công nghệ sản xuất phô mai

_ Pho mát là thực phẩm rất giàu dinh dưỡng được chế biến từ sữa và cũng làmột phương pháp để bảo quản sữa._ Pho mát là sản phẩm đặc hay bán lỏng dạng tươi hay chín được làm từ việcngưng

Trường Đại Học Kĩ Thuật Công Nghệ

Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học Môn Công Nghệ Lên Men

GVHD: T.s

Nhóm thực hiện:

MỤC LỤC:

I Tổng quan về phô mai (pho mát - cheese):

I.1 Định nghĩa:

_ Pho mát là thực phẩm rất giàu dinh dưỡng được chế biến từ sữa và cũng làmột phương pháp để bảo quản sữa.

_ Pho mát là sản phẩm đặc hay bán lỏng dạng tươi hay chín được làm từ việcngưng tụ sữa bằng rennet hay các chất gây đông tụ khác rồi làm ráo nước

I.2 Lịch sử ra đời:

Pho mát có một lịch sử lâu đời, nhiều nhà nghiên cứu tin rằng pho mát bắt đầuxuất hiện từ những năm 8000 trước công nguyên, khi mà cừu bắt đầu được thuầnhóa làm vật nuôi cho đến những năm 3000 trước công nguyên

Lúc này, ở khu vực Trung Đông có thứ “mốt” đựng thực phẩm trong da hoặcnội tạng của động vật để tiện di chuyển Sữa cũng được đựng trong túi dạ dày củađông vật và đã bị làm đông cũng như bị vô tình lên men nhờ các vi khuẩn tự nhiên,vậy là pho mát đã ra đời.

Việc xâm chiếm thuộc địa của người châu Âu đã đưa nghệ thuật này đi khắp nơitrên thế giới Ngày nay được sản xuất khắp nơi chủ yếu là châu Âu và Mỹ với hơn

10 triệu tấn mỗi năm và 500 loại khác nhau

I.3 Phân loại: có nhiều phương pháp khác nhau để phân loại phô mai:

 Dựa vào độ cứng của phô mai:

Hàm lượng nước trong phô mai thường được biểu diễn thông qua tỷ lệ phầntrăm giữa lượng nước và tổng khối lượng phô mai đã trừ béo, được kí hiệu làMFFB (Moiture on Fat free basis)

Lượng nước trong phomai (g) × 100%

MFFB =

Tổng khối lượng phomai (g) – Lượng nước trong sản phẩm (g)

Loại sản phẩm Giá trị MFFB (%)

 Dựa vào lượng béo trong sản phẩm:

Lượng chất béo trong phô mai thường được biểu diễn thông qua tỉ lệ phần trămgiữa lượng chất béo và tổng khối lượng phô mai đã trừ béo, được kí hiệu là FDB(Fat on Dry Basis)

Lượng chất béo trong phomai (g) × 100%

FDB =

Tổng khối lượng phomai (g) – Lượng chất béo trong sản phẩm (g)

Phomai có hàm lượng béo rất cao > 60

Phomai có hàm lượng béo trung bình 25 – 45

Phomai có hàm lượng béo thấp 10 – 25

 Dựa vào phương thức sản xuất:

Loại sản phẩm Đặc điểm

1 1 Phomai tươi Không qua giai đoạn ủ chín

2 Phomai có qua * Hệ vi sinh vật tham gia trong quá trình ủ

- trên bề mặt khối phomai.

- Trong bề sâu khối phomai

II Công nghệ sản xuất phô mát:

II.1 Nguyên liệu dùng để sản xuất pho mát:

+ Không bị nhiễm bẩn các chất tẩy rửa, chất sát trùng từ dụng cụ chứahoặc đường ống vận chuyển.

+ Hàm lượng casein trong sữa: sữa có hàm lượng casein càng cao thìhiệu suất thu hồi phô mai càng cao



Thành phần của sữa:

THÀNH PHẦN CÁC LOẠI SỮA KHÁC NHAU

(%)

Đạm (%)

Đường (%)

Chất béo (%)

Muối khoáng (%)

Béo 4%

_ Được tạo thành từ khoảng 20 axit amin

_ Chất đạm trong sữa chiếm 3.3% Đạm protein: chiếm 96%

Đạm phi protein: chiếm 4%

 Casein được chia làm bốn nhóm phụ αs1, αs2,β và κ-casein

αs1, αs2, β: chứa gốc phosphate trong phân tử, có khả năng

liên kết với Ca2+ và kết tủa

K-casein: chỉ có 1 nhóm phosphate; tương tác kị nước với

αs1,αs2, β-casein và giúp các protein này hòa tan

 Protein hòa tan: β- lactoglobulin

α- lactalbumin

Peptone- protease Immunoglobulin

Serum- albumin

Các protein khác

 Enzyme: Lactoperoxydase:

Catalase : bị kết tủa khi casein bị đông tụ,sữa nhiễm vi sinh vật thường có hoạt tínhcatalase rất cao

Lipase : xúc tác thủy phân liên kết estertrong triglycerid và giải phóng ra các acidbéo

Phosphatase : xúc tác thủy phân liên kếtester giữa acid phosphoric và glycerin

_ Là nguồn dinh dưỡng chính cho các vi khuẩn đặc biệt

là vi khuẩn lactic à đông tụ sữa à sản xuất các sản phẩm

lên men

_ Phản ứng giữa đường lacto và nhóm đạm tự do trong

sữa (nhóm amino) (t≥650C) à hợp chất màu nâu làm sữa bị

sẫm màu và có vị caramen

 Khoáng:

_ Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8-10g/l Các muối trong sữa ở

dạng hòa tan hoặc dung dịch keo (kết hợp với casein)

_ Trong các nguyên tố khoáng có trong sữa, chiếm hàm lượng cao nhất là calci,phosphore, magie Một phần chúng tham gia vào cấu trúc micelle, phần còn lại tồntại dưới dạng muối hòa tan trong sữa

II.1.2 Rennet:

Rennet là một enzyme thủy phân protein có trong dạ dày động vật.Trong sảnxuất phomat, mục đích của việc sử dụng rennet là loại hoặc hạn chế tác dụng của κ-casein Rennet với thành phần chủ chốt là chymosin, là các protease có khả năngphân hủy hạn chế κ-casein trong sữa Khi mất thành phần hiếu nước, các hạt keocasein có thể liên kết với nhau và kết tủa

Trong công nghệ truyền thống, rennet được tách chiết từ mô ruột của động vậtbằng dung dịch muối NaCl 10% Sau đó enzyme được bảo quản trong dung dịchmuối NaCl 20% có bổ sung natri benzoate hoặc natri propionate Rennet bò thuộcloại phẩm chất tốt thường có chứa 90% chymosin và phần còn lại là pepsin (tínhtheo protein) Chymosin trong tự nhiên phục vụ quá trình đông tụ sữa ở dạ dầy bênon

Ngày nay các rennet được sản suất nguồn từ vi khuẩn biến đổi gen (Escherichiacoli, Kluyveromyces lactis and Aspergillus niger)

II.1.3 Vi sinh vật:

 Vi khuẩn lactic:

 Lactobacillus: L.lactic, L.bulgaricus, L.helveticus, L.casei…

 Streptococus: S.lactic sub sp diacetilactic , S.cremoris,

S.thermophillus

 Leuconostoc

Là những vi khuẩn ưa ấm hoặc ưa nhiệt với cơ chế lên men đồng hình hoặc dịhình à Vai trò: tạo acid lactic trong quá trình lên men góp phần gây đông tụ sữa vàtạo độ chua cho khối đông

Một số chủng còn tham gia vào quá trình chuyển hoá acid citric, quá trình phângiải protein… à tạo nên giá trị cảm quan và các chỉ tiêu hoá lí đặc trưng cho phomai thành phẩm.

 Nấm mốc: Penicillium candidum, P.glaucum, P.roqueforti,…

Chúng sản sinh các proteolytic và lipolytic giúp cho quá trình chín tới và tạohương vị đặc trưng Ngoài ra còn góp phần cho việc trung hoà pH của sản phẩm đểthích hợp cho hoạt động của các enzyme tạo mùi

 Nhóm vi khuẩn propionic: giống propionibacterium được sử dụng giaiđoạn ủ chín trong một số loại phô mai với mục đích tạo nên những lỗ hổng trongcấu trúc một số phô mai cứng và góp phần tạo nên hương vị đặc trưng cho sảnphẩm

 Các VSV khác: được bổ sung vào để tạo màu, tạo mùi đặc trưng chotừng loại phô mai

