SVTH: Phạm Thị Sinh 21 GVHD: Nguyễn Hoàng Minh Công nghệ sản xuất phomai năng suất 3,5tấn sản phẩm/năm từ sữa bột nguyên cream 2.1.8. Đồng hoá: Mục đích: + Vì các hạt chất béo có trong sữa dễ dàng liên kết nhau tạo thành các hạt cầu béo có kích thước lớn hơn và nổi lên trên bề mặt, tạo thành màng gây nên sự phân lớp. Đây là một trong những nguyên nhân chính làm mất ổn định trạng thái của sữa trong quá trình sản xuất. Vì vậy đồng hóa nhằm làm giảm kích thước của các cầu béo, làm chúng phân bố đều trong sữa, ta tiến hành đồng hóa hỗn hợp dưới tác dụng của áp lực cao khoảng 200-250 bar, ở nhiệt độ 65-70 0 C. + Đồng hóa là công đoạn rất quan trọng trong công nghệ chế biến phomai làm tăng chất lượng về phương diện trạng thái, tránh hiện tượng tách pha trong quá trình bảo quản và tạo điều kiện cho công đoạn tiếp theo. Tiến hành: + Sữa sau khi gia nhiệt được bơm qua máy đồng hóa nhờ bơm li tâm. Các tiểu cầu béo bị phá vỡ và giảm kích thước khi đi qua khe hẹp với tốc độ cao ở áp suất 200 250 bar. Do khe hẹp có cấu tạo với tiết diện giảm dần, tốc độ chuyển động của sữa sẽ tiếp tục tăng cao khi chảy qua khe. Ngoài ra khi thoát ra khỏi khe hẹp các cầu béo tiếp tục bị va đập vào bề mặt cứng làm chúng bị vỡ ra và làm giảm kích thước hạt. + Dịch sữa sau đồng hóa được chứa trong thùng tạm chứa. 2.1.9. Thanh trùng và làm nguội: * Mục đích: Quá trình thanh trùng nhằm tiêu diệt vi sinh vật và enzym có trong sữa, làm biến tính một phần các protein trong sữa để thuận lợi cho công đoạn lên men. * Tiến hành + Dịch sữa trong thùng tạm chứa sau đồng hóa được bơm vào thiết bị thanh trùng ở chế độ: 72 0 C trong thời gian 15 giây, tiếp theo sẽ được làm nguội về 22 - 24 0 C. Quá trình thực hiện trong một công đoạn khép kín, hoàn toàn tự động hóa. 2.1.10. Lên men: Đầu tiên, ta cấy giống, sử dụng vi khuẩn lactic và tiến hành nhân giống trong môi trường sữa có hàm lượng chất khô: 10-11% (môi trường được thanh trùng ở nhiệt độ: 110-115 0 C, trong thời gian 10 phút), thực hiện ở 22 0 C. Thường sử dụng nhóm vi khuẩn lactic ưa ấm để sản xuất phomai tươi: Lactococcus cremoris, Leuconotoc lactis, Leuconótoc cremoris… SVTH: Phạm Thị Sinh 22 GVHD: Nguyễn Hoàng Minh Công nghệ sản xuất phomai năng suất 3,5tấn sản phẩm/năm từ sữa bột nguyên cream Sau khi nhân giống, ta cấy vi khuẩn lactic này vào sữa theo tỉ lệ: 1-3% (v/v) và bắt đầu khuấy trộn canh trường đạt đến mức độ đồng nhất để thực hiện quá trình lên men. Tiến hành lên men ở: 20-22 0 C, sau 1-2h khi pH của sữa giảm xuống còn 5,8 ta bơm hỗn hợp qua bồn đông tụ và cho enzym chymosin vào để tiến hành đông tụ. 2.1.11. Đông tụ và tách huyết thanh: * Mục đích: Sử dụng enzym chymosin để chuyển casein trong sữa từ dạng keo sang khối đông với cấu trúc gel. * Tiến hành: Với hoạt tính đông tụ: 1/10000 thì lượng chế phẩm enzym cần sử dụng trung bình 5- 10g/100kg sữa. Để thực hiện, trước tiên ta hòa tan lượng rennet với nước theo tỉ lệ 1/10 rồi cho vào bồn đông tụ, và duy trì ở nhiệt độ: 18-22 0 C. Trong quá trình đông tụ: vi khuẩn lactic vẫn tiếp tục lên men tạo axit lactic làm giảm pH của sữa đồng thời cũng tổng hợp nhiều sản phẩm phụ khác nhau tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm phô mai. Thời gian quá trình đông tụ tính từ lúc cho enzyme vào sữa và kéo dài khoảng 4 - 6 giờ. Sản phẩm phô mai blanc nếu được sản xuất theo phương pháp thủ công có thời gian đông tụ dài hơn tối đa 18 giờ. Tại thời điểm kết thúc quá trình đông tụ, giá trị pH giảm xuống 4,50 – 4,55. Người ta thường sử dụng bể đông tụ truyền thống trong sản xuất phô mai blanc. Tuy nhiên cần sử dụng nắp đậy ở phía trên để hạn chế nhiễm vi sinh vật từ môi trường sản xuất sữa.Sau quá trình đông tụ, ta tiến hành tách sơ bộ huyết thanh sữa ra khỏi bồn đông tụ thông qua lưới lọc và lỗ thoát ở gần đáy thiết bị. 2.1.12. 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 nhỏ với kích thước khác nhau tùy loại phomai. Các hạt phomai tạo thành được đảo trộn nhẹ nhàng để ngăn chặn sự kết dính giữa các hạt. Kích thước của các hạt phomai sau khi cắt và sau khi tách huyết thanh là rất khác nhau. SVTH: Phạm Thị Sinh 23 GVHD: Nguyễn Hoàng Minh Công nghệ sản xuất phomai năng suất 3,5tấn sản phẩm/năm từ sữa bột nguyên cream Ngoài yếu tố cơ học (cắt quện, khuấy) người ta còn dùng yếu tố nhiệt để đẩy nhanh tốc độ tách nước. Sử dụng nhiệt độ là 38 - 42 0 C, tốc độ gia nhiệt khoảng 0,3 – 0,6 0 C/phút. Khi đạt được nhiệt độ đun nóng như trên rồi tiếp tục khuấy 20 – 60 phút. Kích thước các hạt phomai thay đổi đáng kể trước và sau khi đun nóng. 2.1.13. Ép định hình: * Mục đích: Sau khi cắt quện sữa, để tạo cấu trúc đặc trưng cho phomai, cũng như có các hình dạng khác nhau theo nhu cầu thị trường, ta tiến hành ép định hình khối đông và ở công đoạn này thì lượng huyết thanh được tách ra kiệt hơn. * Tiến hành Khối đông được cho vào phễu và nhờ các mũi khoan định hình, sau đó băng chuyền sẽ vận chuyển sản phẩm ra ngoài. 2.1.14. Ƣớp muối: * Mục đích: Khối đông thu được có cấu trúc xốp và chứa nhiều mao quản, các mao quản có đường kính khác nhau và không ổn định. Khi ta ngâm khối đông vào nước muối, các phân tử muối sẽ khuếch tán vào sâu bên trong khối đông nhờ hệ thống mao quản nói trên đồng thời nước và một số chất tan từ trong khối đông sẽ khuếch tán ra dung dịch muối. Như vậy, sẽ xảy ra sự trao đổi iôn giữa Na + của nước muối và Ca 2+ đang liên kết với casein của khối đông, kết quả hàm lượng Ca 2+ trong khối đông bị giảm làm cho phomai thành phẩm đạt được độ dẻo nhất định. * Tiến hành: Khối phomai sau khi ép định hình sẽ đựợc ngâm trong dung dịch nước muối, sử dụng nước muối có nồng độ 18 – 23%(w/w) đã được bổ sung CaCl2 và hiệu chỉnh pH. Chất chỉnh pH thích hợp là acid lactic hoặc acid clohydric. Yêu cầu acid clohydric không chứa các kim loại nặng như Pb, Cu,…Hàm lượng Calci trong nước muối trung bình 0,1 – 0,2%. Nhiệt độ dung dịch muối trong quá trình ngâm khối đông là 10 – 140C. ph được điều chỉnh trong khoảng 5,2 – 5,4. 2.1.15. Bao gói: SVTH: Phạm Thị Sinh 24 GVHD: Nguyễn Hoàng Minh Công nghệ sản xuất phomai năng suất 3,5tấn sản phẩm/năm từ sữa bột nguyên cream Quá trình bao gói được thực hiện thủ công trong khu vực đảm bảo điều kiện vệ sinh vô trùng để tránh nhiễm vi sinh vật từ môi trường vào sản phẩm và bảo quản ở kho lạnh có nhiệt độ thấp. Hệ vi sinh vật trong phomai sẽ tiếp tục thực hiện quá trình trao đổi chất trong suốt thời gian bảo quản sản phẩm. Do đó yêu cầu bao bì phải có độ thấm khí nhất định. Thông thường sử dụng bao bì có nguồn gốc cellulose.