BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM Môn HÓA HỌC THỰC PHẨM TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA LÊN MEN GVHD PHẠM HỒNG HIẾU LỚP DHDBTP17A 42030024440[.]
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM Mơn: HĨA HỌC THỰC PHẨM TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA LÊN MEN GVHD: PHẠM HỒNG HIẾU LỚP: DHDBTP17A - 420300244401 Sinh viên thực hiện: Mai Thị Thúy Loan 20010711 Nguyễn Thị Ngọc Tuyền 20102791 Lê Thị Khánh Vy 20037141 Trang Thị Kim Nguyệt 20021811 Tp HCM, Tháng 4, năm 2023 Mục lục I Sản phẩm sữa lên men gì? Phân loại chung Nguyên liệu để sản xuất sữa chua: .6 2.1 Nguyên liệu sữa 2.2 Chỉ tiêu chất lượng sữa tươi II Quy trình sản xuất sữa chua lên men Quy trình sản xuất sữa chua .8 Quy trình sản xuất sữa chua (Chandan, Kilara et al 2013) .9 Sữa chua lên men lactic (sữa chua yogurt) 2.1 Sữa chua đặc: .10 2.2 Sữa chua khuấy 11 2.3 Sữa chua uống: 12 Sữa chua đông lạnh không chứa Lactose 13 Công nghệ sản xuất sữa chua lên men Kefir .13 Thuyết minh quy trình: 14 Các yếu tố ảnh hưởng trình lên men: .20 II Yêu cầu chất lượng yaourt 22 Chỉ tiêu cảm quan: 22 Chỉ tiêu hóa lí: .22 Chỉ tiêu vi sinh: .23 III Thiết bị - thơng số dùng cho quy trình: 23 Quá trình lên men sữa chua 24 Thiết bị 27 IV Ứng dụng lợi ích thực phẩm lên men 29 V Ứng dụng sữa tươi 29 Ứng dụng sữa chua lên men 30 Lợi ích sản phẩm lên men 31 Tài liệu tham khảo 33 I Sản phẩm sữa lên men gì? Các sản phẩm sữa lên men tạo sữa lên men với loại vi khuẩn cụ thể gọi Lactobacilli Bifidobacteria Quá trình lên men có nghĩa sữa vi khuẩn tiêu hóa phần Điều làm cho sản phẩm sữa dễ tiêu hóa hơn, đặc biệt người bị dị ứng sữa không dung nạp đường sữa Ngồi ra, q trình lên men làm tăng thời gian tồn sản phẩm sữa kệ Sữa lên men phổ biến nước Nhật Bản Mọi người uống sữa lên men để điều trị bệnh tiêu chảy vi rút kháng sinh, cúm dày, viêm khớp hen suyễn Nó sử dụng cho rối loạn tiêu hóa, ung thư, tiểu đường, cholesterol cao, huyết áp cao nhiều tình trạng khác, khơng có chứng khoa học xác đáng chứng minh cho nhiều công dụng Phân loại chung +Sữa chua yoghurt dùng chủng thay (Alternate culture yoghurt): Các chủng Streptococcus thermophilus loài Lactobacillus +Sữa chua acidophilus (Acidophilus milk): Lactobacillus acidophilus +Sữa chua kefir (Kefir): Chủng khởi động chuẩn bị từ hạt kefir, Lactobacillus kefiri, loài thuộc chi Leuconostoc, Lactococcus Acetobacter phát triển mối quan hệ đối trọng bền vững Các hạt kefir bao gồm nấm men lên men lactoza (Kluyveromyces marxianus) nấm men không lên men lactoza (Saccharomyces unisporus, Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces exiguus) +Sữa chua kumys (Kumys): Các chủng Lactobacillus delbrueckii subsp bulgaricus Kluyveromyces marxianus + Sữa lên men đậm đặc (Concentrated fermented milk) Sữa lên men có protein tối thiểu 5,6% tăng trước sau lên men Sữa lên