Chương 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 3.1. Chọn quy trình công nghệ Nước muối (15%) Trích ly 2 Lọc rút Bã Natri Benzoate 0,1% Mốc giống (1%) Bột mỳ 10% Rang t=170÷1800C τ=5÷7 phút Làm nguội Nước muối (10%) Nước muối (20%) Khô đậu nành 90% Nghiền
Phối liệu và trộn nước Hấp Đánh tơi và làm nguội Nuôi nấm mốc Đánh tơi Trộn Trích ly 1 Lên men Lọc Thanh trùng Vô chai, dán nhãn Phối trộn Lắng Sản phẩm Chai, nút Rửa sạch Làm nguội Bã t=110÷1200C P=0,7÷0,9 kg/cm2 t=1÷1,5h τ=64÷72h t=54÷580C τ=3÷ 4 ngày t=30÷320C aw=90÷100% t=60÷700C τ=1,5÷2h
3.2. Thuyết minh quy trình công nghệ
3.2.1. Rang bột mỳ
❖Mục đích
- Chuẩn bị cho quá trình phối trộn, hấp, lên mốc.
- Làm biến tính protein, tạo điều kiện thuận lợi để nấm mốc phát triển. ❖Các thông số kỹ thuật
- Nhiệt độ rang: 170 ÷ 1800C.
- Thời gian rang: 5 ÷ 7 phút.[20]
3.2.2. Nghiền
❖Mục đích
- Chuẩn bị: tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phối liệu và trộn nước, hấp, lên mốc.
- Ngoài ra nghiền còn tăng diện tích phát triển của nấm mốc và diện tích tác dụng của enzyme trên nguyên liệu, từ đó làm tăng quá trình lên men và giảm thiểu được thời gian thủy phân.
❖Thông số kỹ thuật
Nguyên liệu được nghiền tới kích thước 0,5 ÷ 1mm. [8] ❖Phương pháp thực hiện
Nguyên liệu được đưa vào máy nghiền để làm giảm kích thước đến kích thước phù hợp.
❖Thiết bị
Để tăng hiệu suất lên men cũng như đảm bảo độ đồng điều của các hạt sau khi nghiền thì ta nên sử dụng máy nghiền thay vì dùng các phương pháp thủ công. Với việc phá vỡ các hạt theo kích thước phù hợp thì ta chọn máy nghiền búa với kích thước lỗ sàng phù hợp với yêu cầu.
Ưu điểm:
+ Kết cấu đơn giản, dễ vận hành. + Tốc độ quay lớn
+ Có tỷ trọng năng suất cao
+ Phù hợp với nguyên liệu có độ ẩm <15%
3.2.3. Phối liệu và trộn nước
❖Mục đích
Chuẩn bị: tạo môi trường thuận lợi cho quá trình nuôi nấm mốc và lên men. Làm cho khối nguyên liệu thấm đều với nước.
- Tỷ lệ khô đậu nành : bột mỳ là 9 : 1.
- Tỷ lệ nước phối trộn là 60 ÷ 75% so với khối lượng nguyên luyện. [8] - Thời gian ủ nước thường 1 giờ. [21]
❖Phương pháp thực hiện
Cho nguyên liệu vào thiết bị, rồi cho nước vào. Sau đó khởi động cánh khuấy để đảo trộn nguyên liệu với nước.
❖Thiết bị: máy trộn ướt.
3.2.4. Hấp
❖Mục đích
- Chế biến: tiêu diệt các vi sinh vật có trong nguyên liệu làm ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm mốc.
- Khai thác: làm thay đổi các tính chất lý hóa của nguyên liệu, lấy các chất dinh dưỡng cung cấp cho quá trình nuôi mốc.
❖Phương pháp thực hiện
Nguyên liệu là khô đậu nành sau khi qua chưng sấy để ép tách dầu đã hoàn toàn chín, do đó chỉ cần hấp vừa đủ để mềm hóa là được.
