Tài liệu Thiết kế nhà máy sản xuất nước tương đậu nành bằng phương pháp lên men năng suất 15 triệu lít sản phẩm năm 2

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG KHOA HÓA Đồ án thiết kế Đề tài: THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG ĐẬU NÀNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN NĂNG SUẤT 15 TRIỆU LÍT SẢN PHẨM/ NĂM Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện Mã số sinh viên Lớp : : : : TS. Nguyễn Thị Đông Phương Hồ Thị Hiền 107180071 18H2B ĐÀ NẴNG, 3/2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc KHOA HÓA BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ và tên sinh viên: Hồ Thị Hiền; Mã số sinh viên: 107180071; Lớp: 18H2B; I. TÊN ĐỀ TÀI: Ngành: Công nghệ Thực Phẩm; Khoa: Hóa; THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG ĐẬU NÀNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN NĂNG SUẤT 15 TRIỆU LÍT SẢN PHẨM/ NĂM II. CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI BAN ĐẦU: - Độ ẩm của khô đậu nành: 10%, protein: 45% - Độ ẩm của bột mỳ: 12%, protein: 8% - Tỷ lệ nguyên liệu: 90% khô đậu nành + 10% bột mỳ - Hàm lượng Nito tổng: 4,5 g/l [1] - Hàm lượng muối NaCl: 130 g/l [1] III. NÔI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH: Lời mở đầu Chương 1: Lập luận kinh tế – kỹ thuật; Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm; Chương 3: Chọn và thuyết minh qui trình công nghệ Chương 4: Tính cân bằng vật chất và cân bằng thiết bị Chương 5: Tính và chọn thiết bị Kết luận Tài liệu tham khảo IV. GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: V. NGÀY GIAO ĐỀ TÀI: VI. NGÀY HOÀN THÀNH: TS. Nguyễn Thị Đông Phương 03/03/2022 /2022 Đà nẵng, ngày … tháng … năm 2022 Trưởng Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm TS. Mạc Thị Hà Thanh GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS. TS. Nguyễn Thị Đông Phương MỤC LỤC MỤC LỤC ................................................................................................................... i DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................ iv DANH MỤC BẢNG VẼ ............................................................................................v Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT .................................................1 1.1. Đặc điểm thiên nhiên và vị trí xây dựng .......................................................1 1.1.1. Vị trí chiến lược: ......................................................................................2 1.1.2. Điều kiện tự nhiên ...................................................................................2 1.1.3. Địa hình và địa chất .................................................................................2 1.2. Cơ sở hạ tầng ...................................................................................................2 1.2.1. Hệ thống giao thông: ...............................................................................2 1.2.2. Hệ thống cung cấp điện: ..........................................................................3 1.2.3. Hệ thống cung cấp nước: .........................................................................3 1.2.4. Hệ thống xử lý nước thải: .......................................................................3 1.2.5. Dịch vụ bưu chính viễn thông:................................................................4 1.2.6. Tiện ích công cộng: .................................................................................4 1.2.7. Quy định môi trường ...............................................................................4 1.2.8. Nguồn cung cấp nguyên liệu ...................................................................4 1.3. Nguồn lao động ...............................................................................................4 1.4. Thị trường tiêu thụ sản phẩm .........................................................................5 1.5. Hợp tác hóa .....................................................................................................5 1.6. Kết luận ...........................................................................................................5 