Đồ án kỹ thuật thực phẩm: Quá trình và thiết bị tiệt trùng sữa đậu nành

Đồ án kỹ thuật thực phẩm chi tiết về quy trình công nghệ tiệt trùng sữa đậu nành, từ lựa chọn thiết bị đến đánh giá chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Đồ án kỹ thuật

2023

62
2
0

Phí lưu trữ

30 Point

Tóm tắt

I. Tổng quan đồ án kỹ thuật tiệt trùng sữa đậu nành 500L h

Đồ án kỹ thuật thực phẩm về quá trình và thiết bị tiệt trùng sữa đậu nành năng suất 500 lít/giờ là một nghiên cứu chuyên sâu, giải quyết bài toán sản xuất một sản phẩm dinh dưỡng phổ biến với quy mô công nghiệp. Sữa đậu nành là một thức uống giàu protein thực vật, vitamin và khoáng chất, trở thành lựa chọn thay thế sữa động vật cho nhiều người. Tuy nhiên, sữa đậu nành tươi rất dễ bị hư hỏng do hoạt động của vi sinh vật và các enzyme nội tại. Do đó, việc áp dụng một quy trình tiệt trùng hiệu quả là yêu cầu bắt buộc để kéo dài thời gian bảo quản, đảm bảo an toàn vệ sinh và giữ gìn giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Nghiên cứu này tập trung vào công nghệ tiệt trùng UHT (Ultra High Temperature), một phương pháp hiện đại giúp xử lý nhiệt sản phẩm ở nhiệt độ rất cao (137-140°C) trong thời gian cực ngắn (vài giây). Phương pháp này không chỉ tiêu diệt triệt để vi sinh vật và bào tử của chúng mà còn hạn chế tối đa sự biến đổi về mặt cảm quan và dinh dưỡng. Đồ án đi sâu vào việc thuyết minh chi tiết toàn bộ quy trình công nghệ, từ khâu xử lý nguyên liệu đậu nành thô đến khi ra thành phẩm. Các tính toán về cân bằng vật chấtcân bằng năng lượng được thực hiện một cách tỉ mỉ, cung cấp cơ sở khoa học vững chắc cho việc lựa chọn và thiết kế thiết bị tiệt trùng dạng tấm, tối ưu hóa hiệu suất và chi phí sản xuất. Mục tiêu cuối cùng là xây dựng một dây chuyền sản xuất sữa đậu nành tiệt trùng hoàn chỉnh, đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cao nhất.

1.1. Tầm quan trọng của đậu nành và công nghệ chế biến

Hạt đậu nành (Glycine max) được xem là "viên ngọc vàng" của nông nghiệp, là nguồn cung cấp protein thực vật và dầu ăn hàng đầu thế giới. Theo Wolf & Cowan (1975), hạt đậu nành chứa khoảng 40% protein và 20% lipid trên cơ sở khô, với thành phần amino acid gần như tương đương với protein động vật, ngoại trừ hàm lượng methionine thấp hơn. Tuy nhiên, hạt đậu nành sống chứa các yếu tố kháng dinh dưỡng như trypsin inhibitor (TI) và enzyme lipoxygenase, gây ra mùi hôi và cản trở tiêu hóa. Do đó, công nghệ chế biến, đặc biệt là xử lý nhiệt, đóng vai trò then chốt. Quá trình này không chỉ giúp vô hoạt các thành phần không mong muốn mà còn phá vỡ cấu trúc tế bào, giải phóng các chất dinh dưỡng và cải thiện giá trị cảm quan. Việc phát triển các quy trình sản xuất sữa đậu nành hiện đại giúp tận dụng tối đa nguồn dinh dưỡng quý giá này, tạo ra các sản phẩm tiện lợi, an toàn và có thể bảo quản lâu dài.

1.2. Mục tiêu chính của đồ án kỹ thuật thực phẩm này

Mục tiêu cốt lõi của đồ án là thiết kế một dây chuyền sản xuất sữa đậu nành tiệt trùng hoàn chỉnh với năng suất 500 lít sản phẩm mỗi giờ. Để đạt được mục tiêu này, các nhiệm vụ cụ thể được đặt ra bao gồm: (1) Xây dựng và thuyết minh chi tiết quy trình công nghệ sản xuất, từ khâu lựa chọn nguyên liệu, làm sạch, tách vỏ, nghiền, lọc cho đến các công đoạn quan trọng như nấu, phối trộn, đồng hóa, tiệt trùng UHT và đóng gói vô trùng. (2) Thực hiện tính toán cân bằng vật chất cho toàn bộ quy trình, xác định lượng nguyên liệu đầu vào, sản phẩm trung gian, thành phẩm và tổn thất ở mỗi công đoạn. (3) Tính toán cân bằng năng lượng, đặc biệt tập trung vào giai đoạn gia nhiệt và làm nguội của thiết bị tiệt trùng, nhằm tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng. (4) Dựa trên các số liệu tính toán, lựa chọn và đề xuất các thông số kỹ thuật cho thiết bị tiệt trùng dạng tấm, đảm bảo hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật và chất lượng sản phẩm cuối cùng.

