SỮA TƯƠI NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ THÀNH PHẦN

Nước Trong sữa nước chiếm 85,5 – 89,8%. Chủ yếu tồn tại ở hai dạng chính: Nước tự do chiếm 96 – 97% tổng lượng nước. Nó có thể dễ dàng tách ra khỏi sữa trong quá trình cô đặc hoặc sấy vì nó không có liên kết hóa học với chất khô. Nước liên kết chiếm 3 – 4%. Nó rất khó tách khỏi sữa do tồn tại các liên kết hóa học. Chất béo Chất béo là một trong những thành phần quan trọng nhất của sữa. Về mặt dinh dưỡng, chất béo có khả năng sinh năng lượng cao, có chứa các vitamin hòa tan trong chất béo ( A, D, E, K ) Trong sữa có 18 axit béo. Các axit béo chiếm 98 – 99% tổng chất béo trong sữa, 1 – 2% còn lại là các photpholipit, vitamin tan trong chất béo, carotene.. Hàm lượng chất béo trong sữa thay đổi ở một pham vi khá rộng. Có loại sữa ít béo chứa 3g chất béo trong 100ml sữa, có loại sữa có hàm lượng chất béo cao chữa 5 – 6g chất béo trong 100ml sữa. Chất béo sữa thường chiếm từ 2,5 – 6% trong sữa, đối với sữa bò hàm lượng chất béo là 3,9%. Protein Protein được tạo thành từ 20 loại axit amin, trong đó có 8 loai axit amin cần thiết cho trẻ em. Những axit amin thiết yếu này giúp cơ thể có thể phát triển và bảo vệ da, tóc và cơ Hàm lượng Protein trung bình trong sữa bò là 3,5%. Protein trong sữa là một chất đạm hoàn thiện nhất, vì nó chứa đầy đủ các loại axit amin đặc biệt là các loại axit amin không thay thế được Trong cấu trúc, thành phần protein sữa rất đa dạng, gồm có các chất sau: casein, βlactoglobumin, αlactalbumin, Imunoglobumin và một số thành phần khác. Sữa bò gồm hai loại protein là: whey protein ( protein tan trong nước) và casein (protein không tan trong nước). Trong đó casein chiếm 80% protein trong sữa. Nước Trong sữa nước chiếm 85,5 – 89,8%. Chủ yếu tồn tại ở hai dạng chính: Nước tự do chiếm 96 – 97% tổng lượng nước. Nó có thể dễ dàng tách ra khỏi sữa trong quá trình cô đặc hoặc sấy vì nó không có liên kết hóa học với chất khô. Nước liên kết chiếm 3 – 4%. Nó rất khó tách khỏi sữa do tồn tại các liên kết hóa học. Chất béo Chất béo là một trong những thành phần quan trọng nhất của sữa. Về mặt dinh dưỡng, chất béo có khả năng sinh năng lượng cao, có chứa các vitamin hòa tan trong chất béo ( A, D, E, K ) Trong sữa có 18 axit béo. Các axit béo chiếm 98 – 99% tổng chất béo trong sữa, 1 – 2% còn lại là các photpholipit, vitamin tan trong chất béo, carotene.. Hàm lượng chất béo trong sữa thay đổi ở một pham vi khá rộng. Có loại sữa ít béo chứa 3g chất béo trong 100ml sữa, có loại sữa có hàm lượng chất béo cao chữa 5 – 6g chất béo trong 100ml sữa. Chất béo sữa thường chiếm từ 2,5 – 6% trong sữa, đối với sữa bò hàm lượng chất béo là 3,9%. Protein Protein được tạo thành từ 20 loại axit amin, trong đó có 8 loai axit amin cần thiết cho trẻ em. Những axit amin thiết yếu này giúp cơ thể có thể phát triển và bảo vệ da, tóc và cơ Hàm lượng Protein trung bình trong sữa bò là 3,5%. Protein trong sữa là một chất đạm hoàn thiện nhất, vì nó chứa đầy đủ các loại axit amin đặc biệt là các loại axit amin không thay thế được Trong cấu trúc, thành phần protein sữa rất đa dạng, gồm có các chất sau: casein, βlactoglobumin, αlactalbumin, Imunoglobumin và một số thành phần khác. Sữa bò gồm hai loại protein là: whey protein ( protein tan trong nước) và casein (protein không tan trong nước). Trong đó casein chiếm 80% protein trong sữa.

