LỜI MỞ ĐẦU Đảm bảo sự cân đối hài hoà giữa các thành phần dinh dưỡng luôn là nhân tố quan trọng để có được một cơ thể khoẻ mạnh. Đối với lứa tuổi khác nhau nhu cầu về protein-lipid-gluxid là khác nhau song dù ở lứa tuổi nào thì nhu cầu về protein cũng là rất lớn mà thiếu nó có thể dẫn đến còi cọc, chậm lớn, suy dinh dưỡng, cơ thể kém phát triển. Thông thường khi nghĩ đến nguồn protein người ta thường nghĩ đến các loại thức ăn có nguồn gốc từ động vật (thịt đỏ) như các loại thịt, cá,.khoa học ngày nay đã chứng minh được những thói quen sử dụng nhiều thịt đỏ có hàm lượng chất béo cao là nguyên nhân chính gây ra các bệnh về tim mạch, huyết áp nhiều người đã bắt đầu kiểm soát những thói quen ăn uống của mình. Ngoài nguồn thịt đỏ, trong thập niên gần đây thế giới đang đặc biệt quan tâm tới các nguồn protein từ thực vật là do: - Sự thiếu hụt protein từ việc tăng dân số trên toàn cầu.
- Những năm qua việc xuất hiện các bệnh lây chuyền từ động vật sang người như nhiễm bệnh “bò điên” từ thịt bò, bệnh cúm gia cầm, bệnh lở mồm nong móng của các động vật móng guốc ( lợn, dê, trâu, bò. ) - Protein từ thực vật có nhiều ưu điểm mà thịt đỏ không có được như: được coi là protein sạch, giá thành rẻ, không cholesterol đặc biệt protein từ đậu nành được coi như thực phẩm chức năng. Theo FAO chỉ có 30% protein tiêu thụ trên toàn thế giới có nguồn gốc từ động vật, còn lại 70% là từ thực vật. Người ta đã chứng minh được rằng trong số tất cả các loài thực vật thì đậu nành là loài có hàm lượng protein cao nhất.
Không chỉ vậy, protein đậu nành còn có giá trị dinh dưỡng cao, gần tương đương với protein của thịt, chứa đầy đủ các axit amin với tỉ lệ hết sức cân đối hài hoà, và có hệ số tiêu hoá cao. Do có giá trị cao về dinh dưỡng, giá thành rẻ hơn nhiều so với protêin động vật 2 và còn có tác dụng ngăn ngừa một số bệnh như tiểu đường, ung thư, cao huyết áp… nên người ta ngày càng chế biến ra nhiều loại thực phẩm có nguồn gốc từ đậu nành (trên 300 loại) như: đậu phụ, sữa đậu nành, chao, tào phớ, tempeh, miso, tương, Natto, bột đậu nành uống liền, bột đậu nành giàu protein… Để tạo ra được protêin có chất lượng cao từ hạt đậu nành ngoài việc nghiên cứu áp công nghệ tiên tiến cần phải có thiết bị sấy phun có như vậy việc ứng dụng vào thực tế sản xuất mới được chủ động và có hiệu quả. Việt Nam là một nước nông nghiệp đang trên đà phát triển, tình trạng thiếu protein vẫn còn diễn ra ở nhiều nơi đặc biệt là ở vùng sâu, vùng xa. Trong khi đó nguồn protein vô cùng có giá trị từ đậu nành lại chưa được tận dụng triệt để.
Cây đậu nành được trồng khắp cả nước, từ Bắc vào Nam, năng suất, sản lượng và diện tích không ngừng tăng trong thời gian qua. Tuy nhiên việc chế biến các sản phẩm từ đậu nành vẫn còn đơn điệu, thủ công, hầu hết vẫn chỉ xoay quanh một vài sản phẩm truyền thống có giá trị dinh dưỡng cũng như giá trị sử dụng chưa cao như sữa đậu nành, đậu phụ, tương… Từ những cơ sở khoa học và thực tế đó tôi lựa chọn đề tài cho luận văn: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ và thiết bị sấy phun để sản xuất bột đậu nành uống liền ” Sự thành công của đề tài sẽ góp phần tạo được các sản phẩm thực phẩm mới, giúp cho người nông dân có thêm cơ hội lựa chọn cách thức chế biến nông sản thực phẩm để tạo sản phẩm có chất lượng và giá trị sử dụng cao. Tôi hy vọng rằng sự thành công của đề tài mang lại những kết quả thiết thực có giá trị khoa học, kinh tế và xã hội. 3 PHẦN I TỔNG QUAN 1.
