Chất béo chứa hai thành phần chủ yếu là triglyceride (chiếm 96% lượng chất béo thô) và lecithine (chiếm 2% chất béo thô) Ngoài ra còn có khảng 0.5% acid béo tự do và một lượng nhỏ carotenoid

Lecithine đậu nành: chiếm 3% trọng lượng hạt, là một phosphatide phức tạp, sử dụng làm chất nhũ tương, chất chống oxy hóa trong chế biến thực phẩm (magarine, bánh kẹo, chocolate), trong dược phẩm và mỹ phẩm

Glucid

Chiếm khoảng 35% trọng lượng hạt đậu nành, chia làm 2 loại: loại tan trong nước khoảng 10% (bao gồm các loại đường không khử như sucrose, raffinose và stachyose) và loại không tan trong nước (cellulose, hemicellulose)

Bảng 3: Thành phần glucid trong hạt đậu nành

Chất khoáng: chiếm tỷ lệ thấp (khoảng 5% trọng lượng hạt khô)

Bảng 4: Thành phần khoáng trong hạt đậu nành

Vitamin: gồm vitamin A, vitamin nhóm B, PP, E, K

Bảng 5: Thành phần vitamin trong hạt đậu nành Vitamin Hàm lượng (g/g)

Urease: chống lại sự hấp thụ chất đạm qua đường ruột

Lipase, phospholipase, lipoxygenase

Trypsin inhibitor: một loại của serine protease inhibitor làm giảm hoạt tính sinh học của trypsin gây ảnh hưởng đến tiêu hóa và dinh dưỡng

Hemgglutinin là protein có khả năng kết hợp với hemoglobin làm giảm hoạt tính hemoglobin

1.1.3 Giá trị dinh dưỡng hạt đậu nành

Lipid: đậu nành có hàm lượng dầu cao hơn thực vật khác, chứa một tỉ lệ cao các acid béo chưa no có hệ số đồng hóa cao, mùi vị thơm ngon Dùng dầu đậu nành thay mỡ động vật tránh được bệnh xơ cứng động mạch và giảm tăng cholesteron trong máu

Protein: Với hàm lượng protein cao xấp xỉ 40% hơn so với cả một số loại thịt cá, protein đậu nành dễ tiêu hóa hơn của thịt và không có thành phần tạo cholesteron

1.1.4 Đánh giá chất lượng đậu nành

Theo tiêu chuẩn CODEX STAN 175-1989

Hạt đậu thô: sạch, chắc, chín (không chọn hạt còn xanh), hạt khô, không lẫn tạp chất, sâu mọt

- Protein từ đậu nành ( SPC 65-90% protein, SPI >90% protein)

1.2 Nguyên liệu làm sữa đậu nành

1.2.1 Nước

Thành phần chủ yếu trong sữa đậu nành

Chất lượng nước theo Quy chuẩn Việt Nam QCVN 01:2009/BYT

1.2.2 Đường

Đường được bổ sung nhằm mục đích điều vị, dinh dưỡng

Sử dụng đường saccharose tinh luyện

Chất lượng đường theo TCVN 6958:2001

Bảng 6: Các chỉ tiêu cảm quan

Ngoại hình Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đồng đều, tơi, khô, không vón cục Mùi, vị Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt, không có mùi vị lạ Màu sắc Tinh thể trắng óng ánh Khi pha vào nước cất cho dung dịch trong suốt

Bảng 7: Các chỉ tiêu hóa lý

2 Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,03

4 Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105

Sunfua dioxit (SO2), ppm, không lớn hơn: 7

Các chất nhiễm bẩn, mức tối đa

Asen (As) 1 mg/kg

Đồng (Cu) 2 mg/kg

Chì (Pb) 0,5 mg/kg

1.2.3 Phụ gia

Theo quyết định số 4021/2003/BYT/QĐ

- NaHCO3: tăng khả năng trương nở, khử mùi, làm giảm mùi hăng của đậu và làm

tăng khả năng trích ly protein Hàm lượng NaHCO3 sử dụng trong thức uống được

giới hạn bởi GMP

- Kali sorbat: ức chế mạnh nấm men và nâm mốc nhưng ít tác dụng vi khuẩn Hàm

lượng cho phép sử dụng trong đồ uống là 1000ppm

- CMC: điều chỉnh độ nhớt sản phẩm mà không tạo gel Mức sử dụng là 0.05 đến 0.5% trên sản phẩm

