đồ án tốt nghiệp nghiên cứu quy trình sản xuất sữa chua cà phê

Trên thị trường hiện nay đã có nhiều sản phẩm sữa chua với nhiều hương vị khác nhau như sữa chua trái cây, sữa chua nha đam, sữa chua không đường… Nhằm mục đích tạo hương vị mới cho sản

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Để hoàn thành được đề tài này em đã được nhiều sự giúp đỡ của mọi người xung quanh Vậy qua đây em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả

Con cảm ơn bố mẹ đã luôn tích cực tin tưởng, ủng hộ và hỗ trợ tất cả những

gì có thể để con có thể thực hiện tốt nhiệm vụ của mình

Em cảm ơn TS.NGUYỄN MINH TRÍ người đã hướng dẫn tận tình, giúp đỡ

em hoàn thành tốt đề tài

Cảm ơn các Thầy Cô trong khoa Chế biến và bộ môn Công nghệ Thực phẩm trường đại học Nha Trang đã truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt 4 năm học qua

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cô phòng thí nghiệm đã tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành đề tài

Và chân thành cảm ơn bạn bè đã luôn quan tâm giúp đỡ, góp ý chân thành để mình làm tốt đề tài này

Nha Trang, tháng 6 năm 2012

Người thực hiện

SV Trần Thị Minh

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Nha Trang, ngày……tháng……năm 2012

MỤC LỤC

Trang

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về sữa chua 2

1.1.1 Khái niệm về sữa chua 2

1.1.2 Phân loại sữa chua 2

1.1.3 Lợi ích của sữa chua 3

1.1.4 Một số quy trình sản xuất sữa chua 5

1.1.4.1 Sản xuất sữa chua từ sữa bò tươi 5

1.1.4.2 Sản xuất sữa chua đậu nành 6

1.1.5.Quá trình lên men lactic 7

1.1.5.1.Lịch sử quá trình lên men lactic .7

1.1.5.2.Đặc điểm của vi khuẩn lactic .7

1.1.5.3 Cơ chế của quá trình lên men lactic 8

1.1.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic .12

1.1.5.5 Các vi khuẩn lactic sử dụng trong công nghiệp sản xuất sữa chua 14

1.2 Tổng quan về sữa bò 16

1.2.1 Giá trị dinh dưỡng của sữa 16

1.2.2 Một số thành phần của sữa 16

1.2.2.1 Nước 16

1.2.2.2 Chất khô .17

1.2.2.3 Các vitamin 17

1.2.2.4 Các chất khoáng 17

1.2.2.5 Các enzym 17

1.2.3 Một số sản phẩm chế biến từ sữa 18

1.2.3.1 Sữa tươi thanh trùng 18

1.2.3.2 Sữa đặc có đường 20

1.2.3.3 Sữa bột 21

1.3 Tổng quan về cà phê 21

1.3.1 Khái quát chung về cà phê 21

1.3.2 Thành phần hóa học của nhân cà phê 23

1.3.3 Một số sản phẩm chế biến của cà phê 24

1.3.3.1.Công nghệ sản xuất cà phê nhân 24

1.3.3.2 Công nghệ sản xuất cà phê rang xay 25

1.3.3.3.Công nghệ sản xuất cà phê hòa tan 26

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Đối tượng nghiên cứu: 27

2.1.1.Nguyên liệu 27

2.1.2 Dụng cụ và thiết bị 28

2.1.3 Bao bì 28

2.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 28

2.2.1 Mục tiêu 28

2.2.2 Nội dung nghiên cứu 28

2.2.3 Phương pháp nghiên cứu 29

2.3.1 Bố trí thí nghiệm 31

2.3.1.1 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nước cho vào tạo dịch sữa 31

3.2.2 2 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ bổ sung sữa tươi vào dịch sữa 32

2.3.2.3 Bố trí thí nghiệm bổ sung cà phê vào dịch sữa 34

2.3.2.4 Bố trí thí nghiệm xác định thời gian lên men và tỉ lệ chế phẩm men giống cho vào 35

2.3.3 Phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan 37

2.3.4 Phương pháp đánh gía chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm 40

2.3.5 Phương pháp đánh giá chỉ tiêu hóa học 40

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 41

3.1 Kết quả nghiên cứu 41

3.1.1 Kết quả nghiên cứu tỉ lệ nước cho vào dịch sữa 41

3.1.2 Kết quả nghiên cứu tỉ lệ bổ sung sữa tươi 42

3.1.3 Xác định tỉ lệ bổ sung cà phê 43

3.1.4 Kết quả xác định tỉ lệ và thời gian lên men 44

3.2 Đề xuất quy trình thực nghiệm sản xuất sữa chua cà phê 47

3.2.1 Quy trình sản xuất sữa chua cà phê 47

3.2.2.Thuyết minh quy trình: 48

3.3 Đánh giá chất lượng sản phẩm 49

3.4 Sơ bộ tính giá thành sản phẩm 50

CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ Ý KIẾN ĐỀ XUẤT .52

4.1 Kết luận 52

4.2 Ý kiến đề xuất 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 53

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1.Thành phần khối lượng của quả cà phê tươi 23

Bảng 1.2.Thành phần hóa học của nhân cà phê: 23

Bảng 1.3 Các cấu tử chất thơm trong hạt cà phê 23

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn quy định cấp chất lượng 37