Tổng quan về thiết bị sấy phun 1.1 Vài nét về thiết bị sấy phun. Thiết bị sấy phun dùng để sấy các nguyên liệu (vật liệu sấy) dạng lỏng, huyền phù như: trong công nghệ sản xuất sữa bột, sữa đậu nành, bột trứng… 1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống sấy phun. *Cấu tạo của hệ thống sấy phun: Hình I.1 1- Buồng sấy: Không gian để thực hiện quá trình sấy (trao đổi nhiệt ẩm, giữa nhiệt ẩm và TNS). 2- Hệ thống đĩa ly tâm tạo sương mù.
3- Hệ thống cấp nhiệt cho tác nhân sấy. Có thể cấp nhiệt bằng điện để năng nhiệt độ kk lên 300oC. Có thể cấp nhiệt sơ bộ bằng hơi nước bão hòa đến: 150oC sau đó cấp bổ sung nhiệt bằng điện lên 300oC. Có thể cấp nhiệt bằng khói lò qua bộ trao đổi nhiệt để nâng nhiệt độ không khí lên 300oC.
4- Hệ thống quạt cấp không khí qua bộ sưởi đốt nóng và buồng sấy sấy sản phẩm và cuốn sản phẩm ra hệ thống lắng cyclon lắng sản phẩm. 5- Hệ thống thu hồi sản phẩm cyclon và thiết bị lọc bụi 4 Hình I.1 5 *Nguyên lý làm việc của hệ thống sấy phun : Dịch vật liệu sấy (VLS) được bơm, nén qua vòi phun, phun vào buồng sấy dưới dạng các hạt sương- mù, ở đây vật liệu sấy trao đổi nhiệt ẩm với tác nhân sấy(TNS) là không khí khô, được quạt hút từ không khí ngoài trời, đốt nóng qua calorife, bốc ẩm và khô dưới dạng bột được cuốn hút ra khỏi buồng sấy qua cyclon lắng, xuống thùng chứa sản phẩm khô, không khí ẩm được quạt hút thổi qua hệ thống lắng, lọc bụi và thải ra môi trường. Dạng sương- mù của VLS có thể được tạo ra bằnng bơm nén dịch từ 30-200 at qua vòi phun có kết cấu đặc biệt như rãnh xoắn hoặc con quay xé tơi dòng dịch thành từng hạt nhỏ có đường kính từ 50-100 µm. ưu điểm của vòi phun áp lực là: Tiêu tốn ít điện năng tạo sương mù 4- 10 w/kg dịch có năng suất cao song, nhược điểm là không dùng được cho dịch có độ nhớt cao, dịch có nhiều hạt rắn, hay dễ bị bột khô dính vào đầu phun và dẫn đến tắc nghẽn.
VLS có thể được tạo sương mù bằng vòi phun khí động dòng không khí được nén đến áp suất 1.5-5 at qua ống tăng tốc, giảm áp lực hút dịch thể VLS và thổi vào một đĩa quay (nhờ hiệu ứng tuabin) văng, xé nhỏ dòng vật liệu thành các hạt sương mù và thổi vào buồng sấy, ở đây VLS được tiếp xúc với tác nhân sấy và trao đổi nhiệt ẩm khô và được hút ra cyclon lắng. Ưu điểm của vòi phun khí động là: Nó có thể làm việc với hầu hết các loại dịch thể VLS, đĩa ly tâm tâm quay nhờ hiệu ứng tua bin có thể dễ dàng điều chỉnh vận tốc bằng cách thay đổi áp lực khí nén, hệ thống làm việc ổn định. khuyết điểm là tiêu hao năng lượng cho việc tạo sương lớn (50-60 w/kg VLS) Ngoài ra việc tạo sương còn có thể được thực hiện bằng đĩa quay ly tâm. Đĩa ly tâm được quay nhờ động cơ qua bộ tăng tốc đạt đến 10.000 vòng/phút xé nhỏ dòng vật liệu được rót vào trung tâm đĩa, thành hạt sương mù trong buồng sấy và thực hiện quá trình bốc ẩm đến bột khô được quạt hút ra cyclon lắng sản phẩm (5) Ưu điểm của đĩa ly tâm là có thể tạo sương mù cho các loại VLS có độ nhớt bất kỳ kể cả bột nhão.
