Đồ án Thiết kế phân xưởng sản xuất protein concentrate và isolate từ đậu nành

ương tự bột đậu nành, SPC được sử dụng trong thực phẩm là do giá trị dinh dưỡng hay những tính chất chức năng của nó hay cà hai. Những tính chất chức năng quan trọng của SPC là khả năng hấp thụ nước, khả năng liên kết với béo và tính chất nhũ hoá 1.2.2.1 Trong sản xuất bánh: SPC được sử dụng chủ yếu do hàm lượng protein cao, ngoài ra không có lí do nào khác. Về mặt dinh dưỡng và chức năng, bột đậu nành cũng có khả năng tương tự nhưng kinh tế hơn 1.2.2.2 Trong sản xuất các sản phẩm từ thịt: đây là ứng dụng quan trọng nhất của SPC trong công nghiệp thực phẩm. SPC phần lớn được dùng trong các sản phẩm từ thịt heo, thịt gia cầm và cá (chả, xúc xích, cá viên,...) để tăng hàm lượng nước và giữ béo. SPC đóng vai trò quan trọng trong việc giảm lượng thịt, tăng lượng chất béo và giảm giá thành sản phẩm Hàm lượng SPC trong các sản phẩm thông thường như sau (theo hàm lượng chất khô) (Campbel et al. 1985): - chả 5 - 10% - tương ớt 2 - 8% - thịt viên 2 - 12% - xúc xích max 3.5% - cá viên 5 - 10% 1.2.2.3 Ứng dụng khác: SPC được dùng làm chất làm bền hệ phân tán trong thức uống” milk-like” và giả các sản phẩm từ sữa tương tự như kem chua. Campbel et al.(1985) đã giới thiệu một sản phẩm thức uống” milk –like” làm từ SPC và syrup bắp như sau: - soy protein concentrate 6% - đường sucrose 0.6% - syrup bắp 2.0% - chất béo 3.0% - mono và di-glycerides 0.1% - muối 0.05% - nước 88.25% 1.3 . Protein Isolate: 1.3.1 Định nghĩa: Theo định nghĩa của Association of American Feed Control Officials, Inc. (AAFCO) thì soy protein isolate được sản xuất từ bột đậu nành đã tách vỏ, tách béo và loại hết những phần không phải là protein và chứa ít nhất là 90% protein trên hàm lượng chất khô. Hình 1.3: Soy protein isolate dạng bột Thành phần tiêu chuẩn của SPI(theo hàm lượng chất khô): - Protein 90% - Béo 0.5% - Tro 4.5% - Tổng carbohydrate 0.3% ( Source: Kolar et al. (1985)) 1.3.2. Ứng dụng: 1.3.2.1. Trong các sản phẩm từ thịt: trong xúc xích dạng nhũ tương như xúc xích Đức và xúc xích hun khói, SPI và proteinate được sử dụng do có khả năng vừa liên kết với nước vừa liên kết với béo, làm bền hệ nhũ tương. Hàm lượng sử dụng là từ 1-4% (theo hàm lượng chất khô). Việc sử dụng SPI trong các sản phẩm này cho phép chúng ta giảm tỷ lệ của thịt (đắt tiền) khi chế biến, mà không làm giảm lượng protein hay chất lượng sản phẩm. 1.3.2.2 Trong các sản phẩm từ thuỷ, hải sản: SPI được sử dụng trong xúc xích cá và surimi do khả năng tái cấu trúc của protein. 1.3.2.3 Trong các sản phẩm từ ngũ cốc: SPI đôi khi được sử dụng thay thế hay kết hợp với bột đậu nành trong thành phần của hỗn hợp thay thế sữa trong sản xuất bánh. SPI còn được sử dụng do khả năng củng cố cấu trúc protein của mì sợi và đặc biệt là bánh mì. 1.3.2.4 Trong các sản phẩm từ sữa: sản phẩm giả phô mai được sản xuất từ SPI, có hay không có huyết thanh sữa. Những loại phô mai đã được sản xuất bao gồm: phô mai mềm, bán mềm, nuôi cấy bề mặt (giả Camembert) và phô mai cứng ủ chín. 1.3.2.5 Trong sữa bột nhân tạo cho trẻ em (infant formulas): trong các sản phẩm này, SPI được dùng thay cho sữa. Đây là sản phẩm dùng cho những trẻ em không hấp thụ được đường lactose trong sữa. 1.3.2.6 Các ứng dụng khác: Một phần SPI thuỷ phân có tính chất tạo bọt và có thể được sử dụng như là tác nhân tạo bọt khi kết hợp với lòng trắng trứng trong sản phẩm bánh kẹo và tráng miệng. SPI cũng là một tác nhân làm tăng hiệu quả của quá trình sấy phun puree trái cây. Trong ứng dụng này, nó có thể thay thế maltodextrin, với ưu điểm là tăng hàm lượng protein trong sản phẩm cuối. Chương 2: Quy trình sản xuất 2.1. Soy protein concentrate: Nguyên liệu cho sản xuất SPC là bột đậu nành đã tách vỏ và tách béo với hàm lượng protein hoà tan cao. Nồng độ của protein sẽ tăng lên bằng cách loại đi những phần hoà tan không phải là protein. Những thành phần này bao gồm carbohydrate (mono, di và oligosacchride), những hợp chất chứa nitơ có phân tử lượng thấp và khoáng. Thông thường một tấn bột đậu nành đã tách béo có thể sản xuất được 750kg SPC. Bột thô đã khử béo (Defatted Meal) có thể xử lý bằng một trong 3 quá trình: xử lý với alcohol (methanol, ethanol, isopropyl alcohol), acid loãng ở pH=4.5 hoặc gia nhiệt ẩm, hơi nước. Ở quá trình thứ nhất, những thành phần không phải protein được chiết cùng với alcohol, còn lại protein và polysaccharides. Chúng được desovat hoá và sấy khô thành concentrate protein. Alcohol sau khi chiết đường sẽ tái sử dụng lại. Ở quá trình thứ hai, protein là thành phần chính được tách chiết với acid loãng ở pH = 4.2 - 4.5 (điểm đẳng điện của protein). Do có một vài protein tan trong pH =4.2 -4.5 nên sẽ có thất thoát protein trong quá trình này. Những phần không tan như polysaccharides, protein được trung hoà và sấy khô thành concentrate protein. Ở quá trình thứ ba, bột đậu nành được xử lý với nhiệt ẩm, làm biến tính protein. Những thành phần có khối lượng phân tử nhẹ được chiết với nước nóng. Phương pháp này cho sản phẩm có hàm lượng protein là 70%, 20% là carbohydrates, 6% là tro và 1% là dầu. Trong các phương pháp trên, phương pháp kết tủa protein (phương pháp 2) là phương pháp được ứng dụng nhiều nhất trong công nghiệp để thu nhận các chế phẩm protein từ dung dịch. Nguyên tắc của phương pháp này là dưới tác động của các yếu tố bên ngoài, tương tác giữa protein với nước, giữa protein với protein và giữa protein với các thành phần khác bị thay đổi. Kết quả là làm thay đổi tính chất ban đầu của phân tử protein (sự biến tính), mà tiêu biểu là giảm khả năng hoà tan của protein trong dung dịch, dẫn đến sự tập hợp các phân tử protein tạo thành khối kết tủa và tách ra khỏi dung dịch. Tuỳ theo mức độ thay đổi mà sự biến tính protein được chia thành 2 dạng: Biến tính thuận nghịch: hầu như không có sự phân huỷ các liên kết bền trong phân tử (liên kết cầu disunfua), hay nếu có thì chỉ ở mức độ không đáng kể. Chính vì thế mà khi tác nhân gây biến tính được loại ra khỏi môi trường thì các cấu trúc ban đầu của phân tử protein có thể được phục hồi trở lại, dẫn đến các tính chất ban đầu cũng được phục hồi. Trường hợp này thường được ứng dụng khi muốn thu nhận các chế phẩm protein mà vẫn giữ được hoạt tính sinh học (chủ yếu là các enzym, kháng thể). Biến tính không thuận nghịch: là dạng biến tính gây ra những biến đổi sâu sắc, dẫn đến mất khả năng phục hồi trở lại cấu trúc ban đầu của phân tử protein. Khi đó, hầu hết các liên kết yếu trong phân tử và cả một số liên kết mạnh như cầu disunfua cũng bị phá huỷ. Và trong trường hợp này do mất đi các liên kết bền ban đầu mà phân tử protein không còn khả năng phục hồi lại cấu trúc tự nhiên khi tác nhân gây biến tính được loại bỏ, điều này cũng đồng nghĩa với việc các phân tử protein mất đi các tính chất ban đầu. Trên cơ sở đó, phương pháp kết tủa gây biến tính không thuận nghịch được ứng dụng rất nhiều để thu nhận protein với mục đích giữ lại các giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Các phương pháp kết tủa protein: Kết tủa bằng pH: bằng các tác nhân acid, base, dung dịch đệm… có thể đưa pH của dung dịch về giá trị mà tại đó điện tích của các phân tử protein bị trung hoà, khiến cho lực đẩy tĩnh điện giữa các phân tử mất đi, đồng thời tương tác giữa phân tử protein với các phân tử nước cũng giảm đi, dẫn đến lớp vỏ hydrat bao quanh bề mặt bị phá vỡ, tạo điều kiện cho các phân tử tập hợp lại với nhau hình thành kết tủa. Ở đây do không có sự thay đổi cấu trúc phân tử nên sau khi loại tác nhân ra khỏi dung dịch, protein có thể hoà tan trở lại trong môi trường có pH thích hợp. Sau khi lọc hay ly tâm để thu kết tủa thì tác nhân sẽ được loại ra. Kết tủa bằng nhiệt độ: dưới tác dụng của nhiệt độ cao, các liên kết trong cấu trúc phân tử protein sẽ bị phá huỷ. Các cấu trúc bậc 2, 3, 4 bị duỗi mạch, xuất hiện các nhóm kỵ nước trên bề mặt phân tử protein, làm giảm tương tác giữa protein với nước nên gây kết tủa protein. Tất cả các trường hợp biến tính do nhiệt độ cao đều là biến tính không thuận nghịch do khi đó các cầu disunfua hầu như bị phá huỷ hoàn toàn. Thông thường hầu hết các loại protein bắt đầu bị biến tính ở nhiệt độ khoảng 45- 50oC, nhiệt độ càng tăng, mức độ biến tính càng sâu sắc. Kết tủa bằng dung môi hữu cơ: các dung môi hữu cơ tan trong nước như ethanol, acetone, methanol, isopropanol… khi được bổ sung vào dung dịch protein sẽ làm cho tương tác giữa các phân tử protein tăng. Mặt khác, do tính háo nước nên khi cho vào dung dịch protein, các phân tử dung môi hữu cơ sẽ hút nước, làm giảm tương tác giữa protein và nước, làm phá vỡ lớp vỏ hydrat gây kết tủa protein. Nếu điều chỉnh pH của dung dịch về giá trị pI của protein thì sự kết tủa sẽ xảy ra nhanh hơn và nồng độ dung môi hữu cơ cần cũng thấp hơn. Ở đây ta sử dụng phương pháp kết tủa protein bằng pH, do phương pháp này có ưu điểm là protein vẫn giữ được các tính chất của mình, và trong quá trình sản xuất thì không sử dụng các dung môi dễ cháy như acetone, ethanol… Rửa tủa Ly tâm Sấy phun Protein Concentrate Nước rửa Nước Khô đậu nành Nghiền ướt Kết tủa Ly tâm Dịch Lọc Nước Bã Dd HCl Nghiền ướt: Mục đích: khai thác. Giảm kích thước của hạt khô đậu nành. Trích ly các chất trong khô đậu nành vào nước. Các biến đổi trong quá trình nghiền ướt: Vật lý : giảm kích thước của hạt khô đậu nành thành những hạt mịn, dịch lỏng tăng nhiệt độ do ma sát trong quá trình nghiền. Hóa học : phân huỷ một số chất mẫn cảm với nhiệt độ. Hóa lý : trích ly các chất dinh dưỡng trong khô đậu nành vào dịch sữa. Sinh học : một số vi sinh vật bị tiêu diệt. Hóa sinh : vô hoạt enzyme lipoxygenase nên phản ứng tạo mùi không diễn ra. Phương pháp thực hiện: Quá trình nghiền ướt được thực hiện bởi thiết bị nghiền đĩa trục quay. Tỉ lệ nước : đậu = 4 : 1 (w/w). 