Bảng 2.2 Bảng điểm cơ sở về trạng thái của sữa chua cà phê 38

Bảng 2.3 Bảng điểm cơ sở về vị của sữa chua cà phê 38

Bảng 2.4 Bảng điểm cơ sở về mùi của sữa chua cà phê 39

Bảng 2.5 Bảng điểm cơ sở về màu của sữa chua cà phê 39

Bảng 3.1 Bảng mô tả chất lượng cảm quan các mẫu với tỉ lệ nước Error! Bookmark not defined Bảng 3.2 Mô tả chất lượng cảm quan của sản phẩm khi bổ sung sữa tươi Error! Bookmark not defined Bảng 3.3 Mô tả chất lượng các mẫu khi bổ sung cà phê Error! Bookmark not defined Bảng 3.4 Kết quả đo độ chua các mẫu 45

Bảng 3.5 Kết quả kiểm tra chỉ tiêu vi sinh trong thành phẩm 50

Bảng 3.6 đánh giá chất lượng sản phẩm 50

Bảng 3.7.Chi phí nguyên liệu tính cho 1kg sản phẩm (10 hũ) sữa chua cà phê 51

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sữa chua .3

Hình 1.2 Qui trình sản xuất sữa chua từ sữa bò tươi 5

Hình 1.3 Qui trình sản xuất sữa chua từ đậu nành 6

Hình 1.4 Sữa tươi 18

Hình 1.5 Quy trình sản xuất sữa tươi thanh trùng 19

Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ chế biến sữa đặc 20

Hình 1.7 Cà phê và hạt cà phê……….21

Hình 1.8 Cây cà phê……….22

Hình 1.9 Quy trình sản xuất cà phê nhân 24

Hình 1.10 Quy trình sản xuất cà phê rang xay 25

Hình 1.11 Quy trình sản xuất cà phê hòa tan 26

Hình 2.1 Quy trình sữa chua cà phê dự kiến 30

Hình 2.2 Sơ đồ thí nghiệm tỉ lệ nước bổ sung 31

Hình 2.3 Sơ đồ thí nghiệm xác định tỉ lệ bổ sung sữa tươi .33

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí tỉ lệ bổ sung cà phê 35

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thời gian lên men và tỉ lệ men giống .36

Hình 3.1.Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng tỉ lệ nước đến chất lượng sản phẩm 41

Hình 3.2.Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của sữa tươi đến chất lượng sản phẩm 42

Hình 3.3.Biểu đồ chất lượng sản phẩm khi bổ sung cà phê .43

Hình 3.4 Biểu đồ ảnh hưởng của vi khuẩn và thời gian lên men 45

Hình 3.5 Quy trình sản xuất thực nghiệm sữa chua cà phê 47

LỜI MỞ ĐẦU

Trong xã hội hiện đại, cuộc sống của con người ngày càng nâng cao thì nhu cầu thực phẩm của họ cũng ngày một tăng về số lượng lẫn chất lượng Thực phẩm được chế biến ra phải đạt yêu cầu cung cấp dinh dưỡng mặt khác cũng phải thỏa mãn về thị hiếu, sở thích

Sữa chua là một sản phẩm của sự lên men sữa, từ lâu đã được biết đến lợi ích của chúng đối với sức khỏe cũng như sự ngon lành mà chúng mang lại Được ưa thích và phù hợp với hầu hết mọi đối tượng sử dụng nên sữa chua thành sự lựa chọn phổ biến

Trên thị trường hiện nay đã có nhiều sản phẩm sữa chua với nhiều hương vị khác nhau như sữa chua trái cây, sữa chua nha đam, sữa chua không đường… Nhằm mục đích tạo hương vị mới cho sản phẩm sữa chua, giúp cho người tiêu dùng

có thêm sự lựa chọn cho khẩu vị của mình nên sản phẩm sữa chua cà phê được nghiên cứu và đề xuất quy trình sản xuất

Trong quá trình thực hiện đề tài này không thể không có những sai sót do hiểu biết còn hạn hẹp, điều kiện thực hiện còn thủ công nên rất mong những góp ý

từ thầy cô và bạn bè để đề tài hoàn thiện hơn

Nha Trang, tháng 6 năm 2012 Sinh viên thực hiện

Trần Thị Minh

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về sữa chua

1.1.1 Khái niệm về sữa chua

Sữa chua (yaourt) là sản phẩm được chế biến bằng cách cho sữa lên men lactic Trong quá trình lên men, casein trong sữa đông đặc, vi khuẩn lactic phát triển

Sữa chua Yaout bắt nguồn từ Bungari với tên gọi là yaourt, ở nhiều nơi có tên là yohurt Là một sản phẩm của sữa phổ biến trên thế giới

Trạng thái, mùi vị của sữa chua yaourt có khác nhau giữa vùng này so với vùng khác, nhất là độ đông đặc hoặc độ loãng phụ thuộc vào thị hiếu của mỗi vùng.[8]

1.1.2 Phân loại sữa chua.[4, 5, 7]

Ta có thể phân loại sữa chua thành các dạng sau:

Yaourt truyền thống (set type): sản phẩm có cấu trúc gel mịn trong quy trình sản xuất thì sữa nguyên liệu được xử lí, cấy giống rồi được rót vào bao bì Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông 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 hủy một phần do khuấy trộn cơ học trong quá trình sản xuất sữa chua 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 hủy hoàn toàn Sản phẩm dạng lỏng Điểm khác biệt là sau khi lên men người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp đồng hóa để phá hủy cấu trúc gel của khối đông và làm giảm độ nhót của sản phẩm

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

Mặt khác có thể phân loại sữa chua dựa vào hàm lượng chất béo trong sản phẩm lượng chất béo trong sữa chua có thể dao động từ 0- 10%, thông thường 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:

- 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 < 0,5%

1.1.3 Lợi ích của sữa chua

Sữa chua là sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao mặt khác có hương vị thơm ngon phù hợp với khẩu vị nhiều người nên được ưa thích Sữa chua có chứa hàm lượng acid lactic cao và chứa một lượng lớn glucoza, lactoza, saccharoza… các chất béo

