Áp dụng một số biện pháp xử lý nhiệt trong sản xuất sữa đậu nành

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM LÊ TRÍ ÂN ÁP DỤNG MỘT SỐ BIỆN PHÁP XỬ LÝ NHIỆT TRONG SẢN XUẤT SỮA ĐẬU NÀNH Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Cần Thơ, 2009 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tên đề tài: ÁP DỤNG MỘT SỐ BIỆN PHÁP XỬ LÝ NHIỆT TRONG SẢN XUẤT SỮA ĐẬU NÀNH Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS. Lý Nguyễn Bình Lê Trí Ân ThS. Nguyễn Nhật Minh Phương MSSV: 2051614 Lớp: CNTP K31 Cần Thơ, 2009 Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Luận văn đính kèm theo đây với tựa đề tài: “ÁP DỤNG MỘT SỐ BIỆN PHÁP XỬ LÝ NHIỆT TRONG SẢN XUẤT SỮA ĐẬU NÀNH” do Lê Trí Ân thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua. Giáo viên hướng dẫn Giáo viên phản biện LÝ NGUYỄN BÌNH NGUYỄN VĂN MƯỜI Cần Thơ, ngày tháng năm 2009 Chủ Tịch hội đồng Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang i LỜI CẢM TẠ Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại học Cần Thơ, quý thầy cô Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng đã tận tình truyền đạt kiến thức cho em. Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm và thư viện khoa đã tạo điều kiện thuận lợi cho em thực hiện đề tài. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Lý Nguyễn Bình và cô Nguyễn Nhật Minh Phương đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ cho em trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Chân thành cảm ơn các bạn lớp CNTP 31 đã đóng góp ý kiến, giúp tôi trong thời gian vừa qua. Cần Thơ, ngày tháng năm 2009 Sinh viên thực hiện Lê Trí Ân Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang ii TÓM LƯỢC Đề tài được thực hiện với mục đích tìm ra chế độ xử lý nhiệt tốt nhất cho hạt đậu nành nhằm cải thiện mùi của sữa đậu nành và thu được sản phẩm có hiệu suất protein cao đồng thời tìm ra chế độ đồng hóa thích hợp nhằm ổn định sản phẩm trong thời gian lâu nhất. Tiến hành chần hạt đậu nành ở 850C trong thời gian 90 giây và nghiền với nước nóng ở 850C cho kết quả tốt hơn về cảm quan cũng như cho sản phẩm có hiệu suất thu hồi protein cao và chỉ số peroxide thấp. Đồng hóa ở áp suất 250 - 300kg/cm2 có thể ổn định được sản phẩm trong thời gian lâu nhất. Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang iv MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ ............................................................................................. ii TÓM LƯỢC............................................................................................... ii DANH SÁCH HÌNH ................................................................................. vi DANH SÁCH BẢNG ............................................................................... vii Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ......................................................................... 1 1.1 Tổng quan ....................................................................................................... 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................... 1 Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU...................................................... 2 2.1 TỔNG QUAN VỀ HẠT ĐẬU NÀNH............................................................. 2 2.1.1 Quá trình hình thành và phát triển .............................................................. 2 2.1.2 Thành phần hóa học của hạt đậu nành ........................................................ 3 2.1.3 Các thành phần có hại................................................................................. 6 2.2 GIÁ TRỊ KINH TẾ CỦA ĐẬU NÀNH .......................................................... 7 2.3 SỮA ĐẬU NÀNH............................................................................................ 8 2.3.1 Khái quát về sữa đậu nành .......................................................................... 8 2.3.2 Tác dụng của sữa đậu nành......................................................................... 8 2.4 SỰ HÌNH THÀNH HƯƠNG ĐẬU TƯƠNG ................................................. 9 2.4.1 Mùi đậu nành oxy hóa ................................................................................. 9 2.4.2 Cơ sở lý luận chung của việc tạo nên mùi lạ trong sữa đậu nành............... 10 2.5 GIỚI THIỆU CƠ SỞ KHOA HỌC MỘT SỐ QUÁ TRÌNH CƠ BẢN TRONG CHẾ BIẾN SỮA ĐẬU NÀNH ....................................................... 11 2.5.1 Chần ......................................................................................................... 11 2.5.2 Nghiền ...................................................................................................... 12 2.5.3 Đồng hóa sữa ............................................................................................ 13 2.5.4 Quá trình tiệt trùng ................................................................................... 15 2.6 CƠ SỞ CẢI TIẾN PHƯƠNG PHÁP CHẾ BIẾN SỮA ĐẬU NÀNH ......... 16 2.6.1 Phương pháp sản xuất truyền thống .......................................................... 16 2.6.2 Phương pháp sản xuất công nghiệp ........................................................... 17 Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang v 2.6.3 Ưu điểm của phương pháp sản xuất công nghiệp so với phương pháp truyền thống ................................................................................................................. 19 Chương 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .....21 3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU.................................................................. 21 3.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu.............................................................. 21 3.1.2 Nguyên liệu ............................................................................................... 21 3.1.3 Hóa chất ................................................................................................... 21 3.1.4 Thiết bị, dụng cụ ....................................................................................... 21 3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................. 22 3.2.1 Phương pháp thí nghiệm ........................................................................... 22 3.2.2 Các phương pháp phân tích....................................................................... 22 3.2.3 Quy trình thí nghiệm ................................................................................. 24 3.2.4 Bố trí thí nghiệm ....................................................................................... 25 Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...............................................28 4.1 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ CHẦN VÀ NHIỆT ĐỘ NGHIỀN ĐẾN HIỆU SUẤT THU HỒI PROTEIN, PEROXIDE VÀ MÙI VỊ CỦA SẢN PHẨM............................................................................................................ 28 4.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ chần và nhiệt độ nghiền đến hiệu suất thu hồi protein ............................................................................................................... 28 4.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ chần và nhiệt độ nghiền đến sự hình thành các hydroperoxide.................................................................................................... 30 4.1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ chần và nhiệt độ nghiền đến giá trị cảm quan của sản sản phẩm ..................................................................................................... 31 4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ ĐỒNG HÓA ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM............................................................................................................ 33 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...................................................35 5.1 KẾT LUẬN ................................................................................................... 35 5.2 ĐỀ NGHỊ....................................................................................................... 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................38 PHỤ LỤC 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ............................... viii PHỤ LỤC 2 KẾT QUẢ THỐNG KÊ ..................................................... xii Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang vi DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 Hạt đậu nành.............................................................................................. 2 Hình 2.2 Cấu tạo của hạt đậu nành .......................................................................... 3 Hình 2.3 Cơ chế hình thành hexanal ...................................................................... 10 Hình 2.4 Cơ chế hình thành hydroperoxide........................................................... 11 Hình 3.1 Hệ thống cất đạm (A) và nồi tiệt trùng (B).............................................. 21 Hình 3.2 pH kế (C) và máy đồng hóa (D) ............................................................... 22 Hình 3.3 Sơ đồ quy trình chế biến .......................................................................... 24 Hình 3.4 Sơ đô bố trí thí nghiệm 2.......................................................................... 27 Hình 4.1 Hiệu suất thu hồi protein theo nhiệt độ chần và nhiệt độ nghiền........... 29 Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn chỉ số peroxide theo nhiệt độ chần và nhiệt độ nghiền 30 Hình 4.3 Các chai sữa sau khi tiệt trùng ở các chế độ đồng hóa khác nhau (kg/cm2).................................................................................................... 33 Hình 4.4 Các chai sữa sau thời gian 30 ngày.......................................................... 34 Hình 5.1 Quy trình chế biến sữa đậu nành............................................................. 36 Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang vii DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Thành phần hóa học của hạt đậu nành (% tính trên căn bản khô) ......... 3 Bảng 2.2 Thành phần acid amin tối cần thiết của đậu nành và thành phần acid amin chất lượng chuẩn của FAO. (g/16g Nitrogen) ................................. 4 Bảng 2.3 Thành phần (%) các acid béo bão hòa và không bão hòa ở các loại dầu thực vật phổ biến....................................................................................... 4 Bảng 2.4 Thành phần carbohydrate trong đậu nành............................................... 5 Bảng 2.5 Thành phần chất khoáng trong hạt đậu nành .......................................... 5 Bảng 2.6 Thành phần vitamin của đậu nành............................................................ 6 Bảng 2.7 Thành phần hóa học của một số loại sữa................................................... 8 Bảng 2.8 Phương pháp tiệt trùng............................................................................ 15 Bảng 3.1 Bảng điểm mô tả màu của sản phẩm....................................................... 23 Bảng 3.2 Bảng điểm mô tả mùi của sản phẩm........................................................ 23 Bảng 3.3 Bảng điểm mô tả vị của sản phẩm ........................................................... 23 Bảng 3.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm............................................................................ 25 Bảng 4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ chần và nhiệt độ nghiền đến hiệu suất thu hồi protein (%) .............................................................................................. 28 Bảng 4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ chần và nhiệt độ nghiền đến sự hình thành các hydroperoxide (mmol/kg) ....................................................................... 30 Bảng 4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ chần và nhiệt độ nghiền đến màu sắc của sản phẩm ........................................................................................................ 31 Bảng 4.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ chần và nhiệt độ nghiền đến mùi của sản phẩm32 Bảng 4.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ chần và nhiệt độ nghiền đến vị của sản phẩm 32 Bảng 4.6 Ảnh hưởng của chế độ đồng hóa đến thời gian tách lớp của sản phẩm . 33 Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 1 CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 TỔNG QUAN Đậu nành (Glycine Max Merril) là một loại nông sản có vai trò quan trọng về mặt dinh dưỡng cho con người. Ở Việt Nam, đậu nành được trồng nhiều ở các tỉnh phía Bắc (Hà Bắc, Lạng Sơn, Cao Bằng) và ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long (An Giang, Đồng Tháp), kỹ thuật trồng đậu nành cũng khá dễ. Do đó, đậu nành là một loại nông sản có tiềm năng phát triển. Từ đậu nành người ta có thể chế biến thành các sản phẩm khác nhau: sữa đậu nành, tàu hũ, tương chao, nước chấm, chả đậu nành, tàu hũ ky, nước tương,… Sữa đậu nành là loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng rất hoàn hảo, chứa hầu hết các chất dinh dưỡng cần thiết cho con người như: protein, glucid, lipid, khoáng, các vitamin… Tuy nhiên, việc chế biến các sản phẩm từ đậu nành có thể dẫn đến việc hình thành hương đậu tương. Đặc biệt, trong quá trình chế biến sữa đậu nành, hương đậu tương có thể gây khó chịu cho cho người tiêu dùng. Bên cạnh đó, sự hình thành hương đậu tương còn làm giảm giá trị dinh dưỡng của sữa đậu nành. Từ những luận điểm trên, việc nghiên cứu các biện pháp để làm giảm sự tạo hương trong quá trình chế biến sữa đậu nành là cần thiết, góp phần nâng cao giá trị kinh tế của sữa đậu nành, mang lại lợi ích cho nhà sản xuất và góp phần đa dạng hóa sản phẩm. 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Tìm ra nhiệt độ chần và nhiệt độ nghiền thích hợp nhằm tạo ra sản phẩm có mùi vị tốt đồng thời vẫn đảm bảo được giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Tìm ra áp suất đồng hóa thích hợp giúp sản phẩm được ổn định trong thời gian lâu nhất. Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 2 CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 TỔNG QUAN VỀ HẠT ĐẬU NÀNH 2.1.1 Quá trình hình thành và phát triển Đậu nành có tên khoa học là Glycine Max Merril. Đậu nành có nhiều màu sắc khác nhau, trong đó đậu nành màu vàng là loại tốt nhất được trồng và sử dụng nhiều (Hình 2.1). Đậu nành đã được trồng hơn 5000 năm. Đó là loại nông sản quan trọng về mặt dinh dưỡng cho con người và gia súc. Văn minh trong chế biến và sử sụng đậu nành xuất hiện ở các nước Đông Á với nhiều sản phẩm truyền thống ngày nay còn thấy và sự biểu hiện sành điệu về sử dụng và thưởng thức các sản phẩm được chế biến từ đậu nành. Hình 2.1 Hạt đậu nành Người Trung Hoa, Triều Tiên, Nhật Bản, Indonesia được thế giới biết nhiều về các sản phẩm đậu nành truyền thống. Ngược lại các dân tộc này cũng tự hào về sự biết chế biến và ăn đậu nành gắn liền với nền văn hóa dân tộc. Người Nhật tự hào về thể loại và sành điệu của sản phẩm Miso không ít hơn phomat (cheese) của Âu Mỹ. Người Indonesia tự hào về sản phẩm Tempeh có hương vị đậm đà và dinh dưỡng cao được các nước Âu Mỹ học tập và phát triển. Người Trung Hoa tự hào như là cái nôi của đậu nành trên thế giới với nhiều sản phẩm truyền thống chế biến từ đậu nành như nước uống đậu phụ, tương chao, tàu hủ ky, nước chấm đậu,… Khác với các nước Đông Á, Âu Châu và Bắc Mỹ phát triển sau về trồng và sử dụng đậu nành. Họ không có được các sản phẩm truyền thống hương vị đậm đà. Họ thường không chấp nhận được mùi đậu. Sản phẩm được chế biến và sử dụng nhiều nhất từ đậu nành là dầu đậu nành. Tuy nhiên, với những văn minh kỹ thuật tiên tiến trong lĩnh vực nghiên cứu chế biến thực phẩm đã làm cho các nước này phát triển với một tốc độ nhanh trong sản xuất đậu và chế biến sử dụng các sản phẩm đậu nành. Đậu nành tại Âu Châu và Bắc Mỹ đã tạo được sức mạnh được khẳng định trong thành phần của các loại thức ăn. Ngày nay đậu nành đã thâm nhập vào nhiều ngành kỹ nghệ thực phẩm với các sản phẩm mới như nước uống đậu nành không mùi, thịt giả, hải sản giả, bánh mì, mì sợi, bánh ngọt có bổ sung đậu nành, thức ăn dặm cho trẻ em… Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 3 Bên cạnh sự phát triển đó, đậu nành còn trở thành một loại nông sản của kỹ nghệ hóa học. Đậu nành đã thâm nhập vào rất nhiều sản phẩm như sơn, mực, thuốc trừ sâu, vải sợi, keo dán, dược phẩm… Ở Việt Nam, sản lượng đậu nành và tiêu thụ đậu nành còn thấp (100.000 tấn/năm). Dân Việt Nam cũng có một nhịp điệu phát triển đậu nành và biết ăn đậu nành như nhiều nước khác trong vùng. Đậu nành là thức ăn quan trọng trong các chùa chiềng. Nhiều cách chế biến đậu nành thành thức ăn hàng ngày xuất hiện trong các chùa chiềng và trong dân gian như tàu hũ, tương chao, nước chấm, chả đậu nành, tàu hũ ky, nước tương…. Người Việt Nam cũng tự hào về văn minh truyền thống trong dân gian về vấn đề biết ăn và chế biến nhiều loại thức ăn đa dạng từ đậu nành. 2.1.2 Thành phần hóa học của hạt đậu nành Hạt đậu nành (Hình 2.2) gồm ba bộ phận: Vỏ hạt chiếm 8% trọng lượng hạt Phôi (mầm) chiếm 2% Tử diệp chiếm 90% Hình 2.2 Cấu tạo của hạt đậu nành Bảng 2.1 Thành phần hóa học của hạt đậu nành (% tính trên căn bản khô) Các phần của hạt Tỷ lệ Protein Lipid Carbohydrat Tro Đậu hạt 100,0 40,3 21,0 33,9 4,9 Tử diệp 90,3 42,8 22,8 24,9 5,0 Vỏ đậu 7,3 8,8 1,0 85,9 4,3 Mầm 2,4 40,8 11,4 43,4 4,4 (Nguồn: Nguyễn Thanh Nguyên, 2000) 2.1.2.1 Protein Trong thành phần hóa học của đậu nành, thành phần protein chiếm một tỷ lượng rất lớn. Thành phần acid amin trong protein của đậu nành ngoài methyonine và tryptophane còn có các acid amin khác với số lượng khá cao tương đương lượng acid amin có trong thịt. Protein của đậu nành chứa đẩy đủ các acid amin tối cần thiết cho dinh dưỡng của con người. Nếu so với các loại protein tốt nhất như casein trong sữa bò thì protein đậu nành còn thua kém ở sự cân đối của các acid amin tối cần thiết methionine và cystein là hai loại acid amin chứa sulfur giới hạn trong dinh dưỡng protein của đậu