Công nghệ chế biến sữa đậu nành

Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 98 Bài 4 CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA ĐẬU NÀNH Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 99 I. TỔNG QUAN I.1. Cây đậu nành - Đậu nành là loại cây họ đậu. Hạt đậu nành là rất giàu chất dinh dưỡng vì chứa hàm lượng lớn protein. Ngoài ra, hạt đậu nành còn chứa các thành phần khác như lipid, glucid, muối khoáng và vitamin. Chính vì thế, đậu nành là một nguồn thực phẩm quan trọng, có thể dùng thay thế một phần cho protein của động vật. - Trên thế giới, đậu nành được trồng rộng rãi ở Trung Quốc, Mỹ, Brazil. Ở nước ta, đậu nành được trồng nhiều ở các tỉnh phía Nam. - Phân loại khoa học của cây đậu tương như sau:   Giới (Kingdom) Plantae   Ngành (Phylum) Magnoliophyta   Lớp (Class) Magnoliopsida   Bộ (Ordo) Fabales   Họ (Familia) Fabaceae (Hòa thảo)   Phân họ (Subfamilia) Faboideae   Chi (Genus) Glycine   Loài (Species) max - Danh pháp khoa học: Glycine max Hình 4.1: Trái đậu nành. - Đậu nành là cây Á nhiệt đới lâu đời nên có đặc điểm sinh thái thích nghi với biên độ rộng về nhiều mặt như ưa sáng, ưa nhiệt, chịu hạn. Điều kiện để cây đậu nành phát triển tốt: Ÿ pH của đất trồng 6,45 ¸ 7,31 Ÿ Nhiệt độ 25¸30oC Ÿ Đất trồng có nhiều mùn hữu cơ với độ ẩm trung bình. - Cây đậu tương là cây lương thực có hiệu quả kinh tế lại dễ trồng. Ngoài sử dụng trực tiếp ở dạng hạt khô, các sản phẩm chế biến từ hạt đậu tương rất đa dạng như đậu phụ, sữa đậu nành, nước tương, dầu đậu nành, giá đỗ, bột đậu nành, Ngoài ra, thân và lá đậu tương cũng có tác dụng cải tạo đất rất tốt, giúp tăng năng suất của các loại cây trồng khác. Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 100 I.2. Hạt đậu nành I.2.1. Hình thái, cấu trúc v Hình thái - Hạt đậu nành có nhiều hình dạng khác nhau như hình bầu dục, tròn dài, tròn dẹt, chùy dài. - Về màu sắc, hạt cũng có nhiều màu sắc khác nhau như vàng xanh, xám, đen và các màu trung gian. Tuy nhiên, nhìn chung phần lớn có màu vàng. Hình 4.2: Hạt đậu nành. v Cấu trúc Hạt đậu nành gồm 3 thành phần là vỏ hạt, phôi, tử điệp. - Vỏ: chiếm khoảng 8% khối lượng hạt, là lớp ngoài 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 mầm - phần sinh trưởng của hạt khi hạt lên mầm. - Tử điệp: gồm hai lá mầm tích trữ dưỡng liệu của hạt, chiếm phần lớn khối lượng hạt (khoảng 90%), chứa hầu hết chất đạm và chất béo của hạt. I.2.2. Thành phần hóa học của hạt đậu nành - Hạt đậu nành cấu tạo từ các thành phần chính gồm protein, lipid, glucid. Ngoài ra, hạt đậu nành còn chứa nước, các vitamin (A, B1, B2, B5, B6, B12, PP, C, E) và tro (chiếm khoảng 4,6% trọng lượng hạt ướt). - Tùy theo giống, đất đai, khí hậu trồng trọt và điều kiện, phương pháp thu hoạch, bảo quản, hàm lượng các chất có