[1 – Trang 240] CHƢƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT PHOMAI 3.1. Bảng liệt kê các thiết bị chính dùng trong dây chuyền sản xuất phomai: Bảng 3.1. Bảng liệt kê thiết bị chính dùng trong dây chuyền sản xuất phomai: STT Tên thiết bị 1 Cân định lượng 2 Thiết bị hoàn nguyên 3 Thiết bị thanh trùng và làm lạnh 4 Thiết bị ủ hoàn nguyên 5 Thiết bị gia nhiệt 6 Thiết bị đồng hóa 7 Thiết bị nhân giống 8 Thiết bị lên men 9 Thiết bị đông tụ và tách huyết thanh 10 Thiết bị ép định hình 11 Thiết bị ướp muối 3.2. Các thiết bị chính sử dụng trong dây chuyền sản xuất phomai từ sữa bột nguyên cream: 3.2.1. Cân định lƣợng: Chọn cân định lượng WS150R-221. [11] Sàn cân bằng sắt và mặt cân làm bằng thép không gỉ Giới hạn cân: 150kg Hình 3.4 Cân định lượng WS150R-221 SVTH: Phạm Thị Sinh 25 GVHD: Nguyễn Hoàng Minh Công nghệ sản xuất phomai năng suất 3,5tấn sản phẩm/năm từ sữa bột nguyên cream Độ phân giải cao: 1/3,000 ~ 1/7,500 Kích thước của cân 400 x 500 x 105mm * Phụ kiện: Máy in ( dùng cổng RS-232 để kết nối) Kết nối theo chuỗi thứ tự ( qua cổng RS-232) Cột hiển thị xoay chuyển ( màn hình và body cân có thể tách rời) Bảng 3.2. Đặc điểm kỹ thuật của cân 3.2.2. Thiết bị hoàn nguyên: * Cấu tạo: Chọn thiết bị Tetra Almix 10. [16] + Loại có năng suất: <12 000 l/h. + Công suất động cơ: 18,5 kw. + Tổng khối lượng thiết bị: 375 kg. + Thể tích: 2,8 m3. + Cửa sản phẩm vào: 51 mm. + Cửa sản phẩm ra: 63,5 mm. + Áp suất vào: 0,5 bar. + Áp suất ra: 1,5 bar. SVTH: Phạm Thị Sinh 26 GVHD: Nguyễn Hoàng Minh Công nghệ sản xuất phomai năng suất 3,5tấn sản phẩm/năm từ sữa bột nguyên cream + Kích thước thiết bị: 1250 x 910 x 1065 Thùng hoàn nguyên có hình trụ đứng, đáy chỏm cầu và có cánh khuấy, vỏ thùng làm bằng thép không gỉ. Thùng gồm hai lớp thép, ở giữa có phần không gian để chứa tác nhân trao đổi nhiệt, gần với lớp ngoài cùng có lớp vật liệu cách nhiệt. * Nguyên tắc hoạt động: Quá trình hoàn nguyên sữa bột nguyên crem bằng cách cho sữa bột vào thùng có cánh khuấy đã chứa sẵn lượng nước nhất định có nhiệt độ 45-50 0 C. Trong quá trình hoàn nguyên, cánh khuấy được hoạt động liên tục nhằm phân tán đều bột sữa trong nước, tăng khả năng hoà tan, tránh vón cục, đồng thời chất ổn định cũng được bổ sung vào nhằm ổn định trạng thái của sữa, giảm thời gian ủ hoàn nguyên sau này. Chất phá bọt cũng được cho vào ở đây nhằm tránh tạo bọt. Nước dùng cho hoàn nguyên là nước đã qua khâu kiểm tra xử lí đạt yêu cầu. 3.2.3. Thiết bị thanh trùng và làm lạnh: Các thiết bị trao đổi nhiệt như: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng, thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống, thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống có sử dụng bộ phận khuấy trộn cơ học. Trong dây truyền này sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng loại Tetra plex C6.