BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------  -------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH: MÁY VÀ TỰ ĐỘNG HĨA CNSH&TP

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ
VÀ THIẾT BỊ SẤY PHUN ĐỂ SẢN XUẤT
BỘT ĐẬU NÀNH UỐNG LIỀN

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. LÊ NGUYÊN ĐƯƠNG

Hà Nội 2007


VŨ QUỐC HUY

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------  -------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH: MÁY VÀ TỰ ĐỘNG HÓA CNSH&TP

MÁY & TỰ ĐỘNG HĨA CNSH & TP

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ
VÀ THIẾT BỊ SẤY PHUN ĐỂ SẢN XUẤT
BỘT ĐẬU NÀNH UỐNG LIỀN

VŨ QUỐC HUY

2005-2007

Hà Nội 2007


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU…………………………………………………………....

1

PHẦN I: TỔNG QUAN………………………………………………....

3

1.1. Tổng quan về thiết bị sấy phun…………………………………......

3

1.1.1. Vài nét về thiết bị sấy phun…………………………………...........

3

1.1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng cơng nghệ, thiết bị sấy phun trong
nước và ngoài nước.....................................................................................

8

1.1.3. Một số kiểu thiết bị sấy phun đang được sử dụng và chào bán ở Việt

Nam…………………………………………………………………..........

10

1.2. Tổng quan về đậu nành và bột đậu nành……………………….....

12

1.2.1. Giới thiệu chung về đậu nành……………………………………....

12

1.2.1.1. Đặc điểm của cây đậu nành…………………………………

12

1.2.1.2. Cấu tạo hạt đậu nành…………………………………………

13

1.2.1.3. Thành phần cơ bản của hạt đậu nành…………………………

14

1.2.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ đậu nành trên thế giới và ở Việt Nam

19

1.2.1.1. Trên thế giới………………………………………………….


19

1.2.1.2. Tại Việt Nam…………………………………………………

21

1.2.3. Một số sản phẩm bột đậu nành………………………………………

24

1.2.3.1. Bột đậu nành nguyên béo……………………………………

24

1.2.3.2. Protein soya concentrated……………………………………

24

1.2.3.3. Soya Protein isolated…………………………………………

25

PHẦN II: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......

27

2.1. Nguyên liệu…………………………………………..........................

28


2.1.1. Hạt đậu nành…………………………………………………….....

28

2.1.2. Vật tư cho chế tạo thiết bị………………………………………....

28

2.2. Hoá chất và thiết bị………………………………………………....

28

2.2.1. Hố chất…………………………………………………………....

28

2.2.2. Thiết bị chính…………………………………………………........

28

2.3. Phương pháp nghiên cứu………………………………………......

29

2.3.1. Phương pháp nghiên cứu công nghệ…………………………….....

29


2.3.2. Phương pháp thiết kế thiết bị……………………………………….


32

2.3.3. Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm trên thiết bị chế tạo…..

32

PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………………

33

3.1. Xây dựng qui trình sản xuất sữa bột đậu nành uống liền bằng công
nghệ sấy phun…………………………………………………………

33

3.1.1. Khảo sát thành phần lý hóa của nguyên liệu…………………………

33

3.1.2. Nghiên cứu một số thông số kỹ thuật của qui trình cơng nghệ………

35

3.1.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của vỏ hạt tới chất lượng dịch sữa…….

35

3.1.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ngâm đến khả năng hydrat
hoá của hạt đậu nành…………………………………………


40

3.1.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của chần đến mùi, màu của dịch sữa…..

42

3.1.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ đậu: nước và ảnh hưởng của có
và khơng gia nhiệt sau xay đến khả năng trích ly của dịch sữa…………

43

3.1.2.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của có gia nhiệt và không gia nhiệt đến
mùi của dịch sữa………………………………………………………..

45

3.1.2.6. Nghiên cứu ảnh hưởng có và khơng rửa bã tới nồng độ chất khô
của dịch sữa…………………………………………………………….

47

3.1.2.7. Nghiên cứu lựa chọn phương pháp đồng hoá………………….

47

3.1.2.8. Nghiên cứu lựa chọn chất nhũ hoá và ổn định dịch sữa……….

48


3.1.2.9. Nghiên cứu các thông số kỹ thuật ảnh hưởng đến chất lượng sản
phẩm và đến khả năng sấy phun…………………………

49

3.1.2.10. Nghiên cứu công thức phối chế bột sữa đậu nành uống liền…..

55

3.1.3. Xây dựng qui trình sản xuất sữa bột đậu nành uống liền…………….

56

3.2. Thiết kế thiết bị sy phun .

59

3.2.1.
Phân
tích
chọn
kế

thiết

59

3.2.2.Tính toán hệ thống sấy phun.

61


ph-ơng

án

3.2.2.1. Chọn chế độ sấy..........................................................................

62

3.2.2.2.
Tính
toán
ẩm

62

cân

bằng

nhiệt

3.2.2.3. Chọn nguồn năng lợng .

66


3.2.2.4. Bè trÝ hƯ thèng tÝnh trë lùc vµ chän quạt..

68


3.2.2.5.
Tính
toán
sấy.

69

chiều

cao,

đ-ờng

kính

thùng

3.2.2.6. Tính toán cyclon ...................................................................

73

3.3. Cu to v nguyờn lý hoạt động của thiết bị sấy phun của đề tài…

75

3.3.1. Cấu tạo...............................................................................................

75


3.3.2. Nguyên lý hoạt động và vận hành thiết bị sấy phun ……………….

76

3.3.3. Các thông số kỹ thuật thiết bị sấy phun TBDT đạt được……………

78

3.3.4. Các hiện tượng thường xảy ra trong quá trình sấy phun nguyên nhân
và hướng khắc phục………………………………………………………..

78

3.3.5. So sánh thiết bị LPG -5 với thiết bị của đề tài (TBDT)…………….

81

3.3.6. Đánh giá chất lượng sản phẩm bột đậu nành uống liền trên thiết bị chế
tạo…………………………………………………………………………

83

3.3.6.1. Sản xuất thử và hồn thiện qui trình cơng nghệ sản xuất bột dậu
nành uống liền trên thiết bị của đề tài……………………………….