Chương 1 TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU

1.1.Một số khái niềm về sữa

1.1.1. Sữa tươi nguyên liệu

Có nhiều khái niệm về sữa khác nhau:

- Sữa là một chất lỏng màu trắng đục tiết ra từ các loài động vật có vú cung cấp chất dinhdưỡng hoàn chỉnh cho các cơ thể sơ sinh

- Theo TCVN 7405:2009: sữa tươi nguyên liệu là sữa được lấy từ động vật cho sữa (trâu ,

bò, dê ) mà không bổ sung hay rút bớt các thành phần của sữa và chưa được xử lý nhiệt

độ cao hơn 40

- Nhưng khái niệm chung nhất cho là: Sữa tươi nguyên liệu là sữa được vắt từ bò và lànguồn dinh dưỡng tự nhiên hữu ích Nó vốn giàu dinh dưỡng, cung cấp các chất đạm,vitamin, khoáng chất cần thiết cho nhu cầu dinh dưỡng hằng ngày của cơ thể

Hình 1.1 Sữa tươi nguyên liệu

1.1.2. Sữa tươi tiệt trùng

Sản phẩm được chế biến bằng cách bổ sung nước với một lượng cần thiết vào sữadạng bột, sữa cô đặc hay sữa tươi để thiết lập lại tỷ lệ nước và chất khô thích hợp trongtrường hợp cao bổ sung các thành phần khác như nước quả, cacao, cà phê, chất phụ giathực phẩm thì thành phần chính phải là sữa đã qua tiệt trùng

Sữa tươi tiệt trùng áp dụng công nghệ mới hơn: Sữa tươi tiệt trùng thường được

xử lý bằng phương pháp tiệt khuẩn cực nhanh hay còn gọi là tiệt trùng tức là diệt khuẩncực nhanh bằng cách cho sữa chảy thành màng mỏng ở nhiệt độ cực cao (135 – 150 )trong một khoảng thời gian cực ngắn 3-15 giây, rồi làm lạnh ngay xuống ở 12,5 Chonên sản phẩm có thể được bảo quản ở nhiệt độ bình thường và thường có thời hạn sửdụng từ 6 tháng đến một năm

Hình 1.2 Các sản phẩm sữa tiệt trùng

1.2.Tính chất vật lý và cấu trúc hóa học của sữa tươi

Sữa tươi có màu trắng đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước, có vị đườngnhẹ và có mùi ít rõ nét Sữa thường có tính chất như sau:

1.3.Vai trò của sữa

Sữa được tạo ra làm nguồn dinh dưỡng ban đầu cho các con non mới sinh ra trướckhi chúng có thể tiêu hóa các loại thực phẩm khác Sữa được tiết ra ban đầu là sữa non.Sữa non có chứa các chất dinh dưỡng và các kháng thể từ cơ thể mẹ để cung cấp cho connon, do đó giúp chúng sinh trưởng và giảm nguy cơ mắc một số bệnh

Sữa tươi là thực phẩm giàu chất dinh dưỡng, giàu chất đạm và các vitamin,khoáng chất cần thiết từ thiên nhiên, rất tốt cho cơ thể Sữa tươi không những được dùngthường xuyên như một loại thức uống hằng ngày mà còn được dùng với nhiều hình thứckhác nhau như pha chế, trộn với trái cây, làm bánh và bổ sung thêm vào các món ăn đểlàm tăng hương vị cũng như giá trị dinh dưỡng của món ăn

Các chuyên gia dinh dưỡng và bác sĩ luôn khuyến khích uống sữa mỗi ngày đểtăng cường sức khỏe

