Lên men sữa chua

Lên men sữa chua

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÀI TẬP LỚN

DINH DƯỠNG

Đề tài: “Biến đổi dinh dưỡng của sữa trong

sản xuất sữa chua - yaourt”

Giảng viên hướng dẫn : Trần Thị Thu Trà

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hoàng Long - 20604220

Nguyễn Bảo Đăng - 60900555

Nguyễn Duy Hiếu - 60900812

TPHCM, 1/6/2011

Muïc luïc:  CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ SỮA CHUA - YAOURT ………2

 CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA – YAOURT……… …… 9

 CHƯƠNG 3: BIẾN ĐỔI DINH DƯỠNG 10

 CHƯƠNG 4 : CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM YAOURT……… 21

 CHƯƠNG 5 : CÔNG DỤNG SẢN PHẨM YAOURT……….22

 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……….24

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ SỮA CHUA - YAOURT

 Sữa lên men yaourt là một sản phẩm rất nổi tiếng thế giới.Nó được những người dumục vùng phát hiện từ xưa Ngày nay, yaourt được tiêu thụ mạnh tại các nước vùng ĐịaTrung Hải, trung tâm châu Âu và Châu Á

1 Định nghĩa sữa chua - yaourt:

Sữa chua - yaourt (sữa lên men) là tên gọi chung cho các sản phẩm chế biến từ sữa nhờ quá trình lên men bởi: nhóm vi khuẩn lactic hoặc tổ hợp vi khuẩn lactic và nấm men

2 Phân loại:

 Trên thị trường hiện nay, sản phẩm yaourt rất đa dạng về chủng loại Cấu trúc và mùi vịyaourt luôn được các nhà sản xuất thay đổi để phù hợp với thị hiếu và thói quen sử dụng của khách hàng tại các nước khác nhau Sản phẩm yaourt được phân loại như sau:

2.1 Dựa trên cấu trúc, mùi vị có 5 loại:

 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 lý rồi được rót vào bao

bì Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông (coagulum) vàtạo 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 phân hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học Trong quy trinh sản xuấtyaourt dạng khuấy, sữa nguyên liệu được xử lý và cấy giống rồi lên men trong thiết

bị chuyên dụng, tiếp theo là quá trình làm lạnh và rót sản phẩm vào bao bì Yaourtdạng 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 có dạng lỏng, khi sửdụng người tiêu dung không cần dùng muỗng Điểm khác biệt là quá trình lên men,người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn và phương pháp đồng hóa đẻ phá hủy cấutrúc gel của khối đông và làm giảm dộ 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 dung, tiếp theo hỗn hợpsau lên men sẽ được đem đi xử lý và lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm(hardening) rồi bao gói

 Yaourt cô đặc (concertrated yaourt): quy trình sản xuất bao gồm các giai đoạn như

lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và bao 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 làstrained yaourt hay labneh

Ngày nay, để đa dạng hóa 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

2.2 Dựa trên hàm lượng chất béo có 3 loại:

 Một khóa phân loại khác cho yaourt là dựa vào hàm lượng chất béo trong sảnphẩm 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, sảnphẩm yaourt có thể chia thành ba nhóm như sau:

 Yaourt béo (fat yaourt): hàm lượng chất béo trong sản phẩm không thấp hơn3%

 Yaourt “bán gầy “(partially skimmed yarourt): hàm lượng chất béo nằmtrong khoảng 0,5% - 3,0%

 Yaourt gầy (skimmed yaourt): hàm lượng chất béo không lớn hơn 0,5%.

3 Nguyên liệu:

3.1 Sữa:

o Yaourt có thể được sản xuất từ sữa tươi, sữa bột, sữa cô đặc, sữa hoàn nguyên

(reconstituted milk ) hoặc sữa tái chế (recombined milk ).

o Dùng sữa tươi để sản xuất yaourt: 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 VSV trong sữa tươi càng thấp càng tốt

 Không chứa thực thể khuẩn (bacteriophage).

