Luận văn: Công nghệ sản xuất phô mai pdf

Phô maitiếng Anh - cheese, tiếng pháp - fromage là sản phẩm được lên men hay khôngđươc lên men tức là loại phô mai chịu tác động ít nhất của quá trình lên menlactic chủ yếu từ thành phần

Luận Văn

Công nghệ

sản xuất phô

mai

MỞ ĐẦU

Sữa là một loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và có đầy đủ các chấtdinh dưỡng như protein, glucid, lipid, chất khoáng, vitamin,… Ngoài giá trị dinhdưỡng trong sữa còn nhiều chất cần thiết cho cơ thể như: axit amin không thay thế,muối khoáng…

Sữa được chế biến thành nhiều loại thực phẩm khác nhau, trong đó các sảnphẩm được chế biến từ sữa vẫn là mặt hàng có giá trị dinh dưỡng cao chứa đầy đủcác chất với một tỉ lệ thích hợp cần thiết cho con người Tiêu biểu là phô mai lànguồn cung cấp chất đạm, canxi, phốt pho cao, rất bổ dưỡng và tốt cho xương,giúp chống lại ung thư đường ruột hiệu quả và một số ung thư khác ở hệ tiêu hóa

Hình 1 : Phô mai

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÔ MAI

1.1 GIỚI THIỆU VỀ PHÔ MAI:

Phô mai là loại thực phẩm có nguồn gốc từ sữa, được dùng rất rộng rãi trongcác món ăn Tây phương Người Việt hay gọi phô mai (hay pho mát) Phô mai(tiếng Anh - cheese, tiếng pháp - fromage) là sản phẩm được lên men hay khôngđươc lên men (tức là loại phô mai chịu tác động ít nhất của quá trình lên menlactic) chủ yếu từ thành phần casein của sữa tạo thành dạng gel mất nước Phô maigiữ lại hoàn toàn lượng chất béo ban đầu gọi là phô mai béo Ngoài ra trong sảnphẩm còn chứa một ít lactoza dưới dạng acid lactic và một tỷ lệ khác nhau về chấtkhoáng

Theo định nghĩa của PAO/WHO, phô mai là protein của sữa được đông tụ, táchbớt whey ở dạng tươi hoặc đã qua ủ chín.

Phô mai là một sản phẩm rất giàu dinh dưỡng được chế biến từ sữa (sữa bò, sữadê…) với sự tham gia của một số nhóm sinh vật Đây là một thực phẩm có giá trịdinh dưỡng cao, bảo quản được lâu

Trong phô mai chứa: protein 20% (dưới dạng pepton, amino acid), lipit 30%,các muối khoáng, các vitamin (A, B1, B2, C, …)

1.2 T ÌNH HÌNH SẢN XUẤT PHÔ MAI:

Phô mai tuy chưa được sử dụng phổ biến ở Việt Nam, nhưng là một thực phẩmrất phổ biến và hợp khẩu vị của người Châu Âu, Châu Mĩ

Hình 2: Mozzarella (trong pizza, sau khi nướng sẽ chảy tạo thành những sợicheese dài và dính)

Hình 3: Blue cheese (ăn kèm với rau quả, cracker, rượu vang)

Hình 4: Cream cheese (ăn tươi kèm với bánh mì, cracker)

Ở Pháp, trung bình hàng năm mỗi người sử dụng 26 ÷ 28 kg phô mai các loại Sảnphẩm phô mai đã được nhập khẩu vào Việt Nam từ vài chục năm trước đây Đếnnay, một số công ty chế biến sữa trong nước đã bắt đầu sản suất vài loại phô maiđơn giản

1.3 PHÂN LOẠI PHÔ MAI:

Quy trình công nghệ sản xuất phô mai cũng rất đa dạng, người ta có thể sửdụng các nguyên liệu sữa và các giống vi sinh vật khác nhau để sản xuất phô mai

Có nhiều phương pháp khác nhau để phân loại phô mai:

a) Phân loại theo tác nhân đông tụ casein:

Là rennin hay là acid Có một số loại, vừa là

kết quả của sự đông tụ casein bằng acid và bằng cả

rennin: cottage cheese

b) Dựa vào độ cứng của phô mai:

c) Phân loại dựa vào vi khuẩn dùng khi ủ chín phô mai.

Đa số loại phô mai đều “chín” nhờ tác động của vi khuẩn lactic

Bảng 1: Phân loại phô mai dựa vào vi khuẩn dùng khi ủ chín phô mai

Loại sản phẩm Đặc điểm

Phô mai tươi Không qua giai đoạn ủ chín

Phô mai có qua

- Trên bề mặt khối phô mai.

- Trong bề sâu khối phô mai

Một số loại như Camember quá trình chín lại do tác động của mốc trắng(white moulds); hoặc Roquefort và Gorgonzola do tác động của mốc xanh (bluemoulds)

d) Phân loại dựa vào cấu trúc của phô mai:

• Loại có lỗ hổng hình tròn (round – eyed texture) được tạo thành trong quátrình ủ chín do CO2

• Loại có lỗ hổng hình hạt (granular texture) do không khí lọt vào giữa các hạtphô mai trong quá trình đổ khuôn hoặc loại có cấu trúc chặt, không có lỗhổng

• Ngoài ra còn có một loại phô mai đặc biệt khác được gọi là phô mai nấuchảy được sản xuất từ một số loại phô mai khác

Phô mai có hàm lượng béo cao 45 – 60

Phô mai có hàm lượng béo

trung bình

25 – 45

Phô mai có hàm lượng béo thấp 10 – 25

Phô mai gầy < 10

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÔ MAI 2.1 NGUYÊN LIỆU:

2.1.1 Sữa:

Thành phần hóa học và tính chất của sữa: Sữa là dung dịch sinh học được tạo thành

từ tuyến sữa của động vật sữa chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng, các enzyme,khoáng, vitamin cần thiết cho sự phát triển của trẻ em và động vật còn non

Trong sản xuất phô mai , yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng của sữa rất nghiêm ngặt.Sữa phải được thu nhận từ những động vật khỏe mạnh , không chứa kháng sinh vàbacteriophage Ngoài ra, sữa cũng không bị nhiễm bẩn các chất tẩy rửa, chất sáttrùng từ các dụng cụ chứa và hệ thống vận chuyển sữa

2.1.1.1 Tính chất lý học

Sữa là một chất lỏng màu trắng đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước ,

có vị đường nhẹ và có mùi ít rõ nét Cách thức phân bố khác nhau của các hợpchất có trong sữa tạo nên độ đặc và màu sắc của sữa

Khối lượng riêng của sữa phụ thuộc vào hàm lượng các thành phần tan trongsữa Khối lượng riêng sữa bò trung bình d = 1.027 – 1.032 g/l , phụ thuộc giống bò

và thời kỳ cho sữa

Nhiệt độ đóng băng của sữa vào khoảng 0.550C

Độ chua của sữa thường được biểu thị bằng độ Thorner ( 0T ) Sữa mới vắt có

độ chua trung bình từ 16-180T ( 0T = độ acid của sữa : là số ml NaOH 0.1N cầnthiết để trung hoà lượng acid có trong 100 ml sữa tươi )

2.1.1.2 Thành phần hóa học

Sữa là sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, không chỉ thể hiện qua hàm lượngcác chất dinh dưỡng và tỷ lệ giữa chúng mà còn được thể hiện qua tính đặc hiệucủa các thành phần dinh dưỡng đó Sữa đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của cơ thể vềcác acid amin không thay thế, acid béo không no, khoáng ( đặc biệt Ca và P ) vàvitamin

a) Protein:

Những protein được tìm thấy trong sữa là các hợp chất hữu cơ phức tạp, lànhững hợp chất nitơ chủ yếu rất quan trọng và cần thiết cho cơ thể động vật.Chúng hiện diện dưới dạng keo phân tán trong sữa

Protein chứa các nguyên tố chính như C , H , O , N Ngoài ra còn có S , P.Mittra ( 1942 ) quan sát và kết luận rằng khả năng tiêu hoá của protein nhận được

từ sữa bò cao nhất so với protein nhận được từ các loài động vật khác Có thể phânbiệt hai dạng protein chủ yếu trong sữa : phức chất casein hiện diện trong sữa dướidạng huyền phù keo và protein nước sữa hiện diện dưới dạng dung dịch

• Casein

Là một loại phosphoprotein , chiếm khoảng 80% tổng số protein sữa Ở 200C,khi sữa bị acid hoá đến độ pH khoảng 4.6 , thành phần casein sữa sẽ đông tụ Casein sữa gồm 4 nhóm : αS1 - casein , αS2 - casein , β - casein và κ - casein

Hầu hết casein hiện diện trong một thể hạt keo do sự kết hợp với một số thànhphần khác được gọi là micelle casein Một trong những thành phần đó là κ-caseintập trung trên bề mặt micelle , có vai trò ổn định hệ keo casein Chức năng sinh họccủa hệ keo casein là mang một lượng lớn calcium

Casein liên kết với cation chủ yếu là Ca tạo thành caseinate Các muối khácnhư Ca3( PO4 )2 , kết hợp với caseinate khác nhau tạo nên cấu trúc của micelle.Cấu trúc toàn bộ các thành phần casein, calcium phosphate và các muối khác đượcbiết như phức chất cacium caseinate - calcium phosphat hoặc gọi là phức chấtcasein ( sub- micelle )

Casein không bị biến đổi có ý nghĩa trong các quá trình nhiệt bình thường(thanh trùng ) , khi kéo dài thời gian hoặc khi thực hiện ở nhiệt độ cao sẽ làm thay

đổi tính chất của phức hệ casein và phá hủy amino acid , những thay đổi này có thểnhận thấy được biểu hiện qua sự thay đổi màu và mùi trong quá trình nấu

Sữa bò chứa khoảng 2,6 -4% protein Trong đó chủ yếu là cazein, chiếmkhoảng 2,3-2,9% Ngoài ra protein ở sữa còn nằm ở dạng đầy đủ các acid amin

• Protein nước sữa

Gồm β - lactoglobulin , α - lactalbumin , serum albumin và immunoglobulin β-lactoglobulin là thành phần chủ yếu của protein nước sữa , chúng chiếm tỷ lệkhoảng 50% , bên cạnh đó , còn có α - lactalbumin chiếm tỷ lệ khoảng 25%

b) Chất béo:

Chất béo trong sữa chiếm khoảng 3-5,2%.

Chất béo sữa chủ yếu là triglyceride ( 98% ) và các acid béo, gồm acid béo bãohoà và chưa bão hoà Trong thực phẩm, acid béo bão hoà hiện diện dưới dạngnhững mạch ngắn như acid butyric, caproic, caprylic và capric Các acid béo mạchngắn là thành phần quan trọng tạo cảm quan hấp dẫn cho sữa Bên cạnhtryglyceride, sữa còn chứa một lượng lớn các chất béo khác như phospholipid ,sterol, carotenoid, các vitamin tan trong chất béo

• Acid béo tự do : chất béo của sữa tinh khiết chỉ chứa acid béo tự do dưới dạng vết,

các acid béo này không liên kết với glycerol, trong suốt quá trình bảo quản hàmlượng này tăng do enzyme thủy phân chất béo và làm cho độ acid của chất béotăng lên

• Phospholipid : phospholipid khác với chất béo sữa ở điểm là một trong 3 nhóm

alcohol của glycerol được liên kết với acid phosphoric, phospholipid quan trọngnhất trong sữa là leucithin Phospholipid chủ yếu tập trung trên màng của giọt chất

béo và chúng hoạt động như những tác nhân nhũ hóa giúp những hạt chất béo phântán được trong plasma sữa

• Cholesterol : là một hợp chất alcohol của cấu trúc phức , trong sữa phần lớn

cholesterol được tìm thấy trong những hạt chất béo

c) Glucid:

Đường chủ yếu có trong lactoza Ngoài ra còn có galactoza, glucoza, manoza,fructoza Lactoza chiếm 4,7% trong sữa Đường lactoza là đường rất dễ lên men vàrất dễ tiêu hóa Lactoza dễ bị thủy phân dưới tác dụng của acid, nhiệt và enzymelactoza