 Sữa có tác dụng diệu kỳ đối với làn da và sắc đẹp người phụ nữ

 Giúp trẻ em phát triển toàn diện

 Giúp chống lão hóa ở người già

 Ngoài ra nó còn có tác dụng trong việc chữa trị một số bệnh Uống sữa thường xuyêngiúp tăng cường miễn dịch cho cơ thể

 Sữa có tác dụng nhuận tràng, bôi trơn rất tốt cho người bị táo bón

 Sữa có tác dụng làm giảm Cholestotorol máu

 Chất Kali trong sữa có thể duy trì ổn định huyết áp, từ đó giảm bớt nguy cơ tai biến

 Sữa có tác dụng bài trừ độc tố nhất định, có tác dụng ngăn cản sự hấp thụ kim laoijchì và Cd độc trong thức ăn

 Chất sắt, đồng và vitamin trong sữa giúp chống lão hóa

 Chất Canxi trong sữa giúp hỗ trợ hệ xương rất hiệu quả, giúp giảm nguy cơ loãngxương ở người già

 Chất kẽm trong sữa giúp vết thương mau lành.

 Thường xuyên uống sữa sẽ chống phòng chống xơ cứng động mạch

1.4.Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của sữa

1.4.1. Nước

Trong sữa nước chiếm 85,5 – 89,8% Chủ yếu tồn tại ở hai dạng chính:

 Nước tự do chiếm 96 – 97% tổng lượng nước Nó có thể dễ dàng tách ra khỏi sữa trongquá trình cô đặc hoặc sấy vì nó không có liên kết hóa học với chất khô

 Nước liên kết chiếm 3 – 4% Nó rất khó tách khỏi sữa do tồn tại các liên kết hóa học

1.4.2. Chất béo

Chất béo là một trong những thành phần quan trọng nhất của sữa

Về mặt dinh dưỡng, chất béo có khả năng sinh năng lượng cao, có chứa cácvitamin hòa tan trong chất béo ( A, D, E, K )

Trong sữa có 18 axit béo Các axit béo chiếm 98 – 99% tổng chất béo trong sữa, 1– 2% còn lại là các photpholipit, vitamin tan trong chất béo, carotene

Hàm lượng chất béo trong sữa thay đổi ở một pham vi khá rộng Có loại sữa ít béochứa 3g chất béo trong 100ml sữa, có loại sữa có hàm lượng chất béo cao chữa 5 – 6gchất béo trong 100ml sữa

Chất béo sữa thường chiếm từ 2,5 – 6% trong sữa, đối với sữa bò hàm lượng chấtbéo là 3,9%

Trong cấu trúc, thành phần protein sữa rất đa dạng, gồm có các chất sau: casein,-lactoglobumin, -lactalbumin, Imunoglobumin và một số thành phần khác

Sữa bò gồm hai loại protein là: whey protein ( protein tan trong nước) và casein(protein không tan trong nước) Trong đó casein chiếm 80% protein trong sữa

1.4.4. Gluxit

Gluxit sữa là lactose, một loại đường kép, khi thủy phân cho hai phân tử đườngđơn là galactose và glucose

Lactose trong sữa bò là 2,7 – 5,5% , sữa mẹ là 7% Tuy vậy nhưng không ngọt vì

độ ngọt của lactose kém độ ngọt saccarose 30 lần

Lactose tồn tại ở hai dạng tụ do và liên kết với các protein và các gluxit khác Tỷ

lệ lactose tự do và lactose liên kết là 8:1

Khi gia nhiệt ở 100 thì không làm thay đổi lactose nhưng khi nhiệt độ cao hơn thìxảy ra sự biến màu do xuất hiện các melanoit tạo thành khi các axit amin của sữa tácdụng với lactose Ngoài ra khi ở nhiêỵ độ cao hơn 100 lactose còn bị phân giải một phầntạo thành các axit lactic, axit focim kết quả làm độ chua của sữa tăng lên

Hoạt động của Enzyme chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, pH của sữa , ở chế độ nhiệtthích hợp có khả năng phá hủy Enzyme, ví dụ ở nhiệt độ 75 trrong vòng 60 giây có thểphá hủy Enzyme lipase ảnh hưởng đến quá trình bảo quản sữa