Chương 2 TỔNG QUAN ........................................................................................6 2.1. Tổng qua về nguyên liệu ................................................................................6 2.1.1. Cây đậu nành ............................................................................................6 1.1.1.1. Nguồn gốc: ........................................................................................6 2.1.1.2. Đặc điểm của cây đậu nành .............................................................6 2.1.1.3. Thành phần hóa học của đậu nành...................................................7 2.1.2. Khô đậu nành ...........................................................................................9 2. 1. 3. Mốc Aspergillus oryzae ......................................................................10 2.1.3.1. Khái quát ..........................................................................................10 2. 1. 3. 2. Nuôi cấy mốc giống ......................................................................11 2. 1. 3. 3. Yêu cầu mốc giống .......................................................................12 2.1.4. Bột mỳ ....................................................................................................12 2.1.5. Nước .......................................................................................................13 2.1.6. Muối ăn ..................................................................................................13 2.1.7. Phụ gia ....................................................................................................14 2.2. Tổng quan về quy trình ..................................................................................16 2.2.1. Sản xuất tương thủ công..........................................................................16 2.2.2. Sản xuất tương công nghiệp ....................................................................16 2.3. Tổng quan về các phương pháp lên men........................................................18 2.3.1. Phương pháp lêm men ướt nhiều muối ...................................................18 2.3.2. Phương pháp lên men ướt không muối ...................................................18 2.3.3. Phương pháp lên men ẩm trích li ............................................................18 2.4. Tổng quan về sản phẩm ................................................................................19 2.4.1. Lịch sử hình thành .................................................................................19 2.4.2. Đặc điểm của nước tương .....................................................................19 2.4.3. Giá trị dinh dưỡng .................................................................................19 2.4.4. Một số sản phẩm có trên thị trường ......................................................20 2.5. Các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm ................................................................21 2.5.1. Chỉ tiêu cảm quan ..................................................................................21 2.5.2. Chỉ tiêu hóa học .....................................................................................21 2.5.3. Chỉ tiêu vi sinh vật .................................................................................21 2.5.4. Hàm lượng kim loại nặng ......................................................................22 2.5.5. Hàm lượng hóa chất không mong muốn ..............................................22 Chương 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ..........23 3.1. Chọn quy trình công nghệ ............................................................................23 3.2. Thuyết minh quy trình công nghệ ................................................................24 3.2.1. Rang bột mỳ ...........................................................................................24 3.2.2. Nghiền ....................................................................................................24 3.2.3. Phối liệu và trộn nước ...........................................................................24 3.2.4. Hấp..........................................................................................................25 3.2.5. Đánh tơi, làm nguội ...............................................................................25 3.2.6. Cấy mốc giống .......................................................................................25 3.2.7. Nuôi mốc ................................................................................................26 3.2.8. Đánh tơi ..................................................................................................26 3.2.9. Trộn nước ...............................................................................................26 3.2.10. Lên men ................................................................................................27 3.2.11. Trích ly – lọc ........................................................................................27 3.2.12. Phối trộn ...............................................................................................28 3.2.13. Thanh trùng ..........................................................................................29 3.2.14. Lắng ......................................................................................................29 3.2.15. Vô chai, dán nhãn ................................................................................29 Chương 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT.......................................................31 4.1. Số liệu ban đầu ...............................................................................................31 4.2. Sơ đồ thu hoạch và nhập nguyên liệu ............................................................31 4.3. Biểu đồ sản xuất ............................................................................................31 4.4. Tính cân bằng vật chất ..................................................................................33 4.4.1. Tổn thất nguyên liệu qua từng công đoạn sản xuất .............................33 4.4.2. Tính cân bằng vật qua các quá trình .....................................................35 4.4.2.1. Quá trình rang (rang bột mỳ) .........................................................35 4.4.2.2. Quá trình nghiền .............................................................................36 4.4.2.3. Quá trình phối trộn .........................................................................36 4.4.2.4. Quá trình hấp ..................................................................................36 4.4.2.5. Quá trình đánh tơi, làm nguội ........................................................36 4.4.2.6. Quá trình cấy giống ........................................................................37 4.4.2.7. Quá trình nuôi mốc .........................................................................37 4.4.2.8. Quá trình lên men ...........................................................................37 4.4.2.9. Quá trình trích ly - lọc lần 1...........................................................38 4.4.2.10. Quá trình trích lý bã lọc ...............................................................38 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................40 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 1 Khu nhà xưởng dịch vụ Kizuna[2] ...........................................................1 Hình 2. 1 Hoa đậu nành. [28] ......................................................................................6 Hình 2. 2 Hạt đậu nành sau khi bóc vỏ[7] ..................................................................7 Hình 2. 3 Quả đậu nành[7] ..........................................................................................7 Hình 2. 4 Khô đậu nành [9] .........................................................................................9 Hình 2. 5 Bột ngọt [29] .............................................................................................14 Hình 2. 