QUY TRÌNH LÊN MEN SỮA CHUA YAOURT

QUY TRÌNH LÊN MEN SỮA CHUA YAOURT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TPHCM

KHOA MÔI TRƯỜNG & CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NĂM 2010- 2011

QUY TRÌNH LÊN MEN SỮA

CHUA YAOURT

LỚP 07DSH4

GVHD : NGUYỄNMINH HIỀN

MỤC LỤC

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

TỔNG QUAN VỀ SỮA CHUA YAOURT

PHẦN 2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT YAOURT

I NGUYÊN LIỆU

II CHỦNG VI SINH VẬT

III CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH LÊN MEN TẠO SẢN PHẨM

IV CÁC THIẾT BỊ THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ

SAN XUÂT SỮA CHUA YAOURT

V YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG CỦA SẢN PHẨM SỮA CHUA YAOURT

VI MỘT SỐ ỨNG DỤNG SỮA CHUA

 Đôi khi đại đa số chúng ta ai cũng biết làm ra sản phẩm yaourt bằng cách lên men sữa Nhưng ít có ai biết cụ thể về thành phần của yaourt cũng như những vi sinh vật đã tham gia vào quá trình lên men Để làm sáng tỏ hơn xung quanh những vấn đề này nhóm chúng tôi làm đề tài này với mục địch đó.

Phần 2: Nội dung

I Tình hình nghiên cứu và sản xuất yaourt :

 Yaourt được những người du mục vùng Mount Elbus phát hiện từ xưa Ngày nay, Yaourt được tiêu thụ mạnh tại các nước vùng địa trung hải, trung tâm châu Âu và châu Á

 Trên thị trường hiện nay sản phẩm yaourt rất đa dạng về chủng loại Cấu trúc và mùi vị yaourt luôn được các nhà sản xuất hay đổi để phù hợp với thị hiếu và thói quen

sử dụng của khách hàng tại các nước khác nhau Ở các nước Tây Âu, sữa chua được sử dụng khá phổ biến từ đầu thế kỷ XX Trạng thái, mùi vị của sữa chua yaourt có khác nhau ở mỗi vùng, đặc biệt độ đặc hoặc loãng phụ thuộc vào thị hiếu của mỗi nước

 Sản phẩm yaourt có thể được phân loại như sau:

 Yaourt truyền thống (Set type): Sản phẩm có cấu trúc gel mịn Trong quy trình

sản xuất yaourt truyền thống, sữa nguyên liệu sau khi được xử lí, cấy giống rồi được rót vào bao bì Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đong và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm

 Yaourt dạng khuấy (Stirred type) : khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá

trình lên men bị phá huỷ một phần do sự khuấy trộn cơ học Trong quy trình sản xuất yaourt dạng khuấy, sữa nguyên liệu được xử lí và cấy giống rồi lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là quá trình làm lạnh và rót sản phẩm vào bao bì Yaourt dạng khuấy sẽ không có cấu trúc gel mịn và đồng nhất như yaourt truyền thống

 Yaourt uống (drinking type) hay yaourt dạng lỏng: Khối đông xuất hiện trong sản

phẩm sau quá trình lên men bị phá huỷ hoàn toàn.Sản phẩm có dạng lỏng, khi sử dụng, người tiêu dùng không cần dùng muỗng Điểm khác biệt là sau quá trình lên men, người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp đồng hoá để phá huỷ cấu trúc gel của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm

 Yaourt lạnh đông (frozen type): sản phẩm có dạng tương tự như kem (ice-cream)

quá trình lên men sữa được thực hiện trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo hỗn hợp sau lên men sẽ đươc đem đi xử lí và lanh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm (hardening) rồi bao gói

 Yaourt cô đặc(concentrated yaourt): Quy trình sản xuất bao gồm các giai đoạn

quan trọng như : Lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và đóng gói sản phẩm Trong quá trình

cô đặc, người ta sẽ tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phẩm Yaourt cô đặc còn có tên gọi là strained yaourt hay labneh

 Ngày nay, để đa dạng hoá hơn nữa sản phẩm yaourt trên thị trường, người ta có thể bổ sung thêm hương liệu, chất màu thực phẩm hoặc puree trái cây vào sản phẩm

 Mặt khác phân loại yaourt dựa vào hàm lượng chất béo trong sản phẩm Lượng chất béo trong yaourt có thể dao động từ 0 – 10%, thông thường là từ 0.5 – 3.5 % Theo tổ chức y tế thế giới WHO và tổ chức nông lương FAO, sản phẩm yaourt có thể chia thành 3 nhóm sau:

 Yaourt béo(Fat yaourt): Hàm lượng chất béo sản phẩm không thấp hơn 3%

 Yaourt “ Bán gầy”(partially skimmed yaourt): Hàm lượng chất béo nằm trong

khoảng 0.5 – 3%

 Yaourt gầy (Skimmed yaourt): Hàm lượng chất béo không lớn hơn 0.5%

 Sau quá trình lên men, yaourt có chứa sinh khối vi khuẩn lactic và một số enzyme ngoại bào do chúng tiết ra Do đó, sản phẩm phải được bảo quản ở nhiệt độ thấp(2 –

40C) để hạn chế những biến đổi bất lợi có thể làm thay đổi mùi, vị và các chỉ tiêu chất lượng khác của yaourt Các vi khuẩn lactic có trong yaourt rất có lợi cho quá trình tiêu hoá thức ăn ở cơ thể người Ngoài các giá trị dinh dưỡng thông thường, một số nhà khoa học đã cho rằng sữa lên men yaourt còn có chức năng làm chậm quá trình lão hoá

và kéo dài tuổi thọ cho người sử dụng

 Để kéo dài thời gian bảo quản và giảm chi phí trong việc vận chuyển, bảo quản sản phẩm, người ta có thể sử dụng quá trình thanh trùng hoặc tiệt trùng UHT trong quy trình công nghệ sản xuẩt một số dạng yaourt Khi đó, nhóm vi khuẩn lactic và các vi sinh vật bị nhiểm vào sản phẩm sẽ bị tiêu diệt hoặc ức chế Yaourt uống – dạng lỏng – qua xử lí tiệt trùng UHT có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng Tuy nhiên, một số quốc gia hiện nay không cho phép sử dụng nhiệt độ cao để tiêu diệt hoặc ức chế nhóm vi khuẩn lactic trong sản phẩm nhằm giữ lại những nét truyền thống cho sản phẩm yaourt và những lợi ích do nhóm vi khuẩn lactic mang đến cho người sử dụng

II Quy trình sản xuất yaourt :

 Yaourt có thể được sản xuất từ sữa tươi, sữa bột, sữa cô đặc, sữa hoàn nguyên hoặc sữa tái chế

 Sữa tươi sử dụng trong sản xuất yaourt 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

 Không chứa khán sinh

 Không chứa các enzyme

 Không chứa dư lượng hoá chất có nguồn gốc từ quá trình tẩy rửa và vệ sinh dụng

cụ hoặc thiết bị đựng sữa

 Hai chỉ tiêu hoá lí 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 hoá để phù hợp theo yêu cầu 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 casein và protein huyết thanh sữa sẽ làm cho cấu trúc khối đông trở nên bền và ổn định hơn, tránh được hiện tượng tách huyết thanh trong sản

phẩm yaourt truyền thống.

 Để tăng vị ngọt cho yaourt, người ta bổ sung đường(glocose, saccharose…) vào sữa trong qua trình chế biến Đường có thể được bổ sung trực tiếp hoặc dưới dạng puree trái cây đối với những sản phẩm dành cho người ăn kiên, các nhà sản xuất sử dụng chất tạo ngọt, thông dụng nhất là aspartame

 Trái cây các loại như thơm, dâu, sơri, táo…được bổ sung vào yaourt thường dưới dạng puree Có hai dạng puree :

 Puree tự nhiên(không có bổ sung thêm đường)

 Puree có bổ sung thêm đường.