83

3.3.6.2. Đánh giá chất lượng sản phẩm chế thử trên dây chuyền sản
xuất nhỏ………………………………………………………………


88

3.3.6.3. So sánh sản phẩm của đề tài với các sản phẩm có trên thị
trường………………………………………………………………..

90

3.3.6.4. Xây dựng tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm………………

92

PHẦN IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………

93

TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………….

95

PHỤ LỤC……………………………………………………………………

97


1

LỜI MỞ ĐẦU
Đảm bảo sự cân đối hài hoà giữa các thành phần dinh dưỡng luôn là
nhân tố quan trọng để có được một cơ thể khoẻ mạnh. Đối với lứa tuổi khác
nhau nhu cầu về protein-lipid-gluxid là khác nhau song dù ở lứa tuổi nào thì

nhu cầu về protein cũng là rất lớn mà thiếu nó có thể dẫn đến còi cọc, chậm
lớn, suy dinh dưỡng, cơ thể kém phát triển. Thông thường khi nghĩ đến nguồn
protein người ta thường nghĩ đến các loại thức ăn có nguồn gốc từ động vật
(thịt đỏ) như các loại thịt, cá,...khoa học ngày nay đã chứng minh được những
thói quen sử dụng nhiều thịt đỏ có hàm lượng chất béo cao là nguyên nhân
chính gây ra các bệnh về tim mạch, huyết áp nhiều người đã bắt đầu kiểm sốt
những thói quen ăn uống của mình.
Ngồi nguồn thịt đỏ, trong thập niên gần đây thế giới đang đặc biệt quan
tâm tới các nguồn protein từ thực vật là do:
- Sự thiếu hụt protein từ việc tăng dân số trên toàn cầu.
- Những năm qua việc xuất hiện các bệnh lây chuyền từ động vật sang
người như nhiễm bệnh “bò điên” từ thịt bị, bệnh cúm gia cầm, bệnh lở
mồm nong móng của các động vật móng guốc ( lợn, dê, trâu, bị... )
- Protein từ thực vật có nhiều ưu điểm mà thịt đỏ khơng có được như:
được coi là protein sạch, giá thành rẻ, không cholesterol đặc biệt
protein từ đậu nành được coi như thực phẩm chức năng.
Theo FAO chỉ có 30% protein tiêu thụ trên tồn thế giới có nguồn gốc từ
động vật, còn lại 70% là từ thực vật.
Người ta đã chứng minh được rằng trong số tất cả các lồi thực vật thì đậu
nành là lồi có hàm lượng protein cao nhất. Khơng chỉ vậy, protein đậu nành
cịn có giá trị dinh dưỡng cao, gần tương đương với protein của thịt, chứa đầy
đủ các axit amin với tỉ lệ hết sức cân đối hài hồ, và có hệ số tiêu hố cao. Do
có giá trị cao về dinh dưỡng, giá thành rẻ hơn nhiều so với protêin động vật


2

và cịn có tác dụng ngăn ngừa một số bệnh như tiểu đường, ung thư, cao huyết
áp… nên người ta ngày càng chế biến ra nhiều loại thực phẩm có nguồn gốc
từ đậu nành (trên 300 loại) như: đậu phụ, sữa đậu nành, chao, tào phớ,

tempeh, miso, tương, Natto, bột đậu nành uống liền, bột đậu nành giàu
protein…
Để tạo ra được protêin có chất lượng cao từ hạt đậu nành ngồi việc nghiên
cứu áp cơng nghệ tiên tiến cần phải có thiết bị sấy phun có như vậy việc ứng
dụng vào thực tế sản xuất mới được chủ động và có hiệu quả.
Việt Nam là một nước nơng nghiệp đang trên đà phát triển, tình trạng thiếu
protein vẫn cịn diễn ra ở nhiều nơi đặc biệt là ở vùng sâu, vùng xa. Trong khi
đó nguồn protein vơ cùng có giá trị từ đậu nành lại chưa được tận dụng triệt
để. Cây đậu nành được trồng khắp cả nước, từ Bắc vào Nam, năng suất, sản
lượng và diện tích khơng ngừng tăng trong thời gian qua. Tuy nhiên việc chế
biến các sản phẩm từ đậu nành vẫn còn đơn điệu, thủ công, hầu hết vẫn chỉ
xoay quanh một vài sản phẩm truyền thống có giá trị dinh dưỡng cũng như
giá trị sử dụng chưa cao như sữa đậu nành, đậu phụ, tương…
Từ những cơ sở khoa học và thực tế đó tôi lựa chọn đề tài cho luận văn:
“Nghiên cứu ứng dụng công nghệ và thiết bị sấy phun để sản xuất bột
đậu nành uống liền ”
Sự thành công của đề tài sẽ góp phần tạo được các sản phẩm thực phẩm
mới, giúp cho người nơng dân có thêm cơ hội lựa chọn cách thức chế biến
nông sản thực phẩm để tạo sản phẩm có chất lượng và giá trị sử dụng cao. Tôi
hy vọng rằng sự thành công của đề tài mang lại những kết quả thiết thực có
giá trị khoa học, kinh tế và xã hội .