6 Xanthan Gum [30] ....................................................................................14 Hình 2. 7 Potassium Sorbate – Kali Sorbat ...............................................................15 Hình 2. 8 Quy trình sản xuất tương thủ công [8] ......................................................16 Hình 2. 9 Quy trình sản xuất tương công nghiệp [8] ................................................17 Hình 2. 10 Nước tương đậu nành lên men tự nhiên Cholimex .................................20 Hình 2. 11 Nước tương lên men tự nhiên Tam's của ADC .......................................20 Hình 2. 12 Nước tương Tam Thái Tử Nhất Ca của Masan .......................................20 Hình 2. 13 Nước Tương Nam Dương Đậu Nành Lên Men Tự Nhiên ......................20 Hình 2. 14 Nước tương đậu nành Lee Kum Kee ......................................................21 Hình 2. 15 Nước tương Thái Long ............................................................................21 Hình 3. 1 Quy trình công nghệ sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men ...23 Hình 3. 2 Biểu đồ thời gian xử lý nguyên liệu - cấy mốc .........................................30 DANH MỤC BẢNG VẼ Bảng 2. 1 Thành phần hóa học của hạt đậu tương (%)[8] .......................................7 Bảng 2. 2 Thành phần axit amin trong protein của đậu nành [8] ............................7 Bảng 2. 3 Thành phần carbohydrat trong đậu nành [8] ...........................................8 Bảng 2. 4 Thành phần khoáng trong đậu nành [8] ...................................................8 Bảng 2. 5 Thành phần vitamin trong đậu nành [8] ..................................................9 Bảng 2. 6 Chỉ tiêu chất khuyến cáo đối với khô đậu nành [11] ............................10 Bảng 2. 7 Điều kiện sinh trưởng của nấm mốc [8] ................................................12 Bảng 2. 8 Thành phần hóa học của bột mỳ [8] .......................................................12 Bảng 2. 9. Yêu cầu muối trong sản xuất [14] .........................................................13 Bảng 2. 10 Thành phần hóa học của nước tương [1,18] ........................................19 Bảng 2. 11 Chỉ tiêu hóa học của nước tương [19] .................................................21 Bảng 2. 12 Chỉ tiêu vi sinh vật [19] ........................................................................21 Bảng 2. 13 Chỉ tiêu hàm lượng kim loại nặng [19] ..................................................22 Bảng 4. 1 Sơ đồ thu hoach nguyên liệu đậu nành trong nước và thế giới năm 2019 [23] ............................................................................................................................31 Bảng 4. 2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy năm 2022 ................................................32 Bảng 4. 3 Tỷ lệ tổn thất nguyên qua các quá trình chế biến ....................................34 Thiết kế nhà máy sản xuất nước tương đậu nành bằng phương pháp lên men với công suất 15 triệu lít sản phẩm/năm Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1. Đặc điểm thiên nhiên và vị trí xây dựng Hình 1. 1 Khu nhà xưởng dịch vụ Kizuna[2] Khu công nghiệp Kizuna, với diện tích 200,000m2, quốc lộ 50, xã Tân Kim, huyện Cần Giuộc, tỉnh Long An. Là khu công nghiệp tiên phong trong lĩnh vực cho thuê xưởng sản xuất xây sẵn có dịch vụ. Với vị trí thuận lợi như: SVTH: Hồ Thị Hiền GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương 1 Thiết kế nhà máy sản xuất nước tương đậu nành bằng phương pháp lên men với công suất 15 triệu lít sản phẩm/năm Có 2 nguồn điện đảm bảo EVN Long An, TPHCM full công suất 100% và 1 nguồn điện dự phòng mặt trời; 1.1.1. Vị trí chiến lược: Long An là tỉnh nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam và là cửa ngỏ nối liền Đông Nam Bộ với khu vực đồng bằng sông Cửu Long, giáp ranh với TP.HCM (0,3km), cách trung tâm thành phố Hồ Chí Minh 19km, gần cảng Cát Lái (26km), cảng Sài Gòn (20km), sân bay Tân Sơn Nhất (24km), khu dân cư Phú Mỹ Hưng (16km).[3] Bên cạnh đó, khu nhà xưởng Kizuna còn gần các đường QL huyết mạch: QL 1A, QL50 và cao tốc Long Thành - Bến Lức. 1.1.2. Điều kiện tự nhiên - Khí hậu: Long An nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, cận xích đạo, nhiệt độ cao đều trong năm, có hai mùa mưa - nắng rõ ràng. Nhiệt độ bình quân năm là 27,5°C; - Độ ẩm trung bình khá cao, khoảng 70-80%; - Hướng gió: Chịu ảnh hưởng của 2 loại gió chủ yếu: + Đông Nam ( tháng 1 - tháng 4 ) + Tây Nam ( tháng 6 - tháng 12 ) [4] 1.1.3. Địa hình và địa chất - Đồng bằng phù sa, thấp dần từ Tây sang Đông. - Độ cao chuẩn của đất: 2.5 m - Khả năng tải trọng của đất: Rtc= 55.1 kPa - Mức nước dưới mặt đất: cách mặt đất 200m. - Mức ổn định nứt gãy bề mặt: ổn định 1.2. Cơ sở hạ tầng 1.2.1. Hệ thống giao thông: - Hệ thống giao thông đường bộ: Nối liền với TP. Hồ Chí Minh theo trục đường Quốc lộ 50, đại lộ Nguyễn Văn Linh Mạng lưới giao thông được quy hoạch liên kết với các vùng miền qua: + Quốc lộ 1A đi các tỉnh Miền Tây – Sài Gòn – Trung Lương. + Long Hậu – Tân Tập – Quốc lộ 50 đi Miền Tây. + Cầu Phú Mỹ đi các tỉnh Miền Đông, cảng Cát Lái + Hệ thống đường vành đai 4 TP. Hồ Chí Minh - tuyến cao tốc liên vùng phía Nam. - Các tuyến quốc lộ - cao tốc: SVTH: Hồ Thị Hiền GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương 2 Thiết kế nhà máy sản xuất nước tương đậu nành bằng phương pháp lên men với công suất 15 triệu lít sản phẩm/năm Hiện hữu: 1A, 50, 62, đường Hồ Chí Minh, đường cao tốc Thành phố Hồ Chí Minh - Trung Lương. +Dự kiến: 50B (Đường động lực TPHCM – Long An – Tiền Giang), N1, Đường cao tốc Bến Lức - Long Thành, Đường Vành đai 3, Đường Vành đai 4. +Quốc lộ 50 đoạn đi qua Huyện Cần Đước, thuộc địa phận Tỉnh Long An - Ngoài hệ thống giao thông đường bộ Long An cũng là tỉnh có hệ thống giao thông đường thuỷ chằng chịt với các tuyến giao thông như sông Vàm Cỏ Đông, sông Vàm Cỏ Tây, sông Rạch Cát (sông Cần Giuộc). Các tuyến đường thuỷ quan trọng như thành phố Hồ Chí Minh - Kiên Lương, thành phố Hồ Chí Minh - Cà Mau, thành phố Hồ Chí Minh - Tây Ninh đều qua Long An theo kênh Nước Mặn, sông Rạch Cát, sông Vàm Cỏ Đông. Các loại phương tiện vận tải thuỷ trên 100 tấn có thể theo các kênh rạch như Phước Xuyên, Dương Văn Dương, Trà Cú, Kinh Xáng, sông Bến Lức, sông Rạch Cát, kinh Thủ Thừa... đi từ miền Tây đến thành phố Hồ Chí Minh. - Dọc theo tuyến biên giới ở Long An, hiện nay có 5 cửa khẩu, bao gồm: +Mỹ Quý Tây (Xòm-Rông) - Đức Huệ +Hưng Điều A (Đức Huệ) +Bình Hiệp (Prây-Vo) – Thị xã Kiến Tường +Vàm Đồn – Vĩnh Hưng +Kênh 28 – Vĩnh Hưng Ngoài ra, còn có 5 điểm trao đổi hàng hoá khác như Voi Đình, Sóc Rinh thuộc huyện Đức Huệ, Tà Lọt thuộc huyện Mộc Hoá, Rạch Chanh, Tàu Nu, Cây Trâm Dồ thuộc huyện Vĩnh Hưng.[2] 1.2.2. Hệ thống cung cấp điện: - Nguồn điện và lưới điện từ trạm biến thế 110/22KV Cần Giuộc. - Mạng lưới điện nối từ tuyến 22KV hiện hữu cặp theo Quốc lộ 50 dẫn vào công trình - 2 máy phát dự phòng, cống suất 600 KVA. [2] 1.2.3. Hệ thống cung cấp nước: Sử dụng nguồn nước từ nhà máy nước do Công ty TNHH cấp nước Hà Lan đầu tư. Công suất 4800 m²/ ngày đêm. Là đơn vị cung cấp nước cho toàn huyện Cần Giuộc và KCN Tân Kim. [2] 1.2.4. Hệ thống xử lý nước thải: - Do Công ty phát triển Công Nghệ và Môi Trường Á Đông sản xuất và giám sát theo công nghệ USBF của Châu Âu. Công suất xử lý 3000m3/ngày đêm. Nước thải được xử lý theo 2 cấp: SVTH: Hồ Thị Hiền GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương 3 Thiết kế nhà máy sản xuất nước tương đậu nành bằng phương pháp lên men với công suất 15 triệu lít sản phẩm/năm - Cấp thứ I: Xử lý riêng trong từng nhà máy trước khi xả vào mạng lưới thoát nước thải. - Cấp thứ II: Xử lý tại trạm xử lý nước thải của KCN đạt quy chuẩn QCVN 24 : 2009 ( cột A ) qua hồ kiểm soát, trước khi ra sông Cần Giuộc. [2] 1.2.5. Dịch vụ bưu chính viễn thông: Thiết lập mạng lưới bưu chính viễn thông hiện đại, hoàn chỉnh, có khả năng kết nối đồng bộ với mạng viễn thông quóc gia và quốc tế, hệ thống thông tin liên lạc, đường truyền internet tốc độ cao. 1.2.6. Tiện ích công cộng: - Máy phát điện dự phòng - Trạm kiểm soát an ninh 24/24 - Bãi đậu xe tải/ container miễn phí - Nhà sinh hoạt công nhân - Nhà kho cho thuê - Phòng cháy chữa cháy - Văn phòng, chỗ ngồi và phòng họp cho thuê 1.2.7. Quy