 Không chứa kháng sinh

 Không chứa các enzim

 Không chứa dư lượng hóa chất có nguồn gốc từ quá trình tẩy rửa và vệ sinh dụng cụ hoặc thiếc bị đựng sữa

o Hàm lượng các chất trong sữa bò:

o Protein:

o Chất béo:

o Khoáng:

 Hàm lượng khoáng trong sữa: 8÷10 g/l

 Chiếm hàm lượng cao (khoáng đa lượng): Ca, P, Mg, K, Na, Cl…

 Chiếm hàm lượng thấp (khoáng vi lượng): Zn, Fe, I, Cu, Mo…

o Vitamin: hàm lượng một số vitamin trong sữa bò (mg/l)

3.2 Đường:

o Để tăng vị ngọt cho yaourt, người ta bổ sung đường (glucose, saccharose…)

vào sữa trong quá trình chế biến Đường có thể được bổ sung trực tiếp hoặc dưới dạng puree trái cây

 Đường lactose:

 α - lactose monohydrate C12H22O11.H2O (ngậm 1 phân tử)

 β - lactose anhydrous C12H22O11 (khan)

o Đối với những sản phẩm dành cho người ăn kiêng, các nhà sản xuất sử dụng,

chất tạo ngọt (sweetener), thông dụng nhất là aspartame

3.3 Trái cây:

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) và puree có bổ sung thêm đường Hàm lượng đường trong puree thường chiếm

50÷55%

3.4 Phụ gia:

 Một số sản phẩm yaourt còn được bổ sung thêm hương liệu và chất màu trong quá trình sản xuất Tùy theo tình hình của mỗi quốc gia mà bảng danh mục cácphụ gia hương 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 xácđịnh bằng phương pháp thực nghiệm.

3.5 Vi sinh vật trong sản xuất yaourt:

 Chất lượng sữa chua phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của chủng Đối vớitừng loại sữa chua, người ta dùng các chủng khác nhau, đảm bảo sao cho sữachua có mùi vị đặc trưng

 Một số chủng vi sinh vật thường dùng: Streptococcus lactic, Streptococcus

cremoric, Streptococcus diacetyl lactic, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus…

 Trong quá trình lên men, các chủng vi sinh vật này không chỉ sản sinh ra acidlactic mà còn các acid bay hơi, khí CO2, este, diacetyl Kết quả tạo cho sảnphẩm có mùi thơm đặc trưng Vi khuẩn cần thiết trong quá trình chế biến yaourt

là Streptococcus Thermophilus và Lactobacillus Bulgaricus

 Hai loài vi khuẩn nói trên thuộc loài vi khuẩn hiếu khí và chịu được môi trường

có độ acid thấp (pH = 4 ÷ 4,5)

 L.bulgaricus có khả năng thủy phân casein thành một số acid amin do đó tạo

điều kiên cho S.thermophilus phát triển.

 Trong sản xuất sữa chua bằng nuôi cấy hỗn hợp hai loài trên cho thấy: ở giai

đoạn đầu của quá trình sản xuất, pH của sữa thích hợp cho loài Streptococcus

hoạt động chiếm ưu thế và đảm bảo cho quá trình lên men lactic được bắt đầu

 Hoạt động các enzyme phân hủy casein của Lactobacillus kích thích sự phát triển của Streptococcus, độ acid tăng lên Ph của sữa thay đổi làm cho

Streptococcus khó phát triển Lúc này Lactobacillus sẽ thay thế chỗ và sự vón

cục của sữa bắt đầu

 Sữa chua có thể được sản xuất từ sữa tươi tự nhiên hoặc sữa bột hòa tan với sữa tươi Sau khi thanh trùng ở nhiệt độ 950C, sữa được làm lạnh đến nhiệt độ 42 –

460C và cấy hai loại vi khuẩn trên để thực hiện quá trình lên men ở nhiệt độ 40 –

