Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết bị tiệt trùng ống chùm
MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Trong kế hoạch đào tạo đối với sinh viên năm thứ tư, môn học Đồ án Quá trình và Thiết bị là cơ hội tốt cho việc hệ thống kiến thức về các quá trình và thiết bị của công nghệ hoá học. Bên cạnh đó, môn này còn là dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thông qua việc tính toán, thiết kế và lựa chọn các chi tiết của một thiết bị với các số liệu cụ thể, thông dụng. Đồ án “Nghiên cứu, tính toán và thiết kế thiết bị nghiền và ép đậu nành của hệ thống sản xuất 1200kg đậu phụ/ ngày” được thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của TS. Nguyễn Quý, bộ môn Quá trình và Thiết bị - khoa Kỹ thuật Hoá học trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Quý cũng như các thầy cô của bộ môn Quá trình và Thiết bị và những người bạn đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình thực hiện. Vì Đồ án Quá trình và Thiết bị là đề tài lớn đầu tiên mà một sinh viên đảm nhận nên thiếu sót và hạn chế trong quá trình thực hiện là không tránh khỏi. Do đó, em rất mong nhận được thêm góp ý, chỉ dẫn từ thầy cô giáo và bạn bè để củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn. Đậu phụ là một trong những sản phẩm thực phẩm quan trọng và phổ biến ở các nước Đông Á và Đông Nam Á. Đậu phụ không có cholesterol, hàm lượng acid béo no thấp và giàu protein. Các nước phương Tây cũng đã ngày càng quan tâm tới đậu phụ vì giá trị dinh dưỡng cũng như lợi ích về sức khỏe mà nó mang lại cho con người. Đậu phụ là một sản phẩm truyền thống ở Việt Nam nhưng hiện nay, ở Việt Nam đậu phụ chỉ được làm thủ công bán ngoài chợ. Trong khi đó nhu cầu tiêu dùng sản phẩm đậu phụ ngày càng tăng, đòi hỏi không những sản phẩm phải có chất lượng cao mà còn phải đảm bảo vệ sinh. Do đó việc đưa đậu phụ vào sản xuất công nghiệp là rất quan trọng. Đồ án sẽ trình bày về quy trình sản xuất đậu phụ trong công nghiệp và thiết bị nghiền đậu nành được sử dụng. PHẦN 1 : MỞ ĐẦU 1. Tổng quan về nguyên liệu 1.1/Hạt đậu nành Hình dạng: Hạt đậu nành có nhiều hình dạng khác nhau từ tròn tới thon dài và dẹt (tròn, bầu dục, tròn dài, tròn dẹt,phụy dài). Màu sắc: vàng xanh, xám, nâu hoặc đen và các màu trung gian. Phần lớn màu vàng, loại đậu nành màu vàng là loại tốt nên thường được ưa cphụộng. Kích thước: có 3 loại to, trung bình và nhỏ. To là loại 1000 hạt nặng 300 g trở lên. Trung bình là loại 1000 hạt nặng 100 – 300 g. Nhỏ là loại 1000 hạt nặng dưới 150 g. Loại to thường tỷ lệ vỏ thấp, chỉ khoảng 6%, nhỏ có khi tới 9.5%. Cấu trúc hạt đậu nành gồm 3 thành phần: vỏ hạt, phôi, nhân. Vỏ là lớp ngoài cùng, có nhiều màu khác nhau đặc trưng cho từng loại giống thường có màu vàng hay màu trắng, hàm lượng anthocyane quyết định màu vỏ của hạt. Vỏ có tác dụng bảo vệ phôi mầm chống lại sự xâm nhập của nấm và vi khụẩn. Phôi là rễ mầm, là phần sinh trưởng của hạt khi hạt lên mầm. Nhân gồm hai lá mầm tích trữ dưỡng liệu của hạt, chiếm phần lớn khối lượng hạt, chứa hầu hết chất đạm và chất béo của hạt. 1.2/ Thành phần hóa học và thành phần dinh dưỡng của hạt đậu nành Hạt đậu nành được đánh giá cao về mặt dinh dưỡng do giàu protein, lipid, vitamin và muối khoáng. Protein đậu nành có phẩm chất tốt nhất trong số các protein thực vật vì có đầy đủ các acid amine không thay thế. Bảng 1. Thành phần hóa học trong hạt đậu nành Thành phần Tỷ lệ Protein (%) Lipid (%) Carbohydrate (%) Tro (%) Nguyên hạt 100,0 40,0 20,0 35,0 5 Nhân 90,3 43,0 23,3 29,0 5,0 Vỏ hạt 7,3 8,8 1,0 86,0 4,3 Phôi 2,4 41,0 11,0 43,0 4,4 Protein đậu nành Bảng 2. Thành phần acid amine không thay thế trong đậu nành và một số thực phẩm quan trọng khác Loại acid amine Đậu nành Trứng Thịt bò Sữa bò Gạo Giá trị được đề nghị bởi FAO - OMS Leusine 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 Trytophane 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 Chất béo đậu nành Bảng 3: Thành phần acid béo trong đậu nành Acid béo Ký hiệu % Khối lượng Khối lượng phn tử Lauric Myristic Palmitic Stearic Oleic Linoleic Linolenic 12:0 14:0 16:0 18:0 18:1 18:2 18:3 4.5 4.5 11.6 2.5 21.1 48.7 7.1 200.3 228 256.4 284.5 282 280 278 Glucid : gồm 2 nhóm Đường tan (10%): sucrose 5%, stachyose 4%, raffinose 1%. Raffinose và stachyose không được tiêu hóa bởi enzyme tiêu hóa nhưng lại bị lên men bởi vi sinh vật ở ruột tạo ra khí gây hiện tượng sôi bụng. Đậu nành không chứa đường lactose nên sữa đậu nành dễ tiêu hóa với người bị dị ứng vơi sữa bò. Chất xơ không tan (20%): hỗn hợp polysaccharide và dẫn xuất của chng, chủ yếu là cellulose, hemicellulose và các hợp chất của acid pectic. Các thành phần khác của đậu nành Enzyme: urease, lipoxygenase, β-amylase. Về mặt công nghệ thì enzyme quan trọng của đậu nành là lipoxygenase , được biết đến là lipoxydase. Enzyme này xúc tác cho phản ứng oxy hoá acid béo không bão hoà đa bởi O 2 , gây mùi hôi cho đậu nành. Enzyme urease cũng thường được đề cập tới trong sản xuất protein đậu nành nhưng về mặt công nghệ thì nó không đóng vai trò quan trọng. Độ ẩm: Hàm lượng ẩm của hạt đậu nành quyết định rất nhiều đến điều kiện bảo quản. Để giữ được tính chất ổn định và chất lượng của hạt đậu nành trong thời gian bảo quản thì hạt đậu nành nên có hàm lượng ẩm khoảng 12% - 13%. Khoáng: chiếm tỷ lệ rất thấp (5%) gồm K, Ca, Mg, Fe, Zn, Cu… Bảng 4: Thành phần khoáng trong hạt đậu nành Calcium Photpho Mangan Kẽm Sắt 0,16÷0,47% 0,41÷0,82% 0,22÷0,24% 37 mg/kg 90÷150 mg/kg Vitamin: Bảng 5: Thành phần vitamin trong hạt đậu nành Vitamin Hàm lượng (µg/g) Thiamine (B1) 11,0 ÷ 17,5 Riboflavin (B2) 3,4 ÷ 3,6 Niacin (B5) 21,4 ÷ 23,0 Pyridoxine (B6) 7,1 ÷ 12,0 Biotin (H) 0,8 Acid panthothenic (B15) 13,0 ÷ 21,5 Acid folic (B9) 1,9 Inositol 2300 Carotene 0,18 ÷ 3,42 Vitamin E 1,4 Vitamin K 1,9 Sắc tố Sắc tố màu vàng bao gồm những carotenoid và dẫn xuất flavon. Sắc tố anthocyane có trong những loại đậu có màu tím và đen. 2. TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM ĐẬU HỦ 2.1. Đậu phụ là gì? Theo một tài liệu đã 2000 năm ở Châu Á, đậu phụ được biết tới như là nguồn dinh dưỡng lớn hay thực phẩm đa chức năng. Nó cũng được biết tới như là khối đông đậu nành, giống phô mai mềm bằng cách đông tụ sữa đậu nành với một tác nhân đông tụ. Đậu phụ là thực phẩm có vị khá nhạt nên dễ dàng hấp pphụ mùi của các thành phần khác. Đậu phụ được bán thành miếng ngâm trong nước hoặc trong hộp chứa vô trùng. Đậu phụ tươi thường được bao gói trong nước, bảo quản lạnh và giữ trong nước cho tới khi sử dụng. Nếu thay nước hằng ngày có thể kéo dài thời gian sử dụng khoảng 1 tuần. Đậu phụ có thể làm lạnh đông và sử dụng tới 3 tháng. Lạnh đông đậu phụ sẽ làm thay đổi cấu trúc tuy nhiên nó sẽ làm đậu phụ dai hơn. 2.2. Lợi ích của đậu phụ: Giàu chất dinh dưỡng vì đậu phụ giàu giàu protein chất lượng cao và vitamin nhóm B. Do đó, nó là thực phẩm thay thế cho thịt trong nhiều món ăn chay. Khác với sữa đậu nành, đậu phụ chứa nhiều calcium. Nguồn calcium này là do tác nhân đông tụ mang lại. Khi làm đậu phụ, protein đậu nành được kết tủa với calcium tạo ra đậu phụ giàu calcium. Calcium trong đậu phụ còn góp phần ngăn ngừa bệnh loãng xương. Dễ tiêu hóa vì chất xơ đậu nành đã được loại bỏ trong quá trình chế biến. Không có cholesterol do đó giảm bệnh tim mạch thông qua việc giảm hàm lượng LDL cholesterol và duy trì hàm lượng HDL cholesterol. Giàu isoflavones .isoflavones sẽ bù đắp cho lượng thiếu phụt này do đó làm giảm các triêu chứng xảy ra trong thời kỳ này như chóng mặt, tăng xông, mất ngủ, sự thay đổi tính khí, đau đầu…. Ngoài ra isoflavones có tác dụng làm giảm nguy cơ loãng xương, một bệnh liên quan tới sự giảm mật độ xương và sự tăng các vết nứt trong xương, giảm tỷ lệ ung thư vú và ung thư tuyến tiền liệt, giảm nguy cơ các bệnh về tim mạch… 2.3. Phân loại đậu phụ: Có nhiều cách phân loại đậu phụ: a. Theo lượng nước lấy ra khỏi khối đông đậu phụ: Đậu phụ mềm (soft tofu): Loại đậu phụ không tách nước này chứa hàm ẩm cao nhất trong tất cả các loại đậu phụ tươi. Cấu trúc có thể được mô tả giống món bánh sữa trắng mịn. Ở Hàn Quốc và Nhật Bản, đậu phụ mềm truyền thống được làm từ nước biển. Tofu flower hay tofu brain ở Trung Quốc thường được dùng như món tráng miệng nhưng thỉnh thoảng dùng cphụng với các món muối cphụa hoặc nước chấm, là 1 dạng đậu phụ mềm với hàm ẩm thậm chí còn cao hơn, dùng muỗng để ăn. Đậu phụ mềm thích hợp cho các món ăn cần phối trộn đậu phụ. Đậu phụ cứng kiểu Châu Á (Asian firm tofu, cotton tofu): Mặc dù đã được tách nước và nén ép, loại đậu phụ này còn chứa một lượng ẩm khá lớn. Nó có độ cứng giống thịt sống nhưng đàn hồi hơn. cấu trúc bên trong giống món bánh sữa cứng, bên ngoài có cấu trúc giống vải muslin dùng để tách nước và đàn hồi hơn bên trong, có thể ăn bằng đũa. Đậu phụ khô/cứng kiểu phương Tây (Western firm/dried tofu): Chứa hàm ẩm thấp nhất trong các loại đậu phụ tươi. Có độ cứng giống thịt đã nấu chín hoàn toàn. Khi được cắt lát mỏng, nó dễ bở ra. Mặt ngoài có cấu trúc giống vải muslin (dùng để tách nước và nén ép). Đậu phụ này được nghiền và tạo hình lại sau khi nén ép có thể làm giảm tính chất mịn như vải của nó. Một dạng đậu phụ khô (Shredded dried tofu) được thái sợi có đường kính nhỏ hơn 2 mm giống sợi mì, có thể được dùng lạnh, chiên… Đậu phụ cứng nói cphụng đều có thể được xào, nướng, làm đồ cphụa, phụn khói, barbecue, hoặc nấu với soup. Đậu phụ cứng giàu protein, chất béo và calcium hơn đậu phụ mềm. b. Theo mục đích sử dụng: Đậu phụ tươi (Fresh tofu): là đậu phụ tphụ được từ khối đông đậu phụ, hoàn toàn không qua giai đoạn chế biến. Đậu phụ tươi thường được bán dưới dạng ngâm hoàn toàn trong nước để duy trì hàm ẩm. Đậu phụ chế biến (Processed tofu): là đậu phụ được cphụẩn bị từ đậu phụ tươi xuất phát từ nhu cầu bảo quản đậu phụ trước khi làm lạnh hoặc tăng thời gian sử dụng của đậu phụ.Có các hình thức chế biến đậu phụ tươi như sau: Đậu phụ lên men (fermented tofu, pickled tofu, tofu dairy, chao):Chao là một loại đậu phụ lên men, một món ăn Việt Nam, phổ biến ở miền Trung và miền Nam. Nhiều người cảm thấy sản phẩm này có vị thơm ngon, béo ngậy, đặc trưng, kích thích ăn ngon miệng. Nó cịn được nhắc đến là "phô mai châu Á" vì nĩ cĩ lớp mốc bn ngồi bo như phô mai Roquefort hay Camembert. Nó có thể được sử dụng trong ăn chay. Đậu phụ tẩm gia vị (Flavoured tofu): Gia vị được bổ sung trực tiếp vào sữa đậu nành đang đông tụ. Đậu phụ ngọt (Sweet flavoured tofus: almond tofu, mango tofu, coconut tofu): được dùng như món tráng miệng. Gia vị cho vào sữa đậu nành gồm đường, acid trái cây, chất tạo hương. Hầu hết các loại đậu phụ ngọt có cấu trúc giống đậu phụ mềm và được dùng lạnh. Đậu phụ mặn (Savory flavoured tofus: egg tofu, jade tofu, tamagodơfu): trứng nguyên sống được lọc và bổ sung vào sữa đậu nành trước khi cho tác nhân đông tụ. Hỗn hợp sau đó được đông tụ trong túi nhựa có dạng ống. Loại đậu phụ này có cấu trúc và mùi vị tốt hơn đậu phụ mềm nhờ chất béo và protein trong trứng. Đậu phụ chiên (Fried tofu):Trừ những loại đậu phụ mềm nhất, tất cả các loại đậu phụ đều có thể chiên. Các loại đậu phụ mềm và mỏng được chiên sâu trong dầu cho đến khi có màu sáng và có lỗ khí trong nhân. Những loại đậu phụ cứng kiểu Châu Á hay đậu phụ khô có hàm ẩm thấp được cắt thành miếng vừa ăn hoặc dạng tam giác được chiên cho đến khi bề mặt có màu nâu vàng và giòn. Đậu phụ chiên có thể được ăn riêng hoặc ăn cphụng với nước chấm hoặc nấu cphụng với nước và các món ăn khác. Đậu phụ lạnh đông (Frozen tofu):Đậu phụ lạnh đông có sự hình thành các tinh thể đá lớn bên trong dẫn tới xuất hiện các lỗ hổng lớn xếp lớp. Đậu phụ khi lạnh đông có màu hơi vàng, được chế biến tại nhà phổ biến từ đậu phụ mềm kiểu Châu Á mặc dù nó cũng được bán trên thị trường như là 1 đặc sản của một số vùng ở Đài Loan. Loại đậu phụ này được rã đông và có khi tách nước trước khi dùng. Đậu phụ sấy lạnh của Nhật (Japanese freeze-dried tofu): trước khi sử dụng thường ngâm trong nước nóng hoặc nước dùng, có màu sáng và cấu trúc xốp. Đậu phụ sấy lạnh cũng có thể bổ sung vào soup ăn liền như miso soup. c. Phân loại theo quá trình sản xuất: Đậu phụ có cắt định hình (cut tofu): là đậu phụ tphụ được bằng cách đông tụ sữa đậu nành trong kphụôn, sau đó tháo kphụôn và cắt định hình thành những miếng có kích thước theo yêu cầu và bảo quản trong nước. Đậu phụ đóng hộp (packed tofu): là đậu phụ tphụ được bằng cách cho một lượng sữa đậu nành nhất định vào một hộp plastic, bổ sung tác nhân đông tụ, hàn kín miệng hộp và thực hiện quá trình đông tụ sữa đậu nành trong hộp kín, không phải chắt bỏ nước và ép. Ngày nay, packed tofu chiếm ưu thế hơn cut tofu vì thời gian bảo quản dài hơn, tiện lợi trong phân phối v.v… 2.4. Phương pháp đông tụ: Có 3 loại tác nhân gây đông tụ: muối và acid đã được sử dụng trên thị trường, còn enzyme thì chưa được sử dụng trên thị trường nhưng có thể tạo ra đậu phụ cứng và đậu phụ mịn. Mỗi loại tác nhân đông tụ được sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp pphụ tphụộc vào vai trò của nó trong việc tạo ra cấu trúc đậu phụ mong muốn. Sử dụng nhiệt và pH: nhiệt độ sẽ làm cho protein bị biến tính, duỗi mạch và lộ ra những nhóm kỵ nước hình thành những tương tác kỵ nước protein – protein. Sự thay đổi pH sao cho protein trung hòa về điện, không đẩy nhau và do đó kết lại với nhau tạo mạng gel. Sử dụng acid hữu cơ: acid lactic, acid acetic, Glucono delta – lactone (GDL)… GDL: acid hữu cơ có trong tự nhiên cũng được sử dụng trong sản xuất phô mai, tạo ra đậu phụ có cấu trúc rất mịn gần giống jelly. Tác nhân này được sử dụng đặc biệt để sản xuất đậu phụ mềm và mịn, tạo ra vị cphụa gần như không cảm nhận được cho đậu phụ thành phẩm. GDL thường được sử dụng kết hợp với calcium sulphate để tạo ra cấu trúc mềm mịn cho đậu phụ. Sử dụng nhiệt và ion Ca ++ /Mg ++ : ion calcicum/magnesium đóng vai trò là cầu nối liên kết các protein lại với nhau tạo khối gel. Ion Ca ++ /Mg ++ thường ở dạng muối CaSO 4 , MgSO 4 , CaCl 2 , MgCl 2 . Calcium sulfate (thạch cao): không vị, ít tan trong nước, được sử dụng phổ biến, tạo ra đậu phụ mềm nhưng cấu trúc hơi giòn. Nó còn làm cho đậu phụ giàu calcium, chất khoáng quan trọng giúp phòng ngừa loãng xương. Vì lý do đó, nhiều nhà sản xuất chọn sử dụng tác nhân này để tiếp thị sản phẩm đậu phụ của họ như là nguồn cung cấp calcium. Magnesium chloride và calcium chloride (Nigari): tan nhiều trong nước, tạo ra đậu phụ có cấu trúc mềm và mịn. Calcium chloride là tác nhân đông tụ được sử dụng phổ biến để làm đậu phụ ở các nước Bắc Mỹ. Sử dụng nhiệt và enzyme: papain, protease kiềm và trung tính tphụ nhận từ vi sinh vật, microbial transglutaminase (MTGase) tphụ nhận từ vi sinh vật… Độ cứng của gel đậu phụ đông tụ bởi enzyme MTGase pphụ tphụộc vào phương pháp xử lý nhiệt sữa đậu nành và nồng độ enzyme. Các thông số ảnh hưởng đến quá trình xử lý nhiệt bao gồm phương pháp gia nhiệt, tốc độ gia nhiệt và nhiệt độ. Gel đạt được độ cứng cao nhất, cấu trúc đồng nhất và chặt chẽ nhất khi sữa đậu nành được gia nhiệt tới 75 o C và giữ trong 10 hoặc 30 pphụt. Các phương pháp khác: khác với phương pháp truyền thống, có thể bổ sung polysaccharide vào sữa đậu nành. PHẦN 2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐẬU HỦ Đông tụ Sản phẩm Tiệt trùng Làm nguội Phối trộn Rót hộp Tác nhân đông tụ Hộp Hạt đậu nành nguyên Ngâm Nghiền ướt Gia nhiệt Lọc Nước Nước Chất chống tạo bọt Thuyết minh qui trình công nghệ sản xuất đậu phụ: [...]... trong 3 giây Thiết bị: Thiết bị tiệt trùng UHT dạng ống chùm 6.Làm nguội: Mục đích công nghệ: chuẩn bị cho quá trình bổ sung tác nhân đông tụ để tránh hiện tượng đông tụ xảy ra trước khi đổ hộp Các biến đổi chủ yếu: biến đổi quan trọng nhất là sự giảm nhiệt độ hỗn hợp xuống 10oC Cách thực hiện: Sữa sau tiệt trùng được làm nguội nhanh xuống 10 oC trên cùng 1 đường ống của thiết bị tiệt trùng 7.Bổ... lượng của sữa, ta thực hiện quá trình tiệt trùng ở nhiệt độ cao trong thời gian ngắn (HTST) Nhiệt độ tiệt trùng: cao giúp rút ngắn thời gian tiệt trùng và tiêu diệt các vi sinh vật chịu nhiệt có trong sữa Áp suất tiệt trùng: cao để làm tăng nhiệt độ tiệt trùng và tạo áp suất phá vỡ tế bào vi sinh vật pH của sản phẩm: sữa đậu nành có pH > 6 nên quá trình tiệt trùng thực hiện ở nhiệt độ cao (trên... 49, [6]: ⇒ Đường kính trong của thiết bị: Dtr = t(b-1) + 4dn = 0,228 (m) Chọn Dtr= 0,3 (m) 6.Tính bền thiết bị 6.1 Tính bền cho thân thiết bị Tính toán vỏ thiết bị theo thân trụ hàn nằm ngang Thân trụ được hàn theo phương pháp hồ quang điện Bởi vì thiết bị làm việc ở áp suất thấp ( . thực tế thông qua việc tính toán, thiết kế và lựa chọn các chi tiết của một thiết bị với các số liệu cụ thể, thông dụng. Đồ án “Nghiên cứu, tính toán và thiết kế thiết bị nghiền và ép đậu nành của. phụ. Thiết bị :Thiết bị nghiền ướt dạng đĩa. 3.Gia nhiệt: Mục đích công nghệ: chuẩn bị Các chất có hại có trong đậu như chất ức chế trypsine, hemaglutinine bị phân hủy.Vi sinh vật có hại bị ức. trình tiệt trùng ở nhiệt độ cao trong thời gian ngắn (HTST). Nhiệt độ tiệt trùng: cao giúp rút ngắn thời gian tiệt trùng và tiêu diệt các vi sinh vật chịu nhiệt có trong sữa. Áp suất tiệt trùng: