công nghệ sản xuất yagourt

Công Nghệ Sản Xuất Yaourt Chương 1: Nguyên liệu sữa bò tươi 1.1. Nguồn gốc nguyên liệu sữa bò: Sữa là một loại nguyên liệu rất cần thiết cho đời sống con người, nó cho một giá trị dinh dưỡng cao. Giống bò ở Hà Lan có thể cho sản lượng và chất lượng sữa cao. Việt Nam ta đã nhập giống bò này về và lai tạo thành giống bò sữa nuôi ở các nông trại với sản lượng sữa cho ra không kém. Hiện nay, bò sữa được nuôi ở một số nơi như: Củ Chi, Bình Dương, Đồng Nai…và đang phát triển trại bò lan dần ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long như: Bến Tre, Cần Thơ… Mỗi ngày các nông trại nuôi bò sữa có thể cung cấp hàng triệu lít sữa cho các nhà máy, xí nghiệp. Bò cho sữa đều đặng mỗi ngày nên ta có thể thu hoạch sữa bò liên tục 365 ngày một năm. 1.2. Giới thiệu sơ lược về nguyên liệu sữa bò: 1.2.1. Sơ lược về sữa bò: Sữa là chất lỏng sinh lý do các tuyến sữa tổng hợp được từ các hợp chất có trong máu. Sữa có đầy đủ dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cơ thể. Những chất này có khả năng đồng hóa cao. Vì vậy, từ lâu con người đã biết sử dụng sữa như một loại thực phẩm bổ dưỡng cho cơ thể, nhất là đối với trẻ sơ sinh. Trong sữa có một số thành phần như: lipit, gluxit, protein, chất khoáng, vitamin. Ngoài ra, còn có chất màu và nhiều chất khác. Trong các chất trên, trừ nước và những chất bay hơi khi chế biến thì những chất còn lại gọi là chất khô của sữa. Hàm lượng chất khô của sữa khoảng 10-20% tùy theo loại sữa. Chất khô của sữa càng nhiều thì giá trị thực phẩm càng cao, nếu không kể đến lipit thì chất khô trong sữa gọi là chất khô không béo. SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 1 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt Thành phần hóa học của các loại sữa không giống nhau. Chúng luôn thay đổi và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời kỳ tiết sữa, thành phần thức ăn, phương pháp vắt sữa, điều kiện chăn nuôi, sức khỏe, tuổi, độ lớn của con vật, loài, giống và nhiều yếu tố khác. Bảng 1.1 Thành phần hóa học của sữa từ các loại động vật khác nhau: Tổng chất khô(%) Béo (%) Protein (%) Casein (%) Lactose (%) Bò 12.60 3.80 3.35 2.78 4.75 Dê 13.18 4.24 3.70 2.80 4.51 Cừu 17.00 5.30 6.30 4.60 4.60 1.2.2. Tính chất vật lý của sữa bò tươi: Sữa là một chất lỏng đục. Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên. Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β-Caroten có trong chất béo của sữa. Sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt. Sữa gầy (sữa đã được tách béo – skimmilk) thường trong hơn và ngả màu xanh nhạt. Sữa bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ. Sữa tươi có giá trị pH trung bình là 6,6. Khi sữa bị nhiễm vi sinh vật như nhóm vi khuẩn lactic, chúng sẽ chuyển hóa đường lactose trong sữa thành acid lactic và làm giảm giá trị pH của sữa. Hàm lượng chất béo trong sữa càng cao thì tỷ trọng của sữa càng thấp. Tỷ trọng 1.028 – 1.038 (g/l) pH 6.5 – 6.8 Tỷ nhiệt 0.93 Điểm đông -0.55 0 C SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 2 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt Nhiệt độ sôi 100.2 0 C Chỉ số khúc xạ ở 20 0 C 1.35 Độ nhớt 1.7 – 2.5cp Độ acid được tính bằng độ Dornic – 0 D 16 – 18 ( Decigram acid lactic/ lít sữa) 1.2.3. Thành phần hóa học của sữa bò tươi: Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm nước, lactose, protein và các chất béo. Ngoài ra, sữa còn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamine, hormone, các chất màu và khí. Hàm lượng các chất trong sữa có thể dao động trong một khoảng rộng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chủng động vật nuôi, tình trạng sinh lý của từng con vật, điều kiện chăn nuôi (thành phần thức ăn gia súc, chế độ cho ăn, thời tiết…). Bảng 1.2 Sự thay đổi hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng) Các thành phần chính Khoảng biến thiên Giá trị trung bình Nước Tổng các chất khô: Lactose Protein Chất béo Khoáng 85,5 ÷ 89,5 10,5 ÷ 14,5 3,6 ÷ 5,5 2,9 ÷ 5,0 2,5 ÷ 6,0 0,6 ÷ 0,9 87,5 13,0 4,8 3,4 3,9 0,8 1.2.3.1. Nước : là thành phần chiếm chủ yếu của sữa và đóng vai trò quan trọng, là dung môi hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, là môi trường cho các phản ứng sinh hóa. Hàm lượng nước trong sữa chiếm 87%. Phần lớn lượng nước trong sữa có thể thoát ra ngoài khi đun nóng. Người ta làm bay hơi nước ở sữa để chế biến thành sữa đặc, sữa bánh hoặc sữa bột là những sản phẩm dễ vận chuyển và bảo quản hơn sữa tươi. SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 3 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt 1.2.3.2. Tổng các chất khô: được hiểu là hàm lượng các chất còn lại trong sữa sau quá trình bài khí và làm bốc hơi toàn bộ lượng nước (dạng không liên kết) có trong sữa. Đại lượng này thường được biểu diễn dưới dạng phần trăm (%) khối lượng. Chất khô không béo là hiệu số giữa tổng các chất khô (TS) và hàm lượng chất béo trong sữa. Từ bảng 1.1, ta suy ra giá trị trung bình của hàm lượng chất khô không béo trong sữa bò là 13,0 – 3,9 = 9,1%. Đường lactose: lactose là một disaccharid do một phân tử glucose và một phân tử galactose liên kết với nhau tạo thành. Trong sữa đường lactose tồn tại dưới hai dạng : Dạng α-lactose monohydrate: C 12 H 22 O 11 .H 2 O . Dạng β-lactose khan: C 12 H 22 O 11 . Tỷ lệ hàm lượng giữa α-lactose monohydrate và β-lactose khan trong sữa phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa. Chỉ có sữa động vật là nguồn chứa lactose duy nhất trong tự nhiên. Ngoài lactose, trong sữa bò còn có glucose (hàm lượng trung bình 70mg/l), galactose (20mg/l) và các hợp chất glucid chứa nitơ như N-acetyl glucosamine, N-acetyl galactosamine, acid N-acetyl neuraminic Tuy nhiên, hàm lượng của chúng rất thấp, chỉ ở dạng vết. Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến đổi thành sản phẩm caramen. Vì vậy khi khử trùng sữa, một phần lactose bị caramen hóa nên màu của sữa đã khử trùng thường sẫm hơn sữa chưa khử trùng, đồng thời lactose còn có thể kết hợp với các nhóm amin của protein sữa (casein) để tạo thành hợp chất melanoidin có màu sẫm. Dưới tác dụng của vi khuẩn lactic, lactose bị lên men thành acid lactic gọi là quá trình lên men lactic. Dưới tác dụng của vi khuẩn propionic, acid lactic có thể chuyển hóa thành acid propionic, acid acetic và khí cacbonic. Phản ứng này là cơ sở của quá trình chế biến một số loại phômai. Sự lên men SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 4 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt lactic được ứng dụng rộng rãi vào sản xuất các sản phẩm chế biến của sữa như sữa chua, phômai… Các hợp chất có chứa nitơ: Hình 1.3. Sơ đồ thành phần các hợp chất chứa nitơ trong sữa Nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất của sữa là protein. Các protein của sữa là những protein hoàn thiện. Trong thành phần protein của sữa có tới 18 loại axit amin khác nhau, trong đó có đầy đủ 8 axit amin không thay thế được là Valine, Leucin, Isoleucin, Methyonine, Treonine, Phenyalanine, Triptophan và Lyzine. Trong sữa có 3 loại protein chủ yếu: casein chiếm khoảng 75÷85%, α-lactalbumin chiếm khoảng 12% và β-lactoglobulin chiếm khoảng 6% trong toàn bộ lượng protein trong sữa và còn một vài loại protein khác nhưng hàm lượng không đáng kể. - Casein: Là thành phần protein chủ yếu có trong sữa. Chúng tồn tại dưới dạng micelle. Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm calci, magie, phosphate và citrate). Trong sữa có các loại casein khác nhau như: α s -casein, β-casein, κ-casein, γ-casein. α s -casein và β- SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 5 - Các hợp chất chứa nitơ trong sữa bò (100%) Protein (95%) Các hợp chất chứa nitơ phi protein (5%): Acid amin tự do Nucleotide Ure Acid uric Protein hòa tan (15÷25%): β-lactoglobulin α-lactalbumin Proteose-peptone Serum-albumin Immunoglobulin Phân đọan protein hòa tan (không đông tụ ở pH = 4.6) Casein (75÷85%) α s -casein β-casein κ-casein γ-casein Phân đoạn protein trong micelle (đông tụ ở pH = 4.6) Công Nghệ Sản Xuất Yaourt casein không tan trong sữa tươi. Các protein này chứa nhóm photphate (trong đó photpho chiếm khoảng 0,8% trong toàn casein) và nhóm photphate này kết hợp với ion Ca 2+ . Sự trung hòa một phần lớn các điện tích âm ngăn ngừa α s - casein và β-casein kết khối và kết tủa. - Protein hòa tan gồm : β-lactoglobulin, α-lactalbumin, peptone-proteose, immunoglobulin. Ngoài ra, trong sữa còn có các protein màng. Hàm lượng của chúng rất thấp. Màng protein tạo nên một lớp màng mỏng bao xung quanh các hạt béo, góp phần làm ổn định hệ nhũ tương trong sữa. α-lactalbumin: còn gọi là albumin của sữa. Hàm lượng α-lactalbumin trong sữa không nhiều, khoảng 0,5-1,0% tùy theo từng loại sữa. Trong sữa non có nhiều α-lactalbumin hơn trong sữa thường. Khác với casein, α- lactalbumin ở trong sữa dưới dạng hòa tan. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao α- lactalbumin bị đông tụ. Trong môi trường acid, khi tăng nhiệt độ thì mức độ đông tụ nhanh hơn. Các enzym làm đông tụ casein không có khả năng làm đông tụ α-lactalbumin. Sau khi đông tụ, α-lactalbumin mất khả năng hòa tan lại trong nước, nó chỉ có thể hòa tan lại trong một vài loại dung môi. β-lactoglobulin : còn gọi là globulin của sữa. Hàm lượng β- lactoglobulin ở trong sữa khoảng 0,1-0,2% tùy từng loại sữa. β-lactoglobulin cũng có nhiều trong sữa non dưới dạng hòa tan. Nó cũng bị đông tụ khi nhiệt độ tăng và không bị đông tụ dưới tác dụng của enzym làm đông tụ casein. Sau khi bị đông tụ, β-lactoglobulin cũng mất khả năng hòa tan lại trong nước. 1.2.3.3. Enzym : Là những chất xúc tác phản ứng, có bản chất là protein. Sự có mặt của các enzym trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hóa học của sữa trong quá trình bảo quản, từ đó là giảm chất lượng hoặc làm hư hỏng sữa. Tuy nhiên, một số enzym có trong sữa như lactoperoxydase, lysozym có vai trò kháng khuẩn. Chúng tham gia vào việc ổn định chất lượng sữa tươi trong quá SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 6 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt trình bảo quản trước khi chế biến. Hàm lượng vi sinh vật trong sữa càng cao thì thành phần enzym có trong sữa càng đa dạng và họat tính enzym sẽ càng cao. Lactoperoxydase: enzym này luôn có trong sữa động vật, nó do tuyến vú tiết ra. Enzym xúc tác phản ứng chuyển hóa oxy từ hydrogen peroxyde (H 2 O 2 ) đến các chất oxy hóa khác. Enzym có pH tối thích là 6,8. Trong sữa non, hàm lượng enzym thường cao hơn. Khi đun nóng sữa đến 80 o C trong vài giây, lactoperoxydase sẽ bị vô hoạt. Catalase: được tìm thấy trong protein màng bao xung quanh các hạt cầu béo. Enzym này xúc tác phản ứng phân hủy hydrogen peroxydase thành nước và oxy tự do. Sữa tươi từ những con vật khỏe mạnh chứa một lượng catalase rất thấp. Sữa nhiễm vi sinh vật thường có họat tính catalase rất cao. Catalase bị vô hoạt ở 75 o C sau thời gian 1 phút hoặc vô hoạt ở 65-68 o C sau 30phút. Lipase: người ta tìm thấy một hệ enzym lipase trong sữa bò. Chúng xúc tác thủy phân liên kết ester trong triglycerid và giải phóng ra các acid béo tự do. Sự thủy phân triglycerid làm tích lũy các acid béo tự do trong sữa. Quá trình phân giải tiếp các acid béo này làm cho sữa có mùi ôi khét và mùi kim