Bã dầu (hay còn gọi là bánh dầu), thu được sau quá trình ép tách dầu Phân loại
Là phế phụ liệu dạng rắn giàu protid Thành phần, bản chất
Bảng 6. Thành phần dinh dưỡng của các loại bánh dầu
Thành phần % chất khô
Nước 10
Protid 44.5
Lipid 5
Glucid 29.2
Cellulose 5.8
Tro 5.5
Khô dầu đậu nành là một phụ phẩm của quá trình chế biến dầu từ hạt đậu nành. Hàm lượng dầu còn lại khoảng 10g/kg. Khô dầu đậu nành là nguồn đạm thực vật tốt nhất, có hàm
lượng protein cao (40-405%), thành phần acid amin gần giống với protein sữa và dùng để thay thế một phần protein động vật trong khẩu phần vật nuôi. Nguồn cung cấp ổn định và có khuynh hướng gia tăng. Giá thấp hơn so với protein động vật.
Bảng 7. Thành phần hóa học của bánh dầu đậu nành và bột cá
Thành phần hóa học % Theo vật chất khô
khô dầu đậu nành Bột cá
Vật chất khô 96.80 88.42
Độ ẩm 3.2 11.58
Protein 44.4 62.20
Lipid 1.4 6.8
Tro 6.67 23.70
Chất xơ 3.4 0.6
Chất trích không đạm 33.33 0.00
Lysine 2.99 5.15
Methionine 0.58 1.91
Bảng 8. Thành phần hóa học của đậu nành và phụ phẩm (tính theo % vật chất khô)
Vật chất
khô Protein Xơ thô Khoán g
Mỡ thô
Dẫn xuất không
đạm
Ca P
Hạt có vỏ,
Zimbabwe 91.2 26.4 19.0 7.2 11.0 36.4
Hạt không vỏ,
Trinidad 95.8 42.9 4.9 5.2 20.4 26.6
Khô dầu cả
vỏ, Israel 89.2 49.9 5.0 6.3 0.7 38.1 0.20 0.74
Khô dầu
không vỏ, Mỹ 89.8 56.7 3.1 6.2 0.9 33.1 0.29 0.69
Khô dầu cả vỏ ép máy,
Israel 91.0 44.0 8.1 7.5 7.7 34.6 0.20 0.73
Khô dầu cả vỏ ép máy,
Malaysia
84.8 47.5 5.1 6.4 6.4 32.7 0.13 0.69
Vỏ, Trinidad 89.8 7.8 44.0 7.0 0.8 40.4
Vỏ, Mỹ 16.2 31.7 4.4 1.8 45.9
Nguồn: Bo Gohl, 1998
Bảng 9. Thành phần axit amin của khô dầu đậu nành (g/100g protein)
Arg Cys Gly His Ils Leu Lys Met Phe Thr Try Tyr
7.4 1.6 4.5 2.4 4.6 7.8 6.1 1.4 5.5 3.8 1.3 3.5
Nguồn: Bo Gohl, 1998
Tuy nhiên, có một số mặt hạn chế khi sử dụng nguồn khô dầu đậu nành:
- Thường chứa một số độc tố nếu không xử lý hay gia nhiệt.
- Thường thiếu các acid amin thiết yếu chứa lưu huỳnh khi sử dụng với tỷ lệ cao trong thức ăn.
- Thiếu muối khoáng như Canxi, Phospho khi sử dụng tỷ lệ cao. [8]
3.1. Tên phế phụ liệu: Khô dầu đậu nành làm thức ăn cho cá 3.1.1. Lý do chọn PPL làm thức ăn cho cá
Cùng với sự phát triển ngày càng đa dạng của các ngành kinh tế thì trong những năm gần đây ngành nuôi trồng thủy sản cũng đã và đang phát triển mạnh theo hướng công nghiệp.Việc cho sản xuất giống nhân tạo thành công đã góp phần thúc đẩy và giải quyết chủ động nguồn giống cho việc nuôi trồng thủy sản của bà con nông dân. Bên cạnh những loài cá truyền thống như: cá mè, chép, trôi, rô phi… thì các loài cá bản địa như cá lăng có giá trị kinh tế ngày càng được quan tâm chú trọng hơn (Phạm Báu và Nguyễn Tuân, 1998). Cá lăng nha là loài cá được người tiêu dùng ưa chuộng với giá kinh tế rất cao. Lăng nha được nuôi từ rất lâu đời với thức ăn bằng cá tạp và hiện nay chúng được cho ăn bằng thức ăn viên có nguồn gốc protein bột cá (Ngô Văn Ngọc&
Lê Thị Bình, 2005).
