TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG QUY TRÌNH LÊN MEN BƠ BÁO CÁO KỸ THUẬT LÊN MEN THỰC PHẨM NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM LỜI CẢM ƠN Qua quá trình học tập và nghiên cứu vừa qua, na[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG QUY TRÌNH LÊN MEN BƠ BÁO CÁO KỸ THUẬT LÊN MEN THỰC PHẨM NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM LỜI CẢM ƠN Qua trình học tập nghiên cứu vừa qua, chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Trường Đại Học Cần Thơ, Khoa Nông nghiệp Sinh học ứng dụng, Bộ môn Cơng Nghệ Thực Phẩm nói chung, tận tình giảng dạy Ts Trần Thanh Trúc học phần Kỹ thuật lên men thực phẩm nói riêng Đồng thời, thông qua báo cáo này, chúng em lần xin cảm ơn cô tạo hội để chúng em nghiên cứu chuyên sâu lĩnh vực liên quan đến mơn học Từ có nhiều điều kiện thuận lợi q trình tìm hiểu tiếp thu kiến thức Do có giới hạn thời gian kiến thức nên báo cáo nhóm chúng em khơng tránh khỏi sai sót Rất mong nhận xem xét góp ý từ cơ, học kinh nghiệm vơ q báu cho nhóm q trình học tập nghiên cứu sau Kính chúc sức khỏe cô! i MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Nguồn gốc 1.2 Phân loại bơ .1 1.3 Thành phần bơ 1.4 Giá trị dinh dưỡng bơ 1.5 Công dụng CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU .4 2.1 Cream 2.2 Vi sinh vật 2.3 Các phụ gia CHƯƠNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ .6 3.1 Quy trình công nghệ sản xuất bơ lên men .6 3.2 Thuyết minh quy trình 3.2.1 Thanh trùng 3.2.1.1 Quy trình thực .7 3.2.2 Cấy giống VSV 3.2.3 Lên men xử lý nhiệt – lạnh .9 3.2.4 Tạo hạt bơ xử lý 11 3.2.4.1 Phương pháp gián đoạn 11 3.2.4.2 Phương pháp liên tục .12 3.2.5 Bao gói bảo quản 13 3.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng 13 3.2.6.1 Hàm lượng đường có nguyên liệu ban đầu 13 3.2.6.2 Nhiệt độ 14 3.2.6.3 Độ pH 14 3.2.6.4 Hàm lượng oxy 14 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 14 4.1 Chỉ tiêu cảm quan 14 ii 4.2 Chỉ tiêu hóa lý 14 4.3 Chỉ tiêu vi sinh 15 CHƯƠNG KẾT LUẬN 16 iii DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1 Một số loại bơ .2 Hình 1.2 Một số cơng dụng bơ Hình 2.1 Một số vi khuẩn lactic dạng LD Hình 3.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất bơ lên men .6 Hình 3.2 Mơ hình thiết bị sản xuất bơ lên men Hình 3.3 Thiết bị đảo trộn bơ gián đoạn 12 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên tắc làm việc thiết bị làm bơ liên tục 13 iv DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1 Giá trị dinh dưỡng (trong 100g) Bảng 2.1 Chế độ xử lý nhiệt – lạnh lượng giống cấy cho trình lên men cream tương ứng với số iod khác nguyên liệu (Bylund Gosta, 1995) Bảng 2.2 Ảnh hưởng tỷ lệ lượng chất béo lỏng chất béo rắn cream đến độ cứng bơ thành phẩm (Luquet, 1985) 10 v vi Báo cáo kỹ thuật lên men thực phẩm Trường Đại Học Cần Thơ CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Nguồn