Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình Công nghệ chế biến sữa và sản phẩm sữa cung cấp cho học sinh những kiến thức cơ bản nguyên liệu sữa và công nghệ chế biến các sản phẩm từ sữa như sữa tươi tiệt trùng, sữa hộp, sữa lên men,…. Mời các bạn cùng tham khảo!
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƢỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH (Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ-CĐCĐ ngày tháng năm 2017 Hiệu trưởng trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp) MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA VÀ CHẾ BIẾN SỮA NGÀNH, NGHỀ: CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Đồng Tháp, năm 2017 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin đƣợc phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình đƣợc biên soạn theo hƣớng tích hợp kiến thức kỹ cần có nghề cơng nghệ thực phẩm Giáo trình cập nhật kiến thức tổng quát cân vật chất cân lƣợng chế biến thực phẩm Để hồn thiện giáo trình tơi nhận đƣợc ý kiến đóng góp cán kỹ thuật, công ty doanh nghiệp, quý thầy cô Lãnh đạo Trƣờng Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp Tôi xin gởi lời cảm ơn đến cán kỹ thuật, công ty doanh nghiệp, Lãnh đạo Trƣờng quý thầy cô tham gia đóng góp ý kiến để giúp tơi hồn thành giáo trình Trong q trình biên soạn chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp, hỗ trợ từ cán kỹ thuật, công ty doanh nghiệp, đồng nghiệp để giáo trình đƣợc hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Đồng Tháp, ngày 15 tháng năm 2017 Chủ biên Nguyễn Tố Mai MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU .2 MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN CHƢƠNG SỮA NGUYÊN LIỆU 1.1 Thành phần hóa học sữa 1.1.1 Nƣớc 1.1.2 Chất béo sữa 1.1.3 Protein 1.1.4 Glucid 10 1.1.5 Chất khoáng 11 1.1.6 Vitamin 11 1.1.7 Enzyme 11 1.2 Đặc tính vật lý sữa 12 1.2.1 Tỷ trọng .12 1.2.2 Chất khô tổng số (TS) .13 1.2.3 Điểm nóng chảy 13 1.2.4 pH 13 1.2.5 Khả đệm độ acid chuẩn .14 1.2.6 Độ ổn định nhiệt độ 14 1.3 Vi sinh vật sữa 14 1.3.1 Vi khuẩn 14 1.3.2 Nấm men 15 1.3.3 Nấm mốc 16 CHƢƠNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA TƢƠI UỐNG .17 2.1 Sữa trùng 17 2.1.1 Quy trình sản xuất sữa trùng 17 2.1.2 Thuyết minh quy trình .17 2.2 Sữa tiệt trùng .21 2.2.1 Quy trình sản xuất sữa tiệt trùng .24 2.2.2 Nguyên liệu 24 2.2.3 Gia nhiệt sơ bộ: 26 2.2.4 Đồng hóa: 26 2.2.5 Tiệt trùng (UHT) .27 2.2.6 Làm nguội 28 2.2.7 Trữ vô trùng Alsafe: .28 2.2.8 Rót bao bì: 28 2.2.9 Hoàn thiện sản phẩm: 28 CHƢƠNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM LÊN MEN 30 3.1 Công nghệ sản xuất yaourt 30 3.1.1 Q trình sinh hóa sản xuất yaourt tƣơi 30 3.1.2 Qui trình sản xuất yaourt 32 3.2 Công nghệ sản xuất phomai 35 3.2.1 