Bột cá là nguồn cung cấp protein quan trọng trong các loại thức ăn công nghiệp, chế biến thủ công. Tuy nhiên, chúng trở nên ngày càng khan hiếm dẫn đến giá hiện nay đang tăng một cách nhanh chóng do sản lượng đánh bắt đã suy giảm, chi phí đánh bắt gia tăng. Mặt khác, do cạnh tranh giữa các ngành chăn nuôi gia súc, gia cầm, thủy sản và chế biến thực phẩm cho người nên đã góp phần đẩy giá bột cá lên cao.Việc tìm các nguồn protein khác thay thế cho bột cá đang là vấn đề được người chăn nuôi rất quan tâm. Có nhiều thử nghiệm thay thế dần bột cá bằng các nguồn protein khác (bánh dầu đậu nành, bánh dầu đậu phộng…) trong thức ăn cho một số loài cá.
Theo nghiên cứu này, tác giả bài báo đã thay thế bột cá bằng bánh dầu đậu nành với các tỷ lệ 0, 15, 30, 45 % vào công thức sản xuất thức ăn. Sau một thời gian theo dõi và đo các thông số về môi trường, cũng như sự tăng trưởng của cá khi sử dụng các công thức thức ăn khác nhau, kết quả thu được là hầu như không có sụ khác biệt giữa thức ăn có sử dụng lượng protein hoàn toàn từ bột cá và các công thức có thay thế một phần bánh dầu đậu nành.
Hình 10. Biểu đồ tăng trưởng của các thí nghiệm
Cùng các giải thích từ kết quả phân tích ở trên đã chứng minh rằng việc sử dụng 45%
bánh dầu đậu nành đã cung cấp đủ thành phần dinh dưỡng và không ảnh hưởng đến tăng trọng trung bình, tốc độ tăng trưởng đặc biệt, tỉ lệ sống, hiệu quả sử dụng thức ăn và hiệu quả sử dụng protein của cá. [9]
Khô dầu đậu nành Bột cá, premix khoáng, premix vitamin, chất kết dính
Nghiền Trộn đều
Ép viên Sấy Làm nguội Đóng gói, bảo quản
Thành phẩm 3.1.2. Sơ đồ quy trình sản xuất thức ăn cho cá
Hình 11. Sơ đồ quy trình sản xuất thức ăn cho cá 3.1.3. Thuyết minh quy trình
3.1.3.1. Trộn sơ bộ
Mục đích: Máy trộn thức ăn có nhiệm vụ khuấy trộn các thành phần thức ăn đã được định mức theo một tỷ lệ thích hợp tạo thành hỗn hợp đồng nhất.
3.1.3.2. Nghiền nguyên liệu 3.1.3.2.1. Mục đích
Nghiền nhằm làm nhỏ nguyên liệu, giúp tăng khả năng tiếp xúc lẫn nhau trong quá trình trộn ép viên và tăng khả năng tiêu hóa.
3.1.3.2.2. Thiết bị
Có nhiều loại máy nghiền khác nhau trên thị trường hiện nay; đĩa nghiền và búa nghiền là bộ phận nghiền được sử dụng phổ biến trong các nhà máy sản xuất thức ăn. Đối với loại đĩa nghiền thức ăn được nghiền ép giữa hai đĩa có bề mặt thô, một trong hai đĩa hay cả hai đĩa sẽ quay ép. Nhược điểm là không thể nghiền nhỏ mịn các loại nguyên liệu. Búa nghiền bao gồm các búa chuyển động hoặc không chuyển động dập vào rotor. Các búa này sẽ nghiền nhỏ tất cả các nguyên liệu và được phân kích cỡ qua màn sàng lưới bằng thép. Các tấm sàng bằng thép này có các lỗ tùy thuộc vào kích cỡ mong muốn.
Hình 12. Cấu tạo máy nghiền
1. Thân máy; 2.Rô to; 3. Chốt treo búa; 4. Má đập phụ; 5. Búa nghiền; 6.Sàng.
3.1.3.2.3. Thông số hoạt động
Kiểu nghiền: Kiểu búa, va đập tự do có sàng lắp trong buồng nghiền.
- Kiểu thu hồi sản phẩm nghiền: Kiểu khí động và thu hồi bằng xyclon. Lọc bụi bằng túi vải.
- Kích thước máy: Dài x Rộng x Cao: 3.150 mm x 2.500 mm x 3.450 mm.
- Chiều rộng buồng nghiền 250mm.
- Đường kính buông nghiền 620mm.
- Số búa: 36 cái.