men đậm đặc bao gồm sản phẩm truyền thống Stragisto, Labneh, Ymer Ylette +Sữa lên men có hương (Flavoured fermented milks) Các sản phẩm sữa hỗn hợp, thành phần không từ sữa (như chất tạo có giá trị dinh dưỡng khơng có giá trị dinh dưỡng, loại rau quả, nước quả, nghiền, thịt quả, chế phẩm chúng, đậu đỗ, mật ong, socola, hạch, cà phê, gia vị loại thực phẩm tạo hương tự nhiên không gây hại khác) và/hoặc chất tạo hương Các thành phần không từ sữa trộn trước sau lên men + Sữa uống lên men (Drinks based on fermented milk) Sữa uống lên men chứa tổi thiểu 40% khối lượng sữa lên men Nguyên liệu để sản xuất sữa chua: 2.1 Nguyên liệu sữa Cần phải sử dụng sữa tươi có chất lượng cao, khơng chứa chất kháng sinh, chất tẩy rửa, chất sát khuẩn, có khả ức chế trình lên men 2.2 Chỉ tiêu chất lượng sữa tươi Tạp chất lạ nhìn thấy mắt thường (visual foreign matter) Vật chất khơng có nguồn gốc từ sữa, bị lẫn sản phẩm, nhìn thấy mắt thường Các tiêu cảm quan Tên tiêu Yêu cầu Màu sắc Từ màu trắng ngà đến màu kem nhạt Mùi, vị Mùi, vị đặc trưng tự nhiên sữa tươi, mùi, vị lạ Trạng thái Dung dịch đồng Tạp chất lạ nhìn thấy mắt Khơng có thường Các tiêu lý - hóa Tên tiêu Mức Hàm lượng chất khô, % khối lượng, không nhỏ 11,5 Hàm lượng chất béo, % khối lượng, không nhỏ 3,2 Hàm lượng protein, % khối lượng, không nhỏ 2,8 Tỷ trọng sữa 20 °C, g/ml, không nhỏ 1,026 Độ axit chuẩn độ, °T Từ 16 đến 21 Điểm đóng băng, °C Từ - 0,50 đến 0,58 Hàm lượng kim loại nặng : Hàm lượng chì, không lớn hơn: 0,02 mg/kg Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật: theo quy định hành Dư lượng thuốc thú y: theo quy định hành Tế bào soma Tế bào soma: Số lượng tế bào soma có ml sữa: không lớn 106 Các tiêu vi sinh vật Tên tiêu Kế hoạch lấy mẫu n c Giới hạn tối đa m M Số lượng vi khuẩn hiếu khí 3 x 106 tổng số đếm 30 °C 2. Staphylococus aureus Atlatoxin M1: không lớn 0,5 µg/kg II Quy trình sản xuất sữa chua lên men Quy trình sản xuất sữa chua 5.102 2.103 Quy trình sản xuất sữa chua (Chandan, Kilara et al 2013) Sữa chua lên men lactic (sữa chua yogurt) Sữa sản phẩm từ sữa: Sữa nguyên liệu, sữa tách béo, sữa bột tách béo sữa tách béo cô đặc sử dụng chủ yếu Bột whey, whey protein cô đặc (WPC), whey protein cô lập (WPI) đạm sữa đặc (MPC) sử dụng để tăng cường chất rắn sữa không béo (MSNF; chủ yếu đường sữa, pro tein khoáng chất) đế sữa Kem bơ sử dụng để củng cố hàm lượng chất béo sữa Đường chất tạo cần: Đường, sucralose, aspartame, v.v Chất ổn định, cần: Gelatin, pectin, tinh bột, agar, v.v Hương vị mùi thơm, cần: Dâu, táo, dứa, v.v 2.1 Sữa chua đặc: Set sữa chua sản xuất cách đổ đầy sữa vào hộp riêng lẻ trước lên men đặc trưng kết cấu 1.Tiêu chuẩn hóa: Hịa tan tất thành phần mơi trường xung quanh nóng nước nhiệt độ 60˚C bình thép khơng gỉ Đồng hóa: Đun nóng sữa đến khoảng 65–70 C đồng hóa áp suất 10–20 MPa cách sử dụng đồng hóa hai giai đoạn để giảm đường kính