Đồ án kỹ thuật thực phẩm Quá trình và thiết bị tiệt trùng sữa đậu nành

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
TÊN ĐỀ TÀI: QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TIỆT TRÙNG SỮA ĐẬU
NÀNH NĂNG SUẤT 500 LÍT SẢN PHẨM/GIỜ
Nhóm sinh viên thực hiện: --Lớp: --Giảng viên hướng dẫn: ---

NĂM – 2023


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến giảng
viên môn Đồ án Kỹ thuật thực phẩm cô --- đã chịu trách nhiệm giảng dạy,
truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập
vừa qua. Sự hướng dẫn tận tình, những bài giảng hấp dẫn của cơ đã giúp chúng
em có được những phương pháp học tập hiệu quả trong q trình nghiên cứu
bộ mơn này. Nhờ vào sự cố gắng tìm tịi, học hỏi, các thành viên trong nhóm -- chúng em đã hồn thành tốt môn đồ án này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tạo
điều kiện cho chúng em học tập trong mơi trường tích cực, thân thiện để chúng
em vừa có thể làm giàu tri thức, vừa có thể cải thiện phẩm chất của bản thân.
Cuối cùng, chúng em xin kính chúc cơ và tồn thể các thầy cô trong Học
viện Nông nghiệp Việt Nam ln mạnh khỏe, hạnh phúc để dìu dắt chúng em
cũng như các thế hệ trẻ trên con đường đến với thành công.

i


LỜI CAM ĐOAN
Chúng em xin cam đoan nội dung bài báo cáo này hồn tồn do các thành

viên trong nhóm --- thực hiện và sự hướng dẫn của cô Thân Thị Hương, cùng
với các tư liệu thông tin liên quan đến chủ đề. Khơng hề có sự sao chép tham
khảo từ bài làm các nhóm khác, khơng gian lận, khơng bịa đặt hay thông đồng
với bất cứ cá nhân nào. Các thành viên trong nhóm --- đã tuân thủ tốt nội quy
của lớp học và thể hiện tốt trách nhiệm của bản thân đối với môn học này.
Bài báo cáo của chúng em mặc dù đã hoàn thành nhưng do chưa có kinh
nghiệm và hạn chế về mặt kiến thức nên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót,
mong được cơ góp ý để bài báo cáo của chúng em có thể hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn và cam đoan!

ii


DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM

iii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... ii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................. 1
1.1. Tìm hiểu về cây đậu nành ................................................................................. 1
1.1.1 Nguồn gốc ...................................................................................................... 1
1.1.2. Đặc điểm của cây đậu nành ........................................................................... 2
1.2. Tìm hiểu về hạt đậu nành ................................................................................. 2
1.2.1. Đặc điểm của hạt đậu nành ........................................................................ 2
1.2.2. Thành phần hóa học trong hạt đậu nành .................................................... 4
1.3. Tìm hiểu sản phẩm sữa đậu nành .................................................................... 9
1.3.1. Khái niệm về sữa đậu nành ........................................................................... 9

1.3.2. Thành phần dinh dưỡng trong sữa đậu nành ................................................. 9
1.4. Tìm hiểu về q trình tiệt trùng UHT và cơng nghệ vô trùng ASEPTIC .. 14
1.4.1. Tiệt trùng UHT ............................................................................................ 14
1.4.2. Các hệ thống tiệt trùng UHT trên thị trường............................................... 15
1.5. Bao bì Tetra Pak .............................................................................................. 18
CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA ĐẬU NÀNH
TIỆT TRÙNG ......................................................................................................... 20
2.1. Quy trình cơng nghệ sản xuất sữa đậu nành tiệt trùng .............................. 20
2.2. Thuyết minh quy trình cơng nghệ ................................................................. 21
2.2.1. Làm sạch ..................................................................................................... 21
2.2.2. Tách vỏ ........................................................................................................ 21
2.2.3. Chần ............................................................................................................ 22
2.2.4. Nghiền ướt................................................................................................... 24
2.2.5. Lọc............................................................................................................... 24
2.2.6. Nấu .............................................................................................................. 25
2.2.7. Phối trộn ...................................................................................................... 26
2.2.8. Bài khí ......................................................................................................... 27
2.2.9. Đồng hóa ..................................................................................................... 28
2.2.10. Tiệt trùng ................................................................................................... 28
2.2.11. Chiết rót ..................................................................................................... 29
2.2.12. Sản phẩm ................................................................................................... 30
CHƯƠNG 3. CÂN BẰNG VẬT CHẤT................................................................ 31
i


3.1. Các bảng số liệu ............................................................................................... 31
3.2. Tính tốn khối lượng riêng ............................................................................. 32
3.2.1. Sữa đậu nành ............................................................................................... 32
3.2.2. Đậu nành đã tách vỏ .................................................................................... 33
3.3. Tính tốn cân bằng vật chất ........................................................................... 34

3.3.1. Rót hộp ........................................................................................................ 34
3.3.2. Tiệt trùng ..................................................................................................... 34
3.3.3. Đồng hố ..................................................................................................... 35
3.3.4. Bài khí ......................................................................................................... 35
3.3.5. Phối trộn ...................................................................................................... 36
3.3.6. Nấu .............................................................................................................. 36
3.3.7. Lọc............................................................................................................... 37
3.3.8. Nghiền ướt................................................................................................... 38
3.3.9. Chần ............................................................................................................ 39
3.3.10. Tách vỏ ...................................................................................................... 40
3.3.11. Làm sạch ................................................................................................... 40
3.4. Tính tốn chi phí tồn bộ quy trình sản xuất và giá thành sản phẩm ....... 41
CHƯƠNG 4. CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG ......................................................... 43
4.1. Những số liệu phục vụ cho tính tốn cân bằng năng lượng ........................ 43
4.2. Tính tốn cân bằng năng lượng...................................................................... 43
4.2.1. Giai đoạn 1 – Nâng nhiệt từ 40℃ lên 75℃ ................................................. 43
4.2.2. Giai đoạn 2 - Nâng nhiệt từ 75℃ lên 137℃................................................ 45
4.2.3. Giai đoạn 3 – Giữ nhiệt ............................................................................... 46
4.2.4. Giai đoạn 4 – Hạ nhiệt ................................................................................ 47
4.2.5. Tính tốn nhiệt lượng tổn thất ..................................................................... 48
CHƯƠNG 5. TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ TIỆT TRÙNG ................... 49
5.1. Tính tốn lựa chọn thiết bị tiệt trùng dạng tấm ........................................... 49
5.2. Tính số bản mỏng (tấm) sử dụng ................................................................... 51
5.2.1. Giai đoạn 1 – Nâng nhiệt từ 40℃ lên 75℃ ................................................. 52
5.2.2. Giai đoạn 2 – Nâng nhiệt từ 75℃ lên 137℃ ............................................... 53
5.2.3. Giai đoạn 3 – Giữ nhiệt ............................................................................... 53
5.2.4. Giai đoạn 4 – Hạ nhiệt ................................................................................ 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 55

ii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tìm hiểu về cây đậu nành
1.1.1 Nguồn gốc
Năm 1737, Carl von Linné – một nhà thực vật học người Thuỷ Điển đã
đặt tên khoa học Glycine max cho đậu nành trong ấn bản đầu tiên của quyển
Genera Plantarum của mình. Glycine là một từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là "ngọt
ngào" và nó áp dụng cho tất cả các loài cây họ đậu. Từ max có nghĩa là "lớn",
dùng để chỉ các nốt sần lớn trên cây đậu tương.
Nó được biết đến là lồi cây bản địa của Trung Quốc, là một trong những
loại cây trồng cổ nhất của Viễn Đông và dần dần được lan truyền ra khắp thế
giới (châu Âu, châu Mỹ…). Trong nhiều thế kỷ, người Trung Quốc và các dân
tộc Đông Á khác, bao gồm Nhật Bản, Hàn Quốc và Đơng Nam Á, đã sử dụng
đậu trong nhiều hình thức khác nhau như một trong những nguồn cung cấp
protein và dầu ăn quan trọng nhất. Vì lượng protein được sản xuất từ đậu nành
trên mỗi đơn vị diện tích đất là cao hơn bất kỳ loại cây trồng nào khác, loại hạt
đậu nhỏ bé này đã được gọi là "viên ngọc vàng," "kho báu vĩ đại," "protein kỳ
diệu của thiên nhiên" và "thịt của đồng ruộng". Hiện nay, loại hạt đậu này được
một số người xem như là một vũ khí chống lại nạn đói tồn cầu và một nguồn
cung cấp protein của tương lai.
Quê hương của đậu nành là Đơng Á, nhưng ngày nay 45% diện tích trồng
đậu nành và 55% sản lượng đậu nành của thế giới nằm ở Mỹ. Nước Mỹ sản
xuất 75 triệu tấn đậu nành năm 2000, trong đó hơn 1/3 được xuất khẩu. Các
nước sản xuất đậu nành lớn khác là Brazil, Argentina, Trung Quốc và Ấn Độ.
Tại Việt Nam, đậu nành được trồng nhiều ở miền núi, vùng trung du phía
Bắc (Cao Bằng, Sơn La, Bắc Giang), chiếm hơn 40% diện tích đậu nành cả
nước, ngồi ra, cịn trồng nhiều ở các tỉnh Hà Tây, Đồng Nai, Đắc Lắk và Đồng
Tháp. Theo ông Nguyễn Trí Ngọc – Cục trưởng Cục trồng trọt, mỗi năm cả
1

nước trồng khoảng 200 nghìn ha đậu nành, chủ yếu vụ đơng, với sản lượng
khoảng 300 nghìn tấn/năm. Tuy vậy sản lượng này mới đáp ứng được 25% nhu
cầu sử dụng trong nước và nhu cầu này tăng bình quân 10%/năm.
1.1.2. Đặc điểm của cây đậu nành
Cây thuộc loại thân bụi cao từ 0,75 – 1,25 m, phân nhánh thưa hoặc dày
tùy theo giống và điều kiện trồng trọt. Đây là cây ngắn ngày, phát triển tốt nhất
ở vùng nhiệt đới, ưa sáng, ưa nhiệt, chịu hạn. Điều kiện để cây đậu nành phát
triển tốt khi pH của đất trồng dao động từ 6.0 – 6.5; nhiệt độ môi trường khoảng
25 – 30℃ với lượng mưa: 500 – 700mm. Vậy nên cây thường được trồng vào
cuối mùa xuân, đầu mùa hè.

Hình 1.1. Cây đậu nành
1.2. Tìm hiểu về hạt đậu nành
1.2.1. Đặc điểm của hạt đậu nành
Hạt đậu nành có nhiều hình dạng khác nhau từ hình bầu dục, hình trịn
(trịn dẹt hay trịn dài). Màu sắc hạt có thể là vàng xanh, xám, nâu hoặc đen và
2


các màu trung gian. Phần lớn là màu vàng, loại đậu nành vàng là loại tốt thường
được ưa chuộng. Có 3 loại kích thước hạt là to, trung bình và nhỏ. Khối lượng
trung bình dao động 18 – 20g/100 hạt. Cấu trúc hạt đậu nành gồm 3 thành phần:
vỏ hạt, phơi, tử diệp. Trong đó phần vỏ chiếm khoảng 8% khối lượng hạt, là
lớp ngồi cùng, thường có màu vàng hay màu trắng. Vỏ bảo vệ phôi mầm chống
lại nấm và vi khuẩn. Phôi chiếm 2% khối lượng hạt, là rễ nảy mầm – phần sinh
trưởng của hạt khi hạt lên mầm. Tử điệp gồm hai lá mầm tích trữ nguồn dinh
dưỡng của hạt, chiếm phần lớn khối lượng hạt (khoảng 90%), chứa hầu hết chất
đạm và chất béo của hạt (Mai Lê & cs., 2013).

Hình 1.2. Hạt đậu nành

Hình 1.3. Cấu trúc hạt đậu nành
3


1.2.2. Thành phần hóa học trong hạt đậu nành
Hạt đậu nành là một loại nguyên liệu thực vật rất giàu protein.
Bảng 1.1. Thành phần tương đối trong hạt đậu nành và các phần cấu
trúc của chúng
Thành phần
hạt
Nguyên hạt
Nhân (tử điệp)
Vỏ hạt
Phơi

Tỷ lệ
(%)
100
90
8
2

Protein
40
43
9
41

Thành phần hố học
(% theo cơ sở khơ)
Lipid
Carbohydrate Tro
20
35
5
23
29
5
1
86
4
11
43
4,4
(Wolf & Cowan, 1975)

Trong thành phần hoá học của đậu nành, người ta thường chỉ quan tâm
đến hai nhóm protein và lipid. Nhóm carbohydrate của đậu nành khơng thuộc
loại có giá trị dinh dưỡng cao.
a) Độ ẩm
Hàm lượng ẩm của hạt đậu nành quyết định rất nhiều đến điều kiện bảo
quản. Vì nồng độ nước của hạt đậu chín được lưu trữ thường là khoảng 13% để
đảm bảo tính ổn định trong quá trình lưu trữ, nên dựa trên cơ sở ướt, hạt đậu
nành chứa khoảng 35% protein, 17% lipid, 31% carbohydrate và 4,4% tro (K.
Liu, 1997). Vỏ đậu nành chín chứa khoảng 7 – 8% độ ẩm (Ibrahim & cs., 1990).
b) Protein và thành phần amino acid
Trong thành phần hoá học của đậu nành, thành phần protein chiếm một tỉ

lệ rất lớn. Protein đậu nành được tạo bởi các amino acid, trong đó có đủ các
loại amino acid khơng thay thế (ngoại trừ hàm lượng methionine thấp), còn các
amino acid khác có hàm lượng khá cao và cao tương đương với lượng amino
acid có trong thịt và một số thực phẩm quan trọng.

4


Hàm lượng protein tổng dao động trong hạt đậu nành từ 29,6 – 50,5%,
trung bình 36 – 40%. Các nhóm protein đơn giản (% so với tổng số protein):
albumin (6 – 8%), glubulin (25 – 34%), glutein (13 – 14%), prolamin chiếm
lượng nhỏ khơng đáng kể. Có thể nói protein đậu nành gần giống protein của
trứng nhất.
Bảng 1.2. Thành phần các amino acid không thay thế trong đậu
nành và một số thực phẩm quan trọng (g/100g protein)
Amino acid

Đậu nành

Trứng

Thịt
bò

Sữa
bò

Gạo

Leucine

Isoleusine
Lysine
Phenylalanine
Threonine
Tryptophan
Valine
Methionine

7,84
4,48
6,40
4,96
3,84
1,28
4,80
1,28

8,32
5,60
6,24
5,12
5,12
1,76
7,52
3,20

8,00
5,12
2,12
4,48

4,64
1,21
5,28
2,72

10,24
5,60
8,16
5,44
4,96
1,44
7,36
2,88

8,26
3,84
3,68
4,80
3,36
1,28
5,76
2,08

Giá trị được
đề nghị bởi
FAO – OMS
4,8
6,4
4,2
2,8

2,8
1,4
4,2
2,2

Ngồi ra, protein đậu nành cịn chứa 2 thành phần không mong muốn là:
trypsin inhibitor (TI) và hemoglutinin. Trypsin inhibitor (TI) làm ức chế
enzyme trypsin tiêu hố protein của động vật, do đó cần phải loại bỏ trong q
trình chế biến (bằng nhiệt…). Cịn Hemagglutinin là protein có khả năng kết
hợp với hemoglibin, làm hemoglobin giảm hoạt tính.
c) Lipid
Hàm lượng lipid trong đậu nành dao động từ 13,5 – 24%, trung bình chiếm
18% trọng lượng chất khơ. Trong nhóm lipid của đậu nành có 2 thành phần
được xem là quan trọng chiếm khoảng 20% trọng lượng chất khơ của hạt. Lipid
có nhiều ở nhân hạt đậu nành. Trong nhóm lipid của hạt đậu nành có hai thành
phần chính là glyceride và lecithin.

5


Glyceride đậu nành chứa nhiều acid béo không no, khoảng 50 – 60%
linoleic acid (C18:2 ) nên dầu đậu nành được xem là dầu thực phẩm có giá trị
sinh học cao. Tuy nhiên, cũng vì chứa nhiều acid béo khơng no nên dầu đậu
nành rất dễ bị oxi hoá dẫn đến dễ bị hư hỏng trong quá trình bảo quản.
Lecithin đậu nành chiếm 3% trọng lượng hạt, là một loại phosphatidyl
phức tạp và được sử dụng nhiều làm chất nhũ hố, chất chống oxi hố trong
cơng nghiệp thực phẩm (ví dụ: magarine, bánh kẹo, chocolate…), trong dược
phẩm và mỹ phẩm.
Do tính chất của lipid là tan trong dung mơi hữu cơ không phân cực (ete
etylic, ete dầu hoả, benzen, chloroform…) và khơng tan trong nước, nhẹ hơn

nước. Nhờ những tính chất này, người ta dùng dung mơi thích hợp để trích ly
lipid từ hạt đậu nành.
Các hợp chất màu (chlorophyll, carotene…) có hàm lượng trong hạt và
trong dầu rất ít, nhưng cường độ màu rất mạnh, tan mạnh trong dầu, nhất là khi
nhiệt độ tăng. Do đó, phương pháp ép dầu nóng cho sản phẩm đậm màu hơn so
với phương pháp ép dầu nguội.
Hạt còn non hay bảo quản hạt đậu nành ở điều kiện ẩm ướt, nhiều sâu mọt
thì lượng acid béo tự do càng lớn làm phẩm chất hạt kém.
d) Carbohydrate
Carbohydrate trong đậu nành chiếm khoảng 34% khối lượng khơ, trong
đó hàm lượng tinh bột khơng đáng kể. Carbohydrate được chia làm 2 loại:
đường tan (10%) và chất xơ không tan (20%). Đường tan (10%) gồm sucrose
5%, stachyose 4% và raffinose 1%. Chất xơ không tan (20%) gồm hỗn hợp
polysaccharide và dẫn xuất của chúng, chủ yếu là cellulose, hemicellulose và
các hợp chất của pectic acid.
Bảng 1.3. Thành phần carbohyrate của đậu nành
Carbohydrate

Hàm lượng %
6


Cellulose
Hemicellulose
Stachyose
Raffinose
Saccharose
Các loại đường khác

4,0

15,4
3,8
1,1
5,0
5,1

e) Chất khoáng
Thành phần khoáng chiếm khoảng 5% trọng lượng khơ của hạt đậu nành.
Trong đó, đáng chú ý nhất là calci, phospho, mangan, kẽm, sắt.
Bảng 1.4. Thành phần chất khoáng của hạt đậu nành
Chất khoáng
Calci
Phospho
Mangan
Kẽm
Sắt

Tỷ lệ (%)
0,16÷0,47
0,41÷0,82
0,22÷0,44
37mg/kg
90÷150mg/kg

f) Vitamin
Hạt đậu nành chứa nhiều loại vitamin cần thiết cho sự phát triển của cơ
thế, nhưng hàm lượng vitamin trong đậu nành rất thấp và dễ bị tổn thất trong
quá trình chế biến. Trong đậu nành chứa nhiều vitamin khác nhau, trừ vitamin
A, vitamin D, vitamin B9 và vitamin B12.
Bảng 1.5. Thành phần vitamin trong 100g phần ăn được của hạt đậu

tương
Vitamin
Vitamin C (Ascorbic acid)
Vitamin B1 (Thiamine)
Vitamin B2 (Riboflavin)
Vitamin PP (Niacin)
Vitamin B5 (Pantothenic acid)
Vitamin B6 (Pyridoxine)
Folat (Folate)
Vitamin B9 (Folic acid)

Đơn vị
mg
mg
mg
mg
mg
mg
μg
μg

Hàm lượng
4
0.54
0.29
2.3
0.793
0.377
375
0

7


Vitamin H (Biotin)
60
μg
Vitamin B12 (Cyanocobalamine)
0
μg
Vitamin A (Retinol)
0
μg
Vitamin D (Calciferol)
μg
Vitamin E (Alpha-tocopherol)
mg
0.85
Vitamin K (Phylloquinone)
47
μg
(Bảng thành phần thực phẩm Việt Nam, Viện Dinh dưỡng, 2007)
g) Một số enzyme trong đậu nành
Đậu nành cũng như tất cả các hạt khác đều chứa enzyme cần thiết cho quá
trình nảy mầm. Trong hạt đậu nành chứa các enzyme như: urease, lipase,
phospholipase, lipoxygenase, amylase. Lipase thuỷ phân glycerid tạo thành
glycerine và acid béo. Phospholipase thuỷ phân este của acetic acid. Về mặt
dinh dưỡng, enzyme thường được nhắc đến là urease, enzyme này chống lại sự
hấp thụ các chất đạm qua thành ruột mà lại có nhiều trong đậu nành sống, do
đó khơng nên ăn đậu nành sống. Về mặt công nghệ, enzyme quan trọng trong
đậu nành là lipoxygenase, vì nó xúc tác cho q trình oxy hóa acid béo khơng

bão hịa bởi O2 , gây mùi hôi cho đậu nành. Amylase là enzyme thuỷ phân tinh
bột, gồm 2 loại là α-amylase và β-amylase, chiếm một tỷ lệ khá lớn trong hạt
đậu nành. Người ta thường bổ sung amylase trong các chế phẩm đậu nành như
bột sữa đậu nành, có tác dụng tăng cường sinh lực, chống suy dinh dưỡng ở trẻ
em.
h) Tro
Trong đậu nành, tro chiếm 5% về khối lượng chất khô.
Bảng 1.6. Thành phần tro của đậu nành theo phần trăm chất khô
Thành phần
P2 O5
SO3
K2O
Na2 O
CaO

Hàm lượng
0,6 – 2,18%
0,41 – 0,44%
1,91 – 2,64%
0,38%
0,23 – 0,63%
8


Cl
MgO
Chất khác

0,025%
0,22 – 0,55%

1,17%

1.3. Tìm hiểu sản phẩm sữa đậu nành
1.3.1. Khái niệm về sữa đậu nành
Sữa đậu nành là sản phẩm thu được từ quá trình nấu dịch sữa đậu (tức
dung dịch thu được khi tiến hành trích ly hạt đậu nành). Đây là dạng nhũ tương
có giá trị dinh dưỡng tương tự sữa bị, có ưu điểm là tránh được những bệnh
truyền nhiễm từ động vật lây sang. Ngồi ra, do khơng có đường lactose, sữa
đậu nành đặc biệt dùng rất tốt cho người già, người bệnh tiểu đường, táo bón
và trẻ em bị dị ứng với sữa động vật (sữa bò, sữa dê,..). Sữa đậu nành là một
nguồn dinh dưỡng giàu protein và vitamin nhóm B, trong sữa đậu nành có chứa
chất isoflavones có tác dụng làm giảm LDL (cholesterol có hại). Tuy nhiên
trong sữa đậu nành khơng có nhiều Calcium nên các nhà sản xuất thường bổ
sung Calcium vào sản phẩm.

Hình 1.4. Sữa đậu nành tiệt trùng

1.3.2. Thành phần dinh dưỡng trong sữa đậu nành
Theo TCVN 12443-2018 về sữa đậu nành do tổng cục đo lường chất
lượng thẩm định ta có bảng sau:
9


Bảng 1.7. Hàm lượng protein của sữa đậu nành
Loại sản phẩm

Hàm lượng protein (g/100ml)

Sữa đậu nành

Không nhỏ hơn 2,0

Thức uống từ đậu nành

Từ 0,8 đến dưới 2,0

Dưới đây là bảng giá trị dinh dưỡng trung bình có trong 100ml sữa đậu
nành.
Bảng 1.8. Bảng giá trị dinh dưỡng trung bình trong 100ml sữa đậu
nành
Thành phần
Năng lượng/Energy

Đơn vị
Kcal

Giá trị
52,00

Nước

g

88,6

Protein

g

4,40

Chất béo

g

2,50

Carbohydrate

g

3,80

Tro

g

0,62

Calcium

mg

8,50

Sodium

mg

2,50

Phosphorus

mg

60,30

Sắt

mg

1,5

Vitamin B1

mg

0,04

Vitamin B2

mg

0,02

Niacin

mg

0,62

(Standard Tables of Food Composition in Japan, 2015)
a) Hạt đậu nành
Đậu nành là ngun liệu chính trong cơng nghệ sản xuất sữa đậu nành vì
vậy nên chất lượng đậu nành hạt trước khi đưa vào sản xuất rất quan trọng. Nó
10


quyết định tỉ lệ thu hồi protein và chất lượng sản phẩm đặc biệt là giá trị cảm
quan, do đó đậu nành phải được lựa chọn đúng tiêu chuẩn.
Các yêu cầu đầu tiên đối với nguyên liệu hạt đậu nành: đầu tiên là phải
chín thành thục về phương diện sinh lý, loại bỏ những hạt non, lép; tiếp theo,
hạt phải khơ, sạch, khơng sâu, khơng mọt, khơng có mùi hơi thối; độ ẩm thấp
(10 – 14 %); vỏ hạt nguyên vẹn, nhẵn và có màu vàng sẫm. tránh những hạt có
vỏ màu xanh; hạt nứt khơng q 5% khối lượng, hỏng không quá 2% khối
lượng, hạt xanh không quá 2%, tạp chất không quá 3% khối lượng.
b) Nước
Đây là thành phần cơ bản không thể thiếu trong sản xuất sữa đậu nành.
Nước chiếm 70 – 80 % trong sữa đậu nành thành phẩm. Thành phần, các tính
chất lý hóa, vi sinh của nước sẽ có ảnh hưởng trực tiếp đến kỹ thuật sản xuất và
chất lượng sản phẩm. Do đó, nước dùng trong sản xuất sữa đậu nành phải có
yêu cầu nghiêm ngặt. Về chỉ tiêu cảm quan, nước sản xuất phải là nước sạch,
trong suốt, không màu, không mùi, khơng có vị lạ. Về chỉ tiêu hố học, pH = 6
– 7, là loại nước mềm, hàm lượng các muối và kim loại phải theo chỉ tiêu cho
phép. Về chỉ tiêu vi sinh: khơng có vi sinh vật gây bệnh, tổng số vi sinh vật
hiếu khí dưới 100 con/ml...
c) Đường
Lượng đường trong nước giải khát chiếm khoảng 8 – 10%. Ngồi việc
cung cấp năng lượng đường cịn có tác dụng điều chỉnh hài hoà giữa độ chua,
độ ngọt và mùi thơm của nước giải khát, có thể sử dụng nhiều loại đường khác

nhau. Tuy nhiên thông dụng nhất vẫn là đường saccharose bởi saccharose
khơng có hậu vị xấu.
Trong sữa đậu nành lượng đường chiếm khoảng 3-10%, có thể sử dụng từ
nhiều nguồn khác nhau, nhưng thông dụng nhất là đường saccarose kết tinh

11


(dạng đường tinh luyện (RE) hay đường cát trắng (RS) trong đó đường cát trắng
chia làm 3 hạng: thượng hạng, hạng 1, hạng 2).
Ngồi đường kết tinh có thể sử dụng đường khác: đường nước, đường
tán… Tuy nhiên chất lượng không tốt bằng đường kết tinh về mặt cảm quan.
Đường là thành phần chính trong nước giải khát và mức độ quan trọng chỉ
đứng sau nước, nó ảnh hưởng lớn đến chất lượng nước giải khát nói chung và
sữa đậu nành nói riêng. Đường được bổ sung vào sữa đậu nành ngồi mục đích
cung cấp năng lượng cịn có tác dụng điều vị và mùi thơm của sữa.
d) Phụ gia
 Chất nhũ hóa lecithin (E322)
Lecithin là chất hoạt động bề mặt có nguồn gốc tự nhiên như đậu nành,
hoa hướng dương, lòng đỏ trứng…. Nhiều thập niên trước đây lecithin từ lòng
đỏ trứng được sử dụng trong sản xuất magarine. Tuy nhiên, vì quá đắt nên hiện
nay các loại lecithin có mặt trên thị trường hầu hết được sản xuất từ đậu nành
với cái tên thương mại Lecithin. Lecithin trong tự nhiên bao gồm hỗn hợp của
các phospholipid và các lipid khác, hầu hết phospholipid trong lecithin là
phosphatidylcholine (PC), phosphotidyletanolamine (PE), phosphatidylinositol
(PI) với tỷ lệ tương ứng khoảng 41%, 34%, 19%; còn 9% là của các
phospholipid khác (các tỉ lệ trên có trong lecithin của đậu nành). Cấu trúc của
lecithin bao gồm phần ưa nước tồn tại dưới dạng ion là một trong các gốc PC,
PE, PI. Trong khi đó thì phần kỵ nước chứa hai acid béo. Lecithin trong tự
nhiên là có giá trị HLB xấp xỉ 8, vì vậy chúng khơng thích hợp dùng để ổn định

hệ nhũ tương O/W hoặc W/O khi sử dụng độc lập. Khi sử dụng kết hợp chúng
với những chất nhũ hoá khác sẽ có hiệu quả hơn. Ngồi ra, lecithin khi được
thuỷ phân bằng con đường hoá học hoặc enzyme để phá vỡ bớt các phần hydro
cacbon kỵ nước sẽ tạo thành các chất hoạt động bề mặt có khả năng ổn định hệ

12


nhũ tương O/W. Lecithin là chất tạo nhũ cho phép trộn chất béo với thực phẩm
hòa tan trong nước.
 Chất ổn định carrageenan (E407)
Carrageenan được chiết xuất từ tảo biển. Carrageenan là một dạng phức
hợp của nhiều polymer khác nhau. Có ba loại carrageenan chính được sản xuất:
kappa, iota và lambda. Trong đó, kappa có thể tạo gel chắc, do có mặt ion kali,
thường sử dụng cho sản phẩm từ sữa và được sản xuất chủ yếu từ tảo Eucheuma
cottonii. Iota giúp tạo gel mềm, do có sự hiện hiện của ion calci. Được sản xuất
chủ yếu từ tảo Eucheuma spinosum. Cuối cùng là lambda khơng tạo gel, do có
sự hiện hiện của ion natri, được sử dụng như chất làm đặc. Được sản xuất chủ
yếu từ tảo Gigartina trồng tại Nam Mỹ.

Hình 1.4. Cấu tạo hố học của 3 loại carrageenan
Tất cả các carrageenan đều là các polysaccharide có khối lượng phân tử
lớn, được tạo bởi các galactose và các 3,6 anhydrogalactose (3,6 – AG), có cả
loại có gốc sulfite và khơng có gốc sulfite. Các phân tử này được nối với nhau
qua liên kết glycosidic 1,4. Carrageenan được dùng trong hệ thống thực phẩm
có thành phần sữa và nước để ổn định sự lơ lửng. Gel giữ cho nhũ tương của
sữa với nước được bền vững, không bị phân lớp. Khả năng của carrageenan để
ổn định sữa phụ thuộc vào số và vị trí các nhóm sulfate trong carrageenan.
13

Anion sulfate của carrageenan liên kết giữ các cation Ca2+ , K + có mặt trong
sữa, cũng như liên kết với các đuôi mang điện của các phân tử protein tạo thành
phức hợp protein – carrageenan giúp chúng có thể tồn tại trong hệ phân tán như
chất keo ổn định. Mức độ tạo gel với sữa của các carrageenan cũng khác nhau:
κ-carrageenan và ι-carrageenan không tan trong sữa lạnh, do đó gel chỉ được
tạo thành trong q trình chuyển biến từ nóng (đun) sang lạnh. λ-carrageenan
hồ tan trong sữa lạnh, do đó khơng cần đun nóng vẫn tạo nhũ tương bền với
sữa. Tổ chức FDA của Mỹ đã xếp carrageenan vào danh mục các chất an toàn
đối với các sản phẩm thực phẩm (Đàm Sao Mai & cs., 2011). Lượng dùng
carrageenan trong các sản phẩm thực phẩm khoảng từ 0,1 – 1% (Phạm Hồng
Hải & cs., 2007).
1.4. Tìm hiểu về q trình tiệt trùng UHT và cơng nghệ vơ trùng ASEPTIC
1.4.1. Tiệt trùng UHT
Tiệt trùng là quá trình nhằm tiêu diệt tất cả các loại vi sinh vật (vi khuẩn,
nấm men, nấm mốc), kể cả dạng bào tử của chúng trong thực phẩm và làm vô
hoạt bất thuận nghịch enzyme ở nhiệt độ cao (thường khoảng 120 – 140℃) với
thời gian xử lý nhiệt khác nhau. Nhờ đó sản phẩm được tiệt trùng có thể bảo
quản trong một thời gian dài mà không cần bảo quản lạnh hoặc sử dụng thêm
bất kỳ chất bảo quản nào.
Tiệt trùng UHT là phương pháp tiệt trùng với nhiệt độ cao trong thời gian
ngắn (ultra high temperature/ short time – UHT). Sản phẩm được gia nhiệt đến
nhiệt độ rất cao (132 – 140℃) bằng các thiết bị trao đổi nhiệt, quá trình nâng
nhiệt và giữ nhiệt chỉ trong khoảng vài giây đến vài chục giây, sau đó sản phẩm
được làm nguội nhanh chóng (thường là 25℃). Ưu điểm của phương pháp này
là giảm lượng vi sinh vật sống thấp xuống dưới mức chấp nhận được mà lại
giúp sản phẩm giữ được chất lượng cảm quan, bảo vệ giá trị dinh dưỡng, giảm
thiểu tối đa việc hao hụt vitamin và khống chất. Ngồi ra, lượng tiêu thụ năng
14

lượng trong quá trình vận hành thấp giúp bảo vệ mơi trường. Nhược điểm là
chi phí đầu tư và vận hành cao, hệ thống thiết bị phức tạp.

(Nguyễn Long Duy, 2015)
Đồ thị 1.1. Đường cong biểu diễn sự biến đổi hoá học của sản phẩm
và khả năng diệt bào tử khi nhiệt độ tăng
1.4.2. Các hệ thống tiệt trùng UHT trên thị trường
Có 2 loại hệ thống: gián tiếp và trực tiếp. Hệ thống gián tiếp gồm: trao đổi
nhiệt dạng ống, trao đổi nhiệt dạng bề mặt (scraped – surface heat exchangers),
trao đổi nhiệt dạng tấm bản (vỉ). Hệ thống trực tiếp bao gồm dạng phun hơi và
làm lạnh nhanh hoặc dạng hoà hơi và làm lạnh nhanh.
 Về thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản
Cấu tạo của thiết bị gồm các tấm thép không gỉ, mỏng, giống nhau được
ép song song trên một giá đỡ và được làm kín bởi các gioăng cao su. Gioăng
cao su định hướng dòng lưu chất và ngăn hai dòng lưu chất trộn lẫn với nhau.
Các rãnh đặc biệt được thiết kế trên các tấm để tăng cường độ nhiễu loạn của
dòng chảy lưu chất do đó truyền nhiệt tốt hơn.
15


Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên lý sau: hai dịng lưu chất nóng và
lạnh này sẽ được định hướng chảy xen kẽ với nhau giữa các tấm kim loại và
trao đổi nhiệt nhiệt với nhau. Chiều di chuyển của các lưu chất là xuôi chiều
hoặc ngược chiều nhau. Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt bằng diện tích của một
tấm nhân với số tấm của thiết bị.
Thực phẩm dạng lỏng rất thích hợp để sử dụng thiết bị này miễn là chúng
có độ nhớt thấp (μ< 5 Pa s). Nếu là thực phẩm dạng rắn thì có đường kính hạt
phải nhỏ hơn 0,3cm, nếu lớn hơn sẽ bị mắc kẹt lại giữa các tấm và bị cháy khi
gia nhiệt. Lưu lượng dịng trong thiết bị có thể đạt từ 5000 đến 20 000 kg/h. Hệ

số truyền nhiệt đối lưu cao h = 2400 – 6000 W/m2 ℃.
Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm có nhiều ưu điểm, đầu tiên là việc
bảo dưỡng sẽ đơn giản. Tiếp theo, nhờ cấu trúc dạng chảy rối nên cáu cặn sinh
ra trên tấm là ít hơn so với các loại thiết bị trao đổi nhiệt khác nên việc vệ sinh
dễ dàng, không phải làm vệ sinh thường xuyên. Thuận lợi cho việc điều chỉnh
công suất bằng cách lắp thêm hoặc tháo bớt các tấm vào khung. Ngồi ra cịn
giúp tiết kiệm năng lượng bằng cách tái sử dụng nhiệt.
Tuy nhiên, nhược điểm là chỉ dùng cho thực phẩm có độ nhớt thấp, thực
phẩm lỏng, chi phí đầu tư thiết bị lớn, địi hỏi nhà máy phải duy trì bầu khí
quyển vơ trùng giữa khâu chế biến và đóng gói sản phẩm, nhiệt độ tiệt trùng
quá cao có thể làm cho lipid bị ơi hố, protein bị biến tính gây đơng tụ ở sữa
làm giảm chỉ tiêu chất lượng sản phẩm.

16


Hình 2.6. Cấu tạo thiết bị tiệt trùng dạng tấm

Hình 2.7. Dòng chảy của lưu chất trong thiết bị tiệt trùng dạng tấm
1.4.3. Công nghệ vô trùng ASEPTIC

17


Aseptic là cơng nghệ trong đó sản phẩm đã tiệt trùng được chiết rót và bao
gói trong điều kiện vơ trùng.

Sơ đồ 1.1. Nguyên tắc của công nghệ sản xuất vơ trùng ASEPTIC
1.5. Bao bì Tetra Pak
Bao bì Tetrapak là loại bao bì màng ghép rất nhẹ nhằm mục đích vô trùng,

đảm bảo chất lượng tuơi, nguyên cho sản phẩm giàu dinh dưỡng và vitamin từ
nguồn nguyên liệu. Bao bì nhẹ, có tính bảo vệ mơi trường, tiện ích cho sử dụng,
chuyên chở, phân phối và bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ thường với thời gian
dài. Bản chất của phương pháp này là tiệt trùng riêng lẻ thức uống dạng lỏng
và bao bì, sau đó rót định lượng dịch thực phẩm vào bao bì và hàn kín trong
mơi trường vơ trùng.
Có 5 loại bao bì Tetra Pak: TCA (Tetra Classic® Aseptic), TFA (Tetra
Fino™ Aseptic), TWA (Tetra Wedge™ Aseptic), TBA (Tetra Brik® Aseptic),
TPA (Tetra Prisma® Aseptic). Mỗi bao bì có 6 lớp bảo vệ sản phẩm bên trong.

18


Hình 1.7. Các lớp bao bì tiệt trùng Tetra Pak
Những ưu điểm của bao bì Tetra Pak bao gồm: giảm tổn thất tối đa hàm
lượng vitamin (giảm hơn 30% so với chai thuỷ tinh); đảm bảo cho sản phẩm
không bị biến đổi màu, mùi; ở nhiệt độ thường thời gian bảo quản thực phẩm
dài hơn so với các loại bao bì khác; ngăn cản sự tác động của ánh sáng và O2 ;
dễ dàng vận chuyển và sử dụng; có thể tái chế nên giảm thiểu được ô nhiễm
môi trường; đảm bảo cho sản phẩm được vô trùng tuyệt đối. Song, bao bì này
khơng có khả năng chịu nhiệt độ cao nên khơng thể làm bao bì cho các sản
phẩm thực phẩm cần tiệt trùng ở nhiệt độ cao. Bao bì Tetra Pak chỉ áp dụng
trên dây chuyền đóng gói vô khuẩn.

19