định môi trường ❖ Nuớc thải: Việc thải chất thải phải tuân theo các tiêu chuẩn QCVN 24:2009 /BTNMT - Đầu vào loại B - Đầu ra loại A ❖ Tiếng ồn: Theo tiêu chuẩn Việt Nam ❖ Khí thải: Theo tiêu chuẩn Việt Nam ❖ Phòng cháy chữa cháy: Hệ thống PCCC tuân thủ theo các qui định của Nhà Nước theo Luật PCCC năm 2001, Nghị định 35/2003 và TCVN 2622 : 1995 1.2.8. Nguồn cung cấp nguyên liệu Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất nước tương lên men là khô đậu nành. Đối với nguồn nguyên liệu trong nước, liên kết thu mua các phụ phẩm từ các nhà máy chế biến sữa đậu nành như VinaSoy, Vinamilk, NutiFood, … Hay đối với nguyên liệu khẩu nhập nguồn từ nước ngoài, như Brazil và Mỹ, … 1.3. Nguồn lao động Long An là đơn vị hành chính Việt Nam đông thứ 13 về dân số. Tính đến ngày 9 tháng 11 năm 2021, dân số toàn tỉnh Long An đạt 1.763.754 người, mật độ dân số đạt 392 người/km². Với 2.003.754 người dân GRDP đạt 170.500 tỉ đồng (tương ứng với 7,51 tỉ USD), GRDP bình quân đầu người đạt 85 triệu đồng (tương ứng SVTH: Hồ Thị Hiền GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương 4 Thiết kế nhà máy sản xuất nước tương đậu nành bằng phương pháp lên men với công suất 15 triệu lít sản phẩm/năm với 3748 USD), tốc độ tăng trưởng GRDP đạt 9,41%. Ngoài ra, nguồn nhân lực có thể tận dụng từ các trường Đại học, Cao đẳng, Trung cấp, …[5] 1.4. Thị trường tiêu thụ sản phẩm Với nhu cầu về tiêu thụ lớn về các loại nước chấm trong chỉ trong khu vực và còn phân bố rộng trên khắp cả nước. Đặc biệt, Long An được biết đến là nơi tiêu thụ sản phẩm lớn ở khu vực phía Nam, sản phẩm cũng có thể được tiêu thụ ở các vùng lân cận như thành phố Hồ Chí Minh,… Ngoài ra thì sản phẩm có thể xuất khẩu sang thị trường nước ngoài như Trung Quốc, Lào, Mỹ, Hà Quốc, … 1.5. Hợp tác hóa Với mục đích đẩy mạnh sản xuất, tối ưu hóa các trang thiết bị, máy móc, cải tiến kỹ thuật của nhà máy cũng như là tạo điều kiện trong việc sử dụng chung các công trình giao thông, nguồn cấp điện, nước, và các khâu trong sản xuất như bao gói,… thì việc hợp tác giữa các nhà máy là thật sự cần thiết. 1.6. Kết luận Qua việc phân tích dựa trên việc xây dựng “Nhà máy sản xuất nước tương đậu nành bằng phương pháp lên men với năng suất 15 triệu lít sản phẩm/năm” ở khu công nghiệp Kizuna là phù hợp và có tính khả thi. Ngoài việc KCN Kizuna tọa lạc tại vị trí thuận lợi trong việc phân phối, xuất - nhập khẩu, thì nó có thể đáp ứng được các nhu cầu cần thiết cho nhà máy như: điện, nước, giao thông và đặc biệt là vấn đề môi trường. SVTH: Hồ Thị Hiền GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương 5 Thiết kế nhà máy sản xuất nước tương đậu nành bằng phương pháp lên men với công suất 15 triệu lít sản phẩm/năm Chương 2 TỔNG QUAN 2.1. Tổng qua về nguyên liệu 2.1.1. Cây đậu nành Tên tiếng Anh: Soybeans. Tên khoa học: Glycine max (L) Merr Họ: Fabaceae Bộ: Fabales 1.1.1.1. Nguồn gốc: Đậu nành có nguồn gốc từ vùng An Châu, Trung Quốc; theo các nhà nghiên cứu Nhật Bản thì đậu nành được đưa vào Triều Tiên vào khoảng 200 năm trước Công nguyên, sau đó sang Nhật Bản. Đến giữa Thế kỷ 17 đậu nành xuất hiện ở châu Âu, còn tại châu Mỹ - xuất hiện năm 1804 nhưng phải đến đầu Thế kỷ 20 mới được trồng phổ biến. Các nước trồng đậu tương đứng hang đầu trên thế giới về diện tích và sản lượng là Mỹ. Braxin, Trung Quốc. Do vị trí địa lý nước ta nằm sát Trung Quốc, có sự giao lưu nhiều mặt từ lâu đời nên cây đậu nành được biết đến và trồng từ rất sớm, ngay từ thời Vua Hùng ông cha ta đã biết trồng cây đậu nành cùng với nhiều loại cây họ đậu khác.[6] 2.1.1.2. Đặc điểm của cây đậu nành - Rễ cây đậu tương là loại rễ tập trung, thuộc rễ cọc. Cây đậu tương là cây 2 lá mầm, và trên rễ có các nốt sần cố định hữu hiệu. - Thân cây đậu tương có màu xanh hoặc tím ít phân cành. Cây đậu tương cao khoảng 0,5 – 1,2m và có từ 14-15 lóng. - Lá: theo từng giai đoạn phát triển của cây sẽ có lá mầm, lá đơn và lá kép có 3 lá chét. - Hoa: hoa đậu nành màu tím hoặc màu trắng mọc thành chùm, mỗi chùm có khoảng 7-8 bông hoa - Quả (trái): quả đậu tượng thuộc loại quả nang tự khai. Mỗi chùm qua có thể có 2 đến 20 quả và 1 cây có thể có tới 400 quả. Mỗi quả đậu có Hình 2. 1 Hoa đậu nành. [28] trung bình 2-3 hạt, thậm chí là 4 hạt. SVTH: Hồ Thị Hiền GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương 6 Thiết kế nhà máy sản xuất nước tương đậu nành bằng phương pháp lên men với công suất 15 triệu lít sản phẩm/năm - Hạt: hạt đậu tương có rất nhiều hình dạng như tròn dẹp hoặc bầu dục, hoặc hình tròn. Hạt có màu vàng, màu vàng xanh hoặc nâu đen.[7] Hình 2. 2 Hạt đậu nành sau khi bóc vỏ[7] Hình 2. 3 Quả đậu nành[7] 2.1.1.3. Thành phần hóa học của đậu nành Sở dĩ đậu nành được đánh giá cao như vậy chủ yếu là do giá trị kinh tế mà nó mang lại. Hạt đầu nành có thành phần dinh dưỡng rất cao, giàu protein, lipid, vitamin (trừ vitamin C và D) và muối khoáng. Đậu nành là loại hạt mà giá trị của nó được đánh giá đông thời cả protid và lipid. Protein đậu nành có phẩm chất tốt nhất trong các số protein thực vật bởi vì nó có đầy đủ các acid amine khong thay thế. Bảng 2. 1 Thành phần hóa học của hạt đậu tương (%)[8] Thành phần Tỷ lệ Protein Chất béo Tro Gluxit Hạt nguyên, % 100 40,0 21,1 4,9 34,0 Nội nhũ, % 90,3 43,0 23,0 5,0 29,0 Vỏ, % 8,0 8,8 1,0 4,3 86,0 Phôi, % 2,4 41,1 11,0 4,4 43,0 ❖ Protein và acid amine Thành phần protein chiểm môt tỷ lượng rất lớn. Thành phần acid amine trong protein của đậu nành ngoài hai thành phần methionin và tryptophan ra còn các axit amin khác, có số lượng khá cao tương đương lượng axit amin có trong thịt. Bảng 2. 2 Thành phần axit amin trong protein của đậu nành [8] Thành phần Tỷ lệ (%) Isoleucin 1,1 Leucin 7,7 Lysin 5,9 Methionin 1,6 SVTH: Hồ Thị Hiền GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương 7 Thiết kế nhà máy sản xuất nước tương đậu nành bằng phương pháp lên men với công suất 15 triệu lít sản phẩm/năm Cystin 1,3 Phenylalanin 5,0 Threonin 4,3 Tryptophan 1,3 Valin 5,4 Histidin 2,6 Trong protein đậu nành glubolin chiếm 85 – 95%, ngoài ra còn một lượng nhỏ albumin, một lượng không đáng kể prolamin và glutelin. ❖ Carbohydrat Carbohydrat chiếm khoảng 34% hạt đậu nành. Phần carbohydrat có thể được chia làm hai loại: tan trong nước (chỉ chiếm 10% toàn bộ carbohydrat) và không tan trong nước. Bảng 2. 3 Thành phần carbohydrat trong đậu nành [8] Thành phần Tỷ lệ, % Cellulose 4,0 Hemicellulose 15,4 Stachyose 3,8 Rafinose 1,1 Saccharose 5,0 Các loại đường khác 5,1 ❖ Khoáng Thành phần khoáng chiếm khoảng 5% trọng lượng khô của hạt đậu nành. Trong đó đáng chú ý nhất là canxi, photpho, mangan, kẽm và sắt. Bảng 2. 4 Thành phần khoáng trong đậu nành [8] Thành phần Tỷ lệ Canxi 0,16 – 4,47% Photpho 1,41 – 0,82% Mangan 0,22 – 0,24% Kẽm Sắt SVTH: Hồ Thị Hiền 37 mg/kg 90 – 150 mg/kg GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương 8 Thiết kế nhà máy sản xuất nước tương đậu nành bằng phương pháp lên men với công suất 15 triệu lít sản phẩm/năm ❖ Vitamin Bảng 2. 5 Thành phần vitamin trong đậu nành [8] Vitamin B1 11,0 – 17,5 mg/lg Vitamin B2 3,4 – 3,6 Vitamin PP 21,4 – 23,0 Vitamin B6 7,1 – 12,0 Vitamin H 0,8 Vitamin B5 13,0 – 21,5 Vitamin B9 1,9 Vitamin B8 2300 Vitamin A 0,18 – 2,43 Vitamin E 1,4 Vitamin K 1,9 2.1.2. Khô đậu nành Khô đậu nành hay bã đậu nành là phần bã sau khi ép lấy dầu. Khô đậu nành thường có dạng mảnh, dạng bột hoặc dạng hạt, màu sắc thay đổi từ vàng đến nâu sáng và có mùi đặc trưng của vỏ đậu tương. Đây là sản phẩm giàu protein, được sử dụng phổ biến trong chế biến thực phẩm.[9] Hình 2. 4 Khô đậu nành [9] Chất béo bằng 18% hàm lượng chất béo trung bình trong đậu tương, một phần chất béo này chuyển hóa thành acid béo tự do, glycerit và các sản phẩm khác. Các chất này gây ảnh hưởng đến mùi vị, do đó đậu tương thường được ép lấy dầu trước khi đem đi chế biến. Lượng dầu thu được khi ép cơ giới từ 12 – 14%, còn ép thủ công thu được lượng dầu từ 6 – 10%. SVTH: Hồ Thị Hiền GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương 9 Thiết kế nhà máy sản xuất nước tương đậu nành bằng phương pháp lên men với công suất 15 triệu lít sản phẩm/năm Thành phần hóa học của khô đậu nành gồm: + Chất béo: 0,1 – 1,2%. + Chất đạm: 35 – 40%. + Chất xơ: 5 – 6%. + Độ ẩm: 7 – 10%. [10] Mặt khác, giá thành của khô đậu tương thấp hơn 30 – 40% so với giá thành đậu tương. Các chỉ tiêu chất lượng được khuyến cáo đối với khô đậu nành. Bảng 2. 6 Chỉ tiêu chất khuyến cáo đối với khô đậu nành [11] Thành phần Tro Tro không tan trong acid Lysine Độ hòa tan KOH 0,2% Hoạt lực urease Tỉ trọng khối Yêu cầu chất lượng < 7,5% < 1% > 2,9% 73 – 85% 0,05 – 0,3 đơn vị pH tăng 57 ÷ 64g/100cc Kết cấu Đồng nhất, dễ trôi, không đóng cục, đóng bánh Màu sắc Các phân tử đông màu từ nâu vàng tới nâu nhạt Mùi và vị Tươi, không mốc, không chua, không có mùi ammoniac, không có mùi cháy. Vị dịu Nhiễm bẩn Không có urea, không có ammoniac, không có mycotoxin và mốc 2. 1. 3. Mốc Aspergillus oryzae 2.1.3.1. Khái quát Mốc là cơ sở để sản xuất nước tương lên men, chất lượng mốc ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và hiệu xuất sử dụng nguyên liệu. Các nghiên cứu về tương cho thấy nấm mốc có ý nghĩa rất lớn trong sản xuất lương là nấm Aspergillus oryzae. Chính vì thế mà trong sản xuất tướng theo phương pháp công nghiệp đã ứng dụng chủng thuần chủng, khi phát triển trong khối nuôi mốc thấy chỉ có màu vàng. Aspergillus oryzae là một loại nấm mốc giàu các enzym thủy phân nội bào và ngoại bào (amylase, protease, pectinase…). Hiện nay chúng được sử dụng để sản xuất nhiều loại thực phẩm như sản xuất nước tương, nước mắm, súp miso và rượu sake ở Nhật Bản… A. oryzea được dùng để sản xuất nước tương, một loại thực phẩm phổ biến ở Việt Nam. Tuy nhiên tương sản xuất thủ công lại có độ an toàn không cao, bởi loại mốc SVTH: Hồ Thị Hiền GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương 10 Thiết kế nhà máy sản xuất nước tương đậu nành bằng phương pháp lên men với công suất 15 triệu lít sản phẩm/năm tốt và mốc không độc như Aspergillus. oryzea rất dễ lẫn lộn với những loại mốc nguy hiểm có độc tố gây ung thư khác là Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticu. Muốn lên men hạt đậu nành và lúa mì, người ta phải sử dụng loại nấm mốc có tên là Aspergillus oryzae để ủ cùng trong 3-5 ngày. Thời gian này, vi sinh vật sẽ sử dụng nguồn dưỡng chất từ đậu nành và sản sinh enzyme phân giải protein thành axit amin. Đây là giai đoạn quan trọng nhất quyết định vị ngon của thành phẩm, giúp phân biệt chất lượng của nước tương lên men tự nhiên với các loại khác. [12] 2. 1. 3. 2. Nuôi cấy mốc giống Các yếu tố kỹ thuật như nhiệt độ, độ ẩm, thoáng khí cần phải chú ý trong quá trình nuôi mốc. Với nuôi mốc nhằm nhu nhận được số lượng và chất lượng enzyme protease cao. Đồng thời giống mốc thu được phải thuần khiết về chủng loại. Sản xuất mốc giống cần tiến hành qua ba giai đoạn - Nuôi cấy giống trong ống thạch nghiêng hay giữ giống trong ống nghiệm. - Nuôi cấy trong bình tam giác (nhân giống nhỏ). - Nuôi cấy trong sàng, nia (nhân giống lớn).[8] a) Giữ giống: nuôi cấy trong ống thạch nhiêng Giống được cấy truyền sang các ống thạch vừa để bảo quản, vừa dùng cho sản xuất. Ống giống phải tuyệt đối đảm bảo thuần khiết không bị tạp nhiễm. Môi trường nuôi cấy nấm mốc phải đầy đủ các chất dinh dưỡng. Người ta thường sử dụng các loại môi trường thạch nghiêng như: - Môi trường nưóc malt: lấy 100g bột malt trộn vói 400g nước rồi đun nóng và đường hóa ở 60 ÷ 630C trong thời gian 4 ÷ 6h. Sau đó lọc và đun sôi dịch lọc trong 10 phút rồi đế nguội ta sẽ được môi trường nước malt. - Môi trường nưóc nấm vàng: lấy gạo nếp hay gạo té đem ngâm trong 12 ÷ 24h cho đạt độ ẩm 50 ÷ 55%, đế ráo nước rồi hấp trong thời gian 1 ÷ 1,5h cho gạo chín đều, làm nguội xuống 36 ÷ 380C, sau đó trộn mốc Aspergillus oryzae với tỉ lệ 1 ÷ 2%. Tiếp theo đem ủ đống trong 4 ÷ 5h rồi trải thành lớp dài 3 ÷ 4 cm và nuôi ở 30 ÷ 320C, độ ẩm của không khí 98 ÷ 100% trong thời gian 24 ÷ 36h. Khi nào thấy bào tử nấm mốc chớm mọc thì kết thúc quá trình nuôi. Lấy mốc đem ngâm trong nước đun sôi để nguội 65 0C, tỉ lệ mốc: nước =1:4 và tiến hành đường hóa trong 4 ÷ 5h. Kết thúc quá trình đường hóa thì đem lọc, đun sôi, để nguội và điều chỉnh pH. - Môi trường nưóc đậu: lấy đậu tương hay đậu xanh đem ngâm 6 ÷ 8h, vớt ra để ráo, cho đậu vào nước theo tỉ lệ đậu: nước =1:4, đun sôi trong 3 ÷ 4h, gạn lấy nước (100g đậu lấy 200ml). SVTH: Hồ Thị Hiền GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương 11