Về phương diện kỹ thuật chế biến người ta có thể quan tâm đến các Enzyme sau:

 Catalase

Sữa vắt từ bò bị bệnh viêm vú thì hàm lượng Catalase thường cao, enzyme nyaf bịphá hủy ở 75 trong 60 giây

 Các protease

Protease trong tuyến sữa về hoạt tính tương tụ như trypxin

Điều kiện tối ưu cho enzyme này là môi trường kiềm nhẹ, nhieeyj độ 37 – 42,protease sữa bị phá hủy hoàn toàn ở 75

Protease vi khuẩn được tổng hợp từ các vi khuẩn trong sữa Các vi khuẩn này sẽxâm nhập vào sữa từ không khí hây do con người chủ động đưa vào khi sản xuất một sốsản phẩm như sữa chua, phomat…

1.4.6. Vitamin

Trong sữa có chứa nhiều Vitamin nhưng hàm lượng không nhiều Vitamin

trong sữa bao gồm hai nhóm:

• Vitamin tan trong chất béo : Vitamin A, D, E, K…

• Vitamin tan trong nước : Vitamin B1, B6, B12, C …

1.4.7. Các muối

Do trong sữa có mặt các cation Ca2+, K+, Mg2+ … và các anion khác nên trong sữa

có nhiều loại muối khác nhau

Muối Canxi có ý nghĩa quan trọng trong việc chế biến các sản phẩm từ sữa Khisữa có hàm lượng Ca thì thấp thì sẽ không bị đông tụ hoặc nếu có đông tụ thì cũng rấtchậm Ngược lại, nếu hàm lượng Ca trong sữa cao thì sẽ bi đông tụ bởi renin nhanh hơnnhưng sữa lại không mịn

Nhiệt độ cao làm thay đổi các thành phần muối trong sữa

1.4.8. Chất khoáng

Người ta quy định chất khoáng trong sữa là hàm lượng tro

Bao gồm các nguyên tố Na, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Ni, Co, Cl, S, P, …

Thành phần các nguyên tố khoáng trong sữa

1.5.Các yêu cầu về sữa tươi trong sản xuất

Chất lượng nguyên liệu có tính quyết định chất lượng sản phẩm, sữa tươi càng tốt thìsản phẩm sữa có chất lượng càng cao Vì vậy, khi lấy sữa thì phaair đảm baow cácyêu cầu về chất lượng sữa Sữa tươi lấy từ các trạm thu mua phải là:

- Sữa lấy từ những con bò khỏe mạnh

- Sữa có mùi tự nhiên, không có vị lạ, không chứa chất kháng sinh, chất tẩy rửa

- Sữa có thành phần tự nhiên

- Sữa phải tươi và được làm lạnh ngay sau khi vắt

- Kho và thiết bị bảo quản, chứa đựng phải sạch sẽ, đảm bảo đúng nhiệt độ quyđịnh.

Chương 2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA TƯƠI

TIỆT TRÙNG2.1 Quy trình công nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng

2.2 Giải thích quy trình công nghệ

2.2.1. Chuẩn hóa

Mục đích công nghệ: hoàn thiện

Chuẩn hóa là quá trình hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong sữa Tùy theo quyđịnh của mỗi quốc gia và cơ sở sản xuất mà hàm lượng chất béo trong sữa tiệt trùng sẽkhác nhau Thông thường, lượng béo trong sản phẩm là 3,5%

- Nếu nguyên lượng sữa tươi có hàm lượng béo cao hơn so với yêu cầu của sản phẩm thìngười ta sẽ tách bớt chất béo ra khỏi nguyên liệu

- Ngược lại, nếu nguyên liệu sẽ tươi có hàm lượng béo thấp hơn so với yêu cầu của sảnphẩm thì người ta sẽ bổ sung thêm chất béo ở dạng cream hoặc AMF