Giới thiệu 35 3.2.2 Vi sinh vật giống sản xuất phomai 36 3.2.3 Sản xuất phomai 37 3.2.4 Một số tƣợng hƣ hỏng phomai 40 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/MƠ ĐUN Tên mơn học: Cơng nghệ chế biến sữa sản phẩm sữa Mã môn học: CN420 Thời gian thực môn học: 30 giờ; (Lý thuyết: 28 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập: giờ; Kiểm tra giờ) I Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: Mơn học học lúc với mơn học chun mơn - Tính chất: Môn học môn học chuyên môn hệ thống đào tạo bậc cao đẳng Công nghệ thực phẩm - Vai trò/ý nghĩa: Nhằm cung cấp cho học sinh kiến thức nguyên liệu sữa công nghệ chế biến sản phẩm từ sữa nhƣ sữa tƣơi tiệt trùng, sữa hộp, sữa lên men,… II Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: + Thành phần hóa học sữa số tính chất đặc trƣng sữa nguyên liệu, vấn đề liên quan đến kiểm tra chất lƣợng sữa nguyên liệu + Biết đƣợc công nghệ chế biến số sản phẩm chế biến từ sữa - Về kỹ năng: Vận dụng kiến thức học đƣợc vào thực tế để thực hoạt động thu mua chế biến sữa - Về lực tự chủ trách nhiệm: Ý thức thực chế biến sữa an tồn III Nội dung mơn học: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Số TT Thời gian (giờ) Thực hành, thí Lý Kiểm Tổng số nghiệm, thảo thuyết tra luận, tập 10 0 Tên chƣơng, mục Chƣơng 1: Sữa nguyên liệu Chƣơng 2: Công nghệ sữa tƣơi uống 0 Chƣơng 3: Công nghệ sản phẩm lên men 0 CHƢƠNG SỮA NGUYÊN LIỆU 1.1 Thành phần hóa học sữa Thành phần sữa lồi động vật bao gồm nhóm chủ yếu nhƣ nƣớc, protein, chất béo, đƣờng sữa hay lactose, khống nhóm thứ yếu nhƣ itamin, enzyme, chất màu, hợp chất nitơ phi protein, phospholipid khí hịa tan Hình 1.1: Thành phần hóa học sữa 1.1.1 Nƣớc Lƣợng nƣớc sữa dao động khoảng 80,32% đến 90,37% Sự khác nhiều yếu tố nhƣ chế độ dinh dƣỡng, sức khỏe động vật cho sữa, môi trƣờng loại thức ăn Nƣớc thành phần sữa, mơi trƣờng để phân tán thành phần khác sữa Một số thành phần sữa diện dƣới dạng phân tán, số khác dạng hòa tan nƣớc Khả tiêu hóa thành phần sữa đƣợc gia tăng nhờ diện với lƣợng lớn nƣớc Plasma sữa: Chứa phần sữa khơng béo Nó giống với sữa tách béo (Skimmed milk), sữa nguyên kem hệ mà chất béo sữa phân tán plasma Serum sữa: Chứa dung dịch lại sau chất béo casein bị tách Nó giống whey nhiên whey chứa số chất béo casein nguyên thủy sữa 1.1.2 Chất béo sữa Chất béo thành phần quan trọng sữa Hơn 95% tổng số chất béo sữa diện sữa dƣới dạng hạt nhỏ, hạt phân tán plasma Đƣờng kính hạt chất béo từ 0,1ữ15àm, kớch thc trung bỡnh l 3àm, kớch thc ny khác phụ thuộc vào yếu tố sau: Loài Thời kỳ cho sữa: Ở cuối thời kỳ cho sữa kích thƣớc hạt béo nhỏ so với kích thƣớc thời kỳ đầu q trình cho sữa Loại thức ăn: thức ăn khô góp phần làm cho kích thƣớc giọt chất béo nhỏ Điều kiện sức khỏe vật cho sữa Hàm