500C trong thời gian 2 – 3h

 Để sản phẩm có độ chua nhẹ và thơm, người ta có thể sử dụng tế bào của vi

khuẩn Streptococcus ở giai đoạn non và khi môi trường lên men có độ acid thấp Ngược lại, muốn sữa chua có độ acid cao thì cần sử dụng tế bào Streptococcus già hơn hoặc sử dụng Lactobacillus

 Nhiều người cho rằng Streptococcus tạo ra acid lactic còn Lactobacillus quyết

định mùi vị và cấu trúc sản phẩm, nhưng cũng có giả thuyết cho rằng

Streptococcus thúc đẩy nhiều quá trình sinh hoá tạo hương thơm đặc trưng

 Khi lấy từng giống riêng lẻ thì mùi vị và cấu trúc không bằng sự kết hợp cân đốigiữa 2 loài Do đó, tỷ lệ giữa 2 giống thích hợp nhất là 1:1

 Lactobacillus bulgaricus là vi khuẩn lên men điển hình, phát triển tốt ở nhiệt độ

45 ÷ 500C trong môi trường có độ acid cao và có thể tạo đến 2,7% acid lactic từđường lactose

 Streptococcus thermophilus là vi khuẩn lactic chịu nhiệt lên men điển hình, phát

triển tốt ở nhiệt độ 500C và sinh sản tốt ở nhiệt độ 37 ÷ 400C nhưng chỉ phát

triển được trong môi trường có độ acid thấp hơn Lactobacillus bulgaricus

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA – YAOURT

CHƯƠNG 3: BIẾN ĐỔI DINH DƯỠNG

 Ly tâm phân riêng:

o 1 dòng sữa gầy (0,1% béo)

o 1 dòng cream (40% béo)

 Tùy theo hàm lượng yêu cầu Phối trộn:

o 1 phần cream

o Sữa gầy

2 Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô:

 Theo Bourgeois và Larpent (1989), tổng hàm lượng chất khô tối ưu cho quá trình lên men trong sản xuất yaourt là từ 14÷16% Thực tế, mỗi nhà sản xuất sẽ chọn một giá trị thích hợp cho sản phẩm của mình Thông thường, sữa tươi có hàm lượng chất khô khoảng 11,5 ÷ 12,7% Để tăng hàm lượng chất khô trong sữa tươi, chuẩn bị cho quá trình lên men, ta có thể chọn một trong những giải pháp thông dụng dưới đây:

 Trong sữa bò tươi, hàm lượng chất khô: 11,5 - 12,7%

 Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô trong sữa nguyên liệu: 14 ÷ 16%

 Phương pháp:

 Cô đặc trong điều kiện chân không Cô đặc sữa trong điều kiện chân không để làm bay hơi đi một lượng nước nhất định Thể tích sữa sau quátrình cô đặc thường giảm đi từ 10÷20% Khi đố, tổng hàm lượng chất khô trong sữa sẽ tăng từ 1,5÷3,0% Các nhà sản xuất có thể sử dụng thiết

bị bài khí, kết hợp cô đặc sữa trong điều kiện chân không

 Bổ sung thêm bột sữa gầy vào sữa tươi: hàm lượng bột sữa gầy sử dụng thường không cao hơn 3% so với khối lượng sữa tươi

 Bổ sung thêm sữa cô đặc vào sữa tươi

 Xử lý sữa gầy bằng phương pháp siêu lọc (ultra-filtration) trên thiết bị membrane Dòng sản phẩm không qua màng (retentate) thoát ra từ thiết

bị siêu lọc có hàm lượng chất khô cao sẽ được sử dụng để bổ sung vào sữa tươi

 Tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu và thiết bị sẵn có mà mỗi nhà máy sẽ chọn một giải pháp thích hợp cho việc hiệu chỉnh tổng hàm lượng chất khô trong nguyên liệu sữa tươi

