Sữa là thức ăn tự nhiên có giá trị dinh dưỡng hoàn hảo được vắt từ vú động vật. Sữa chứa hầu hết các chất dinh dưỡng cần thiết cho người như protein, gluxit, lipit, vitamin, các muối khoáng. Những hợp chất này rất cần thiết cho khẩu phần thức ăn hằng ngày của con người. Do đó các sản phẩm từ sữa có một ý nghĩa quan trọng đối với dinh dưỡng của con người nhất là đối trẻ em, người già và người bệnh. Từ sữa, người ta có thể sản xuất ra nhiều loại thực phẩm khác nhau như sữa bột, sữa cô đặt, sũa lên men, pho mai, bơ, kem… Trong đó, sữa bột thời gian bảo quản rất dài, các nhà sản xuất tiết kiệm được một phần lớn cho chi phí vận chuyển sữa do sản phẩm có khối lượng giảm đi nhiều lần khi ta so sánh với nguyên liệu sữa tươi ban đầu. Sữa bột có một tính chất quan trọng nhất đó là độ hoà tan. Sữa bột đã xuất hiện từ lâu đời trên thế giới: từ thế kỉ 1314 người Mông Cổ đã sấy sữa dưới ánh nắng mặt trời. Năm1902 Just Hatmaker đã phát minh ra thiết bị sấy trục để sản xuất sữa bột.Thị trường Việt Nam hiện nay có hai nhóm sản phẩm là sữa bột nguyên kem và sữa bột gầy thời gian bảo quản sữa bột nguyên kem là 6 tháng, sữa bột gầy lên đến 3 năm.
Đồ án cơng nghệ I: CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA BỘT Khoa Hoá MỤC LỤC MỞ ĐẦU Sữa thức ăn tự nhiên có giá trị dinh dưỡng hồn hảo vắt từ vú động vật Sữa chứa hầu hết chất dinh dưỡng cần thiết cho người protein, gluxit, lipit, vitamin, muối khoáng Những hợp chất cần thiết cho phần thức ăn ngày người Do sản phẩm từ sữa có ý nghĩa quan trọng dinh dưỡng người đối trẻ em, người già người bệnh Từ sữa, người ta sản xuất nhiều loại thực phẩm khác sữa bột, sữa cô đặt, sũa lên men, mai, bơ, kem… Trong đó, sữa bột thời gian bảo quản dài, nhà sản xuất tiết kiệm phần lớn cho chi phí vận chuyển sữa sản phẩm có khối lượng giảm nhiều lần ta so sánh với nguyên liệu sữa tươi ban đầu Sữa bột có tính chất quan trọng độ hoà tan Sữa bột xuất từ lâu đời giới: từ kỉ 13-14 người Mông Cổ sấy sữa ánh nắng mặt trời Năm1902 Just Hatmaker phát minh thiết bị sấy trục để sản xuất sữa bột.Thị trường Việt Nam có hai nhóm sản phẩm sữa bột nguyên kem sữa bột gầy thời gian bảo quản sữa bột nguyên kem tháng, sữa bột gầy lên đến năm Sữa bột sử dụng gia đình để pha chế mà cịn ngun liệu quan trọng nhiều nghành công nghiệp khác sản xuất sữa tái SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thủy Lớp 03H2B GVHD: Đặng Minh Nhật Trang: Đồ án công nghệ I: CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA BỘT Khoa Hố chế sản phẩm chế biến từ sữa như: sữa lên men, sữa cô đặc, kem…trong công nghiệp sản xuất bánh nướng, công nghiệp sản xuất kẹo, chocolate, sôcôla, xúc xích Ở đồ án em đề cập đến số vấn đề sau: nguyên liệu sữa, vi sinh vật sữa, q trình cơng nghệ sản xuất sữa bột, thiết bị sản xuất sữa bột SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thủy Lớp 03H2B GVHD: Đặng Minh Nhật Trang: Đồ án công nghệ I: CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA BỘT Khoa Hố Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 NGUYÊN LIỆU SỮA 1.1.1 Giới thiệu sữa bò Sữa chất lỏng sinh lý tiết từ tuyến vú động vật nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non Nắm điều nghành công nghiệp chế biến sữa sản xuất nhiều sản phẩm dựa ba nguồn ngun liệu chính: sữa bị, sữa cừu, sữa dê Ở nước ta sữa bò chủ yếu Sữa chất