C13H22O11H2O → C6H12O6 + C6H12O6

Lactoza ngậm nước Glucoza Galactoza

Sản phẩm thủy phân của lactoza kết hợp với acid amin là các melanoidin Khiđun sữa ở nhiệt độ cao sữa sẽ bị caramen hóa Melanoidin và các sản phẩmkhác sẽ làm biến màu sữa

Đường sữa rất dễ bị lên men Do đó bảo quản sữa là một vấn đề rất khó Quátrình lên men được thực hiện bởi các vi khuẩn lactic, propionic, butyric

C6H12O6 2CH3CHOHCOOH

3CH3CHOHCOOH 2CH3CH2COOH + CH3COOH +

Vi khuẩn propionic

Vi khuẩn propionic

Hàm lượng chúng như sau:

- Nhóm tan trong chất béo: A, D, E

- Nhóm tan trong nước: B1, B2, PP, C

Hàm lượng các vitamin có trong sữa: (mmg/kg sữa)

khác (chỉ có loài L delbrueckii là đồng hóa được tinh bột) Một số khác sử dụng

được pentoza và acid xitric mà chủ yếu là các vi khuẩn lên men lactic dị hình.Người ta sử dụng nhóm vi khuẩn lactic ưa ấm (Topt= 25 - 350C) và ưa nhiệt(Topt = 37 - 450C) với cơ chế lên men lactic đồng hình hoặc dị hình

* Lên men lactic đồng hình

C6H12O6 2CH3 – CHOH – COOH + 94 Kcal

Glucoza acid lactic

* Lên men lactic dị hình

2C6H12O6 + CH3 – CHOH – COOH HOOC – CH2 – CH2 – COOH

Glucoza acid lactic acid succinic

+ CH3 – COOH + CH3 – CH2OH + CO2 + H2

acid axetic rượu êtylic

Các vi khuẩn lactic ngoài việc tạo thành acid còn có một số loài tạo chất thơm

(diaxetyl, axetoin, acid bay hơi…) như Streptococcus diaxetylactic

Vi khuẩn lactic có hoạt tính proteaza: phân hủy được protein của sữa thành cácpeptid và acid amin Hoạt tính này ở các loài là khác nhau, thường trực khuẩn làcao hơn

2.1.3 Chất tạo đông:

Tác nhân đông tụ sữa phổ biến nhất là rennet (chymosin) Ngày nay, người ta

có thể sử dụng rennet kết hợp với các tác nhân đông tụ khác như một số chế phẩmprotease có nguồn gốc từ vi sinh vật và thực vật Khả năng gây đông tụ sữa củarennet được đánh giá thông qua hoạt tính đông tụ sữa Các chế phẩm rennet thươngmại có dạng bột mịn hoặc dạng lỏng hoạt tính đông tụ sữa của chúng thường giaođộng 1:10.000 ÷ 1:15.000 Chế phẩm phải được bảo quản ở nhiệt độ thấp (4 –

60C)

2.1.4 Chất béo:

Để sản xuất phô mai có hàm lượng béo cao, người ta sử dụng thêm cream hoặc

bơ Các chất béo này cần phải đạt các yêu cầu nghiêm ngặt về vi sinh vật

2.1.5 Phụ gia và các nguyên liệu khác

CaCl2 : ion Ca2+ có vai trò quan trọng trong quá trình đông tụ casein Người

ta bổ sung Ca2+ vào sữa dưới dạng muối CaCl2 để hiệu chỉnh thời gian đông tụ vàcấu trúc , độ cứng của khối đông

CO2 : Khí CO2 hòa tan vào sữa để làm giảm nhẹ pH sữa , rút ngắn thời gianđông tụ casein hoặc tiết kiệm được lượng chymosin cần sử dụng