3 Bài khí:

 Giảm lượng chất khí hòa tan

 Hàm lượng chất khí hòa tan trong sữa nguyên liệu càng thấp càng tốt Khi đó, hiệu quả của các quá trình đồng hóa và thanh trùng sẽ tăng, các hợp chất bay hơi có mùi khó chịu trong sữa sẽ được tách bỏ và chất lượng sản phẩm yaourt sẽ tốt hơn

Nếu như các nhà sản xuất bổ sung bột sữa gầy vào sữa tươi để hiệu chỉnh hàm lượng chất khô, sự khuấy trộn hỗn hợp sẽ làm gia tăng lượng khí hòa tan trong sữa Khi đó, trong quá trình sản xuất bắt buộc phải có quá trình bài khí

5 Xử lý nhiệt:

 Mục đích của quá trình xử lý nhiệt là tiêu diệt hoặc ức chế đến mức tối đa hệ VSV

và các enzyme có trong sữa

 Ngoài ra, quá trình này còn làm biến tính sơ bộ các protein sữa, đặc biệt là các wheyprotein Nhờ đó, trong quá trình lên men lactic, khối đông được hình thành với cấu trúc ổn định, hạn chế sự thoát huyết thanh ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản yaourt Theo Bylund Gosta (1995), đó là β-lactoglobulin – thành phần chính trong whey protein – đã tương tác với κ – casein trong cấu trúc micelle làm cải thiện cấu trúc khối đông của yaourt

 Quá trình xử lý nhiệt thường được thực hiện trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng hoặc ống lồng Chế độ xử lý là 90 ÷ 950C trong 3 ÷ 5 phút

6 Lên men lactic:

 Diễn ra trong tế bào chất của vi khuẩn

 Lactose được chất mang-protein (enzyme permease) vận chuyển qua màng

 Trong sản xuất yaourt, người ta sử dụng nhóm vi khuẩn lactic lên men đồng hình

Hai loại phổ biến nhất là Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus

Trong thực tế, chúng có thể sống cộng sinh với nhau (symbiosis) Thông thường, tỷ

lệ giữa cầu khuẩn và trực khuẩn trong canh trường giống là 1 :1 hoặc 2 :1 Tuy nhiên, tỷ lệ này có thể thay đổi tùy thuộc vào hoạt tính của chuấn sử dụng và những yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm

 Hiện nay, các nhà máy sản xuất yaourt với năng suất lớn thường mua chế phẩm vi khuẩn lactic để sử dụng Như vậy, họ không cần đầu tư chi phí nhân công, nhà xưởng và nguyên liệu cho quá trình giữ giống và nhân giống tại nhà máy Để rút ngắn thời gian lên men và tiết kiệm lượng chế phẩm vi khuẩn cần dùng, các nhà sảnxuất thường hoạt hóa vi khuẩn giống trên môi trường được pha chế từ bột sữa gầy Hàm lượng chất khô trong môi trường hoạt hóa dao động từ 9÷12% Trước khi hoạt hóa giống, môi trường cần phải được thanh trùng ở 90÷950C trong thời gian 30÷45 phút Quá trình hoạt hóa được thực hiện trong thiết bị vô trùng có dạng hình trụ, đáycôn và được chế tạo bằng vật liệu thép không rỉ Nhiệt độ hoạt hóa được duy trì ở

430C Quá trình được xem là kết thúc khi độ chua canh trường đạt 85÷900D

 Giống vi khuẩn lactic sau khi được hoạt hóa, được cấy vào bồn chứa sữa nguyên liệu (trường hợp sản xuất yaourt truyền thống) hoặc bồn lên men (trường hợp sản xuất yaourt dạng khuấy hoặc yaourt uống) Sau quá trình nhân giống hoặc hoạt hóa giống, nếu chưa sử dụng ngay, ta cần làm lạnh giống để hạn chế sự gia tăng nhanh

độ chua của canh trường Việc tăng nhanh độ chua của canh trường giống sẽ ức chế hoạt tính lên men của vi khuẩn lactic Trường hợp giống được sử dụng trong 6 giờ

tiếp theo, ta chỉ cần làm lạnh canh trường về nhiệt độ 10 ÷ 120C Nếu thời gian bảo quản giống dài hơn 6 giờ, nhiệt độ canh trường nên được duy trì ở 50C.

 Cần chú ý là khi tiến hành cấy giống, ta nên cho cánh khuấy của thiết bị hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định để phân bố đều các tế bào vi khuẩn lactic trong môi trường sữa Nhờ đó, quá trình lên men sẽ diễn ra nhanh và đồng đều hơn

 Đối với các sản phẩm Yaourt :

a Sản phẩm Yaourt truyền thống :

 Sau khi cấy giống vi khuẩn, môi trường sẽ được đảo trộn và gia nhiệt lên đến 43- 470C rồi đưa qua thiết bị rót vào bao bì và đóng nắp Các thiết bị đều làm việc trong môi trường vô trùng để tránh nhiễm vi sinh vật từ môi trường ngoài vào sữa Hiện nay, người ta thường sử dụng loại bao bì nhựa với khối lượng sản phẩm 200g/ 1 bao bì cho loại yaourt truyền thống

 Tiếp theo, các bao bì chứa hỗn hợp sữa và giống vi khuẩn lactic được đưa vào phòng lên men Nhiệt độ lên men tối ưu thường là 42 - 430C Mặc dù sữa được đựng trong các bao bì kín nhưng phòng lên men phải luôn được vệ sinh sạch sẽ Người ta sử dụng không khí vô trùng có qua hệ thống vi lọc membrane để thôngkhí cho phòng lên men

 Thời gian lên men phụ thuộc vào chủng vi khuẩn sử dụng, trạng thái sinh lý của giống và yêu cầu về độ chua của yaourt thành phẩm Trên môi trường sữa, thời

gian thế hệ Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus khoảng 20

-30 phút Thông thường, quá trình lên men kết thúc sau 2,5 - 3 giờ Độ chua yaourt đạt 70-800D

 Tiếp theo, ta cần làm lạnh môi trường lên men để ổn định cấu trúc gel của sản phẩm, tránh hiện tượng tách huyết thanh trong sản phẩm, đồng thời làm chậm tốc độ sinh tổng hợp acid lactic của vi khuẩn Các bao bì chứa yaourt sẽ được đưa vào phòng làm lạnh để đưa yaourt về nhiệt độ 18 - 200C trong vòng 30 - 40 phút Cuối cùng, ta hạ nhiệt độ yaourt xuống 40C và bảo quản sản phẩm trong kho lạnh ở nhiệt độ 2 - 40C

 Các nhà máy sản xuất sản phẩm yaourt truyền thống với năng suất lớn, người ta

sử dụng dây chuyền thiết bị hoạt động liên tục Sữa tươi đã cấy giống vi khuẩn được bơm vào máy rót Tiếp theo, các bao bì chứa hỗn hợp sữa - giống vi khuẩnđược đi qua máy đóng nắp rồi lên hệ thống băng tải đi vào phòng lên men Thời gian lưu của chúng trong phòng lên men là 2,5 - 3 giờ Sau đó, các băng tải sẽ tiếp tục đưa chúng vào phòng lạnh để hạ nhiệt độ đạt giá trị yêu cầu rồi đi đến kho bảo quản lạnh

 Đối với sản phẩm yaourt truyền thống có bổ sung hương liệu, trên hệ thống đường ống vận chuyển sữa từ bồn cấy giống đến máy rót vào bao bì và đóng nắp, người ta sẽ bổ sung phụ gia vào Lượng phụ gia bổ sung được xác định bằng phương pháp thực nghiệm

b Sản phẩm yaourt dạng khuấy :