hạt cầu chất béo sữa (xem thích 4) Xử lý nhiệt: Đun nóng sữa đến 85 C 20–30 phút 90–95 C phút [13] để tiêu diệt tất vi sinh vật gây bệnh làm biến tính whey protein (xem Chú thích 5) Làm nguội đến nhiệt độ ủ: Làm nguội sữa chậu nước lạnh đến 40–45 C (xem thích 6) Cấy với chất khởi động: Thêm 2–4% chất khởi động số lượng lớn lượng chất khởi động thương mại định cho set trực tiếp thùng (DVS) cấy trực tiếp thùng (DVI) vào sữa giữ 40–43˚C trộn nhẹ nhàng Đổ đầy: Đổ đầy sữa vào cốc Q trình lên men: Ni cấy 40–43 C độ axit chuẩn độ đạt 0,8% (pH 4,6) (xem thích 7) Làm nguội: Làm nguội phần sữa lên men phòng lạnh tủ lạnh xuống 15 C Bảo quản lạnh: Bảo quản sản phẩm tủ lạnh nhiệt độ khoảng 5C 2.2 Sữa chua khuấy Sữa chua khuấy ủ bể phần đông cuối phá vỡ cách khuấy trước làm lạnh đổ đầy Kết cấu săn so với sữa chua cố định Hầu hết loại sữa chua bổ sung trái cây, đường, chất tạo ngọt, chất ổn định, hương vị… Thực quy trình tương tự bước set sữa chua Quá trình lên men: Đậy nắp hộp ủ 40–45˚C 3–8 đạt độ pH 4,6 (xem Chú thích 7) Trộn làm mịn: Phá vỡ sữa đông cách khuấy cánh quạt Làm mịn cốt liệu cách sử dụng bơm lọc van áp suất ngược, cần Làm nguội: Làm nguội sữa lên men bể nước lạnh đến 10– 25˚C, trộn Bổ sung chất bảo quản trái cây, cần: Trộn chất lên men với chất bảo quản trái Rót: Rót sản phẩm vào cốc Bảo quản lạnh: Bảo quản sản phẩm tủ lạnh nhiệt độ khoảng 5˚C 2.3 Sữa chua uống: Sữa chua uống loại sữa chua lỏng chất ổn định, đường, hương vị thành phần khác trộn với sữa chua nguyên chất đồng 1.Thực tương tự sữa chua khuấy, bước sữa chua khuấy Bổ sung chất ổn định: Thêm dung dịch ổn định khử trùng, chẳng hạn methoxyl pectin cao carboxymethyl cellulose (CMC), vào sở lên men với tỷ lệ cuối 0,2–0,5% để ngăn chặn trình tổng hợp whey Trộn đồng nhất: Trộn sau đồng áp suất 10–20 MPa cách sử dụng đồng hai giai đoạn để giảm độ nhớt cho kết cấu uống phân tán chất ổn định Làm nguội: Làm nguội sản phẩm bồn nước lạnh để 10C Đổ đầy: Đổ đầy sản phẩm vào chai Bảo quản lạnh: Bảo quản sản phẩm tủ lạnh nhiệt độ khoảng 5C Chú thích: Khơng nên sử dụng ngun liệu sữa sữa trùng nhiệt độ cực cao (UHT) để sản xuất sữa chua UHT làm giảm độ nhớt độ cứng sữa chua Trong q trình lên men ngồi sản phẩm cịn xuất trăm hợp chất hóa học khác Là sản phẩm trung gian sản phẩm phụ trình lên men Hàm lượng chúng dịch lên men thường thấp, số hợp chất nhóm dễ bay Các sản phẩm phụ đóng vai trị quan trọng việc tạo nên mùi vị đặc trưng cho sản phẩm lên men lactic Trong đáng ý diacetyl acetaldehyde hợp chất quan trọng định đến mùi vị đặc trưng cho sản phẩm lên men từ sữa Lên men ethanol Quá trình lên men ethanol thực chủ yếu nấm men thuộc giống Sacharomyces Kluyveromyces Sau vận chuyển vào tế bào chất, đường hexose chuyển hóa theo chu trình đường phân để tạo thành acid puruvic Tiếp theo acid pyruvic chuyển hóa thành acetaldehyde thành ethanol Phương trình tổng quát trình lên men môi trường pH acid C6H12O6 + 2ATP+ 2Pi → 2C2H5OH + 2CO2+ 2ATP Sự chuyển hóa đường hexose thành ethanol khí CO2 diễn tế bào chất nấm men Đây trình trao đổi lượng nấm men điều kiện kỵ khí Ethanol, CO2 tế bào nấm men thải vào mơi trường lên men Ngồi tế bào lên men tổng hợp thải vào dịch lên men hàng trăm sản phẩm phụ sản phẩm lên men khác, hợp chất tìm thấy với hàm lượng nhỏ, chúng chia thành nhóm: glyxerol rượu bậc cao, aldehyde, acid hữu este Các yếu tố ảnh hưởng trình lên men: Các giai đoạn xử lý sản phẩm sau trình lên men thường đơn giản, sản phẩm cuối bao gồm triệu sinh khối vi sinh vật, sản phẩm trao đổi chất ngoại bào vi sinh vật tiết vào chất sót Thành phần hàm lượng chất góp phần hình thành nên hương vị sản phẩm Do đó, để sản xuất thực phẩm lên men với chất lượng mong muốn, cần phải: - Chọn giống vi sinh vật thích hợp - Xác định môi trường lên men với chất đầy đủ theo tỷ lệ tối ưu - Xác định điều kiện lên men thích hợp theo lương giống cấy nhiệt độ thời gian lên men Ngồi cịn phải quan tâm đến vấn đề cung cấp oxy khuấy trộn Làm lạnh: Mục đích:chuẩn bị cho q trình ủ chín Các biến đổi: - Vật lí: nhiệt độ giảm - Sinh học:vi sinh vật bị ức chế - Hóa học:các enzyme bị ức chế Khối đơng tụ khuấy làm lạnh thiết bị lên men nhiệt độ đạt 14-16˚C Nhiệt độ: 14-16˚C Ủ chín: Mục đích: Hồn thiện trạng thái sản phẩm trở nên sệt mịn đặc trưng cho sản phẩm kefir, hoàn thiện mùi vị, Các biến đổi: Hóa lý: xảy thay đổi lí hóa khối sữa Quá trình lên men lactic yếu dần, nấm men bắt đầu động tạo rượu, khí CO2 số chất thơm khác Trong trình này, lipid sữa trở nên rắn, nước tự liên kết với protein protein trương nở, làm giảm lượng ẩm tự do, trạng thái trở nên mịn Kết thúc q trình ủ chín sản phẩm đạt 110-120˚T Làm lạnh: Mục đích: chuẩn bị cho trình rót sản phẩm Các biến đổi: - Vật lí: nhiệt độ giảm - Hóa sinh: ức chế hoạt động enzyme - Sinh học: ức chế hoạt động vi sinh vật Nhiệt độ: 5-8˚C Rót sản phẩm: Trước rót sản phẩm, sản phẩm phải kiểm tra tiêu hóa lí, tiêu chuẩn cảm quan Mục đích: Bảo quản: tránh xâm nhập vi sinh vật Các biến đổi: - Hóa lí: nước bốc không đáng kể II Yêu cầu chất lượng yaourt Tiêu chuẩn sản phẩm:người ta đánh giá chất lượng yaourt qua ba nhóm tiêu chuẩn: Chỉ tiêu cảm quan: cấu trúc, màu sắc, mùi vị, Chỉ tiêu hóa lí: tổng hàm lượng chất khô, hàm lượng chất béo, độ chua, Chỉ tiêu vi sinh: tổng số tế bào vi khuẩn lactic vi sinh vật nhiễm khác Chỉ tiêu cảm quan: Mùi: sản phẩm phải có mùi vị đặc trưng yaourt với mùi bổ sung (nếu có bổ sung puree trái cây), hết mùi sữa, khơng có vị lạ Vị: sản phẩm có vị chua vừa phải, không chua không Cấu trúc hình thái: sản phẩm có cấu trúc chắn, không tách nước, không đông đá, mặt cắt mịn, chất béo không bị phân lớp Chỉ tiêu hóa lí: Đối với sản phẩm lên men lactic: - Hàm lượng chất béo thường dao động khoảng 0,5-3,5% - Hàm lượng chất khô không béo không thấp 8,2%