Sữa chua có nhiều tác dụng đối với người mắc bệnh đường ruột, kích thích tiêu hóa vì trong sữa chua có nhiều vi khuẩn có lợi cho đường ruột, có khả năng tổng hợp và chuyển hóa các chất làm cho sữa chua giàu vitamin và khoáng chất Acid lactic giúp thúc đẩy quá trình tiết dịch của dạ dày, tăng khả năng tiêu hóa protein bằng cách kết tủa chúng thành hạt mềm và mịn, giúp cơ thể sử dụng triệt để canxi, phospho, sắt Với hàm lượng carbohydrate, protein ở mức vừa phải, sữa chua giúp duy trì lượng đường huyết ổn định Bên cạnh đó, trong sữa chua có nhiều canxi, có vai trò là chất xúc tác, giúp cơ thể tiêu đốt các tế bào mỡ nhanh hơn phù hợp với những người ăn kiêng.[10]

Hình 1.1 Sữa chua

Theo nghiên cứu mới nhất của các chuyên gia Đại học Tennessee (Mỹ), những ai dùng thực đơn có hàm lượng calo thấp, chú trọng nhiều đến sữa chua sẽ giảm được 61% lượng mỡ toàn phần và 81% lượng mỡ bụng so với những người

ăn cùng thực đơn nhưng không có sữa chua.[11]

Acid lactic còn có tác dụng ngăn ngừa sự xâm nhập và kiềm chế hoạt động của các loại vi khuẩn có hại cho làn da Đồng thời, các vi khuẩn lên men chua có thể tiết ra chất kháng sinh tự nhiên, kích thích quá trình làm lành da, giúp mau liền sẹo, tái tạo da mới.[11]

1.1.4 Một số quy trình sản xuất sữa chua[4, 8]

1.1.4.1 Sản xuất sữa chua từ sữa bò tươi

Hình 1.2 Qui trình sản xuất sữa chua từ sữa bò tươi

Làm lạnh Bảo quản lạnh

Sữa nguyên liệu

Kiểm tra chất lượng

1.1.4.2 Sản xuất sữa chua đậu nành

Hình 1.3 Qui trình sản xuất sữa chua từ đậu nành

1.1.5 Quá trình lên men lactic.[1, 5, 7]

1.1.5.1 Lịch sử quá trình lên men lactic

Trong quá trình tồn tại và phát triển, con người đã sử dụng các đặc tính bảo quản và chế biến thực phẩm của vi khuẩn lactic trong cuộc sống.Từ lâu đời, các hạt ngũ cốc lên men được sử dụng ở các nước Châu Phi và Ấn Độ Một số phương pháp làm bánh từ lên men bột mì đã có từ hàng nghìn năm trước ở châu Âu, châu

Mỹ Làm phomat đã được biết đến vào khoảng 150 năm trước CN ở Jerusalem Ngày nay ở nhiều gia đình đã có kinh nghiệm áp dụng các phương pháp lên men

tự nhiên từ các chất hữu cơ bằng các vi khuẩn sinh acid lactic để sản xuất các sản phẩm thực phẩm

Các khám phá mang tính khoa học về lên men lactic được khởi đầu trên những đặc điểm về hóa học và tính khác biệt của acid lactic từ các loại sữa lên men

đã được Carl Wilhelm Scheele (1780) thực hiện ở Thụy Điển, Louis Pasteur (1857)

có 2 bài viết về phương pháp lên men acid lactic phủ nhận học thuyết tự sinh và chứng minh các vi khuẩn là nguyên nhân gây ra quá trình lên men Năm 1890 Wilhelm Strorch và Herman Weiman là những người đầu tiên tách được vi khuẩn lactic từ kem và sữa lên men tự nhiên và đã tạo ra phương pháp nuôi cấy sạch dùng cho công nghiệp chế biến sữa

1.1.5.2 Đặc điểm của vi khuẩn lactic

Các vi khuẩn lactic được xếp chung vào họ Lactobacteriaecae Mặc dù các

vi khuẩn không đồng nhất về mặt hình thái gồm: hình cầu, hình que nhưng về mặt sinh lí chúng tương đối đồng nhất Tất cả đều là vi khuẩn gram dương, không tạo

thành bào tử (trừ Sporolactobacillus inulinus) hầu hết không có khả năng chuyển

động Chúng thu nhận năng lượng nhờ phân giải các hợp chất cacbonhydrat và bài tiết acid lactic vào môi trường Khác với những vi khuẩn đường ruột là nhóm cũng sinh acid lactic, các vi khuẩn lactic là nhóm lên men bắt buộc, không chứa các xytocrom và enzym catalaza Tuy nhiên chúng có khả năng sinh trưởng khi có mặt của oxi không khí, chúng được xếp vào nhóm kị khí dung nạp oxy

Một đặc điểm sinh lí quan trọng của vi khuẩn lactic là nhu cầu về chất dinh dưỡng phức tạp Không có một loài vi khuẩn nào có thể phát triển trên môi trường muối khoáng thuần khiết chứa glucoza và NH4 Đa số chúng cần hàng loạt các vitamin và các acid amin Vì thế người ta cần nuôi cấy chúng trên các môi trường phức tạp chứa một lượng lớn cao nấm men, dịch cà chua thậm chí là máu Nhìn chung vi khuẩn lactic là nhóm khó nuôi, dễ giảm hoạt lực

Trong tự nhiên, các vi khuẩn lactic phân bố ở những nơi như:

- Sữa và những nơi chế biến sữa

- Đường ruột và niêm mạc của người và động vật

- Ngoài ra ta còn có thể gặp ở các sản phẩm thịt, cá, đồ uống, rau quả muối, đường bột…

- Người ta có thể phân lập vi khuẩn lactic trên môi trường dinh dưỡng chọn lọc thường từ các sản phẩm sữa, sữa chua, bột chua, dưa muối…

1.1.5.3 Cơ chế của quá trình lên men lactic

Lên men lactic là quá trình chuyển hóa gluxit thành acid lactic nhờ hoạt động sống trực tiếp của các vi khuẩn lactic Tùy theo đặc điểm lên men của vi khuẩn lactic mà người ta chia thành hai kiểu lên men: lên men lactic đồng hình và lên men lactic dị hình

Trong lên men đồng hình thì sản phẩm chủ yếu là acid lactic

Còn trong dị hình thì sản phẩm khá đa dạng, bao gồm: acid lactic, etanol, acid axetic, acid sucinic, các este, diaxetyl, CO2, H2…

Các vi khuẩn đồng hình bắt buộc thì thiếu enzym phosphoketolaza là loại enzym tồn tại trong các vi khuẩn lactic lên men dị hình Mặt khác các vi khuẩn lên men lactic dị hình lại thiếu enzym aldolaza có tác dụng phân cắt chất fructoza 1,6- diphotsphat trong lên men đồng hình

Lên men đồng hình:

Phương trình chung biểu diễn quá trình lên men:

C6H12O6  2 CH3CHOHCOOH + 21,8.104 J

Quá trình lên men đồng hình, glucoza được chuyển hóa theo chu trình Embeden – Mayerhoff, vi khuẩn sử dụng cho hệ quy trình này tất cả các loại enzyme aldolase, còn hydro tách ra khi dehydro hóa triozophotphat được chuyển đến pyruvat Vì trong vi khuẩn lên men lactic đồng hình không có enzyme cacboxylase, cho nên acid pyruvic không phân hủy nữa mà tiếp tục khử thành acid theo sơ đồ chuyển hóa dưới đây:

* Một số chủng lên men lactic đồng hình

- Streptococcus lactic: là cầu khuẩn hoặc trực khuẩn rất ngắn, khi còn non thì

kết song đôi hoặc chuỗi ngắn Giống này ưa ẩm, phát triển tốt nhất ở 30-35°C, làm đông tụ sữa sau 10-12h, trong môi trường nó tích tụ được 0,8-1% acid, nhiệt độ tối thiểu cho sự phát triển là 10°C

- Streptococcus cremoric: tế bào hình cầu và xếp thành chuỗi dài, ưa ẩm và

tạo thành acid trong môi trường, nhiệt độ tối thích là 25°C, nhiệt độ tối thiểu là

10°C, nhiệt độ tối đa là 36-38°C, khi sử dụng được phối hợp với Streptococus lactic

- Streptococcus thermophilus: tế bào hình cầu kết thành chuỗi dài, phát triển

tốt nhất ở 42-45°C, tích tụ khoảng 1% acid, dùng kết hợp với trực khuẩn lactic để chế biến sữa chua nói chung và các loại đăc biệt như sữa chua nấu chín, phomat

- Lactobacillus bulgaricus: trực khuẩn tròn (đôi khi ở dạng hạt), thường kết

thành chuỗi dài, không lên men đường saccarose, đây là giống ưa nhiệt, nhiệt độ tối thích trong khoảng 42-45°C, nhiệt độ tối thiểu là 15-20°C, nó tạo thành acid mạnh tích tụ trong sữa tới 2,5% acid lactic

- Lactobacillus casei: trực khuẩn nhỏ, thường gặp ở dạng chuỗi dài hoặc

ngắn, tích tụ tới 1,5% acid, nhiệt độ tối thích khoảng 30-35°C, nhờ có hoạt tính protease nên phân hủy được casein trong sữa thành acid amin

- Lactobacillus acidophilus: trực khuẩn dài chịu nhiệt, nhiệt độ tối thích

khoảng 30-40°C, nhiệt độ tối thiểu là 20°C, trong sữa nó tích tụ tới 2,2% acid Trực khuẩn này được phân lập từ ruột trẻ em và bé mới đẻ được dùng trong sản xuất sữa acidophilus, có khả năng sinh bacterioxin có hoạt tính ức chế vi khuẩn gây bệnh đường ruột, một số chủng có khả năng tạo thành màng nhầy

- Lactobacillus delbrueckil: trực khuẩn chịu nhiệt, thấy nhiều ở các loại hạt

ngũ cốc và bột, đây là giống vi khuẩn duy nhất có thể đồng hóa được tinh bột nhưng không lên men và đồng hóa được lactose Nhiệt độ tối thích khoảng 42-45°C, nhiệt

độ tối thiểu là 20°C, tích tụ được 2,5% acid, được ứng dụng trong sản xuất acid lactic từ tinh bột và sản xuất bánh mỳ

- Lactobacillus plantarum: trực khuẩn nhỏ, thường kết đôi hoặc chuỗi, nhiệt

độ tối thích là 30°C, tích tụ khoảng 1,3% acid, giống này thấy chủ yếu trong muối chua rau dưa và ủ thức ăn xanh trong chăn nuôi

- Lactobacillus sporogenes: là tế bào dài và mảnh (khoảng 0,3-0,9 µm), nhiệt

độ tối thích khoảng 30-37°C, sinh bào tử

* Lên men lactic dị hình

Acetadehyde, Ethanol, Acis Acetic, Aceton, Di- acetyl chính là tổ hợp tạo ra mùi vị đặc trưng cho sản phẩm sữa chua, giúp sữa chua có mùi vị khác hẳn các sản phẩm khác

* Một số chủng lên men lactic dị hình

- Lactocbacillus brevis: tìm thấy chủ yếu trong muối dưa bắp cải, rau cải,

dưa chuột, vì vậy mà nó còn được gọi là trực khuẩn bắp cải Trong quá trình lên men ngoài sinh ra acid lactic nó còn tạo thành acid acetic, rượu etylic, CO2 tạo cho sản phẩm có hương vị dễ chịu

- Lactobacillus lycopesia: trực khuẩn sinh hơi đứng riêng rẽ hoặc kết thành

chuỗi, gây hư hỏng cà chua quả cũng như cà chua đóng hộp, nước cà chua thanh trùng chưa triệt để Ngày nay, giống này được coi là các biến chủng của

Methanol

Các liên cầu khuẩn tạo hương: Lactobacillus diacetylactic, Streptococcus citovonus,…Ngoài acid, CO2, chúng còn tạo thành các chất thơm như ester, diacetyl,… làm cải thện hương vị cho sữa chua

1.1.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic [1, 9]

• Đường

Để duy trì sự sống, điều hòa các quá trình chuyển hóa trong tế bào vi khuẩn cần sử dụng nguồn glucid có trong môi trường dinh dưỡng làm nguồn cacbon Nguồn cung cấp glucid quan trọng cung cấp cho vi khuẩn là đường lactoza Hầu hết các vi khuẩn lactic đều có enzyme lactose nên thủy phân được lactose thành glucose

và galatose

C 12 H 22O 11  C 6H 12O6 + C 6H 12O5

Lactose glucose galactose

Một số loại đường khác vi khuẩn lactic sử dụng rất chọn lọc:

+ Đisaccarit : saccarose, mantose

+ Polysaccarit: dextrin, tinh bột

Đối với lên men lactic đồng hình vi khuẩn lactic chuyên hóa được khoảng 98% glucid thành acid lactic

• Nguồn Nitơ

Các nguồn Nitơ có ý nghĩa quan trọng với sự phát triển của vi sinh vật, nếu không có các nguồn này thì không thể tổng hợp được các chất phức tạp cấu tạo nên nguyên chất trong tế bào vi sinh vật

Vi sinh vật đòi hỏi nguồn Nitơ rất cao đặc biệt là :

+ Protein: sự tương tác giữa các casein trong sữa với vi khuẩn lactic khi có sự hiện diện của ion H+ trong môi trường làm tăng khă năng lên men lactic Ngoài ra casein còn là chất đệm có tính trung hòa một lượng acid trong quá trình trên lên men + Peptone: Trong môi trường sữa đã có sẵn nguồn peptone nhưng do nhu cầu peptone đối với cơ thể vi khuẩn rất cao do đó cần bổ sung peptone từ bên ngoài vò môi trường sữa để đảm bảo lượng peptone đủ để làm tăng tốc độ lên men

+ Acid amin: Vi khuẩn lactic hấp thụ được dễ dàng Theo các nghiên cứu, vi khuẩn lactic phát triển tốt nhất trong môi trường có đầy đủ 16 loại acid amin

Đối với các vi khuẩn sinh hương, acid amin ngoài việc cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn mà nó còn kích thích sự tạo hương thơm cho sản phẩm Trong

các acid amin, serin có tác dụng ức chế sự phát triển củ nhiều loài Streptococcus

• Vitamin:

Vi khuẩn lactic không có khả năng sinh tổng hợp vitamin và do môi trường sữa bên ngoài có đủ các loại vitamin cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn lactic nên không cần bổ sung từ bên ngoài

• Muối khoáng và các nguyên tố vi lượng

+ Nhu cầu này không lớn do đó không cần bổ sung thêm từ ngoài vào mà chỉ cần sử dụng những chất có sẵn trong môi trường sữa

+ Trong các loại muối khoáng P chiếm tỉ lệ cao nhất

Chú ý: nồng độ muối NaCl không quá được 6,5 %, nó sẽ tiêu diệt hết các vi khuẩn lactic

• Nhu cầu Oxy:

+ Vi khuẩn lactic vừa có khả năng sống được trong môi trường có oxy và trong môi trường không có oxy

+ Theo ngiên cứu cho rằng, vi khuẩn lactic phát triển tốt nhất trong môi trường có nồng độ oxy thấp

• Nhiệt độ:

+ Tùy từng loại vi khuẩn khác nhau mà nhiệt độ thích hợp cho nó sẽ khác nhau + Nhiệt độ không chỉ ảnh hưởng đến cường độ phát triển mà còn ảnh hưởng đến khả năng phát triển của chúng nữa

+ Điều chỉnh nhiệt độ thích hợp sẽ:

- Rút ngắn thời gian lên men

- Hạn chế sự nhiễm các vi sinh vật lạ khác

- Sản phẩm thu được kết quả như mong muốn

• pH của môi trường

pH của môi trường ảnh hưởng đến hoạt động phát triển của vi sinh vật, đối với các vi khuẩn lên men đồng hình, pH môi trường thường không ảnh hưởng đến các sản phẩm đặc trưng của các quá trình lên men còn đối với các vi khuẩn lên men lactic thì ngược lại

+ Khi pH môi trường cao thì sản phẩm tạo thành chủ yếu là acid lactic

+ Khi pH môi trường thấp thì sản phẩm tạo thành ngoài acid lactic còn có thêm acid acetic, và nhiều sản phẩm khác

Với vi khuẩn Lactobacillus bulgarius và Steptococcus thermophillus thì

pH op = 6 ÷7

• Quá trình đông tụ sữa:

Acid lactic sau khi tạo thành tác dụng với phức canxi photsphat – casein làm tách canxi ra khỏi phức và chuyển nó thành dạng không hòa tan Do casein là chất không ổn định trong môi trường acid nên khối kết đông sẽ được hình thành khi pH giảm xuống tới điểm đẳng điện âm trước đó bây giờ trở nên trung tính Quá trình đông tụ này được thể hiện theo phương trình sau:

NH-R(COO)2Ca + 2 CH3CHOHCOOH  NH2-R(COO)2 + (CH3CHOHCOO)2Ca

Trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm lên men thì sản phẩm cuối cùng bao gồm cả sinh khối vi sinh vật, các sản phẩm trao đổi chất ngoại bào do vi sinh vật tiết ra và cơ chất sót Thành phần và hàm lượng của từng chất sẽ góp phần hình thành nên hương vị sản phẩm Do đó, để sản xuất được thực phẩm lên men với chất lượng mong muốn, chúng ta cần phải:

- Chọn được giống vi sinh vật thích hợp Một môi trường với thành phần cơ chất đầy đủ, theo tỷ lệ tối ưu sẽ giúp cho quá trình lên men diễn ra nhanh và sản phẩm lên men đạt chất lượng tốt

- Xác định được môi trường lên men với thành phần cơ chất đầy đủ theo tỷ lệ tối ưu để đảm bảo khả năng lên men của vi khuẩn, thu được sản phẩm lên men có chất lượng cao nhất

- Xác định được các điều kiện lên men thích hợp như số lượng giống cấy, nhiệt độ, pH và thời gian lên men Ngoài ra, ta còn phải quan tâm đến những vấn đề khác như việc cung cấp oxy, sự khuấy trộn đối với nhóm vi sinh vật hiếu khí

1.1.5.5 Các vi khuẩn lactic sử dụng trong công nghiệp sản xuất sữa

chua.[1, 8, 9]

Trong sản xuất sữa chua thường dùng các chủng vi khuẩn lactic là:

Streptococus salivarius thermophilus, Lactobacillus delbrueekii bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacteria.

Để sản xuất sữa chua người ta cấy vi sinh vật vào sữa kết quả là lactoza chuyển hóa thành acid lactic và một số hợp chất bay hơi tạo hương vị đặc trưng cho sữa chua như diaxetyl

- Chủng Streptococus salivarius thermophilus:

Đối với chủng này môi trường dung dịch và nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến hình thái của chúng Trong sữa ở nhiệt độ 45oC, nó tạo thành những chuỗi ngắn, còn những nơi tự nhiên với nhiệt độ 30oC, nó ở dạng cầu đôi Nó có thể tạo thành chuỗi dài ở sữa có nồng độ acid cao

S.thermophilus thuộc nhóm vi khuẩn lên men đồng hình, sản xuất acid lactic

từ đường với hàm lượng từ 85-98% và một lượng nhỏ sản phẩm phụ khác Vi khuẩn này thể hiện hoạt tính phân giải protein rất yếu trong sữa

- Chủng Lactobacillus delbrueekii bulgaricus, Lacrobacillus acidophilus

Đây là hai chủng vi khuẩn lactic được sử dụng phổ biến trong sản xuất sữa

chua L.bulgaricus là một vi khuẩn lên men điển hình được phân lập từ sữa chua còn L acidophilus là vi khuẩn lactic đường ruột Các chủng không có khả năng sử dụng raffinoza và stachyoza L.bulgaricus thuộc nhóm vi khuẩn lên men đồng hình sản xuất 1,7% D(-) acid lactic trong sữa còn L acidophilus sản xuất từ 0,3-1,9%

DL acid lactic

L.bulgaricus thể hiện hoạt tính phân giải protein trung bình trong sữa dẫn

đến sự tích lũy các acid amin tự do cao

- Chủng Bifidobacteria.:

Các vi khuẩn Bifidobacteria không thuộc nhóm Clostridium của các vi khuẩn

Gram dương giống như các vi khuẩn khác Tế bào của vi khuẩn này có dạng hình que, hơi cong, có phân nhánh, không điển hình Mặc dù vậy người ta vẫn xem chúng như là các vi khuẩn lactic vì có khả năng tạo ra phần lớn acid lactic trong quá trình lên men

Bifidobacteria không phát triển trong môi trường sữa bò do trong sữa bò

thiếu các yếu tố sinh trưởng như N_axetyl_D_glucozamin

Qua một số tìm hiểu về đặc điểm sinh trưởng và phát triển của các vi khuẩn

có khả năng lên men tạo sữa chua ta thấy việc phối hợp một số chủng vi khuẩn lactic với nhau sẽ góp phần làm tăng khả năng lên men của sữa chua

1.2 Tổng quan về sữa bò.[2, 8]

1.2.1 Giá trị dinh dưỡng của sữa

Sữa là một trong những sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao Trong sữa có đầy đủ tất cả các chất dinh dưỡng cần thiết và dễ được cơ thể hấp thụ Ngoài ra các thành phần chính là protein, lactoza, lipid, muối khoáng còn có các vitamin chủ yếu, các enzim và các nguyên tố vi lượng không thể thay thế

Protein của sữa rất đặc biệt, chứa nhiều các axit amin Cơ thể người có thể sử dụng protein sữa để tạo thành hemoglobin dễ dàng hơn loại protein thực phẩm nào khác Độ tiêu hóa protein sữa là 96-98%

Lipid của sữa giữ vai trò quan trọng trong dinh dưỡng Khác với chất béo động vật và thực vật, chất béo sữa chứa nhiều nhóm axit béo khác nhau, chứa nhiều vitamin và có độ tiêu hóa cao do nhiệt độ nóng chảy thấp và chất béo ở dạng các cầu mỡ có kích thước nhỏ

Hàm lượng muối canxi và phospho trong sữa cao, giúp cho quá trình tạo thành xương và phát triển của não

Sữa là nguồn cung cấp vitamin

Sữa còn có tác dụng chữa bệnh, giải độc và là thức ăn tự nhiên có đầy đủ dưỡng chất cần thiết nhất