Nhược điểm là giá thành chế tạo bộ đĩa văng cao. Bộ đĩa văng quay với vân tốc lớn đòi hỏi công nghệ chế tạo chính xác tuổi thọ bộ truyền động đĩa văng có hạn. Cách bố trí đường dẫn vật liệu sấy và tác nhân sấy trong thiết bị sấy phun. Trong thiết bị sấy phun sự tách ẩm diễn ra trong buồng sấy, có nhiều dạng tương tác tách ẩm khác nhau tuỳ vào đặc thù sản phẩm và ý muốn của nhà thiết kế sau đây là một số kiểu tương tác thường gặp Hình I.
Máy sấy phun đáy phẳng (Nguồn: Chương 13 Thiết bị sấy) 7 Hình I. Máy sấy phun đáy hình nón (Nguồn: Chương 13 Thiết bị sấy) Sự khác nhau của thiết bị sấy phun chủ yếu là khác nhau cách bố trí vật liệu sấy và tác nhân sấy, thực tế có một số kiểu như sau (Hình I.4) - Kiểu (a) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều từ trên suống và không khí ẩm đi ra ở dưới. - Kiểu (b) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều từ trên nhưng ở bên cạnh và không khí ẩm đi ra ở trên bên cạnh ,sản phẩm đưa ra ngoài nhờ vít tải. - Kiểu (c) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều từ dưới lên và không khí ẩm cùng sản phẩm đi ra ở trên vào xyclon.
- Kiểu (d) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi ngược chiều ,vật liệu sấy từ trên suống , tác nhân sấy đi từ dưới lên và không khí ẩm đi ra ở trên. - Kiểu (e) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều từ dưới lên và không khí ẩm đi ra ở trên. 8 - Kiểu (g) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều nhưng vật liệu sấy phun ở trên còn tác nhân sấy vào từ cạnh và không khí ẩm đi ra phía trên. Mỗi một kiểu có những ưu, nhược điểm khác nhau, qua khảo sát các hệ thống sấy phu thực tế tại Viện công nghiệp thực phẩm; Trường Đại Học Dược, Trung tâm công nghệ sinh học Đại học Quốc gia Hà Nội, thông qua tạp chí, tài liệu trong và ngoài nước tôi thấy su hướng hiện nay các thiết bị sấy phun đa số là sử dụng theo kiểu (a) vì kiểu này sử dụng phun đĩa nên có thể áp dụng cho hầu hết các loại vật liệu sấy do đó phạm vi sử dụng sẽ cao hơn.
Tình hình nghiên cứu và sử dụng công nghệ, thiết bị sấy phun trong nước Ở Việt Nam các sản phẩm sử dụng công nghệ và thiết bị sấy phun còn ít được biết đến, chúng ta hoàn toàn phụ thuộc vào thiết bị của nước ngoài do đó sự áp dụng đại trà trong sản xuất còn nhiều hạn chế. Việc sử dụng công nghệ, thiết bị sấy phun chủ yếu là các công ty liên doanh như: Nestle, Nestea, Nescafe, Vinamilk…chính vì vậy mà chất lượng sản phẩm của các công ty này đã và đang được thị trường rất ưa chuộng, các sản phẩm trong nước sản sản xuất theo các phương pháp cũ không thể so sánh được.