Nguyên liệu sau khi ủ được trải đều qua các khay của tủ hấp để thực hiện quá trình hấp.
❖Thông số kỹ thuật + Nhiệt độ hấp: 110 ÷ 1200C. + Áp lực h: 0,7 ÷ 0,9 kg/cm2. + Thời gian: 1 ÷ 1,5 giờ. [8]
❖Thiết bị: thiết bị hấp dùng hơi không áp lực hình trụ có vỉ ngăn cách giữa nguyên liệu và nước.
3.2.5. Đánh tơi, làm nguội
❖Mục đích
Chuẩn bị cho quá trình nuôi cấy nấm mốc. Ngoài ra quá trình đánh tơi còn làm tăng hàm lượng O2 giúp cho quá trình nuôi nấm mốc được thuận lợi hơn.
❖Phương pháp thực hiện và
Nguyên liệu sau khi hấp sẽ được cho vào máy đánh tơi có quạt thổi nguội làm giảm nhiệt độ khối nguyện liệu nhằm tránh gây tổn thương nấm mốc.
❖Thông số kỹ thuật Nhiệt độ: 30 ÷ 350C. [22]
❖Thiết bị: máy đánh tơi
3.2.6. Cấy mốc giống
Chuẩn bị cho quá trình nuôi mốc ❖Phương pháp thực hiện
Giống khi đưa vào nên trộn trước với một số nguyên liệu cho đều, sau đó dùng nguyên liệu này rắc đều lên nguyên liệu định cấy giống. Khi rắc nên rắc đều và trộn kỹ để có mốc giống đều khắp trên khối nguyên liệu.
❖Thông số kỹ thuật - Tỷ lệ mốc: 0,8 ÷ 1%. [22]
❖Thiết bị thực hiện: máy trộn khô.
3.2.7. Nuôi mốc
❖Mục đích:
- Khai thác: tạo điều kiện thuận lợi cho nấm mốc phát triển trên môi trường nuôi cấy, từ đó hình thành các hệ enzyme cần thiết (đặc biệt là enzyme amylase và protease) có hoạt lực cao, có khả năng thủy phân protein và tinh bột cao hơn.
❖Phương pháp thực hiện
Khối mốc sau khi đã trộn đều trong máy trộn sẽ được đưa đến bể chưa có lắp quạt ly tâm để thông khí, vì trong quá trình lên mốc sẽ sản sinh ra nhiệt, nếu không điều chỉnh nhiệt độ thì quá trình lêm mốc bị ảnh hưởng làm giảm hiệu suất.
❖Thông số kỹ thuật
- Thời gian nuôi mốc: 3 ÷ 4 ngày. - Nhiệt độ nuôi mốc: 30 ÷ 320C. - Độ ẩm môi trường: 90 ÷ 100%.[22]
- Lưu lượng quạt ly tâm: 6000 m3/tấn nguyên liệu với áp lực 100 mmH2O. [8] ❖Thiết bị thực hiện
Bể nuôi mốc có trang bị quạt ly tâm thông khí, ống phun hơi nóng và tia nước ở đầu mỗi bể.
3.2.8. Đánh tơi
❖Mục đích
Chuẩn bị cho quá trình thủy phân ❖Phương pháp thực hiện
Nguyên liệu từ bể nuôi mốc sẽ được chuyển vào máy đánh tơi để nấm mốc được trộn đều vào khối nguyên liệu, giúp cho quá tình lên men đạt hiệu quả tốt nhất.
❖Thiết bị: máy đánh tơi.
3.2.9. Trộn nước
❖Mục đích
❖Phương pháp thực hiện
Muối được xử lý bằng cách đun xôi với nước để tạo thành một dung dịch nước muối. Vì nước muối trộn vào với nguyên liệu trong quá trình này được dùng để thủy phân và chiết nguyên liệu sau này nên phải thanh trùng để tránh làm niễm thêm vi sinh vật gây hại vào sản phẩm.
