BÁO CÁO TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA Đề tài CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA TRẮNG TỪ SỮA TƯƠI

Phân loại [1] Sữa chua có ba loại: _ Sữa chua đặc dạng “set type” Trong quy trình sản xuất yaourt, sữa nguyên liệu sau khi được xử lý, cấy men rồitiến hành rót vào hộp, quá trình lên men

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG THƯƠNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TP Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 12 năm 2023

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

Sữa chứa rất nhiều thành phần quan trọng như protein, lipid, glucid, chất khoáng,vitamin,… là những dưỡng chất cần thiết trong mỗi bữa ăn hằng ngày của con người.Sữa không phải là thức ăn thay thế, thức ăn chính nhưng là dạng thực phẩm rất quantrọng và đầy đủ trong việc bổ sung và nâng cao dưỡng chất phục vụ cho các hoạt động

và sự phát triển của cơ thể Các sản phẩm từ sữa rất đa dạng như sữa chua, phô mai,bơ,…được sử dụng phổ biến ở nước ta Trong đó, sản phẩm sữa chua hay còn gọiyoghurt là kết quả của quá trình hoạt động của vi khuẩn lactic làm pH giảm mạnh,casein trong sữa bị đông tụ Sữa từ dạng lỏng chuyển sang dạng keo sệt có mùi vịthơm ngon

Công nghệ sản xuất sữa chua rất đa dạng, thay đổi theo từng nước, vùng miềnkhác nhau trên thế giới Cơ sở khoa học vẫn dựa trên quá trình lên men yếm khí, nhờnhóm vi khuẩn lactic chuyển đường lactose thành acid lactic Trong phạm vi bài tiểuluận này, chúng em xin giới thiệu về “CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUATRẮNG TỪ SỮA TƯƠI”

NỘI DUNG

1 Tổng quan

1 1 Giới thiệu

Sữa chua (yoghurt) là sữa lên men từ các chủng của Streptococcus thermophilus

và Lactobacillus delbrueckii subsp Bulgaricus trong điều kiện lên men yếm khí

Sữa chua bắt nguồn từ Bulgari với tên gọi là yaourt, ở nhiều nước khác có tên gọiriêng cho yoghurt Sản phẩm sữa chua được ưa chuộng từ lâu đặc biệt đối với dânvùng Trung Đông ở các nước Tây Âu, được sử dụng phổ biến từ đầu thế kỉ XX và trởthành thực phẩm không thể thiếu của dân cư vùng Trung Đông

Sữa chua ngày nay đã trở thành một mặt hàng phổ biến trên thị trường trongnước và thế giới Chúng được mọi người ưa chuộng và lựa chọn tiêu dùng trong cácbữa ăn hàng ngày, không những thơm ngon, bổ dưỡng mà sữa chua còn đem lại một sốlượng lớn lợi khuẩn tốt cho đường ruột

1 2 Phân loại [1]

Sữa chua có ba loại:

_ Sữa chua đặc dạng “set type”

Trong quy trình sản xuất yaourt, sữa nguyên liệu sau khi được xử lý, cấy men rồitiến hành rót vào hộp, quá trình lên men diễn ra trong hộp

_Sữa chua đặc dạng “Stirred type”

Trong quy trình sản xuất yaourt dạng khuấy, sữa nguyên liệu được xử lý và cấymen, sau đó tiến hành lên men trong bồn lớn rồi mới làm lạnh và rót sản phẩm vào bao

bì Yaourt dạng khuấy sẽ không có cấu trúc gel mịn và đồng nhất như yaourt dạng “settype”

_Sữa chua uống (drinking type)

Qui trình sản xuất tương tự với sữa chua đặc dạng “stirred type” Sản phẩm códạng lỏng, khi sử dụng người tiêu dùng không cần sử dụng muỗng Điểm khác biệt làsau quá trình lên men, người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp

đồng hóa áp suất cao để phá hủy cấu trúc gel của khối đông và làm giảm độ nhớt chosản phẩm.

