nghiên cứu quy trình sản xuất phô mai từ sữa

Sữa đã được con người biết đến từ rất lâu .Về mặt dinh dưỡng thì sữa là mộtloại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và có chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng nhưprotein, glucid, lipid, chất

Phần 1 Lí do chọn đề tài, mục đích, nội dung của đề

tài.

1 Lý do chọn đề tài.

Sữa đã được con người biết đến từ rất lâu Về mặt dinh dưỡng thì sữa là mộtloại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và có chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng nhưprotein, glucid, lipid, chất khoáng, vitamin,… Ngoài giá trị dinh dưỡng trong sữa cònnhiều chất cần thiết cho cơ thể như: axit amin không thay thế, muối khoáng… Khikhoa học, công nghệ phát triển đã cho ra đời nhiều phương pháp và qui trình côngnghệ chế biến khác nhau tương ứng với nó là những sản phẩm khác nhau, một trongnhững sản phẩm tiêu biểu đó là: “ phô mai ”

Phô mai là một sản phẩm được khởi nguồn từ nước Pháp ( thời trung cổ ),chúng được chế biến bằng cách cho lên men casein trong sữa (tươi) Về mặt dinhdưỡng thì phô mai cũng cung cấp nhiều các chất dinh dưỡng thiết yếu như: protein,glucid, lipid, chất khoáng, vitamin Ngoài ra còn có canxi, phốt pho cao, rất bổ dưỡng

và tốt cho xương, giúp chống lại ung thư đường ruột hiệu quả và một số ung thư khác

và chi tiết hơn về qui trình sản xuất phô mai và xa hơn nữa nhóm chúng em hy vọng

có thể góp một phần công sức nhỏ bé của chúng em vào việc trực tiếp sản xuất ranhững loại phô mai khác nhau có chất lượng cao nhằm góp phần đáp ứng nhu cầu vềphô mai cho thị trường trong nước

2 Mục đích, nội dung đề tài.

2.1 Mục đích.

-Nhằm hiểu rõ hơn về qui trình công nghệ sản xuất phô mai

-Biết được tính chất của các nguyên liệu chính, phụ và những biến đổi của nótrong quá trình sản xuất phô mai

2.2 Nội dung đề tài.

-Tìm hiểu tổng quan về các loại nguyên liệu chính phụ và các loại phụ gia sửdụng tong qui trình công nghệ sản xuất phô mai

-Tìm hiểu về qui trình công nghệ và thuyết minh qui trình

-Tìm hiểu về những biến đổi của nguên liệu trong qui trình chế biến

-Tìm hiểu về một số loại máy móc thết bi dùng trong qui trình chế biến

Phần 2 Sữa nguyên liệu.

Chương 1 Tổng quan về nguyên liệu sữa.

1 Sữa tươi.

1.1 Định nghĩa về nguyên liệu sữa tươi.

Sữa là chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức

ăn để nuôi sống động vật con Sữa được lấy từ những con khoẻ mạnh, có được từ mộthay nhiều lần vắt Sữa tươi là sản phẩm giàu chất dinh dưỡng bởi nó là thực phẩm cânđối về thành phần các chất như: prôtein, lipit, muối khoáng, vitamin… Ngoài ra trongsữa còn có đầy đủ axit amin không thây thế, đây là những axit amin cần thiết cho cơthể

1.2 Tính chất vật lý của sữa tươi.

Sữa là chất lỏng có màu trắng đục, có độ nhớt lớn, có mùi rất đặc trưng và vịhơi ngọt Sữa thường có đặc điểm và tính chất sau:

b) Thành phần hoá học của sữa tươi.