1.2.2 Một số thành phần của sữa

1.2.2.1 Nước

Nước trong sữa bao gồm nước tự do và nước liên kết:

Nước tự do chiếm 96-97% tổng lượng nước nó có thể tách trong quá trình cô đặc, sấy vì không có liên kết hóa học với chất khô

Nước liên kết chiếm một tỉ lệ nhỏ, khoảng 3-4% Hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào các thành phần trong hệ keo: protein, các phosphatit, polysacarit…nước liên kết thường gắn với các nhóm như –NH2, -COOH, OH, =NH, -CO-NH-,…

Dạng đặc biệt của nước liên kết là nước kết tinh với lactoza dưới dạng

C12H22O11.H2O

1.2.2.2 Chất khô

Là bao gồm các thành phần của sữa trừ nước:

- Lipid: lipid của sữa bao gồm các chất béo, các photphattit, glicolipit, steroit Trong đó chất béo sữa được coi là thành phần quan trọng Về mặt dinh dưỡng, chất béo có độ sinh năng lượng cao, có chứa các vitamin hòa tan trong chất béo như A, D, E Đối với các sản phẩm sữa lên men, chất béo ảnh hưởng đến mùi vị trạng thái của sản phẩm Có tới 98-99% chất béo sữa là các triglixerit, 1-2% còn lại

là các phospholipit, cholesterol, caroten, vitamin A, D, E và K Các acid béo chiếm tới 98-99% tổng chất béo của sữa, đa số là acid béo no và có phân tử lượng thấp

- Protein của sữa: Protein của sữa chia làm 2 loại: protein hòa tan gồm albumin, imunoglubomin, lisozim, lactoferin,… Và protein ở trạng thái keo không bền gồm một phức hệ mixen hữu cơ của các caseinat và canxi phosphat

- Lactoza: chiếm vị trí hàng đầu trong gluxit của sữa lactoza tồn tại ở dạng

tự do và cả dạng liên kết với các protein và các gluxit khác

- Các muối: Do trong sữa có nhiều K, Na, Mg, Ca và các anion khác của các acid phosphoric, limonic, clohydric, nên trong sữa có nhiều loại muối khác nhau Các muối canxi có ý nghĩa quan trọng trong chế biến các sản phẩm sữa, nếu sữa có hàm lượng canxi cao thì sẽ dễ bị đông tụ bởi retin Các muối của acid phosphoric là những hợp chất đệm điển hình cho việc giữ cân bằng hệ muối và hệ keo của sữa.

1.2.2.3 Các vitamin

Các vitamin trong sữa tương đối nhiều bao gồm cả vitamin tan trong nước và tan trong dầu nhưng hàm lượng tương đối thấp Để thành phần vitamin nhiều hơn người ta bổ sung thêm một số vitamin cần thiết trong quá trình chế biến các sản phẩm sữa

1.2.2.4 Các chất khoáng

Các chất khoáng trong sữa là hàm lượng tro Bao gồm các nguyên tố Ca, Mg,

Na, K, Fe, Cu, Co, Ni, I, P, S, …trong đó các nguyên tố Ca, Mg, Na, K, P, S chiếm

tỉ lệ cao hơn cả

1.2.2.5 Các enzym

Trong sữa có chứa các enzym thường gặp trong tự nhiên Chúng có mặt trong sữa từ tuyến sữa, từ vi sinh vật, từ con người chủ động đưa vào các loại vi

khuẩn, nấm men hoặc enzym Tất cả các loại enzym sữa và dùng trong chế biến sữa được chia thành 6 nhóm: Oxydoreductaza, transpheraza, hydrolaza, liaza, izomeraza, ligaza

1.2.3 Một số sản phẩm chế biến từ sữa

Các sản phẩm chủ yếu của sữa như: sữa tươi, sữa bột, sữa đặc có đường, kem, pho mát, bơ…

1.2.3.1 Sữa tươi thanh trùng

Đây là sản phẩm sử dụng rộng rãi vì phù hợp với thị hiếu người sử dụng và

có nhiều ưu điểm về chất lượng, sữa tươi giữ được mùi vị và giá trị tự nhiên Tùy vào thời gian bảo quản ta có thể chế biến thành sữa tươi thanh trùng hay tiệt trùng

Về cơ bản sữa tiệt trùng và thanh trùng là giống nhau chỉ khác nhau ở chế độ xử lí nhiệt nhưng do các chất thành phần đều bị ảnh hưởng bởi nhiệt nên giá trị dinh dưỡng của 2 sản phẩm khác nhau Nhìn chung sữa thanh trùng ít bị tác động của nhiệt nên giữ được đặc tính tự nhiên nhiều hơn sữa tiệt trùng

Hình 1.4 Sữa tươi

Gia nhiệt

Đồng hóa

Sữa nguyên liệu

1.2.3.2 Sữa đặc có đường

Là sản phẩm được chế biến từ sữa tươi có bổ sung đường, cô đặc ở thiết bị chân không ở nhiệt độ 50-60oC Có thể bổ sung 100-200g đường kính cho 1 lít sữa tươi Hàm lượng đường cao làm tăng áp suất thẩm thấu của sữa, ức chế hoạt động của vi sinh vật

Thành phần hóa học của sữa đặc có đường:

Chứa các vitamin, enzym, các nguyên tố vi lượng không thay thế

Hình 1.6 sơ đồ công nghệ chế biến sữa đặc

Nhận sữa, lọc, làm lạnh

Tiêu chuẩn hóa sữa NL

Thanh trùng

Đồng hóa Làm lạnh kết tinh Rót hộp

Cô đặc

Hình 1.7: Cà phê và hạt cà phê

1.2.3.3 Sữa bột

Sữa bột được sử dụng rất rộng rãi với nhiều mục đích khác nhau như:

- Sản xuất sữa hoàn nguyên

- Dùng trong sản xuất bánh mì để tăng độ nỡ, độ tươi của bánh

- Dùng thay thế trứng trong bánh mì ngọt

- Dùng trong công nghệ sản xuất sôcôla

- Nguyên liệu cho sản xuất sữa hỗn hợp cho trẻ em

Một trong những tính chất quan trọng của sữa bột là độ hòa tan, nó biểu hiện khả năng phục hồi của sữa, tức là khả năng protein của sữa phân tán trở lại, tạo thành dung dịch keo bền vững

Sữa bột bảo quản được lâu, sử dụng thuận tiện do hàm lượng ẩm tương đối thấp nên được người tiêu dùng quan tâm

1.3 Tổng quan về cà phê.[3, 6, 12]

1.3.1 Khái quát chung về cà phê

Lợi ích của cà phê:

Các kết quả nghiên cứu cho thấy, cà

phê có những tác dụng sau:

- Giải khát, chữa bệnh: chữa bệnh

đường ruột, điều hòa huyết áp, kích

thích tiêu hóa, tăng cường hoạt động

của chức năng tuần hoàn…

- Kích thích hưng phấn do chứa

chất cafein Cà phê là thức uống kích

thích thần kinh, uống cà phê trí óc sẽ

minh mẫn hơn và thông qua kích thích

thần kinh thì các hoạt động khác của cơ

thể cũng được tăng cường như:trợ tim,

xúc tiến tuần hoàn máu, thông tiểu

- Cung cấp năng lượng, vitamin, khoáng chất…trong nước cà phê có chứa đáng kể một lượng vitamin nhóm B và PP do chất trigonellin chuyển hóa thành trong quá trình rang

Nhu cầu về cà phê trên thế giới ngày càng tăng và ngày nay cà phê càng trở thành thức uống phổ biến Những nước tiêu thụ cà phê nhiều: Mỹ, Anh, Pháp, Đức,

Ý, Tây Ban Nha, Hà Lan, Ba Lan, Bỉ, Trung Quốc, Hàn Quốc, Singapo…

Hiện nay ở Việt Nam cà phê là một trong những mặt hàng nông sản xuất khẩu lớn

cà phê Việt Nam đã có mặt ở nhiều nước trên thế giới, đứng thứ 2 sau Brazil

Các giống cà phê hiện nay:

Cây cà phê chè đầu tiên mọc hoang dại ở vùng Abyssinia, Ethiopia, châu Phi Được đưa sang Ả Rập từ thế kĩ 13-14, thế kỉ 17 được đưa sang Ấn Độ… chỉ trong vòng nữa thế kỉ, cây cà phê đã xuất hiện vòng quanh thế giới

Có 3 giống cà phê được trồng chủ yếu là giống cà phê chè(coffee arabica), giống cà phê vối(coffee robusta), giống cà phê mít(coffee chari)

- Giống cà phê chè:

Xuất xứ từ Brazil, năng chịu

lạnh Nhân hình tròn, nhỏ Có hương

thơm hơn các loại cà phê khác Hàm

lượng cafein khoảng 1,3-1,7%

- Giống cà phê vối:cây nhỏ lá nhỏ,

hoa màu trắng có hương thơm, có khả

Xuất xứ ở Công Gô, dễ trồng, chịu

được điều kiện vùng đất xấu, cho năng

suất cao hơn cà phê chè nhưng không

chịu được lạnh Nhân hình trứng, to Hàm

lượng cafein khoảng 2,0-3,6% Loại này

phù hợp cho sản xuất cà phê hòa tan

- Giống cà phê mít:

Cây cao 8- 10 m, lá to, quả mọng, năng suất cao, khả năng sinh trưởng tốt ở những vùng đất xấu Hương thơm kém, vị đắng mạnh Hàm lượng cafein khoảng 0.8-1.2%

Hình 1.8 Cây cà phê

1.3.2 Thành phần hóa học của nhân cà phê

Bảng 1.1.Thành phần khối lượng của quả cà phê tươi

Trong nhân cà phê có chứa khoảng 30-40 cấu tử thơm, thành phần và tính chất các cấu tử chính như sau.:

Bảng 1.3 Các cấu tử chất thơm trong hạt cà phê

1.3.3 Một số sản phẩm chế biến của cà phê.[3]

1.3.3.1.Công nghệ sản xuất cà phê nhân

Có 2 phương pháp sản xuất cà phê nhân: phương pháp ướt và phương pháp khô

- Phương pháp khô chế biến đơn giản nhưng phụ thuộc vài thời tiết và thời gian chế biến dài

- Phương pháp ướt: sản xuất chủ động hơn nhưng tốn nhiều thiết bị, nước và năng lượng Tuy nhiên, sản xuất theo phương pháp này rút ngắn được thời gian chế biến và cho sản phẩm có chất lượng cao hơn

Thông thường người ta sản xuất bằng cách kết hợp 2 phương pháp với nhau Quy trình sản xuất kết hợp:

Hình 1.9 Quy trình sản xuất cà phê nhân

Quả cà phê tươi

Cà phê nhân

1.3.3.2 Công nghệ sản xuất cà phê rang xay

Cà phê nhân được gia nhiệt để thoát nước tự do trong hạt và các phản ứng tạo màu và mùi xảy ra tạo sự đặc trưng cho cà phê Các biến đổi hóa lí xảy ra làm thay đổi thành phần trạng thái của hạt cà phê Tiến hành xay để giảm kích thước hạt

cà phê, phá vỡ cấu trúc hạt để tạo điều kiện cho quá trình trích li

Hình 1.10 Quy trình sản xuất cà phê rang xay

Phối trộn