trong hạt đậu nành sẽ có sự biến đổi. Bảng 4.1: Thành phần hóa học của hạt đậu nành. Thành phần Tỷ lệ Protein, % Lipid, % Cacbohydrate, % Tro, % Nguyên hạt 100,0 40,0 20,0 35,0 4,9 Nhân (tử điệp) 90,3 43,0 23,3 29,0 5,0 Vỏ hạt 7,3 8,8 1,0 86,0 4,3 Phôi 2,4 41,0 11,0 43,0 4,4 I.2.2.1. Protein - Hàm lượng protein tổng dao động trong hạt đậu nành từ 29,6–50,5%, trung bình là 40%. - Về giá trị dinh dưỡng, prorein đậu nành đứng hàng đầu về đạm nguồn gốc thực vật không chỉ về hàm lượng protein cao mà cả về chất lượng protein. Bởi vì protein Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 101 đậu nành dễ tan trong nước và chứa nhiều acid amin không thay thế như lysin, tryptophan. Trừ methionine và cystein hơi thấp, các acid amin khác của đậu nành có thành phần giống thịt. Bảng 4.2: Thành phần các acid amin không thay thế trong hạt đậu nành. Loại acid amin Hàm lượng, g/100g Leusine 7,84 Isoleusine 4,48 Lysine 6,40 Phenylalanin 4,96 Threonine 3,84 Trytophane 1,28 Valine 4,80 Methionine 1,28 I.2.2.2. Chất béo: - Chất béo chiếm khoảng 20% trọng lượng khô của hạt đậu nành và nằm chủ yếu trong phần tử điệp của hạt. - Chất béo có trong hạt đậu nành gồm thành phần chủ yếu là triglycerid (chiếm 96% lượng chất béo thô) và lecithine (chiếm 2% chất béo thô). Ngoài ra còn có khoảng 0,5% acid béo tự do và một lượng nhỏ carotenoid. I.2.2.3. Các thành phần khác v Carbohydrate: - Chiếm khoảng 34% trọng lượng khô của hạt đậu nành. - Trong đó hàm lượng tinh bột không đáng kể. Carbohydrates được chia làm 2 loại: loại tan trong nước chiếm khoảng 10% (bao gồm các loại đường không khử như sucrose, raffinose và stachyose) và loại không tan trong nước (cellulose, hemicellulose). Bảng 4.3: Thành phần các carbohydrate có trong hạt đậu nành. Carbohydrate Hàm lượng, % Cellulose 4,0 Hemicellulose 15,0 Stachyose 3,8 Rafinose 1,1 Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 102 Saccharose 5,0 Các loại đường khác 5,1 v Vitamin Gồm các vitamin A, B1, B2, B5, B6, B12, PP, C, E và không chứa vitamin C và D. Bảng 4.4: Thành phần các vitamin trong hạt đậu nành. v Các enzym: Trong đậu nành có chứa một số loại enzyme như: - Urease: chống lại sự hấp thụ các chất đạm qua đường ruột. Chính vì vậy, không nên ăn đậu nành sống. - Lipase: thủy phân glyceride tạo thành glycerin và acid béo. - Phospholipase: thủy phân ester của acid acetic. - Lipoxygenase: xúc tác phản ứng chuyển H2 trong acid béo. v Tro - Trong đậu nành, tro chiếm hàm lượng khoảng 4,6%. Vitamin Hàm lượng, mg/g Thiamine 11,0¸17,5 Riboflavin 3,4¸3,6 Niacin 21,4¸23,0 Pyridoxine 7,1¸12,0 Biotin 0,8 Axit tantothenic 13,0¸21,5 Axit folic 1,9 Inositol 2300 Carotene 0,18¸3,42 Vitamin E 1,4 Vitamin K 1,9 Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 103 Bảng 4.5: Thành phần tro của đậu nành theo phần trăm chất khô. Ngoài ra còn có các nguyên tố khoáng khác như Fe, Cu, Mn, Ca, Zn, Bảng 4.6: Thành phần khoáng trong hạt đậu nành. Nguyên tố Hàm lượng Ca P Mn Zn Fe 0,16¸0,47% 0,41¸0,82% 0,22¸0,24% 37mg/kg 90¸150mg/kg I.2.3. Các sản phẩm từ hạt đậu nành - Qua thành phần hóa học của hạt đậu nành, ta có thể thấy được rằng đậu nành là một loại hạt có giá trị dinh dưỡng rất cao. Mặt khác, đậu nành lại là một loại cây rất dễ trồng. Do đó, từ rất lâu, con người đã khai thác những ích lợi do nó mang lại bằng cách tạo ra rất nhiều dạng thực phẩm khác nhau từ đậu nành. - Cùác sản phẩm thực phẩm được chế biến từ đậu nành hết sức đa dạng như đậu phụ, nước tương, chao, dầu đậu nành, bột đậu nành, sữa đậu nành, - Một số sản phẩm chế biến từ đậu nành như: I.2.3.1. Đậu phụ - Đây là một sản phẩm có từ rất lâu, giàu protein và thường được những người ăn chay sử dụng như là một nguồn thực phẩm thay thế cho protein của động vật. - Đậu phụ không chỉ được sản xuất ở Việt Nam mà còn được sản xuất ở nhiều nước khác như Trung Quốc, Nhật Bản, các nước Đông Nam Á và thậm chí ở một số nước châu Âu như Pháp, Hà Lan. Thành phần Hàm lượng P2O5 SO3 K2O Na2O CaO Cl MgO Chất khác 0,6–2,18% 0,41–0,44% 1,91–2,64% 0,38% 0,23–0,63% 0,025% 0,22–0,55% 1,17% Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 104 - Sản phẩm đậu phụ có rất nhiều dạng khác nhau. Ứng với mỗi dạng, nó có các tên gọi khác nhau. Tuy nhiên, tất cả các dạng đậu phụ đều một trong 3 loại là đậu phụ mềm, đậu phụ cứng và đậu phụ lụa. Trong - Quy trình công nghệ sản xuất đậu phụ rất đơn giản. Ta có thể sản xuất theo phương pháp xay khô hay xay ướt. Hình 4.3: Quy trình công nghệ sản xuất đậu phụ theo phương pháp xay khô. Tạp chất NaOH Đậu phụ Đông tụ Ép khuôn Đậu nành Làm sạch bằng nước Ngâm Xay nghiền khô Làm khô Ly tâm Ly tâm Rửa bã Bã Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 105 Hình 4.4: Quy trình công nghệ sản xuất đậu phụ theo phương pháp xay ướt. I.2.3.2. Chao - Chao là một trong các sản phẩm lên men từ đậu nành. Có rất nhiều các loại chao khác nhau nhưng công nghệ sản xuất các loại chao đều gồm 3 bước sau: Ÿ Sản xuất đậu phụ làm chao. Ÿ Nuôi mốc. Ÿ Lên men tạo chao. Ly tâm Rửa bã Bã Lọc Nước Xay nghiền Đậu nành Phân loại, làm sạch Ngâm Nước Đậu phụ Làm lạnh Ép khuôn Đông tụ Tạp chất Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 106 - Bước sản xuất đậu phụ chao tương tự như phần sản xuất đậu phụ đã trình bày ở phần 1.2.3.2. Từ đậu phụ chao, ta sẽ sản xuất ra chao nước và chao bánh theo 2 quy trình công nghệ khác nhau. Hình 4.5: Quy trình công nghệ sản xuất chao bánh. Hình 4.6: Quy trình công nghệ sản xuất chao nước. Muối ăn Chao nước Đậu phụ chao Cấy mốc Ướp muối Lên men Mốc giống Dịch rượu và muối ăn Đậu phụ chao Cấy mốc Mốc giống Nuôi mốc Ngâm Chao nước Bao gói Lên men lạnh Lên men nóng Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 107 I.2.3.3. Nước tương - Nước tương được xem là một sản phẩm truyền thống của các nước ở châu Á. Nó được sản xuất từ bã khô đậu nành thông qua con đường lên men hay hóa giải. Chai, nút Rửa sạch Thanh trùng Làm nguội Natri benzoat Bã Ngâm rửa Lọc rút Bã Nước muối Nước muối Phối trộn Thanh trùng Vô chai, dán nhãn Nước tương Mốc giống Khô đậu nành Nghiền Phối liệu và trộn nước Ủ Hấp Đánh tơi và làm nguội Thuỷ phân Lọc Cấy giống Nuôi mốc Đánh tơi Trộn Trích ly Nước muối Làm nguội Rang Bột mì Hình 4.7: Quy trình công nghệ sản xuất nước tương bằng con đường lên men. Nước tương Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 108 I.2.3.4. Dầu đậu nành - Trong hạt đậu nành, chất béo chiếm khoảng 20%. Do đó, đậu nành là một trong những nguyên liệu phổ biến được ép lấy dầu. Cũng giống như các loại dầu khác, dầu đậu nành được sản xuất thông qua 2 giai đoạn: v Tách dầu thô từ hạt đậu nành: có thể tiến hành tách dầu ra khỏi hạt bằng phương pháp ép hay phương pháp trích ly. Hình 4.8: Quy trình công nghệ sản xuất dầu thô bằng phương pháp ép. Tạp chất Dầu nành thô Lọc Ép Đậu nành Làm sạch Sấy hạt Bóc tách vỏ Chưng sấy Nghiền Vỏ Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 109 Hình 4.9: Quy trình công nghệ sản xuất dầu thô bằng phương pháp trích ly. Dầu nành thô Bay hơi dung môi Trích ly Đậu nành Làm sạch Sấy hạt Bóc tách vỏ Chưng sấy Nghiền Dung môi hữu cơ Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 110 v Tinh luyện dầu thô để thu dầu tinh luyện (dùng trong thực phẩm, dược phẩm và các ngành khác như sản xuất dầu cứng, glyxerin, xà phòng, ) Hình 4.10: Quy trình công nghệ sản xuất tinh luyện dầu thô. Đất hoạt tính Dầu nành tinh luyện Tẩy mùi Lọc Dầu nành thô Thủy hóa Trung hòa Rửa dầu Tẩy màu Sấy Làm nguội Xử lý thu hồi dầu và cặn phospholipid Nước Xử lý thu hồi dầu NaOH NaCl Nước Xử lý thu hồi dầu Thu hồi dầu Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 111 I.3. Sữa đậu nành I.3.1. Giới thiệu - Sữa đậu nành là sản phẩm thu được từ quá trình nấu dịch sữa đậu (tức dung dịch thu được từ khi tiến hành trích ly hạt đậu nành). Đây là dạng nhũ tương có màu trắng đục như sữa bò. - Theo phương pháp truyền thống, sữa đậu nành thường được chế biến bằng cách ngâm đậu nành trong nước rồi tách vỏ, sau đó tiến hành nghiền ướt và lọc qua vải để thu dịch sữa đậu đem nấu. Tuy nhiên, dung dịch thu được có mùi đậu. - Hiện nay, ở quy mô công nghiệp, bằng việc áp dụng các kỹ thuật hiện đại, chúng ta có thể loại triệt để các mùi gây khó chịu và tạo ra những sản phẩm sữa đậu nành có chất lượng tốt hơn và mang giá trị dinh dưỡng cao hơn. Hình 4.11: Sữa đậu nành - Sữa đậu nành là