lƣợng chất béo: sữa có hàm lƣợng béo cao có kích thƣớc hạt lipid lớn sữa có hàm lƣợng béo thấp Mỗi hạt chất béo sữa đƣợc tạo màng bao gồm lớp mỏng protein phospholipid, màng có chiều dày từ 8÷10nm với chức bảo vệ chất béo, ngăn cản chúng kết hợp lại với Ngoài thành phần màng bảo vệ cịn có đồng ngun tố khoảng 3/4 enzyme phosphatase Về phƣơng diện hóa học, chất béo sữa thƣờng bao gồm este glyceride acid béo khác có khối lƣợng phân tử thấp Một số chất khác nhƣ lecithin, cephalin, carotenoid, cholesterol vitamin hòa tan béo nhƣ vitamin A, D, E, K đƣợc tìm thấy chất béo sữa Trong lít sữa có khoảng 40g lipid a/ Thành phần chất béo sữa Chất béo sữa dạng tinh chất diện dƣới dạng kết hợp với chất khác giống nhƣ chất béo nhƣ lecithin cholesterol, chất béo sữa tất thành phần chất béo mà có thẻ trích từ sữa ether, chúng bao gồm chất béo sữa tinh chất phospholipid, vitamin hợp chất khác (1) Chất béo tinh chất Bao gồm: glycerol (12,5%) acid béo (87,5%) Đa số glyceride triglyceride liên kết với acid béo, nhƣng sữa bị có khoảng, 3% glyceride di monoglyceride chúng liên kết với acid béo (2) Acid béo tự Chất béo sữa tinh khiết chứa acid béo tự dƣới dạng vết, acid béo không liên kết với glycerol, suốt trình bảo quản hàm lƣợng tăng enzyme thủy phân chất béo làm cho độ acid chất béo tăng lên (3) Phospholipid Phospolipid khác với chất béo sữa điểm nhóm alcohol glycerol đƣợc liên kết với acid phosphoric, phospholipid quan trọng sữa lecithin Phospholipid chủ yếu tập trung màng giọt chất béo phân tán đƣợc plasma sữa (4) Cholesterol Là hợp chất alcohol cấu trúc phức, sữa phần lớn cholesterol đƣợc tìm thấy hạt chất béo (5) Vitamin Sữa nguồn vitamin quan trọng Một số đƣợc kết hợp với plasma, số khác kết hợp với chất béo nhƣ vitamin A, D, E, K 1.1.1.1.1 Phân loại lipid sữa Ngƣời ta phân loại lipid sữa thành hai loại lipid đơn giản lipid phức tạp, lipid đơn giản (glycerit, sterit) từ 35÷40g, lipid phức tạp (lecithin, cefalin) từ 0,3÷5g Lipid đơn giản cơng thức phân tử gồm C, H, O este acid béo no khơng no, quan acid oleic C18 khơng bảo hịa, acid palmitic C16 bảo hòa acid stearic C18 bảo hòa, acid chiếm 70÷75% tổng số acid béo Lipid phức tạp ngồi C, H, O phân tử cịn có P, N, S nguyên tố khác 1.1.3 Protein Những protein đƣợc tìm thấy sữa hợp chất hữu phức tạp Tuy nhiên chúng hợp chất nitơ chủ yếu quan trọng cần thiết cho thể động vật chúng diện dƣới dạng keo phân tán sữa Có ba loại protein casein, globulin lactoalbumin Lƣợng casein chiếm tỷ lệ cao Ngƣời ta tìm thấy phần trăm protein sữa bị khoảng 4%, 80% casein Protein chứa nguyên tố nhƣ C, H, O, N, ngồi cịn có S, P Mittra (1942) quan sát kết luận khả tiêu hóa protein nhận đƣợc từ sữa bò cao so với protein nhận đƣợc từ loại động vật khác Có thể phân biệt hai dạng protein chủ yếu sữa: Phức chất casein, diện sữa dạng huyền phù keo Protein nƣớc sữa, diện dƣới dạng dung dịch a/ Phức chất casein Casein chiếm khoảng 80% protein sữa Các cấu tử casein quan trọng gồm alpha (s1) – casein, alpha (s2) – casein, β-casein kappa casein Đặc tính nhận biết đƣợc casein khả hòa tan chúng pH = 4,6 Hầu hết protein diện thể hạt keo kết hợp với số thành phần khác đƣợc gọi micell casein Một thành phần k-casein tập trung bề mặt micell, có vai trị ổn định hệ keo casein Chức sinh học hệ keo casein mang lƣợng lớn calcium, phospho khơng có khả hịa tan cho thể động vật sơ sinh dạng thể lỏng Hình 1.2: Cấu tạo micell casein sữa Casein liên kết với cation chủ yếu Ca caseinate Các muối khác nhƣ Ca3(SO4)2 kết hợp với caseinate liên kết với nhiều hợp chất casasein khác tạo nên cấu trúc micell Cấu trúc toàn thành phần casein, calcium phosphate muối khác đƣợc biết nhƣ phức chất calcium caseinate – calcium phosphate gọi phức chất casein ˗ Làm giảm kích thƣớc cầu mỡ, làm cho chúng phân bố chất béo sữa, làm cho sữa đƣợc đồng ˗ Làm giảm tƣợng lắng, tách lớp,tách béo, tăng độ ổn định thời gian bảo quản ˗ Làm tăng độ nhớt nhƣng làm giảm lƣợng oxi hóa, hạn chế phản ứng chất béo gây ra, tăng chất lƣợng sữa Các sản phấm sữa sau đồng hóa đƣợc hấp thụ dễ dàng Yêu cầu: Kích thƣớc hạt cầu béo sau đồng hóa phải nhỏ kích thƣớc ban đầu phân bố dịch sữa Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình đồng hóa: Nhiệt độ: nhiệt độ đồng hóa cao hiệu cao, nhiên nhiệt độ cao làm biên đơi sản phâm chi phí lƣợng cao, nhà máy nhiệt độ đồng hóa 7075°C Áp suất: mức độ phân chia cầu mờ phụ thuộc vào áp suất nên đồng hóa sữa nhiệt độ 60-85°C áp suất đồng hóa cao, hiệu đồng hóa cao tƣợng chảy rối xâm thực khí xuất dễ, làm cho hạt phân tán có kích thƣớc nhở dịch sữa có độ bền cao Tại nhà máy áp suất đồng hóa 200- 250 bar Hàm lƣợng chất béo: có dịch sữa cao hiệu đồng hóa giảm Chất ổn định có ảnh hƣởng lớn đến hiệu trình đồng hóa 2.2.5 Tiệt trùng (UHT) Mục đích: dựa vào nhiệt độ cao để tiêu diệt toàn vi sinh vật bền với nhiệt độ có sữa Yêu cầu: ˗ Nhiệt độ thời gian tiệt trùng phải đƣợc bảo đảm ˗ Sừa sau tiệt trùng khơng bị thay đổi tính chất hóa lý ˗ Sau tiệt trùng số lƣợng vi sinh vật phải giảm xuống đến mức qui định ˗ Nguyên tắc tiệt trùng: sử dụng nhiệt độ cao ˗ Thông số kỹ thuật: 139°c ± , giây, làm nguội xuống khoảng 20°c Ƣu điểm tiệt trùng gián tiếp: ˗ Khả tái sử dụng tốt ˗ Chi phí đầu tƣ thấp Nhƣợc điểm: ˗ Thời gian chịu ảnh hƣởng nhiệt độ cao, dài nên gây biến đổi hóa lý sữa ˗ Thiết bị trao đổi nhiệt bị đóng cặn nhiều ˗ Chu kỳ chạy vệ sinh thiết bị ngắn 2.2.6 Làm nguội Mục đích: Làm nguội đến nhiệt độ rót hộp Thƣờng, nhà máy làm nguội phƣơng pháp trao đổi nhiệt gián tiếp, tận dụng nhiệt sữa sau tiệt trùng đề làm nóng dịng sữa trƣớc đồng hóa 2.2.7 Trữ vơ trùng Alsafe: Mục đích: trữ 20°c nhàm ngăn chặn ức chế vi sinh vật, nơi nằm chờ cho q trình rót hộp u cầu: ˗ Nhiệt độ sữa 20°c ˗ Bồn chứa hồn tồn kín, đảm bảo vơ trùng 2.2.8 Rót bao bì: Mục đích: ˗ Bảo quản sữa ˗ Phân chia sản phâm tạo điêu kiện thuận lợi cho trình vận chuyên phân phối sản phẩm ˗ Làm giảm tối thiểu lƣợng oxi hòa tan giảm nhiễm khuẩn từ môi trƣờng vào ˗ Tăng giá trị cảm quan Yêu cầu: ˗ Sản phâm phải đƣợc rót điều kiện vơ trùng ˗ Bao bì phải đƣợc tiệt trùng trƣớc rót hộp ˗ Duy trì điều kiện vơ trùng suốt q trình rót 2.2.9 Hồn thiện sản phẩm: Mục đích: sản phẩm sau rót hộp đƣợc in code đế hồn thành tính pháp lý theo pháp luật thực phẩm, dán ống hút tăng tính tiện lợi cho ngƣời sử dụng sản phẩm, đóng màng co, vơ thùng để tạo thành khối giúp q trình vận chuyển đƣợc thuận lợi Tùy theo loại bao bi mà khơng cần dán ống hút CHƢƠNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM LÊN MEN 3.1 Công nghệ sản xuất yaourt Yaourt đƣợc sản xuất chủ yếu Trung Đông nƣớc Đông Địa Trung Hải Trƣớc đó, có nhiều tên gọi cho sản phẩm nhƣ Mast (Iran), Leben, Laban (Iraq, Egypt) Một số sản phẩm khác giống nhƣ yaourt nhƣ Dahi Ấn Độ Trong đa số trƣờng hợp yaourt sữa bị chua nhiễm vắt sữa sử dụng sữa Yaourt đƣợc sản xuất từ nhiều loại sữa khác từ hỗn hợp loại sữa, đặc biệt làm yaourt từ sữa cừu yaourt có mùi vị độ đặc đặc biệt mà làm sản phẩm trung gian sản phẩm lên men phomai tƣơi 3.1.1 Q trình sinh hóa sản xuất yaourt tƣơi Q trình sinh hóa chủ yếu xảy lên men sữa chua đƣờng lactose chuyển hóa thành glucose galactose, sau đƣờng đơn chuyển thành acid pyruvic cuối tạo thành acid lactic theo sơ đồ sau: Hình 3.1: Sự chuyển hóa chất trình lên men sữa Acid lactic sinh làm giảm giá trị pH sữa đến điểm đẳng điện protein sữa gây nên tƣợng đơng tụ Ngồi ra, casein diện sữa dƣới dạng calcium caseinate, chất tác dụng acid lactic đƣợc sinh tạo thành acid caseinic tactat calcium Acid caseinic tự khơng hịa tan tạo thành khối đơng Chuyển hóa sinh học có ý nghĩa sữa nhóm vi khuẩn lactic gây nên Ngồi ra, sản phẩm acid lactic, q trình lên men đƣờng lactose cịn cho nhiều sản phẩm phụ khác acid dễ bay hơi, rƣợu, ete, aceton diacetyl Các biến đổi sinh hóa chủ yếu q trình lên men yaourt đƣợc tóm tắt bảng 4.1 Bảng 3.1 Các trình biến đổi sinh hóa sản xuất yaourt Chất tham gia Các biến đổi Trao đổi chất - Lactose bị thủy phân bên tế bào vi khuẩn carbohydrate enzyme β-D-galactosidase tạo thành glucose galactose Glucose đƣợc sử dụng chủ yếu để chuyển hóa tạo thành acid lactic - Phức hệ calcium – caseinate – phosphate bị ổn định hình thành acid lactic dẫn đến tạo thành khối đông yaourt - Sự tạo thành thành phần mùi yaourt trình lên men đƣờng sữa nhƣ: acetaldehyde (2,4÷1,4 ppm), aceton (1,0÷4,0 ppm), acetoin (2,5÷4,0 ppm), diacetyl (0,4÷13,0 ppm)… Thủy protein phân - Giống vi khuẩn sản xuất yaourt có khả thủy phân protein mức độ thấp tạo thành peptid acid amin, chất tham gia vào phản ứng hóa học phản ứng enzyme tạo thành hợp chất mùi - Cả streptococcus thermophillus lactobacillus bulgaricus tạo đƣợc enzyme peptidase phân giải protein, protid tạo thành peptid gây đắng Kết trình thủy phân protein tạo thành nhiều acid amin tự (23,6÷70mg/100ml) Thủy phân chất Giống vi khuẩn lên men yaourt phân giải lipit béo mức độ (đặc biệt triglyceride mạch ngắn) sản phẩm phân giải góp phần có ý nghĩa vào mùi sản phẩm cuối Các chất khác Tính trung bình, có gia tăng thành phần niacin, acid folic trình lên men, nhƣng vitamin khác nhƣ vitamin B1, B12, B6, B5 bị phân hủy tƣơng đối nhiều 3.1.2 Qui trình sản xuất yaourt Nguyên liệu dùng sản xuất yaourt sữa tƣơi sữa chế biến trƣớc Sữa đƣợc nấu sôi khoảng giờ, sau đƣợc làm nguội đến 30÷40oC cho vào lƣợng nhỏ sản phẩm đƣợc làm từ trƣớc Đôi yaourt đƣợc sản xuất cách acid hóa tự nhiên Sau cho giống vào cần khuấy sữa sau để ổn định cho sữa lên men Thời gian lên men phụ thuộc vào nhiệt độ, lƣợng cấy giống vào loại giống cấy Lƣợng giống từ 0,5÷5% Phƣơng pháp sản xuất thành phần giống khác tùy thuộc vào địa phƣơng, quốc gia Nhiệt độ lên men phụ thuộc nhiều vào môi trƣờng xung quanh thành phần nuôi cấy tự điều chỉnh theo môi trƣờng xung quanh Ở nhiệt độ cao, vi khuẩn yaourt tiêu biểu phát triển (streptococcus thermophillus lactobacillus bulgaricus), nhiệt thấp hơn, vi khuẩn lactic không ƣa nhiệt chiếm ƣu Hình 3.2: Qui trình sản xuất yaourt a/ Nguyên liệu Yaourt đƣợc sản xuất từ sữa nguyên kem, sữa đƣợc tách béo sữa đƣợc tách béo phần, sử dụng sữa phối trộn sữa đƣợc chế biến chỗ Để cải thiện mùi yaourt, bổ sung 25% sữa tƣơi Hỗn hợp sữa dùng để chế biến phải chứa 12÷15% chất khơ khơng béo Do đó, cần bổ sung 2÷3% sữa bột tách béo khơng có chứa nhiều chất kháng sinh để làm tăng hàm lƣợng chất khô sản phẩm Bổ sung sữa bột nguồn protein đầy đủ giá rẻ Yêu cầu sữa bột cần bổ sung là: - Dễ phân tán vào pha nƣớc - Hịa tan hồn tồn khơng để lại hạt khơ - Khơng có hạt bị cháy xém để lại màu nâu đen sản phẩm Ngồi cịn bổ sung tác nhân làm đặc, ổn định nhƣ gum thực vật từ 0,5÷1% để cải thiện độ đặc khối đơng b/ Xử lý Có thể sử dụng chế độ xử lý sau: Cơ đặc: đặc sữa với tác dụng gia tăng hàm lƣợng chất khô tổng số sữa, ngồi cịn có tác dụng diệt trùng Đồng hóa: chế độ thích hợp cho việc đồng hóa sữa tiến hành 55oC, áp suất 200 atm Có thể sử dụng nhiệt độ cao (65oC) áp suất thấp (150÷200 atm) Đồng hóa sữa có tác dụng chủ yếu nhƣ sau: - Nếu yaourt làm từ sữa không tách béo (béo > 30%) đồng hóa sữa có tác dụng ngăn chặn phân ly kem trình ủ phân ly - Giảm đƣờng kính trung bình hạt béo xuống