2..1.2. Lọc: Mục đích : Khai thác: loại bỏ bã lọc ra khỏi dịch sữa sau khi nghiền, thu nhận dịch chiết, làm sạch, nâng cao chất lượng dịch chiết. Chuẩn bị: cho quá trình kết tủa protein tiếp theo. Các biến đổi trong quá trình lọc: Vật lý : sự thay đổi về thể tích, khối lượng => giảm. Hóa học : hầu như không thay đổi về thành phần hóa học, tuy nhiên có tổn thất một ít protein, vitamin, chất màu… theo bã lọc. Hóa lý : thay đổi trạng thái từ dung dịch dạng huyền phù sang lỏng. Sinh học : một số vi sinh vật bị loại bỏ theo bã lọc. Hoá sinh : hầu như không thay đổi. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc: Tính chất của bã lọc. Nhiệt độ lọc. Việc sử dụng các chất trợ lọc. Kết tủa protein: Mục đích: Khai thác: thu nhận lượng protein hoà tan trong dung dịch. Các biến đổi trong quá trình kết tủa protein: Hóa lý : thay đổi trạng thái từ dung dịch, hình thành khối kết tủa. Sinh học : một số vi sinh vật bị ức chế do pH thấp. Hoá sinh : hầu như không thay đổi. Thực hiện: phần protein hoà tan sẽ được kết tủa bằng cách chỉnh pH của dung dịch về 4.5 là pH đẳng điện của protein globulin. Để điều chỉnh pH dùng dung dịch HCl đậm đặc. Ly tâm: Mục đích: Chuẩn bị: quá trình ly tâm nhằm mục đích loại phần dịch có chứa các hợp chất hoà tan như polysaccharide… để thu được phần protein kết tủa, chuẩn bị cho quá trình rửa tủa. Các biến đổi trong quá trình ly tâm: Vật lý: protein qua quá trình kết tủa và tách dịch được kết thành khối chặt hơn, tỷ trọng khối protein tăng. Hoá học: độ tinh khiết của sản phẩm tăng do các phần hoà tan đã theo dịch ra ngoài. Hóa lý : sau quá trình ly tâm ta thu được 2 phần, là phần nước dịch và phần protein. Sinh học : một số vi sinh vật bị loại ra theo dịch. Trong nước dịch có chứa đường và các hợp chất dinh dưỡng khác là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển. Rửa tủa: Mục đích: Quá trình rửa tủa nhằm mục đích loại bỏ phần dung dịch HCl còn sót lại trong khối kết tủa. Các biến đổi trong quá trình rửa tủa: Vật lý: có sự tăng lên về khối lượng và thể tích. Hoá học: có sự tổn hao chất khô vào trong nước rửa tủa. Ly tâm: Mục đích: Chuẩn bị: cho quá trình sấy tiếp theo. Khai thác: loại bỏ phần nước rửa, để thu được protein tinh khiết. Các biến đổi trong quá trình ly tâm: Vật lý: có sự giảm về khối lượng. Hoá học: độ tinh khiết của sản phẩm tăng do loại bỏ phần nước rửa. Hóa lý : sau quá trình ly tâm ta thu được 2 phần, là phần nước rửa và phần protein. 2.1.7. Sấy phun: Mục đích: Chế biến: tạo ra sản phẩm là SPC dạng bột mịn. Bảo quản: sau sấy sản phẩm có hàm ẩm thấp (<5%), tác nhân sấy ở nhiệt độ cao, trong thời gian ngắn nên vi sinh vật khó phát triển, do đó bảo quản sản phẩm được lâu. Các biến đổi trong quá trình sấy phun: Vật lý: có sự giảm về khối lượng do nước bay hơi. Hoá học: hàm ẩm giảm nhanh chóng. Có thể xảy ra sự phân huỷ các chất mẫn cảm với nhiệt độ như mùi, hương. Nhiệt độ cao cũng có thể gây biến tính một số protein nhưng do thời gian sấy ngắn nên sự biến đổi này là không đáng kể. Hóa lý : sự bay hơi nước và các chất dễ bay hơi dưới tác động của nhiệt độ cao. Có sự chuyển pha: dung dịch protein sau quá trình sấy phun sẽ có dạng bột. Hoá sinh: một số enzym có thể bị vô hoạt hoặc giảm hoạt tính bởi nhiệt độ nên sẽ làm giảm các phản ứng do enzym xúc tác. Sinh học: một số vi sinh vật bị tiêu diệt hoặc ức chế. Tuy nhiên, do thời gian lưu trong buồng sấy là rất ngắn nên các biến đổi về hoá sinh và sinh học là không lớn lắm. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun: Bản chất vật liệu sấy: nồng độ chất khô, thành phần hóa học, các liên kết hóa học. Nhiệt độ tác nhân sấy. Kích thước, số lượng và quĩ đạo chuyển động của các hạt nguyên liệu trong buồng sấy. Ưu điểm của sấy phun: Thời gian sấy: ngắn, thời gian lưu của nguyên liệu trong thiết bị khoảng 3 – 5s. Tính cơ giới hoá. Nhược điểm của sấy phun: Đối tượng của nguyên liệu và sản phẩm: nguyên liệu không được có độ nhớt quá cao vì sẽ khó phun sương. Vốn đầu tư cao. Thông số công nghệ: Nhiệt độ không khí vào: 170 - 2000C. Nhiệt độ không khí ra: 90 - 1000C. Thời gian lưu của các hạt trong buồng sấy: 5s. Độ ẩm vật liệu sau khi sấy:3 - 4%. Đường kính hạt : 95% < 150 mm. 2.2. Soy protein isolate: Quy trình thông thường để sản xuất SPI dựa trên sự hoà tan của protein ở pH trung tính hay kiềm nhẹ, và được kết tủa bằng quá trình acid hoá tới vùng pH đẳng điện, khoảng 4.5. Sản phẩm thu được gọi là SPI đẳng điện (“isoelectric SPI”). Loại protein này khả năng hoà tan trong nước không cao và tính chất chức năng giới hạn. Proteinate được sản xuất bằng cách hoà tan SPI đẳng điện trong nước, sau đó trung hoà với các loại base khác nhau và sấy khô. Tuỳ vào loại base sử dụng mà Na+, K+, NH4+, Ca2+ proteinate được tạo thành. Proteinate Na+ tan rất tốt trong nước, tạo dung dịch có độ nhớt cao, có khả năng tạo bọt, tạo nhũ và tạo gel. Proteinate Ca2+ khả năng hoà tan không cao. Bột khô đã khử béo (Defatted Meal) được chiết với kiềm loãng ở pH = 7 – 9, nhiệt độ 50 - 55oC, được dịch chiết và phần còn lại không tan. Dịch chiết đưa về pH = 4.2 - 4.5, protein sẽ đông tụ và thu được dịch sữa (whey). Protein đông tụ có thể rửa và sấy khô để thành protein đẳng điện (Isoelectric Protein) hoặc rửa, trung hoà sau đó sấy khô để thành sản phẩm proteinate (dưới dạng Na+, K+) thường được sử dụng nhiều hơn vì tính dễ đưa vào các sản phẩm khác. Các quá trình trong quy trình sản xuất SPI cũng tương tự như khi sản xuất SPC, chỉ khác là có thêm quá trình hoà tan protein bằng dung dịch NaOH. Hoà tan protein: Mục đích : Khai thác: thu nhận protein trong khô đậu nành. Chuẩn bị: cho quá trình kết tủa protein tiếp theo. Các biến đổi trong quá trình hoà tan protein: Vật lý : sự thay đổi về thể tích, khối lượng => tăng. Hóa học : phần lớn protein trong khô đậu nành sẽ hoà tan vào dung dịch NaOH. Sinh học : một số vi sinh vật có thể bị ức chế trong môi trường kiềm. Hoá sinh : một số enzym bị vô hoạt. Khô đậu nành Nghiền ướt Ly tâm Kết tủa Bã Hoà tan Nước Dd HCl Dd NaOH Ly tâm Rửa tủa Ly tâm Protein Isolate Nước rửa Nước Dịch Sấy phun Chương 3: Cân bằng vật chất Năng suất thiết kế tính theo sản phẩm: - Soy protein concentrate : 200kg thành phẩm/ngày. - Soy protein isolate : 200kg thành phẩm/ngày. 3.1. Chọn thành phần của nguyên liệu – sản phẩm: 3.1.1. Nguyên liệu: Bã đậu nành là phần bã sau khi ép lấy dầu, còn gọi là khô đậu nành. Đây là nguồn nguyên liệu có sẵn và rẻ tiền. Bảng3.1: Thành phần hoá học của bã đậu nành (%) Thành phần % chất khô Ẩm 12 Protid 48 Lipid 1 Glucid 25 Cellulose 5.8 Tro 5.5 ( Theo công ty Solbar Hatzor Ltd.) Tiêu chí để lựa chọn nguyên liệu: khô đậu nành tốt, không hôi, không bị mốc, hắng dầu, không lẫn các tạp chất như cát, đá, rác…, độ ẩm không quá 12%, hàm lượng chất béo không quá 2%. Nếu có nhiều chất béo trong bã đậu nành thì trong quá trình chế biến, một phần chất béo này chuyển thành acid béo tự do, glycerine, và các sản phẩm thuỷ phân khác như monoglyceride, diglyceride. Các chất này làm ảnh hưởng đến mùi, vị và chất lượng của sản phẩm. 3.1.2. Sản phẩm: 3.1.2.1. Soy protein concentrate: - Hàm ẩm : 5% - Protein : 70% hàm lượng chất khô - Tro : 7% hàm lượng chất khô - Lipid : 1% hàm lượng chất khô - Tạp chất vô cơ : 4.5% hàm lượng chất khô - Carbohydrate : 20% hàm lượng chất khô - Kích thước hạt : 95% < 150μm 3.1.2.2. Soy protein isolate: - Hàm ẩm : 5% - Protein : 90% hàm lượng chất khô - Tro : 4.5% hàm lượng chất khô - Lipid : 0.5% hàm lượng chất khô - Carbohydrate : 0.3% hàm lượng chất khô - Kích thước hạt : 95% < 150μm 3.2. Tính cân bằng vật chất: 3.2.1. Soy protein concentrate: Tính cho 100kg nguyên liệu khô đậu nành: Trong 100kg nguyên liệu khô đậu nành có: + ẩm : 12kg + chất khô : 88kg Tỷ lệ nguyên liệu/ nước khi nghiền ướt là 1:4 Khối lượng nguyên liệu sau khi nghiền ướt: Gnư = Gđn + Gn Trong đó: Gđn = 100(kg) : khối lượng khô đậu nành. Gn= 400(kg): khối lượng nước cho vào. Gnư = 100 + 400 = 500(kg) - Giả sử trong quá trình nghiền ướt có khoảng 70% chất khô hoà vào dung dịch và lượng nước tổn thất theo bã khoảng 10%. - Lượng chất khô trong dịch huyền phù: Gckhp= Gckx70% = 88 x 0.7 = 61.6(kg) Lượng bã thu được sau quá trình lọc: Gb= 100 - Gckhp + 10%Gn = 100 – 61.6 + 0.1x400 = 78.4 (kg) Lượng dịch lọc thu được: Gdl= Gnư - Gb = 500 - 78.4 = 421.6 (kg) Dịch lọc có pH = 6.5. Thể tích dung dịch HCl đậm đặc cần thêm vào để pH của hệ đạt 4.5 là không đáng kể so với lượng dịch lọc nên có thể xem gần đúng khối lượng của hệ thu được sau khi cho dung dịch HCl vào là: Gh = Gdl + GHCl 421.6 (kg) Sau ly tâm, ta thu được khối rắn chứa 30% chất khô. Giả sử có khoảng 95% lượng chất khô trong dịch huyền phù bị kết tủa. ð Lượng chất khô có trong khối rắn sau ly tâm là: Gckkt = 95%Gckhp = 0.95 x 61.6 = 58.52 (kg) Lượng rắn thu được sau ly tâm là: (kg) Lượng dịch thu được sau ly tâm là: Gdlt1 = Gh - Gr = 421.6 - 195.07 = 226.53 (kg) Vậy khối rắn đem rửa tủa có khối lượng là 195.07kg. Lượng nước sử dụng là 5lít nước cho 1 kg kết tủa. ð Lượng nước rửa sử dụng là: Gnr = 5 x 195.07 = 975.35 (lít) Lượng hỗn hợp thu được sau khi rửa tủa: Ghh = Gr + Gnr = 195.07 + 975.35 = 1170.42 (kg) - Giả sử trong quá trình ly tâm, lượng tổn hao chất khô trong nước rửa là không đáng kể và bã sau ly tâm chứa 30% chất khô. ð Sau ly tâm, lượng nguyên liệu thu được là 195.07kg. Sau khi sấy, sản phẩm có độ ẩm là 5%. Lượng sản phẩm thu được sau khi sấy: (kg) Trong đó: Wr = 70%: hàm ẩm của khối rắn thu được sau ly tâm. Wsp = 5%: hàm ẩm của sản phẩm. Hao hụt trong quá trình bao gói sản phẩm là 0.5%. Lượng sản phẩm thu được là: Gbg= Gs x (1 – 0.005) = 61.6 x (1 – 0.005)= 61.29 (kg) Cho tổn thất qua các khâu trong quá trình là 3% Lượng SPC thu được là: GSPC = Gbg x (1 – 0.03) = 61.29 x (1 – 0.03) 60 (kg) Tính cho 200kg sản phẩm soy protein concentrate: Lượng khô đậu nành sử dụng là: (kg) Lượng nước sử dụng cho quá trình nghiền ướt là: (lít) Lượng nước rửa tủa sử dụng là: (lít) Bảng 3.2: Khối lượng nguyên liệu để sản xuất 200kg soy protein concentrate. Nguyên liệu Số lượng Khô đậu nành 334 (kg) Nước để nghiền ướt 1336 (l) Nước để rửa tủa 3251 (l) Bảng 3.3: Lượng nguyên liệu đi vào từng thiết bị trong quy trình sản xuất. Thiết bị Khối lượng Máy nghiền ướt 1668 (kg) Máy lọc 1668 (kg) Thiết bị kết tủa 1410 (kg) Máy ly tâm 1410 (kg) Thiết bị rửa tủa 3901 (kg) Máy ly tâm 3901 (kg) Thiết bị sấy 650.23 (kg) 3.2.2. Soy protein isolate: Tính cho 100kg nguyên liệu khô đậu nành: Trong 100kg nguyên liệu khô đậu nành có: + ẩm : 12kg + chất khô : 88kg + protein: 42.24kg Tỷ lệ nguyên liệu/ nước khi nghiền ướt là 1:4 Khối lượng nguyên liệu sau khi nghiền ướt: Gnư = Gđn + Gn Trong đó: Gđn = 100(kg) : khối lượng khô đậu nành. Gn= 400(kg): khối lượng nước cho vào. Gnư = 100 + 400 = 500(kg) Dịch huyền phù có pH = 6.5. - Do lượng dung dịch NaOH sử dụng không nhiều nên có thể xem khối lượng dung dịch sau khi hoà tan vẫn là 500kg. Sau ly tâm, ta thu được khối rắn chứa 30% chất khô. Giả sử có khoảng 80% lượng chất khô hoà tan vào dung dịch NaOH. ð Lượng chất khô hoà tan là: Gckht = ˆ80%Gck = 0.8 x 88 = 70.4 (kg) Lượng chất khô không hoà tan là: Gckkht = Gck - Gckht = 88 - 70.4 = 17.6 (kg) Lượng rắn thu được sau ly tâm là: (kg) Lượng dịch thu được sau ly tâm là: Gd1 = Gnư - Gr1 = 500 - 58.67 = 441.33 (kg) Dịch thu được sau ly tâm có pH = 8. Thể tích dung dịch HCl cần thêm vào để pH của hệ đạt 4.5 là không đáng kể so với khối lượng dịch lọc nên có thể xem gần đúng khối lượng của hệ thu được sau khi cho dung dịch HCl vào là: Gh = Gd + GHCl 441.33 (kg) Sau ly tâm, ta thu được khối rắn chứa 30% chất khô. Giả sử có khoảng 95% lượng protein trong dịch huyền phù bị kết tủa. ð Lượng chất khô có trong khối rắn sau ly tâm là: Gckkt = 95%GP = 0.95 x 42.24 = 40.128 (kg) Lượng rắn thu được sau ly tâm là: (kg) Lượng dịch thu được sau ly tâm là: Gd2 = Gh - Gr2 = 441.33 - 133.76 = 307.57 (kg) Vậy khối rắn đem rửa tủa có khối lượng là 133.76 kg. Lượng nước sử dụng là 5lít nước cho 1 kg kết tủa. ð Lượng nước rửa sử dụng là: Gnr = 5 x 133.76 = 668.8 (lít) Lượng hỗn hợp thu được sau khi rửa tủa: Ghh = Gr2 + Gnr = 133.76 + 668.8 = 802.56 (kg) - Giả sử trong quá trình ly tâm, lượng tổn hao chất khô trong nươ