NaNO3 hoặc KNO3 : quá trình thanh trùng sữa trong sản xuất phô mai không

thể tiêu diệt được toàn bộ VSV có trong sữa nguyên liệu ban đầu Hơn nữa, trongsản xuất một số loại phô mai cứng như: Parmesan, Grana … người ta có thể bỏ quagiai đoạn thanh trùng nhiệt để sản phẩm đạt cấu trúc và mùi vị như mong muốn,khi đó muối NaNO3 hoặc KNO3 được sử dụng như là một tác nhân tiêu diệt hệ visinh vật nhiễm trong sữa Hàm lượng tối đa cho phép dùng là 30g/100kg sữa Nếu

sử dụng muối nitrat quá nhiều sẽ gây vị không tốt cho sản phẩm Ngoài ra, muốinitrat cũng có thể ức chế giống vi sinh vật thuần khiết sử dụng trong sản xuất phômai Hiện nay, muối NaNO3 và KNO3 bị cấm sử dụng ở một số nước trên thế giới

Chất màu : Màu sắc của phô mai do các hợp chất carotennoides hòa tan

trong chất béo của sữa tạo nên Cường độ màu của sản phẩm có thể bị thay đổitheo thời tiết trong năm Để ổn định màu sắc cho phô mai , các nhà sản xuất sử

dụng các sản phẩm tự nhiên như Carotenoides hoặc Cholorophylle Cholorophylle

được sử dụng cho phô mai ủ chín với nấm sợi xanh của nấm mốc trong khối sảnphẩm , làm cho màu sắc của sản phẩm phô mai trở nên hấp dẫn hơn

Những nguyên liệu phụ khác: đường saccharose, nước ép trái cây, mứt trái

cây, mật ong được sử dụng trong một số loại phô mai tươi để làm đa dạng hóahương vị của sản phẩm

2.2 SỰ THAY ĐỔI CÁC THÀNH PHẦN SỮA TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT PHÔ MAI:

2.2.1 Sự thay đổi lactoza:

Đường lactoza

Giai đoạn lên men lactic tạo khối cazein kết tủa

Cung cấp năng lượng và vật liệu xây dựng cho tế bào vi sinh vật

Giai đoạn làm phô mai

Cung cấp năng lượng và vật liệu xây dựng cho tế bào vi sinh vật Chuyển hóa thành acid các sàn phẩm khác Loại ra khỏi khối cazein kết tủa theo lactoseum Lên men tạo acid

Lactoza được lên men biến thành rượu, các loại acid hữu cơ, các chất khí Cácloại rượu được chuyển hóa tiếp thành mùi cho phô mai, các acid hữu cơ sẽ được

tích trữ và chuyển hóa thành các chất thơm

Kết quả là làm pH của khối sữa giảm và làm khối sữa kết tủa lại Đó là giaiđoạn tạo khối kết tủa cazein

Trong giai đoạn tạo phô mai lượng, lactoza sẽ giảm rất nhanh Chỉ còn 5-10ngày lên men, trong khối phomai sẽ không còn lactoza

Như vậy đường lactoza khi sản xuất phomai sẽ đi theo các con đường chuyểnhóa sau:

2.2.2 Sự thay đổi cazein:

Trong giai đoạn lên men acid của khối sữa, cazein bị tách khỏi ion canxi Về cơbản cấu trúc của cazein đã có sự thay đổi rất mạnh khi tạo thành khối cazein kết tủa

ở pH đẳng điện

Trong giai đoạn lên men phô mai, cazein được biến đổi sâu sắc nhất Cazein ởtrạng thái không hòa tan và chuyển dần sang dạng hòa tan do bị thủy phân bởi các

enzym tạo thành pepton và các acid amin Trong giai đoạn này thấy hình thành khí

NH3, H2S và một số khí khác Trong đó khí CO2 chiếm khối lượng khá nhiều

2.2.3 Sự thay đổi của các thành phần hóa học khác:

Các chất béo cũng bị thủy phân trong quá trình lên men để trở thành các acidbéo no và acid béo không no Từ đó chuyển hóa tiếp thành chất thơm và các sảnphẩm khác

Sự chuyển hóa rất phức tạp trong khối phô mai khi lên men đã tạo ra sự đa dạngcủa các sản phẩm phô mai

Nhiều nhà nghiên cứu cho thấy mùi vị đặc trưng của phô mai được quyết địnhbởi các acid amin tự do, các loại acid hữu cơ, rượu và mùi thơm của nhiều hợp chấtkhác nhau