gốc Bơ sản phẩm chế biến từ chất béo sữa Hàm lượng chất béo bơ cao chiếm trung bình 80% khối lượng sản phẩm Trước kỷ 19 người ta lên men bơ từ nguyên liệu váng sữa Việc sản xuất bơ bắt đầu cơng nghiệp hóa kể từ Gustaf de Laval phát minh thiết bị chất béo- Cream vào năm 1879 Đến năm 1890, người ta bắt đầu sử dụng canh trường vi khuẩn lactic khiết sản xuất bơ lên men 1.2 Phân loại bơ Dựa theo quy trình sản xuất, người ta chia bơ thành hai nhóm Bơ sản xuất phương pháp đảo trộn Bơ sản xuất phương pháp liên tục có sử dụng máy làm bơ liên hoàn Theo mùi vị sản phẩm, chia bơ thành loại Bơ (sweet cream butter) bơ không lên men, quy trình sản xuất bơ khơng có q trình lên men lactic Bơ chua (sour cream butter) hay bơ lên men (cultured cream butter), quy trình sản xuất có q trình lên men lactic, q trình thực sau trùng nguyên liệu, nhằm tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm Bơ mặn bơ nhạt: bơ nhạt (khơng chưa muối) có hàm lượng muối NaCl sản phẩm không lớn 0,2% Bơ mặn (có muối), bơ có hàm lượng muối thấp bơ chứa muối NaCl sản phẩm khoảng 0,2 – 1%, bơ có hàm lượng muối cao bơ có chứa hàm lượng muối NaCl sản phẩm khoảng 2% Báo cáo kỹ thuật lên men thực phẩm Trường Đại Học Cần Thơ Hình 1.1 Một số loại bơ 1.3 Thành phần bơ Các thành phần bơ Nước 16 – 18% Chất béo 80 – 83% Muối – 2%, protein 0,7% Vitamin A 2500 đơn vị quốc tế/100g Vitamin D 55 đơn vị quốc tế/100g Báo cáo kỹ thuật lên men thực phẩm 1.4 Trường Đại Học Cần Thơ Giá trị dinh dưỡng bơ Bảng 1.1 Giá trị dinh dưỡng (trong 100g) Giá trị dinh dưỡng (trong 100g) Gr mg Năng lượng Kcal 716 Chuyển hóa chất béo 3.3 Cholesterol 215 Natri 11 Kali 24 Cacbohydrat 0.1 Đường 0.1 Protein 0.8 Canxi 24 Magiê 1.5 Công dụng Bơ dùng để quết lên bánh mì, dùng làm gia vị, dùng nấu nướng chẳng hạn làm nước xốt, rán , nướng Bơ thành phần quan trọng góp phần tạo nên hương vị đặc trưng cho sản phẩm bánh Nó khơng có hương thơm đặc trưng sản phẩm bánh nướng mà giúp việc trì ruốt bánh mềm mại, góp phần việc nâng cao bong tróc lớp vỏ bánh cung cấp đáng kể giá trị quan trọng khác Báo cáo kỹ thuật lên men thực phẩm Trường Đại Học Cần Thơ hợp hợp chất dễ bay aldehyde acetic, diacetyl, acetoin,… Các hợp chất tạo cho sản phẩm bơ hương vị đặc trưng Vai trò acid lactic Hạ pH làm tăng q trình đơng tụ bơ, dễ tạo hình cho bơ Tăng khả bảo quản pH thấp Cuối quan trọng tạo hương vị đặc trưng cho bơ Hình 2.1 Một số vi khuẩn lactic dạng LD 2.3 Các phụ gia Chất màu, màu sắc bơ hợp chất carotenoid có cream ngun liệu định Thơng thường vào mùa đông hợp chất sữa mùa hè nên bơ thành phẩm có màu nhạt Người ta cho phép sử dụng số chất màu thực phẩm sản xuất bơ Muối NaCl, yêu cầu độ tinh muối không thấp 99,7% Muối sử dụng để cải thiện hương vị, cịn đóng vai trị bảo quản, cải thiện bền chặt bơ Chất chống oxy hóa, phổ biến gallat propyle, gallat octyle, gallat dodecyle, butyl hydroxy anisol (BHA) butyl hydroxy