Sữa bao gồm 2 thành phần chính là nước và chất khô, ngoài ra trong sữa luônchứa một hàm lượng vi sinh vật nhất định

+ Nước liên kết: chiếm tỉ lệ nhỏ khoảng 3 – 4%, hàm lượng nước liên kết phụthuộc vào các thành phần có trong hệ keo như: protein, các phosphatic, polysacarit.Nước liên kết thường được gắn với các nhóm như: -NH2, -COOH, -OH, =NH, =CO

-Chất khô:Bao gồm

+Chất khô của sữa bao gồm toàn bộ các thành phần còn lại của sữa trừ nước

+Chất khô của sữa bao gồm: chất béo, protein, đường, muối khoáng, các loạivitamin, acid, enzym

●Chất béo:

Chất béo trong sữa được coi là thành phần quan trọng về mặt dinh dưỡng,chất béo có độ sinh năng lượng cao có chứa các vitamin hoà tan (A,D,E) Ðối với cácsản phẩm sữa lên men chất béo ảnh hưởng tới mùi vị trạng thái của sản phẩm

Chất béo trong sữa gồm 2 loại: chất béo đơn giản và chất béo phức tạp

► Chất béo đơn giản: có hàm lượng 35÷45 g/l gồm axit béo no và

không no như: axit oleic, axit palmitic, axit stearic

► Chất béo phức tạp: thường chứa một ít P, N, S trong phân tử Các

chất béo phức tạp này có tên gọi chung là phosphoaminolipit đại diện là lexitin vàxephalin

■ Đặc tính hoá lí của chất béo:

Sự phân bố các glyxerit trong lòng các tiểu cầu mang đặc điểm sau: phầntrung tâm của tiểu cầu chứa glyxerit có nhiệt độ nóng chảy thấp, giàu axit oleic vàluôn ở trạng thái lỏng trong điều kiện nhiệt độ bình thường Trong khi đó phần ngoại

vi nơi tiếp xúc với màng chứa các glyxerit với chỉ số iod rất thấp nên có nhiệt độ nóngchảy cao có thể đông đặc ở nhiệt độ môi trường Do vậy màng có tính chất bảo vệ chấtbéo khỏi những biến đổi Sự biến chất của màng sẽ làm tăng cường sự hoạt động trựctiếp của một số loài vi sinh vật hoặc là sự tăng lên của chỉ số axit hoặc làm thay đổicác tính chất vật lí một cách sâu sắc gây ra việc tiến lại gần rồi kết dính các tiểu cầuvới nhau dẫn đến quá trình tách chất béo làm mất đi tính đồng nhất của sữa

●Protein:

Protein trong sữa là chất đạm hoàn thiện bởi vì nó chứa hầu hết các acidamin đặc biệt là các acid amin không thay thế Các acid amin chủ yếu có mặt trongsữa tính theo % chất khô như sau:

Trong thành phần cấu trúc protein sữa rất đa dạng bao gồm:

►Cazein toàn phần chứa : 26  29 g/l

►Lactoglobulin : 26  29 g/l

►Lactalbumin: 2,4  4 g/l

►Imunoglobulin: 0,8  1,5g/l

Và một số thành phần khác

Trong các thành phần trên, cazein được coi là thành phần quan trọng nhất của sữa

Về mặt cấu trúc, cazein là các hạt cầu có đường kính thay đổi từ 40÷200m và bằng phương pháp ly tâm người ta có thể tập hợp tất cả các hạt này ở thểlắng như keo có màu trắng hoặc kết tủa cazein dưới dạng hạt mixen lớn nhờ quá trìnhaxit hoá sữa đến pH đẳng điện (pH=4,6)

Ðiều quan tâm trong công nghệ chế biến sữa về thành phần cazein là sựkhông đồng nhất của các thành phần cazein, vì trong cazein có , ,  cazein -cazein chiếm 60% cazein toàn phần, -cazein chiếm 30% cazein toàn phần, -cazeinchiếm 4-10% cazein toàn phần Khi nhiệt độ vượt quá 75-800C có sự biến tính củacanxi phosphocazeinat bởi vì một phần muối canxi hoà tan chuyển thành canxitriphosphat không hoà tan ảnh hưởng đến cân bằng giữa các mixen phosphocazein vàcác muối khoáng hoà tan