lỏng đục Độ đục sữa chất béo, protein, số khoáng tạo nên Màu sắc sữa chủ yếu phụ thuộc vào hàm lượng -caroten tạo nên Sữa bị thường có màu sắc từ trắng đến vàng nhạt Sữa gầy thường ngả màu xanh nhạt Sữa bị có mùi đặc trưng vị nhẹ 1.1.2 Thành phần cửa sữa Sữa hỗn hợp bao gồm thành phần chính: nước, lactose, protẹin, số chất béo Ngồi sữa chứa số khác với hàm lượng nhỏ hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamin, hooc mon, chất màu khí Hàm lượng chất sũa giao động khoảng rộng 1.1.2.1 Nước: - Nước tự chiếm 96 – 97% tổng lượng nước.Nó tách q trình đặc, sấy khơng có liên kết hố học với chất khô Khi bảo quản sữa bột, nước tự xâm nhập vào làm cho sữa bột bị vón cục - Nước liên kết chiếm tỉ lệ nhỏ, khoảng -4% Hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào thành phần nằm trông hệ keo: protein, phosphatit, polysacarit SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thủy Lớp 03H2B GVHD: Đặng Minh Nhật Trang: Đồ án công nghệ I: CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA BỘT Khoa Hố 1.1.2.2 Đường lactose: Glucid sữa lactoza hay gọi đường sữa, trung bình lít sữa chứa 50g lít sữa Lactose đisaccaride phân tử glucose phân tử galactose liên kết tạo thành Lactza sữa có ý nghĩa quan trọng dễ bị số vi sinh vật gây lên men tạo acid lactic sản phẩm khác acetin, metin, diacetin tạo nên mùi vị sản phẩm sữa Trong sữa đường lactose tồn hai dạng : - Dạng -lactose mono hydrat C12H22O11.H2O - Dạng -lactose anhydrous C12H22O11 Ở 20 oC : 40% : 60% Khi thây đổi nhiệt độ có chuyển đổi từ dạng sang dạng ngược lại Bảng 1.1 Tỷ lệ hàm lượng -lactose monohydrate -lactose anhydrous sữa phụ thuộc vào giá trị PH nhiệt độ sữa : Nhiệt độ dung dịch (oC) 15 20 50 70 90 Tỷ lệ thành phần -lactose 1:1.63 1:1.59 1:1.51 1:1.45 1:1.40 monohydrate -lactose anhydrous Trong sữa đường Lactose dạng hoà tan đường khử Độ lactose thấp nhiều so với đisaccaride monosacride khác (kém 30 lần sacaroza) Lactose bị thuỷ phân thành hai đường monosacaride glucose galactose Enzym -galactosedase C12H22O11 + H2O thuỷ phân C H 12 O6 + C H 12 O6 Ngồi sữa bị cịn chứa đường khác với hàm lượng thấp SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thủy Lớp 03H2B GVHD: Đặng Minh Nhật Trang: Đồ án cơng nghệ I: CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA BỘT Khoa Hố 1.1.2.3 Các hợp chất có chứa Nitơ: Thành phần hợp chất có chứa nitơ sữa trình bày bảng: Các hợp chất chứa nitơ sữa bò (100%) Protein 95% Casein (75-85%) -casein -casein -casein -casein Các hợp chất chứa nitơ phi protein 5% Acid amin tự Nucleotit Ure Acid uric Protein hoà tan 15-25% -lactoglobulin -lactalbulin Proteose-peptone Serum-albumin Immunoglobulin a Casein: Casein nhân tố quan trọng protid sữa, thành phần protein chủ yếu có sữa hạt hình cầu có kích thước 40 - 200µm Chúng tồn dạng micelle Mỗi micelle chứa 65% nước, phần lại loại caseinvà khoáng (canxi, magie, photphate, citrate), casein chiếm 2,7% Là protein có tính axit phân tử chúng chứa nhiều gốc axit glutamic axit aspartic s1 -casein: Do phân bố điện tích phần ưa béo không đồng phân tử protein nên đầu mạch s1 -casein tích điện có tính ưa nước, cịn đầu mạch có tính kị nước s -casein: có tính ưa nước cao loại casein phân tử chứa nhiều nhóm photphoryl gốc cation -casein: có tính ưa béo cao SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thủy