1 3 Giá trị dinh dưỡng [4]

Sữa chua là thực phẩm giàu dinh dưỡng, cung cấp một số dưỡng chất giúp có lợi

và cải thiện sức khỏe con người Sữa chua giúp dung nạp đường lactose, tăng cường

hệ miễn dịch và các vấn đề về hệ tiêu hóa

Bảng giá trị dinh dưỡng có trong 100g của sữa chua

1 4 Lợi ích của sữa chua

_Cung cấp một lượng lớn vi khuẩn có lợi cho hệ tiêu hóa [2]

Sữa chua cung cấp cho cơ thể một lượng lớn các vi khuẩn có lợi (Lactobacillus

Acidophilus và Bifido Bacterium), bảo vệ hệ tiêu hóa, tăng cường sức đề kháng Có

một số vi khuẩn trong sữa chua còn tạo ra kháng sinh có khả năng diệt các vi khuẩn cóhại trong ruột Sữa chua đặc biệt thích hợp với người già, trẻ em, người mới ốm dậy,nhất là những người mắc bệnh về tiêu hóa

_ Hoạt động chống ung thư [3]

Tác dụng chống khối u của men vi sinh được cho là do ức chế chất gây ung thưhoặc chất gây ung thư, ức chế vi khuẩn chuyển đổi chất gây ung thư thành chất kíchhoạt hệ thống miễn dịch của vật chủ và giảm độ pH của ruột để giảm hoạt động của vi

sinh vật Việc ăn sữa chua có chứa vi khuẩn sinh học có thể ức chế sự hình thành vàtăng sinh khối u.

_Ngăn ngừa bệnh tiêu chảy [3]

Tiêu chảy là một vấn đề phổ biến trên toàn thế giới ở trẻ em Từ đầu thế kỷ 20,người ta đã đưa ra giả thuyết rằng nuôi cấy vi khuẩn sống, chẳng hạn như vi khuẩnđược sử dụng để lên men các sản phẩm từ sữa, có thể mang lại lợi ích trong việc ngăn

ngừa và điều trị bệnh tiêu chảy Tác dụng của sữa chua là thực phẩm bổ sung B.

bifidum và S thermophilus giúp ngăn chặn sự khởi đầu của bệnh tiêu chảy cấp do

virus ở trẻ nhỏ

[1] Sách Công nghệ chế biến sữa

[2] Tác dụng của sữa chua - Sức khỏe và đời sống, cơ quan ngôn luận của bộ Y Tế[3] U Banerjee, T Halder, R Malida, R Panda, and G Roymahapatra, "VARIETY

OF YOGURT AND ITS HEALTH ASPECTS - A BRIEF REVIEW," International Journal of Innovative Practice and Applied Research, ISSN: 2349-8978, vol 7, pp 56-

- Tổng số tế bào vi sinh vật trong sữa càng thấp càng tốt

- Không chứa thể thực khuẩn (Bacteriophage)

- Không chứa kháng sinh

- Không chứa các enzyme

- Không chứa dư lượng hóa chất có nguồn gốc từ quá trình tẩy rửa và vệ sinhdụng cụ hoặc thiết bị đựng sữa

Hai chỉ tiêu hóa lý quan trọng của sữa nguyên liệu là hàm lượng chất béo và hàmlượng chất khô không béo Lượng chất béo trong sữa sẽ được hiệu chỉnh nhờ quá trình

chuẩn hóa để phù hợp theo yêu cấu của sản phẩm Còn lượng chất khô không béo theo quy định của WHO/FAO - không được thấp hơn 8,2% Các kết quả nghiên cứutrước đây đã chứng minh rằng khi ta tăng hàm lượng chất khô trong sữa nguyên liệu,đặc biệt là tăng hàm lượng caseinprotein huyết thanh sữa thì sẽ làm cho cấu trúc khốiđông trở nên bền và ổn định hơn, tránh được hiện tượng tách huyết thanh trong sảnphẩm sữa chua trắng truyền thống.

-2 -2 Men giống

Để thực hiện quá trình lên men sữa chua trắng, người ta sử dụng nhóm vi khuẩn

lactic đồng hình Hai loài phổ biến nhất là cầu khuẩn Streptococcus thermophilus (còn gọi là Streptococcus salivarius ssp.thermophilus) và trực khuẩn Lactobacillus

bulgaricus (còn gọi là Lactobacillus delbrueckii ssp bulgaricus)

Tính chất Streptococcus

thermophilus

Lactobacillus bulgaricus

- Nhiệt độ sinh trưởng(OC)

+ Tối thiểu

+ Tối ưu

+ Tối đa

- Sinh tổng hợp acid

+ Nồng độ lactate (%) trong sữa sau 24 giờ lên

men ở nhiệt độ tối ưu

+ Dạng đồng phân của acid lactic

- Chuyển hóa citrate

- Sinh tổng hợp acetaldehyde

- Sinh tổng hợp diacetyl

- Sinh tổng hợp polysaccharide ngoại bào

2040500,9L(+)KhôngVếtVếtCó

22

40 – 45522,5D(-)KhôngCóVếtCó

Bảng 1.1 Một số tính chất của vi khuẩn lactic được sử dụng trong sản xuất sữa chua trắng