toluen (BHT) Sử dụng không 0,01% Các gia vị khác, để đa dạng hóa sản phẩm bơ thị trường, sử dụng số gia vị khác Việc lựa chọn gia vị phụ thuộc vào thị hiếu người tiêu dùng quy định củ nước Các gia vị sử dụng hành, tiêu, tỏi, mùi tây, củ đinh hương,… Báo cáo kỹ thuật lên men thực phẩm Trường Đại Học Cần Thơ CHƯƠNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 3.1 Quy trình cơng nghệ sản xuất bơ lên men Cream Vi khuẩn lactic Thanh trùng Nhân giống Cấy giống Lên men xử lý nhiệt- lạnh Muối Tạo hạt bơ xử lý Sữa bơ Bao bì Bao gói Bơ lên men Hình 3.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất bơ lên men Báo cáo kỹ thuật lên men thực phẩm Trường Đại Học Cần Thơ 3.2 Thuyết minh quy trình 3.2.1 Thanh trùng Mục đích q trình trùng tiêu diệt VSV ức chế hoạt tính enzyme cream Quá trình trùng sử dụng nhiệt độ khoảng 90 – 95 oC, thời gian 15 – 20 giây Trong trường hợp cream có chất lượng tốt, người ta thường gia nhiệt nhanh nguyên liệu đến 95 oC làm nguội nhanh Trong trình trùng tăng nhiệt độ thời gian hiệu tăng Tuy nhiên, cream có mùi ảnh hưởng xấu đến chất lượng bơ thành phẩm Trong trường hợp cream có mùi lạ, người ta thường sử dụng phương pháp khí điều kiện chân khơng đễ tách cấu tử dễ bay khỏi cream Quá trình kết hợp với trình trùng cream 3.2.1.1 Quy trình thực Đầu tiên, cream bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng để gia nhiệt lên đến 78oC Tiếp theo, cream đưa vào bồn chân không để thực q trình khí Áp suất chân không cần hiệu chỉnh cho nhiệt độ sôi cream bồn dao động quanh giá trị 62 oC Khi đó, cấu tử dễ bay tách khỏi cream Cuối cùng, cream đưa trở lại hệ thống trao đổi nhiệt bảng mỏng để gia nhiệt tiếp lên đến 95oC làm nguội Báo cáo kỹ thuật lên men thực phẩm Trường Đại Học Cần Thơ Hình 3.2 Mơ hình thiết bị sản xuất bơ lên men 3.2.2 Cấy giống VSV Trong nhà máy sản xuất bơ sử dụng sinh khối vi khuẩn lactic dạng sấy thăng hoa hãng chuyên sản xuất giống VSV cung cấp họ tự nhân giống để phục vụ sản xuất Môi trường nhân giống phổ biến sữa gầy Trước nhân giống, sữa gầy trùng 90 – 95 oC thời gian 15 – 30 hình thiết sản xuất bơ lên phút Ta sử dụng nhânMơ giống theobịnhiều cấp để men có đủ số tế bào vi khuẩn cấy vào cream a;3.Tách chất béo;4.Thanh trùng cream;5.Tách khí;6.Chuẩn bị lên men;7.Lên men;8.Xử lý nhiệt;9.Tạo hạt bơ mẻ;10.Tạ Quá trình nhân giống thực 20oC Thời gian nhân giống cho cấp từ – 10 Canh trường VSV thu có độ chua 18 – 20oSH, số lượng tế bào vi khuẩn lên đến 109 tế bào/ml Những sản phẩm trao đổi chất quan trọng vi khuẩn canh trường acid lactic, diacetyl acid acetic Chúng ảnh hưỡng đến hương vị bơ thành phẩm Lượng giống VSV cấy vào cream trong sản xuất bơ phụ thuộc vào số iod nguyên liệu nhiệt độ lên men Tỷ lệ giống cấy vào thường khoảng – 7% (v/v) Báo cáo kỹ thuật lên men thực phẩm Trường Đại Học Cần Thơ Báo cáo kỹ thuật lên men thực phẩm Trường Đại Học Cần Thơ 3.2.3 Lên men xử lý nhiệt – lạnh