1.3 Sản phẩm sữa đậu nành :

1.3.1 Tiêu chuẩn chất lượng:

Theo tiêu chuẩn của Hiệp hội thực phẩm từ đậu nành Mỹ (Soyfoods Association

Protein (%)

Lipid (%)

Carbohydrate (%)

Tro (%)

- Không được có: Staphylococcus aureus, Salmonella enteropathogenic, Esherichia

coli, Vibrio parahemolyticus, Listeria monocytogenes, Campylobacter jejuni, Yersinia enterocolitica

- Tổng tế bào vi sinh vật < 20000 cfu/g

- Trong 1ml mẫu kiểm tra không có Coliform

Chỉ tiêu hóa sinh:

Các kết quả thử hoạt tính của enzyme vô hoạt trypsin và lipoxygenase âm tính

Chí tiêu cảm quan:

- Trạng thái: dung dịch đồng nhất

- Màu sắc: trắng đục tự nhiên

- Mùi: thơm diệu đặc trưng

- Vị: ngọt, không có vị đắng

1.3.2 Phân loại sữa đậu nành:

- Sữa đậu nành truyền thống: làm từ dịch chiết toàn hạt đậu, tỉ lệ đậu:nước = 1:5, hàm lượng protein 4%

- Sữa đậu nành giống sữa: gần giống sữa bò, tỉ lệ đậu:nước = 1:7, hàm lượng protein 3.5%

- Thức uống đậu nành: vị ngọt, mùi thơm, tỉ lệ đậu:nước = 1:20, hàm lượng protein 1%

- Sản phẩm lên men: sau khi lên men lactic hoặc acid hóa vơi acid lactic

- Dạng hỗn hợp: sữa đậu nành với rau quả hoặc sữa bò

1.3.3 Giá trị dinh dưỡng sữa đậu nành

Nutrition Facts 1-cup serving

Plain, fortified Soymilk % Daily Value

2 CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

2.2 Thuyết minh quy trình:

2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu: Rửa

Rửa sạch đậu nhiều lần trước khi ngâm

Công nghiệp: dùng máy sàng rung tách tạp chất, có quạt hút bụi và rác nhỏ

Hình 2: Thiết bị sàng rung đậu nành 2.2.2 Ngâm

Hóa lý: Tách một số chất hòa tan bám trên vỏ hạt

Hóa sinh: Phản ứng do enzym thủy phân có thể làm phân giải một số hợp chất trong đậu làm chua nước ngâm

Trong công nghiệp dùng biện pháp gia nhiệt có những biến đổi:

Vật lý: Nhiệt độ tăng (95oC) do không khí nóng

Hóa học: Liên kết giữa lớp vỏ và phôi mầm bị phá vỡ, lớp vỏ đậu bị nứt Một phần vỏ

bị tách ra do đảo trộn Một số hợp chất mùi hình thành Tuy nhiên thời gian không quá dài làm khét đậu

Hóa lý: Thoát ẩm trong đậu ra bên ngoài

Hóa sinh: Một số enzym biến tính

Cảm quan: Loại bỏ mùi đậu, tăng giá trị hương

Thực hiện

Ngâm trong 4h bằng nước và thay nước tránh để bị chua

Công nghiệp: Thực hiện trong thiết bị gia nhiệt băng tải bằng không khí nóng

Hình 3 Thiết bị gia nhiệt băng tải 2.2.3 Tách vỏ

Công nghiệp: Thiết bị tách vỏ trục đôi cao su Dựa vào lực nén xé khi qua khe hẹp, vỏ

và nhân tách ra, vỏ theo dòng khí hút ra ngoài, nhân hạt nặng hơn không bị hút rơi xuống và thu hồi

Hình 4: Thiết bị tách vỏ đậu nành 2.2.4 Nghiền

Hình 5: Thiết bị nghiền đĩa 2.2.5 Lọc

Hóa lý: Dịch sữa từ huyền phù thành dạng lỏng

Cảm quan: Dung dịch trở nên đồng nhất

Hình 7: Thiết bị lọc khung bản 2.2.6 Gia nhiệt

Mục đích

Chế biến và hoàn thiện: Nấu chín sữa, tăng khả năng hấp thu đồng thời loại bỏ những chất mùi không mong muốn Cải thiện, làm tăng giá trị cảm quan, dinh dưỡng