Các nhà khoa học cho rằng khi cùng nuôi cấy Streptococcus thermophilus và

Lactobacillus bulgaricus trong môi trường sữa thì hiện tượng tương tác sinh học sẽ

làm cho sự sinh trưởng của cả hai loài trở nên tốt hơn khi so sánh với trường hợp nuôi

cấy mỗi loài trong một môi trường riêng lẻ Vi khuẩn Streptococcus thermophilus có

hoạt tính enzyme protease rất thấp; trong khi đó, khả năng thủy phân protein bởi hệ

protease của Lactobacillus bulgaricus thì tốt hơn Do đó, sự sinh trưởng của trực

khuẩn sẽ làm tăng nồng độ các peptide mạch ngắn và acid amin tự do (đặc biệt làvaline) trong sữa, từ đó cung cấp nguồn cơ chất có chứa nitơ dễ hấp thu và thúc đẩy sự

sinh trưởng của cầu khuẩn Ngược lại, Streptococcus thermophilus sẽ thúc đẩy quá trình sinh trưởng của Lactobacillus bulgaricus thông qua việc hình thành acid formic.

Khả năng sinh tổng hợp polysaccharide ngoại bào của vi khuẩn lactic sẽ ảnhhưởng có lợi đến cấu trúc của sữa chua trắng Kết quả nghiên cứu thực nghiệm chothấy polysaccharide do vi khuẩn lactic sinh ra sẽ kết hợp với các thành phần proteinsữa, từ đó làm tăng độ nhớt và ổn định cấu trúc cho sản phẩm

2 3 Đường

Để tăng vị ngọt cho yaourt, người ta bổ sung đường (glucose, saccharose ) vàosữa trong quá trình chế biến Đường có thể được bổ sung trực tiếp hoặc dưới dạngpurée trái cây Đối với những sản phẩm dành cho người ăn kiêng, các nhà sản xuất sửdụng chất tạo ngọt (sweetener), thông dụng nhất là aspartame

2 4 Phụ gia

Một số sản phẩm sữa chua còn được bổ sung thêm hương liệu và chất màu trongquy trình sản xuất Tùy theo tình hình của mỗi quốc gia mà bảng danh mục các phụ giahương liệu và màu được phép sử dụng trong chế biến thực phẩm với liểu lượng tối đaquy định có thể sẽ khác nhau

Đối với một số sản phẩm, người ta có sử dụng chất ổn định để sữa chua trắng cóđược cấu trúc, độ nhớt theo yêu cầu Các chất ổn định thường sử dụng là gelatin,pectin, agar-agar Chúng là những chất ưa nước và có thể liên kết với nước Loạichất ổn định và hàm lượng sử dụng tối ưu cho từng sản phẩm sẽ được xác định bằngphương pháp thực nghiệm

Đầu tiên nguyên liệu được đưa vào thiệt bị đồng hóa bởi piston Bơm sẽ tăng áplực cho hệ nhũ tương từ 3 bar lên đến 100 – 250 bar hoặc cao hơn tại đầu vào của khehẹp Người ta sẽ tạo một đối áp lên hệ nhũ tương bằng cách hiệu chỉnh khoảng cáchkhe hẹp trong các thiết bị giữa bộ phận sinh lực và bộ phận tạo khe hẹp Đối áp này

được duy trì bởi một bơm thủy lực sử dụng dầu Khí đó, áp suất đồng hóa sẽ cân bằngvới áp suất dầu tác dụng lên piston thủy lực

Thông thường người ta chọn khe hẹp có chiều rộng khoảng 100 lần lớn hơnđường kính hạt của pha phân tán Đi ngang qua khe hẹp, tốc độ chuyển động của hệnhũ tương chỉ có tăng đến 100 – 400 m/s và quá trình đồng hóa chỉ diển ra trongkhoảng 10 – 15 giây Trong suốt thời gian này, toàn bộ năng lượng áp suất được cungcấp từ bơm piston sẽ được chuyển thành áp suất để đẩy hệ nhũ tương đi tiếp sau khirời khe hẹp Một phần khác được thoát ra dưới dạng nhiệt năng Theo tính toán chỉ 1%năng lượng sử dụng phục vụ cho mục đích đồng hóa: phá vỡ các hạt của pha phân tán.Trong công nghiệp, máy đồng hóa có thể được thiết kế cấp bậc hạ cấp

