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

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG THƯƠNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHKHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÁO CÁO TIỂU LUẬNCÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

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 quan trọng 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 gọi yoghurt 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 vị thơm ngon.

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

NỘI DUNG1 Tổng quan

1 1 Giới thiệu

Sữa chua (yoghurt) là sữa lên men từ các chủng của Streptococcus thermophilusvà 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 gọi riêng cho yoghurt Sản phẩm sữa chua được ưa chuộng từ lâu đặc biệt đối với dân vùng Trung Đông ở các nước Tây Âu, được sử dụng phổ biến từ đầu thế kỉ XX và trở thành 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 trong nước và thế giới Chúng được mọi người ưa chuộng và lựa chọn tiêu dùng trong các bữa ăn hàng ngày, không những thơm ngon, bổ dưỡng mà sữa chua còn đem lại một số lượng 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 rồi tiến 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 cấy men, 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 “set type”.

_Sữa chua uống (drinking type)

Qui trình sản xuất tương tự với sữa chua đặc dạng “stirred type” Sản phẩm có dạng lỏng, khi sử dụng người tiêu dùng không cần sử dụng muỗng Điểm khác biệt là sau 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 cho sản 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 có hại 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 thư hoặc chất gây ung thư, ức chế vi khuẩn chuyển đổi chất gây ung thư thành chất kích hoạt 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 và tăng 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 khuẩn được 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

Sữa tươi sử dụng trong sản xuất sữa chua trắng phải có chất lượng tốt Các yêu cầu quan trọng cho nguyên liệu sữa tươi như sau:

- 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 sinh dụng cụ hoặc thiết bị đựng sữa.

Hai chỉ tiêu hóa lý quan trọng của sữa nguyên liệu là hàm lượng chất béo và hàm lượng 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 cứu trước 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 khối đông trở nên bền và ổn định hơn, tránh được hiện tượng tách huyết thanh trong sản phẩm 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 (còngọi là Streptococcus salivarius ssp.thermophilus) và trực khuẩn Lactobacillus

bulgaricus (còn gọi là Lactobacillus delbrueckii ssp bulgaricus)

+ Nồng độ lactate (%) trong sữa sau 24 giờ lên men ở nhiệt độ tối ưu

+ Dạng đồng phân của acid lactic - Chuyển hóa citrate

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 là valine) 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 quátrình 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 ảnh hưởng có lợi đến cấu trúc của sữa chua trắng Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy polysaccharide do vi khuẩn lactic sinh ra sẽ kết hợp với các thành phần protein sữa, 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 ) vào sữa trong quá trình chế biến Đường có thể được bổ sung trực tiếp hoặc dưới dạng purée trái cây Đối với những sản phẩm dành cho người ăn kiêng, các nhà sản xuất sử dụng 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 trong quy trình sản xuất Tùy theo tình hình của mỗi quốc gia mà bảng danh mục các phụ gia hương liệu và màu được phép sử dụng trong chế biến thực phẩm với liểu lượng tối đa quy định có thể sẽ khác nhau.

Đối với một số sản phẩm, người ta có sử dụng chất ổn định để sữa chua trắng có được 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 Loại chất ổn định và hàm lượng sử dụng tối ưu cho từng sản phẩm sẽ được xác định bằng phương pháp thực nghiệm.

2 5.Nước

Là thành phần quan trọng trong sản xuất các sản phẩm sữa và phải đạt tính chất như nước uống tinh khiết.

Chỉ tiêu cảm quan: không màu, không mùi vị.

Bơm piston cao áp được vận hành bởi động cơn điện thông qua trục quay và bộ truyền động chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của piston Các piston chuyển động trong xilanh ở áp suất cao Chúng được chế tạo từ những vật liệu có độ bền cơ học cao Bên trong thiết bị còn có hệ thông dẫn nước vào nhằm mục đích làm mát cho piston trong suốt quá trình làm việc.

Đầu tiên nguyên liệu được đưa vào thiệt bị đồng hóa bởi piston Bơm sẽ tăng áp lực cho hệ nhũ tương từ 3 bar lên đến 100 – 250 bar hoặc cao hơn tại đầu vào của khe hẹp Người ta sẽ tạo một đối áp lên hệ nhũ tương bằng cách hiệu chỉnh khoảng cách khe 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 bằng với áp suất dầu tác dụng lên piston thủy lực

