Luận văn 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 n