MỞ ĐẦU Song song với quá trình phát triển của xã hội hiện nay thì chất lượng cuộc sống của con người ngày càng tăng, một trong số những vấn đề được con người quan tâm hàng đầu đó chính là dinh dưỡng. Và đặc biệt những loại thực phẩm an toàn, tốt cho sức khỏe ngày càng được quan tâm và ưa chuộng. Trong đó, các sản phẩm tạo ra từ hạt đậu nành là một trong những loại thực phẩm đáng chú ý. Trong sữa đậu nành có chứa lượng chất béo khá thấp và đặc biệt không có cholesterol. Sữa đậu nành có khả năng cải thiện thành phần lipid máu, bảo vệ mạch máu, hỗ trợ giảm cân và cải thiện bệnh loãng xương…. Nhờ những công dụng này mà sữa đậu nành trở thành thức uống tốt, hỗ trợ cho người có lượng cholesterol trong máu cao hoặc những người có tiền sử gia đình mắc bệnh tim mạch vành. Do đó sữa đậu nành đặc biệt được ưa chuộng bởi những người quan tâm đến sức khỏe 1. Mặc khác, đậu phụ từ nguyên liệu đậu nành cũng là thực phẩm phổ biến. Ngoài ra, đậu phụ cũng là một nguồn protein hoàn chỉnh nên có thể cung cấp tất cả các axit amin thiết yếu trong chế độ ăn uống. Hơn nữa, đậu phụ cũng cung cấp nhiều chất béo không bão hòa lành mạnh. Đậu phụ là thực phẩm thường hay được sử dụng trong các bữa ăn hằng ngày của gia đình chúng ta, chế biến thành những món ăn hấp dẫn, ít ngán và giả cả phải chăng, còn phù hợp nhất trong các bữa ăn chay 2. Tại Việt Nam, đậu phụ thường được bày bán tràn lan ở các khu chợ hay trên lề đường. Chúng được sản xuất ở quy mô hộ gia đình, không được kiểm chứng về vệ sinh an toàn thực phẩm, chất lượng nguyên liệu đầu vào và chất lượng đầu ra của sản phẩm. Do đó việc cần làm là đẩy mạnh sản xuất chúng ở quy mô lớn, chuyên nghiệp đảm bảo cho ra những sản phẩm tốt, chất lượng cao nhằm phục vụ cho nhu cầu ngày càng tăng cao của người tiêu dùng. Vậy nên việc xây dựng nhà máy là điều tất yếu, không những đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước mà còn hướng đến xuất khẩu, góp phần tạo công ăn việc làm cho người dân, mang lại nguồn lợi nhuận lớn cho nhà đầu tư và phát triển kinh tế nước nhà. Vì vậy, việc thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ hạt đậu nành như đậu phụ là cần thiết. Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 1.1. Tổng quan về nguyên liệu 1.1.1. Nguyên liệu chính 1.1.1.1. Hạt đậu nành Đậu nành (đậu tương) hay đỗ tương có tên tiếng Anh là Soybeans. Tên khoa học là Glycine Max (L) Merr. Là loại cây họ đậu chứa nhiều đạm. Có thể chế biến đậu nành thành được nhiều món như sữa, đậu hủ, tương, chao,... Cây đậu nành có khả năng thích ứng rộng nên nó đã được trồng ở khắp năm châu lục, nhưng tập trung nhiều nhất ở châu Mỹ trên 70%, tiếp đến là châu Á. Các nước trồng đậu nành đứng hàng đầu trên thế giới về diện tích gieo trồng và sản lượng là Mỹ, Braxin, Achentina và Trung Quốc Ở Việt Nam, đậu nành được trồng tập trung ở các tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long (An Giang, Đồng Tháp), ở miền Bắc đây là vụ đậu nành được trồng nhiều ở các tỉnh Hà Giang, Lạng Sơn, Cao Bằng… Theo Tổng cục thống kê (GSO), Bộ Nông Nghiệp và phát triển nông thôn • Năm 2018, Việt Nam có trên 105 ngàn ha cây đậu nành. • Sản lượng đậu nành Việt Nam: 168 ngàn tấnnăm (2018) • 1.1.1.2. Hình thái hạt đậu nành Đậu nành là cây thân cỏ một năm, hoa tập trung trên những nách