Lớp 03H2B GVHD: Đặng Minh Nhật Trang: Đồ án công nghệ I: CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA BỘT -casein: Khoa Hố chứa gốc phosphoryl, có tính lưỡng cực Đầu amino phân tử protein ưa béo cịn đầu cacboxyl, nơi liên kết với nhóm gluxit lại ưa nước -casein: 1 , 2 3 -casein sản phẩm trình thuỷ phân - casein từ máu động vật b Prơtêin hồ tan: Albumin 0,4% Glubulin 0,2% bị đơng tụ đun nóng sữa lên đến 80oC -lactoglobulin: -lactoglobulin có dạng hình cầu, tương tác kết hợp với phân tử khác, chiếm 2,5- 4g/l -lactalbumin: có 0,8-1,5g/l, phân tử có chứa nguyên tử caxi Thành phần acid amin phân tử cân đối, điểm đẳng điện PH =5,1 không bị đông tụ men sữa Peptone-protose: bao gồm phân đoạn protein khác ( 0,8-1,5g/l) Immunoglobulin: sữa bò có ba loại IgG, IgA, IgM Trong IgG có hàm lượng cao nhất, IgA có chức chống nhiễm trùng đường ruột (0,5-0,8g/l) Serum-albumin: protein có phân tử lượng lớn có nguồn gốc từ máu mẫn cảm với nhiệt độ Ngồi sữa cịn có protein màng, hàm lượng chúng thấp c Enzym: Enzym tuyến vú tiết vi sinh vật sữa tổng hợp nên Sự có mặt enzym nguyên nhân gây biến đổi thành phần hố học sữa q trình bảo quản, dẫn đến làm giảm chất lượng hư hỏng sữa Nhưng số Enzym sữa có vai trị kháng khuẩn lactoperoxydase, lysozyme Hàm lượng vi sinh vật nhiều thành phần enzym đa dạng hoạt tính cao, có 60 Enzym sữa SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thủy Lớp 03H2B GVHD: Đặng Minh Nhật Trang: Đồ án cơng nghệ I: CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA BỘT Khoa Hoá Lactoperoydese: Enzym xúc tác phản ứng chuyển hoá oxy từ H 2O2 đến chất oxy hố khác, có PH tối thích 6,8, hàm lượng trung bình sữa 30mg/l, bị vơ hoạt hoá 80 oC vài giây Catalase: Enzym ln có sữa tuyến vú tiết ra, xúc tác phản ứng phân huỷ H2O2 thành nước oxy tự Sữa nhiễm vi sinh vật thường có hoạt tính catalase cao, có PH tối thích 6,8-7 Catalase bị vô hoạt 75 oC thời gian phút, 65 – 68 oC sau 30 phút Lipase: Enzym quan trọng sữa kí hiệu mLPL, glycoprotein, PH tối thích 8.9, hàm lượng sữa khoảng 1-2mg/l, xúc tác thuỷ phân liên kết ester chất triglycerid dạng nhũ tương bề mặt tiếp xúc pha chất béo nước, làm tích luỹ axit béo tự sữa, trình phân giải axit béo làm cho sữa sản phẩm từ sữa có vị đắng, mùi khét mùi kim loại Phosphatase : Chúng xúc tác thuỷ phân liên kết ester axit phosphoric glycerin, có hai dạng: Phosphatase kiềm có PH tối thích 9,6 có khả tái hoạt hoá Bị thuỷ phân 30 oC 30 phút 80oC tức Phosphatase acid : Enzym có PH tối thích 4,7 enzym bền nhiệt sữa Để vô hoạt hố hồn tồn ta cần gia nhiệt sữa đến 96 oC phút, bị vô hoạt NaF Trong suốt chu kì tiết sữa bị, hoạt tính phosphatase axit sữa ổn định, phosphatase kiềm tăng dần vào cuối chu kì tiết sữa Lysozym: bền nhiệt, xúc tác phản ứng thuỷ phân liên kết acid muramic glusamine mucopolysaccride màng tế bào vi khuẩn, từ gây phân huỷ tế bào Lysozym có PH tối thích 7,9, hàm lượng trung bình 130µg/l Proteaza :Enzym xúc tác phản ứng thuỷ phân protein Có hai loại protease: proteaza kiềm proteaza acid Chúng thường liên kết với casein bị kết tủa SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thủy Lớp 03H2B GVHD: Đặng Minh Nhật Trang: Đồ án cơng nghệ I: CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA BỘT Khoa Hoá PH = 4.6, proteaza axit có PH tối thích 4,0, cịn protease kiềm 7.5 – 8.0 Chúng