Các biến đổi của nguyên liệu

Trong quá trình chuẩn hóa, các chỉ tiêu vật lý của sữa sẽ thay đổi như tỉ trọng,

hệ số truyền nhiệt…

Thiết bị

- Trường hợp hàm lưỡng chất béo trong sữa tươi cao hơn sữa thành phẩm: sử dụng hệthống chuẩn hóa sữa gồm có thiết bị truyền nhiệt, thiết bị ly tâm, các dụng cụ đo tỉ trọng

và lưu lượng dòng chảy, các van và hộp điều khiển

Đầu tiên, sữa tươi sẽ được bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt để làm tăng nhiệt độcủa sữa lên đến 55 – 65oC, sau đó sữa được đưa vào thiết bị ly tâm để phân riêng thànhhai dòng sản phẩm: sữa gầy (0,1% béo) là dòng sản phẩm có tỉ trọng cao và cream (40%béo) là dòng sản phẩm có trọng thấp Cuối cùng, một phần cream sẽ được phối trộn lạivới dòng sữa gầy để tạo ra sản phẩm có hàm lượng chất béo đúng theo yêu cầu Các dụng

cụ đo tỉ trọng và lưu lượng dòng chảy sẽ được kết nối với chương trình phần mềm để xử

lý số liệu, nhờ đó mà quá trình chuẩn hóa được thực hiện và điều khiển tự động Nếu hàm lượng béo trong sữa tươi thấp hơn sữa thành phẩm: sử dụng một thiết bị phốitrộn hình trụ đứng, có cánh khuấy và bộ hận gia nhiệt Người ta sẽ bổ sung cream vàAMF vào sữa tươi

2.2.2. Tiệt trùng UHT (Ultra High Temperature)

Mục đích công nghệ: bảo quản Các biến đổi của nguyên liệu:

- Vật lý: do nhiệt độ của sữa thay đổi trong suốt quá trình tiệt trùng UHT nên các chỉ tiêuvật lý của sữa như độ nhớt, tỉ trọng… sẽ thay đổi theo

- Hóa học: nhiệt độ tăng nên sẽ thúc đẩy một số phản ứng hóa học trong sữa như phản ứngMaillard, phản ứng phân hủy vitamin C và các vitamin B, phản ứng oxy hóa chất béo…Tuy nhiên, do quá trình tiệt trùng UHT xảy ra trong thời gian ngắn nên mức độ chuyểnhóa của các hợp chất nói trên là không đáng kể

- Hóa lý: nhiệt độ cao có thể làm biến tính một số phân tử protein Ngoài ra, nếu chúng tagia nhiệt sữa tươi bằng phương pháp gia nhiệt trực tiếp và làm nguội sữa trong điều kiệnchân không thì trong quá trình tiệt trùng còn xảy ra một số biến đổi hóa lý khác như nướcbốc hơi, bài khí, ngưng tụ

- Sinh học và hóa sinh: các tế bào vi sinh vật và enzyme trong sữa sẽ bị vô hoạt

Thiết bị

Quá trình tiệt trùng sữa gồm có ba giai đoạn: gia nhiệt, giữ nhiệt và làm nguội

- Gia nhiệt: có nhiều phương pháp để gia nhiệt sữa tươi Trong đó, chúng ta sử dụng kếthợp hai phương pháp để làm tăng nhiệt độ của sữa: gia nhiệt trực tiếp (trộn sữa với hơinước) và gia nhiệt gián tiếp (sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng)

- Làm nguội: sữa được làm nguội qua hai giai đoạn: làm nguội sơ bộ trong môi trườngchân không và làm nguội về nhiệt độ theo yêu cầu khi kết thúc quá trình tiệt trùng bằngcách sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng

Như vậy, hệ thống thiết bị tiệt trùng UHT sẽ gồm có:

- Thiết bị trao đổi dạng bản mỏng: để gia nhiệt sơ bộ sữa tươi (phương pháp gia nhiệt giántiếp) và để làm nguội sữa về nhiệt độ theo yêu cầu khi kết thúc quá trình tiệt trùng

- Thiết bị phối trộn sữa và hơi nước: để gia nhiệt sữa đến nhiệt độ tiệt trùng (phương phápgia nhiệt trực tiếp) Thiết bị này có dạng ống lồng ống, thành ống bên trong được đục lỗ.Sữa sