Công nghệ lên men II

Sữa chua đặc và yaourt là sản phẩm lên menlactic từ sữa bò tươi, sữa bột hay sữa động vật nói chung sau khi đã khử chất béo vàthanh trùng vi khuẩn gây bệnh bằng phương pháp tuyệt trùng P

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA KHOA HỌC SINH HỌC

BÀI BÁO CÁO

LÊN MEN SẢN XUẤT SỮA CHUA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA KHOA HỌC SINH HỌC

BÀI BÁO CÁO

LÊN MEN SẢN XUẤT SỮA CHUA

MỤC LỤC

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ SỮA CHUA

1.1 Giới thiệu về sữa chua

1.1.1 Vai trò của sữa chua

1.1.2 Công dụng của sữa chua

1.1.3 Lợi ích khác

Chương 2 VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN VÀ VAI TRÒ

2.1 Tổng quan

2.1.1 Lactobacillus (trực khuẩn)

2.1.2 Streptococus

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA

3.1 Quy trình sản xuất

Chương 4 MỘT SỐ THIẾT BỊ SẢN XUẤT SỮA CHUA THEO QUY MÔ CÔNG NGHIỆP

4.1 Dây chuyền máy làm sữa chua bao gồm hệ thống các máy

4.1.1 Lọc

4.1.2 Bồn cân bằng

4.1.3 Xử lý nhiệt

4.1.4 Đồng hóa

4.1.5 Thanh trùng

4.2 Máy dò kiểm soát quá trình lên men

4.3 Máy đồng nhất sữa

4.4 Tấm thanh trùng

4.5 Bể lên men

4.6 Làm đầy và đóng gói

Chương 5 GIỚI THIỆU MỘT SỐ SẢN PHẨM SỮA CHUA HIỆN NAY

5.1 Sữa chua Vinamilk

5.2 Sữa chua TH True Milk

5.3 Sữa chua Ba Vì

5.4 Sữa chua Dalat Milk

5.5 Sữa chua cô gái Hà Lan

5.6 Sữa chua Nutifood

5.7 Sữa chua Wel Yo

5.8 Sữa chua LiF

Chương 6 TÁC DỤNG PHỤ CỦA SỮA CHUA

6.1 Gây khó tiêu

6.2 Gây béo phì

6.3 Dị ứng

6.4 Tương tác

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1 Lactobacillus bulgaricus 2

Hình 2.2 Lactobacillus casei 2

Hình 2.3 Streptococcus thermophilus 3

Hình 3.1 Quy trình sản xuất sữa chua theo dây chuyền công nghiệp 7

Hình 4.1 Hệ thống lên mên dây chuyền 8

Hình 4.2 Máy dò kiểm soát quá trình lên men 10

Hình 4.3 Máy đồng nhất sữa 10

Hình 4.4 Tấm thanh trùng 11

Hình 4.5 Bể lên men 11

Hình 4.6 Làm đầy và đóng gói 12

Hình 5.1 Sữa chua Vinamilk 13

Hình 5.2 Sữa chua TH True Milk 13

Hình 5.3 Sữa chua Ba Vì 14

Hình 5.4 Sữa chua Dalat Milk 14

Hình 5.5 Sữa chua cô gái Hà Lan 15

Hình 5.6 Sữa chua Nutifood 15

Hình 5.7 Sữa chua Wel Yo 16

Hình 5.8 Sữa chua LiF 16

Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ SỮA CHUA

1.1 Giới thiệu về sữa chua

Sữa chua hay Yogurt là một chế phẩm sữa được sản xuất bằng cách cho vi khuẩnlên men sữa Mọi loại sữa có thể dùng để làm sữa chua nhà làm, nhưng trong cách chếtạo hiện đại sữa bò được dùng nhiều nhất Sữa chua đặc và yaourt là sản phẩm lên menlactic từ sữa bò tươi, sữa bột hay sữa động vật nói chung sau khi đã khử chất béo vàthanh trùng vi khuẩn gây bệnh bằng phương pháp tuyệt trùng Pasteur ở nhiệt độ 80-90°C

1.1.1 Vai trò của sữa chua

Sữa chua là một trong những thực phẩm có hoạt tính sinh học cao nhất được conngười tiêu thụ Nó là một nguồn protein, vitamin và khoáng chất tuyệt vời Ngoài ra,giá trị dinh dưỡng đặc biệt cao so với giá thành Sữa chua đóng vai trò là nguồn cungcấp vi khuẩn sống chính trong chế độ ăn uống của con người, cũng như phương tiệnvận chuyển bổ sung vi khuẩn probiotic cho cơ thể Sữa chua có thể cung cấp một giảipháp đơn giản và hợp lý để nâng cao giá trị dinh dưỡng của chế độ ăn uống, bao gồm

cả việc hấp thụ vi khuẩn sống và các chất chuyển hóa của chúng Những yếu tố nàycho thấy sữa chua có vai trò rõ ràng trong chế độ dinh dưỡng

1.1.2 Công dụng của sữa chua

Hỗ trợ tiêu hóa, bổ sung vi khuẩn có lợi cho đường ruột: vì sữa chua có rất nhiềucác vi sinh vật probiotic

Tăng cường sức đề kháng: ăn sữa chua thường xuyên cũng làm tăng khả năngmiễn dịch của cơ thể

(Ruột chịu trách nhiệm cho phần lớn các hoạt động của cơ thể chúng ta Khi phânhủy thực phẩm mà chúng ta ăn, ruột sẽ hấp thụ các chất dinh dưỡng để hỗ trợ các chứcnăng của cơ thể - từ sản xuất năng lượng đến cân bằng hormone, sức khỏe làn da đếnsức khỏe tinh thần, thậm chí là cả loại bỏ độc tố và chất thải Trên thực tế, khoảng70% hệ thống miễn dịch nằm trong ruột, vì vậy, đảm bảo ruột của chúng ta ở trạng tháitốt nhất có thể là chìa khóa để giải quyết nhiều vấn đề cơ thể.)

Giúp giảm cân: sữa chua sở hữu hàm lượng lớn 2 loại vi khuẩn có lợi “quý hiếm”

có tác dụng từ hỗ trợ trao đổi chất, thúc đẩy quá trình tiêu hóa, ức chế cơn thèm ăn, hỗ

trợ giải phóng phân khu mỡ thừa Đặc biệt, acid amin tồn tại trong sữa chua sẽ có kíchthích chuyển hóa năng lượng calo dư thừa, tạo cảm giác no bụng, nhờ đó cân bằnghiệu quả lượng calo được nạp đều mỗi ngày.

Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng trong 100g sữa chua chỉ chứa 12kcalo

Ngăn ngừa cao huyết áp: trung bình khoảng 70% chúng ta tiêu thụ lượng muốitrong cơ thể ít hơn hàm lượng muối hấp thụ, quá trình này diễn ra thường xuyên khiếnxảy ra các bệnh suy thận, tim và cao huyết áp Chỉ cần sử dụng sữa chua hàng ngày,kali có trong sữa chua sẽ giúp cơ thể loại bỏ muối dư thừa trong cơ thể của bạn

Giảm cholesterol: thừa cân có xu hướng tăng lượng ldl (xơ vữa động mạch), giảmlượng hdl và tăng cholesterol toàn phần

Bảo vệ răng miệng: sữa chua có hàm lượng chất béo thấp nên không gây ra cácvấn đề về răng, miệng Axit lactic có trong sữa chua cũng góp phần bảo vệ nướu rấttốt

Bổ sung canxi giúp xương và răng chắc khỏe

Giúp làm đẹp da và bảo vệ tóc

Hỗ trợ tăng cường chức năng não: các thực phẩm từ sữa nói chung và sữa chuanói riêng đều có nhiều tác dụng trong việc cải thiện tâm trạng, tăng cường chức năngnhận thức của con người

Một nhà nghiên cứu gần đây đã tiến hành khảo sát trên 36 phụ nữ cho thấy,những người sử dụng sữa chua thường xuyên có thái độ tích cực và năng động hơnnhững người khác Bên cạnh đó, sữa chua cũng đã chứng minh được vai trò của mìnhđối với chứng suy nhược thần kinh, Parkinson

1.1.3 Lợi ích khác

Giảm nguy cơ ung thư đại trực tràng

Bổ sung sữa chua với nguồn lợi khuẩn Lactobacillus Acidophilus có khả năng

thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn có lợi trong ruột kết, từ đó giảm nguy cơ ung thưđại trực tràng cũng như các bệnh về tiêu hóa Vì vậy, hãy bổ sung sữa chua vào chế độdinh dưỡng hàng ngày để tăng cường sức khỏe

Tăng cường hoạt động của hệ miễn dịch

Ăn sữa chua thường xuyên có thể giúp hệ thống miễn dịch của bạn được tăngcường hoạt động, từ đó giảm bớt nguy cơ nhiễm các loại bệnh do tác nhân bên ngoài

Điều làm nên vai trò này chính là các chủng Probiotic Lactobacillus Acidophilus.

Chủng lợi khuẩn này có thể giảm thiểu nguy cơ nhiễm trùng, viêm ruột, từ đó xâydựng hệ miễn dịch khỏe mạnh Đặc biệt, các probiotics trong sữa chua cũng đượcchứng minh là hữu ích đối với sức khỏe đường ruột.

Ngăn ngừa nhiễm trùng nấm men ở âm đạo

Nhờ có hoạt động tích cực từ vi khuẩn Lactobacillus, các vấn đề nhiễm trùng

vùng kín như nhiễm trùng nấm men sẽ được ngăn chặn triệt để Một nghiên cứu vàonăm 2012 đã cho thấy đây là phương thức chữa trị tự nhiên và cực kì hiệu quả đối vớiloại bệnh này

Bifidobacterium Bifidum và Bifidobacterium Breve.

Viêm dạ dày do vi khuẩn H pylori đang khá phổ biến và cũng là nguyên nhân hàng đầu gây ra loét dạ dày Một số nghiên cứu gần đây cho thấy, Bifidobacterium

Bifidum có trong sữa chua có khả năng hồi phục vết thương viêm loét do H pylori gây

ra

Chương 2 VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN

MEN VÀ VAI TRÒ

2.1 Tổng quan

Vi sinh vật sử dụng trong quá trình sản xuất sữa chua và lên men là vi khuẩnlactic

Khi nồng độ của acid lactic đạt 2-3% sẽ ức chế hoạt động của các vi sinh khác, kể

cả E coli Chính vì thế người ta ứng dụng quá trình lên men lactic để sản xuất nhiều

sản phẩm thực phẩm khác nhau như sữa chua, bơ, phomai, dưa chua

Sự lên men Lactic là quá trình lên men yếm khí, sản phẩm tạo thành là acid lacticdưới tác dụng của vi khuẩn lactic

C12H22O11  C6H12O6 + C6H12O6

Lactose Glucose Galactose

C6H12O6  2CH3CH(OH)COOH +năng lượng

Glucose Lactic acid

Các chủng lên men lactic chủ yếu là các giống: Lactobacillus (trực khuẩn),

Streptococus.

2.1.1 Lactobacillus (tr c khu n)ực khuẩn) ẩn)

2.1.1.1 Lactobacillus bulgaricus

Nhiệt độ thích hợp lên men: 40 - 42°C

Một loại vi khuẩn acid lactic lên men đồng hình (chủ yếu tạo ra axit lactic như làsản phẩm cuối cùng chính của quá trình lên men), gram dương, hình que, không sinhbào tử

Được phân lập từ sữa chua truyền thống của Bulgaria

Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) tại Hoa Kỳ và Cơ quan An

toàn Thực phẩm Châu Âu (EFSA) tại Liên minh Châu Âu đã phân loại L bulgaricus ở

trạng thái Được Công nhận Thường là An toàn (GRAS) hoặc Giả định Đủ điều kiện về

An toàn (QPS)

 Mang lại nhiều lợi ích sức khỏe khác nhau, chẳng hạn như cải thiện sức khỏeđường ruột, tăng cường chức năng miễn dịch và giảm các triệu chứng không dung nạpđường sữa

Hình 2.1 Lactobacillus bulgaricus

2.1.1.2 Lactobaccillus casei

Nhiệt độ thích hợp lên men: 40 - 45°C

Một loại vi khuẩn gram dương, hình que, không sinh bào tử được biết đến vớikhả năng lên men carbohydrate và tạo ra acid lactic

Hiện diện tự nhiên trong nhiều loại thực phẩm (bao gồm các sản phẩm sữa lênmen như sữa chua và kefir, cũng như các loại thực phẩm và đồ uống lên men khác).Thường được coi là an toàn và được hầu hết mọi người dung nạp tốt khi tiêu thụvới lượng thích hợp

 Tác động tốt tới hệ tiêu hóa, chức năng miễn dịch, ngăn ngừa tiêu chảy, sứckhỏe răng miệng và kiểm soát dị ứng

Một loại vi khuẩn gram dương, có hình cầu hoặc hình tròn (coccus) và nó có xuhướng sống theo cặp hoặc chuỗi, sinh acid lactic, có thể phân hủy chất béo và đườngsữa.

Chịu được nhiệt độ cao, giúp nó trở nên hữu ích trong các quy trình lên men sữacần nhiều nhiệt

Chuyển hóa đường thành acid lactic và sinh ra enzyme lactase giúp hỗ trợ tiêuhóa đường lactose trong sữa

 Có khả năng chống lại các tế bào gây ung thư đường ruột, điều trị tiêu chảy,viêm nhiễm đường ruột hay viêm nhiễm âm đạo Nó sản sinh ra acid folic cùng carbon

dioxide kích thích sự phát triển, cộng sinh cùng L bulgaricus mang đến những lợi ích

tiêu hóa trong sữa chua

Hình 2.3 Streptococcus thermophilus

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA

3.1 Quy trình sản xuất

Bước 1: nhập nguyên liệu

Nhập nguyên liệu và kiểm tra chất lượng sữa là bước đầu tiên trong quy trình sảnxuất sữa chua Cần kiểm tra và tiệt trùng dụng cụ chứa sữa tươi nguyên liệu trước khinhập sữa nguyên liệu Khi nhập sữa phải khuấy đều sữa, đo nhiệt độ, lấy mẫu kiểm tracác chỉ tiêu lý hóa, chỉ tiêu cảm quan, chỉ tiêu vệ sinh

Bước 2: phối trộn

Sữa bò tươi, sữa bột gầy, sữa bột 25% béo, nước đun nóng được trộn đều để tạothành thể đồng nhất, Hàm lượng sữa bột gầy và sữa bột gầy sử dụng thường không caohơn 3% so với lượng sữa tươi Yêu cầu: sữa bột phải tan trong nước, không để lại hạtthô, không có hạt cháy xém tránh để lại màu

Chất ổn định được thêm vào để ổn định sữa, tạo thành gel ổn định và sản phẩmkhông bị tách lớp trong quá trình bảo quản Bước phối trộn của quy trình sản xuất sữachua có thể thực hiện các bước như sau: sữa tươi (2 – 3ºC) → pha hoàn toàn → đunnóng (5 – 10 phút) → sữa 50ºC → sữa bột gầy, sữa bột 25% béo → trộn đường, chất

ổn định (15 phút)

Bước 3: lọc

Mục đích loại bỏ các tạp chất trong quá trình vắt sữa và vận chuyển, ngoài việcloại bỏ các váng sữa còn sót lại trong quá trình hoàn nguyên sữa bột Dung dịch đãtrộn được bơm qua bộ lọc hình ống, sau đó được chuyển sang bể cân bằng

Bước 4: bể cân bằng

Bể cân bằng giúp đảm bảo mực trộn ở mức không đổi giúp quá trình sản xuất sữachua được liên tục, giảm biến động dòng chảy của sản phẩm và tránh tạo bọt khí trongsản phẩm

Bước 5: xử lý nhiệt

Việc xử lý nhiệt thường được thực hiện trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấmmỏng hoặc ống lồng Chế độ xử lý ở 90 – 95ºC trong 3-5 phút để tiêu diệt hoặc ức chếđến mức tối đa Ngoài ra, quy trình sản xuất sữa chua này còn làm biến tính trước

protein trong sữa Kết quả là trong quá trình lên men lactic, một khối sữa đông đượchình thành với cấu trúc ổn định khi bảo quản sữa chua.

Bước 6: đồng hóa 1

Đồng hóa để ngăn ngừa sự tách lớp của kem trong quá trình ủ và lên men, hãygiảm đường kính trung bình của các hạt chất béo vào micelle casein (là một dạngcasein đã được phân tách tạp chất - là 1 dạng protein),, và tránh sự tách pha của chấtbéo

- Đồng hoá: được thực hiện trong máy đồng hoá tạo áp suất cao khoảng 200 barbằng hệ thống bơm pitton để phá vỡ các hạt béo vào trong nguyên liệu và phân tán cácchất khác nhau tạo thành hỗn hợp đồng nhất

Bước 7: thanh trùng 1

Tiêu diệt các vi sinh vật không cần thiết có trong sữa, làm cho sữa có môi trườngdinh dưỡng tinh khiết thích hợp cho sự phát triển của các vi sinh vật cần thiết Dungdịch sữa được thanh trùng ở 62ºC trong 30 phút Quá trình nâng nhiệt độ của sữa lên62ºC được thực hiện trong ngăn đầu tiên của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bằng cáchtrao đổi nhiệt với nước nóng Nhiệt độ thanh trung bình được kiểm soát theo giá trị càiđặt nhờ bộ điều khiển nhiệt độ tự động

• Giai đoạn 2: sữa được làm nguội ở ngăn thứ 3 của thiết bị trao đổi nhiệt dạngtấm

• Giai đoạn 3: sữa ra khỏi ngăn thứ 3 sẽ đi vào ngăn thứ 4 của thiết bị trao đổinhiệt dạng tấm để làm lạnh xuống xuống 4 – 8ºc

Dịch sữa được giữ ở nhiệt độ 4 – 8ºC trong 5 – 20 giờ để ổn định chất lượng Bước 9: đồng hóa 2

Quá trình đồng hóa 2 trong quy trình sản xuất sữa chua giúp ổn định thành phần,hỗn hợp đồng nhất tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tiếp theo Phương phápthực hiện tương tự như với quá trình đồng hóa 1

Bước 10: thanh trùng 2

Dịch sữa chia khi ra khỏi đồng hóa 2 sẽ đi vào ngăn thứ nhất của thiết bị trao đổinhiệt để trao đổi nhiệt với nước nóng và nhiệt độ của sữa được nâng lên đến 95ºC.Nhiệt độ thanh trùng 2 được điều khiển theo giá trị để cài đặt nhờ bộ kiểm soát nhiệt

độ tự động Nếu nhiệt độ thanh trùng không đạt dịch sữa sẽ được tuần hoàn về bồn cầnbằng đến khi nào nhiệt độ thanh trùng đạt Sữa 95ºC được dẫn vào ống lưu nhiệt độtrong thời gian 5 – 10 phút