lá, kiểu bào nang. Quả đậu tương là loại quả giáp. Mỗi quả có 23 hạt. Quả đậu nành dài 56 cm, hơi cong hình lưỡi liềm, phẳng, có nhiều lông mềm, màu từ xanh sáng đến xám tối. Hạt đậu nành có ba bộ phận: +Vỏ hạt chiếm 7.3% trọng lượng hạt + Phôi chiếm 2.4%. + Tử diệp chiếm 90%. Hạt hình oval, tròn dẹt hay hình bầu dục, căng bóng, trơn, nhẵn. Màu hạt thay đổi khác nhau như xanh lá cây, vàng, nâu, đen. Trong đó, hạt màu vàng có giá trị thương phẩm cao. Khối lượng một nghìn hạt khô trung bình từ 140g200g 1.1.1.3. Tính chất hạt đậu nành Thành phần hóa học Thành phần dinh dưỡng hạt đậu nành được thể hiện trong bảng 1.1
Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm đậu phụ suất 3700 năm MỞ ĐẦU Song song với trình phát triển xã hội chất lượng sống người ngày tăng, số vấn đề người quan tâm hàng đầu dinh dưỡng Và đặc biệt loại thực phẩm an toàn, tốt cho sức khỏe ngày quan tâm ưa chuộng Trong đó, sản phẩm tạo từ hạt đậu nành loại thực phẩm đáng ý Trong sữa đậu nành có chứa lượng chất béo thấp đặc biệt khơng có cholesterol Sữa đậu nành có khả cải thiện thành phần lipid máu, bảo vệ mạch máu, hỗ trợ giảm cân cải thiện bệnh lỗng xương… Nhờ cơng dụng mà sữa đậu nành trở thành thức uống tốt, hỗ trợ cho người có lượng cholesterol máu cao người có tiền sử gia đình mắc bệnh tim mạch vành Do sữa đậu nành đặc biệt ưa chuộng người quan tâm đến sức khỏe [1] Mặc khác, đậu phụ từ nguyên liệu đậu nành thực phẩm phổ biến Ngoài ra, đậu phụ nguồn protein hồn chỉnh nên cung cấp tất axit amin thiết yếu chế độ ăn uống Hơn nữa, đậu phụ cung cấp nhiều chất béo khơng bão hịa lành mạnh Đậu phụ thực phẩm thường hay sử dụng bữa ăn ngày gia đình chúng ta, chế biến thành ăn hấp dẫn, ngán giả phải chăng, phù hợp bữa ăn chay [2] Tại Việt Nam, đậu phụ thường bày bán tràn lan khu chợ hay lề đường Chúng sản xuất quy mơ hộ gia đình, khơng kiểm chứng vệ sinh an toàn thực phẩm, chất lượng nguyên liệu đầu vào chất lượng đầu sản phẩm Do việc cần làm đẩy mạnh sản xuất chúng quy mô lớn, chuyên nghiệp đảm bảo cho sản phẩm tốt, chất lượng cao nhằm phục vụ cho nhu cầu ngày tăng cao người tiêu dùng Vậy nên việc xây dựng nhà máy điều tất yếu, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nước mà cịn hướng đến xuất khẩu, góp phần tạo công ăn việc làm cho người dân, mang lại nguồn lợi nhuận lớn cho nhà đầu tư phát triển kinh tế nước nhà Vì vậy, việc thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm từ hạt đậu nành đậu phụ cần thiết GVHD: Mạc Thị Hà Thanh Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm đậu phụ suất 3700 năm Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 1.1 Tổng quan nguyên liệu 1.1.1 Nguyên liệu 1.1.1.1 Hạt đậu nành Đậu nành (đậu tương) hay đỗ tương có tên tiếng Anh Soybeans Tên khoa học Glycine Max (L) Merr Là loại họ đậu chứa nhiều đạm Có thể chế biến đậu nành thành nhiều sữa, đậu hủ, tương, chao, Cây đậu nành có khả thích ứng rộng nên trồng khắp năm châu lục, tập trung nhiều châu Mỹ 70%, tiếp đến châu Á Các nước trồng đậu nành đứng hàng đầu giới diện tích gieo trồng sản lượng Mỹ, Braxin, Achentina Trung Quốc Ở Việt Nam, đậu nành trồng tập trung tỉnh đồng Sông Cửu Long (An Giang, Đồng Tháp), miền Bắc vụ đậu nành trồng nhiều tỉnh Hà Giang, Lạng Sơn, Cao Bằng… Theo Tổng cục thống kê (GSO), Bộ Nông Nghiệp phát triển nơng thơn • Năm 2018, Việt Nam có 105 ngàn đậu nành • Sản lượng đậu nành Việt Nam: 168 ngàn tấn/năm (2018) • 1.1.1.2 Hình thái hạt đậu nành Đậu nành thân cỏ năm, hoa tập trung nách lá, kiểu bào nang Quả đậu tương loại giáp Mỗi có 2-3 hạt Quả đậu nành dài 5-6 cm, cong hình lưỡi liềm, phẳng, có nhiều lơng mềm, màu từ xanh sáng đến xám tối Hạt đậu nành có ba phận: +Vỏ hạt chiếm 7.3% trọng lượng hạt + Phôi chiếm 2.4% + Tử diệp chiếm 90% Hạt hình oval, trịn dẹt hay hình bầu dục, căng bóng, trơn, nhẵn Màu hạt thay đổi khác xanh cây, vàng, nâu, đen Trong đó, hạt màu vàng có giá trị thương phẩm cao Khối lượng nghìn hạt khơ trung bình từ 140g-200g 1.1.1.3 Tính chất hạt đậu nành Thành phần hóa học Thành phần dinh dưỡng hạt đậu nành thể bảng 1.1 Bảng 1 Thành phần dinh dưỡng 100g hạt đậu nành vàng Thành phần Nguyên hạt Tử điệp GVHD: Mạc Thị Hà Thanh Protein (g) Lipit (g) Gluxit (g) Tỉ lệ (%) 100 45 19 31 90.3 43 20.3 29 Tro (g) 5 Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm đậu phụ suất 3700 năm Vỏ hạt 7.3 8.8 86 4.3 Phôi 2.4 41 11 43 4.4 Đậu nành đứng hàng đầu đạm nguồn gốc thực vật hàm lượng protein cao mà chất lượng protein Protein đậu nành dễ tan nước chứa nhiều acid amin không thay lysin, tryptophan Trừ methionin cystein thấp acid amin khác đậu nành có thành phần giống thịt Hình 1 Hạt đậu nành Axit béo có đậu tương linoleic 53-57%, oleic 23-29%, linoleic 3-6%, panmitic 2.5-6%, stearic 4.5-7.3% Bảng Thành phần axit amin protein đậu nành Loại axit amin Isoleucine Leucine Lysine Methionine Cystein Phenylalanine Threonine Tryptophane Valine Histidin % 1.1 7.7 5.9 1.6 1.3 4.3 1.3 5.4 2.6 Một số enzyme đậu nành: - Urease: chống lại hấp thụ chất đạm qua hàng ruột không nên ăn đậu nành sống - Lipase: thủy phân glyceric tạo thành glycerin acid béo - Phospholipase: thủy phân ester acid acetic - Amylase: thủy phân tinh bột, b-amylase có đậu nành với số lượng lớn - Lipoxygenase: xúc tác phản ứng chuyển H2 acid béo Tính chất hố học protein đậu nành • Khả hấp thụ giữ nước GVHD: Mạc Thị Hà Thanh Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm đậu phụ suất 3700 năm - Khả hấp thụ giữ nước protein dựa tương tác protein - protein protein - nước - Khi nồng độ protein tăng khả hấp thụ nước tăng - Khi pH thay đổi khả tích điện protein thay đổi Do đó, pH đẳng điện, hút nước thấp tương tác protein - protein chặt chẽ - Ở pH cao thấp pI, hấp thụ nước giữ nước protein tăng - Khi nhiệt độ tăng, khả hấp thụ nước giảm làm giảm liên kết hydro tăng khả liên kết liên kết khác như: -S-S-, … - Khi nồng độ muối thấp, khả hấp thụ nước cao ngược lại • Khả tạo gel Khi protein bị biến tính, cấu trúc bậc cao bị phá huỷ, mạch polypeptit bị duỗi ra, tiến lại gần nhau, tiếp xúc tạo nên mạng lưới không gian tương đối chặt pha phân tán chứa Các yếu tố gây tạo gel + Sử dụng nhiệt: dịch sữa protein đậu nành có nồng độ cao đun nóng pH trung tính, tạo gel + Sử dụng pH đẳng điện: Ở pH đẳng điện, protein có khả tạo gel + Sử dụng muối ion kim loại có hố trị hai: liên kết Ca 2+ Mg2+ với nhóm Cacboxyl • Khả tạo kết cấu Protein đậu nành có khả tạo sợi tốt Khi protein bị phân ly, chuỗi polypeptit duỗi mạch cho qua khuôn đúc, định hướng phân tử protein sợi hình thành • Khả tạo độ nhớt - Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt dung dịch: pH, nhiệt độ, Ca 2+… nồng độ protein • Khả tạo nhũ - Trong phân tử protein đậu nành có hai đầu ưa nước ưa béo, nên có khả làm bền hệ nhũ tương chất béo/nước - Các yếu tố ảnh hưởng đến khả tạo nhũ: + pH: Ở vùng pH đẳng điện, khả hoà tan thấp nên khả tạo nhũ giảm + Nhiệt độ: gia nhiệt cô đặc làm đơng tụ protein làm giảm độ bền nhũ tương, đồng thời khả tạo gel tạo nên lớp màng protein chất béo, lớp màng có tên “tàu hũ k”, thực phẩm quý từ sữa đậu nành • Khả tạo bọt GVHD: Mạc Thị Hà Thanh Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm đậu phụ suất 3700 năm - Sự hình thành tạo bọt hình thành tạo màng protein bề mặt tiếp xúc pha khí nước - Các yếu tố ảnh hưởng đến khả tạo bọt: + pH: pH đẳng điện bọt bền tốt + Nồng độ protein: tăng nồng độ protein độ bền bọt tăng + Muối: tuỳ loại muối sử dụng làm tăng hay giảm độ bền bọt, NaCl làm giảm độ bền bọt, Ca2+ làm tăng độ bền bọt + Các loại đường: làm tăng độ bền bọt chúng tạo độ nhớt cao cho dung dịch Khi gia nhiệt làm tăng thể tích bọt làm giảm độ bền bọt Khả tạo gel protein tạo cấu trúc thực phẩm • Sự hình thành gel protein - Sự kết tuả protein bao hàm tất phản ứng tập hợp dẫn đến phần tồn độ hịa tan - Khi protein khơng bị biến tính giảm lực đẩy tĩnh điện mạch mà dẫn đến phản ứng tập hợp khơng trật tự xảy tượng kết tụ - Các phản ứng tập hợp khơng trật tự xảy biến tính phản ứng tập hợp xảy tương tác protein – protein chiếm ưu so với tương tác protein – dung môi dẫn đến tạo thành khối lớn thô, gọi đông tụ - Khi phân tử bị biến tính tự tập hợp lại để tạo thành mạng lưới protein có trật tự tượng gọi tạo gel Khả tính chất chức quan trọng nhiều hệ thống protein đóng vai trị chủ yếu việc tạo cấu trúc, hình thái Phomat, giò, gel gelatin, kamaboko, đậu phụ, bột nhào, làm bánh mì thịt giả từ protein từ thực vật sản phẩm có cấu trúc gel - Khả tạo gel tạo độ cứng, độ đàn hồi, hấp thụ nước, tạo độ dày, tạo lực liên kết, làm bền nhũ tương bọt • Điều kiện tạo gel - Sự gia nhiệt, đa số cần thiết cho tạo gel, để tăng tốc độ cho gel tăng độ cứng thêm muối đặc biệt ion Ca2+ - Sự thủy phân Enzim vừa phải, thêm đơn giản ion Canxi, kiềm hóa theo trung tính đưa pH điểm đẳng điện (sản xuất đậu phụ) - Có thể tạo từ protein dịch thể Cơ chế tạo gel Khi protein bị biến tính, cấu trúc bậc cao bị phá hủy, liên kết thành phần bị đứt, nhóm bên axit amin trước ẩn phía xuất Các mạch polipeptit bị duỗi ra, gần liên kết với tạo thành mạng lưới không gian ba GVHD: Mạc Thị Hà Thanh Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm đậu phụ suất 3700 năm chiều mà vị trí tiếp xúc mạch nút Các phần cịn lại hình thành mạng lưới khơng gian vơ định hình, rắn, có chứa đầy pha phân tán nước 1.1.1.4 Các tiêu kiểm tra chất lượng hạt đậu nành Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) 4849:1989 (ISO 7555-1987) Đậu nành phải đạt tiêu sau: Chỉ tiêu cảm quan - Đậu nành phải nguyên hạt, khô, già, vàng sáng, không bị biến màu, mẩy, khơng có mùi lạ (mùi dược thảo,v.v, ) hay mùi biến đổi trạng thái (mùi mốc, thối, cháy, ), khơng có côn trùng sống - Không lẫn tạp chất (cây, cỏ, khô, mãnh vỡ, ) - Độ ẩm: 10-14% Chỉ tiêu hóa lí thể bảng 1.3 Bảng Các tiêu hóa lý Kích cỡ hạt đồng Tổng hạt hỏng Tổng hạt nhỏ Tổng hạt vỡ Hạt xanh, non Tạp chất Đậu khác loại Chỉ số hạt mốc, mọt 18-20 hạt/100g