●Đường:

Ðường trong sữa chủ yếu là đường lactoza hàm lượng đường có khoảng50g/lit sữa tồn tại ở hai dạng  -lactoza và - lactoza Khi có sự thay đổi về nhiệt độthì có sự chuyển hoá từ dạng này sang dạng kia và ngược lại

Độ ngọt của lactoza kém hơn saccaroza 30 lần, độ hoà tan trong nước cũng kémhơn Ðộ hoà tan trong nước của lactoza được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 1 Độ hòa tan trong nước của lactoza (g/100gH2O)

Nhiệt độ -lactoza -lactoza

45,145,145,194,7

Ở nhiệt độ nhỏ hơn 1000C thì không làm thay đổi đường lactoza Nhưngkhi lớn hơn 1000C thì đường lactoza rất nhạy với nhiệt độ sẽ xảy ra sự biến đổi do sựxuất hiện các Melanoit tạo thành khi các acid amin tác dụng với lactoza Trên 1500Cngười ta nhận thấy được màu vàng và ở 1700C thì có màu nâu đậm hình thành bởi quátrình caramen hoá

Đường lactoza có thể lên men được dưới tác dụng của vi sinh vật và cóthể tạo thành các sản phẩm khác nhau có lợi Một trong những biến đổi thường gặp vàquan trọng nhất là sự tạo thành acid lactic dưới tác dụng của vi khuẩn lactic đây chính

là cơ sở của quá trình sản xuất các sản phẩm sữa lên men:

C12H22011.H20  4CH3-CHOH-COOH Mặt khác sự tạo thành khí H2 và khí C02 có liên quan đến sự phồng lên tạo lỗ hổngcho các loại phomat:

2CH3-CHOH-COOH CH3-(CH2)2-COOH + CO2 + H2

●Các muối khoáng.

Do trong sữa có mặt có các cation K+ , Na+, Mg2+, Ca2+ và các anion củacác axit phosphorit, limonic, clohydryt nên trong sữa có nhiều loại muối khác nhau.Nhưng chủ yếu là các muối clorua, phosphat, xitrat, bicacbonat

Trong tất cả muối trên muối Canxi có ý nghĩa rất lớn đối với con ngườiđặc biệt là trẻ em Hai nguyên tố Ca và P trong sữa có tỉ lệ rất hài hoà Ca/P = 1/1,3 ởdạng cơ thể dễ hấp thụ.

Sự cân bằng giữa hai dạng muối Canxi (Ca2+của các muối hoà tan đượcphân ly và Ca ở dạng phức của các thể keo) là điều kiện đặc biệt cho sự ổn định củasữa Sự tăng lên của Ca2+ làm tăng khả năng bất ổn định của sữa khi đun nóng hoặcdưới tác dụng của các men dịch vị Vì vậy để hạn chế hiện tượng này trong quá trìnhchế biến sữa cô đặc hoặc chế biến các sản phẩm sữa tiệt trùng ở nhiệt độ cao người tathường bổ sung các loại muối phức phosphat hoặc xitrat cho phép giữ sự ổn định củasữa

Trong sữa còn có Mg (12 mg %), K (113 – 171 mg%), Na (30 – 77 mg

%) Tỷ lệ K/Na = 3,3 tương ứng với tỷ lệ này trong sữa mẹ Muối kali và natri có tácdụng giữ trạng thái cân bằng muối trong sữa, giữ áp suất thẩm thấu ở trạng thái bìnhthường

Các muối của acid phosphoric là những hợp chất đệm điển hình có tácdụng giữ cân bằng hệ muối và hệ keo của sữa