bị vơ hoạt hồn tồn 80oC sau 10 phút 1.1.2.4 Chất béo: Chiếm 3,78 %, 25 -45 g/l, gồm Lipit đơn giản chiếm 35-45g, dễ tiêu hoá Lipit đơn giản gồm cacbon, hydro oxy Lipit phức tạp chiếm 0,3-0,5%; có cacbon, hydro, oxy, photpho, nitơ, lưu huỳnh Bảng 1.2 Thành phần chất béo có sữa bị: Hàm lượng (% so Thành phần với tổng Ghi khối lượng chất béo) Lypid đơngiản 98,5 -Glyceride: triglyceride 95-96 Diglyceride 2-3 Monoglycerride 0,1 -Cholesteride 0,03 Ester acid béo cholesterol -Ceride 0,02 Ester acid béo rượu cao phân tử Lipid phức tạp 1,0 Các hợp chất tan chất 0,5 béo - Cholesterol 0,3 - Acid béo tự 0,1 - Hydrocarbon 0,1 - Vitamin A,D,K,E vết - Rượu vết SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thủy Lớp 03H2B GVHD: Đặng Minh Nhật Trang: Đồ án cơng nghệ I: CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA BỘT Khoa Hoá Các chất béo sữa thường có dạng hình cầu, đường kính dao động từ 0.10.2 m Trong 1ml sữa có khoảng 10-15 tỷ hạt cầu béo Do người ta xem sữa hệ nhũ tương dầu nước Các màng có vai trị làm bền hệ nhũ tương sữa Các hạt cầu béo có thành phần chủ yếu glyceride, phospholipit, protein, axit nucleic, enzym, nguyên tố vi lượng, nước Nếu ta khơng đồng hố sữa thời gian bảo quản hạt cầu béo có xu hướng kết hợp lại với Khi sữa tồn hai pha tách biệt: pha với thành phần chủ yếu lipit; pha với thành phần có tỉ trọng lớn nước số chất hồ tan sữa 1.1.2.4 Khống : Hàm lượng chất khoáng sữa dao động từ 8-10g/l Các muối sữa dạng hoà tan dung dịch keo dễ bị phá vỡ nhiệt độ PH, muối khoáng sữa hầu hết dạng dễ đồng hoá Trong số nguyên tố khoáng sữa, chiếm hàm lượng cao Ca, P, Mg, K MỘt phần chúng tham gia vào cấu trúc micelle phần cịn lại tồn dạng muối hồ tan sữa Các nguyên tố khác như: K, Na, Cl… đóng vai trị chất điện ly Ngồi sữa cịn có ngun tố khác Zn, Al, I, Cu, Mn, Ag… chúng cần thiết cho trình dinh dưỡng người 1.1.2.5 Vitamin Tuỳ theo khả hoà tan nước hay chất béo chia vitamin sữa chia làm hai nhóm: Vitamin hồ tan nước: B1, B2,B3, B5, B6, C, H … Vitamin hoà tan chất béo: A, D, E SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thủy Lớp 03H2B GVHD: Đặng Minh Nhật Trang: Đồ án cơng nghệ I: CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA BỘT Khoa Hố Nhìn chung hàm lượng vitamin nhóm B sữa bị thường ổn định Nhưng hàm lượng vitamin tan chất béo lại bị ảnh hưởng sâu sắc thành phần thức ăn điều kiện thời tiết Bảng 1.3 Thành phần vitamin sữa Vitamin mg/l Vitamin A 0,3 D 0,001 E 1,4 C 20 B1 0,4 H 0,04 B2 1,7 M 0,05 B6 0,5 B12 0,005 B3 B5 1.1.2.6 Hormone Hormone tuyến nội tiết tiết giữ vai trị quan trọng q trình sinh trưởng động vật Trong sữa bị có nhiều loại hormone chia làm ba nhóm: proteohormone, hormone peptide, hormone steoride 1.1.2.7 Các hợp chất khác: Trong sữa bò chứa chất khí, chủ yếu CO 2, O2 N2 tổng hàm lượng chúng chiếm 5-6% thể tích sữa hay khoảng 70ml/lit 50-70% CO2 , – 10% oxy 20 – 30% nitơ Sữa vắt chứa lượng lớn khí, sau giảm dần đạt mức bình thường, loại khí có oxy ảnh hưởng xấu ngun nhân phát triển q trình oxy hố Khi gia nhiệt xuất hiện thượng khí khiến cho độ axit sữa giảm Các chất khí sữa thường tồn ba dạng: dạng hoà tan, dạng liên kết, dạng phân tán Sắc tố xanh clorophin, màu trắng khuyếch tán ánh sáng mĩen protêin SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thủy Lớp 03H2B GVHD: Đặng Minh Nhật Trang: 10