Nước muối sau khi đun sôi sẽ được lọc để tách tạp chất. Sau khi lọc, cho nước muối vào nguyên liệu đã nuôi mốc và trộn đều lên. Nước muối có tác dụng kìm hãm vi sinh vật có hại, làm ẩm môi trường tạo điều kiện thủy phân dễ dàng.
❖Thông số kỹ thuật
- Lượng nước: 30 ÷ 40% so với nguyên liệu. - Nồng độ NaCl: 5 ÷ 10%.[8]
3.2.10. Lên men
❖Mục đích - Chế biến
Tạo pH thích hợp cho enzyme protease và amylase của nấm môc hoạt động, làm biến đổi sâu sắc thành phần nguyên liệu theo hướng tạo ra sản phẩm nước tương.
❖Phương pháp thực hiện
Nguyên liệu sau khi đã lên mốc xong, làm tơi, để ủ đống cho tới khi nhiệt độ đạt 46 ÷ 480C thì bắt đầu cho nước vào. Khi cho nước vào, nên dùng nước có nhiệt độ 600C để khi cho vào bể lên men, nguyên liệu đạt nhiệt độ 530C. Khi trộn nước phải trộn nhanh rồi cho ngay vào bể lên men. Trên mặt nguyên liệu rải một lớp muối kín đề phòng tạp khuẩn xâm nhập. Đậy nắp để hơi nước không bay đi và nhiệt độ không bị giảm.
Những điểm cần chú ý khi thao tác: giai đoạn cho nước muối vào khối nguyên liệu đang lên men để chế biến thành dịch loãng là khâu quan trọng vì nó quyết định chất lượng sản phẩm sau khi lên men. Nhất là trong thời kì lên men để hình thành hương thơm cần phải được coi trọng.
❖Thông số kỹ thuật - Thời gian: 64 ÷ 72 giờ. - Nhiệt độ: 54 ÷ 580C. [8]
❖Thiết bị: sử dụng thiết bị lên men
3.2.11. Trích ly – lọc
❖Mục đích
Trích ly các chất hòa tan trong nguyên liệu để tạo ra nước tương thành phẩm và lọc ra lấy dịch nước tương.
❖Phương pháp thực hiện
Dùng nước muối có nồng độ 20 ÷ 25% ở nhiệt độ 600C cho vào thiết bị lên men để hòa tan đạm và đường đã thủy phân trong quá trình lên men. Sau khi cho muối nên tiến hành đảo trộn ngâm trong khoảng 24 giờ để những chất hòa tan tan vào trong nước muối, sau đó lọc để rút nước chấm ra. Mục đích cho muối vào là để tạo mùi vị, mặt khác là để phòng thối. Vì vậy sau khi lên men xong phải nhanh chóng cho nước muối vào.
- Trích ly lần thứ nhất: thường được nước tương có màu đậm, vị ngọt và chiếm khoảng 60 ÷ 80% lượng nguyên liệu đem đi lên men.
- Trích ly lần thứ hai: sau khi trích ly lần thứ nhất, trong bã vẫn còn lưu lại một lượng nước tương, vì vậy phải đổ thêm nước muối có nồng độ 15 ÷ 28% vào ngâm khoảng 12 ÷ 16 giờ rồi lại tiến hành trích ly.[13]
Trích ly lần thứ ba: để tận dụng nguyên liệu một cách triệt để (vì bã sau khi trích ly lần thứ hai vẫn còn chứa muối và nước tương) nên ta tiếp tục tiến hành chiết rút bằng cách bằng cách cho nước bình thường vào (không cho muối). Lượng nước cho vào khoảng 100÷150% so với nguyên liệu mốc, ngâm trong 6 giờ rồi tiến hành trích ly lần thứ ba. Nước rút ra được ở lần này có nồng độ tương đối thấp nên sẽ được dùng để hòa với nước muối sử dụng trong trích ly lần thứ hai của các đợt kế tiếp. Làm như vậy sẽ tiết kiệm được nguyên liệu muối và nâng cao chất lượng nước tương.[8,10]
❖Thông số kỹ thuật - Nhiệt độ: 600C. [10]
❖Thiết bị thực hiện: thiết bị lọc khung bản.