Các muối của acid limonic đặc biệt có ý nghĩa đối với sự tạo thành cácchất thơm trong các sản phẩm sữa lên men, các loại bơ Trong thành phần chủng visinh vật dùng để sản xuất các sản phẩm trên có các vi khuẩn tạo mùi thơm Các vikhuẩn này, trong quá trình hoạt động đòi hỏi sự có mặt của acid limonic để tạo thànhcác diaxetyl, axetoin, các acid bay hơi

Nhiệt độ cao làm thay đổi các thành phần muối của sữa Các muối hòa tan củaacid phosphoric và acid limonic chuyển thành không hòa tan

●Axit hữu cơ

Trong sữa chứa nhiều acid hữu cơ như : acid citric, lactic, axetic Trong

đó, acid citric là acid cực kỳ quan trọng góp phần vào việc tăng mùi thơm cho các sảnphẩm bơ nhờ vào quá trình sau:

Acid citric diaxetyl axetoin 2,3 butylen glycol

●Các chất xúc tác sinh học gồm vitamin và enzim.

■ Nhóm enzym thuỷ phân: gồm lipaza, photphataza, galactaza,proteaza, amylaza Trong đó, vai trò của các enzym lipaza có tính quyết định đến quátrình chế biến và bảo quản sữa Lipaza có tác dụng thuỷ phân chất béo tạo thành acidbéo và glyxerin có pH = 9,4

■Nhóm enzym oxy hoá: gồm Reductaza, lactoperoxydaza Catalaza.Các enzym này có vai trò quan trọng trong quá trình làm biến tính sữa

-Các vi sinh vật trong sữa

Gồm: Vi khuẩn, nấm men, nấm mốc

+Nấm men: Có dạng hình cầu, elip, trụ, kích thước lớn nhất từ 2  9m.

Phần đông các loại chuyển đường thành rượu và sinh sản theo kiểu nảy chồi

VK lactic

+Nấm mốc: Chủ yếu là Muco và Rhizopus Các loại nấm mốc này gây nên

những biến động xấu đến quá trình sản xuất sản phẩm phomát dạng nhão Ngoài ra

còn có các loài: Penicilium, Aspergillus, Geotrichum, Oide và Monilia Tất cả các loài

nấm mốc này đều hô hấp mạnh và phát triển trên bề mặt của môi trường nuôi cấy.Chúng phát triển thích hợp trên các môi trường acid và trong sữa tạo acid lactic

+Vi khuẩn : Hầu hết có kích thước tế bào đồng nhất, kích thước của nó

không vượt quá vài micromet Các vi khuẩn trong sữa: Coccus, Bacterium,

Clostridium, Vitrion, Spirille, Meningocoque, Streptomycin quan trọng nhất là vi

khuẩn lactic với các đặc tính chủ yếu sau

Hô hấp hiếu khí hay yếm khí tùy tiện

● Không sản sinh ra enzym catalaza và vậy chúng không phân hủynước oxy già

● Không sản sinh ra các hợp chất nitrat

● Ít hoặc không tiết ra enzym proteaza trong sữa nhưng đôi khi trongphomat các vi khuẩn lactic đóng vai trò quan trọng trong việc phá hủy thành phầncasein

● Lên men các loại đường ở các điều kiện khác nhau

Các loại vi khuẩn điển hình trong công nghệ chế biến sữa là:

● Streptococcus Thermophillus, được coi là tác nhân của sự hình thành

axit và quá trình chín của phomát

● Nhóm vi khuẩn Lactic là vi khuẩn sữa chung nhất bao gồm

Streptococcus cremoris và Streptococcus lactic, là tác nhân của sự đông tụ tự nhiên

một vài loài của chúng sản sinh ra các kháng sinh Clostridium tác nhân của sự phồng

lên của phomat

● Loài Leuconostoc oenos đều là các loài lên men không điển hình,

lên men các loại đường tạo ra một ít acid lactic hoặc axetoin từ diaxetyl là các hợpchất tạo nên hương thơm tự nhiên của bơ

