Thiet ke phan xuong san xuat protein concentrate

Đồ án môn học

LỜI MỞ ĐẦUĐậu nành là loại cây trồng quý vì chúng đem lại rất

nhiều lợi ích cho con người. Hạt đậu nành rất giàu dinhdưỡng, đặc biệt là protein và lipid, chính vì vậy màchúng đem lại tiềm năng rất lớn trong việc giải quyết cácvấn đề về dinh dưỡng cho con người và gia súc. Bên cạnhđó, đậu nành là một nguồn nguyên liệu phong phú và tiềmnăng cho sản xuất công nghiệp. Vấn đề chế biến đậu nànhthành những món ăn phổ biến, ngon bổ đã trở thành nhu cầucấp thiết.

Từ xưa, tại các nước phương Đông, đậu nành đã đượcchế biến thành rất nhiều loại thức ăn khác nhau. Sản phẩmphổ biến nhất được chế biến từ đậu nành là đậu phụ và cácsản phẩm lên men khác. Trong đó một số sản phẩm lên mentừ đậu nành có giá trị dinh dưỡng rất cao như: chao,tương, xì dầu… Các sản phẩm này chủ yếu sử dụng thànhphần protein của đậu nành. Các phân tích hoá sinh chothấy: protein trong đậu nành chiếm 38 – 40% và chứa nhữngacid amin cần thiết như cystine, methionine, lysine… vàcác vitamin B1, B2, A, D, E, K…

Nhằm mục đích bổ sung sự thiếu hụt protein, ngoàiviệc đẩy mạnh sản xuất các nguồn protein truyền thống nhưthịt, cá, trứng, sữa… trên thế giới người ta đã đầu tưnghiên cứu nhằm tận dụng những nguồn protein chưa được sửdụng. Trong khi các nguồn protein động vật có số lượngkhông tăng kịp nhu cầu và giá thành đắt thì nguồn proteinthực vật rất phong phú lại chưa được khai thác đúng mức.Nước ta là một nước nông nghiệp, sản lượng đậu tương hàngnăm rất cao, phục vụ cho khai thác dầu béo. Do đó, việcsử dụng nguồn phế liệu khô dầu để thu nhận protein sửdụng trong chế biến thực phẩm là cần thiết. Từ khô dầu,người ta có thể sản xuất soy protein concentrate, soyprotein isolate… và từ đó sản xuất ra các mặt hàng thực

SVTH: Võ Thị Diệu Hiền Trang 1


phẩm cao cấp như: sữa, pate, xúc xích, bột dinh dưỡng trẻem…

Tóm lại, việc sử dụng khô dầu để sản xuất proteinnhằm 3 mục tiêu:

- Tận dụng nguồn phế liệu giàu protein trong côngnghệ chế biến dầu để thu nhận các sản phẩm cógiá trị.

- Sản xuất sạch hơn, giảm gây ô nhiễm môi trường.- Tăng hiệu quả của quá trình sản xuất.

Đó cũng là mục tiêu của đề tài.

Chương 1:Tổng quan

1.1. Đậu nành:Đậu nành có tên khoa học là Glycine max merill. Đậu nành

có nhiều màu sắc khác nhau. Trong đó, đậu nành có màuvàng là loại tốt nhất, nên được trồng và sử dụng nhiều.

Hình 1.1: Hạt đậu nành

Điều kiện để cây đậu nành phát triển tốt : pH của đất trồng : 6.0 – 6.5. Nhiệt độ : 25 – 30oC. Lượng mưa : 500 – 700 mm. Thời kỳ trồng : cuối mùa xuân, đầu mùa hè.

1.1.1. Tính chất vật lý và hình thái của đậunành:

Hình dạng: từ tròn tới thon dài và dẹt.



Màu sắc : vàng, xanh, nâu hoặc đen. Kích thước : 18 – 20 gram/100 hạt. Cấu trúc của hạt gồm : lớp vỏ áo

và hai lá mầm với trụ dưới lá mầm và chồi mầm. Lá mầm (tửdiệp) chiếm 90% trọng lượng của hạt và chứa toàn bộ dầuvà protein. Lớp vỏ chiếm 8% trọng lượng của hạt, bao bọchai lá mầm, đóng vai trò là lớp bảo vệ. Phôi chiếm 2%trong lượng hạt.

1.1.2. Thành phần hoá học:Bảng 1.1: Thành phần hoá học của hạt đậu nành

Thành phầnTỷ lệkhốilượng

Tỷ lệ phần trăm (%)ProteinNx6.25

LipidCacbohydra

teTro

Lá mầm 90 43 23 43 5Vỏ 8 9 1 86 4.3

Trụ dướilá mầm

2 41 11 43 4.4

Nguyên hạt 100 40 20 35 4.9 Protein:

Trong thành phần hoá học của đậu nành, thành phầnprotein chiếm một tỷ lệ rất lớn. Thành phần acid amintrong protein của đậu nành ngoài 2 thành phần methioninevà tryptophan ra còn có các acid amin khác, có hàm lượngkhá cao tương đương lượng acid amin có trong thịt.

Bảng 1.2: Thành phần protein đậu nành

Phân đoạn(S)

Hàm lượng (%) Thành phầnPhân tử lượng

(Da)

2 15Chất ức chế

trypsin8000 - 20000

7 35 ß –conglicinineß – amylase

15000062000102000



LipoxygenaseHemagglutinin

110000

11 40 Glycinin320000 -350000

15 10 600000

Bảng 1.3: Thành phần amino acid có trong proteinđậu nành

Amino acidHàm lượng aa

(g/100 g protein)IsoleucineLeucineLysine

MethionineCystine

PhenylalanineTyrosineThreonineTryptophanValine

4.547.786.381.261.334.943.143.861.284.80

Trong protein đậu nành, globulin chiếm 85 – 95%.Ngoài ra còn có một lượng nhỏ albumin, một lượng khôngđáng kể prolamin và glutelin.

Hydratcacbon:Hydratcacbon chiếm khoảng 34% hàm lượng chất khô hạt

đậu nành. Phần hydratcacbon có thể chia làm 2 loại: loạitan trong nước (bao gồm các loại đường khử như sucrose,raffinose và stachyose) và loại không tan trong nước(cellulose, hemicellulose). Loại tan được trong nước chỉchiếm khoảng 10% toàn bộ hydratcacbon.

Bảng 1.4: Thành phần hydratcacbon trong đậu nành

Cellulose 4.0% Raffinose 1.1%



HemicelluloseStachyose

15.4%3.8%

SaccharoseCác loại đường khác

5.0%5.1%

Các loại đường khác bao gồm một lượng nhỏ các đườngarabinose, glucose và verbascose.

Lipid:Lipid chiếm khoảng 20% hạt đậu nành, bao gồm:

triglyceride (96%), phospholipids - chất nhũ hoá lecithin(2%), các chất chống oxy hoá- tocopherol và sterol(1.6%), acid béo tự do (0.5%), và một lượng nhỏcarotenoid

Bảng 1.5: Thành phần acid béo trong đậu nành

Acidbéo

Ký hiệu% khốilượng

LauricMyristi

cPalmiti

cStearicOleicLinolei

cLinolen

ic

12:014:016:018:018:118:218:3

4.54.511.62.521.152.47.1

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 1.6: Hàm lượng các chất khoáng trong đậu nành



CanxiPhotphoMangan

0.16-0.47%0.41-0.82%0.22-0.24%

Kẽm Sắt

37mg/kg90-150g/kg

Vitamin:Đậu nành có chứa rất nhiều loại vitamin khác nhau,

trừ vitamin C và vitamin D.Bảng 1.7: Hàm lượng các vitamin trong đậu nành

ThiaminRiboflavinNiacinPyridocinBiotinAcid tantothenic

11-17.5mg/kg3.4-3.621.4-237.1-12.0

0.813-21.5

InoxtonAcid folicVitamin AVitamin EVitamin K

1.92300

0.18-2.431.41.9

Enzym:Urease: enzyme xúc tác cho phản ứng thuỷ phân urea

thành carbon dioxide và ammoniac, có tính chất chống lạisự hấp thu các chất đạm qua màng ruột do đó không nên ănđậu nành sống.

Lipase: thủy phân glyceride tạo thành glycerine vàacid béo.

Phospholipase: enzyme thủy phân phospholipid thànhcác acid béo và các hợp chất tan trong chất béo khác.

Lipoxygenase: enzyme có chứa sắt, xúc tác cho phảnứng oxy hoá acid béo không no tạo sản phẩm hydroperoxide,gây mùi hôi cho đậu nành.

1.1.3. Các sản phẩm thực phẩm từ đậu nành:Do đậu nành có chứa nhiều thành phần dinh dưỡng,

giúp ích cho con người trong việc bổ sung lượng proteinvà lipid cần thiết cho cơ thể, nên được ứng dụng rấtnhiều trong các lĩnh vực khác nhau: y dược, nông nghiệp,chăn nuôi, công nghiệp…



Tuy nhiên khả năng ứng dụng của đậu nành được sửdụng nhiều nhất là trong thực phẩm. Thực phẩm chế biến từđậu nành có thể chia làm 2 nhóm lớn:

Nhóm thực phẩm không lên men:+ sản phẩm sữa đậu nành.+ cà phê sữa đậu nành.+ đậu phụ.+ các loại bánh nướng.+ bột dinh dưỡng cho trẻ em.+ các sản phẩm giả thịt, lạp xưởng.+ nước tương hoá giải.+ các chất chiết từ protein đậu nành.

Nhóm thực phẩm có lên men:+ chao+ nước tương lên men.+ tương.+ miso.+ tempeh.+ đạm tương.



Bảng 1. 8 : Thành phần dinh dưỡng của một số sản phẩm từ đậunành

Soyfood Calories

Protein(g)

Fat(g)

Carbohydrate(g)

Fiber(g)

Calcium

(mg)Soybeans,boiled 1/2 cup

149 14.30 7.70 8.50 1.80 88

Soybeans,dry roasted, 1/2 cup

387 34.00 18.60

28.10 4.60 232

Soy flour, full fat,roasted 1/2 cup

185 14.60 9.20 14.10 0.90 79

Soy Flour, defatted,1/2 cup

165 23.50 0.30 19.20 2.10 120

Soy protein concentrated, 1 oz

93 16.30 0.13 8.70 1.10 102

Soy protein isolate, 1 ounce

95 22.60 0.95 2.10 0.07 50

Soymilk, 1/2 cup

165 3.30 2.30 2.20 0.92 5

Miso, 1/2cup

284 16.30 8.40 38.60 3.40 92

Natto, 1/2 cup

187 15.60 9.70 12.60 1.40 191

Okara, 1/2 cup

47 2.00 1.10 7.70 2.50 49

Tempeh, 1/2 cup

165 15.70 6.40 14.10 2.50 77



Tofu, firm, raw, 1/4 block

118 12.80 7.10 3.50 0.10 166

Tofu, regular, raw, 1/4 cup

88 9.40 5.60 2.20 0.83 122

Sources: Composition of Foods: Legume and LegumeProducts. USDA, Human Nutrition Information Service,Agricultural Handbook Number 8-16. Rev. December 1986.

Bảng 1. 9 : Thành phần dinh dưỡng của một số sản phẩm từ đậunành

Soyfood Iron(mg)

Zinc(mg)

Thiamine

(mg)

Riboflavin

(mg)

Niacin(mg)

B-6(mg)

Folacin(mg)

Soybeans, boiled 1/2cup

4.40

1.00

0.10 0.30 0.30 0.200

46.20

Soybeans, dry roasted, 1/2 cup

3.40

4.10

0.40 0.70 0.90 0.190

175.90

Soy flour,full fat, roasted 1/2 cup

2.40

1.50

0.20 0.40 1.40 0.150

95.50

Soy Flour,defatted, 1/2 cup

4.60

1.20

0.40 0.10 1.30 0.290

152.70

Soy protein

3.00

1.20

0.90 0.04 0.20 0.040

95.20



concentrated,1 ozSoy protein isolate, 1ounce

4.00

1.10

0.05 0.03 0.40 NA 49.30

Soymilk, 1/2 cup

0.70

0.10

0.19 0.08 0.18 0.049

1.80

Miso, 1/2 cup

3.80

4.60

0.13 0.35 1.19 0.297

45.50

Natto, 1/2cup

7.60

2.67

0.14 0.17 0.00 NA NA

Okara, 1/2cup

0.80

NA 0.01 0.01 0.06 NA NA

Tempeh, 1/2 cup

1.90

1.50

0.09 0.09 3.80 0.250

43.20

Tofu, firm, raw,1/4 block

8.50

1.30

0.08 0.08 0.31 0.080

23.70

Tofu, regular, raw, 1/4 cup

6.20

0.93

0.06 0.06 0.23 0.080

0.060

Sources: Composition of Foods: Legume and Legume Products. USDA, Human Nutrition Information Service, Agricultural Handbook Number 8-16. Rev. December 1986.

1.2. Soy Protein Concentrate (SPC):1.2.1 Định nghĩa :Theo định nghĩa của Association of American Feed

Control Officials, Inc. (AAFCO) thì soy proteinconcentrate được sản xuất từ hạt đậu nành đã bóc vỏ, táchgần hết dầu và các cấu tử tan trong nước không phải làprotein, và phải chứa tối thiểu là 70% protein trên hàmlượng chất khô.

Hình 1.2: Soy protein concentrate dạng bột



Dưới đây là tiêu chuẩn của SPC được sản xuất bởicông ty Solbar Hatzor Ltd :

- Protein min 70%- Am max 8%- Tro max 7%- Kích thước hạt 95% < 150 µm- Béo max 1%- Xơ max 4.5%- Khuẩn lạc max 15000cfu/g- Salmonella trong 200g không có- E.coli trong 1g không có

1.2.2. Ứng dụng :Tương tự bột đậu nành, SPC được sử dụng trong thực

phẩm là do giá trị dinh dưỡng hay những tính chất chứcnăng của nó hay cà hai. Những tính chất chức năng quantrọng của SPC là khả năng hấp thụ nước, khả năng liên kếtvới béo và tính chất nhũ hoá

1.2.2.1 Trong sản xuất bánh: SPC được sử dụng chủyếu do hàm lượng protein cao, ngoài ra không có lí do nàokhác. Về mặt dinh dưỡng và chức năng, bột đậu nành cũngcó khả năng tương tự nhưng kinh tế hơn

1.2.2.2 Trong sản xuất các sản phẩm từ thịt: đây là ứngdụng 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 tănghàm lượng nước và giữ béo. SPC đóng vai trò quan trọng



trong việc giảm lượng thịt, tăng lượng chất béo và giảmgiá thành sản phẩm

Hàm lượng SPC trong các sản phẩm thông thường nhưsau (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 bềnhệ phân tán trong thức uống” milk-like” và giả các sảnphẩm từ sữa tương tự như kem chua. Campbel et al.(1985) đãgiới thiệu một sản phẩm thức uống” milk –like” làm từ SPCvà 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 isolateđược sản xuất từ bột đậu nành đã tách vỏ, tách béo vàloại hết những phần không phải là protein và chứa ít nhấtlà 90% protein trên hàm lượng chất khô.



Hình 1.3: Soy protein isolate dạng bột

Thành phần tiêu chuẩn của SPI(theo hàm lượng chấtkhô):

- 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 dạngnhũ tương như xúc xích Đức và xúc xích hun khói, SPI vàproteinate được sử dụng do có khả năng vừa liên kết vớinước vừa liên kết với béo, làm bền hệ nhũ tương. Hàmlượng sử dụng là từ 1-4% (theo hàm lượng chất khô). Việcsử dụng SPI trong các sản phẩm này cho phép chúng ta giảmtỷ lệ của thịt (đắt tiền) khi chế biến, mà không làm giảmlượng protein hay chất lượng sản phẩm.

1.3.2.2 Trong các sản phẩm từ thuỷ, hải sản: SPI được sửdụng trong xúc xích cá và surimi do khả năng tái cấu trúccủa protein.

1.3.2.3 Trong các sản phẩm từ ngũ cốc: SPI đôi khi đượcsử dụng thay thế hay kết hợp với bột đậu nành trong thànhphần của hỗn hợp thay thế sữa trong sản xuất bánh. SPIcòn được sử dụng do khả năng củng cố cấu trúc protein củamì sợi và đặc biệt là bánh mì.



1.3.2.4 Trong các sản phẩm từ sữa: sản phẩm giả phômai được sản xuất từ SPI, có hay không có huyết thanhsữa. Những loại phô mai đã được sản xuất bao gồm: phô maimềm, bán mềm, nuôi cấy bề mặt (giả Camembert) và phô maicứng ủ chín.

1.3.2.5 Trong sữa bột nhân tạo cho trẻ em (infantformulas): trong các sản phẩm này, SPI được dùng thay chosữa. Đây là sản phẩm dùng cho những trẻ em không hấp thụđược 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 vớilòng trắng trứng trong sản phẩm bánh kẹo và tráng miệng.

SPI cũng là một tác nhân làm tăng hiệu quả của quátrình sấy phun puree trái cây. Trong ứng dụng này, nó cóthể thay thế maltodextrin, với ưu điểm là tăng hàm lượngprotein 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 độcủa protein sẽ tăng lên bằng cách loại đi những phần hoàtan không phải là protein. Những thành phần này bao gồmcarbohydrate (mono, di và oligosacchride), những hợp chấtchứa nitơ có phân tử lượng thấp và khoáng. Thông thườngmột tấn bột đậu nành đã tách béo có thể sản xuất được750kg SPC.

Bột thô đã khử béo (Defatted Meal) có thể xử lý bằngmột trong 3 quá trình: xử lý với alcohol (methanol,ethanol, isopropyl alcohol), acid loãng ở pH=4.5 hoặc gianhiệt ẩm, hơi nước.

Ở quá trình thứ nhất, những thành phần không phảiprotein được chiết cùng với alcohol, còn lại protein vàpolysaccharides. Chúng được desovat hoá và sấy khô thànhconcentrate protein. Alcohol sau khi chiết đường sẽ táisử dụng lại.

Ở quá trình thứ hai, protein là thành phần chínhđược tách chiết với acid loãng ở pH = 4.2 - 4.5 (điểmđẳng điện của protein). Do có một vài protein tan trongpH =4.2 -4.5 nên sẽ có thất thoát protein trong quá trìnhnày. Những phần không tan như polysaccharides, proteinđược trung hoà và sấy khô thành concentrate protein.



Ở quá trình thứ ba, bột đậu nành được xử lý vớinhiệt ẩm, làm biến tính protein. Những thành phần có khốilượng phân tử nhẹ được chiết với nước nóng. Phương phápnày cho sản phẩm có hàm lượng protein là 70%, 20% làcarbohydrates, 6% là tro và 1% là dầu.

Trong các phương pháp trên, phương pháp kết tủaprotein (phương pháp 2) là phương pháp được ứng dụngnhiều nhất trong công nghiệp để thu nhận các chế phẩmprotein từ dung dịch. Nguyên tắc của phương pháp này làdưới tác động của các yếu tố bên ngoài, tương tác giữaprotein với nước, giữa protein với protein và giữaprotein với các thành phần khác bị thay đổi. Kết quả làlàm thay đổi tính chất ban đầu của phân tử protein (sựbiến tính), mà tiêu biểu là giảm khả năng hoà tan củaprotein trong dung dịch, dẫn đến sự tập hợp các phân tửprotein tạo thành khối kết tủa và tách ra khỏi dung dịch.Tuỳ theo mức độ thay đổi mà sự biến tính protein đượcchia thành 2 dạng:

Biến tính thuận nghịch: hầu như không có sự phân huỷcác liên kết bền trong phân tử (liên kết cầu disunfua),hay nếu có thì chỉ ở mức độ không đáng kể. Chính vì thếmà khi tác nhân gây biến tính được loại ra khỏi môitrường thì các cấu trúc ban đầu của phân tử protein cóthể được phục hồi trở lại, dẫn đến các tính chất ban đầucũng được phục hồi. Trường hợp này thường được ứng dụngkhi muốn thu nhận các chế phẩm protein mà vẫn giữ đượchoạt tính sinh học (chủ yếu là các enzym, kháng thể).

Biến tính không thuận nghịch: là dạng biến tính gây ranhững biến đổi sâu sắc, dẫn đến mất khả năng phục hồi trởlại cấu trúc ban đầu của phân tử protein. Khi đó, hầu hếtcác liên kết yếu trong phân tử và cả một số liên kết mạnhnhư cầu disunfua cũng bị phá huỷ. Và trong trường hợp nàydo mất đi các liên kết bền ban đầu mà phân tử proteinkhông còn khả năng phục hồi lại cấu trúc tự nhiên khi tác



nhân gây biến tính được loại bỏ, điều này cũng đồng nghĩavới việc các phân tử protein mất đi các tính chất banđầu. Trên cơ sở đó, phương pháp kết tủa gây biến tínhkhông thuận nghịch được ứng dụng rất nhiều để thu nhậnprotein với mục đích giữ lại các giá trị dinh dưỡng củasản 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 màtại đó điện tích của các phân tử protein bị trung hoà,khiến cho lực đẩy tĩnh điện giữa các phân tử mất đi, đồngthời tương tác giữa phân tử protein với các phân tử nướccũng giảm đi, dẫn đến lớp vỏ hydrat bao quanh bề mặt bịphá vỡ, tạo điều kiện cho các phân tử tập hợp lại vớinhau hình thành kết tủa. Ở đây do không có sự thay đổicấu trúc phân tử nên sau khi loại tác nhân ra khỏi dungdịch, protein có thể hoà tan trở lại trong môi trường cópH thích hợp. Sau khi lọc hay ly tâm để thu kết tủa thìtác nhân sẽ được loại ra.

Kết tủa bằng nhiệt độ: dưới tác dụng của nhiệtđộ cao, các liên kết trong cấu trúc phân tử protein sẽ bịphá huỷ. Các cấu trúc bậc 2, 3, 4 bị duỗi mạch, xuất hiệncác nhóm kỵ nước trên bề mặt phân tử protein, làm giảmtương tác giữa protein với nước nên gây kết tủa protein.Tất cả các trường hợp biến tính do nhiệt độ cao đều làbiến tính không thuận nghịch do khi đó các cầu disunfuahầu như bị phá huỷ hoàn toàn. Thông thường hầu hết cácloại 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 hữucơ tan trong nước như ethanol, acetone, methanol,isopropanol… khi được bổ sung vào dung dịch protein sẽlàm cho tương tác giữa các phân tử protein tăng. Mặtkhác, do tính háo nước nên khi cho vào dung dịch protein,



các phân tử dung môi hữu cơ sẽ hút nước, làm giảm tươngtác giữa protein và nước, làm phá vỡ lớp vỏ hydrat gâykết tủa protein. Nếu điều chỉnh pH của dung dịch về giátrị pI của protein thì sự kết tủa sẽ xảy ra nhanh hơn vànồng độ dung môi hữu cơ cần cũng thấp hơn.

Ở đây ta sử dụng phương pháp kết tủa protein bằngpH, do phương pháp này có ưu điểm là protein vẫn giữ đượccác tính chất của mình, và trong quá trình sản xuất thìkhông 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 tâmDịch

Lọc

Nước

Bã

Dd HCl


2.1.1. 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 masát trong quá trình nghiền.



Hóa học : phân huỷ một số chất mẫn cảm vớinhiệt độ.

Hóa lý : trích ly các chất dinh dưỡng trong khôđậu 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 bịnghiền 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 saukhi nghiền, thu nhận dịch chiết, làm sạch, nâng caochất lượng dịch chiết.

Chuẩn bị: cho quá trình kết tủa protein tiếptheo.

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 dạnghuyền phù sang lỏng.

Sinh học : một số vi sinh vật bị loại bỏ theobã 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.

2.1.3. 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, hìnhthành khối kết tủa.

Sinh học : một số vi sinh vật bị ức chế do pHthấp.

Hoá sinh : hầu như không thay đổi. Thực hiện: phần protein hoà tan sẽ được kết tủabằng cách chỉnh pH của dung dịch về 4.5 là pH đẳngđiện của protein globulin. Để điều chỉnh pH dùngdung dịch HCl đậm đặc.2.1.4. Ly tâm:

Mục đích: Chuẩn bị: quá trình ly tâm nhằm mục đích loại

phần dịch có chứa các hợp chất hoà tan nhưpolysaccharide… 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 khốiprotein tăng.

Hoá học: độ tinh khiết của sản phẩm tăng do cácphần hoà tan đã theo dịch ra ngoài.

Hóa lý : sau quá trình ly tâm ta thu được 2phần, là phần nước dịch và phần protein.

Sinh học : một số vi sinh vật bị loại ra theodịch. Trong nước dịch có chứa đường và các hợp chấtdinh dưỡng khác là môi trường thuận lợi cho vi sinhvật phát triển. 2.1.5. Rửa tủa:

Mục đích:



Quá trình rửa tủa nhằm mục đích loại bỏ phầndung 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.2.1.6. 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 gianngắn nên vi sinh vật khó phát triển, do đó bảo quảnsản 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 sốprotein nhưng do thời gian sấy ngắn nên sự biến đổinày là không đáng kể.



Hóa lý : sự bay hơi nước và các chất dễ bay hơidưới tác động của nhiệt độ cao. Có sự chuyển pha:dung dịch protein sau quá trình sấy phun sẽ có dạngbột.

Hoá sinh: một số enzym có thể bị vô hoạt hoặcgiảm hoạt tính bởi nhiệt độ nên sẽ làm giảm các phảnứng do enzym xúc tác.

Sinh học: một số vi sinh vật bị tiêu diệt hoặcức chế. Tuy nhiên, do thời gian lưu trong buồng sấylà rất ngắn nên các biến đổi về hoá sinh và sinh họclà 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 nguyênliệu trong thiết bị khoảng 3 – 5s.

Tính cơ giới hoá. Nhược điểm của sấy phun:

Đối tượng của nguyên liệu và sản phẩm: nguyênliệu không được có độ nhớt quá cao vì sẽ khó phunsương.

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 m.2.2. Soy protein isolate:



Quy trình thông thường để sản xuất SPI dựa trên sựhoà tan của protein ở pH trung tính hay kiềm nhẹ, và đượckết 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 tantrong nước không cao và tính chất chức năng giới hạn.Proteinate được sản xuất bằng cách hoà tan SPI đẳng điệntrong nước, sau đó trung hoà với các loại base khác nhauvà sấy khô. Tuỳ vào loại base sử dụng mà Na+, K+, NH4

+, Ca2+

proteinate được tạo thành. Proteinate Na+ tan rất tốttrong nước, tạo dung dịch có độ nhớt cao, có khả năng tạobọt, tạo nhũ và tạo gel. Proteinate Ca2+ khả năng hoà tankhông cao.

Bột khô đã khử béo (Defatted Meal) được chiết vớikiềm loãng ở pH = 7 – 9, nhiệt độ 50 - 55oC, được dịchchiết 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 thànhprotein đẳng điện (Isoelectric Protein) hoặc rửa, trunghoà sau đó sấy khô để thành sản phẩm proteinate (dướidạng Na+, K+) thường được sử dụng nhiều hơn vì tính dễ đưavào các sản phẩm khác.

Các quá trình trong quy trình sản xuất SPI cũngtương tự như khi sản xuất SPC, chỉ khác là có thêm quátrình 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 nànhsẽ hoà tan vào dung dịch NaOH.

Sinh học : một số vi sinh vật có thể bị ức chếtrong 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 rẻtiền.

Bảng3.1: Thành phần hoá học của bã đậu nành (%)

Thànhphần

% chấtkhô

Ẩm 12Protid 48Lipid 1Glucid 25

Cellulose 5.8Tro 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 chấtnhư cát, đá, rác…, độ ẩm không quá 12%, hàm lượng chấtbéo không quá 2%. Nếu có nhiều chất béo trong bã đậu nànhthì trong quá trình chế biến, một phần chất béo nàychuyển thành acid béo tự do, glycerine, và các sản phẩmthuỷ phân khác như monoglyceride, diglyceride. Các chấtnày 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% < 150ìm

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% < 150ìm

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 bãkhoảng 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 đe pH

của hệ đạt 4.5 là không đáng kể so với lượng dịchlọc nên có thể xem gần đúng khối lượng của hệ thuđược 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. 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:

Gr=Gckkt×10030

=58.52×10030

=195.07(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. 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 chứa30% chất khô.

Sau ly tâm, lượng nguyên liệu thu được là195.07kg.

-Sau khi sấy, sản phẩm có độ ẩm là 5%.-Lượng sản phẩm thu được sau khi sấy:

Gs=Gr×(100−Wr )

100−Wsp=195.07×(100−70 )100−5

=61.6(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:

Gkdn=200×GnlGSPC

=200×10060

≈334(kg)

-Lượng nước sử dụng cho quá trình nghiền ướt là:GNN=

200×GnGSPC

=200×40060

≈1334(lít)

-Lượng nước rửa tủa sử dụng là:GNR=

200×GnrGSPC

=200×975.3560

≈3251(lít)

Bảng 3.2: Khối lượng nguyên liệu để sản xuất 200kg soyprotein concentrate.

Nguyên liệu Số lượngKhô 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 quytrình sản xuất.

Thiết bị Khối lượngMáy 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 là500kg.

-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. 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:

Gr1=Gckkht×10030

=17.6×10030

=58.67(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 dịchlọc nên có thể xem gần đúng khối lượng của hệ thuđược 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. 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:

Gr2=Gckkt×10030

=40.128×10030

=133.76(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. 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 nước rửa là không đáng kể và bã sau ly tâm chứa30% chất khô.

Sau ly tâm, lượng nguyên liệu thu được là 133.76kg.



-Sau khi sấy, sản phẩm có độ ẩm là 5%.-Lượng sản phẩm thu được sau khi sấy:

Gs=Gr2×(100−Wr)

100−Wsp=133.76×(100−70)100−5

=42.24(kg)

Trong đó:Wr2 = 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) = 42.24 x (1 – 0.005)=42 (kg)-Cho tổn thất qua các khâu trong quá trình là 3%-Lượng SPI thu được là:

GSPI = Gbg x (1 – 0.03) = 42 x (1 – 0.03) ¿

40 (kg)

Tính cho 200kg sản phẩm soy protein isolate: -Lượng khô đậu nành sử dụng là:

Gkdn=200×Gnl

GSPI=200×10040

=500(kg)

-Lượng nước sử dụng cho quá trình nghiền ướt là:GNN=

200×GnGSPI

=200×40040

≈2000(lít)

-Lượng nước rửa tủa sử dụng là:GNR=

200×GnrGSPI

=200×668.840

=3344(lít)

Bảng 3.4: Khối lượng nguyên liệu để sản xuất 200kg soyprotein isolate.

Nguyên liệu Số lượngKhô đậu nành 500 (kg)Nước để nghiền ướt 2000 (l)Nước để rửa tủa 3344 (l)



Bảng 3.5: Lượng nguyên liệu đi vào từng thiết bị trong quytrình sản xuất.

Thiết bị Khối lượngMáy nghiền ướt 2500 (kg)Bồn hoà tan bằngdung dịch NaOH

2500 (kg)

Máy ly tâm 2500 (kg)Bồn kết tủa protein 2213.6 (kg)Máy ly tâm 2213.6 (kg)Thiết bị rửa tủa 4012.8 (kg)Máy ly tâm 4012.8 (kg)Thiết bị sấy 668.8 (kg)

Chương 4:Cân bằng năng lượng



Do trong quy trình công nghệ có sử dụng thiết bị sấynên ở phần này ta sẽ tính cân bằng năng lượng trong quátrình sấy.

Các thông số của không khí trong quá trình sấy:- nhiệt độ không khí trước khi vào calorifere to =

30oC.- nhiệt độ không khí sau khi qua calorifere t1 =

180oC.- nhiệt độ không khí khi ra khỏi thiết bị sấy t2 =

95oC.- độ ẩm tương đối của không khí ưo = 77%.Lượng nhiệt cần thiết để bay hơi 1 kg ẩm (lượngnhiệt tiêu hao riêng):

q=I1−Iox2−xo

Trong đó: Io, I1 : nhiệt lượng riêng của không khítrước và sau calorifere, J/kg khôngkhí khô.

xo, x2 : hàm ẩm của không khí trước và saukhi sấy, kgẩm/kg không khí khô.

Io = t + ( 2493 + 1.97t).xo , kJ/kg không khíkhô.

Dựa vào đồ thị I –x của không khí ẩm, ta có:xo = x1 = 0.022 kg ẩm/ kg không khí khô.x2 = 0.065 kg ẩm/ kg không khí khô.

→ Io = 30 + ( 2493 + 1.97x30) x 0.022 = 86.1462 kJ/ kg không khí khô.I1 = t1 + ( 2493 + 1.97t). x1

= 180 + ( 2493 + 1.97x180)x 0.022 = 242.6472 kJ/ kg không khí khô.

→ q=

242.6472−86.14620.065−0.022

=3639.45kJ/kg ẩm bay hơi

Lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy:U = G1 - G2



Trong đó: G1, G2 : khối lượng vật liệu trước và saukhi sấy, kg/h.

U: lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy,kg/h.

G1 = 668.8 kg/hG2 = 200 kg/h→ U = 468.8 kg/h.Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm

( lượng không khí tiêu hao riêng):l=

1x2−xo

=1

0.065−0.022=23.25

kg không khí khô/kg ẩm bayhơi.

Tổng lượng không khí khô cần thiết trong quá trìnhsấy:

L = U. l = 468.8 x 23.25 = 10899.6 kgkkk/h

= 3.027 kg kkk/s.Tổng lượng nhiệt cần thiết trong quá trình sấy:

Q = L ( I1 - Io ) = 3.027 x ( 242.6472 -86.1462)

= 473.83 (kW)



Chương 5:Chọn thiết bị

5.1. Thiết bị chính:5.1.1. Thiết bị nghiền ướt:

Cấu tạo: Bộ phận nhập liệu. Vít xoắn: đẩy nguyên liệu vào đĩa

nghiền. Cần điều chỉnh khe hở nghiền. Đĩa nghiền nguyên liệu (2 đĩa đứng,

2 đĩa quay). Puli dẫn động và đai truyền động. Cơ cấu tháo sản phẩm.

Nguyên tắc hoạt động: Nguyên liệu từ bộ phận nhậpliệu rơi xuống vít xoắn. Vít xoắn có nhiệm vụ đẩyhạt vào khoang nghiền. Hai đĩa nghiền cố định, haiđĩa khác được puli dẫn động, nhờ vậy nguyên liệuđược đĩa nghiền thành bột theo yêu cầu. Sản phẩm saukhi ra khỏi đĩa nghiền được đẩy vào cửa tháo liệu.Khe nghiền có thể được điều chỉnh nhờ cần gạt để đạtkích thước hạt theo yêu cầu. Trong quá trình nghiền,


Ống cấp dịchỐng tháo dịchỐng tháo bã Màng lọcBãTrục vít xoắn


nước nóng được bổ sung vào cùng với nguyên liệu nhằmtrích ly các chất trong nguyên liệu vào nước.

Thông số kỹ thuật: Tên máy : Wet soybean grinding machine Chiều dài máy : 1600mm. Chiều rộng máy : 1200mm. Chiều cao máy : 2000mm. Năng suất máy : 1500kg/h. Công suất máy : 6kW Hãng sản xuất :Charoenchai Company Ltd. (7-9

Yaowarat near. Panuphon bridge Bangkok)

Wet soybean grinding machine

5.1.2. Thiết bị ly tâm lọc: Cấu tạo:

Thiết bị lọc ly tâm


Ống cấp dịchỐng tháo dịchỐng tháo bã Màng lọcBãTrục vít xoắn


Nguyên tắc hoạt động : Loại máy ly tâm này dùng để tách pha rắn và pha lỏng

ra khỏi dung dịch huyền phù sệt. Dịch huyền phù được bơmvào ống nhập liệu đền buồng lọc. Trục vít xoắn quay tạora lực ly tâm làm cho các hạt rắn chuyển động ra khỏi tâmbuồng lọc và va vào thành thiết bị. Những hạt rắn này sẽđược trục vít đẩy về ống tháo bã. Phần lỏng còn lại tiếptục qua màng lọc theo ống tháo sản phẩm ra ngoài. Thông số kỹ thuật (máy ly tâm thu khối kết tủaprotein):

Chiều cao máy : 850mm. Chiều rộng máy : 1200mm. Chiều dài máy : 1200mm. Năng suất máy : 4500 kg/h. Công suất máy : 42kW

Máy ly tâm tách bã nghiền: Chiều cao máy : 600mm.



Chiều rộng máy : 800mm. Chiều dài máy : 1000mm. Năng suất máy : 1000 kg/h. Công suất máy : 10kW.

Máy ly tâm tách nước rửa tủa: Chiều cao máy : 1300mm. Chiều rộng máy : 1800mm. Chiều dài máy : 2000mm. Năng suất máy : 7500 kg/h. Công suất điện tiêu thụ : 70kW.

5.1.3. Thiết bị sấy phun:Ba giai đoạn cơ bản trong quá trình sấy phun:

Phun sương : đây là gia đoạn phân tán dòng nhập liệuthành những giọt suơng nhỏ li ti

Trộn mẫu và tác nhân sấy : khi đó xảy ra quá trìnhbốc hơi nước trong mẫu

Thu hồi sản phẩm Cấu tạo thiết bị: Quạt. Bộ lọc khí. Calorifere. Tháp sấy phun. Bơm. Vòi phun. Băng tải. Cyclon thu hồi sản phẩm. Nguyên tắc hoạt động: nguyên liệu từ bồn chứa

sẽ được bơm bơm và phun sương vào tháp sấy. Trong khi đó,không khí được quạt hút qua bộ lọc khí vào calorifere rồivào tháp sấy. Bột protein được làm khô rất nhanh thànhcác hạt mịn có kích thước khoảng 150ìm. Các hạt lớn, nặnghơn rơi xuống đáy tháp và theo băng tải ra ngoài. Các hạtmịn bị cuốn theo dòng khí và được tách ra tại một cyclonkhác.



Thông số kỹ thuật: Tên thiết bị : SDS model 72 spray

dryer. Đường kính tháp sấy : 1200mm. Chiều cao tháp sấy : 2500mm. Năng suất thiết bị : 800kg/h. Công suất điện tiêu thụ : 10kW



5.2. Thiết bị phụ:5.2.1. Bồn hòa tan protein bằng dung dịch NaOH: Đường kính bồn : 1100mm. Chiều cao bồn : 2000mm. Vật liệu : thép không rỉ. Bồn có motor khuấy 1kW.5.2.2. Bồn kết tủa protein:

Đường kính bồn : 1100mm. Chiều cao bồn : 2000mm. Vật liệu : thép không rỉ. Bốn có motor khuấy 1kW.

5.2.3. Bồn rửa tủa: Đường kính bồn : 1300mm. Chiều cao bồn : 2000mm. Vật liệu : thép không rỉ. Bồn có motor khuấy 2kW.



Chương 6:Tính điện – nước

6.1. Tính nước và chọn hệ thống cung cấp nước:Nước sử dụng trong nhà máy gồm 2 khâu chính: Nước dùng cho quy trình công nghệ: dùng để nghiền

khô đậu nành, rửa tủa protein. Nước phục vụ vệ sinh thiết bị, nước sinh hoạt của

công nhân.6.1.1. Tính nước:Từ tính toán cân bằng vật chất, ta có: Nước sử dụng cho quá trình nghiền ướt: N1 = 2m3. Nước sử dụng cho rửa tủa: N2 = 3.34m3. Nước dùng cho các công đoạn khác và sinh hoạt của

công nhân:N3 = 30% ( N1 + N2 ) = 1.6m3.

Tổng lượng nước sử dụng trong nhà máy trong mộtngày:

N = N1 + N2 + N3 = 7m3/ngày.6.1.2. Chọn hệ thống cung cấp nước:



Nguồn nước trong nhà máy được cung cấp từ hệ thốngnước thủy cục của thành phố.

Chọn hệ thống cung cấp nước có năng suất: 1.3x1.2xN= 11m3/ngày.

Trong đó: 1.3 : hệ số sử dụng nước đồng thời. 1.2 : hệ số dự trữ của hệ thống cung cấp

nước.6.1.3. Chọn bể nước:Thể tích bể phải chứa đủ nước trong một ngày sản

xuất.Lượng nước nhà máy sử dụng trong một ngày là 11m3.Chọn bể nước có kích thước: dài x rộng x cao

=3mx3mx1.5m= 13.5m3.6.1.4. Chọn đài nước:Đài nước được đặt ở vị trí cao nhất trong nhà máy để

tạo áp lực nước trên đường ống.Chọn đài nước chứa đủ lượng nước sử dụng trong 1

giờ.Lưu lượng nước nhà máy sử dụng trong một giờ:

1.375m3/h.Chọn đài nước với thể tích là 1.5m3, đặt trên đài cao

10m.6.2. Tính điện:

Điện sử dụng trong nhà máy nhằm 2 mục đích: Để vận hành thiết bị gọi là điện động lực. Để thắp sáng và các hoạt động khác gọi là điện

dân dụng.Công suất điện động lực của nhà máy:

Pdl = 1.2 x 74 = 88.8 kW.Đây chính là công suất lắp đặt của nhà máy.Điện thắp sáng được tính một cách tương đối bằng 10%

điện động lực:Pts = 0.1 x Pdl = 8.88 kW.

Vậy công suất điện sử dụng trong nhà máy là:



P = Pdl + Pts ¿ 98 kW.

Chương 7:Mặt bằng nhà máy

Dựa vào kích thước thiết bị cũng như những tiêuchuẩn về mỹ quan, công nghệ và kinh tế, ta chọn một cáchtương đối diện tích cho phân xưởng sản xuất như sau:

- Chiều dài phân xưởng: L = 25m.- Chiều rộng phân xưởng: B = 15m.



- Tổng diện tích của phân xưởng: S = 375m2.Phòng chứa nguyên liệu có kích thước như sau:- Chiều dài: L = 5m.- Chiều rộng: B = 5m.- Diện tích: S = 25m2.Phòng chứa sản phẩm có kích thước như sau:- Chiều dài: L = 5m.- Chiều rộng: B = 5m.- Diện tích: S = 25m2.

Kết luận

Đề tài thiết kế nhà máy đòi hỏi người thực hiện phảicó kiến thức tổng hợp, có tầm nhìn bao quát, biết phốihợp đồng bộ giữa các chuyên ngành để hoàn thiện một bản



thiết kế có giá trị cao, gắn liền thực tế và có tính khảthi.

Đối với việc thiết kế và xây dựng một phân xưởngchuyên sản xuất protein đậu nành tại Việt Nam hiện nay sẽcòn nhiều vấn đề phải được phân tích kỹ càng, từ khâu tìmhiểu thị trường, lựa chọn sản phẩm, nghiên cứu công nghệ,lựa chọn thiết bị…. cho đến khả năng tiêu thụ sản phẩmtrong nước và ngay cả khả năng xuất khẩu.

Đề tài đã hoàn thành nhưng do kiến thức lẫn kinhnghiệm thực tế còn hạn chế nên khó tránh khỏi có nhữngsai sót hoặc có điểm chưa hợp lý.

- Phần tính toán xây dựng chủ yếu chỉ tham khảo phầnlý thuyết nên có thể có nhiều chỗ, nhiều số liệukhông phù hợp trong thực tế.

Sau khi hoàn thành đồ án này, về cơ bản em đã có đượcmột cái nhìn rõ hơn về công việc thiết kế, đồng thời quátrình tìm hiểu, thu thập, phân tích, tổng hợp tài liệutrong thời gian thực hiện đồ án cũng là một cách hữu hiệuđể em rèn luyện và tăng cường kỹ năng cho mình.


Thiet ke phan xuong san xuat protein concentrate

Documents

Transcript of Thiet ke phan xuong san xuat protein concentrate