Quá trình lên men xử lý nhiệt – lạnh diễn song song Quá trình lên men Mục đích q trình lên men Tạo acid lactic hợp chất mùi Hóa rắn chất béo giảm tổn thất chất béo Giúp cho trình bảo quản tốt Quá trình lên men thực thiết bị hình trụ, có cánh khuấy phận hiệu chỉnh nhiệt độ Vi khuẩn lactic sinh tổng hợp acid lactic sản phẩm trao đổi chất tạo độ chua hương vị đặc trưng cho cream Tốc độ acid hóa cream chế độ sử lý nhiệt ảnh hưởng đến cấu trúc bơ thành phẩm Sau trình lên men, độ chua phần không béo cream cần đạt giá trị xung quanh 36 oSH, hàm lượng diacetyl cream khoảng 1,0 – 1,5ppm Quá trình xử lý nhiệt lạnh Mục đích q trình xử lý nhiệt – lạnh kết tinh lượng chất béo cream Do cream có chứa hỗn hợp chất béo có điểm nóng chảy khác nên nhiệt độ kết tinh chúng khác Tốc độ kết tinh độ tinh khiết tinh thể phụ thuộc vào chế độ xử lý nhiệt Thông thường người ta phụ thuộc vào số iod cream để chọn chế độ xử lý nhiệt – lạnh tối ưu Khi bơ thành phẩm khơng có cấu trúc q cứng hay mềm Bảng 2.1 Chế độ xử lý nhiệt – lạnh lượng giống cấy cho trình lên men cream tương ứng với số iod khác nguyên liệu (Bylund Gosta, 1995) Chỉ số iod 40 20 – – 11 10 Báo cáo kỹ thuật lên men thực phẩm Trường Đại Học Cần Thơ Trong trình trùng cream 90 – 95 oC, tất hạt dầu béo trạng thái lỏng Khi làm nguội cream xuống 40 oC, số phân tử chất béo bắt đầu kết tinh Nếu ta làm nguội cream xuống nhiệt độ thấp với tốc độ chậm, trình kết tinh kéo dài tinh thể béo xuất với độ tinh khiết cao Tuy nhiên, thời gian dài nên hàm lượng sản phẩm tạo vị chua hương cho bơ sinh tổng hợp vi khuẩn lactic cream không đạt tỷ lệ cân đối mong muốn Trong thực tế sản xuất, cần phải rút ngắn thời gian kết tinh chất béo phương pháp làm nguội nhanh Khi làm nguội nhanh, trình kết tinh chất béo cream diễn nhanh Tuy nhiên trường hợp này, số tinh thể chất béo thu không đạt độ tinh khiết gọi “tinh thể hỗn hợp” Đó phân tử triglycerid có điểm nóng chảy thấp bị nhốt tinh thể triglycerid có điểm nóng chảy cao Khi tỷ lệ khối lượng chất béo thể lỏng so với tổng khối lượng chất béo có cream giảm bơ thành phẩm có cấu trúc cứng, khó phết lên bánh mì sử dụng Để khắc phục tượng trên, sau giảm nhiệt độ cream để kết tinh phần chất béo, người ta nâng dần nhiệt độ lên để triglycerid có điểm nóng chảy thấp hóa lỏng tách khỏi “tinh thể hỗn hợp” Cuối cùng, tiến hành hạ nhiệt độ cream không thấp lần hạ để tái kết tinh chất béo Khi số triglycerid tiếp tục kết tinh, nhiên độ tinh khiết tinh thể cream tăng , số “tinh thể hỗn hợp” giảm Ta đạt tỷ lệ phần trăm chất béo lỏng so với tổng khối lượng chất béo cream mong muốn Bảng 2.2 Ảnh hưởng tỷ lệ lượng chất béo lỏng chất béo rắn cream đến độ cứng bơ thành phẩm (Luquet, 1985) Lượng chất béo lỏng (% so với tổng lượng chất béo) 85 Lượng chất béo rắn (% so với tổng lượng chất béo) 15 55 45 65 – 78 22 – 35 11 Cấu trúc bơ thành phẩm Bơ mềm Bơ cứng Bơ có độ cứng vừa phải, dễ phết lên bánh Báo cáo kỹ thuật lên men thực phẩm Trường Đại Học Cần Thơ Sau cùng, người ta hạ nhiệt độ hỗn hợp xuống – oC giữ khoảng Theo Luquet (1985), giải pháp giảm độ tổn thất chất béo theo sữa bơ giai đoạn tạo hạt bơ 3.2.4 Tạo hạt bơ xử lý Quá trình tạo hạt bơ xử lý thực theo phương thức gián đoạn liên tục với công đoạn sau: Khuấy đảo hỗn hợp cream có chứa tinh thể chất béo để biến chúng thành hạt bơ sữa Tách sữa bơ để thu nhận hạt bơ Xử lý hạt bơ riêng lẻ để tạo thành khối dính Bổ sung muối phân bố hạt nước nhỏ li ti tồn khối sản phẩm Xử lý chân khơng để làm giảm lượng khí có khối bơ Bổ sung muối phân bố toàn khối bơ Hiệu chỉnh độ ẩm phân bố hạt nước nhỏ li ti toàn khối sản phẩm Xử lý chân không để làm giảm lượng khí có khối bơ 3.2.4.1 Phương pháp gián đoạn Thiết bị đảo trộn mơ tả hình 3.3 Đối với thiết bị đảo trộn công nghiệp chế tạo thép khơng rỉ, bên có đập để đánh trộn cream Thiết bị thực chuyển động xoay nhờ motor phận truyền động Tốc độ quay thiết bị hiệu chỉnh Chất béo hỗn hợp nạp vào thiết bị tồn hai dạng: tinh thể dịch lỏng Khi thiết bị thực chuyển động xoay khuấy đảo mạnh hỗn hợp cream bên làm xuất bọt khí Đầu tiên hạt cầu béo phân bố tập trung bề mặt tiếp xúc pha bọt khí (pha phân tán) pha lỏng (pha liên tục) hỗn hợp Nếu khuấy đảo tiếp tục, bọt khí trở nên nhỏ hơn, bọt dày hơn, màng bao quanh số hạt cầu béo bị giải phóng phân tử chất béo lỏng bên Các phân tử béo tạo nên màng mỏng bao xung quanh bề mặt bọt khí hạt cầu béo cịn lại Bọt khí dày số phân tử chất béo giải phóng từ hạt cầu béo tượng màng bị vỡ lớn Theo thời gian bọt trở nên bền vỡ Các hạt cầu béo tinh thể béo nhờ phân tử chất béo dạng lỏng tự liên kết với tạo 12 Báo cáo kỹ thuật lên men thực phẩm Trường Đại Học Cần Thơ thành khối hình thành nên hạt bơ Lúc đầu, kích thước hạt bơ nhỏ ta khơng thể nhìn thấy mắt thường sau chúng lớn dần lên Trong trường hợp có sử dụng chất màu, chúng bổ sung vào hỗn hợp cream thiết bị trước trình đảo trộn bắt đầu Khi trình tạo hạt bơ kết thúc, hỗn hợp thu thiết bị gồm hai phần: hạt bơ sữa bơ Trong sữa bơ có chứa lượng chất béo Giá trị nhỏ chứng tỏ độ tổn thất chất béo trình tạo hạt bơ thấp Tiếp theo giai đoạn tách sữa bơ khỏi thiết bị, người ta thường dùng nước vô trùng để rửa hạt bơ nhằm loại bỏ hợp chất hòa tan sữa bơ bám bề mặt hạt bơ Sau giai đoạn tách nước thường bổ sung muối (bơ mặn) Sau hạt bơ nén ép tạo thành khối đồng Ở giai đoạn này, nước phân bố dạng hạt mịn toàn khối bơ mà ta khơng nhìn thấy mắt thường Một hệ nhũ tương “nước/dầu” hình thành Cuối giai đoạn làm giảm lượng khí tự có khối bơ (nếu cần) Trong sản phẩm bơ sản xuất phương pháp thủ công, thơng thường lượng khí chiếm – 7% (v/v) Hàm lượng khí bơ thấp cấu trúc cứng Để tách khí, người ta thực khuấy đảo khối bơ điều kiện chân khơng Khi lượng khí giảm xuống 1% so với thể tích bơ thành phẩm Hình 3.3 Thiết bị đảo trộn bơ gián đoạn 3.2.4.2 Phương pháp liên tục 13