II. Các thách thức trong sản xuất sữa đậu nành tiệt trùng

Sản xuất sữa đậu nành tiệt trùng ở quy mô công nghiệp đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật đòi hỏi phải có giải pháp xử lý triệt để. Thách thức lớn nhất đến từ hệ vi sinh vật tự nhiên có trong hạt đậu nành và nhiễm từ môi trường. Các vi sinh vật này, bao gồm cả dạng bào tử chịu nhiệt, có thể gây hư hỏng sản phẩm nhanh chóng nếu không được tiêu diệt hoàn toàn. Một vấn đề khác là sự tồn tại của các hợp chất kháng dinh dưỡng và enzyme không mong muốn. Trypsin inhibitor (TI) là một protein cản trở hoạt động của enzyme tiêu hóa trypsin, làm giảm khả năng hấp thu protein của cơ thể. Trong khi đó, enzyme lipoxygenase xúc tác quá trình oxy hóa các acid béo không no, tạo ra các hợp chất gây mùi hôi, vị ngái đặc trưng của đậu nành sống. Việc kiểm soát và vô hoạt hoàn toàn các yếu tố này là bắt buộc. Thêm vào đó, bản thân quá trình xử lý nhiệt, mặc dù cần thiết, lại có thể gây ra những biến đổi bất lợi. Nhiệt độ quá cao hoặc thời gian giữ nhiệt quá dài có thể gây ra phản ứng Maillard, làm sậm màu sản phẩm, tổn thất các vitamin nhạy cảm với nhiệt và biến tính protein quá mức, dẫn đến hiện tượng kết tủa, ảnh hưởng đến trạng thái và cảm quan của sữa đậu nành. Do đó, việc cân bằng giữa hiệu quả tiệt trùng và việc bảo toàn chất lượng sản phẩm là một bài toán tối ưu hóa phức tạp trong quy trình công nghệ.

2.1. Vấn đề vi sinh vật và yếu tố kháng dinh dưỡng

Hệ vi sinh vật trên vỏ và trong hạt đậu nành rất đa dạng. Nếu không được xử lý hiệu quả, chúng sẽ phát triển trong dịch sữa, gây chua, biến đổi mùi vị và làm hỏng sản phẩm. Đặc biệt, các bào tử của vi khuẩn chịu nhiệt như BacillusClostridium có thể sống sót sau các quá trình gia nhiệt thông thường và phát triển trong điều kiện bảo quản, gây nguy hiểm cho người tiêu dùng. Bên cạnh đó, các yếu tố kháng dinh dưỡng là một rào cản lớn. Trypsin inhibitor (TI) và hemagglutinin là hai protein cần phải được vô hoạt bằng nhiệt để đảm bảo giá trị dinh dưỡng và an toàn. Theo các tài liệu nghiên cứu, quá trình nấu ở nhiệt độ khoảng 85-90°C trong 20 phút có thể vô hoạt hiệu quả các hợp chất này. Việc kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ và thời gian trong công đoạn nấu và tiệt trùng là cực kỳ quan trọng.

2.2. Kiểm soát mùi và sự ổn định của hệ nhũ tương

Mùi ngái, hăng của đậu nành sống là do hoạt động của enzyme lipoxygenase. Enzyme này phải được vô hoạt ngay từ các công đoạn đầu tiên, chẳng hạn như chần hoặc nghiền ướt với nước nóng (trên 80°C). Nếu không, các hợp chất gây mùi sẽ hình thành và rất khó để loại bỏ hoàn toàn ở các công đoạn sau. Một thách thức khác là duy trì sự ổn định của hệ nhũ tương. Sữa đậu nành là một hệ keo phức tạp gồm protein, lipid và carbohydrate phân tán trong nước. Trong quá trình bảo quản, các hạt cầu béo và protein có xu hướng kết tụ lại với nhau và lắng xuống, gây ra hiện tượng tách lớp. Để giải quyết vấn đề này, quá trình đồng hóa và việc sử dụng các chất ổn định như carrageenan là không thể thiếu. Quá trình đồng hóa giúp phá vỡ các hạt cầu béo thành kích thước siêu nhỏ, phân bố đều trong dịch sữa, trong khi chất ổn định tạo ra một mạng lưới không gian ngăn cản sự lắng đọng.

III. Quy trình sản xuất sữa đậu nành tiệt trùng chi tiết

Một quy trình sản xuất sữa đậu nành tiệt trùng hiệu quả phải được thiết kế một cách khoa học, kiểm soát chặt chẽ từng công đoạn để đảm bảo chất lượng và an toàn. Quy trình bắt đầu từ khâu lựa chọn và xử lý nguyên liệu. Hạt đậu nành khô, sạch, không sâu mọt được đưa vào hệ thống làm sạch để loại bỏ tạp chất. Tiếp theo, quá trình tách vỏ giúp loại bỏ lớp vỏ chứa nhiều vi sinh vật và chất xơ không mong muốn, đồng thời tăng hiệu suất trích ly protein. Hạt sau khi tách vỏ được đưa đi chần ở 65°C trong 5 phút để làm mềm hạt và vô hoạt sơ bộ enzyme. Giai đoạn tiếp theo là nghiền ướt. Hạt đậu được nghiền mịn với nước nóng (80°C) theo tỷ lệ 1:6 để phá vỡ cấu trúc tế bào, giải phóng các chất dinh dưỡng vào nước, tạo thành dịch sữa thô. Quá trình này đồng thời giúp vô hoạt triệt để enzyme lipoxygenase. Dịch sữa sau khi nghiền được đưa qua máy ly tâm để lọc, tách bã, thu được dịch sữa trong. Dịch sữa này sau đó được gia nhiệt trong nồi nấu hai vỏ đến 85-90°C và giữ trong 20 phút để vô hoạt trypsin inhibitor và cải thiện mùi vị. Sau khi nấu, các nguyên liệu phụ như đường, chất ổn định (carrageenan), chất nhũ hóa (lecithin) được phối trộn vào để hoàn thiện sản phẩm. Toàn bộ quy trình này tạo ra một bán thành phẩm sẵn sàng cho các công đoạn quan trọng tiếp theo là đồng hóa và tiệt trùng.

3.1. Giai đoạn xử lý nguyên liệu Từ làm sạch đến nghiền

Công đoạn đầu tiên là làm sạch, giúp loại bỏ 0.5% tạp chất bám trên bề mặt hạt. Sau đó, quá trình tách vỏ loại bỏ khoảng 8% khối lượng là vỏ và 2% hạt vỡ vụn. Hạt đã tách vỏ được đưa vào thiết bị chần băng tải, giúp hạt hút nước, trương nở và trở nên mềm hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nghiền. Quá trình nghiền ướt được thực hiện bằng thiết bị nghiền trục, sử dụng nước nóng 80°C. Nhiệt độ cao này có vai trò quan trọng trong việc vô hoạt enzyme lipoxygenase, ngăn chặn sự hình thành mùi ngái. Mục tiêu của nghiền là giảm kích thước hạt và trích ly tối đa các chất dinh dưỡng vào pha lỏng, tạo thành một dung dịch huyền phù đồng nhất.

3.2. Giai đoạn chế biến Lọc nấu và phối trộn phụ gia

Sau khi nghiền, dịch sữa được đưa qua thiết bị ly tâm dạng vít tải để lọc tách bã. Hiệu suất lọc đạt 90%, giúp loại bỏ các phần rắn không hòa tan, cải thiện giá trị cảm quan và tăng hiệu quả truyền nhiệt cho các công đoạn sau. Dịch sữa thu được tiếp tục được nấu trong nồi hai vỏ có cánh khuấy. Quá trình nấu ở 85-90°C trong 20 phút giúp vô hoạt các chất kháng dinh dưỡng, khử mùi hăng còn sót lại và tiêu diệt một phần vi sinh vật. Ngay sau khi nấu, quá trình phối trộn được tiến hành. Đường (25%), chất nhũ hóa lecithin (0.1%) và chất ổn định carrageenan (0.1%) được thêm vào và khuấy đều để điều vị, tạo cấu trúc ổn định cho sản phẩm cuối cùng.

IV. Phương pháp tiệt trùng sữa đậu nành UHT và công nghệ vô trùng

Sau khi hoàn tất quá trình phối trộn, bán thành phẩm sẽ trải qua các công đoạn công nghệ cốt lõi để trở thành sữa đậu nành tiệt trùng thương mại. Đầu tiên là quá trình bài khí, nhằm loại bỏ các khí hòa tan và phân tán trong dịch sữa. Việc này giúp hạn chế sự phát triển của vi sinh vật hiếu khí, ngăn ngừa hiện tượng phồng hộp và cải thiện hiệu quả truyền nhiệt trong quá trình tiệt trùng. Tiếp theo là quá trình đồng hóa, một bước không thể thiếu để đảm bảo sự ổn định của sản phẩm. Sữa được đưa qua thiết bị đồng hóa hai cấp (3500 psi và 500 psi) để phá vỡ các hạt cầu béo và các tiểu phần protein thành kích thước cực nhỏ, phân bố đều trong pha liên tục, ngăn chặn hiện tượng tách lớp trong quá trình bảo quản. Trọng tâm của dây chuyền là quá trình tiệt trùng UHT. Sản phẩm được gia nhiệt nhanh chóng lên nhiệt độ rất cao, 137°C, và giữ trong 3-5 giây bằng thiết bị tiệt trùng dạng tấm. Thời gian xử lý cực ngắn này giúp tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật và bào tử của chúng mà vẫn bảo toàn tối đa giá trị dinh dưỡng và cảm quan. Cuối cùng, sản phẩm sau khi tiệt trùng được làm nguội nhanh và đưa vào hệ thống chiết rót theo công nghệ vô trùng Aseptic. Toàn bộ quá trình rót và đóng gói được thực hiện trong môi trường vô trùng tuyệt đối, sử dụng bao bì Tetra Pak 6 lớp, đảm bảo sản phẩm không bị tái nhiễm khuẩn và có thể bảo quản ở nhiệt độ thường trong thời gian dài.

4.1. Công nghệ tiệt trùng UHT Nguyên lý và ưu điểm

Tiệt trùng UHT (Ultra High Temperature) là phương pháp xử lý nhiệt sản phẩm lỏng ở nhiệt độ 132-140°C trong thời gian cực ngắn (vài giây). Nguyên lý của phương pháp này dựa trên thực tế rằng tốc độ tiêu diệt vi sinh vật và bào tử tăng theo cấp số nhân với nhiệt độ, trong khi tốc độ của các phản ứng hóa học gây biến đổi chất lượng (như phản ứng Maillard, phân hủy vitamin) chỉ tăng theo cấp số cộng. Do đó, việc sử dụng nhiệt độ rất cao trong thời gian ngắn cho phép đạt được hiệu quả tiệt trùng thương mại mà ít ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Ưu điểm của công nghệ UHT là giúp sản phẩm giữ được màu sắc, hương vị tự nhiên, giảm thiểu hao hụt vitamin và khoáng chất, đồng thời kéo dài thời hạn sử dụng mà không cần chất bảo quản hay bảo quản lạnh.

4.2. Vai trò của đồng hóa và đóng gói vô trùng Aseptic

Quá trình đồng hóa có vai trò quyết định đến trạng thái vật lý của sữa đậu nành. Bằng cách ép dịch sữa đi qua một khe hẹp dưới áp suất cực cao, các hạt chất béo và protein bị xé nhỏ, tạo ra một hệ nhũ tương bền vững, mịn màng và không bị tách lớp. Điều này không chỉ cải thiện cảm quan mà còn tăng khả năng tiêu hóa. Sau khi tiệt trùng, sản phẩm phải được bảo vệ khỏi sự tái nhiễm từ môi trường. Công nghệ vô trùng Aseptic giải quyết vấn đề này bằng cách tiệt trùng riêng lẻ sản phẩm và bao bì, sau đó thực hiện quá trình chiết rót và hàn kín trong một buồng kín vô trùng. Bao bì Tetra Pak với cấu trúc 6 lớp (giấy, nhôm, polyethylene) có khả năng ngăn chặn hoàn toàn ánh sáng, oxy và vi sinh vật từ bên ngoài, là lựa chọn lý tưởng cho công nghệ này, giúp sản phẩm an toàn và ổn định trong nhiều tháng.

V. Thiết kế hệ thống Cân bằng vật chất và năng lượng

Việc thiết kế một hệ thống sản xuất hiệu quả đòi hỏi các tính toán kỹ thuật chính xác về cân bằng vật chấtcân bằng năng lượng. Đây là nền tảng để xác định quy mô thiết bị, định mức tiêu thụ nguyên liệu, nước, năng lượng và tính toán giá thành sản phẩm. Trong đồ án này, các phép tính được thực hiện cho năng suất 500 lít/giờ. Phân tích cân bằng vật chất được tiến hành ngược từ sản phẩm cuối cùng trở về nguyên liệu đầu vào, có tính đến tổn thất ở mỗi công đoạn. Ví dụ, để sản xuất 511 kg (tương đương 500 lít) sữa thành phẩm, cần 516.16 kg sữa trước khi rót hộp (tổn thất 1%). Tính toán tương tự cho các công đoạn trước đó cho thấy lượng hạt đậu nành ban đầu cần thiết là 34.37 kg. Quá trình này cũng xác định lượng nước, đường và các phụ gia cần sử dụng. Cụ thể, lượng nước cho quá trình nghiền là 406.8 kg và lượng đường cần bổ sung là 104.06 kg. Bên cạnh đó, cân bằng năng lượng tập trung vào công đoạn tiệt trùng, nơi tiêu thụ nhiều nhiệt lượng nhất. Quá trình tính toán xác định lượng nhiệt cần cung cấp để nâng nhiệt sữa từ 40°C lên 137°C và lượng nhiệt cần lấy đi để làm nguội sản phẩm về 25°C. Những số liệu này là cơ sở quan trọng để lựa chọn công suất của thiết bị tiệt trùng dạng tấm, hệ thống cung cấp hơi nước và hệ thống làm lạnh.