Biến đổi

Vật lý: nhiệt độ dịch sữa tăng, độ nhớt dung dịch giảm

Hóa lý: hàm lượng chất khô tăng

Hóa học: phân hủy một số chất mẫn cảm với nhiệt, làm thay đổi một số chất do nhiệt nhưng không làm ảnh hưởng nhiều tới sản phẩm

Sinh học: tiêu diệt, ức chế vi sinh vật

Hóa sinh: bất hoạt enzyme, khử hoạt tính của chất ức chế trypsin, protein bị biến tính

sơ bộ => tăng khả năng hấp thu cho người dùng

Cảm quan: khử mùi tanh của đậu, tăng giá trị cảm quan

Thực hiện

Gia nhiệt 85oC và bổ sung 10% đường trong 10 phút, tránh tăng nhiệt độ quá cao làm sôi dịch sữa sẽ tách lớp màng lipid trên bề mặt giảm giá trị cảm quan, sữa không đồng nhất Khuấy trong khi nấu tránh khét phần đáy nồi

Công nghiệp: Sử dụng thiết bị gia nhiệt 2 vỏ có cánh khuấy Sau gia nhiệt phối trộn với syrup đường 25%, CMC 0.1%, Kali sorbat 500ppm

Hình 8: Thiât bị gia nhiệt 2 vỏ 2.2.7 Đồng hóa

Áp lực đồng hóa cấp II: 40 bar

Nhiệt độ đồng hóa: 70oC, nhiệt độ sữa sau đồng hóa 50oC

Hình 9: Thiết bị đồng hóa áp lực cao 2.2.8 Rót chai và đóng nắp

Mục đích

Bảo quản sản phẩm, hoàn thiện sản phẩm, thuận lợi cho vận chuyển Chuấn bị quá trình tiệt trùng

Thực hiện

Nắp và chai được sấy khô trước khi thực hiện rót và đóng nắp

Rót sữa vào chai khi còn nóng 80 - 85oC nhằm mục đích bài khí và hạn chế vi sinh vật nhiễm vào, nghiêng chai hoặc đổ tràng lên miệng chai tránh tạo bọt Sau đó dùng máy đóng nắp

Công nghiệp: Sử dụng thiết bị rót và đóng nắp vô trùng

Hình 10: Thiết bị rót và đóng nắp chai

2.2.9 Tiệt trùng

Mục đích

Tiêu diệt vi sinh vật trong sữa, vô hoạt enzym, tăng thời gian bảo quản

Biến đổi

Vật lý: Nhiệt độ tăng cao, giảm độ nhớt

Hóa học: một số phản ứng thủy phân, phân hủy làm tổn thất dinh dưỡng

Hóa lý: Hiện tượng bốc hơi nước, và chất dễ bay hơi Một số protein tiếp tục đông tụ nhưng không đáng kế

Hóa sinh: enzym bị vô hoạt

Sinh học: vi sinh vật bị tiêu diệt

Thực hiện

Sử dụng autoclave nhiệt độ 121oC trong 10 phút

Công nghiệp:

- Autoclave có lắc đảo

- Thiết bị tiệt trùng UHT

- Thiếtt bị tiệt trùng hydrolock

Hình 11: Thiết bị tiệt trùng UHT

HÌnh 12: Thiết bị autoclave lắc đảo

HÌnh 13: Thiết bị tiệt trùng hydrolock

3 BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

3.1 Tính cân bằng vật chất :

Dựa vào bảng 1 và bảng 3

Đậu nành Độ ẩm đậu, % khối lượng đậu nành 12

Chất khô hòa tan, % khối lượng đậu nành 69

Ngâm Khối lượng đậu tăng 2.2 lần

Gia nhiệt (nấu) Bổ sung 200g đường 2.1+0.2 = 2.3l

Lượng nước bổ sung = 0.44-0.2+0.2*4+1.5 = 2.54 l

Nguyên liệu Đường Nước bổ sung Sữa thành phẩm

Cần tách vỏ vì giảm bớt lượng oligosaccharide, tăng khả năng tiêu hóa, loại

bỏ mùi đậu, vị đắng và các chất gây ảnh hưởng xấu đến màu sắc sản phẩm có trong vỏ

Quá trình nghiền

Lượng nước bổ sung: lượng nước ít sẽ xảy ra hiện tượng hòa tan các chất kém và gây ra phát sinh nhiệt do ma sát giữa máy nghiền và thành phần hạt làm biến tính protein giảm hiệu suất thu hồi, nếu nước quá nhiều nghiền không kỹ làm