[16] + Năng suất 15 000 l/h. + Lượng nước sử dụng là 30 000 l/h. + Số tấm truyền nhiệt là 85 tấm. + Chiều dày mỗi tấm là 0,6 mm. Hình 3.5 Thiết bị hoàn nguyên sữa SVTH: Phạm Thị Sinh 27 GVHD: Nguyễn Hoàng Minh Công nghệ sản xuất phomai năng suất 3,5tấn sản phẩm/năm từ sữa bột nguyên cream + Kích thước mỗi tấm: 1 000 x 250 mm + Kích thước thiết bị: 1 200 x 500 x 1 500 mm * Cấu tạo: Bộ phận chính của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật với độ dày rất mỏng và được làm bằng thép không rỉ. Mỗi tấm bảng sẽ có bốn lỗ tại bốn góc và hệ thống các đường rãnh trên khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt. Khi ghép các bản mỏng lại với nhau, trên bộ khung của thiết bị sẽ hình thành nên những hệ thống đường vào và ra cho mẫu khảo sát và chất tải nhiệt. Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, các nhà sản xuất sẽ bố trí hệ thống những đường dẫn thích hợp. * Nguyên tắc hoạt động: Sữa sẽ lần lượt đi qua hai vùng, mỗi vùng gồm bốn khoang được ký hiệu là 4x2. Chất tải nhiệt sẽ lần lượt đi qua bốn vùng, mỗi vùng gồm hai khoang và được ký hiệu là 2x4. Sữa sau khi được gia nhiệt sẽ có nhiệt độ là 60 0 C. Hình 3.6 Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng Hình 3.7 Một số hình dạng bản mỏng trong thiết bị trao đổi nhiệt Sữa Chất tải nhiệt SVTH: Phạm Thị Sinh 28 GVHD: Nguyễn Hoàng Minh Công nghệ sản xuất phomai năng suất 3,5tấn sản phẩm/năm từ sữa bột nguyên cream Hình 3.9 Bồn ủ hoàn nguyên Hình 3.8 Ví dụ về sơ đồ dòng chảy của sữa và chất tải nhiệt trong thiết bị truyền nhiệt bản mỏng (4x2/2x4).[1 – Trang 107] 3.2.4. Thiết bị ủ hoàn nguyên: * Cấu tao. Chọn bồn ủ lạnh hai vỏ nằm ngang, vỏ thùng làm bằng thép không gỉ (Pladot)8. Bồn ủ hoàn nguyên đựợc gắn một cánh khuấy nhỏ nằm sát đáy và được bật chạy liên tục trong suốt quá trình ủ hoàn nguyên. Thể tích bồn: 3 000 Lít Điện áp 3 pha: 380V Công suất: 30 kW Kích thước: 2350×1576×2 300 (mm) * Nguyên tắc hoạt động: Sữa sau khi làm nguội được cho vào cửa phía trên. Nhờ lớp áo bảo ôn của bồn ủ và cánh khuấy nhỏ nằm sát đáy được bật chạy liên tục trong suốt quá trình ủ hoàn nguyên, sữa được giữ ổn định ở nhiệt độ 2-6 0 C, trong thời gian 4-8 giờ dịch sữa đạt trạng thái đồng nhất như sữa tươi. 3.2.5. Thiết bị gia nhiệt: * Cấu tạo: Thiết bị dạng hình trụ đứng, nắp bằng, đáy hình nón. Thiết bị được làm bằng thép không gỉ. * Nguyên tắc hoạt động: Thực phẩm (dạng lỏng) được bơm vào theo ống dẫn từ phía trên và được phun xuống đáy thiết bị dưới dạng hạt mịn. Hơi sẽ được nén vào tại vị trí gần đáy côn. Khi đó, hỗn hợp thực phẩm – hơi được trộn đều và sẽ thoát ra khỏi thiết bị từ phía đáy để đi vào thiết bị giữ nhiệt. Hình 3.10 Thiết bị gia nhiệt Sữa Hơi Hình 3.10 Thiết bị gia nhiệt SVTH: Phạm Thị Sinh 29 GVHD: Nguyễn Hoàng Minh Công nghệ sản xuất phomai năng suất 3,5tấn sản phẩm/năm từ sữa bột nguyên cream Hình 3.12 Thiết bị đồng hóa áp suất cao Nguồn: TetraPak * Ưu điểm: Thiết bị gia nhiệt dạng hình trụ đứng rút ngắn được thời gian nâng nhiệt độ của sữa trong quá trình thanh trùng và tiệt trùng. * Nhược điểm: Thiết bị đòi hỏi tác nhân gia nhiệt (hơi) đòi hỏi có độ tinh sạch cao. Nước sử dụng cho nồi hơi phải đảm bảo các chỉ tiêu như nước uống.