nành. Trái lại, protein của đậu nành có thành phần lysine cao trong khi các loại nông sản khác lại thiếu acid amin này. Nếu cân đối lại các acid amin này bằng Mầm Tử diệp Vỏ Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 4 cách ăn trộn với các loại thực phẩm khác hay bổ sung thêm methionine (500mg/kg đậu) thì sự hấp thụ và sự hiệu quả trong dinh dưỡng protein tăng rất đáng kể. Trong protein đậu nành, globuline chiếm 85-95% ngoài ra còn có một lượng như albumin, một lượng không đáng kể prolamin và glutenlin. Bảng 2.2 Thành phần acid amin tối cần thiết của đậu nành và thành phần acid amin chất lượng chuẩn của FAO. (g/16g Nitrogen) Acid amin Đậu nành Gạo Gluten lúa mì Bắp nghiền Tiêu chuẩn FAO Isoleucine 5,1 4,1 3,9 3,7 6,4 Leucine 7,7 8,2 6,9 13,6 4,8 Lysine 5,9 3,8 1,0 2,6 4,2 Methionine 1,6 3,4 1,4 1,8 2,2 Cystein 1,3 - - - 4,2 Phenylalanine 5,0 6,0 3,7 5,1 2,8 Threonine 4,3 4,3 4,7 3,6 2,8 Tryptophane 1,3 1,2 0,7 0,7 1,4 Valine 5,4 7,2 5,3 5,3 4,2 Histidine 2,6 - 1,8 2,8 - (Nguồn: Nguyễn Thanh Nguyên, 2000) 2.1.2.2 Chất béo Chất béo của đậu nành có tỉ lệ gần 20%. Thành phần các acid béo của đậu nành cho thấy có 85% ở dạng chưa bão hòa, trong đó có 8-9% acid linolenic, một loại acid béo có 3 nối đôi. Ngày nay, acid béo linolenic được xem như là một loại acid béo có lợi không những về việc để tiêu hóa như các acid béo chưa bão hòa mà còn có trách nhiệm chuyển hóa cholesterol, giảm nguy cơ gây bệnh tim mạch. Dầu đậu nành không chứa cholesterol. Nó còn chứa các vitamin tan trong dầu như A, E, K…. Vitamin E là chất chống ôi do quá trình oxy hóa của dầu đậu nành tự nhiên. Bảng 2.3 Thành phần (%) các acid béo bão hòa và không bão hòa ở các loại dầu thực vật phổ biến Loại dầu Có một nối đôi Có nhiều nối đôi Acid bão hòa Dầu dừa 5 1 94 Dầu cọ 40 10 50 Dầu phộng 39 42 19 Dầu bắp 30 54 16 Dầu đậu nành 25 60 15 (Nguồn: Nguyễn Thanh Nguyên, 2000) Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 5 Dầu đậu nành có nhiều phẩm chất tốt nên những người bị bệnh tim mạch được khuyến cáo sử dụng. Điều này làm cho dầu đậu nành ngày càng có thị trường rộng lớn hơn, đặc biệt ở các nước kỹ nghệ hóa. 2.1.2.3 Carbohydrate Phần carbohydrate chiếm khoảng 34% trên căn bản khô. Phần này không có chứa tinh bột do đó ít có giá trị dinh dưỡng so với protein và chất béo. Carbohydrate hòa tan chiếm tỷ lệ khoảng 10% gồm các loại đường không khử như: Sucrose, riffinose, stachyose. Raffinose và stachyose là các oligosaccharide mà con người không thể tiêu hóa được. Chúng đi đến ruột già và vi sinh vật đường ruột lên men sinh khí CH4, H2, CO2 dẫn đến hiện tượng tạo khí trong cơ thể. Bảng 2.4 Thành phần carbohydrate trong đậu nành Cấu tử Hàm lượng trung bình (%) Cellulose 4,0 Hemicellulose 15,0 Stachyose 3,8 Raffinose 1,1 Sucrose 5,0 Các loại đường khác (arabinose, glucose, verbascose…) 5,1 (Nguồn: Nguyễn Thanh Nguyên, 2000) 2.1.2.4 Chất khoáng Thành phần khoáng chiếm khoảng 5% trên căn bản khô gồm có calcium, phosphor, magnesium, kẽm, sắt. Các kim loại trong đậu nành có giá trị sinh học không cao vì acid phytic trong đậu nành kết hợp với chúng tạo thành các chất không tan phytate kim loại. Bổ sung chất khoáng vào đậu nành sẽ có hiệu quả dinh dưỡng tốt hơn (Bảng 2.5). Bảng 2.5 Thành phần chất khoáng trong hạt đậu nành (Nguồn: Nguyễn Thanh Nguyên, 2000) Chất khoáng Hàm lượng Ca (%) 0,16 – 0,47 P (%) 0,41 – 0,82 Mn (%) 0,22 – 0,24 Zn (mg/ kg) 37,00 Fe (mg/ kg) 90,00 – 150,00 Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 6 2.1.2.5 Vitamin Đậu nành chứa nhiều loại vitamin ngoại trừ vitamin C, vitamin D, vitamin B12. Tuy nhiên, vitamin C được tìm thấy với hàm lượng cao (25mg/100g) trong giá đậu nành. Vitamin B12 tìm thấy trong sản phẩm đậu nành lên men. Bảng 2.6 Thành phần vitamin của đậu nành Vitamin Hàm lượng 10-6g/ g Thiamine 11,0 – 17,5 Riboflavin 3,4 – 3,6 Niacine 21,4 – 23 Pyridoxine 7,1 – 12,0 Biotin 0,8 Acid Pantothenic 13,0 – 21,5 Acid Folic 1,9 Inositol 2300,0 Caroten 0,18 – 2,43 Vitamin E 1,4 Vitamin K 1,9 (Nguồn: Nguyễn Thanh Nguyên, 2000) 2.1.2.6 Năng lượng Năng lượng sinh học của đậu nành được tính dựa trên năng lượng sinh học của các chất thành phần: 4kcal đối với 1g protein và carbohydrate, 9kcal đối với 1g lipid. Năng lượng sinh học trung bình của đậu nành tính trên căn bản khô là 450kcal/100g. 2.1.3 Các thành phần có hại Những tiến bộ của ngành khoa học thực phẩm ngày nay cho phép xác định những thành phần có hại trong đậu nành 2.1.3.1 Chất ức chế enzyme tiêu hóa protein Giống như nhiều loại nông sản thực vật khác, trong đậu nành có chứa chất ức chế trypsin làm giảm khả năng tiêu hóa protein đậu và làm lớn tụy tạng. Vấn đề này hiện hữu quan trọng ở những người ăn nhiều chất béo trong khẩu phần hay những ai có mức acid trong dạ dày thấp. Chất ức chế trypsin bị vô hoạt bởi nhiệt độ nấu thông thường. 2.1.3.2 Hemagglutinin Là chất độc đối với động vật. Tuy nhiên, dễ bị phá vỡ ở nhiệt độ nấu thông thường. Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 7 2.1.3.3 Chất gây bướu cổ Đậu nành có chứa yếu tố ngăn cản hấp thu iod và do đó có hiện tượng gây bệnh bướu cổ. Chất gây bướu cổ cũng bị phân hủy ở nhiệt độ cao. Ở Mỹ, các thực phẩm có chứa đậu nành cho trẻ em ăn phải bổ sung 5-75 x 10-3mg iod trong 100kcal để ngăn ngừa hiện tượng này. 2.1.3.4 Enzyme urease Enzyme này chuyển hóa urea thành amoniac (NH3). Chất này độc đối với động vật. Enzyme này đặc biệt có hại đối với đại gia súc như trâu, bò, dê,…Trong thức ăn của chúng thường có chứa urea như một nguồn nitrogen cho hệ vi sinh vật đường tiêu hóa. Enzyme urease khá bền nhiệt. Do sự hoạt động của enzyme tạo thành NH3 là một chất rất dễ nhận ra trong phòng thí nghiệm cho nên thông thường người ta thử nghiệm hoạt tính của enzyme để biết mức độ xử lý nhiệt của đậu nành. 2.1.3.5 Acid phytic Acid này cũng được tìm thấy ở nhiều loại thực vật. Trong đậu nành, nó có hàm lượng khoảng 1-2%. Acid này kết hợp với các chất khoáng có lợi như Zn, Fe, Ca… làm cho cơ thể không hấp thu dược. Bổ sung khoáng vào các sản phẩm đậu là phương pháp khắc phục hiện tượng này. 2.1.3.6 Raffinose và Stachyose Các oligosaccharide