3

PHẦN I
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về thiết bị sấy phun
1.1.1 Vài nét về thiết bị sấy phun.
Thiết bị sấy phun dùng để sấy các nguyên liệu (vật liệu sấy) dạng

lỏng, huyền phù như: trong công nghệ sản xuất sữa bột, sữa đậu nành, bột
trứng…
1.1.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống sấy phun.
*Cấu tạo của hệ thống sấy phun: Hình I.1
1- Buồng sấy: Khơng gian để thực hiện quá trình sấy (trao đổi nhiệt ẩm,
giữa nhiệt ẩm và TNS).
2- Hệ thống đĩa ly tâm tạo sương mù.
3- Hệ thống cấp nhiệt cho tác nhân sấy.
Có thể cấp nhiệt bằng điện để năng nhiệt độ kk lên 300oC.
Có thể cấp nhiệt sơ bộ bằng hơi nước bão hòa đến: 150oC sau đó cấp bổ
sung nhiệt bằng điện lên 300oC.
Có thể cấp nhiệt bằng khói lị qua bộ trao đổi nhiệt để nâng nhiệt độ
khơng khí lên 300oC.
4- Hệ thống quạt cấp khơng khí qua bộ sưởi đốt nóng và buồng sấy sấy
sản phẩm và cuốn sản phẩm ra hệ thống lắng cyclon lắng sản phẩm.
5- Hệ thống thu hồi sản phẩm cyclon và thiết bị lọc bụi


4

Hình I.1


5

*Nguyên lý làm việc của hệ thống sấy phun :
Dịch vật liệu sấy (VLS) được bơm, nén qua vòi phun, phun vào buồng
sấy dưới dạng các hạt sương- mù, ở đây vật liệu sấy trao đổi nhiệt ẩm với tác
nhân sấy(TNS) là khơng khí khơ, được quạt hút từ khơng khí ngồi trời, đốt
nóng qua calorife, bốc ẩm và khơ dưới dạng bột được cuốn hút ra khỏi buồng

sấy qua cyclon lắng, xuống thùng chứa sản phẩm khơ, khơng khí ẩm được
quạt hút thổi qua hệ thống lắng, lọc bụi và thải ra mơi trường.
Dạng sương- mù của VLS có thể được tạo ra bằnng bơm nén dịch từ
30-200 at qua vịi phun có kết cấu đặc biệt như rãnh xoắn hoặc con quay xé
tơi dòng dịch thành từng hạt nhỏ có đường kính từ 50-100 µm.
ưu điểm của vịi phun áp lực là: Tiêu tốn ít điện năng tạo sương mù 410 w/kg dịch có năng suất cao song, nhược điểm là khơng dùng được cho
dịch có độ nhớt cao, dịch có nhiều hạt rắn, hay dễ bị bột khơ dính vào đầu
phun và dẫn đến tắc nghẽn.
VLS có thể được tạo sương mù bằng vịi phun khí động dịng khơng
khí được nén đến áp suất 1.5-5 at qua ống tăng tốc, giảm áp lực hút dịch thể
VLS và thổi vào một đĩa quay (nhờ hiệu ứng tuabin) văng, xé nhỏ dòng vật
liệu thành các hạt sương mù và thổi vào buồng sấy, ở đây VLS được tiếp xúc
với tác nhân sấy và trao đổi nhiệt ẩm khô và được hút ra cyclon lắng.
Ưu điểm của vịi phun khí động là: Nó có thể làm việc với hầu hết các
loại dịch thể VLS, đĩa ly tâm tâm quay nhờ hiệu ứng tua bin có thể dễ dàng
điều chỉnh vận tốc bằng cách thay đổi áp lực khí nén, hệ thống làm việc ổn
định. khuyết điểm là tiêu hao năng lượng cho việc tạo sương lớn (50-60 w/kg
VLS)
Ngoài ra việc tạo sương cịn có thể được thực hiện bằng đĩa quay ly
tâm. Đĩa ly tâm được quay nhờ động cơ qua bộ tăng tốc đạt đến 10.000-


6

20.000 vịng/phút xé nhỏ dịng vật liệu được rót vào trung tâm đĩa, thành hạt
sương mù trong buồng sấy và thực hiện q trình bốc ẩm đến bột khơ được
quạt hút ra cyclon lắng sản phẩm (5)
Ưu điểm của đĩa ly tâm là có thể tạo sương mù cho các loại VLS có độ
nhớt bất kỳ kể cả bột nhão. Nhược điểm là giá thành chế tạo bộ đĩa văng cao.
Bộ đĩa văng quay với vân tốc lớn đòi hỏi cơng nghệ chế tạo chính xác tuổi thọ

bộ truyền động đĩa văng có hạn.
1.1.1.2. Cách bố trí đường dẫn vật liệu sấy và tác nhân sấy trong
thiết bị sấy phun.
Trong thiết bị sấy phun sự tách ẩm diễn ra trong buồng sấy, có nhiều dạng
tương tác tách ẩm khác nhau tuỳ vào đặc thù sản phẩm và ý muốn của nhà
thiết kế sau đây là một số kiểu tương tác thường gặp