- Kích thước búa: Dài x Rộng x Dày = 130 mm x 50 mm x 10 mm.
- Kích thước sàng: 250 mm x 940 mm. Kích thước lỗ sàng gồm có Φ1,5; Φ2; Φ6; Φ10.
- Kích thước xyclon: Đường kính Φ 650, chiều cao 3.500 mm.
- Công suất động cơ kéo rô to là 30 HP, kéo quạt là 5 HP.
- Tốc độ quay của rô to và quạt là 2.450 vg/ph.
3.1.3.3. Trộn đều 3.1.3.3.1. Mục đích
Trộn là quá trình kết hợp các khối lượng của các vật liệu khác nhau với mục đích nhận được một hỗn hợp đồng nhất của các phần tử ở mỗi cấu tử trong tất cả khối lượng hỗn hợp, bằng cách sắp xếp lại chúng dưới tác dụng của ngoại lực. Trộn đều các thành phần đã định. Nhìn chung thành phần nguyên liệu khô được trộn trước sau đó mới tiếp tục trộn đến các nguyên liệu dạng ướt. Việc trộn có thể được thực hiện một lần hay nhiều lần theo từng mẻ trộn. Thức ăn hỗn hợp được trộn đều giúp bổ sung dưỡng chất, mùi vị cho nhau giữa các thành phần nguyên liệu.
Đồng thời, trộn thức ăn còn làm tăng cường phản ứng hóa học hay sinh học khi chế biến thức ăn.
3.1.3.3.2. Thiết bị
Công đoạn trộn được thực hiện bằng máy trộn hỗn hợp bột khô, trộn gián đoạn theo mẻ thực hiện trộn từng phần kiểu một trục vít thẳng đứng.
Hình 13. Cấu tạo máy trộn MTVĐ - 500
1. Máng nạp liệu; 2. Thùng chứa; 3. Ống khuyếch tán; 4.Vít tải;5. Puly truyền động; 6.Cửa tháo liệu; 7. Động cơ điện.
- Kiểu trộn: Trộn từng phần, gián đoạn kiểu 1 trục vít thẳng đứng.
- Kích thước máy: Dài x Rộng x Cao: 1.650 mm x 1.350 mm x 2.850 mm.
- Đường kính thùng trộn Φ 1.000, đường kính ống bao vít và ống khuyếch tán Φ 270.
- Đường kính ngoài vít Φ250, đường kính trong Φ60, bước vít 200 mm.
- Công suất động cơ kéo vít tải là 5 HP.
- Tốc độ quay của vít tải 435 vg/ph.
- Năng suất mẻ trộn: 500 kg/mẻ.
- Thời gian trộn một mẻ: 5 – 7 phút.
- Độ trộn đều: > 92 %.
3.1.3.4. Ép viên 3.1.3.4.1. Mục đích
Là hình thức nén các thành phần hay hỗn hợp nguyên liệu đã trộn để tạo ra hình dạng viên thức ăn bền vững đáp ứng được yêu cầu dinh dưỡng của động vật thủy sản. Việc nén ép các nguyên liệu làm cho thức ăn đạt chất lượng tốt nhất.
3.1.3.4.2. Thiết bị
Hệ thống ép viên thường bao gồm các loại thiết bị: thùng nhận nguyên liệu, thiết bị ép viên, bộ phận làm nguội, nghiền, sàng và bộ phận chứa. Trong ép viên một bàn lỗ và trục cán được lắp ráp với nhau. Các vật liệu sau khi trộn được đưa qua bàn ép có chứa các lỗ và bị trục cán ép thành viên. Sử dụng hơi nước, nhiệt và áp lực để tạo lực kết dính các nguyên liệu nhằm sản xuất các viên đồng đều kích thước. Thức ăn cho cá đặc trưng dạng viên nổi nên dùng công nghệ ép đùn.
3.1.3.4.3. Công nghệ ép đùn
Là công nghệ ép viên ở áp lực và nhiệt độ cao để tạo viên. Áp lực nén cao tạo ra áp lực lớn trên viên thức ăn và khi ra khuốn ép, viên thức ăn sẽ nở. Nhiệt độ cao 120 - 1250C giúp hồ hóa hoàn toàn tinh bột. Khi làm nguội chúng chỉ chiếm khoảng 0,25 - 0,3 g/cm3 vì thế viên thức ăn có thể nổi được. Công nghệ ép đùn có nhiều ưu điểm như: hồ hóa tinh bột tốt hơn; dễ kiểm soát nhờ tự động hóa; có khả năng bất hoạt một số yếu tố kháng dinh dưỡng trong nguyên liệu;
khử trùng được các loại vi khuẩn, nấm mốc có trong thức ăn; quá trình ép viên sẽ làm giảm 50%
lượng nước trong nguyên liệu; giúp nấu chín thức ăn làm tăng độ tiêu hóa protein và năng lượng.