 Hàm lượng đường trong puree thường chiếm 50 – 55%

 Một số sản phẩm yaourt còn được bổ sung thêm hương liệu và chất màu trong qua trình sản xuất Tuỳ theo tình hình của mỗi quốc gia mà bảng danh mục các phụ gia nguyên liệu và màu được phép sử dụng trong chế biến thực phẩm với liều 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 yaourt 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

Vi sinh vật sử dụng trong sản xuất yaourt từ sữa(oberman H.và libudzisz.z, 1998)

Giống vi sinh vật Loại

Vi khuẩn

Lactobacillus L.delbrueckii

L.delbrueckii ssp lactisL.delbrueckii ssp bulgaricusL.helveticus

L.acidophilusL.casei

L.kefirLactococcus L.lactis ssp lactis

L.lactis ssp lactis var diacetylatisL.lactis ssp cremoris

L mesenteroides ssp cremorisS.thermophilus

P.pentosaceusP.acidilactisA.aceti

C.kefirS.cerevisiaeS.lactisT.delbrueckii

Nấm sợi

3 Cơ chế quá trình lên men tạo sản phẩm

a Cơ sở lí thuyết của quá trình lên men yaourt:

 Lactose được coi là nguồn năng lượng cần thiết cho vi khuẩn trao đổi chất cũng như là nguồn gốc tạo nên hàng loạt các phản ứng tổng hợp các chất

 Trong các sản phẩm lên men từ sữa người ta nhận thấy có 3 dạng lên men chính:

- Lên men rượu

- Lên men lactic( thường gặp)

- Lên men butyric

 Các dạng lên men khác cũng xảy ra trong quá trình sản xuất sữa chua được coi là

sự phối hợp của các dạng lên men chính

 Bên cạnh đó còn có những quá trình lên men đặc trưng riêng cho từng sản phẩm

Ví dụ: Như lên men axetic, propionic…

 Lên men lactic:

 Lên men lactic là quá trình lên men chủ yếu của các sản phẩm sữa chua Dựa vào thành phần của sản phẩm lên men mà người ta chia thành: lên men lactic điển hình và lên men lactic không điển hình

 Trong môi trường sữa vi khuẩn lactic tổng hợp enzyme lactose

Lactose

 Đường Galactose chuyển hoá thành glucose

Galactose + ATP  Galactose – 1 – phosphate + ADP

Galactose – 1 – phosphate  Glucose -1 –phosphat

Glucose – 1 – phosphate  Glucose – 6 – phosphate

Glucose – 6 – phosphate  Glucose+ H3PO4

Enzyme lactose

Glucose + Galactose

 Đường Glucose chuyển hoá thành acid pyruvic theo chu trình glycolisis của Embden – Meyerhof.

 Acid pyruvic tiếp tục chuyển thành acid lactic đưới tác dụng của enzyme lactate dehydrogenase

 Bên cạnh đó, dưới tác dụng của enzyme decarboxylase của vi khuẩn lactic acid pyruvic cũng chuyển thành andehit axetic

 Cơ chế đông tụ sữa trong sản xuất sữa chua đặc

Acid lactic đóng vai trò rất quan trọng đối với sự đông tụ sữa trong quá trình sản xuất sữa chua đặc

 Bình thường các micelle casein trong sữa tích điện âm nên chúng đẩy nhau và điều

đó làm cho các micelle casein tồn tại dưới dạng keo

CH3

Lactate dehydrogenase

COOH

O C

CH3

COOH

OH CH

CH

3

H

O C

CH

3

 Acid lactic tạo ra từ quá trình lên men sẽ làm giảm pH của sữa Khi pH của sữa bằng pl của casein(4.7) các micelle casein bị trung hoà về điện tích và micelle casein

sẽ đông tụ tạo thành gel Khi pH giảm xuống dưới pl, các micelle casein được tái hoà tan Và cơ sở này được ứng dụng trong sản xuất sữa chua khi dừng quá trình lên men của sữa chua đặc ở pH= 4.7 Còn ở sữa chua uống pH= 4.1

 Acid lactic còn tham gia phản ứng với caseinate calcium tạo quện sữa

 Trong sản xuất sữa chua yaourt thường sử dụng 2 loại sau:

 Lactobacillus bulgaricus (L bulgaricus) là vi khuẩn lên men điển hình, phát triển

tốt ở nhiệt độ 45 – 500C trong môi trường có độ acid cao L bulgaricus có thể tạo ra trong khối sữa đến 2,7% acid lactic từ đường lactose pH tối thích của L bulgaricus là 5.2 – 5.6

Lactate calcium

 Streptoccocus thermophilus (S thermophilus): Phát triển tốt ở nhiệt độ 500C và sinh sản tốt ở nhiệt độ 37- 400C Đây cũng là vi khuẩn lactic lên men điển hình có khả năng chịu nhiệt đến 650C trong 30 phút pH tối thích của S thermophilus là 6.6 – 6.8

sự phát triển

 Trong sản xuất sữa chua, việc cấy hỗn hợp 2 loại vi khuẩn này cho kết quả tốt hơn

là chỉ sử dụng riêng từng loài L bulgaricus có chứa enzyme phân giải protein nên có

khả năng phân tách được một số amino acid từ casein Các amino acid này, quan trọng

nhất là valine, có vai trò như các chất kích thích hoạt động S thermophilus Kinh

nghiệm cho thấy sữa chua sẽ đạt tiêu chuẩn tốt nhất (Về pH, mùi vị, hương thơm) khi tỉ

lệ S thermophilus/ L bulgaricus bằng 1/1.