một sản phẩm giàu protein và các vitamin nên có giá trị dinh dưỡng cao. Tuy nhiên, sữa đậu nành lại chứa rất ít Ca. Do đó, khi sản xuất, các nhà máy thường bổ sung vào sữa một hàm lượng Ca nhất định. - Theo tiêu chuẩn của FAO, có các dạng sản phẩm sữa đậu nành như sau: v Sữa đậu nành thô (truyền thống): Được làm từ nước trích ra từ nguyên hạt đậu nành với tỉ lệ đậu:nước là 1:5. Hàm lượng protein trong sữa này vào khoảng 4%. v Sữa đậu nành loại giả sữa: Có thành phần giống với thành phần của sữa động vật. Tỉ lệ đậu:nước là 1:7 và có chứa khoảng 3,5% protein. Sữa có vị ngọt nhe, có bổ sung dầu và muối. Đôi khi, người ta còn bổ sung hương sữa động vật. v Nước giải khát đậu nành: Có tỉ lệ đậu:nước là 1:20 , hàm lượng protein vào khoảng 1%. Loại này được bổ sung chất tạo ngọt và hương. v Sản phẩm sữa đậu nành chua: Tất cả các dạng sản phẩm có qua quá trình lên men lactic hay được bổ sung acid acetic. v Loại hỗn hợp: Có pha trộn giữa sữa đậu nành với các loại rau quả khác hay sữa động vật. v Bột sữa đậu nành: Loại sản phẩm này được chế biến từ hạt đậu nành xay nhò và có gia nhiệt tạo dạng bột mịn. Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 112 Bảng 4.7: Giá trị dinh dưỡng của sữa đậu nành tính trên 100g sữa. Thành phần Hàm lượng Nước 93,3g Protein 2,8g Chất béo Ÿ Acid béo bão hòa Ÿ Acid béo không bão hòa đơn Ÿ Acid béo không bão hòa đôi 2,0g 0,214g 0,326g 0,833g Cacbohydrate 1,8g Xơ 1,3g Isoflavones 8,8mg Khoáng Ÿ Ca Ÿ Fe Ÿ Mg Ÿ P Ÿ K Ÿ Na Ÿ Zn Ÿ Cu Ÿ Mn Ÿ Se 0,27g 4mg 0,58mg 19,0mg 49,0mg 141,0mg 12,0md 0,23mg 0,12mg 0,17mg 1,3mg Vitamin Ÿ C Ÿ B1 Ÿ B2 Ÿ B3 Ÿ B5 Ÿ B6 Ÿ B9 Ÿ B12 - 0,161mg 0,07mg 0,147mg 0,048mg 0,041mg 1,5mg 3mg I.3.2. Các nguyên liệu chính trong sản xuất sữa đậu nành I.3.2.1. Hạt đậu nành - Hình thái, cấu trúc, thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của hạt đậu nành đã được trình bày trong phần 1.2. - Trong sản xuất, chất lượng hạt đậu nành ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của sản phẩm, đặc biệt là giá trị cảm quan. Do đó, ta cần lựa chọn nguyên liệu theo đúng tiêu chuẩn. Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 113 - Yêu cầu về đối với nguyên liệu hạt đậu nành gồm: Ÿ Hạt phải khô, sạch, không sâu, không mọt, không có mùi hôi thối. Ÿ Vỏ hạt nguyên vẹn, nhẵn và có màu vàng sẫm. Ÿ Độ ẩm không lớn hơn 17%. Ÿ Hạt nứt không quá 5% khối lượng, hạt hư hỏng không quá 2% khối lượng, hạt xanh không quá 2%. Ÿ Tạp chất không quá 3% khối lượng. Hình 4.12: Nguyên liệu đậu nành. I.3.2.2. Nước Nước là một trong các thành phần chủ yếu của sữa đậu nành. Thành phần, các tính chất lý hóa, vi sinh của nước sẽ có ảnh hưởng trực tiếp đến kĩ thuật sản xuất và chất lượng của sản phẩm. Do đó, nước dùng trong sản xuất sữa đậu nành có yêu cầu khá nghiêm