này gây hiện tượng sinh hơi trong ruột. Chúng hòa tan trong nước. Phương pháp chế biến tốt là loại đi phần nước ngâm hòa tan, phân cắt nối bằng các phương pháp nhiệt, pH, enzyme… kết hợp với việc chọn giống chứa ít các loại đường này là những cách tốt nhất để hạn chế và loại trừ. Đậu nành có chứa một số thành phần không có lợi cho sức khỏe. Hầu hết các thành phần này bị phá vỡ bởi nhiệt. Do đó nên ăn đậu nành đã được nấu kỹ, hạn chế ăn đậu chưa xử lý nhiệt tốt, ngay cả việc cung cấp thức ăn cho nhiều loại gia súc. 2.2 GIÁ TRỊ KINH TẾ CỦA ĐẬU NÀNH Cây đậu nành có thể cố định đạm nhờ các vi khuẩn cộng sinh Rhizobium ở các nốt sần của rễ. Nhờ khả năng này, cây đậu nành không lấy đạm của đất mà còn làm tăng chất đạm của đất. Về giá cả thì protein trích từ đậu nành có giá rất thấp so với các loại protein khác phổ biến hiện nay. Giống với nhiều dân tộc khác trên thế giới đang thiếu thành phần đạm trong thức ăn, người Việt Nam cũng thường bị suy dinh dưỡng do thiếu năng lượng, thiếu Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 8 protein trong khẩu phần. Đậu nành có hàm lượng protein cao, phẩm chất tốt, giá lại rẻ, có một lịch sử lâu dài sử dụng cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật ngày nay càng làm cho đậu nành có một thế mạnh đóng góp vào sự hoàn thiện thực phẩm, cải thiện sức khỏe cho con người. 2.3 SỮA ĐẬU NÀNH 2.3.1 Khái quát về sữa đậu nành Sữa đậu nành là tên gọi của một dung dịch lỏng tiết ra trong tiến trình đầu tiên làm đậu hũ khi hạt đậu nành được xay nhuyễn. Ở Hoa Kỳ, sữa đậu nành đang được cổ vũ mạnh mẽ để thay thế sữa bò, vì nó có giá trị dinh dưỡng tương đương và được xem là sạch sẽ hơn, ít bị dị ứng hơn. Bảng 2.7 Thành phần hóa học của một số loại sữa Thành Phần Sữa Ðậu Nành Sữa Bò Sữa Mẹ Water (g) 88,60 88,60 88,60 Protein (g) 4,40 2,90 1,40 Calories (Kcal) 52,00 59,00 62,00 Fat (g) 2,50 3,30 3,10 Carbohydrate (g) 3,80 4,50 7,20 Ash (g) 0,62 0,70 0,20 Calcium (mg) 8,50 100,00 35,00 Sodium 2,50 36,00 15,00 Phosphorus 60,30 90,00 25,00 Iron 1,50 0,10 0,20 Vitamin B1 0,04 0,04 0,02 Vitamin B2 0,02 0,15 0,03 Niacin 0,62 0,20 0,20 (Nguồn: Standard Tables of Food Composition, Japan) 2.3.2 Tác dụng của sữa đậu nành 2.3.2.1 Giảm cholesterol xấu trong máu Chế độ dinh dưỡng hợp lý hiện nay được PGS - TS Nguyễn Thị Lâm, viện phó Viện Dinh dưỡng Việt Nam, khuyến nghị là: đầy đủ, đa dạng và đảm bảo một tỷ lệ cân đối giữa nguồn chất béo động vật và chất béo thực vật. Có một sự thay đổi rõ rệt trong xu hướng dinh dưỡng hiện đại: giảm lượng chất béo động vật và tăng chất béo có nguồn gốc thực vật. Trong số các loại thực phẩm giàu chất béo có nguồn gốc thực vật, sữa đậu nành đang ngày càng được ưa chuộng. Nhà nghiên cứu Ethan Balk ở Trung tâm Nghiên Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 9 cứu Y khoa New England đã chỉ ra rằng sữa đậu nành có tác dụng giúp làm giảm cholesterol "xấu" trong máu. Cũng do khả năng làm giảm cholesterol trong máu nên sữa đậu nành cũng có thể làm giảm nguy cơ mắc các bệnh lý tim mạch như xơ vữa động mạch, cao huyết áp, tai biến mạch máu não... theo tỷ lệ cứ 1% cholesterol "xấu" được giảm đi trong máu thì các dạng nguy cơ tim mạch cũng giảm 1%. Ngoài ra, theo nghiên cứu của Đại học Alabama ở Birmingham (Hoa Kỳ), sữa đậu nành có thể giúp tránh sự tích tụ mỡ ở vùng. Đây là một kết luận có ý nghĩa rất lớn trong bối cảnh những người có vòng bụng quá khổ ở các thành phố lớn đang tăng lên nhanh chóng. Vòng eo càng lớn thì tuổi thọ càng ngắn bởi người thừa cân béo phì có nguy cơ mắc chứng xơ vữa động mạch và các bệnh lý tim mạch cao hơn 40% so với những người bình thường. 2.3.2.2 Giảm tải cho hệ tim mạch Ở các nước châu Á, sữa đậu nành từ rất lâu đã được xem như một loại thực phẩm kỳ diệu bởi đậu nành giàu đạm và acid amin thiết yếu, nhiều vitamin nhóm B (B1, B2, B3, B6) và vitamin E, giàu các khoáng chất Ca, Fe, Mg, K, Na; và chứa hoạt chất Isoflavone có tác dụng rất tốt với phụ nữ. Thí nghiệm của các nhà khoa học thuộc trường Đại học Tulane ở New Orleans (Hoa Kỳ) trên 302 người lớn bị cao huyết áp cho thấy sau một thời gian được dùng đậu nành thường xuyên, huyết áp của nhóm người này đã giảm rõ rệt. Vì thế, hiệp hội Bác sĩ Liên bang Mỹ đã cho phép ghi trên các sản phẩm có nguồn gốc từ đậu nành câu "Có lợi cho sức khỏe và giảm nguy cơ bệnh mạch vành". Tháng 10/1999, cơ quan Kiểm tra thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) cũng đưa ra kết luận “25g đậu nành trong khẩu phẩn ăn hằng ngày với ít chất béo bão hòa và cholesterol có thể làm giảm nguy cơ đau tim”. 2.4 SỰ HÌNH THÀNH HƯƠNG ĐẬU TƯƠNG 2.4.1 Mùi đậu nành oxy hóa Đậu nành chứa enzyme oxy hóa dầu gọi là lipoxygenase. Enzyme này trong hạt đậu không hoạt động vì không tiếp xúc được với cơ chất (acid béo), không có oxy, không có đủ độ ẩm cần thiết để tiến hành phản ứng. Khi nghiền đậu có độ ẩm cao: cơ chất, enzyme, oxy có đủ yếu tố thực hiện phản ứng. Sản phẩm oxy hóa xuất hiện rất nhanh tạo mùi đặc trưng của đậu nghiền đến nổi trong một thời gian dài người ta lầm tưởng mùi đó có sẵn trong đậu. Người ta có thể thực hiện tiến trình nghiền đậu mà không tạo ra mùi bằng cách vô hoạt enzyme. Cách thường dùng nhất hiện nay là áp dụng nhiệt độ cao trong quá trình nghiền để vô hoạt phần apo- enzyme của enzyme lipoxygenase. Đây là phát hiện quan trọng làm cho đậu nành Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 10 O Acid Linoleic Lipoxygenase + nước COOH COOH H CHO An oxo Hexanal CH3 O2 13-hydroperoxy-cis-9, trans-11- octadecadienoic acid CH3 OOH COOH không còn mùi đậu oxy hóa, sản phẩm nước uống đậu nành (sữa đậu) được thị trường Âu, Mỹ chấp nhận. Khi áp dụng nhiệt độ cao để vô hoạt enzyme lipoxygenase, protein đậu có thể bị giảm tính tan một phần, nhiều khi lại là một tính chất quan trọng của sản phẩm. Nhiều nghiên cứu đang thực hiện để giải quyết vấn đề này. 2.4.2 Cơ sở lý luận chung của việc tạo nên mùi lạ trong sữa đậu nành Dựa vào thành phần hóa học của đậu nành ta thấy trong đậu nành có chứa khoảng 21% lipid, khi mô đậu bị phá vỡ hay bị nghiền thì chất béo được giải phóng và dưới sự hiện diện của nước thì enzyme lipoxygenase có sẵn trong đậu nành sẽ tác động lên chất béo tạo ra sản phẩm có mùi khó chịu. Phản ứng này chỉ xảy ra khi có mặt của nước . Theo trung tâm nghiên cứu thực phẩm đậu tương: Gannorywa perademiga, Srilanka đa tìm thấy những chất bay hơi trong đậu nành là: pentan, pentanal, hexanal, hexanol...