Hình I.2. Máy sấy phun đáy phẳng (Nguồn: Chương 13 Thiết bị sấy)


7

Hình I.3. Máy sấy phun đáy hình nón (Nguồn: Chương 13 Thiết bị sấy)
Sự khác nhau của thiết bị sấy phun chủ yếu là khác nhau cách bố trí vật
liệu sấy và tác nhân sấy, thực tế có một số kiểu như sau (Hình I.4)
- Kiểu (a) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều từ trên suống và
khơng khí ẩm đi ra ở dưới.
- Kiểu (b) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều từ trên nhưng ở
bên cạnh và khơng khí ẩm đi ra ở trên bên cạnh ,sản phẩm đưa ra ngồi nhờ
vít tải.
- Kiểu (c) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều từ dưới lên và
khơng khí ẩm cùng sản phẩm đi ra ở trên vào xyclon.
- Kiểu (d) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi ngược chiều ,vật liệu sấy từ
trên suống , tác nhân sấy đi từ dưới lên và khơng khí ẩm đi ra ở trên.
- Kiểu (e) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều từ dưới lên và
khơng khí ẩm đi ra ở trên.


8


- Kiểu (g) vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều nhưng vật liệu sấy
phun ở trên còn tác nhân sấy vào từ cạnh và khơng khí ẩm đi ra phía trên.
Mỗi một kiểu có những ưu, nhược điểm khác nhau, qua khảo sát các hệ
thống sấy phu thực tế tại Viện công nghiệp thực phẩm; Trường Đại Học
Dược, Trung tâm công nghệ sinh học Đại học Quốc gia Hà Nội, thơng qua tạp
chí, tài liệu trong và ngồi nước tơi thấy su hướng hiện nay các thiết bị sấy
phun đa số là sử dụng theo kiểu (a) vì kiểu này sử dụng phun đĩa nên có thể
áp dụng cho hầu hết các loại vật liệu sấy do đó phạm vi sử dụng sẽ cao hơn.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng công nghệ, thiết bị sấy phun
trong nước
Ở Việt Nam các sản phẩm sử dụng công nghệ và thiết bị sấy phun cịn ít
được biết đến, chúng ta hoàn toàn phụ thuộc vào thiết bị của nước ngồi do đó
sự áp dụng đại trà trong sản xuất cịn nhiều hạn chế.
Việc sử dụng cơng nghệ, thiết bị sấy phun chủ yếu là các công ty liên doanh
như: Nestle, Nestea, Nescafe, Vinamilk…chính vì vậy mà chất lượng sản
phẩm của các công ty này đã và đang được thị trường rất ưa chuộng, các sản
phẩm trong nước sản sản xuất theo các phương pháp cũ không thể so sánh
được.
Thực tế hiện nay các sản phẩm thực phẩm nhập ngoại cao cấp sử dụng
cơng nghệ sấy phun đã có mặt và có doanh thu lớn trên thị trường Việt Nam
như các sản phẩm sữa, bột đậu nành, trà tan, cà phê tan, bột cam, bột chanh…
Tuy nhiên, chính tại Việt Nam, chúng ta lại chưa tự sản xuất được các loại sản
phẩm này mặc dù các nguồn nguyên liệu rất dồi dào.
Nguyên nhân chính là tại các đơn vị sản xuất, nghiên cứu đều thiếu hoặc
chưa có thiết bị sấy phun. Một số các sản phẩm dạng bột như bột dinh duỡng
trẻ em, bột ngũ cỗc uống liền …chủ yếu được sản xuất theo cơng nghệ sấy
chín các ngun liệu hạt, nghiền nhỏ, trộn đường hoặc phụ gia và đóng gói.


9


Các sản phẩm này vì thế có chất lượng dinh dưỡng, giá trị cảm quan thấp,
không thể cạnh tranh được với các sản phẩm nhập ngoại. Trong khi đó, thị
trường các loại bột giải khát, bột dinh dưỡng uống liền rất rộng mở; với
nguồn nguyên liệu nhiệt đới phong phú và có chất lượng cao nhưng chúng ta
lại hồn tồn chưa tự sản xuất được trong nước.
Đứng trước thách thức này của thị trường, đòi hỏi các nhà khoa học cần
phải tìm tịi, sáng tạo, nghiên cứu và đưa ra được các sản phẩm mới phục vụ
tiêu dùng trong nước, cạnh tranh được với hàng nhập ngoại đang chiếm lĩnh
thị phần của hàng Việt Nam trên chính thị trường Việt Nam
Hiện nay, các sản phẩm đồ uống dinh dưỡng và đồ uống giải khát cao cấp
như sữa bột đậu nành uống liền được sản xuất theo công nghệ sấy phun đang
được ưa chuộng trên thị trường. Để tạo được các sản phẩm này, công nghệ và
thiết bị luôn đi liền và gắn chặt với nhau, nếu ta có cơng nghệ nhưng khơng
có thiết bị thì khơng bao giờ tạo được sản phẩm. Có thiết bị để cơng nghệ
ln ln được nghiên cứu, hoàn thiện và phát triển sẽ tạo được sản phẩm có
chất lượng cao, phù hợp thị hiếu ngày càng cao của người tiêu dùng.
Thị trường các mặt hàng bột dinh dưỡng và sữa bột rất rộng mở. Trong
những năm gần đây, thị hiếu người tiêu dùng đã dần ưa chuộng các loại đồ
uống cao cấp dạng bột tan uống liền đóng túi thay vì các loại đồ uống giải
khát có ga pha chế sẵn đóng chai hay đóng lon (soft drink). Thế nhưng, trên
lĩnh vực các loại đồ uống cao cấp dạng bột tan uống liền đóng túi tại Việt
Nam hiện nay chưa có một doanh nghiệp nào trong nước sản xuất mà mới chỉ
gia cơng đóng gói các bán sản phẩm nhập từ nước ngoài.
Đứng trước thánh thức này của thị trường, đòi hòi các nhà khoa học cần
phải tìm tịi sáng tạo nghiên cứu ra được các sản phẩm mới phục vụ người
tiêu dùng trong nước, cạnh tranh với hàng ngoại nhập chiếm lĩnh lại thị phần


10


của hàng Việt Nam trên chính thị trường Việt Nam, xa hơn có thể nghĩ tới
việc xuất khẩu.
Các sản phẩm đồ uống dinh dưỡng, đồ uống chức năng cao cấp được sản
xuất theo công nghệ sấy phun đang rất được ưa chuộng trên thị trường nước
ta, đặc biệt là ở các thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh. Các
sản phẩm này hiện nay phần lớn là nhập khẩu từ nước ngoài.
1.1.3. Một số kiểu thiết bị sấy phun đang được sử dụng và chào bán ở
Việt Nam.

Hình I.5. Một số hình ảnh thiết bị sấy phun
Đối với các nước phát triển như Mỹ, Đức, Nhật, Thụy Điển… các thiết bị sấy
phun thường có cơng suất lớn (1000 kg hơi nước/h) và giá thành rất cao hàng
chục ngàn đơ la khơng phải cơ sở nào cũng có được.
Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài với mục đích lựa chọn các thiết bị qui
mơ vừa và nhỏ phù hợp với điều kiện Việt Nam; tôi khảo sát các thiết bị của
Trung Quốc tập chung vào các thiết bị có năng suất thấp (Năng suất 5-150 kg
hơi nước/h).
Tính năng kỹ thuật một số mẫu được thể hiện trên bảng I.1.


11

Bảng I.1 : Một số mẫu thiết bị sấy phun
TT MODEL
1

LPG-5

LPG-25


LPG-50

LPG100 LPG-150

Nhiệt độ vào
0

C

2

Nhiệt độ ra 0C

3

Khả năng bốc

140-300

5

25

50

100

150


hơi nước
(kg/h)
4

Tốc độ quay

10.000-

10.000-

10.000-

10.000-

15.500-

của đĩa phun

25.000

18.000

18.000

18.000

18.000

120


120

120

150

(v/phút)
5

Đường kính

50

đĩa(mm)
6

Nguồn nhiệt

7

Cơng suất

Hơi + Điện hoặc dầu, khí ga
9

48

72

81


99

điện(Kw)
8

Kich thước(m) 1,8.0,93.2,2 3.3,2.5,1

9

Hiệu suất thu

3,7.3,2.5,1 4,6.4,2.6

5,5.4,5.7

>95

hồi bột (%)
10

Hàm ẩm

3-6

bột(%)
Nguồn: Cơng ty thương mại Hồ Thành(2006)
Từ khảo sát, nghiên cứu các thiết bị sấy phun đã có ở Việt Nam và của nước
ngoài, qua việc tra cứu tài liệu về thiết bị sấy phun tơi có thể kết luận trong



12

điều kiện hiện nay khó có thể chế tạo hệ thống thiết bị sấy phun giống như
của nước ngoài ở Việt Nam ngoại trừ thiết bị của Trung Quốc .
Để phù hợp với tình hình vật tư trong nước, đặc biệt là năng lực chế tạo tại
các nhà máy cơ khí của nước ta đề tài chọn thiết bị sấy phun của Trung Quốc
làm đối tượng nghiên cứu. Tuy nhiên thiết bị nghiên cứu phải phù hợp với
yêu cầu công nghệ, hiện đại, rẻ tiền để thay thế nhập khẩu nhằm giảm đầu tư
ban đầu cho các cơ sở sản xuất.
Sử dụng công nghệ và thiết bị sấy phun trong sản xuất các sản phẩm bột
cao cấp phục vụ cho nhu cầu ngày càng cao của xã hội là một xu hướng tất
yếu bởi lẽ trình độ khoa học kỹ thuật đã phát triển tới đỉnh cao, con người với
thời đại công nghiệp cần những đồ ăn, uống tiện lợi, gọn nhẹ nhưng phải đảm
bảo giá trị dinh dưỡng và có tác dụng “bảo dưỡng” cơ thể . Đối với nước ta
khi mà cơ hội, hội nhập đến rất gần các sản phẩm có chất lượng cao như các
loại sữa, các loại bột dinh dưỡng đang chiếm lĩnh thị trường Việt Nam, chúng
ta không tự chủ phát huy thế mạnh về nguồn nguyên liệu nông sản chúng ta sẽ
bị cạnh tranh ngay chính thị trường của ta.
1.2. Tổng quan về đậu nành và bột đậu nành
1.2.1. Giới thiệu chung về đậu nành
1.2.1.1. Đặc điểm của cây đậu nành
Đậu nành là một trong các loại cây trồng cổ nhất của nhân loại, được lồi
người biết đến từ 6-7 nghìn năm trước cơng ngun. Đậu nành có nguồn gốc
từ phương Đơng, được thuần hoá đầu tiên ở Trung Quốc.
Đậu nành thuộc họ đậu Leguminosae, họ phụ cánh bướm, Papilonoideae
(Fabaceae ). Nó có tên khoa học là Glycine max (L) Meriil. Ở Việt Nam nó
có tên gọi là đậu nành, đậu tương hay đại đậu, tên gọi này được phân biệt rõ
ràng với các loại đậu khác như đậu xanh, đậu đỏ…nhưng trên thế giới các