Hình 14. Thiết bị tạo viên
Hình 15. Thiết bị kiểm tra độ bền của viên thức ăn
Bột sau khi đảo trộn, nạp vào bộ phận tiếp liệu của máy ép viên, được bổ sung một lượng hơi nước cần thiết tạo cho sản phẩm đạt đến độ ẩm phù hợp với yêu cầu công nghệ. Sau khi trộn và làm nóng, bột được đưa vào bộ phận tạo hạt. thông thường độ ẩm tăng lên từ 13 lên 18%. Hạt ra khỏi khuôn ép có nhiệt độ 50-800C, sau đó hạt được làm nguội và làm khô bằng không khí ở máy làm nguội, độ ẩm sau khi sấy sẽ giảm từ 18% xuống 14%. Tiếp đó hạt được cắt thành những viên có kích thước phù hợp nhờ máy bẻ vụn viên, sau đó hạt sẽ đến máy sàng viên. Những viên
có kích thước lớn sẽ đưa trở lại máy ép viên, những viên đạt yêu cầu sẽ đưa xuống xilo chứa sản phẩm.
Hình 16. Thiết bị tạo viên 3.1.3.5. Đóng gói, bảo quản
Thức ăn sau khi sản xuất phải được bảo quản tại kho chứa thành phẩm của cơ sở sản xuất và phải thực hiện đầy đủ các yêu cầu theo quy định để đảm bảo chất lượng thức ăn. Quá trình lưu trữ thức ăn có thể làm cho thức ăn bị hư hỏng giảm phẩm chất. Vì vậy, thời gian bảo quản tốt nhất cho thức ăn luôn phải được xác định. Sau đó, tiến hành phân phối thức ăn đến các cơ sở nuôi. [10]
Hình 17. Thiết bị cân định lượng và đóng gói
3.2. Tên phế phụ liệu: nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng từ khô dầu đậu nành 3.2.1. Lý do chọn
Tận dụng được phần chế phẩm là khô dầu đậu nành gồm chủ yếu là xơ, , và protein không tan trong nước của công nghiệp ép dầu đậu nành. Sử dụng nấm sợi Linh chi làm vỏ bọc sinh học vừa để định hình khối cho sản phẩm, vừa để chống oxy hóa cho cơ chất đồng thời để thu được các hoạt chất sinh học quý tương đồng với những chất có trong thể quả của nấm Linh chi, kết hợp tạo ra enzyme cellulase trong việc thủy phân cellulose của nguyên liệu. Sử dụng vi khuẩn B.
amyloliquefaciens thủy phân các thành phần dinh dưỡng không tan còn tích trữ lại trong thành phần khô dầu đậu nành như protein, do hệ enzyme protease của B. amyloliquefaciens hoạt động mạnh.
Đồng thời cơ chất đậu nành cũng là môi trường thuận lợi cho vi khuẩn phát triển. Phối trộn các thành phần dinh dưỡng thiết yếu khác như isomalt để giảm vị đắng của nấm Linh chi phù hợp cho người tiêu dùng. Đáp ứng xu hướng giảm tiêu thụ chất đạm và béo động vật thay vào đó là dùng những thực phẩm có nguồn gốc thực vật, điển hình là đậu nành. [11]
Bã đậu nành
Phối trộn 2 Phối trộn 1
Xay
Sấy chân không (t=40-450C, p=1 bar, T=32h) Cấy B.A
Nghiền Cây nấm Linh Chi
Để nguội Hấp thanh trùng
Isomalt Sản phẩm bột
Đệm phosphate pH=7 Nước sạch
3.2.2. Quy trình dự kiến
Hình 18. Sơ đồ quy trình bột dậu nành dinh dưỡng 3.2.3. Thuyết minh quy trình sản xuất
3.2.3.1. Phối trộn 1
Nguyên liệu bã đậu nành sau khi mua về có hàm ẩm 6,8% đây là độ ẩm không đạt yêu cầu cho nên cần phải phối trộn với nước sạch để tăng độ ẩm đạt 50%. Mục đích của công đoạn
này là làm bột nguyên liệu trở nên mềm, ẩm, tạo điều kiện tốt cho nấm Linh chi tốt, thuỷ phân triệt để cellulose.