ngặt như sau: v Chỉ tiêu cảm quan: Nước sản xuất phải là nước sạch, trong suốt, không màu, không mùi vị lạ. v Chỉ tiêu vi sinh: Nước sử dụng phải đảm bảo hàm lượng các vi sinh vật không được lớn hơn mức cho phép đề ra trong bảng 5.6. Bảng 4.8: Chỉ tiêu vi sinh của nước dùng trong sản xuất. Loại vi sinh vật Lượng cho phép (tế bào/ml) Tổng số VSV hiếu khí Coliform tổng số Coliform faecalis E. coli Sulfit-reducing Clostridia 20 0 0 0 0 v Chỉ tiêu hóa lý: ü pH = 6 ÷ 7 ü Là loại nước mềm, hàm lượng các muối, kim loại phải thỏa mãn tối thiểu phải thỏa mãn các chỉ tiêu trong bảng dưới đây: Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 114 Bảng 4.9: Chỉ tiêu hoá lý của nước dùng trong sản xuất. I.3.2.3. Đường: - 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 saccharose (dạng đường tinh luyện hay đường cát trắng). - Đường được bổ sung vào sữa đậu nành ngoài mục đích cung cấp năng lượng còn có tác dụng điều vị và mùi thơm của sữa. I.3.2.4. Phụ gia v NaHCO3: - Là chất bột trắng có tính kiềm, tan trong nước. - Được dùng để khử mùi, làm giảm mùi hăng của đậu và làm tăng khả năng trích ly protein. - Hàm lượng NaHCO3 sử dụng trong thức uống được giới hạn bởi GMP. v Kali sorbat: - Là muối của kali với acid sorbic, có dạng bột hoặc dạng hạt màu trắng và tan nhiều trong nước, không độc đối với cơ thể con người, không gây mùi vị lạ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. - Có tác dụng ức chế mạnh nấm men và nấm mốc nhưng lại ít tác dụng đến vi khuẩn. - Hàm lượng Kali sorbat cho phép sử dụng trong đồ uống là 1000ppm. Chỉ tiêu Hàm lượng yêu cầu Độ cứng chung ≤ 7mg/l Hàm lượng H2SO4 ≤ 80mg/l Hàm lượng Cl ≤ 0,5mg/l Hàm lượng As ≤ 0,05mg/l Hàm lượng Pb ≤ 0,1mg/l Hàm lượng F ≤ 3mg/l Hàm lượng Zn ≤ 5mg/l Hàm lượng Cu ≤ 3mg/l Hàm lượng Fe ≤ 0,3mg/l Độ oxy hóa ≤ 2mg O2 /l Độ cặn ≤ 600mg/l Thí nghiệm CNTP Công nghệ chế biến sữa đậu nành Trang 115 v CMC: - Dạng màu trắng, có tính hút ẩm, dễ phân tán trong nước và rượu. - Chủ yếu được dùng để điều khiển độ nhớt của sản phẩm mà không tạo gel. - Mức độ sử dụng của CMC là 0,05 đến 0,5% trên toàn bộ sản phẩm. I.3.3. Các chỉ tiêu chất lượng sữa đậu nành I.3.3.1. Chỉ tiêu hóa lý: Trong quá trình sản xuất sữa đậu nành, tỉ lệ đậu nước có thể thay đổi từ 1:5 đến 1:10. Tùy thuộc vào tỉ lệ này, thành phần và chất lượng của sữa thu được sẽ khác nhau. Bảng 4.10: Tỉ lệ giữa đậu :nước ảnh hưởng tới thành phần của sữa. Tỉ lệ Đậu nành : Nước Tổng hàm lượng chất khô % Protein % Chất béo % Carbohydrate % Tro % 1 : 5 9,2 4,5 2,4 1,8 0,48 1 : 6 8,7 4,2 2,2 1,9 0,44 1 : 7 7,9 3,8 1,9 1,8 0,39 1 : 8 7,2 3,4 1,7 1,7 0,35 1 : 9 6,3 2,9 1,5 1,6 0,30 1 : 10 5,6 2,6 1,4 1,3 0,27 I.3.3.2. Chỉ tiêu sinh học: v Vi sinh vật: Trong sản phẩm sữa đậu nành phải: - Không được có sự có mặt