13

thuật ngữ như Glycine max, Soja hyspyda, hay Glycine soyja dùng để chỉ
chung cho các loại đậu mà hạt có màu vàng nhạt, nâu hoặc đen.
Đậu nành thuộc loại cây thảo, cây leo, thân mảnh, cao từ 0,8-0,9m có lơng
và cành hướng lên trên. Lá cây thường mọc cách, có 3 lá chét hình trái xoan.
Hoa trắng hay tím xếp thành chùm ở nách. Quả thường hình liềm, giống quả
đậu Hà Lan nhưng có nhiều lơng màu vàng nhạt, thắt lại giữa các hạt.
Đậu nành là loại cây ngắn ngày điển hình (70-140 ngày), có thể trồng
nhiều vụ trong năm theo cơng thức ln canh và có khả năng thích ứng rộng ở
nhiều vùng sinh thái.
Đậu nành là loại cây rất nhạy cảm với ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm. Đậu
nành ưa khí hậu nóng ẩm. Cây sinh trưởng bình thường ở 15 - 38oC. Nhiệt độ
thích hợp nhất cho sự phát triển của cây là 20-30oC, độ ẩm khơng khí là 8185%. Cây đậu nành cần độ ẩm cao trong suốt thời kỳ sinh trưởng phát triển.
Thời tiết rét và gió khơ nóng ảnh hưởng xấu đến việc ra hoa. Đậu nành có khả
năng chịu hạn nhưng khơng chịu úng, lúc ra hoa cần tránh hạn lẫn úng. Mặc
dù là cây ưa ẩm song đậu nành dễ dàng vượt qua những ngày nắng hạn kéo
dài nhờ bộ rễ cọc rất phát triển. Bộ rễ này có khả năng hình thành các nốt sần
với sự xâm nhập của vi khuẩn Phizobium Japonicum, có khả năng cố định
nitơ từ khơng khí, tạo độ phì nhiêu cho đất.
1.2.1.2. Cấu tạo hạt đậu nành
Quả đậu nành có hình dáng giống quả đậu Hà Lan, dài từ 1,5-5cm, có hình
trụ dẹt, mỗi quả chứa từ 1-4 hạt. Hạt đậu nành ở Việt Nam thường có màu
vàng nhạt nhưng trên thế giới cịn có loại đậu nành có màu nâu hoặc đen
nhưng nói chung hạt màu vàng có chất lượng cao hơn hẳn. Hạt đậu nành có
dạng hình cầu hoặc oval, to hay nhỏ tuỳ theo giống, trọng lượng 1000 hạt
khoảng 80-180g.
Cấu tạo: Gồm 3 phần



14

- Vỏ: chiếm 7-8% trọng lượng hạt
- Phôi: chiếm 2% trọng lượng hạt.
- Lá mầm: chiếm tới 90% trọng lượng hạt, là nơi tập trung chủ yếu các
thành phần dinh dưỡng của hạt đậu nành như prôtein, lipit, gluxit…
Các lá mầm được tạo nên từ các tế bào kéo dài, bên trong chứa đầy các thể
protein hình cầu, đường kính từ 2-10 micromet. Ngoài ra bên trong các lá
mầm này cịn có nhiều hạt chứa dầu đường kính từ 0,1-0,5 micromet. Các thể
protein vẫn được giữ nguyên khi nghiền vừa phải và có thể tách riêng từ bột
đã khử béo. Các thể protein này chứa phần lớn là protein của hạt (chiếm
khoảng 60-70% protein tổng số), bao gồm protein dự trữ (globulin), có thể bị
thuỷ phân trong gian đoạn hạt nảy mầm để làm chất dinh dưỡng cho phôi sinh
trường và phát triển. Còn protein cấu trúc hoặc protein chức năng như enzym
và chất kìm hãm enzym thường được định vị trong phần còn lại của vỏ tế bào.
1.2.1.3. Thành phần cơ bản của hạt đậu nành
Bảng I.2: Thành phần hoá học của hạt đậu nành
Phần

% khối

% theo trọng lượng chất khô

lượng

Protein

Nội nhũ


90

Vỏ
Lá mầm
Cả hạt

Lipid

Carbohydrate

Tro

43

23

43

5.0

8

9

1

86

4.3


2

41

11

43

4.4

100

40

20

35

4.9

Nx6.25

+Protein:
So với các loại cây trồng khác thì đậu nành là loại cây có chứa hàm lượng
protein cao nhất. Trong hạt đậu nành hàm lượng protein dao động tử khoảng
38-42% tuỳ theo từng giống, trong đó protein hoà tan chiếm 72-94%. Thành


15


phần protein hoà tan trong nước của đậu nành bao gồm chủ yếu là globulin
hay còn gọi là glixinin (84%), ngồi ra cịn có albumin (5,4%), các hợp chất
nitơ phi protein (6%).
Protein đậu nành có giá trị dinh dưỡng rất hồn chỉnh, khơng chỉ do nó có
mặt với hàm lượng lớn mà cịn do nó có chứa đầy đủ các acid amin cần thiết
cho cơ thể ở tỉ lệ cân đối hài hoà. Mặt khác, một chỉ tiêu quan trọng để đánh
giá giá trị dinh dưỡng của protein đậu nành là khả năng tiêu hóa. Người ta đã
chứng minh được rằng mức độ tiêu hóa protein của bột đậu nành là 85%, của
các dạng tinh khiết hơn như bột concentrated và isolated là 95%.
Bảng I.3 : Thành phần các acid amin có trong protein đậu nành [15]
Nguồn FAO(1970) và FAO/ WHO(1993)
Đơn vị: g/16 g Nitơ

STT

Amino axit

Đậu
nành

Lúa mì

Ngơ

Gạo

Trứng

1


Isoleucine

5,1

3,9

3,7

4,1

6,3

2

Leucine

7,7

6,9

13,6

8,2

8,8

3

Lysine


6,9

1,0

2,6

3,8

7,0

4

Methionine

1,6

1,4

1,8

3,4

3,4

5

Cystein

1,3


-

-

-

2,4

6

Phenylalanine

5,0

3,7

5,1

6,0

5,7

7

Treonine

4,3

4,7


3,6

4,3

5,1

8

Tryptophane

1,3

0,7

0,7

1,2

1,5

9

Valine

5,4

5,3

5,3


7,2

6,8

10

Histidine

2,6

1,8

2,8

-

3,6

Số liệu bảng trên cho ta thấy hàm lượng các axit amin trong đậu nành cao
hơn nhiều so với các loại lương thực khác. Do đó người ta có thể khẳng định


16

rằng đậu nành là một loại cây trồng có giá trị kinh tế cũng như giá trị dinh
dưỡng rất cao. So với protein của trứng là một nguồn protein lý tưởng, ta thấy
thành phần các axit amin trong đậu nành ít hơn, song vẫn có mặt đầy đủ tất cả
các axit amin như trong thành phần của trứng.
+ Lipid
Hạt đậu nành chứa khoảng 20% dầu có chất lượng cao, trong đó chủ yếu là

lipid tự do (17,8%), lipid liên kết chỉ chiếm 2,1%. Hàm lượng dầu trong đậu
nành phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện canh tác, ít phụ thuộc vào giống.
Dầu đậu nành có giá trị sinh học rất cao, có những đặc điểm mà mỡ động
vật khơng thể có được. Dầu đậu nành chứa 80 - 93,6 % các acid béo không no
như linoleic, oleic, linolenic…Đây cũng là các acid béo khơng thể thay thế
của cơ thể. Ngồi ra trong dầu đậu nành còn chứa các photpholipid (chiếm
khoảng 0,074-0,091% theo hàm lượng chất khô của hạt), là chất có vai trị vơ
cùng quan trọng đối với cơ thể, thường ở dạng kết hợp với protein để tham
gia vào việc vận chuyển chất béo và Cholesterol.
Ngoài ra, từ axit linoleic và liolenic có thể tổng hợp thành axit arachidonic
(vitamin F), axit này rất cần thiết cho cơ thể con người, giúp cơ thể phát triển
bình thường, chống suy dinh dưỡng và bệnh khô da
+ Glucid
Hàm lượng glucid trong đậu nành chiếm khoảng 30% theo khối lượng
tuyệt đối, song giá trị kinh tế kém hơn nhiều so vởi protein và lipid.
Glucid trong đậu nành được chia thành hai loại:
Glucid hoà tan: glucoza, rafinoza, sucroza, stachyoza.
Glucid khơng hồ tan: xelluloza(20%), hemixelluloza(50%), các
(30%), tinh bột chỉ khoảng 1%.
+ Các thành phần khác

pectin


17

- Acid phytic và muối phytat. Acid phytic được định vị trong các thể
protein đậu nành và được tách ra cùng với protein đậu nành trong quá trình
tách chiết. Sự có mặt của các chất này có thể ảnh hưởng đến tính hồ tan và
điểm đẳng điện của protein .

- Các chất khống: Hàm lượng tro trung bình trong đậu nành là 4,6%. Tro
đậu nành rất giàu sắt và kẽm.
- Các Vitamin: Đậu nành có chứa hầu hết tất cả các loại Vitamin đặc biệt là
các vitamin nhóm B như: B1-94, B2-0,22 và acid nicotinic -2,20 (mg/100g
đậu).
- Các yếu tố phản dinh dưỡng.
+ Chất ức chế Trypsin (TI)
Người ta đã tìm thấy 5 loại TI trong đậu nành. Các giống đậu khác nhau có
chứa các loại TI khác nhau. Có 2 loại TI là Kunitz(K) và Boman-Birk (B-B)
đã được tinh chế và nghiên cứu chi tiết. Cả hai loại này đều gây phình to
tuyến tụy. Khi nghiên cứu các đặc tính của chất ức chế trypsin dạng tinh thể,
Kunitz thấy rằng có sự kết hợp giữa các chất này với trypsin tạo thành một
hợp chất bền vững không thuận nghịch.
+ Các Hemaglutinin
Người ta đã xác định được có ít nhất 4 loại protein đậu nành có khả năng
gây vón cục hồng cầu thỏ và chuột. Những protein này được gọi là
hemaglutinin, nó khơng chỉ có mặt trong đậu nành mà cịn trong nhiều loại
đậu đỗ khác. Loại hemaglutinin chính được tách ra trong đậu nành là glyco
protein, trong đó chứa 4,5% manoza và 1% glucosamine. Các hemaglutinin bị
vô hoạt bởi pepsin nên có thể khơng tồn tại khi đi qua dạ dày.
+ Các saponin:
Saponin có mặt trong đậu nành với hàm lượng 0,5%. Đây là tổ hợp các
glucosit của các rươụ triterpenoid, khi thuỷ phân bằng axit sẽ cho ta rượu


18

triterpenoid và đường khử hoặc sopogenin. Saponin có tính phân cực, khơng
tan trong hexan nên cịn lại trong bột đậu nành đã tách béo. Các nghiên cứu
gần đây cho thấy saponin vô hại đối với chuột và gà ở tỷ lệ 0,5 –3 % trong

khẩu phần.Về mặt dinh dưỡng, người ta coi Saponin là một trong những yếu
tố phản dinh dưỡng song về y học thì đây lại là một trong những nhân tố quan
trọng có thể dùng điều trị một số bệnh trong đó có HIV/AIDS.
+ Các yếu tố khơng xác định:
Ngồi các chất ức chế như antitrysin và Hemaglutinin trong đậu nành cịn
có một số yếu tố gây đầy hơi, chậm lớn khác. Các yếu tố này có nhiều trong
bột đậu nành nhưng rất ít trong các sản phẩm protein dạng isolated và
concentrated. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự đầy hơi gây ra là do quá
trình lên men các đường có phân tử lượng thấp như Rafinose, Stachyose. Các
đường này có trong đậu nành với hàm lượng khoảng 3-5%. Do trong hệ tiêu
hố của người khơng có enzym alfa galactoxydaza nên các đường này được
chuyển đến ruột già trong trạng thái khơng đổi và tại đó bị lên men bởi vi
khuẩn lactic, tạo thành khí và hơi.
- Các hợp chất Phenolic
- Các hợp chất nitơ phi protein
+ Các biện pháp loại trừ các chất phản dinh dưỡng.
- Với antitrysin
Xử lý nhiệt là biện pháp chủ yếu để vơ hoạt antitrysin trong đậu nành.
Trong đó thời gian xử lý nhiệt, nhiệt độ, kích thước các phần tử, độ ẩm … là
các yếu tố ảnh hưởng đến mức độ vô hoạt TI. Sự hấp bằng hơi nước ở 1000C
trong thời gian 15 phút có thể vơ hoạt hơn 95% TI đậu nành đã loại béo dạng
mảnh dẹt. Nhờ đó khả năng tiêu hố của protein cũng cao hơn. Đối với đậu
nành nguyên hạt hoặc dạng lá mầm, sau 20 phút xử lý nhiệt chỉ vô hoạt được
một phần TI do kích thước các phần tử quá lớn. đậu nành ngâm qua đêm đến


19

độ ẩm trên 60%, chỉ cần sau 5phút xử lý nhiệt cũng loại được gần hết TI.
Theo Collins và Sander việc tách vỏ đậu nành cũng góp phần loại 4,3% hoạt

tính TI. Hạt đậu nành ngâm lên mầm trong 3 ngày, mỗi ngày tưới nước 2lần
cũng giúp loại bỏ 13,2% hoạt tính TI. Theo Rackis-1974 thì sự phá huỷ hồn
tồn các TI để đạt được hiệu quả sử dụng protein cao nhất trong một số sản
phẩm đậu nành là không cần thiết.
+ Hemaglutinin
Các hemaglutinin rất dễ dàng bị phá huỷ bởi nhiệt độ. Khoảng 1/2 lượng
hemaglutinin sẽ bị mất đi trong q trình tách chiết. Do đó hemaglutiin hồn
tồn khơng phải là vấn đề đáng lo ngại nếu các sản phẩm đậu nành được xử lý
nhiệt đầy đủ.
+ Các yếu tố gây đầy hơi
Nguyên nhân gây ra sự đầy hơi khi ăn một số sản phẩm đậu nành là sự
chuyển hố các oligosacaride ở ruột già. Có thể giảm thiểu các yếu tố này
bằng cách lên mầm hạt đậu nành, tạo ra các giống đậu nành mới có chứa ít
các đường hoà tan, hoặc xử lý bằng enzym alfa galactoxydaza.
1.2.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ đậu nành trên thế giới và ở Việt
Nam.
1.2.2.1. Trên thế giới
Đậu nành là loại cây trồng cổ xưa nhất của nhân loại nhưng phải thực sự từ
sau chiển tranh thế giới thứ II đậu nành mới thực sự phát triển cả về năng suất
và diện tích.


20

Hình I.6. Biểu đồ sản lượng và tiêu thụ đậu nành trên thế giới
từ năm 1965 đến năm 2005 - Nguồn: USDA

Nhìn vào biểu đồ trên ta thấy tình hình sản xuất và tiêu thụ đậu nành
trên thế giới ngày một tăng, lượng đậu nành sản xuất và tiêu thụ ở mức khá
cân bằng. Điều này chứng tỏ đậu nành ngày càng được trồng ở khắp mọi nơi

trên thế giới, các sản phẩm từ đậu nành ngày càng phong phú, đa dạng nên
ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi.
Bảng I.4. Sản lượng đậu nành ở một số quốc gia và trên thế giới
Nguồn: FAO Commerce Yearbook (Đơn vị: triệu tấn)
Quốc gia

1960

1970

2000

Mỹ

15113

30584

79880

Brazil

206

1509

30500

Trung Quốc


8573

11429

13000

_

_

17000

Achentina