 Khi sử dụng hỗn hợp 2 loại vi khuẩn lactic trên, người ta thấy: Ở giai đoạn đầu của

quá trình lên men, pH thích hợp cho S thermophilus hoạt động chiếm ưu thế và đảm

bảo cho quá trình lên men lactic được bắt đầu Hoạt độ của các enzyme phân huỷ

casein của L bulgaricus kích thích sự phát triển của S thermophilus khó phát triển, L bulgaricus thay thế

 Khi sử dụng hỗn hợp 2 loại vi khuẩn thì nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men phụ thuộc vào tỉ lệ giữa hai loại vi khuẩn đó

Vi dụ:

Lactobacilúbugaricus Septococus thermophilus

Thời gian lên men

 Trong hình sau minh hoạ cho việc chọn nhiệt độ lên men tối ưu của sữa chua yaourt Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của hỗn hợp 2 loại vi khuẩn này (tỉ lệ 1:1)

là 43 – 450C

 Quan hệ giữa nhiệt độ lên men và tỉ lệ S thermophilus/ L bulgaricus

Trong công nghiệp ngừơi ta sử dụng hỗn hợp S thermophilus và L bulgaricus dưới

dạng bột đóng gói kín

 Sự hình thành chất thơm trong sản phẩm sữa chua trước đây người ta cho rằng chỉ có

vai trò của S thermophilus Nhưng các nghiên cứu gần đây cũng đã nhấn mạnh đến vai trò của L bulgaricus trong việc tạo nên hương thơm cho sản phẩm, trong đó thành

phần của acetaldehyde được coi là thành phần quan trọng góp phần tạo nên hương thơm đặc trưng của sữa chua

 Được làm từ nhiên liệu đã được lựa chon cẩn thận Chế phẩm này phải hoàn toàn tuân theo những quy đinh về tính thống nhất và độ tinh khiết theo tiêu chuẩn của hội đồng chung châu âu,Mĩ, tổ chức lương thực thế giới FAO…

 Trước khi sử dụng cần kiểm tra kỉ lưỡng và phải được phép sử dụng tuy theo luật của mỗi nước

 Thành phần chính của chất ổn định gồm :

 Polysaccharide (CMC – Na,carragenan, alginate…) là những chất có vai trò làm đặc(tạo gel) làm cho sản phẩm tuy ở dạng rắn nhưng vẫn mền, phù hợp với sở thích người tiêu dùng

 Monodiglyceride E 471 có tác dụng làm bền hệ nhủ tương Nó là chất hoạt động bề mặt có vai trò ngăn cản sự tập hợp của các cấu tử cùng pha nên có khả năng đồng nhất sản phẩm

 Ở Việt Nam thường sử dụng chất ổn định có mã hiệu 5846 có thành phần chủ yếu là pectin, glatin…

 Ngoài ra trong sản xuất sữa chua còn sử dụng đường, dầu bơ, hương và màu thực phẩm…

Công nghệ sản xuất sữa chua yaourt đặc dạng “Stirred type”.

 Sản xuất men cái sữa chua.

 Chuẩn bị men cái là một công đoạn rất quan trọng trong sản xuất sữa chua vì nó làm tăng hoạt tính của chủng vi khuẩn sử dụng

Sơ đồ công nghệ sản xuất men cái sữa chua

 Các quá trình sản xuất men cái sữa chua

 Trộn - hoà tan: nước được nâng nhiệt lên 600C và sau đó đựợc đưa vào bộ phận định lượng để đưa vào bồn men Bột sữa gầy sữa được trộn hoà tan với nước ở trong bồn nhờ cánh khuấy

 Thanh trùng: dich sữa sau trộn và hoà tan được thanh trùng ở 900C trong 30 phút để tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh

 Làm nguội: dịch sữa sau thanh trùng được làm nguội xuống 430C là nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men

 Cấy men: Men giống khô sẽ được cho vào buồng và khuấy đều trong 10 phút.