+Vi sinh vật gây bệnh: Tồn tại trong sữa do quá trình nhiễm từ người

hoặc động vật, đặc trưng samonella typhi, samonella paratyphi, shigella dysenterial…

Tác động đến hệ vi sinh vật thông thường : ở 60oC và giữ nhiệt độ này trong vài phútlàm cho phần lớn hệ vi sinh vật bị tiêu diệt Ngoại trừ, một số loài vi khuẩn (cầukhuẩn, liên cầu khuẩn và các trực khuẩn) vẫn tồn tại Một số loài vi sinh vật có khảnăng sinh bào tử, bào tử của chúng chỉ có thể bị tiêu diệt một cách chắc chắn ở nhiệt

độ cao hơn 100oC rất nhiều

Chương 2 Tổng quan về Phô Mai

1 Giới thiệu về phomai.

Theo định nghĩa của PAO/WHO, phomai là protein của sữa được đông tụ, táchbớt whey ở dạng tươi hoặc đã qua ủ chín

Phomai là một sản phẩm rất giàu dinh dưỡng được chế biến từ sữa (sữa bò, sữadê…) với sự tham gia của một số nhóm sinh vật Đây là một thực phẩm có giá trị dinhdưỡng cao, bảo quản được lâu

Trong phomai chứa: protein 20% (dưới dạng pepton, amino acid), lipit 30%,các muối khoáng, các vitamin (A, B1, B2, C, …)

2 Phân loại phomai.

- Phân loại theo tác nhân đông tụ casein:

Là rennin hay là acid Có một số loại, vừa là kết quả của sự đông tụ casein bằng acid

và bằng cả rennin: cottage

- Phân loại theo hàm lượng nước:

Phomai rất cứng (w < 56%), phomai cứng vừa (w = 54 – 63%) Phomai mềm (w

= 78 – 87%), hàm lượng nước thấp

-Phân loại dựa vào vi khuẩn dùng khi ủ chín phomai:

Đa số loại phomai đều “chín” nhờ tác động của vi khuẩn lactic

Bảng 2 Phân loại phomai dựa vào vi khuẩn dùng khi ủ chín phomai.

Phomai tươi Không qua giai đoạn ủ chín

Phomai có qua giai

đoạn ủ chín -Hệ vi sinh vật tham gia trong quá trình ủ chín:

+Vi khuẩn

+ vi khuẩn và nấm mốc

-Các biến đổi trong giai đoạn ủ chín diễn ra chủyếu:

+ trên bề mặt khối phomai

+ Trong bề sâu khối phomai

-Phân loại dựa vào cấu trúc của phomai:

Loại có lỗ hổng hình tròn (round – eyed texture) được tạo thành trong quá trình ủchín do CO2 Loại có lỗ hổng hình hạt (granular texture) do không khí lọt vào giữa cáchạt phomai trong quá trình đổ khuôn hoặc loại có cấu trúc chặt, không có lỗ hổng

Ngoài ra còn có một loại phomai đặc biệt khác được gọi là phomai nấu chảyđược sản xuất từ một số loại phomai khác

- Dựa vào hàm lượng chất béo có trong phomai(FDB):

Lượng chất béo trong phomai (g) × 100%

FDB =

Tổng khối lượng phomai (g) – Lượng chất béo trong sản phẩm (g)

Bảng 3. Phân loại phomai theo giá trị FDB

Phomai có hàm lượng béo rất cao > 60

Phomai có hàm lượng béo cao 45 – 60

Phomai có hàm lượng béo trung

(chỉ có loài L delbrueckii là đồng hóa được tinh bột) Một số khác sử dụng được

pentoza và acid xitric mà chủ yếu là các vi khuẩn lên men lactic dị hình

Người ta sử dụng nhóm vi khuẩn lactic ưa ấm (Topt= 25 - 350C) và ưa nhiệt (Topt =

37 - 450C) với cơ chế lên men lactic đồng hình hoặc dị hình

- Lên men lactic đồng hình

C6H12O6 2CH3 – CHOH – COOH + 94 Kcal

Glucoza acid lactic

- Lên men lactic dị hình

2C6H12O6 = CH3 – CHOH – COOH + HOOC – CH2 – CH2 – COOH

Glucoza acid lactic acid xucsinic

+CH3 – COOH + CH3 – CH2OH + CO2 + H2

acid axetic rượu êtylic

Các vi khuẩn lactic ngoài việc tạo thành acid còn có một số loài tạo chất thơm

(diaxetyl, axetoin, acid bay hơi…) như Streptococcus diaxetylactic

Vi khuẩn lactic có hoạt tính proteaza: phân hủy được protein của sữa thành cácpeptit và acid amin Hoạt tính này ở các loài là khác nhau, thường trực khuẩn là caohơn

2 Chất tạo đông.

Tác nhân đông tụ sữa phổ biến nhất là rennet (chymosin) Ngày nay, người ta cóthể sử dụng rennet kết hợp với các tác nhân đông tụ khác như một số chế phẩmprotease có nguồn gốc từ vi sinh vật và thực vật Khả năng gây đông tụ sữa của rennetđược đánh giá thông qua hoạt tính đông tụ sữa Các chế phẩm rennet thương mại códạng bột mịn hoặc dạng lỏng hoạt tính đông tụ sữa của chúng thường giao động1:10.000 ÷ 1:15.000 Chế phẩm phải được bảo quản ở nhiệt độ thấp (4 – 60C)

3 Chất béo.

Để sản xuất phomai có hàm lượng béo cao, người ta sử dụng thêm cream hoặc

bơ Các chất béo này cần phải đạt các yêu cầu nghiêm ngặt về vi sinh vật

Phần 3 Qui trình công nghệ sản xuất phô mai.

Chương 1 Qui trình công nghệ sản xuất phô mai.

1 Sơ đồ qui trình.

1.1 Quy trình sản xuất phô mai mềm (Không qua ủ chín)

1.2 Quy trình sản xuất phô mai mềm và bán mềm có qua ủ chín :

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÔ MAI

Sữa tươi

Xử lý nhiệt Chuẩn hóa Lên men sơ bộ Thanh trùng

Cấy giống và lên

men Đông tụ

Tách sơ bộ và huyết thanh sữa

Tách khuôn

Đổ khuôn và tách huyết thanh

Ướp muối Cấy giống

Ủ chín Bao gói

Nhân giống

Nấm sợi

P.camemberti

1.3 Quy trình sản xuất phô mai bán cứng, cứng và rất cứng :

2 Thuyết minh qui trình công nghệ (phô mai mềm không qua ủ chín) :

Sữa tươi

Chuẩn hóa Thanh trùng Cấy giống Lên men Đông tụ Tách huyết thanh

Xử lý và nghiền khối đông Ướp muối

Đổ khuôn và ép Bao gói

Ủ chín

Phô mai cứng

2.1 Thu mua và kiểm tra chất lượng nguyên liệu

Chất lượng của nguyên liệu ảnh hưởng lớn đến chất lượng của phomai thành phẩmnên trước khi đưa vào sử dụng sản xuất cần phải qua khâu kiểm tra, đánh giá và phảiđạt các tiêu chuẩn của nhà cung ứng và của nhà máy về các chỉ tiêu cảm quan, hóa lí

- Tiến hành:

Sữa từ thùng chứa sữa sau hoàn nguyên được bơm vào thùng tiêu chuẩn hoá,cream hoặc bơ được hâm nóng trở thành dạng lỏng rồi được bơm vào thùng tiêu chuẩnhoá đã chứa sẵn dịch sữa với tỷ lệ đã tính trước, cánh khuấy của thùng hoạt độngliên tục làm tăng khả năng phân tán mỡ sữa trong khối sữa, ngăn chặn quá trình táchpha, tăng hiệu quả của quá trình đồng hoá