độ mịn kém gây tổn thất protein vì hòa tan không hết

Trong đậu nành còn có chứa saparin một loại glucoside, tan trong nước và tạo bọt khi nghiền sẽ tạo ra nhiều bọt dễ tràn ra ngoài và gây khó khăn cho quá trình lọc

Quá trình lọc

Lọc là quá trình quyết định hiệu suất thu hồi, dịch sữa sau thu hồi phải đảm bảo tiêu chuẩn hàm lượng chất khô, các yếu tố ảnh hưởng chính là kích thước lổ vải lọc, lực tác động, lượng nước rửa bã, độ mịn của bột đậu

Quá trình gia nhiệt (nấu)

Nhiệt độ: trong quá trình nấu cần điều chỉnh nhiệt để tránh sữa trào ra ngoài, cần khuấy đều để không bị khét và vón cục

Thời gian: càng nhanh càng tốt vì bên cạnh sự phá vỡ lớp vỏ solvat vẫn còn quá trình sắp xếp lại lớp vỏ solvat này Do đó khi nấu lâu, phân tử nước lại liên kết với các tiểu phân tử keo trong dịch sữa tạo thành lớp vỏ solvat mới làm giảm hiệu suất thu hồi protein

Quá trình rót chai

Nhiệt độ sữa khi rót chai: ở nhiệt độ 85oC để bài khí và giảm độ nhớt dễ rót, hạn chế vi sinh vật xâm nhập

Quá trình tiệt trùng

Nhiệt độ quá cao kèm thời gian dài sẽ ảnh hưởng màu sắc, mùi vị sản phẩm

do caramen hóa trong sữa, làm sữa có màu vàng sẫm, độ nhớt thay đổi dẫn đến tổn thất thành phần dinh dưỡng Nhiệt độ thấp hơn yêu cầu vi sinh vật không bị tiêu diệt hoàn toàn xày ra những biến đổi trong sữa: đông tụ protein, lên men tự nhiên của khuẩn lactic làm chua sữa, mùi khó chịu, trạng thái sữa thay đổi, giảm thời gian bảo quản

4 NHẬN XÉT

Sản phẩm sữa đậu nành tiệt trùng không qua giai đoạn đồng hóa sau 1 tuần:

Chai sữa bị đóng váng phía trên do không được đồng hóa và để lâu ngày chất béo đậu nành nhẹ hơn nổi lên và bị tách lớp, mùi vị, màu sắc và trạng thái sữa bên trong như ban đầu không bị biến đổi

Hình 14: Sữa đậu nành tiệt trùng sau 1 tuần bảo quản

TÀI KIỆU THAM KHẢO

[1] Lê Văn Việt Mẫn, “Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống”, tập 1, NXB ĐHQG TP.HCM, 2004

[2] Nguyễn Thị Anh Đào, “Kỹ thuật bao bì thực phẩm”, NXB ĐHQG TP.HCM, 2005 [3] Sarvacos G.D., Kostaropoulos A.E., “Handbook of Food processing equipment”, Kluwer Academic/ Plenum Publishers, 2002

[4] Kukiat Tanteeralam, ”Soybean processing for Food uses”, International Soybean program, 1993

[5] www.fao.org

[6] www.soyfoods.org

PHẦN 2 DỊCH BÀI BÁO ẢNH HƯỞNG CỦA GIỐNG ĐẬU NÀNH ĐẾN CHẤT LƯỢNG VÀ TÍNH NĂNG

SỮA ĐẬU NÀNH VÀ ĐẬU HŨ Yookyung Kim và Louise Wicker

Khoa học và công nghệ thực phẩm, Đại học Georgia, Athens, GA 30602, Mỹ

Đặc điểm tính năng của sữa đậu nành và đậu hũ được xác định từ 2 giống đậu Benning và Danbaekkong Hàm lượng protein trong sữa đậu nành từ Danbeakkong (46.4 g/kg) cao hơn Benning (42g/kg) Tỷ lệ globulin 11S/7S của Danbaekkong là 0.93 và Benning là 0.38 Sữa đậu nành từ Danbaekkong phi Newton (n = 0.69) hơn Benning (n=0.84) Đậu hũ từ Danbaekkong cứng hơn, dễ nhai và kết dính hơn từ Benning Sự khác nhau về hàm lượng protein, tỷ lệ protein, độ nhớt, đặc điểm cấu túc và màu sắc của sữa đậu nành có thể được ứng dụng như chỉ thị của chất lượng và chức năng trong thực phẩm từ đậu nành ví dụ như đậu hũ

GIỚI THIỆU

Thị trường đậu nành cho sản xuất đậu hũ và sản phẩm liên quan đang mở rộng, và những hợp đồng với nông dân hoặc công ty hạt để mua những giống đậu nành cụ thể dựa trên màu hạt, hàm lượng protein và những đặc tính khác Nhà sản xuất thực phẩm từ đậu nành đang sử dụng những phân khúc đậu nành thích ứng tốt những đặc điểm chức năng

cụ thể Những nhà chọn giống và chế biến thường tin rằng lượng protein cao, hạt đậu nành to cho kết quả chất lượng đậu hũ tốt hơn và năng suất cao hơn Sự khác biệt đáng chú ý trong nhiều loại đậu nành được quan sát trong những mục về hàm lượng protein và lipid, kích thước, tổng lượng nước hấp thu khi hydrat hóa hoàn toàn, nồng độ protein của sữa đậu nành, năng suất đậu hũ tươi, hàm lượng protein và độ cứng của đậu hũ Những giống có lượng protein cao thường sản xuất đậu hũ có lượng protein cao hơn những giống

có lượng protein thấp Mặc dù bằng chứng hiện tại là do sự khác nhau về kiểu gen đối với đặc tính sữa đậu nành và đậu hũ, những sự khác nhau về đặc tính không thường liên quan đến nguồn gốc đậu nành từ Mỹ hay Nhật

Lượng protein trong hạt đậu nành xấp xỉ 40 – 45g/kg dựa trên trọng lượng khô Hai nguồn protein chính trong đậu nành là globulin 7S (β-conglycinin) và 11S (glycinin) Hai nguồn dự trữ protein xấp xỉ 700g/kg của tổng lượng protein trong hạt đậu nành, khác khả năng hình thành gel Nồng độ của hai yếu tố này khác nhau tùy loại đậu nành, tỷ lệ 11S/7S ảnh hưởng chất lượng sản phẩm thực phẩm từ đậu nành Ví dụ tỷ lệ 11S/7S trong sữa đậu nành ảnh hưởng đến đặc tính cấu trúc của đậu hũ

Đậu hũ, sản phẩm từ sữa đậu nành đông lại với Ca và MgCl2, là một sản phẩm hydrate hóa cao và sệt Cấu trúc đậu hũ mềm, chắc và kết dính, nhưng không cứng hoặc dẻo Đậu hũ từ sữa đậu nành có tính chất vật lý đông tụ phụ thuộc vào tính chất của sữa đậu nành Đặc biệt, protein trong sữa đậu nành có thể đóng vai trò là một yếu tố quan trọng cho tính chất này Cấu tạo hóa học của giống đậu nành khác nhau cũng ảnh hưởng năng suất và chất lượng đậu hũ Giống đậu nành ảnh hưởng đáng kể đến năng suất, chất lượng đậu hũ và sự điều chỉnh tỷ lệ 11S/7S giữa 1.6 và 3.2 ảnh hưởng khác nhau đến năng suất và chất lượng đậu hũ, cũng do giống đậu nành

Đậu nành Benning (có lượng Glysine cao nhất) kết quả từ chương trình chọn giống ở Trung tâm thí nghiệm nông nghiệp Georgia, đưa vào thị trường tháng 1 năm

1996 Đậu nành Benning có khả năng đáng chú ý là kháng bệnh và giun tròn, có sản lượng cao Danbaekkong là một giống đậu nành Hàn Quốc có kích thước nhỏ đến trung bình sử dụng làm sản phẩm đậu hũ và sữa đậu nành Những hạt đậu nành sống chứa lượng protein thô và chất xơ cao cũng như cho chất lượng đậu hũ tuyệt vời, nhưng có sản lượng thấp Việc xác định đặc điểm cụ thể dựa vào những tính năng rõ ràng làm gia tăng giá trị cải thiện cho đậu nành và tăng khả năng chế biến nguyên liệu đậu nành thích hợp Vấn đề của nghiên cứu này là xác định chất lượng và đặc tính của sữa đậu nành và đậu hũ

từ Benning và Danbaekkong bằng việc so sánh hàm lượng protein, hợp chất tiểu đơn vị

và tổng số protein, độ nhớt và đặc điểm cấu trúc Thông tin này sẽ thuận tiện cho phát triển những phương pháp xác định nhiều dòng sản phẩm trong chương trình chọn giống