 Lên men: Tắt cánh khuấy, quá trình lên men xảy ra Sau khoảng 5 – 7 giờ ở 43 –

450C, pH của men cái sẽ giảm xuống 4.3 – 4.5 thì tiến hành làm lạnh men cái

Nước + Bột sữa gầy

 Làm lạnh : Mở cánh khuấy, làm lạnh men cái xuống đến 4 – 80C Men cái sẽ được lưu giữ ở nhiệt độ này không quá 48 giờ

Sản xuất sữa chua

Men cái

Sữa thành phẩm

Sữa tươi + Bột sữa gầy + Đường + Chất

ổn đinh + Dầu bỏ Trộn – hoà tan

Gia nhiệt sơ

bộ 1 Đồng hoá 1 Thanh trùng 1 Làm lạnh 1 Ageing

Gia nhiệt sơ

bộ 2 Đồng hoá 2 Thanh trùng 2 Làm nguội 2 Lên men Làm lạnh 2 Đóng hộp Trữ lạnh

Sơ đồ công nghệ sản xuất sữa chua đặc dạng “stirred type”

Các quá trình sản xuất sữa chua đặc dạng “stirred type”

 Trộn – hoà tan:

 Sữa tươi được nâng nhiệt lên 55 – 600C và qua bộ phận định lượng để đưa vào buồng.Lần lượt đổ bột sữa gầy, chất ổn định + đường (tỉ lệ 1/5), đường còn lại vào phểu trộn Khi mở van đáy phểu, các nguyên liệu này sẽ được hút và trộn vào sữa tươi

 Trong quá trình trộn nguyên liệu, cánh khuấy trong bồn trộn được hoạt động để khuấy đều dịch sữa trong bồn trộn Sau khi trộn xong, ngừng khuấy trong khoảng thời gian 20 phút để tách bọt và hidrat hoá Dầu bơ được cho vào sau cùng, cho cánh khuấy hoạt động để trộn đều

 Gia nhiệt sơ bộ 1: Dịch sữa từ bồn trộn sẽ được bơm qua lọc để loại bỏ tạp chất có

thể lẫn vào trong quá trình trộn, sau đó đi vào bồn cân bằng Nhờ có van phau trong bồn cân bằng nên mực sản phẩm được giữ ở mức cố định làm cho quá trình sản xuất được liên tục, giảm dao động của dòng sản phẩm và tránh bọt khí lẫn vào hệ thống Sữa từ bồn cân bằng sẽ trao đổi nhiệt với sữa sau thanh trùng để nâng nhiệt lên 600C nhờ thiết bị trao đổi nhiệt giảm tấm Trong một số nhà máy, người ta còn cho sữa đi qua thiết bị tách khí bằng chân không trước khi qua thiết bị đồng hoá

 Đồng hoá 1: tại máy đồng hoá, nhờ hoạt động của 3 pittong, dịch sữa sẽ được gia

tăng áp xuất lên 200 bar và đi qua khe hở hẹp của van đồng hoá cấp 1.Khi đó các hạt chất béo sẽ được chia nhỏ kích thước Sau đó dịch sữa tiếp tục đi qua van đồng hoá cấp

2 với áp suất 50 bar để phân tán đồng đều trong dịch sữa

 Thanh trùng 1: dịch sữa đựơc thanh trùng ở 650C trong 20 phút Qua trình nâng nhiệt độ sữa lên 650C thực hiện trong ngăn thứ nhất của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm nhờ trao đổi nhiệt với nước nóng Nhiệt độ thanh trùng được điều khiển theo giá trị đã cài đặt nhờ bộ kiểm soát nhiệt độ tự động

 Làm lạnh 1: Dịch sữa sau thanh trùng1 đựơc làm lạnh xuống 4 – 80C trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm qua 3 giai đoạn

 Giai đoạn 1: Sữa sau thanh trùng được dẫn vào ngăn thứ 2 của thiết bị trao đổi

nhiệt dạng tấm Tại đây sữa được làm nguội nhờ trao đổi nhiệt với dịch sữa chuẩn bị đi vào quá trình đồng hoá 1