5.1. Phân tích cân bằng vật chất cho năng suất 500 lít giờ

Tính toán cân bằng vật chất là quá trình xác định dòng vật chất vào và ra tại mỗi công đoạn. Dựa trên năng suất 500 lít/giờ (511 kg sản phẩm), và các tỷ lệ tổn thất giả định (ví dụ: rót hộp 1%, tiệt trùng 0.5%, đồng hóa 0.2%,...), quy trình tính toán ngược cho thấy để có được 511 kg sản phẩm cuối, cần 416.25 kg dịch sữa trước khi phối trộn. Lượng đường thêm vào là 104.06 kg. Lượng dịch sữa trước khi lọc (hỗn hợp sau nghiền) là 474.49 kg. Từ đó, lượng hạt đậu nành trước nghiền là 67.8 kg và lượng nước nghiền là 406.8 kg. Cuối cùng, lượng đậu nành khô ban đầu cần cho 1 giờ sản xuất là 34.37 kg. Các số liệu này cho phép kiểm soát chính xác nguyên liệu và đánh giá hiệu suất của từng công đoạn.

5.2. Tính toán cân bằng năng lượng cho thiết bị tiệt trùng

Cân bằng năng lượng cho thiết bị tiệt trùng dạng tấm là một phần cốt lõi của đồ án. Quá trình tiệt trùng được chia thành các giai đoạn: gia nhiệt, giữ nhiệt và làm nguội. Giai đoạn 1 nâng nhiệt sữa từ 40°C lên 75°C bằng nước nóng 95°C. Giai đoạn 2 nâng nhiệt từ 75°C lên 137°C bằng hơi nước bão hòa 145°C. Giai đoạn 3 là giữ nhiệt trong vài giây. Giai đoạn 4 là làm nguội sản phẩm về 25°C. Các phép tính nhiệt lượng (Q = m.Cp.ΔT) được áp dụng cho từng giai đoạn, có tính đến nhiệt dung riêng của sữa và các tác nhân gia nhiệt/làm lạnh. Kết quả tính toán này giúp xác định lưu lượng hơi nước, nước nóng và nước lạnh cần thiết, từ đó lựa chọn các thiết bị phụ trợ như nồi hơi, tháp giải nhiệt và tính toán chi phí vận hành cho hệ thống tiệt trùng UHT.

VI. Kết luận và định hướng phát triển công nghệ tiệt trùng

Đồ án kỹ thuật thực phẩm về tiệt trùng sữa đậu nành đã xây dựng thành công một quy trình công nghệ hoàn chỉnh và khả thi cho dây chuyền sản xuất năng suất 500 lít/giờ. Bằng việc kết hợp các công đoạn xử lý nguyên liệu một cách khoa học với các công nghệ tiên tiến như tiệt trùng UHT và đóng gói vô trùng Aseptic, quy trình đề xuất có khả năng tạo ra sản phẩm sữa đậu nành an toàn, ổn định và giữ được giá trị dinh dưỡng cao. Các tính toán chi tiết về cân bằng vật chấtcân bằng năng lượng không chỉ cung cấp cơ sở vững chắc cho việc lựa chọn và thiết kế thiết bị mà còn là công cụ quan trọng để tối ưu hóa chi phí sản xuất và quản lý vận hành. Kết quả nghiên cứu cho thấy, để sản xuất 500 lít sữa thành phẩm, cần khoảng 34.4 kg hạt đậu nành và các nguồn lực tương ứng về nước, năng lượng và phụ gia. Việc áp dụng thiết bị tiệt trùng dạng tấm cho phép truyền nhiệt hiệu quả, giảm thiểu thời gian xử lý nhiệt và bảo toàn chất lượng sản phẩm. Hướng phát triển trong tương lai của công nghệ này sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa hơn nữa việc sử dụng năng lượng thông qua các hệ thống thu hồi nhiệt, nghiên cứu các phương pháp tiệt trùng phi nhiệt (như xử lý áp suất cao, điện trường xung) để giảm tác động nhiệt lên sản phẩm, và phát triển các loại bao bì thân thiện hơn với môi trường.

6.1. Đánh giá hiệu quả của quy trình công nghệ đề xuất

Quy trình công nghệ được đề xuất trong đồ án đã giải quyết được các thách thức cốt lõi trong sản xuất sữa đậu nành tiệt trùng. Việc kết hợp nghiền ướt với nước nóng và nấu kỹ đã vô hoạt hiệu quả các enzyme và chất kháng dinh dưỡng. Quá trình đồng hóa và sử dụng chất ổn định đảm bảo sản phẩm không bị tách lớp. Đặc biệt, việc áp dụng phương pháp tiệt trùng UHT là yếu tố quyết định, giúp kéo dài hạn sử dụng của sản phẩm lên đến vài tháng ở nhiệt độ thường mà không cần chất bảo quản. Quy trình này, khi được áp dụng trong thực tế, có khả năng sản xuất ra sản phẩm đồng nhất, đạt các chỉ tiêu về vi sinh, hóa sinh và cảm quan theo các tiêu chuẩn quốc tế.

