Tài liệu đồ án thiết bị tiệt trùng tàu hủ

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 Đậu nành Trứng Thịt bò Sữa bò Gạo Giá trị được đề nghị amine 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 12:0 4.5 200.3 Myristic 14:0 4.5 228 Palmitic 16:0 11.6 256.4 Stearic 18:0 2.5 284.5 Oleic 18:1 21.1 282 Linoleic 18:2 48.7 280 Linolenic 18:3 7.1 278  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… Calcium 0,16÷0,47%  Vitamin: Bảng 4: Thành phần khoáng trong hạt đậu nành Photpho Mangan Kẽm Sắt 0,41÷0,82% 0,22÷0,24% 37 mg/kg 90÷150 mg/kg 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, MgSO4, CaCl2, MgCl2.  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 oC 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 Hạt đậu nành nguyên Nước Nước Ngâm Nghiền ướt Gia nhiệt Chất chống tạo bọt Lọc Tiệt trùng Làm nguội Tác nhân đông tụ Hộp Phối trộn Rót hộp Đông tụ Sản phẩm Thuyết minh qui trình công nghệ sản xuất đậu phụ: 1.Ngâm rửa:  Mục đích công nghệ: chuẩn bị Làm cho hạt mềm ra giảm nhẹ và tăng hiệu suất quá trình nghiền.Loại bỏ 1 phần tạp chất bám trên nguyên liệu giúp nâng cao hiệu suất rửa sạch.Nếu ngâm trong nước nóng thì các chất ức chế trypsine và enzyme lipoxygenase bị vô hoạt, đồng thời tăng sự hòa tan của các hợp chất oligosaccharides vào trong nước như raffinose và stachyose ( hai thành phần khó tiêu hóa đối với cơ thể ).  Các yếu tố ảnh hưởng:  Lượng nước ngâm: Thường sử dụng với tỷ lệ đậu : nước là 1 : 2.5, không nên dùng cao quá vì các thành phần trong hạt đậu dễ tan ra nước gây tổn thất chất khô đồng thời gây lãng phí trong sản xuất. Nhưng nếu dùng ít quá, hạt đậu ngấm nước không đều, lượng nước không đủ làm cho hạt đậu trương cũng làm giảm hiệu suất phụ hồi protein.  Thời gian ngâm: Thời gian ngâm dài hay ngắn có ảnh hưởng đến hiệu suất tphụ hồi protein. Khi nhiệt độ ngoài trời là 15- 25oc chỉ ngâm trong 5 – 6 giờ, khi 25 – 30 oC chỉ ngâm 3 – 4 giờ. Nói cphụng sau khi ngâm hạt đậu có hàm ẩm 55 – 65% là tốt. Nếu thời gian quá ngắn thì chưa đủ phá vỡ các liên kết của các thành phần có trong hạt đậu. Nếu dài quá thì ngoài quá trình trương còn có quá trình hòa tan chác chất khô có trong hạt đậu làm cho nước từ trong tế bào hạt đậu đi ra nâng cao thành phần dinh dưỡng của nước ngâm, tạo điều kiện tphụận lợi cho vi kphụẩn lactic hoạt động sinh ra acid lactic, acid lactic sẽ ngấm vào hạt đậu làm cho protein của hạt đậu bị biến tính gây hiện tượng đậu ngậy sau này không kết tủa được, tổn thất lớn protein (đậu ngậy là danh từ cphụyên dùng của ngành sản xuất đậu pphụ, ý nói sữa đậu cphụa không kết tủa được).  Nhiệt độ nước ngâm: Nhiệt độ nước ngâm càng cao thì tốc độ hydrate hóa càng nhanh, hạt đậu trương nhanh nhưng độ trương nhỏ, các liên kết của các phân tử chưa bị phá vỡ. Nhiệt độ nước ngâm tốt nhất là 20 – 25oC, chỉ khi nào quá cần thiết theo yêu cầu sản xuất mới tăng nhiệt độ nước ngâm trên 30oC. Nhiệt độ nước ngâm cao cũng làm giảm thời gian ngâm, do đó phải căn cứ vào thực tế kiểm tra hạt đậu mà thay đổi thời gian ngâm cho pphụ hợp.  Thành phần nước ngâm: Nước ngâm phải đạt các chỉ tiêu chất lượng về nước sử dụng trong sản xuất. Để an toàn trong sản xuất, về mùa hè khi ngâm đậu người ta cho thêm một lượng Na 2CO3 là 0.75g/lít nước ngâm để chống cphụa. Khi thấy nước ngâm có hiện tượng sủi bọt phải thay nước ngay để chống cphụa, thối.  Cách thực hiện: Ngâm hạt đậu trong nước có nhiệt độ khoảng 20 – 21 oC trong 5 giờ sao cho khối lượng hạt đậu tăng lên 2.2 lần tương ứng với độ ẩm hạt tăng từ 12% đến 60%. Tách đôi hạt đậu kiểm tra thấy mặt đậu bằng phẳng không có vết lõm là được.  Thiết bị:Thiết bị ngâm rửa. 2.Nghiền ướt:  Mục đích công nghệ: khai thác do phá vỡ hạt đậu nành, giải phóng protein, lipid, glucid và các chất hòa tan khác trong đậu nành vào trong nước.  Cách thực hiện:  Nhiệt độ của nước cung cấp cho quá trình nghiền: 20-21oC  Tỉ lệ nước : đậu = 4 : 1 (w/w).  Các yếu tố ảnh hưởng:  Tỷ lệ nước : đậu Ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi protein. Nếu lượng nước cho vào quá ít thì ngoài việc không đủ các phân tử nước để hòa tan số phân tử có trong hạt đậu còn xảy ra hiện tượng ma sát giữa các thành phần trong hạt đậu với thiết bị nghiền làm phát sinh nhiệt, nhiệt này không được truyền dẫn đi nhanh chóng sẽ tích tụ lại làm protein bị biến tính không hòa tan trong nước, sau này sẽ lẫn vào bã gây tổn thất lớn trong sản xuất. Mặt khác cũng do ma sát quá lớn, máy nghiền phải làm việc với một công suất lớn gây tổn hao điện năng và hạ thấp năng suất của máy trong quá trình làm việc. Nếu lượng nước quá nhiều thì độ hòa tan của các thành phần hạt đậu có tăng nhưng sau này phải gia nhiệt một khối lượng nước quá lớn, tổn hao nhiên liệu và thiết bị chứa đựng. Nước quá nhiều trong quá trình nghiền còn làm cho đậu chảy ra gây hiện tượng nghiền không mịn, cấu trúc tế bào hạt đậu chưa bị phá vỡ triệt để, làm giảm hiệu suất tphụ hồi protein.  Thời gian nghiền Nếu thời gian quá ngắn thì sẽ không đủ phá vỡ tế bào và trích ly hiệu quả các chất hòa tan vào dung dịch, quá dài thì độ mịn của hạt không tăng lên mà gây hao phí điện năng trong sản xuất.  Bản chất hạt đậu Dịch sữa đậu nành là một hệ huyền ph có chất saponin là chất có tính dễ tạo bọt, các bọt này là một loại nphụ tương khí gồm những bong bóng khí được phân cách nhau bằng một màng chất lỏng là protein, có sức căng bề mặt ngoài rất nhỏ nên có độ bền rất cao, vì vậy ta phải cho chất phá bọt vào làm tăng sức căng bề mặt của các bọt cho nó tự vỡ ra. Chất phá bọt dùng với lượng 0.05% so với đậu hạt, không ảnh hưởng gì đến phẩm chất đậu 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 chế hoặc tiêu diệt.Khử mùi tanh của đậu nành.Làm tăng chuyển động Brown giữa các phần tử của sữa làm cho số lần va chạm giữa các tiểu phần keo tăng lên, phá vỡ lớp solvat (lớp vỏ nước bao quanh) tạo điều kiện cho các phân tử sữa lại gần nhau để dễ keo tụ hơn.  Các yếu tố ảnh hưởng:  Thời gian gia nhiệt: Thời gian gia nhiệt không nên quá dài gây biến đổi các chất dinh dưỡng có trong sữa đậu nành, cũng không nên quá ngắn vì cần thời gian để phân phụy các chất độc có trong đậu nành và khử mùi tanh của đậu.  Nhiệt độ: Nhiệt độ không nên quá cao vì sẽ gây ra hiện tượng khê cháy, nổi bọt nhiều tạo áp suất lớn bên trong thiết bị.  Cách thực hiện : Quá trình được thực hiện ở nhiệt độ 90oC  Thiết bị:Thiết bị gia nhiệt dạng vỏ áo, hình trụ, vật liệu thép không rỉ, có cánh khụấy. 4.Lọc:  Mục đích công nghệ: Loại bỏ các chất không tan ra khỏi hỗn hợp sau khi nghiền.Giúp cho quá trình truyền nhiệt tốt hơn trong các giai đoạn sau.Cải thiện giá trị cảm quan của sản phẩm.  Các yếu tố ảnh hưởng:  Kích thước hạt phân tán: Kích thước hạt phân tán sau nghiền quá mịn thì bã lọc tạo ra trở lực lớn gây khó khăn cho quá trình lọc làm kéo dài thời gian lọc.  Nhiệt độ của dung dịch phụyền phụ: Ảnh hưởng tới độ nhớt của dung dịch phụyền pphụ, nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của dung dịch sữa giúp thực hiện quá trình lọc dễ dàng hơn. Nhiệt độ sữa đậu nành thô trước khi lọc nên ở 80 – 90oC.  Sự rửa bã: Trong quá trình tách dung dịch keo ra khỏi các chất rắn sẽ xảy ra hiện tượng các chất rắn giữ lại trên bề mặt nó các tiểu phân keo, vì vậy phải dùng nước rửa lại bã để tận tphụ các tiểu phân keo này. Lượng nước rửa bã không nên quá nhiều vì sẽ tốn nhiên liệu và dụng cụ chứa đựng các khâu sau, trong khi lượng protein tphụ hồi không được bao nhiêu. Bã đậu nói cphụng sau lọc có thành phần như sau: Protein: 3 – 4% Lipid: 1 – 2% Glucid: 5 – 6% Hàm ẩm: 80 – 90% Nếu thành phần protein lớn sẽ gây tổn thất nguyên liệu. Bã đậu là nguồn thức ăn gia súc rất tốt cần tận dụng ngay, để lâu sẽ bị thối, làm mất vệ sinh xí nghiệp đồng thời làm tổn hao các thành phần dinh dưỡng của bã.  Thời gian lọc: Dịch sữa sau khi lọc xong có khoảng 15000 – 20000 vi khụẩn lactic/cm 3 do vậy nếu để lâu trong không khí tự nhiên sẽ xảy ra phản ứng: Chính lượng acid lactic sinh ra này sẽ làm thay đổi pH của dịch sữa, làm nó cphụyển dần về phía acid và tới gần điểm đẳng điện của protein đậu nành, làm cho sữa bị đông vón lại, thậm chí ngay khi gia nhiệt, chưa kịp cho tác nhân kết tủa vào đã gây ra hiện tượng đông vón với những hoa đậu rất nhỏ, trong ngành sản xuất đậu phụ gọi là "ngậy", ý nói nước sữa đậu đã bị cphụa hỏng không kết tụ và ép bánh được. Do vậy, sữa kể từ nghiền đến khi nghiền đến khi lọc xong không được kéo dài quá 30 phụt về mùa hè, 50 phút về mùa đông.  Thiết bị:Thiết bị lọc ly tâm. 5.Tiệt trùng:  Mục đích công nghệ: bảo quản do tiêu diệt các vi sinh vật có trong sữa kể cả các vi khuẩn sinh bào tử giúp kéo dài thời gian bảo quản.  Các yếu tố ảnh hưởng:  Lượng vi sinh vật trong mẫu thực phẩm ban đầu: nếu ta đảm bảo điều kiện vệ sinh và vi sinh ban đầu thì có thể giảm thời gian và nhiệt độ tiệt trùng.  Thời gian tiệt trùng: phải đủ dài để tiêu diệt toàn bộ các vi sinh vật gây bệnh và bào tử vi khuẩn có trong sữa. Tuy nhiên thời gian dài sẽ làm mất các chất dinh dưỡng, gây các biến đổi bất lợi đến giá trị cảm quan của sữa. Vì vậy để bảo đảm chất 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 100oC).  Cách thực hiện:Quá trình thực hiện ở nhiệt độ 150oC 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 sung tác nhân đông tụ:  Mục đích công nghệ: chuẩn bị cho quá trình đông tụ.  Các yếu tố ảnh hưởng:  Phương pháp bổ sung tác nhân đông tụ: Bổ sung một lần hoặc nhiều lần sao cho đảm bảo hàm lượng tác nhân đông tụ thích hợp cho quá trình đông tụ.  Loại tác nhân đông tụ: Mỗi loại tác nhân đông tụ tạo ra cấu trúc khác nhau cho đậu phụ thành phẩm và theo cơ chế khác nhau do đó phải chọn tác nhân đông tụ thích hợp.  Khuấy trộn: Tác nhân đông tụ phải được phân tán đều bên trong khối sữa để các ion Ca 2+ tiếp xúc với toàn bộ protein chuẩn bị cho quá trình đông tụ được thực hiện hoàn toàn.  Cách thực hiện: Tác nhân đông tụ được bơm từ bồn chứa vào đường ống dẫn sữa, phối trộn với sữa trước khi đổ hộp. Tác nhân đông tụ là hỗn hợp calcium chloride 0.25% và magnesium chloride 0.1% khối lượng sữa, pha thành dung dịch có nồng độ calcium chloride 30%.  Thiết bị:Bồn chứa tác nhân đông tụ và bơm định lượng. 8.Rót hộp:  Mục đích công nghệ: Bảo quản sản phẩm do cách ly sản phẩm với môi trường bên ngoài.Hoàn thiện do tạo hình dạng nhất định cho sản phẩm.Thuận lợi cho vận chuyển, phân phối và mua bán.  Cách thực hiện: Sử dụng hộp chứa làm bằng nhựa PP được hàn kín bằng nắp nhựa PP dạng màng, kích thước rộng 77mm, dài 129mm, cao 40mm. Hộp trước khi sử dụng được phun dung dịch magnesium chloride 0.1% thành 1 lớp màng mỏng bên trong hộp để đậu phụ thành phẩm được lấy ra khỏi hộp dễ dàng.Kết hợp quá trình rót hỗn hợp sữa và tác nhân đông tụ với quá trình dán nắp.  Thiết bị:Thiết bị rót hộp kết hợp dán nắp. 9.Đông tụ:  Mục đích công nghệ: chế biến vì là quá trình quan trọng nhất trong qui trình sản xuất đậu phụ và là quá trình khó kiểm soát nhất, tạo nên cấu trúc gel đặc trưng của đậu phụ.  Các yếu tố ảnh hưởng:  Nồng độ chất khô (protein trong sữa đậu): Nồng độ chất khô càng cao thì hàm lượng protein trong khối đông càng lớn, cấu trúc khối đông sẽ chặt chẽ, bền vững và cứng hơn.  Nhiệt độ và tốc độ gia nhiệt: Mỗi protein biến tính ở nhiệt độ khác nhau nên tốc độ gia nhiệt phải thích hợp để tất cả các protein đều được đông tụ tại nhiệt độ tối thích của nó, khối đông tạo ra có cấu trúc chặt chẽ hơn, ít huyết thanh sữa.  Hàm lượng tác nhân gây đông tụ: Hàm lượng tác nhân gây đông tụ phải thích hợp để đông tụ hết lượng protein có trong sữa.  Thời gian đông tụ: Thời gian đủ dài để đông tụ toàn bộ protein có trong sữa tạo cấu trúc khối đông lớn, chặt chẽ.  Cách thực hiện: Các hộp sữa đậu nành có chứa tác nhân đông tụ được gia nhiệt trong một bể nước nóng có nhiệt độ 85oC trong 1 giờ cho quá trình đông tụ xảy ra hoàn toàn.  Thiết bị: Thiết bị đông tụ, chia thành 2 khoang, khoang đầu chứa nước nóng để thực hiện quá trình đông tụ, khoang sau chứa nước lạnh để làm nguội sản phẩm sau đông tụ. 10.Làm nguội:  Mục đích công nghệ:  Chuẩn bị: cho quá trình dán nhãn.  Hoàn thiện: làm nguội nhanh xuống 40oC để gel đậu phụ không bị mềm, màu sắc tốt.  Bảo quản: ngăn chặn bào tử nảy mầm và phát triển ở nhiệt độ tối thích 60-70oC.  Các biến đổi chủ yếu: biến đổi quan trọng nhất là sự giảm nhiệt độ hỗn hợp xuống 10oC.  