Bước 12: lên men

Tiến hành lên men bằng giống chuẩn từ phòng thí nghiệm Cấy giống vào sữa đãthanh trùng rồi nuôi ở nhiệt độ thích hợp Giống sẽ phát triển làm sữa đông tụ lại

Men được sử dụng là giống vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus (hình que) và

Streptococus thermophilus (hình cầu) thuộc chủng Streptococea, họ

Lactobacteriaceas Sữa sau khi được hạ nhiệt xuống còn 45°C (pH lúc này phải đạt

khoảng 4,4 – 4,5) cùng lúc men từ bồn men được bơm vào bồn cấy men Lượng menbơm vào chiếm 5% tổng khối lượng sản phẩm

Giai đoạn ủ: 45°C; 4 -5 giờ, pH sau ủ khoảng 4,7 – 4,8 Ủ nhằm mục đích tạo đủthời gian, tạo điều kiện thích hợp cho quá trình lên men chuyển hoá đường lactosethành acid lactic

Bước 13: làm lạnh 2

Mở cánh khuấy 2 – 3 phút sau khi ngưng ủ, làm lạnh sữa xuống 15 – 20ºC trongvài giờ Quá trình lên men yếu dần và kết thúc khi sữa đạt 10ºC Sau khi làm lạnh sữađược chuyển đến bồn rót để chuẩn bị đóng gói

Hình 3.1 Quy trình sản xuất sữa chua theo dây chuyền công nghiệp

Chương 4 MỘT SỐ THIẾT BỊ SẢN XUẤT SỮA CHUA

THEO QUY MÔ CÔNG NGHIỆP

4.1 Dây chuyền máy làm sữa chua bao gồm hệ thống các máy

1 Công đoạn xử lý nước

2 Công đoạn tiếp nhận sữa hoặc mix bột

3 Công đoạn chuẩn bị

4 Công đoạn khử trùng

5 Công đoạn lên men

6 Chiết rót sữa chua & đóng gói sữa chua

7 Công đoạn CIP vệ sinh

8 Chiller

9 Máy nén

10 Nồi hơi

11 Phòng làm lạnh và phòng ủ

12 Nguyên vật liệu phụ kiện

Hình 4.1 Hệ thống lên men dây chuyền

4.1.1 L c ọc

Nhằm loại bỏ tạp chất trong quá trình vắt và vận chuyển, ngoài ra loại các cụcsữa bị vón cục lại trong quá trình hoàn nguyên bột sữa Có thể sử dụng phương pháplọc cơ học Dịch sau trộn được bơm qua bộ phận lọc dạng ống, sau đó là chuyển đếnbồn cân bằng

4.1.4 Đ ng hóa ồn cân bằng

Nhằm ngăn chặn sự phân ly của kem trong quá trình ủ, lên men, giảm đường kínhtrung bình của hạt béo vào trong micelle casein, tránh hiện tượng tách pha của chấtbéo

4.1.5 Thanh trùng

Mục đích: tiêu diệt các vi sinh vật không cần thiết hiện diện trong sữa, làm chosữa có môi trường dinh dưỡng tinh khiết thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vậtyêu cầu Dịch sữa được thanh trùng ở 62ºC trong 30 phút Quá trình nâng nhiệt độ củasữa lên 62ºC được thực hiện trong ngăn thứ nhất của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấmnhờ trao đổi nhiệt với nước nóng Nhiệt độ thanh trung được điều khiển theo giá trị đãcài đặt nhờ bộ kiểm soát nhiệt độ tự động

Khi thành trùng Pasteur các – lactose globulin bị biến tính Tuy nhiên việc thanhtrùng cũng kéo theo phản ứng Maillard, gây màu nâu và làm ảnh hưởng đến cảm quảncủa sữa

4.2 Máy dò kiểm soát quá trình lên men

Các sản phẩm sữa lên men chất lượng cao chỉ có thể đạt được bằng cách giám sáttrực tuyến quá trình lên men theo thời gian thực Quá trình lên men rất phức tạp và khó