Thiết bị đồng hóa 1 cấp ba gồm 1 bơm piston để đưa nguyên liệu vào máy, mộtkhe hẹp và một hệ thống thủy lực tạo đối áp Trong công nghiệp chế biến sữa, thiết bịđồng hóa một cấp được sử dụng khi sản phẩm có hàm lượng chất béo thấp hoặc hệ nhũtương sau đồng hóa có độ nhớt cao

Thiết bị đồng hóa 2 cấp bao gồm 1 piston để đưa nguyên liệu vào máy, hai khehẹp và hai hệ thống thủy lực tạo đối áp Tuy nhiên người ta thường dùng chung một bểdầu cho hai hệ thống thủy lực trên Sau khi qua khe hẹp thứ nhất, các hạt pha phân tán

bị phá vỡ và giảm kích thước Tuy nhiên chúng có thể bị kết dính với nhau tạo thànhchùm hạt Việc thực hiện giai đoạn đồng hóa tiếp theo nhằm duy trì đối áp ổn định chogiai đoạn đồng hóa cấp 1, đồng thời tạo điều kiện cho các chùm hạt của pha phân tántách ra thành từng hạt phân tán riêng lẻ, chống lại hiện tượng tách pha trong quá trìnhbảo vệ hệ nhũ tương sau này

Tiến trình đồng hóa hai cấp rất phố biển trong công nghiệp chế biển sữa, đặc biệtđối với nhóm sản phẩm có hàm lượng chất béo cao hoặc tổng hàm lượng chất khô cao

và các sản phẩm yêu cầu có độ nhớt thấp

Hình 2.1 Thiết bị đồng hóa áp lực cao

3 2 Thiết bị trao đổi nhiệt

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm là thiết bị được ứng dụng rộng rãi để thanh trùnghay gia nhiệt/làm lạnh các loại chất lỏng trong công nghệ sữa, thức uống thực phẩmdạng lỏng hay nhớt

Hình 2.2 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

Nguyên lý hoạt động:

Thiết bị trao đổi nhiệt nhiều tấm kim loại gợn sóng ghép chặt với nhau tạo thành

5 khu vực trao đổi nhiệt riêng biệt

Hai vỉ liên tiếp ngăn cách nhau bằng một tấm kim loại dày gọi là tấm nối Ngoàicùng thiết bị có 2 tấm kim loại dày hơn, to hơn tấm nối, gồm, thứ nhất là tấm khungđược hàn chặt và bắt ốc vào bộ khung, thứ hai là tấm chịu áp Người ta bố trí các thanhkim loại ở 2 bên thiết bị, có đai ốc ép chặt tấm khung và tấm chịu áp để giữ cho cáctấm trao đổi nhiệt ép kín lại với nhau

Các tấm truyền nhiệt được bố trí sao cho phân phối các dòng chảy vào giữa cáckhe song song ngược nhau

Quá trình xảy ra trong thiết bị là truyền nhiệt gián tiếp qua tấm kim loại mỏnggiữa 2 dòng lưu chất chuyển động ngược chiều theo 2 cơ chế:

- Truyền nhiệt đối lưu trong lòng mỗi dòng lưu chất

- Truyển nhiệt do dẫn nhiệt qua tấm kim loại

Các tấm được chế tạo dạng lượn sóng để tạo dòng chảy rối, làm tăng hiệu quảtruyền nhiệt

3 3 Thiết bị lên men

Quá trình lên men luôn được kiểm soát chặt chẽ bằng cách theo dõi liên tụcthông qua 2 thông số quan trọng là nhiệt độ và độ chua Chất tải nhiệt thường dùng làhơi nước bão hòa bên trong thùng có cánh khuấy ngoài ra còn có các thiết bị theo dõi

và điều khiển nhiệt độ nhằm đảm bảo nhiệt độ trong quá trình lên men luôn duy trì ở

43OC

Hai yêu cầu quan trọng của thùng lên men trong công nghệ sản xuất sữa chua là:thùng phải kín đảm bảo trong điều kiện yếm khí Đồng thời phải có điều khiểnnhiệt độ nhằm đảm bảo nhiệt độ trong quá trình lên men luôn duy trì ở 43OC

Hình 2.3 Thiết bị lên men

Người ta sử dụng thiết bị lên men dạng hình trụ đứng được chế tạo từ vật liệuthép không rỉ, bên trong cánh khuấy có gắn các đầu dò nhiệt độ pH có thể theo dõitrực tiếp các thông số trong suất quá trình lên men Trong sản xuất các sản phẩm lênmen từ sữa do không cần cung cấp oxi cho các vi sinh vật khi lên men nên các thiết bịkhông có hệ thống sục khí Motor chính cho thiết bị thường được đặt ở trên nóc thiết

bị Các cửa nạp và tháo được lắp ở đáy thiết bị Ngoài ra thiết bị còn có cửa quan sát

và van lấy mẫu

4 Công nghệ sản xuất sữa chua trắng từ sữa tươi

Quy trình sản xuất sữa chua trắng từ sữa tươi

Thuyết minh quy trình

4 1 Nguyên liệu:

Các nguyên liệu dùng để sản xuất sữa chua trắng gồm: sữa tươi, bột sữa gầy,đường, chất ổn định

4 2 Trộn, hòa tan

- Sữa tươi được gia nhiệt lên 55-60oC và qua bộ phận định lượng để đưa vào bồn

- Đổ bột sữa gầy, chất ổn định + đường (tỷ lệ 1/5), đường còn lại vào phễu trộn.Khi mở van đáy phễu, các nguyên liệu được hút và trộn chung sữa tươi

- Trong quá trình trộn, cánh khuấy khuấy đều dịch sữa trong bồn Sau khi trộnxong, ngừng khuấy trong 20 phút để tách bọt và hydrat hóa

- Dầu bơ cho vào sau cùng, dùng cánh khuấy để trộn đều

4 3 Gia nhiệt sơ bộ 1

Sữa từ bồn trộn được bơm qua lọc để loại bỏ tạp chất, sau đó đi vào bồn cânbằng

Van phao trong bồn cân bằng giúp giảm dao động dòng sản phẩm và tránh bọtkhí lẫn trong hệ thống

Sữa từ bồn cân bằng trao đổi nhiệt với sữa sau thanh trùng để nâng nhiệt lên

60oC nhờ thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

Giai đoạn 1: dịch sữa dẫn vào ngăng 2 thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

Giai đoạn 2: Làm nguội bằng nước thường ở ngăn 3 thiết bị trao đổi nhiệt dạngtấm

Giai đoạn 3: Sữa vào ngăn 4 thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm làm lạnh dung dịchsữa xuống 4-8oC

4 7 Ageing

Dịch sữa giữ ở 4-8oC trong 5-20 giờ để ổn định chất lượng dịch sữa

Bồn ageing là bồn hai vỏ có bảo ổn, sử dụng nước lạnh 1-3oC

4 8 Sơ nhiệt sơ bộ 2

Dịch sữa tiếp tục được bơm qua lọc đi tới bồn cân bằng

Sữa trao đổi nhiệt vơi sữa thanh trùng 2 để nâng nhiệt lên 70-75oC để chuẩn bịcho quá trình đồng hóa 2

Giai đoạn 1: dịch sữa dẫn vào ngăng 2 thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

Giai đoạn 2: Làm nguội xuống 45oC bằng nước thường ở ngăn 3 thiết bị traođổi nhiệt dạng tấm

4 12 Lên men

Men cái được bơm vào bồn ủ với tỷ lệ 3-5% và khuấy đều

Nhiệt độ ủ 43-44oC

Tắt cánh khuấy sau khi khuấy đều

Sau 3-5h, pH của dịch giảm xuống 4.7-4.8 thì ngưng ủ

4 13 Làm lạnh 2

Khuấy tiếp 2-3 phút sau ủ, làm lạnh xuống 15-20oC

Điều chỉnh áp suất van tiếp lưu 1.5-2.5 bar để làm mịn sữa chua

Sau đó sản phẩm có thể được bảo quản ở 2-5oC trong 30 ngày

5 Phương pháp kiểm tra chất lượng nguyên liệu, sản phẩm

5 1 Kiểm tra chất lượng nguyên liệu sữa tươi

5.1 1 Kiểm tra chỉ tiêu cảm quan

5.1 2 Kiểm tra các chỉ tiêu hóa lý

 Xác định hàm lượng acid của sữa tươi

+Phạm vi áp dụng

Áp dụng kiểm tra sữa tươi nguyên liệu

+Dụng cụ

Pipette 17,6 ml hay pipette 10 ml có vạch chia 0.1ml

Pipette hay buret 10ml có vạch chia 0.1ml

Xác định theo đơn vị % acid lactic

Trộn đều mẫu, dùng pipette chuyển 17,6ml sữa tươi vào cốc thủy tinh Thêm vào

3 đến 5 giọt dung dịch phenolphatalein 1%, lắc đều Định phân với dung dịch NaOH0,1 N cho đến khi dung dịch xuất hiện màu hồng nhạt bền trong 30 giây Đọc số mldung dịch NaOH 0,1 N sử dụng (v) ml

+Kết quả:

Hàm lượng acid trong sữa tươi (% acid lactid)