Nguyên liệu sau khi thủy phân sẽ được đưa vào thiết bị đặt trên vải lọc. Dịch nước tương thấm qua vải lọc và sẽ được hút chân không xuống dưới., bã lọc còn lại trên vải lọc sẽ được thu hồi lại để lọc tiếp lần nữa.
3.2.12. Phối trộn
❖Mục đích
Hoàn thiện: điều chỉnh mùi vị của nước tương, tạo ra các sản phẩm nước tương có chất lượng khác nhau.
❖Phương pháp thực hiện
Sau khi tiến hành trích ly 3 lần thì ta có thể phối trộn dịch chiết ra được của lần trích ly thứ nhất và lần trích ly thứ hai để tạo ra sản phẩm nước tương. Tùy theo sản phẩm chiết rút và độ đạm và tỷ lệ phối trộn mà chúng ta có nước tương thượng hạng hay nước tương loại 1, loại 2, …
3.2.13. Thanh trùng
❖Mục đích
- Bảo quản: tiêu diệt những vi sinh vật còn sót lại nhằm kéo dài thời gian bảo quản. - Hoàn thiện: tăng thêm màu sắc và hương vị cho nước tương, đáp ứng được khẩu vị của người tiêu dùng.
❖Phương pháp thực hiện
Sản phẩm sau khi phối trộn với tỷ lệ phù hợp được chuyển qua thiết bị thanh trùng. Đối với loại có nồng độ thấp, để tránh không bị váng và chua, trong quá trình bảo quản có thể thanh trùng bằng cách đun sôi. Natri benzoate được bổ sung vào nhằm bảo quản tốt sản phẩm, khống chế sự phát triển của nấm mốc, nấm men mà không có hại đối với cơ thể con người.
Ngày nay người ta có thể thay thế quá trình thanh trùng bằng cách sử dụng công nghệ siêu lọc (ultra – filtration) hoặc công nghệ vi lọc (micro – filtration) để tách các vi sinh vật ra khỏi sản phẩm nước tương
❖Thông số kỹ thuật - Nhiệt độ: 60 ÷ 700C - Thời gian 1,5 ÷ 2 giờ. [8]
- Natri benzoate: 0,07 ÷ 0,1%. [10]
❖Thiết bị: Thiết bị thanh trùng bản mỏng
3.2.14. Lắng
❖Mục đích
Giúp ổn định mùi vị của sản phẩm
Lắng hết phần muối bị kết tinh ở nhiệt độ thường, loại bỏ protein bị đông tụ nhờ đó độ trong của sản phẩm sẽ được cải thiện.
Tăng giá trị cảm quan và tạo sự đồng nhất cho sản phẩm. ❖Phương pháp thực hiiện
Sau khi thanh trụng khối sản phẩm được chuyển đến thiết bị lắng để thực hiện quá trình lắng.
❖Thiết bị: thiết bị lắng có đáy hình phễu
3.2.15. Vô chai, dán nhãn
❖Mục đích
- Bảo quản: tránh sự tiếp xúc của sản phẩm với môi trường bên ngoài, giúp kéo dài thời gian bảo quản.
- Hoàn thiện sản phẩm: tạo cho sản phẩm có mẫu mã đẹp, thu hút người tiêu dung. ❖Phương pháp thực hiện và thông số kỹ thuật
độ 98% rồi để ráo. Tiếp theo chai và nút sẽ được đem đi thanh trùng trong khoảng thời gian 10 ÷ 20 phút để loại bỏ các loại bụi bẩn và tiêu diệt vi sinh vật. Sau đó sản phẩm được rót vào chai theo đúng dung tích quy định.[20]
Cuối cùng, chai sau khi được rót sản phẩm sẽ được dán nhãn. Nhãn dán phải in theo mẫu và đúng quy cách, có đầy đủ thông tin cần thiết cho người tiêu dùng.