Thiết bị: Thiết bị đông tụ, quá trình làm nguội được thực hiện ở khoang sau của thiết bị. PHẦN 3.TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT Năng suất thiết kế tính theo sản phẩm: 1200 kg đậu phụ sản phẩm/ ngày,1 ngày làm liên tục 6 giờ  Năng suất mỗi mẻ: 1200/6=200 kg/h Ước lượng tổn thất qua từng công đoạn (tính theo % khối lượng) Bảng : Ước lượng tổn thất qua từng công đoạn Tổn thất trong các quá trình Giá trị Rửa 5% khối lượng nguyên liệu Nghiền ướt 1% khối lượng sữa đậu nành thô Gia nhiệt 1% khối lượng sữa đậu nành thô Lọc 1% khối lượng sữa đậu nành Tiệt trùng 2% khối lượng sữa đậu nành Bổ sung tác nhân đông tụ 0.15% khối lượng hỗn hợp Rót hộp 1% khối lượng hỗn hợp Tính cân bằng vật chất cho 200 kg /h sản phẩm: Gọi X là số kg nguyên liệu cần để sản xuất ra 600 kg sản phẩm Khối lượng hạt đậu nành sau quá trình ngâm ( giả sử khối lượng hạt tăng 2.2 lần so với ban đầu ): X*2.2 = 2.2X kg Khối lượng hạt đậu nành sau quá trình rửa: 2.2X – 0.05*X = 2.15X kg Khối lượng sữa đậu nành thô sau quá trình nghiền ướt có bổ sung nước với tỷ lệ 4:1 theo khối lượng so với hạt đậu nành nguyên liệu: ( 2.15X + 4X)*(1-1%) = 6.0885X kg Khối lượng sữa đậu nành thô sau quá trình gia nhiệt: 6.0885*(1-1%) = 6.0276X kg Giả sử hạt đậu nành nguyên liệu có độ ẩm là 12%, khối lượng chất khô ban đầu là: X*(1-12%) = 0.88X kg Ta có tỷ lệ các thành phần hóa học tính theo chất khơ có trong hạt đậu nành như sau: Bảng : Thành phần hóa học của hạt đậu nành (% chất khô) Thành phần Tỷ lệ Protein (%) Lipid (%) Carbohydrate (%) Tro (%) Nguyên hạt 100 40 20 35 5 Vì chất béo không tan trong nước nên ta giả sử độ trích ly của chất béo là 1%, protein tan trong nước nên độ trích ly cao giả sử là 90%, chỉ có 10% carbohydrate tan trong nước và xem độ trích ly của khoáng gần bằng 100%, ta có độ trích ly chung của hạt đậu nành là: 0.9*40+1%*20+10%*100+100%*5 = 51.2% Khối lượng chất khô hòa tan trong sữa đậu nành sau quá trình nghiền ( khối lượng chất khô trong dịch ) : 0.88X*51.2% = 0.45056X kg Khối lượng chất khô trong bã: 0.88X - 0.45056X = 0.42944X kg Giả sử b lọc cĩ độ ẩm 85%. Khối lượng bã lọc: 0.42944X/(1-85%) = 2.863X kg Theo phương trình cn bằng vật chất cho qu trình lọc, ta cĩ : Khối lượng vào = Khối lượng ra + khối lượng tổn thất + khối lượng b Khối lượng ra = Khối lượng vào – khối lượng tổn thất – khối lượng b (1) Thế số vo (1) ta có : mra = 6.0276X – mra.1% - 2.863X Vậy khối lượng sữa đậu nành sau quá trình lọc l : 3.1333X kg Khối lượng sữa đậu nành sau quá trình tiệt trùng: 3.1333X*(1-2%) = 3.070634X kg Khối lượng magnesium chloride thêm vào: 3.1297*0.25% = 7.8243*10-3X kg Khối lượng calcium chloride thêm vào: 3.070634*0.1% = 3.071*10-3X kg Giả sử dung dịch tác nhân đông tụ có nồng độ magnesium chloride 30%, khối lượng dung dịch tác nhân đông tụ cần chuẩn bị: 7.677*10-3X/30% = 0.02559X kg Lượng nước dùng pha tác nhân đông tụ là: 0.02559X - 7.677*10-3X - 3.071*10-3X = 0.014842X kg Khối lượng hỗn hợp sữa và tác nhân đông tụ: ( 3.070634X + 7.677*10-3X + 3.071*10-3X )*( 1-0.15% ) = 2.6192X kg Khối lượng hỗn hợp sau quá trình đổ hộp: 2.6192X*(1-1%) = 2.593X kg Vậy khối lượng sản phẩm cuối cùng của 1 mẻ = 2.593X Vậy khối lượng nguyên liệu cần cho mỗi mẻ năng suất 200 kg/h đậu phụ = 77,131 kg PHẦN 4 .TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH Tiệt trùng hỗn hợp sữa đậu nành Hỗn hợp: Đậu nành :MĐn=20756 (g/mol) , Nước: M=18 (g/mol) Năng suất sữa đậu nành vào : GSđn = 241,671(kg/h) Nồng độ: Đn = 20% (kg đậu nành/ kg hỗn hợp) Chọn thiết bị vỏ – ống loại TH, đặt nằm ngang. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép không gỉ X18H10T, kích thước ống 25×2:  Đường kính ngoài: dn = 25 (mm) = 0,025 (m)  Bề dày ống: δt = 2 (mm) = 0,002(m)  Đường kính trong: dtr = 0,021 (m) Chọn:  Dòng sữa đậu nành đi trong ống với nhiệt độ vào tV = 85oC và nhiệt độ ra tR = 150oC.  Dòng hơi nước đi ngoài ống với nhiệt độ t= 175 ( oC) ,tại áp suất tuyệt đối P= 9,1 at, nhiệt hoá hơi rh=2038,5 (kJ/kg) (theo sổ tay 2 Bảng I.250) Các thông số của đậu nành không đổi theo nhiệt độ  Khối lượng riêng của đậu nành: ρđn = 1272,5 (kg/m3)  Độ nhớt của đậu nành: νđn = 9,6.10-4 (m2/s)  Hệ số dẫn nhiệt của đậu nành: λđn = 0.27 (W/mK)  Nhiệt dung riêng của đậu nành: Cđn = 1550 ( J/kg oC) 1.Suất lượng nước làm lạnh cần dùng : Cân bằng nhiệt: Q = GsđnCsđnΔt= Gnrn Csđn= Đn Cđn+(1-Đn ) C nước =20%.1550+(1-20%).4306= 3755 ( J/kg oC) Nên: Q = 241,671× 3755 × (150-85)÷0.95 = 62090 (kJ/h) Lượng hơi đốt cần dùng: Gh= = 30,5(kg/h) 2.Hiệu số nhiệt độ trung bình : Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: (175 − 85 ) − (175 − 150) ∆t log = 175 − 85 Ln 175 − 150 = 50,744 (oC). 3.Hệ số truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt K được tính theo công thức: ,(W/m2.K) Với:  αsđn : hệ số cấp nhiệt của dòng sữa đậu nành (W/m2.K).  αh : hệ số cấp nhiệt của dòng hơi nước (W/m2.K).  ∑rt : nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu. 3.1 Xác định hệ số cấp nhiệt của sữa đậu nành đi trong ống : Nhiệt độ trung bình của dòng sữa đậu nành trong ống: tsđn = ½ (tV + tR) = 117,5 (oC). Tại nhiệt độ này thì:  Khối lượng riêng của đậu nành: ρđn = 1272,5 (kg/m3)  Khối lượng riêng của nước: ρn = 945,3 (kg/m3) ⇒ Khối lượng riêng của sữa đậu nành: ρsđn = Đn ρđn +(1-Đn ) ρn = 1010,74(kg/m3)  Độ nhớt của đậu nành: µđn = 9,6.10-4 (m2/s)  Độ nhớt của nước : µn = 2,38.10-4 (m2/s) ⇒ Độ nhớt của sữa đậu nành: µsđn = Đn µđn +(1-Đn ) µn = 3,824.10-4 (m2/s)  Hệ số dẫn nhiệt của đậu nành: λđn = 0.27 (W/mK)  Hệ số dẫn nhiệt của nước : λn = 0.686 (W/mK) ⇒ Hệ số dẫn nhiệt của sữa đậu nành: λsđn = Đn λđn +(1-Đn ) λn = 0,603(W/m oC)  Nhiệt dung riêng của đậu nành: Cđn = 1550 ( J/kg oC)  Nhiệt dung riêng của nước : Cn = 4242 ( J/kg oC) ⇒ Nhiệt dung riêng của sữa đậu nành : Csđn = 3703,6 ( J/kg oC) Chuẩn số Prandtl: Prsđn = = 2,349 Chọn vận tốc sữa đậu nành đi trong ống: ⇒ vsđn= = 0,197 (m/s). Chuẩn số Reynolds : Resđn= = 11102 .Ta có : Re>10000 ⇒ chế độ chảy rối Áp dụng công thức V44a trong sổ tay 2, trang 16 ⇒ công thức xác định chuẩn số Nusselt: Trong đó: ε1 – hệ số tính đến ảnh hưởng của hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính d của ống. Tra bảng 3.1, trang 110, [4] ⇒ chọn ε1 = 1 Hệ số cấp nhiệt của nước đi trong ống trong: αsđn = 3.2 Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu : t −t q t = w1 w 2 Σrt , (W/m2). Trong đó:  tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi ngưng tụ, oC  tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với nước lạnh, oC δ Σrt = t + r1 + r2 λt   Bề dày thành ống: δt = 0,002 (m) Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: λt = 16,3 (W/mK)