• Hoà tan
Mục đích
Hòa tan protein trong đậu nành đã tách béo dung dịch. Biến đổi
-Vật lý: sự thay đổi về thể tích, khối lượng tăng.
-Hóa học: phần lớn protein trong bã đậu nành sẽ hoà tan vào dung dịch NaOH, tuy nhiên nếu ở pH cao có thể xảy ra sự racemic hóa, các acid amin chứa lưu huỳnh như cys, cystin bị phá hỏng, arg bị phân hủy một phần thành ornitin và ure, ở pH cao cũng có thể thúc đẩy phản ứng maillard xảy ra. -Sinh học: một số vi sinh vật có thể bị ức chế trong môi trường kiềm.
-Hoá sinh: một số enzym bị vô hoạt.
Thực hiện
Hình 17 : Sản xuất soy protein isolate
Bột đậu nành đã tách béo Hòa tan Ly tâm Lọc UF Sấy phun SPI Kiề m Bã Lọc RO
Cho đậu nành đã tách béo vào bồn hình trụ, trong bồn có lấp cánh khuấy, motor được lấp phía trên và thiết bị được tháo ra từ của đáy.
Thông số công nghệ -pH = 7.7 – 9 -τ = 45 – 60 phút -T = 55 – 600C • Ly tâm Mục đích
-Khai thác: loại bỏ bã lọc ra khỏi dịch sau khi nghiền, thu nhận dịch chiết, làm sạnh, nâng cao chất lượng dịch chiết.
Biến đổi
-Vật lý: sự thay đổi về thể tích, khối lượng giảm.
-Hóa học: có tổn thất một ít protein, vitamin, chất màu… theo bã lọc. -Hóa lý: thay đổi trạng thái từ dung dịch dạng huyền phù sang lỏng. -Sinh học: một số vi sinh vật bị loại bỏ theo bã lọc.
Thiết bị lọc ly tâm
Cấu tạo
Nguyên tắc hoạt động
Loại máy ly tâm này dùng để tách pha rắn và pha lỏng ra khỏi dung dịch huyền phù sệt. Dịch huyền phù được bơm vào ống nhập liệu đến buồng lọc. Trục vis 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 vis đẩy về ống tháo bã. Phần lỏng còn lại tiếp tục qua màng lọc theo ống tháo sản phẩm ra ngoài. Yếu tố ảnh hưởng : tính chất bã. • Siêu lọc 1. Ống cấp dịch 2. Ống tháo dịch 3. Ống tháo bã 4. Màng lọc 5. Bã 6. Trục vít xoắn Hình 18 : Thiết bị lọc ly tâm
Mục đích : khai thác. Biến đổi
-Hóa học: protein bi giữ lại trên màng siêu lọc.
-Hóa lý : protein bi giữ lại trên màng vi lọc tạo bả rắn và dung dịch đi qua màng vi lọc.
-Sinh học: vi sinh vật bị giữ lại trên màng vi lọc.
Thiết bị
Nguyên tắc hoạt động
Dưới tác dụng của áp suất được tạo ra từ bình tạo áp suất, nguyên liệu được chuyển đến màng lọc thô, ở đây những tạp chất lớn được giữ lại, dung dịch qua màng lọc thô sẽ đến màng siêu lọc, quá trình lọc được thực hiện ở áp suất là 3 bar, bã lọc được lấy ra ngoài.
Thông số công nghệ
-Mao quản có đường kính trung bình khoảng 2 nm. -Áp suất thực hiện quá trình là 3 bar.
-pH trung tính.
• Sấy phun
Mục đích
-Chế biến: tạo ra sản phẩm là soy protein isolate dạng bột mịn.
-Bảo quản: sau sấy sản phẩm có hàm ẩm thấp (<5%), trong thời gian ngắn nhưng tác nhân sấy ở 1. Màng lọc thô 2. Màng siêu lọc 3. Khuấy từ 4. Bình tạo áp 5. Bộ chọn lọc 6. Bình chứa Hình 19 : Thiết bị lọc
nhiệt độ cao, nên vi sinh vật khó phát triển, do đó bảo quản sản phẩm được lâu. Biến đổi
-Vật lý: có sự giảm về khối lượng do nước bay hơi.
-Hoá học: hàm ẩm giảm nhanh chóng. Có thể xảy ra sự phân huỷ các chất mẫn cảm với nhiệt độ như mùi, hương. Nhiệt độ cao cũng có thể gây biến tính một số protein nhưng do thời gian sấy ngắn nên sự biến đổi này là không đáng kể.
-Hóa lý
+ Sự bay hơi nước và các chất dễ bay hơi dưới tác động của nhiệt độ cao. + Có sự chuyển pha: dung dịch protein sau quá trình sấy phun sẽ có dạng bột.
-Hoá sinh: một số enzyme có thể bị vô hoạt hoặc giảm hoạt tính bởi nhiệt độ nên sẽ làm giảm các phản ứng do enzyme xúc tác.
-Sinh học: một số vi sinh vật bị tiêu diệt hoặc ức chế. Tuy nhiên, do thời gian lưu trong buồng sấy là rất ngắn nên các biến đổi về hoá sinh và sinh học là không lớn lắm.
Thiết bị sấy phun
Gồm 3 giai đoạn chính
-Phun sương : đây là gia đoạn phân tán dòng nhập liệu thành những giọt suơng nhỏ li ti. -Trộn mẫu và tác nhân sấy: khi đó xảy ra quá trình bốc hơi nước trong mẫu.
-Thu hồi sản phẩm.
Cấu tạo thiết bị
-Quạt. -Bộ lọc khí. -Calorifere. -Tháp sấy phun. -Bơm. -Vòi phun. -Băng tải.
-Cyclon thu hồi sản phẩm.
Nguyên liệu từ bồn chứa sẽ được bơm và phun sương vào tháp sấy. Trong khi đó, không khí được quạt hút qua bộ lọc khí vào calorifere rồi vào tháp sấy. Bột protein được làm khô rất nhanh
thành các hạt mịn có kích thước khoảng 150nm. Các hạt lớn, nặng hơn rơi xuống đáy tháp và theo băng tải ra ngoài. Các hạt mịn bị cuốn theo dòng khí và được tách ra tại một cyclon khác.
Các thông số ảnh hưởng đến quá trình sấy phun
-Bản chất vật liệu sấy: nồng độ chất khô, thành phần hóa học, các liên kết hóa học. -Nhiệt độ tác nhân sấy.
-Kích thước, số lượng và quỹ đạo chuyển động của các hạt nguyên liệu trong buồng sấy. Thông số công nghệ
-Nhiệt độ không khí vào: 170 – 2000C. -Nhiệt độ không khí ra: 90 – 1000C.
-
Thời gian lưu của các hạt trong buồng sấy: 5s. -Độ ẩm vật liệu sau khi sấy: 3 – 4%.
-Đường kính hạt: 95% < 150 µm.
Các vấn đề của quy trình sử dụng membrane
• Ưu điểm
− Siêu lọc được nghiên cứu và thừa nhận là một quy trình ôn hòa để cô đặc soy protein, protein được thu nhận trong khi các oligosaccharides và khoáng được loại bỏ trong dòng permeate qua membrane.
− Sản phẩm của quá trình siêu lọc đã cải thiện được những tính chất chức năng hơn so Hình 20 : Thiết bị sấy phun
với phương pháp truyền thống sản suất SPI vì không sử dụng các chất hóa học quá mức.
− Không tạo ra phế phẩm giống whey, đồng thời còn tận dụng được các protein và các thành phần có giá trị khác nhờ quá trình thẩm thấu ngược.
− Hàm lượng tro thấp hơn so với quy trình truyền thống.
• Nhược điểm
− Tốc độ dòng permeate sẽ giảm theo thời gian khi các thành phần của nguyên liệu vào chồng chất trong ống mao quản của membrane cũng như bề mặt của membrane. Trong một số trường hợp, việc giảm tốc độ dòng có thể rất quan trọng làm cho quá trình membrane không phù hợp với sự phân lập protein.
• Biện pháp cải thiện
Một phương pháp có hiệu quả để tách các oligosaccharides là kết hợp UF và diafiltration. Khi membrane 50kDa được sử dụng, hầu như toàn bộ protein hòa tan được thu nhận.