Thông thường người ta chọn khe hẹp có chiều rộng khoảng 100 lần lớn hơn đường kính hạt của pha phân tán Đi ngang qua khe hẹp, tốc độ chuyển động của hệ nhũ tương chỉ có tăng đến 100 – 400 m/s và quá trình đồng hóa chỉ diển ra trong khoảng 10 – 15 giây Trong suốt thời gian này, toàn bộ năng lượng áp suất được cung cấp từ bơm piston sẽ được chuyển thành áp suất để đẩy hệ nhũ tương đi tiếp sau khi rời 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, một khe hẹp và một hệ thống thủy lực tạo đối áp Trong công nghiệp chế biến sữa, thiết bị đồng hóa một cấp được sử dụng khi sản phẩm có hàm lượng chất béo thấp hoặc hệ nhũ tương sau đồng hóa có độ nhớt cao

Thiết bị đồng hóa 2 cấp bao gồm 1 piston để đưa nguyên liệu vào máy, hai khe hẹp và hai hệ thống thủy lực tạo đối áp Tuy nhiên người ta thường dùng chung một bể dầu 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 thành chùm hạt Việc thực hiện giai đoạn đồng hóa tiếp theo nhằm duy trì đối áp ổn định cho giai đoạn đồng hóa cấp 1, đồng thời tạo điều kiện cho các chùm hạt của pha phân tán tách ra thành từng hạt phân tán riêng lẻ, chống lại hiện tượng tách pha trong quá trình bảo vệ hệ nhũ tương sau này

Tiến trình đồng hóa hai cấp rất phố biển trong công nghiệp chế biển sữa, đặc biệt đối 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 cao3 2.Thiết bị trao đổi nhiệt

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm là thiết bị được ứng dụng rộng rãi để thanh trùng hay gia nhiệt/làm lạnh các loại chất lỏng trong công nghệ sữa, thức uống thực phẩm dạng 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 Ngoài cùng thiết bị có 2 tấm kim loại dày hơn, to hơn tấm nối, gồm, thứ nhất là tấm khung được hàn chặt và bắt ốc vào bộ khung, thứ hai là tấm chịu áp Người ta bố trí các thanh kim loại ở 2 bên thiết bị, có đai ốc ép chặt tấm khung và tấm chịu áp để giữ cho các tấm trao đổi nhiệt ép kín lại với nhau

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

Quá trình xảy ra trong thiết bị là truyền nhiệt gián tiếp qua tấm kim loại mỏng giữa 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 quả truyền nhiệt.

3 3.Thiết bị lên men

Quá trình lên men luôn được kiểm soát chặt chẽ bằng cách theo dõi liên tục thông qua 2 thông số quan trọng là nhiệt độ và độ chua Chất tải nhiệt thường dùng là hơi 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 khiển nhiệt 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 liệu thép không rỉ, bên trong cánh khuấy có gắn các đầu dò nhiệt độ pH có thể theo dõi trực tiếp các thông số trong suất quá trình lên men Trong sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa do không cần cung cấp oxi cho các vi sinh vật khi lên men nên các thiết bị không 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 trộn xong, 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 cân bằng

Van phao trong bồn cân bằng giúp giảm dao động dòng sản phẩm và tránh bọt khí 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

4 4.Đồng hóa 1

Máy đồng hóa 3 piston, dịch sữa đồng hóa ở áp suất 200 bar và đi qua khe hở hẹp của van đồng hóa cấp 1 để chia nhỏ kích thước hạt cầu béo

Sữa tiếp tục qua van đồng hóa cấp 2 với áp suất 50 bar để phân tán đồng đều hạt cầu béo trong dịch sữa

4 5.Thanh trùng 1

Dịch sữa thanh trùng 65oC trong 2 phút trong ngăn thứ nhất của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

4 6.Làm lạnh 1

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 dạng tấm

Giai đoạn 3: Sữa vào ngăn 4 thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm làm lạnh dung dịch sữa 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 bị cho quá trình đồng hóa 2

Sữa tiếp tục vào ngăn 1 tiết bị trao đổi nhiệt để trao đổi nhiệt với nước nóng và nâng nhiệt lên 95oC

Sữa 95oC lưu lại ống lưu nhiệt trong 5 phút

4 11.Làm nguội:

Dịch làm nguội xuống 45oC

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 trao đổi 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

4 14.Đóng hộp

Sữa từ bồn trữ được đưa đến máy rót để đóng hộp

4 15.Trữ lạnh

Bảo quản 2-5oC ít nhất 6h trước khi đưa ra tiêu thụ Giai đoạn này tạo mùi, vị, trạng thái cần thiết cho sản phẩm

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 phẩm5 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 NaOH 0,1 N cho đến khi dung dịch xuất hiện màu hồng nhạt bền trong 30 giây Đọc số ml dung dịch NaOH 0,1 N sử dụng (v) ml.

+Kết quả:

Hàm lượng acid trong sữa tươi (% acid lactid)