2.2.4 Các giai đoạn trong quá trình sản xuất phô mai:

Tùy theo loại phô mai mà quy trình sản xuất có khác nhau, nhưng dù sản xuấttheo phương pháp nào thì quá trình sản xuất cũng chia thành 4 giai đọan.Trong đó các vi sinh vật đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình chế biến

Giai đoạn 1:Làm đông sữa

Về mặt hóa lí học, hiện tượng đông tụ sữa được thể hiện bằng sự kết tụ giữa cácmixen casein để tạo ra gen đặc Để thực hiện quá trình kết tụ trong sản xuất phômai, cần thiết phải có một lượng acid lactic và men dịch vị

Quá trình được tiến hành như sau:

Sữa sau khi được khử trùng theo phương pháp pasteur ở 85 – 900C trong 15 - 20phút (đối với một số loại phô mai được thay bằng quá trình thanh trùng sữa: 720Ctrong 15 giây) được đem đi xử lí bằng renin – là enzyme do niêm mạc dạ dày củađộng vật nhai lại còn non (bê, cừu non) được nuôi bằng sữa tiết ra

Khi cho renin với một lượng nhỏ vào sữa, sau một thời gian nhất định sữa sẽđông lại thành một khối nhầy phủ gelatin, mềm dẻo, không thấm nước

Để làm đông tụ sữa, ngoài vai trò của enzyme (renin) người ta còn sử dụng vikhuẩn lactic Vi khuẩn lactic được tạo điều kiện hoạt động ở 300C Khi tiến hànhlàm đông tụ sữa, người ta cấy vi khuẩn lactic vào môi trường sữa.Quá trình lênmen lactic được tiến hành, chuyển đường lactose của sữa thành acid lactic Kết quả

là quá trình này cũng gây ra sự đông tụ sữa như đã trình bày ở trên (các sợi mixencủa casein sữa lại kết thành cục rắn chứa huyết thanh sữa ở bên trong) Các khảosát bằng thực nghiệm cho thấy: 3/4 số vi khuẩn lactic sẽ nằm trong cục rắn, 1/3 số

vi khuẩn lactic còn lại sẽ nằm trong dịch huyết thanh ở bên ngoài cục rắn của sữa.Đồng thời khi có quá trình lên men lactic xảy ra, pH của môi trường sẽ giảm vềmôi trường acid là pH thích hợp cho hoạt động của enzym đông tụ sữa, điều nàyđưa đến sự đông tụ sữa càng xảy ra nhanh hơn

Ở giai đoạn này, dưới tác dụng của enzym renin, casein và paracasein của sữa

sẽ bị phân giải tạo pepton và amino acid (tyrosine, tryptophan …) tập trung lạitrong cục đông Huyết thanh sữa ở bên ngoài cục đông tồn tại ở dạng dung dịch

Giai đoạn 2: Nén ép cục đông sữa để tách huyết thanh sữa (giai đoạn khử

Giai đoạn 3: Muối phô mai

Ngay sau khi ép cục đông để tách huyết thanh, phô mai được ngâm vào bể nướcmuối NaCl với nồng độ 24% trong vài ngày hoặc rắt trực tiếp trên bề mặt để tăng

vị mặn cho phô mai, tạo sự đồng nhất về thành phần cho khối phô mai và ngănchặn sự phát triển của vi sinh vật có hại, chủ yếu là trực khuẩn đường ruột

Sữa nguyên creamKiểm tra, làm sạch và định lượng

Hoàn nguyênTiêu chuẩn hóaĐồng hóaThanh trùng và làm nguộiLên men (30-350C)Đông tụ (18-220C)Cắt quện sữa

Ép định hìnhƯớp muốiBao gói

GiốngHoạt hóa giốngrenin

Huyết thanhDung dịch NaCl 28%

Phô mai

Chất ổn địnhNước 40-500CCream

Kết quả của quá trình ngâm muối nói trên là các chất ở bề mặt của khối phô mainhư đường, muối khoáng sẽ khuếch tán ra ngoài, ngược lại muối NaCl từ ngoàidung dịch ngâm sẽ thấm vào bên trong khối phô mai Muối ăn thấm vào lớp bề mặtcủa phô mai, tạo lớp bảo vệ chống lại sự xâm nhập của vi sinh vật có hại