3.2.3.2. Hấp thanh trùng
Sau quá trình phối trộn 1 thì bán thành phẩm sẽ được cho vào từng bao nhỏ mỗi bao 300g sau đó làm nút bông và tiến hành hấp thanh trùng ở 1210C trong 20 phút. Mục đích tiêu diệt vi sinh vật có hại trong bột nguyên liệu.
3.2.3.3. Để nguội
Sau công đoạn hấp thanh trùng thì bán thành phẩm vẫn còn ở nhiệt độ cao nên cần phải để nguội. Mục đích thuận lợi cho quá trình cấy nấm Linh chi.
3.2.3.4. Cấy giống Linh chi
Sử dụng giống Linh chi G.lucidum cấy vào từng bịch okara đã được xử lý. Sau đó để khoảng 3 tuần ở điều kiện không chiếu sáng để nấm lan tơ rộng ra khắp bề mặt và trong lòng cơ chất. Mục đích: sử dụng Linh chi để phân giải cellulose của khô dầu, làm cho thực phẩm dễ sử dụng hơn và chứa sinh khối nấm Linh chi mang dược tính.
3.2.3.5. Xay
Sau khi nấm Linh chi đã lan tơ khắp bề mặt và trong lòng cơ chất khoảng 3 tuần thì ta tiến hành xay sinh khối nấm Linh chi này mục đích để enzyme cellulase thuỷ phân theo bề sâu cơ chất làm cho quá trình thuỷ phân cellulose xảy ra tốt nhất có thể vì đây là mục đích chính và là chỉ tiêu khảo sát quan trọng hàng đầu để sản phẩm sản xuất hoàn thiện hơn.
3.2.3.6. Cấy giống vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens
Bán thành phẩm sau khi xay ta bổ sung đệm phosphate chỉnh pH về 7 bởi vì hỗn hợp xay lúc này do có Linh chi nên pH acid khoảng 5.5 nên ta chỉnh pH đạt trung tính rồi cấy vi khuẩn do điều kiện tốt nhất để vi khuẩn hoạt động là trung tính, mục đích để vi khuẩn thuỷ phân các protein không tan có trong bột nguyên liệu.
3.2.3.7. Sấy chân không và nghiền
Sau thời gian vi khuẩn tiết enzyme protease phân giải protein không tan, tiếp theo sử dụng máy sấy chân không làm khô nguyên liệu sau đó nghiền nhỏ tạo sản phẩm dạng bột .Nhiệt độ sấy 40-450C, áp suất là 1 bar, thời gian sấy: 32 giờ
3.2.3.8. Phối trộn 2
Phối trộn các thành phần dinh khác như Isomalt, để giảm vị đắng cho sản phẩm, vì trong sản phẩm còn sinh khối nấm Linh chi có dược tính nên sẽ tạo vị hơi đắng cho sản phẩm nên việc phối trộn các thành phần như trên vào sản phẩm nhằm hạn chế vị đắng đó giúp cho những người không uống được Linh chi cũng an tâm khi dùng sản phẩm này. Ngoài ra ưu điểm lớn nhất của isomalt không làm sâu răng, những bệnh nhân tiểu đường, béo phì, thừa cân có thể ăn những thực phẩm chứa đường Isomalt. [12]
3.3. Lên men acid xitric từ khô dầu đậu nành
Acid citric là acid hữu cơ, có độ chua nhẹ, tan nhiều trong nước. Được sử sụng rộng rãi trong thực phẩm như sản xuất bánh kẹo, nước giải khát…ngoài ra, acid citric còn được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác như mỹ phẩm, y học. Tuy nhiên với nhu cầu sử dụng cao, nhưng những nghiên cứu về acid citric vẫn còn hạn chế. Sản xuất bằng phương pháp lên men đạt hiệu quả kinh tế hơn so với tách chiết tự nhiên. Và nguồn nguyên liệu sản xuất ra acid citric vô cùng phong phú và rẻ tiền như nguồn phế phụ liệu nông nghiệp, công nghiệp, đặc biệt là phế phụ liệu từ ngành thực phẩm: như khô dầu đậu nành trong quy trình ép dầu, bã đậu từ quy trình sản xuất sữa đậu nành. Lượng phế phụ này vẫn còn giá trị dinh dưỡng khi giàu xơ và protein. [13]
3.3.1. Cơ chế lên men acid citric
Cơ chế phản ứng tạo acid citric C6H12O6 + 3O2 = C6H8O7 + 2H2O
Glucid bị phân giải theo phản ứng lên men cồn, quá trình đó có tạo acid pyruvic và CH3CHO rồi từ acid pyruvic và CH3CHO lại được tổng hợp thành acid citric.
3.3.2. Quy trình trong phòng thí nghiệm