Đa số chất này là andehyde, ceton hay alcol. Trong các hợp chất dễ bay hơi này có một số chất ảnh hưởng đến mùi vị của sản phẩm, mà mùi của một số hợp chất này thì không được hài lòng lắm đối với người tiêu dùng. Hình 2.3 Cơ chế hình thành hexanal Một hợp chất đặc biệt có mùi đặc thù đó là mùi đậu có tên etyl vinyl ceton. Khi thêm 5ppm etyl vinyl ceton vào sữa có mùi vị thơm ngọt, nó sẽ làm cho sữa có mùi đậu rất khó chịu. Bên cạnh đó, enzyme lipoxygenase còn đóng vai trò là chất xúc tác cho phản ứng oxy hóa chất béo tạo thành các hydroperoxide và chúng bị phân hủy tạo thành các andehyde khác nhau tạo mùi xấu cho sản phẩm. Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 11 Hình 2.4 Cơ chế hình thành hydroperoxide Do đó, vấn đề quan trọng là phải làm sao ngăn chặn được phản ứng tạo ra mùi vị lạ. Khi mùi đậu được tạo ra thì việc khử mùi là một vấn đề khó khăn và phức tạp. Theo lý luận trên ta có hai phương pháp để ngăn chặn mùi đậu: i. Vô hoạt enzyme lipoxygenase ii. Tách chất béo khỏi sản phẩm Nhưng việc tách chất béo đối với sản phẩm sữa đậu nành mà vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm thì rất khó khăn và không hợp lý vì nó làm mất đi lượng lipid trong thức uống, mặt khác nó còn làm giảm giá trị cảm quan cho sản phẩm. Vì vậy, vấn đề trọng tâm là vô hoạt enzyme lipoxygenase. Đây là một vấn đề quan trọng và nó được thừa nhận như một sự phát triển của việc sản xuất thức uống từ sữa đậu nành. 2.5 GIỚI THIỆU CƠ SỞ KHOA HỌC MỘT SỐ QUÁ TRÌNH CƠ BẢN TRONG CHẾ BIẾN SỮA ĐẬU NÀNH 2.5.1 Chần - Bản chất quá trình chần Chần là quá trình sử dụng nhiệt để làm vô hoạt enzyme trước khi thực hiện các quá trình chế biến tiếp theo. Chần không phải là một phương pháp bảo quản mà chỉ xem như là quá trình xử lý sơ bộ được tiến hành giữa giai đoạn chuẩn bị và các quá trình sau đó. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chần + Loại nguyên liệu + Kích thước nguyên liệu + Nhiệt độ áp dụng + Phương pháp gia nhiệt R - H + O2 Enzyme – Fe2+ ...R● Phức của enzyme với gốc lipid _ROOH + H+ + H+ Enzyme – Fe2+ ...RO2● Phức của enzyme với gốc peroxylipid Enzyme – Fe3+ ...ROO- Phức của enzyme ion peroxy Lipid Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 12 - Mục đích của quá trình chần: vô hoạt enzyme và làm giảm vi sinh vật trên bề mặt. - Phương pháp thực hiện Hai phương pháp phổ biến thường dùng trong quá trình chần là chần bằng hơi nước và chần bằng nước nóng. Cả hai loại thiết bị này đều tương đối đơn giản và không đắt tiền. Năng suất của thực phẩm trong điều hành quá trình chần là yếu tố quan trọng nhất để xác định mức độ thành công về mặt thương mại của hai phương pháp. Trong nhiều phương pháp giai đoạn làm nguội có thể làm hao hụt sản phẩm hoặc chất dinh dưỡng nhiều hơn giai đoạn chần. Chần bằng hơi nước thì duy trì chất dinh dưỡng cao hơn chần trong nước nóng, do nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với nước làm hòa tan một số chất dinh dưỡng có trong nguyên liệu. 2.5.2 Nghiền Quá trình nghiền thích hợp là quá trình phân tán hạt đậu nành thành những phần có kích thước vô cùng nhỏ để giảm được thời gian nâng nhiệt, thuận lợi cho sự chiết lọc và điều quan trọng là thu hồi tối đa hàm lượng các chất dinh dưỡng có trong hạt đậu - nâng cao chất lượng sản phẩm. Nếu dịch sệt có các cấu tử thô thì việc chiết lọc các chất dinh dưỡng sẽ thấp. Ngoài ra, trong một số phương pháp sản xuất còn áp dụng biện pháp phun hơi nước lạnh trên bề mặt hạt đậu như trong phương pháp nghiền nóng để giảm thời gian xử lý nhiệt và giảm mùi đậu trong quá trình tinh chế. Mục đích của quá trình nghiền nóng + Giảm hoạt lực của các enzyme kháng trypsin, những enzyme này có thể sẽ gây ra những ảnh hưởng lên cơ thể người như gây cản trở cho quá trình tiêu hoá. + Giảm hoạt lực của lypoxygenase, đây là nguyên nhân hình thành hương đậu tương trong các sản phẩm chế biến từ đậu nành. + Nâng cao chất lượng protein, củng cố giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm. + Thuận tiện cho việc thu hồi và tách dịch đậu lỏng từ dịch nghiền. + Hiệu suất thu hồi protein cao + Tăng thời gian bảo quản của dịch đậu tinh chế vì đã tiêu diệt được 1 lượng lớn các vi sinh vật. Tuy nhiên, nhiệt độ xử lý quá cao sẽ làm phá hủy các acid amin, ví dụ như cysteine và lysine, điều này sẽ làm giảm chất lượng protein và làm nghèo đi giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 13 2.5.3 Đồng hóa sữa - Mục đích của đồng hóa là làm giảm kích thước của các cầu mỡ, làm cho chúng phân bố đều trong sữa, làm cho sữa được đồng nhất. Đồng hóa có thể làm tăng độ nhớt của sữa lên chút ít nhưng làm giảm được đáng kể quá trình oxy hóa, làm tăng chất lượng của sữa và sản phẩm sữa (tăng mức độ phân tán cream, phân bố lại giữa các pha chất béo và plasma, thay đổi thành phần và tính chất của protein). Trong sản xuất các loại sản phẩm sữa chua, đồng hóa tạo điều kiện thu được quện sữa đồng nhất và bền. Các sản phẩm sữa qua đồng hóa được cơ thể hấp thu dễ dàng. Tốc độ nổi của các cầu mỡ:   g ppr v p    2 9 2 Trong đó: + v: tốc độ nổi của cầu mỡ, m/s + r: bán kính cầu mỡ, m + pp: tỷ trọng của cream, kg/m3 + p: tỷ trọng của sữa, kg/m3 + g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 + µ: độ nhớt, kg/ms. Từ công thức này ta dễ dàng nhận thấy tốc độ nổi của cầu mỡ tỷ lệ thuận với bình phương bán kính cầu mỡ. Trong sữa đã đồng hóa, kích thước của các cầu mỡ giảm, do đó giảm sự nổi lên của các cầu mỡ. Ngoài việc nâng cao mức độ phân tán của mỡ sữa, đồng hóa làm phân bố lại giữa pha chất béo và plasma sữa, cũng như làm thay đổi thành phần và tính chất của protein. - Nguyên tắc của đồng hóa Người ta dùng thiết bị đồng hóa để đồng hóa sữa. Máy đồng hóa là một bơm pittông ba cấp. Trên ống tăng áp người ta đặt van đồng hóa. Van này ép sát bằng lò xo và lỗ có đường kính 5-10mm gọi là đế van. Theo Barabanovxki, các cầu mỡ bị phân chia nhỏ là kết quả của sự thay đổi đột ngột tốc độ của sữa khi qua khe van. Tốc độ chuyển động của sữa trong buồng tăng áp vo=9m/s. Do kết quả của sự thay đổi đột ngột tiết diện dòng sữa khi đi từ Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 14 buồng tăng áp vào khe van rất nhỏ, tốc độ sữa sẽ tăng đáng kể. Trong khe van, sữa có tốc độ v1=200-300m/s Khi cầu mỡ chuyển từ vùng có tốc độ thấp vo vào vùng có tốc độ v1 bị kéo căng và từng phần của nó bị đứt khỏi cầu mỡ. Tốc độ v1 càng lớn (phụ thuộc vào áp suất) thì cầu mỡ bị kéo càng mạnh gần như thành sợi chỉ và khi đó thu được các cầu mỡ có kích thước nhỏ hơn. Mức độ phân chia các cầu mỡ phụ thuộc vào áp suất. Nên đồng hóa sữa ở nhiệt độ 60-850C. - Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đồng hóa + Tỷ lệ phần trăm giữa thể tích pha phân tán và tổng thể tích nhũ tương: nếu thể tích pha phân tán chỉ chiếm một phần nhỏ so với thể tích của toàn hệ nhũ tương thì quá trình đồng hóa sẽ được thực hiện dễ dàng và hệ nhũ tương thu được sẽ có độ bền cao. Ngược lại, hệ nhũ tương với pha phân tán chiếm tỷ lệ cao thường khó đồng hóa bằng phương pháp thông thường. Bên cạnh đó, các hạt của pha phân tán có xu hướng kết hợp lại với nhau tạo thành các hạt lớn hơn, từ đó dẫn đến hiện tượng tách pha. + Nhiệt độ: Nhiệt độ đồng hóa trong công nghiệp chế biến sữa thường dao động từ 60-850C. Nhiệt độ mẫu càng thấp thì quá trình đồng hóa càng kém hiệu quả do một số chất chuyển sang trạng thái rắn. Ngược lại, nếu nhiệt độ quá cao, chi phí năng lượng cho quá trình sẽ gia tăng. Bên cạnh đó, các phản ứng hóa học không cần thiết có thể xảy ra ảnh hưởng đến chất lượng của hệ nhũ tương. Khi tăng nhiệt độ, độ nhớt hệ nhũ tương giảm, các phân tử sẽ chuyển động với tốc độ nhanh hơn, sức căng bề mặt sẽ giảm và nhờ đó hệ nhũ tương sẽ được tạo thành dễ dàng và ổn định hơn. + Áp suất: áp suất đồng hóa trong công nghiệp chế biến sữa dao động 100-250 bar. Áp suất đồng hóa càng lớn, hiện tượng chảy rối và hiện tượng xâm thực khí sẽ càng dễ xuất hiện, kết quả là các hạt pha phân tán được tạo thành có kích thước nhỏ và hệ nhũ tương có độ bền cao. + Chất nhũ hóa: Các chất nhũ hóa sử dụng trong công nghiệp chế biến sữa khá đa dạng, tùy từng loại chất nhũ hóa mà hiệu quả quá trình đồng hóa khác nhau. Một số protein trong sữa có vai trò như những chất nhũ hóa. Những chất nhũ hóa thường dùng trong công nghiệp chế biến sữa là lecithin, glycerin este, sorbitol este… Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 15 2.5.4 Quá trình tiệt trùng - Mục đích của quá trình tiệt trùng: là tiêu diệt hoàn toàn tổ chức vi sinh vật và vô hoạt không thuận nghịch những enzyme có trong thực phẩm. Vì sự kháng nhiệt của bào tử vi sinh vật, đòi hỏi phải xử lý ở nhiệt độ cao (thường lớn 1000C). Sản phẩm qua quá trình tiệt trùng được gọi là vô trùng. Tuy nhiên, các vi sinh vật không gây bệnh có thể còn sống sót sau quá trình tiệt trùng nhưng với số lượng rất thấp. Bảng 2.8 Phương pháp tiệt trùng Phương pháp Chế độ UHT (ultra-hight temperature) Tiệt trùng trong chai thủy tinh hoặc plastic 135-1500C, 2-20 giây 110-1200C, 20-40 phút (Nguồn: Dương thị Phượng Liên, 2006) Quá trình tiệt trùng thực phẩm thường gồm ba giai đoạn: + Gia nhiệt tăng nhiệt độ thực phẩm từ giá trị ban đầu đến giá trị nhiệt độ tiệt trùng. + Giữ nhiệt độ ở giá trị nhiệt độ cần tiệt trùng trong một khoảng thời gian xác định. + Làm nguội thực phẩm về giá trị nhiệt độ thích hợp để bao gói hoặc bảo quản sản phẩm - Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tiệt trùng + Hệ vi sinh vật trong thực phẩm Số lượng tế bào vi sinh vật trong sữa sẽ ảnh hưởng đến việc chọn nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt. Nếu số lượng vi sinh vật càng nhiều, để đạt một mức độ vô trùng công nghiệp thì chế độ xử lý nhiệt phải nghiêm ngặt với nhiệt độ cao và thời gian dài hơn. Như vậy việc hạn chế vi sinh vật ban đầu trong khi tiệt trùng là cần thiết. Các loại vi sinh vật có mặt trong thực phẩm cũng là một vấn đề cần lưu ý trong quá trình tiệt trùng. Để tiêu diệt các vi sinh vật chịu nhiệt như Bacillus, Clostridium,… nhiệt độ xử lý phải lớn hơn 800C mới đạt hiệu quả cao. Một số vi khuẩn có thể tồn tại trong thực phẩm dưới dạng bào tử. Để tiêu diệt được chúng, nhiệt độ xử lý phải tăng cao hơn nữa + Thành phần hóa học của thực phẩm Đối với sản phẩm sữa, việc lựa chọn nhiệt độ và thời gian tiệt trùng phụ thuộc vào giá trị pH của thực phẩm. Do pH ảnh hưởng đến hoạt độ của enzyme nên giá trị pH đóng vai trò kích thích hoặc kìm hãm sự sinh trưởng, thậm chí có thể tiêu diệt một số vi sinh vật trong sữa. Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 16 Những sản phẩm có giá trị pH cao (pH > 4,5) như sữa đậu nành, để đạt được mức độ vô trùng công nghiệp, người ta cần xử lý nhiệt độ lớn hơn 1000C. Ngược lại đối với những sản phẩm có giá trị pH thấp (pH <4,5), ta có thể giảm nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt nhưng vẫn đảm bảo được một khoảng thời gian bảo quản nhất định cho sản phẩm. Các hợp chất hóa học trong thực phẩm có hệ số dẫn nhiệt khác nhau. Như lipid là thành phần quan trọng có trong sữa, có hệ số dẫn nhiệt rất thấp. Do đó, nếu sữa có hàm lượng lipid nhiều thì ta tăng nhiệt độ và thời gian xử lý. + Các tính chất vật lý của thực phẩm Đối với sản phẩm lỏng như sữa đậu nành, trong quá trình xử lý nhiệt sẽ xuất hiện các dòng đối lưu, do đó quá trình truyền nhiệt nhanh và hiệu quả. Một chỉ tiêu khác như hàm lượng chất khô, độ nhớt của thực phẩm cũng ảnh hưởng ít nhiều đến hệ số truyền nhiệt và hiệu quả của quá trình tiệt trùng. + Phương pháp và thiết bị tiệt trùng Khi tiến hành tiệt trùng thực phẩm trong bao bì, các vấn đề như hình dạng, kích thước, vật liệu bao bì sẽ ảnh hưởng đáng kể đến hệ số truyền nhiệt. Hiện nay, nhiều loại thiết bị tiệt trùng được thiết kế với bộ phận đảo trộn sản phẩm trong quá trình xử lý nhiệt nhằm làm xuất hiện các dòng đối lưu, cải thiện hệ số truyền nhiệt cũng như mức độ đồng nhất của sản phẩm sau tiệt trùng. Đối với nhóm phương pháp tiệt trùng ngoài bao bì, người ta sẽ thiết kế các thiết bị truyền nhiệt sao cho làm xuất hiện các dòng chảy rối nhằm mục đích giúp cho qua trình truyền nhiệt diễn ra nhanh và hiệu quả hơn. + Chế độ tiệt trùng Việc lựa chọn chế độ tiệt trùng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: hệ vi sinh vật ban đầu có trong mẫu, thành phần và tính chất của mẫu, phương pháp xử lý nhiệt thực phẩm,… 2.6 CƠ SỞ CẢI TIẾN PHƯƠNG PHÁP CHẾ BIẾN SỮA ĐẬU NÀNH 2.6.1 Phương pháp sản xuất truyền thống Các sản phẩm truyền thống từ đậu nành như thức uống đậu nành, tofu…được sản xuất theo từng mẻ. Đậu nành hạt được rửa và ngâm nước trong một thời gian nhất định, phụ thuộc vào nhiệt độ nước ngâm và lượng nước ngâm, rồi chuyển sang công đoạn xay, phá vỡ cấu trúc hạt đậu nành thu dịch sệt và tiến hành lọc nóng để phân riêng phần bã và dịch lỏng. Với phương pháp sản xuất truyền thống này thì Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 17 thức uống đậu nành thu được có mùi hương đậu và hậu vị rất khó chịu, mặc khác sản lượng rất thấp và chất lượng sản phẩm không ổn định qua từng mẻ khác nhau. Cùng với những hạn chế của thức uống đậu nành truyền thống, mức độ ưa thích và các yêu cầu khác của người tiêu dùng đối với loại hình sản phẩm này ngày càng tăng và đây là nguyên nhân thúc đẩy sự phát triển các phương pháp sản xuất hiện đại thay thế phương pháp sản xuất truyền thống theo từng mẻ. 2.6.2 Phương pháp sản xuất công nghiệp Những công đoạn chính trong phương pháp sản xuất công nghiệp sản phẩm thức uống đậu nành từ đậu nành hạt bao gồm các bước chính sau: - Ngâm đậu nành hạt Đậu nành thường được ngâm nước để các phân tử xenluloza trương nở, giảm được thời gian nghiền theo yêu cầu và tăng được tỷ lệ chiết xuất các chất dinh dưỡng. Thời gian ngâm phụ thuộc nhiệt độ của nước ngâm và mức độ chín của hạt đậu. Sau khi ngâm đậu nành có khối lượng gấp 2,2 lần so với ban đầu, nếu thời gian ngâm vượt quá quy định thì vỏ của hạt đậu sẽ bị nhăn lại và có thể sẽ làm giảm chất lượng của đậu. Hiện tại có nhiều phương pháp sản xuất có thể bỏ qua giai đoạn ngâm, ví dụ phương pháp nghiền nóng rất tốt cho việc chuyển thể (hydrat hoá) dịch nghiền và quá trình nghiền. Hơn nữa một số nhân tố có thể hình thành trong thức uống đậu nành do quá trình nghiền khô và quá trình hoà lẫn bột đậu nành vào trong nước. Kết quả có thể thu được dịch đậu có hàm lượng chất rắn lên đến 90%. - Nghiền Quá trình nghiền thích hợp là quá trình phân tán hạt đậu nành thành những phần có kích thước vô cùng nhỏ để giảm được thời gian nâng nhiệt, thuận lợi cho sự chiết lọc và điều quan trọng là thu hồi tối đa hàm lượng các chất dinh dưỡng có trong hạt đậu, nâng cao chất lượng sản phẩm. Nếu dịch sệt có các cấu tử thô thì việc chiết lọc các chất dinh dưỡng sẽ thấp. Ngoài ra, trong một số phương pháp sản xuất còn áp dụng biện pháp phun hơi nước lạnh trên bề mặt hạt đậu như trong phương pháp nghiền nóng để giảm thời gian xử lý nhiệt và giảm mùi đậu trong quá trình tinh chế. - Xử lý nhiệt cho dịch nghiền Dịch nghiền sẽ được phối trộn với nước trong thùng chứa rồi nâng nhiệt lên nhằm: + Giảm hoạt lực của các enzyme kháng trypsin, những enzyme này có thể sẽ gây ra những ảnh hưởng lên cơ thể người như gây cản trở cho quá trình tiêu hoá. Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 18 + Giảm hoạt lực của lypoxygenase, đây là nguyên nhân hình thành hương đậu tương trong các sản phẩm chế biến từ đậu nành. + Nâng cao chất lượng protein, củng cố giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm. + Thuận tiện cho việc thu hồi và chiết tách dịch đậu lỏng từ dịch nghiền. + Hiệu suất thu hồi protein cao. + Tăng thời gian bảo quản của dịch đậu tinh chế vì đã tiêu diệt được một lượng lớn các vi sinh vật. Nếu thời gian xử lý nhiệt vượt quá quy định sẽ dẫn đến việc phá hủy các acid amin, ví dụ như cysteine và lysine, điều này sẽ làm giảm chất lượng protein và làm nghèo đi giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. - Tinh chế dịch đậu nành đã lọc Dịch đậu nành lỏng có được do sự chiết tách dịch nghiền sau khi đã qua xử lý nhiệt. Trong suốt quá trình chiết tách, sử dụng phương pháp lọc áp suất và phương pháp tách chất rắn không hoà tan. Hiệu suất thu hồi phụ thuộc vào áp suất trích, thời gian trích, tốc độ lọc trong quá trình trích cũng như kích thước của các phần tử đậu nành. Tất cả các yếu tố này ảnh hưởng đến sự thu hồi protein và hàm lượng chất rắn hay nó được thể hiện bằng phần trăm chất rắn trong đậu nguyên liệu so với chất rắn trong dịch thu hồi được. - Công đoạn chuyển tiếp của quá trình xử lý + Phân tách xơ: Dịch trích lỏng thu được có chứa chất rắn, và trong này sẽ có các chất xơ, chúng không hoà tan và dẫn đến sự hình thành trầm tích trong sản phẩm. Do đó, phương pháp lọc ly tâm sẽ được áp dụng để loại bỏ xơ và tránh tạo ra mùi “khê” trong sản phẩm, tạo cảm giác tốt khi cảm quan. + Khử mùi: Những hương không hấp dẫn có thể bị mất đi trong quá trình chiết tách dịch bởi việc bài khí trong các thiết bị chuyên dụng và công đoạn đun sôi. Nước được đưa vào trong quá trình chiết tách dịch đậu thông qua sự phun hơi nước vào trong các thiết bị chuyên dùng. Loại bỏ quá trình hydrat hoá sẽ làm cho các hương không hấp dẫn dễ dàng thoát ra. - Điều chỉnh hàm lượng protein: Giá thành và chất lượng của thức uống đậu nành phụ thuộc vào mức độ đậm đà của sản phẩm và nó sẽ được quyết định bởi tổng hàm lượng nước trong quá trình chiết tách dịch, sự thay đổi hàm lượng nước sẽ điều chỉnh hàm lượng protein trong sản phẩm. Chỉ tiêu chất lượng cho sản phẩm ở mỗi quốc gia là khác nhau nhưng chúng cũng đều có những quy trình sản xuất tương tự để sản phẩm cuối cùng đạt chất lượng tốt nhất. Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 31 Trường Đại học Cần Thơ Ngành Công nghệ Thực phẩm Trang 19 - Điều chế: Vị ngọt và hương liệu là những yếu tố làm tăng giá trị sử dụng cho sản phẩm, ví dụ như khi thêm dầu vào trong quá trình chiết tách dịch đậu, kết quả làm tăng độ đậm đặc cho sản phẩm, sản phẩm mát dịu và nâng cao năng lượng. - Bổ sung các yếu tố cần thiết: Sữa đậu nành có thể bổ sung các thành phần khác nhau để làm tăng giá trị dinh dưỡng, ví