6.2. Tương lai của công nghệ sản xuất sữa đậu nành vô trùng

Tương lai của ngành sản xuất sữa đậu nành và các sản phẩm đồ uống thực vật nói chung sẽ hướng tới sự bền vững, tự động hóa và nâng cao giá trị dinh dưỡng. Các công nghệ mới như hệ thống làm sạch tại chỗ (CIP) tự động, hệ thống giám sát và điều khiển quy trình (SCADA) sẽ được tích hợp để tăng hiệu suất và giảm sự can thiệp của con người. Về mặt sản phẩm, xu hướng sẽ là đa dạng hóa hương vị, bổ sung vi chất dinh dưỡng (vitamin, khoáng chất, omega-3) và phát triển các dòng sản phẩm chức năng. Công nghệ vô trùng Aseptic sẽ tiếp tục đóng vai trò trung tâm, nhưng sẽ có những cải tiến về vật liệu bao bì, hướng tới các loại vật liệu tái chế, có nguồn gốc thực vật và dễ phân hủy sinh học, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng về một sản phẩm vừa lành mạnh vừa thân thiện với môi trường.

22/09/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tìm hiểu về cây đậu nành 1.1 Nguồn gốc Năm 1737, Carl von Linné – một nhà thực vật học người Thuỷ Điển đã đặt tên khoa học Glycine max cho đậu nành trong ấn bản đầu tiên của quyển Genera Plantarum của mình. Glycine là một từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là "ngọt ngào" và nó áp dụng cho tất cả các loài cây họ đậu. Từ max có nghĩa là "lớn", dùng để chỉ các nốt sần lớn trên cây đậu tương.

Nó được biết đến là loài cây bản địa của Trung Quốc, là một trong những loại cây trồng cổ nhất của Viễn Đông và dần dần được lan truyền ra khắp thế giới (châu Âu, châu Mỹ…). Trong nhiều thế kỷ, người Trung Quốc và các dân tộc Đông Á khác, bao gồm Nhật Bản, Hàn Quốc và Đông Nam Á, đã sử dụng đậu trong nhiều hình thức khác nhau như một trong những nguồn cung cấp protein và dầu ăn quan trọng nhất. Vì lượng protein được sản xuất từ đậu nành trên mỗi đơn vị diện tích đất là cao hơn bất kỳ loại cây trồng nào khác, loại hạt đậu nhỏ bé này đã được gọi là "viên ngọc vàng," "kho báu vĩ đại," "protein kỳ diệu của thiên nhiên" và "thịt của đồng ruộng". Hiện nay, loại hạt đậu này được một số người xem như là một vũ khí chống lại nạn đói toàn cầu và một nguồn cung cấp protein của tương lai.

Quê hương của đậu nành là Đông Á, nhưng ngày nay 45% diện tích trồng đậu nành và 55% sản lượng đậu nành của thế giới nằm ở Mỹ. Nước Mỹ sản xuất 75 triệu tấn đậu nành năm 2000, trong đó hơn 1/3 được xuất khẩu. Các nước sản xuất đậu nành lớn khác là Brazil, Argentina, Trung Quốc và Ấn Độ. Tại Việt Nam, đậu nành được trồng nhiều ở miền núi, vùng trung du phía Bắc (Cao Bằng, Sơn La, Bắc Giang), chiếm hơn 40% diện tích đậu nành cả nước, ngoài ra, còn trồng nhiều ở các tỉnh Hà Tây, Đồng Nai, Đắc Lắk và Đồng Tháp.

Theo ông Nguyễn Trí Ngọc – Cục trưởng Cục trồng trọt, mỗi năm cả 1 nước trồng khoảng 200 nghìn ha đậu nành, chủ yếu vụ đông, với sản lượng khoảng 300 nghìn tấn/năm. Tuy vậy sản lượng này mới đáp ứng được 25% nhu cầu sử dụng trong nước và nhu cầu này tăng bình quân 10%/năm. Đặc điểm của cây đậu nành Cây thuộc loại thân bụi cao từ 0,75 – 1,25 m, phân nhánh thưa hoặc dày tùy theo giống và điều kiện trồng trọt. Đây là cây ngắn ngày, phát triển tốt nhất ở vùng nhiệt đới, ưa sáng, ưa nhiệt, chịu hạn.

Điều kiện để cây đậu nành phát triển tốt khi pH của đất trồng dao động từ 6.5; nhiệt độ môi trường khoảng 25 – 30℃ với lượng mưa: 500 – 700mm. Vậy nên cây thường được trồng vào cuối mùa xuân, đầu mùa hè. Cây đậu nành 1. Tìm hiểu về hạt đậu nành 1.

Đặc điểm của hạt đậu nành Hạt đậu nành có nhiều hình dạng khác nhau từ hình bầu dục, hình tròn (tròn dẹt hay tròn dài). Màu sắc hạt có thể là vàng xanh, xám, nâu hoặc đen và 2 các màu trung gian. Phần lớn là màu vàng, loại đậu nành vàng là loại tốt thường được ưa chuộng. Có 3 loại kích thước hạt là to, trung bình và nhỏ.

Khối lượng trung bình dao động 18 – 20g/100 hạt. Cấu trúc hạt đậu nành gồm 3 thành phần: vỏ hạt, phôi, tử diệp. Trong đó phần vỏ chiếm khoảng 8% khối lượng hạt, là lớp ngoài cùng, thường có màu vàng hay màu trắng. Vỏ bảo vệ phôi mầm chống lại nấm và vi khuẩn.

Phôi chiếm 2% khối lượng hạt, là rễ nảy mầm – phần sinh trưởng của hạt khi hạt lên mầm. Tử điệp gồm hai lá mầm tích trữ nguồn dinh dưỡng của hạt, chiếm phần lớn khối lượng hạt (khoảng 90%), chứa hầu hết chất đạm và chất béo của hạt (Mai Lê & cs. Hạt đậu nành Hình 1. Cấu trúc hạt đậu nành 3 1.

Thành phần hóa học trong hạt đậu nành Hạt đậu nành là một loại nguyên liệu thực vật rất giàu protein. Thành phần tương đối trong hạt đậu nành và các phần cấu trúc của chúng Thành phần Tỷ lệ Thành phần hoá học hạt (%) (% theo cơ sở khô) Protein Lipid Carbohydrate Tro Nguyên hạt 100 40 20 35 5 Nhân (tử điệp) 90 43 23 29 5 Vỏ hạt 8 9 1 86 4 Phôi 2 41 11 43 4,4 (Wolf & Cowan, 1975) Trong thành phần hoá học của đậu nành, người ta thường chỉ quan tâm đến hai nhóm protein và lipid. Nhóm carbohydrate của đậu nành không thuộc loại có giá trị dinh dưỡng cao. a) Độ ẩm Hàm lượng ẩm của hạt đậu nành quyết định rất nhiều đến điều kiện bảo quản.

Vì nồng độ nước của hạt đậu chín được lưu trữ thường là khoảng 13% để đảm bảo tính ổn định trong quá trình lưu trữ, nên dựa trên cơ sở ướt, hạt đậu nành chứa khoảng 35% protein, 17% lipid, 31% carbohydrate và 4,4% tro (K. Vỏ đậu nành chín chứa khoảng 7 – 8% độ ẩm (Ibrahim & cs. b) Protein và thành phần amino acid Trong thành phần hoá học của đậu nành, thành phần protein chiếm một tỉ lệ rất lớn. Protein đậu nành được tạo bởi các amino acid, trong đó có đủ các loại amino acid không thay thế (ngoại trừ hàm lượng methionine thấp), còn các amino acid khác có hàm lượng khá cao và cao tương đương với lượng amino acid có trong thịt và một số thực phẩm quan trọng.

4 Hàm lượng protein tổng dao động trong hạt đậu nành từ 29,6 – 50,5%, trung bình 36 – 40%. Các nhóm protein đơn giản (% so với tổng số protein): albumin (6 – 8%), glubulin (25 – 34%), glutein (13 – 14%), prolamin chiếm lượng nhỏ không đáng kể. Có thể nói protein đậu nành gần giống protein của trứng nhất. Thành phần các amino acid không thay thế trong đậu nành và một số thực phẩm quan trọng (g/100g protein) Amino acid Đậu nành Trứng Thịt Sữa Gạo Giá trị được bò bò đề nghị bởi FAO – OMS Leucine 7,84 8,32 8,00 10,24 8,26 4,8 Isoleusine 4,48 5,60 5,12 5,60 3,84 6,4 Lysine 6,40 6,24 2,12 8,16 3,68 4,2 Phenylalanine 4,96 5,12 4,48 5,44 4,80 2,8 Threonine 3,84 5,12 4,64 4,96 3,36 2,8 Tryptophan 1,28 1,76 1,21 1,44 1,28 1,4 Valine 4,80 7,52 5,28 7,36 5,76 4,2 Methionine 1,28 3,20 2,72 2,88 2,08 2,2 Ngoài ra, protein đậu nành còn chứa 2 thành phần không mong muốn là: trypsin inhibitor (TI) và hemoglutinin.

Còn Hemagglutinin là protein có khả năng kết hợp với hemoglibin, làm hemoglobin giảm hoạt tính. c) Lipid Hàm lượng lipid trong đậu nành dao động từ 13,5 – 24%, trung bình chiếm 18% trọng lượng chất khô. Trong nhóm lipid của đậu nành có 2 thành phần được xem là quan trọng chiếm khoảng 20% trọng lượng chất khô của hạt. Lipid có nhiều ở nhân hạt đậu nành.