loại. Phosphatase: Các phosphatase tìm thấy trong sữa chủ yếu thuộc về nhóm phosphomonoesterase. Chúng xúc tác phản ứng thủy phân liên kết ester giữa acid phosphoric và glycerin. Có hai dạng phosphomonoesterase trong sữa : phosphatase kiềm và phosphatase acid. Phosphatase kiềm: có pH tối thích là 9,6. Một trong những tính chất đặc trưng của phosphatase kiềm là khả năng tái hoạt hóa của nó. Sau quá trình thanh trùng, nếu ta kiểm tra ngay mẫu sữa thì không phát hiện thấy hoạt tính phosphatase kiềm. Tuy nhiên, sau một thời gian bảo quản, trong sữa sẽ xuất hiện trở lại hoạt tính enzym này. Người ta gọi đây là hiện tượng tái hoạt hóa của phosphatase kiềm và đến nay vẫn chưa tìm được lời giải thích rõ ràng về SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 7 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt hiện tượng này. Để tránh hiện tượng hoạt hóa của phosphatase kiềm, ta cần làm lạnh nhanh sữa sau quá trình thanh trùng và bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp (2 o C). Một số nghiên cứu cho rằng, sự có mặt của ion Ca 2+ và Mg 2+ thúc đẩy quá trình tái hoạt hóa enzym, ngược lại, các ion Co 2+ , Cu 2+ và Ni 2+ lại kìm hãm hiện tượng này. Phosphatase acid: enzym này có pH tối thích là 4,7 và là enzym bền nhiệt nhất trong sữa. Để vô hoạt nó hoàn toàn, ta cần gia nhiệt sữa đến 96 o C và giữ ở nhiệt độ này trong thời gian tối thiểu là 5 phút. Phosphatase acid bị vô hoạt bởi NaF. Lysozym: là một glucosaminidase (hay muramidase) có phân tử lượng khoảng 14000÷18000Da và là một enzym bền nhiệt. Lysozym xúc tác phản ứng thủy phân liên kết β giữa acid muramic và glucosamine của mucopolysaccharide trong màng tế bào vi khuẩn, từ đó gây phân hủy tế bào. Lysozym trong sữa bò hoạt động ở pH tối thích là 7,9. Hàm lượng lysozym trong sữa bò trung bình là 130µg/l, khoảng 3000lần thấp hơn trong sữa người (400mg/l). Protease: theo Humber và Alais (1979) thì có hai loại enzym: protease acid và protease kiềm được tiết ra từ tuyến vú. Chúng thường liên kết với casein và cũng bị kết tủa ở pH = 4,6. Các enzym protease xúc tác phản ứng thủy phân protein, tạo các sản phẩm như proteose-peptone, peptide và các acid amin tự do. Sản phẩm thủy phân là γ-casein và các phân đoạn proteose-peptone có phân tử lượng khác nhau. Các protease acid có trong sữa có pH tối thích là 4,0, còn protease kiềm hoạt động mạnh nhất ở pH = 7,5÷8,0. Chúng bị vô hoạt hoàn toàn ở 80 o C sau 10 phút. SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 8 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt 1.2.3.4. Lipid : Bảng 1.4 Thành phần lipid trong sữa bò Thành phần Hàm lượng (% so với tổng khối lượng lipid) Ghi chú Lipid đơn giản: - Glyceride: triglyceride diglyceride monoglyceride - Cholesteride - Ceride 98,5 95÷96 2÷3 0,1 0,03 0,02 Là ester của acid béo và cholesterol. Là ester của acid béo và rượu cao phân tử. Lipid phức tạp 1,0 Các hợp chất tan trong chất béo: - Cholesterol - Acid béo tự do - Hydrocarbon - Vitamin A, D, E, K 0,5 0,3 0,1 0,1 vết vết Bảng 1.5 Thành phần các acid béo trong sữa Tên acid béo Số nguyên tử C % so với tổng lượng acid béo trong sữa Nhiệt độ nóng chảy ( o C) Trạng thái vật lý ở nhiệt độ phòng Acid bão hòa: A. butyric A. caproic A. caprylic A. capric A. lauric A. myristic A. palmitic A. stearic 4 6 8 10 12 14 16 18 3,0 ÷ 4,5 1,3 ÷ 2,2 0,8 ÷ 2,5 1,8 ÷ 3,8 2,0 ÷ 5,0 7,0 ÷ 11,0 25,0 ÷ 29,0 3,0 ÷ 7,0 -7,9 -1,5 +16,5 +31,4 +43,6 +53,8 +62,6 +69,3 Lỏng Lỏng Lỏng Lỏng/rắn Rắn Rắn Rắn Rắn SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 9 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt A. arachidic 20 0,2 +75,0 Rắn Acid không bão hòa: A. oleic A. linoleic A. linolenic A. arachidonic 18 18 18 20 30 ÷ 40 2,0 ÷ 3,0 Không lớn hơn 1.0 Không lớn hơn 1.0 +14,0 -5,0 -5,0 -49,5 Lỏng Lỏng Lỏng Lỏng Hàm lượng các acid béo không bão hòa trong sữa được xác định bởi chỉ số iod của chất béo. Chỉ số khúc xạ của sữa thay đổi phụ thuộc vào thành phần định tính và định lượng các acid béo có trong sữa. Đối với sữa bò, chỉ số khúc xạ dao động từ 40÷46. Nếu sữa chứa nhiều acid béo nóng chảy ở nhiệt độ cao thì lipid sữa sẽ có “cấu trúc cứng”. Ngược lại, sữa chứa nhiều acid béo nóng chảy ở nhiệt độ thấp thì lipid sữa sẽ có “cấu trúc mềm” hơn. Lipid phức tạp gồm 2 nhóm chính: - Nhóm 1: hợp chất với glycerol. - Nhóm 2: hợp chất với sphingosine (C 18 H 37 NO 2 ). Các chất béo trong sữa thường có dạng hình cầu, đường kính dao động từ 0,1 ÷ 20µm. Trong 1ml sữa có khoảng 10÷15 tỷ hạt cầu béo. Do đó, ta có thể xem sữa là một hệ nhũ tương dầu trong nước. Các hạt cầu béo được bao bọc bởi một lớp màng lipo-protein tích điện âm. Các màng này có vai trò làm bền hệ nhũ tương trong sữa. Các hạt cầu béo có thành phần chủ yếu là glyceride, phospholipid và protein. Phân tử phospholipid có hai đầu: đầu ưa béo (không phân cực) sẽ tương tác với các phân tử glyceride ở tâm cầu; đầu ưa nước (phân cực) sẽ kết hợp với màng protein bao xung quanh hạt cầu béo. Nếu ta không đồng hóa sữa tươi, trong thời gian bảo quản các hạt cầu béo có xu hướng kết hợp lại với nhau thành chùm nhờ một protein kém bền nhiệt là SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 10 - [...]... nhóm bò bệnh viêm vú để tránh nhiễm hệ vi sinh vật từ phần sữa của chúng với phần sữa thu được từ những con bò khỏe mạnh SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 30 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt Chương 3: Công nghệ sản xuất yaourt từ sữa bò tươi 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ: Nước, sữa tươi, bột sữa gầy, bơ, chất ổn định Nước, bột sữa gầy Trộn tuần hoàn 65C Lọc Đồng hóa Trộn tuần hoàn 40-450C Lọc Cặn 60-700C 150bar Đồng... 5326 4491 4090 4083 3887 3217 2626 Sinh sản 44794 2418 2753 3575 2502 2908 2426 1267 Sản lượng sữa (tân) 130054 8363 7550 6697 4666 8532 4823 367 - Trang 18 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt 9 10 Lâm Đồng Thanh Hóa 2507 2297 2248 1900 4852 6500 Thành phố Hồ Chí Minh có số lượng đàn bò và sản lượng sữa đứng đầu nước 2.2 Các giống bò cao sản : Các giống bò ngoại thường cho sản lượng sữa cao so với các giống bò... chất lactose Acid lactic là một trong những sản phẩm được sinh ra từ quá trình tổng hợp năng lượng trên Dựa vào nhóm sản phẩm được tổng hợp từ quá trình trao đổi năng lượng, SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 12 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt người ta chia vi khuẩn lactic thành hai nhóm: vi khuẩn lactic đồng hình và vi khuẩn lactic dị hình Trong công nghệ lên men các sản phẩm từ sữa như: yoghurt, kefir, phô mai... - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt phải dùng các giải pháp kỹ thuật khác như vi lọc, ly tâm hoặc sử dụng chất kháng khuẩn để loại bỏ hoặc ức chế Clostridium • Vi khuẩn propionic (giống Propionibacterium): được tìm thấy trong dạ cỏ và đường ruột của nhóm động vật nhai lại…Vi khuẩn propionic chuyển hoá đường thành acid propionic, acid acetic, khí CO 2…làm hư hỏng chất lượng sữa Tuy nhiên, trong công nghệ sản. .. Làm nguội 42-460C Lên men pH:4,5 430C 4-6h Nhân giống pH:4,5 4-6h Làm lạnh Phối trộn men . lên men SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 4 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt lactic được ứng dụng rộng rãi vào sản xuất các sản phẩm chế biến của sữa như sữa chua,. 12 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt người ta chia vi khuẩn lactic thành hai nhóm: vi khuẩn lactic đồng hình và vi khuẩn lactic dị hình. Trong công nghệ lên