[1] 3.2.6. Thiết bị đồng hoá: Có nhiều loại thiết bị đồng hoá như: thiết bị đồng hoá sử dụng cánh khuấy, thiết bị đồng hoá sử dụng áp lực cao, thiết bị đồng hoá sử dụng sóng siêu âm Chọn thiết bị Tetra Alex 2 [16] + Năng suất 3 000 l/h. + Áp suất làm việc: 200 bar. + Kích thước thiết bị: 1435 x 1 280 x 1 390 mm. + Công suất động cơ: 2 kW. + Số lượng piston: 3 cái. + Đường kính piston: 36 mm. + Đường kính cửa vào: 51 mm. + Đường kính cửa ra: 38 mm. + Khối lượng thiết bị: 1 250 k * Cấu tạo: Hình 3.11 Các bộ phận chính trong thiết bị đồng hóa sử dụng áp lực cao SVTH: Phạm Thị Sinh GVHD: Nguyễn Hoàng Minh Công nghệ sản xuất phomai năng suất 3,5tấn sản phẩm/năm từ sữa bột nguyên cream Thiết bị này có 2 bộ phận chính là bơm cao áp và hệ thống tạo đối áp. Bơm piston cao áp vận hành nhờ môtor chính là động cơ điện (1) thông qua trục quay (4) và bộ truyền động (2) để chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của piston. Bơm piston cao áp có các piston (5) chuyển động trong xilanh ở áp xuất cao. Ngoài ra trong thiết bị còn có hệ thống dẫn nước nhằm làm mát cho piston trong suốt quá trình làm việc. * Nguyên tắc hoạt động: Sữa được đưa vào thiết bị đồng hoá bởi một bơm piston, bơm này sẽ tăng áp lực cho hệ nhũ tương từ 3 Bar lên đến 100 Bar hoặc 200 Bar ở khe hẹp (5). Lúc này nngười ta tạo ra một đối áp lên hệ nhũ tương bằng cách điều chỉnh khoảng cách khe hẹp trong thiết bị giữa bộ phận sinh lực (1) và bộ phận tạo khe hẹp (3). Đối áp này được duy trì bởi bơm thuỷ lực sử dụng dầu. Lúc này áp suất đồng hoá cân bằng với áp suất dầu tác động nên piston thuỷ lực. Vòng đập (2) gắn với khe hẹp (3) sao cho mặt trong của vòng đập vuông góc với lối ra của hệ nhũ tương. Tức là các hệ phân tán va vào vòng đập bị giảm kích thước. Hệ nhũ tương vào khe hẹp theo hướng nghiêng 5 0 của bộ phận tạo khe hẹp (3) nhằm tránh sự ăn mòn các chi tiết của thiết bị. Năng lượng do bơm cung cấp chuyển hoá thành động năng, một phần năng lượng giúp đẩy hệ nhũ tương đi tiếp sau khi rời khe hẹp (5), phần còn lại toả ra bên ngoài dưới dạng nhiệt năng. Trong thực tế chỉ có 1% năng lượng sử dụng cho mục đích đồng hoá: làm giảm kích thước của các hạt ở pha phân tán. Hệ nhũ tương qua khe hẹp với tốc độ 100 - 400 m/s, quá trình đồng hoá xảy ra trong thời gian 10 - 15s.[1 – Trang 69] 3.2.7. Thiết bị nhân giống: Trước khi đưa vào sản xuất giống phải được hoạt hóa và được nhân lên trong phòng thí nghiệm.Khi nhân giống giai đoạn phòng thí nghiệm, người ta sử dụng các thiết bị với dung tích khác nhau theo chiều tăng dần: 250ml, 500ml Sau đó mới chuyển sang giai đoạn phân xưởng và cũng sử dụng thiết bị với dung tích khác nhau: 100l,500l… Tùy theo dung tích của thiết bị lên men sử dụng tại nhà máy. 1. Giai đoạn nhân giống cấp 1 2. Giai đoạn nhân giống cấp 2 . liên tục trong suốt quá trình ủ hoàn nguyên. Thể tích bồn: 3 000 Lít Điện áp 3 pha: 38 0V Công suất: 30 kW Kích thước: 235 0×1576×2 30 0 (mm) * Nguyên tắc hoạt động: Sữa sau khi làm nguội. cellulose.[1 – Trang 240] CHƢƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT PHOMAI 3. 1. Bảng liệt kê các thiết bị chính dùng trong dây chuyền sản xuất phomai: Bảng 3. 1. Bảng liệt kê thiết bị chính. + Năng suất 3 000 l/h. + Áp suất làm việc: 200 bar. + Kích thước thiết bị: 1 435 x 1 280 x 1 39 0 mm. + Công suất động cơ: 2 kW. + Số lượng piston: 3 cái. + Đường kính piston: 36 mm. + Đường