Trong nhóm lipid của hạt đậu nành có hai thành phần chính là glyceride và lecithin. 5 Glyceride đậu nành chứa nhiều acid béo không no, khoảng 50 – 60% linoleic acid (C18:2 ) nên dầu đậu nành được xem là dầu thực phẩm có giá trị sinh học cao. Tuy nhiên, cũng vì chứa nhiều acid béo không no nên dầu đậu nành rất dễ bị oxi hoá dẫn đến dễ bị hư hỏng trong quá trình bảo quản. Lecithin đậu nành chiếm 3% trọng lượng hạt, là một loại phosphatidyl phức tạp và được sử dụng nhiều làm chất nhũ hoá, chất chống oxi hoá trong công nghiệp thực phẩm (ví dụ: magarine, bánh kẹo, chocolate…), trong dược phẩm và mỹ phẩm.

Do tính chất của lipid là tan trong dung môi hữu cơ không phân cực (ete etylic, ete dầu hoả, benzen, chloroform…) và không tan trong nước, nhẹ hơn nước. Nhờ những tính chất này, người ta dùng dung môi thích hợp để trích ly lipid từ hạt đậu nành. Các hợp chất màu (chlorophyll, carotene…) có hàm lượng trong hạt và trong dầu rất ít, nhưng cường độ màu rất mạnh, tan mạnh trong dầu, nhất là khi nhiệt độ tăng. Do đó, phương pháp ép dầu nóng cho sản phẩm đậm màu hơn so với phương pháp ép dầu nguội.

Hạt còn non hay bảo quản hạt đậu nành ở điều kiện ẩm ướt, nhiều sâu mọt thì lượng acid béo tự do càng lớn làm phẩm chất hạt kém. d) Carbohydrate Carbohydrate trong đậu nành chiếm khoảng 34% khối lượng khô, trong đó hàm lượng tinh bột không đáng kể. Carbohydrate được chia làm 2 loại: đường tan (10%) và chất xơ không tan (20%). Đường tan (10%) gồm sucrose 5%, stachyose 4% và raffinose 1%.

Chất xơ không tan (20%) gồm hỗn hợp polysaccharide và dẫn xuất của chúng, chủ yếu là cellulose, hemicellulose và các hợp chất của pectic acid. Thành phần carbohyrate của đậu nành Carbohydrate Hàm lượng % 6 Cellulose 4,0 Hemicellulose 15,4 Stachyose 3,8 Raffinose 1,1 Saccharose 5,0 Các loại đường khác 5,1 e) Chất khoáng Thành phần khoáng chiếm khoảng 5% trọng lượng khô của hạt đậu nành. Trong đó, đáng chú ý nhất là calci, phospho, mangan, kẽm, sắt. Thành phần chất khoáng của hạt đậu nành Chất khoáng Tỷ lệ (%) Calci 0,16÷0,47 Phospho 0,41÷0,82 Mangan 0,22÷0,44 Kẽm 37mg/kg Sắt 90÷150mg/kg f) Vitamin Hạt đậu nành chứa nhiều loại vitamin cần thiết cho sự phát triển của cơ thế, nhưng hàm lượng vitamin trong đậu nành rất thấp và dễ bị tổn thất trong quá trình chế biến.

Trong đậu nành chứa nhiều vitamin khác nhau, trừ vitamin A, vitamin D, vitamin B9 và vitamin B12. Thành phần vitamin trong 100g phần ăn được của hạt đậu tương Vitamin Đơn vị Hàm lượng Vitamin C (Ascorbic acid) mg 4 Vitamin B1 (Thiamine) mg 0.29 Vitamin PP (Niacin) mg 2.85 Vitamin K (Phylloquinone) μg 47 (Bảng thành phần thực phẩm Việt Nam, Viện Dinh dưỡng, 2007) g) Một số enzyme trong đậu nành Đậu nành cũng như tất cả các hạt khác đều chứa enzyme cần thiết cho quá trình nảy mầm. Trong hạt đậu nành chứa các enzyme như: urease, lipase, phospholipase, lipoxygenase, amylase. Lipase thuỷ phân glycerid tạo thành glycerine và acid béo.

Phospholipase thuỷ phân este của acetic acid. Về mặt dinh dưỡng, enzyme thường được nhắc đến là urease, enzyme này chống lại sự hấp thụ các chất đạm qua thành ruột mà lại có nhiều trong đậu nành sống, do đó không nên ăn đậu nành sống. Về mặt công nghệ, enzyme quan trọng trong đậu nành là lipoxygenase, vì nó xúc tác cho quá trình oxy hóa acid béo không bão hòa bởi O2 , gây mùi hôi cho đậu nành. Amylase là enzyme thuỷ phân tinh bột, gồm 2 loại là α-amylase và β-amylase, chiếm một tỷ lệ khá lớn trong hạt đậu nành.

Người ta thường bổ sung amylase trong các chế phẩm đậu nành như bột sữa đậu nành, có tác dụng tăng cường sinh lực, chống suy dinh dưỡng ở trẻ em. h) Tro Trong đậu nành, tro chiếm 5% về khối lượng chất khô.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