II.1.4 Chất béo

Để sản xuất phô mai có hàm lượng béo cao người ta phải thêm cream hoặc

bơ sữa Các chất béo này cần phải đạt yêu cầu nghiêm ngặt về chỉ tiêu VSV

II.1.5 Chất phụ gia:

+ CaCl2: ion Ca2+ có vai trò quan trọng trong quá trình đông tụ casein.Người ta bổ sung Ca2+ dưới dạng muối CaCl2 để hiệu chỉnh thời gian đông tụvà cấutrúc, độ cứng của khối đông

+ CO2:

Làm giảm nhẹ pH của sữa

Rút ngắn thời gian đông tụ casein Tiết kiệm được lượng chymosin cần sử dụng+ NaNO3/ KNO3 : Sử dụng như một tác nhân ức chế VSV nhiễm trong sữa

 Hàm lượng tối đa cho phép là 30g/ 100kg sữa

 Nếu sử dụng muối nitrit quá nhiều sẽ gây vị không tốt cho sảnphẩm và cũng có thể ức chế giống VSV sử dụng trong sản xuất phômai

+ Chất màu: được sử dụng để ổn định màu sắc cho phô mai, thường sử dụngcác chất màu tự nhiên như: carotenoids hoặc chlorophylle

II.2 Quy trình sản xuất:

 Giai đoạn lên men sữa, kết tủa casein:

Sữa sau khi đã thanh trùng Pasteur ở 85 - 950C từ 15 - 20 phút, dùng chế phẩm men Renin và vi khuẩn lactic để kết tủa sữa Vi khuẩn lactic lêa5men sinh ra acid lactic, làm giảm pH môi trường tạo điều kiện thuận lợi để casein kết tủa và emzym Renin giúp cho giúp cho sự kết tủa cazein tốt hơn, cazein lắng xuống và thu được Phomai Ngoài tác dụng kết tủa, Renin còn thủy phân một phần cazein thành pepton, acid amin…

 Giai đoạn ép nén tách huyết thanh, khử nước:

Phần casein kết tủa được ép từ 20 ÷ 24 giờ, ở nhiệt độ 35 ÷ 500C Trong thời gian này sự lên men lactic vẫn tiếp tục mạnh mẽ Sau khi ép huyết thanh ra khỏi cục sữa kết tủa, số lượng tế bào vi khuẩn lactic trong 1g Phomái đạt đến hàtua3i Phomai lúc này có thành phần chủ yếu là casein và lipid Huyết thanh sữa bị loại ra chứa lactoza, lactalbumin, lactoglobulin…

 Giai đoạn muối Phomai:

Khối Phomai sau khi tách huyết thanh sẽ cho vào bể nước muối nồng độ 24% ngâm trong vài ngày để tăng vị mặn, tạo sự đồng nhất về thành phần cho khối phomai và kìm hãm vi sinh vật có hại phát triển chủ yếu là trực khuẩn đường ruột.

 Giai đoạn ủ chín:

Sau khi muối xong, khối Phomai được chuyển vào hầm lên men ở nhiệt độ 50 ÷ 570C, độ

ẩm 80 ÷ 90% Quá trình lên men chậm dần do đường lactoza dã bị tách hầu hết trong giai đoạn ép nén Trong khối phomai, vi khuẩn Propionic hoạt động mạnh, lên men lactic thành acid propionic, acid axetic và CO2 Cả hai acid này làm cho Phomai có vị chua, hăng đặc biệt Sự lên men propionic sẽ kết thúc sau 2 ÷ 2,5 tháng Giai đoạn này gọi là quá trình ủ chín.Tuy vậy, quá trình ủ chín Phomai vẫn được tiếp tục một thời gian nữa cho Phomai hoàn toàn chín Trong thời gian này cazein tiếp tục được phân giải thành đạm dưới tác dụng của enzym Renin và vi khuẩn lactic Khi Phomai chín thì 2/3 cazein được phân giải thành pepton, acid amin và một ít NH3.