❖Thiết bị: sử dụng thiết bị tủ rót kết hợp với đóng nắp và dán nhãn tự động.
Hình 3. 2 Biểu đồ thời gian xử lý nguyên liệu - cấy mốc
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 1
Xử lý nguyên liệu -cấy mốc
Chương 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
4.1. Số liệu ban đầu
THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG ĐẬU NÀNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN NĂNG SUẤT 15 TRIỆU LÍT SẢN PHẨM/ NĂM Thiết kế nhà máy sản xuất nước tương lên men đậu nành bằng phương pháp lên men năng suất 15 triệu lít sản phẩm/năm
- Loại sản phẩm: nước tương đậu nành - Sản phẩm:
- Tỷ lệ nguyên liệu: 90% khô đậu nành + 10% bột mỳ - Độ ẩm của khô đậu nành: 10%, protein: 45%
- Độ ẩm của bột mỳ: 12%, protein: 8% - Hàm lượng Nito tổng: 4,5 g/l [1] - Hàm lượng muối NaCl: 130 g/l [1]
4.2. Sơ đồ thu hoạch và nhập nguyên liệu
Căn cứ vào số liệu về thời vụ và thời gian thu hoạch của nguyên liệu
Bảng 4. 1 Sơ đồ thu hoach nguyên liệu đậu nành trong nước và thế giới năm 2019 [23] Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Trong nước Nước ngoài Sơ đồ nhập liệu Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4.3. Biểu đồ sản xuất
Trong một năm, nhà máy sẽ sản xuất liên tục để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng và tăng doanh số cho nhà máy. Nhà máy sẽ được nghỉ các ngày lễ, tết theo quy định, ngoài ra còn nghỉ cuối tuần và khoảng thời gian để bảo trì thiết bị và vệ sinh nhà máy. Các khoảng thời gian nghỉ được tính như sau:
- Năm 2022 có 356 ngày
- Số ngày được nghỉ – 75 ngày: + Số ngày chủ nhật – 52 ngày;
+ Tết Dương Lịch 1/1/2022 – 1 ngày;
+ Tết Nguyên Đán (28/1/2022 – 5/2/2022) – 7 ngày; + Giỗ tổ Hùng Vương (10/4/2022 – 11/4/2022) – 2 ngày;
+ Ngày giải phóng và ngày Quốc tế lao động (30/4/2022 – 2/5/2022) – 3 ngày; + Lễ Quốc Khánh (1/9/2022 – 2/9/2022) – 2 ngày;
+ Bảo trì thiết bị và vệ sinh nhà máy mỗi quý 2 ngày – 8 ngày; - Số ngày sản suất – 290 ngày;
Theo biểu đồ 3.2, thời gian trung bình cho mỗi mẻ cấy mốc là 210 phút, thời gian chuyển giao giữa các công đoạn và chuẩn bị cho mẻ sau là 30 phút. Do đó thời gian trung bình của một mẻ là 240 phút.
Số mẻ cấy mốc trong một ngày: n=(24*60)/240=6 (mẻ)
Số mẻ nấu trong một tháng mà năm được tính theo số mẻ trong một ngày Căn cứ vào sự phân công trên ta có
Bảng 4. 2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy năm 2022
Tháng Cả năm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cấy mốc Số ngày 24 19 25 24 25 24 26 27 22 26 26 25 293 Số ca/ngày 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 36 Số ca/tháng 72 57 75 72 75 72 78 81 66 78 78 75 879 Số mẻ cấy mốc 144 114 150 144 150 144 156 162 132 156 156 150 1758 Lên men Số ngày 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 365 Số ca/ngày 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 36 Số ca/tháng 93 84 93 90 93 90 93 93 90 93 90 93 1095 Số ngày 24 19 25 24 25 24 26 27 22 26 26 25 293
Chiết rót Số ca/ngày 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 36