Giai đoạn 4: Ủ chín phô mai

Ở giai đoạn cuối cùng này phô mai được đưa vào hầm làm chín ở 50 – 570C, có

độ ẩm là 80 – 90%

Quá trình làm chín phô mai kéo dài khá lâu, từ vài tháng đến hàng năm, baogồm nhiều khâu chuyển hóa hóa sinh rất phức tạp, có nhiều nhóm vi sinh vật khácnhau tham gia cùng với men đông tụ sữa

Quá trình lên men chậm dần do đường lactoza đã bị tách hầu hết trong giai đoạn

ép nén Trong khối phô mai, vi khuẩn propionic hoạt động mạnh, lên men lacticthành acid propionic, acid axetic và CO2 Cả hai acid này làm cho phô mai có vịchua, hăng đặc biệt Sự lên men propionic sẽ kết thúc sau 2 ÷ 2,5 tháng Giai đoạnnày gọi là quá trình ủ chín Tuy vậy, quá trình ủ chín phô mai vẫn được tiếp tụcmột thời gian nữa cho phô mai hoàn toàn chín Trong thời gian này casein tiếp tụcđược phân giải thành đạm dưới tác dụng của enzym renin và vi khuẩn lactic Khiphô mai chín thì 2/3 casein được phân giải thành pepton, acid amin và một ít NH3 Sau khi chế biến xong, trước khi được cắt ra và đóng gói, phô mai được khửtrùng bằng cách chiếu tia tử ngoại Việc đóng gói thường sử dụng những bao bìđặc biệt như dùng oliofilm (cao su xử lí bằng HCl), rilsan (protein của dầu thầudầu), giấy kim loại (giấy thiếc)… Việc đóng gói được tiến hành trong điều kiện vôtrùng Cuối cùng ta được thành phẩm

CHƯƠNG 3: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Dây chuyền công nghệ sản xuất phô mai từ sữa bột nguyên cream:

3.1.1 Các thiết bị chính:

Bảng 3: Bảng liệt kê thiết bị chính dùng trong dây chuyền sản xuất phô mai:

1 Cân định lượng

Hình 6: Cân định lượng WS150R-221

3 Thiết bị thanh trùng và làm lạnh

4 Thiết bị ủ hoàn nguyên

5 Thiết bị đồng hóa

6 Thiết bị nhân giống

7 Thiết bị lên men

8 Thiết bị đông tụ và tách huyết thanh

9 Thiết bị ướp muối

3.1.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ:

3.1.2.1 Thu mua, kiểm tra chất lượng, định lượng nguyên liệu:

Chất lượng của nguyên liệu ảnh hưởng lớn đến chất lượng của phô maithành phẩm 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 chỉtiêu cảm quan, hóa lí và vi sinh

Định lượng:

• Mục đích: chuẩn bị

Định lượng sữa bột nguyên cream cần dùng cho công đoạn hoàn nguyên

• Tiến hành: sữa bột nguyên cream được kiểm tra rồi được xe nâng vận

chuyển tới cân định lượng rồi đưa vào phễu trộn để khuấy trộn và được bơmqua thùng hoàn nguyên

• Thiết bị định lượng:

Chọn cân định lượng WS150R-221

Sàn cân bằng sắt và mặt cân làm bằng thép không gỉ

Giới hạn cân: 150kg

Độ phân giải cao: 1/3,000 ~ 1/7,500

Kích thước của cân 400 x 500 x 105mm

Bảng 4: Đặc điểm kỹ thuật của cân

3.1.2.2 Hoàn nguyên sữa bột:

+ Nước dùng cho hoàn nguyên là nước đã qua khâu kiểm tra xử lí đạt yêucầu

• Thiết bị hoàn nguyên:

* Cấu tạo:

Chọn thiết bị Tetra Almix 10

+ 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

+ Kích thước thiết bị: 1250 x 910 x 1065

Thùng hoàn nguyên có hình trụ đứng, đáy chỏm cầu và có cánh khuấy, vỏ thùnglàm bằng thép không gỉ Thùng gồm hai lớp thép, ở giữa có phần không gian đểchứa tác nhân trao đổi nhiệt, gần với lớp ngoài cùng có lớp vật liệu cách nhiệt.

b) Thanh trùng (75 0 C) và làm lạnh (2-6 0 C):

• Mục đích: chuẩn bị

Tiêu diệt một phần vi sinh vật và vô hoạt một phần enzim có sẵn trong sữa nhằmtránh những bất lợi cho công đoạn tiếp theo, nhất là công đoạn ủ hoàn nguyêntrong 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

• 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

Hình 7: Thiết bị hoàn nguyên sữa

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 hệthống các đường rãnh trên khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyềnnhiệt

Hình 8: Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng

Hình 9: Một số hình dạng bản mỏng trong thiết bị trao đổi nhiệt

bị chuyển sang thiết bị tiêu chuẩn hóa.

• Thiết bị ủ hoàn nguyên:

* Cấu tao

Chọn bồn ủ lạnh hai vỏ nằm ngang, vỏ thùng làm bằng thép không gỉ (Pladot) Bồn ủ hoàn nguyên đựợc gắn một cánh khuấy nhỏ nằm sát đáy và được bật chạyliên 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 củabồn ủ và cánh khuấy nhỏ nằm sát đáy được bật chạy liên tục trong suốt quátrình ủ hoàn nguyên, sữa được giữ ổn định ở nhiệt độ 2-60C, trong thời gian4-8 giờ dịch sữa đạt trạng thái đồng nhất như sữa tươi

3.1.2.3 Tiêu chuẩn hoá:

• Mục đích: hoàn thiện và chuẩn bị

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 cream 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

3.1.2.4 Đồng hoá:

• Mục đích: hoàn thiện và chuẩn bị

+ 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 phô mai làmtăng chất lượng về phương diện trạng thái, tránh hiện tượng tách pha trong quá

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

+ 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

Hình 13: Thiết bị đồng hóa áp suất cao

Nguồn: TetraPak

Hình 14: Các bộ phận chính trong thiết bị đồng hóa sử dụng áp lực cao

* Cấu tạo:

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 50 của bộ phận tạo khe hẹp(3) nhằm tránh sự ăn mòn các chi tiết của thiết bị Năng lượng do bơm cung cấpchuyển hoá thành động năng, một phần năng lượng giúp đẩy hệ nhũ tương đi tiếpsau khi rời khe hẹp (5), phần còn lại toả ra bên ngoài dưới dạng nhiệt năng Trongthực tế chỉ có 1% năng lượng sử dụng cho mục đích đồng hoá: làm giảm kíchthước của các hạt ở pha phân tán Hệ nhũ tương qua khe hẹp với tốc độ 100 - 400m/s, quá trình đồng hoá xảy ra trong thời gian 10 - 15s.

3.1.2.5 Thanh trùng(72 0 C) và làm nguội (22-24 0 C):

• Mục đích: chuẩn bị

Quá trình thanh trùng nhằm tiêu diệt vi sinh vật và enzym có trong sữa, làmbiến 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

3.1.2.6 Lên men:

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

Thường sử dụng nhóm vi khuẩn lactic ưa ấm để sản xuất phô mai 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

Sữa/ canh trường giống Không khí

Hơi Hình 16: Thiết bị nhân giống phân xưởng

• Thiết bị nhân giống VSV:

Trước khi đưa vào sản xuất giống phải được hoạt hóa và nhân lên trong phòngthí 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 chuyểnsang giai đoạn phân xưởng và 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

3. Giai đoạn nhân giống cấp 3

4. Giai đoạn nhân giống trung gian

* Cấu tạo:

1- Hệ thống điều hòa

2- Bình nhân giống trung gian

3- Thiết bị nhân giống

4- Hệ thống lọc tách bụi và vi sinh vật

Hình 15: Các giai đoạn nhân giống

trong phòng thí nghiệm

6- Bộ phận lọc hơi

7- Bộ phận đo pH