Bao gói

Ép định hình Ướp muối

Phô mai

D 2 NaCl 28%

Sữa sau hoàn nguyên

Hoạt hoá giống Thanh trùng (72 0 C) và làm nguội (22-24 0 C)

Giống

1 Thu mua và kiểm tra chất lượng nguyên liệu:

Chất lượng của nguyên liệu ảnh hưởng lớn đến chất lượng của phomai thànhphẩm nên trước khi đưa vào sử dụng sản xuất cần phải qua khâu kiểm tra, đánh giá

và phải đạt các tiêu chuẩn của nhà cung ứng và của nhà máy về các chỉ tiêu cảmquan, hóa lí và vi sinh

3 Hoàn nguyên sữa bột:

∗ Mục đích: Chuyển sữa bột từ dạng bột sang dạng lỏng giống như sữa tươi banđầu

ở đây nhằm tránh tạo bọt

+ Nước dùng cho hoàn nguyên là nước đã qua khâu kiểm tra xử lí đạtyêu cầu

4 Thanh trùng và làm lạnh:

∗ Mục đích

Tiêu diệt một phần vi sinh vật và vô hoạt một phần enzim có sẵn trong sữanhằm tránh những bất lợi cho công đoạn tiếp theo, nhất là công đoạn ủ hoànnguyên trong thời gian khá dài

∗ Tiến hành :

Dịch sữa trong thùng tạm chứa sau đồng hóa được bơm vào thiết bị thanh trùng,nhiệt độ thanh trùng là 750C, thời gian thanh trùng là 40 giây Sau đó sẽ được làmlạnh đến nhiệt độ 2 ÷ 60C

5 Ủ hoàn nguyên:

∗ Mục đích:

Sữa được ủ trong thời gian dài ở nhiệt độ thấp nhằm để nó dần dần trở lại trạngthái của sữa tươi nhưng vẫn đảm bảo hạn chế về sự phát triển của một số vi sinhvật Các muối khoáng có trong sữa đặc biệt là ion canxi sẽ liên kết với casein làmột loại protein chiếm phần lớn trong sữa để tạo thành caseinat canxi ở trạng tháihòa tan nên giúp cho sữa có trạng thái đồng nhất tốt Đây là một trong những côngđoạn quan trọng quyết định đến chất lượng phomai

bị chuyển sang thiết bị tiêu chuẩn hóa

6 Tiêu chuẩn hoá:

∗ Mục đích:

Điều chỉnh hàm lượng chất béo và chất khô của dịch sữa đạt yêu cầu công nghệ.Nguyên liệu sản xuất chính của dây chuyền này là sữa bột nguyên crem nên tiêuchuẩn hóa thực chất là bổ sung thêm mỡ sữa để đạt hàm lượng chất béo theo yêucầu của sản phẩm, vì vậy cần bổ sung một lượng cream hoặc bơ xác định vào đểdịch sữa đạt 3,5% béo.

∗ Tiến hành:

Sữa từ thùng chứa sữa sau hoàn nguyên được bơm vào thùng tiêu chuẩn hoá,cream hoặc bơ được hâm nóng trở thành dạng lỏng rồi được bơm vào thùng tiêuchuẩn hoá đã chứa sẵn dịch sữa với tỷ lệ đã tính trước, cánh khuấy của thùng hoạtđộng liên tục làm tăng khả năng phân tán mỡ sữa trong khối sữa, ngăn chặn quátrình tách pha, tăng hiệu quả của quá trình đồng hoá

7 Gia nhiệt:

Nhằm nâng nhiệt độ của sữa lên để tăng hiệu quả của quá trình đồng hóa, giảm

độ nhớt của khối sữa và tiêu diệt một phần vi sinh vật mà chủ yếu là tạp trùng

Sử dụng thiết bị gia nhiệt dạng hình trụ đứng nâng nhiệt độ dịch sữa lên 600C

8 Đồng hoá:

∗ Mục đích:

+ Vì các hạt chất béo có trong sữa dễ dàng liên kết nhau tạo thành các hạt cầubéo có kích thước lớn hơn và nổi lên trên bề mặt, tạo thành màng gây nên sự phânlớp Đây là một trong những nguyên nhân chính làm mất ổn định trạng thái của sữatrong quá trình sản xuất Vì vậy đồng hóa nhằm làm giảm kích thước của các cầubéo, làm chúng phân bố đều trong sữa, ta tiến hành đồng hóa hỗn hợp dưới tácdụng của áp lực cao khoảng 200-250 bar, ở nhiệt độ 65-700C

+ Đồng hóa là công đoạn rất quan trọng trong công nghệ chế biến phomai làmtăng chất lượng về phương diện trạng thái, tránh hiện tượng tách pha trong quátrình bảo quản và tạo điều kiện cho công đoạn tiếp theo

+ Dịch sữa sau đồng hóa được chứa trong thùng tạm chứa.

9 Thanh trùng và làm nguội:

* Mục đích: Quá trình thanh trùng nhằm tiêu diệt vi sinh vật và enzym có trongsữa, làm biến tính một phần các protein trong sữa để thuận lợi cho công đoạn lênmen

* Tiến hành

+ Dịch sữa trong thùng tạm chứa sau đồng hóa được bơm vào thiết bị thanh trùng

ở chế độ: 720C trong thời gian 15 giây, tiếp theo sẽ được làm nguội về 22 - 240C.Quá trình thực hiện trong một công đoạn khép kín, hoàn toàn tự động hóa

10 Lên men:

Đầu tiên, ta cấy giống, sử dụng vi khuẩn lactic và tiến hành nhân giống trongmôi trường sữa có hàm lượng chất khô: 10-11% (môi trường được thanh trùng ởnhiệt độ: 110-1150C, trong thời gian 10 phút), thực hiện ở 220C

Thường sử dụng nhóm vi khuẩn lactic ưa ấm để sản xuất phomai tươi:

Lactococcus cremoris, Leuconotoc lactis, Leuconótoc cremoris…

Sau khi nhân giống, ta cấy vi khuẩn lactic này vào sữa theo tỉ lệ: 1-3% (v/v) vàbắt đầu khuấy trộn canh trường đạt đến mức độ đồng nhất để thực hiện quá trìnhlên men

Tiến hành lên men ở: 20-220C, sau 1-2h khi pH của sữa giảm xuống còn 5,8 tabơm hỗn hợp qua bồn đông tụ và cho enzym chymosin vào để tiến hành đông tụ.

11 Đông tụ và tách huyết thanh:

* Mục đích: Sử dụng enzym chymosin để chuyển casein trong sữa từ dạng keosang khối đông với cấu trúc gel

Thời gian quá trình đông tụ tính từ lúc cho enzyme vào sữa và kéo dàikhoảng 4 - 6 giờ Sản phẩm phô mai blanc nếu được sản xuất theo phương pháp thủcông có thời gian đông tụ dài hơn tối đa 18 giờ Tại thời điểm kết thúc quá trìnhđông tụ, giá trị pH giảm xuống 4,50 – 4,55

Người ta thường sử dụng bể đông tụ truyền thống trong sản xuất phô maiblanc Tuy nhiên cần sử dụng nắp đậy ở phía trên để hạn chế nhiễm vi sinh vật từmôi trường sản xuất sữa.Sau quá trình đông tụ, ta tiến hành tách sơ bộ huyết thanhsữa ra khỏi bồn đông tụ thông qua lưới lọc và lỗ thoát ở gần đáy thiết bị

12 Cắt quện sữa:

* Mục đích: Tăng nhanh quá trình tách huyết thanh sữa.

* Tiến hành:

Sau khi sữa đã đông tụ, người ta tiến hành cắt quện sữa thành những miếng nhỏvới kích thước khác nhau tùy loại phomai.

Các hạt phomai tạo thành được đảo trộn nhẹ nhàng để ngăn chặn sự kết dính giữacác hạt Kích thước của các hạt phomai sau khi cắt và sau khi tách huyết thanh làrất khác nhau

Ngoài yếu tố cơ học (cắt quện, khuấy) người ta còn dùng yếu tố nhiệt để đẩynhanh tốc độ tách nước Sử dụng nhiệt độ là 38 - 420C, tốc độ gia nhiệt khoảng 0,3– 0,60C/phút Khi đạt được nhiệt độ đun nóng như trên rồi tiếp tục khuấy 20 – 60phút Kích thước các hạt phomai thay đổi đáng kể trước và sau khi đun nóng

13 Ép định hình:

* Mục đích:

Sau khi cắt quện sữa, để tạo cấu trúc đặc trưng cho phomai, cũng như có các hìnhdạng khác nhau theo nhu cầu thị trường, ta tiến hành ép định hình khối đông và ởcông đoạn này thì lượng huyết thanh được tách ra kiệt hơn

đang liên kết với casein của khối đông, kết quả hàm lượng Ca2+ trong khối đông bịgiảm làm cho phomai thành phẩm đạt được độ dẻo nhất định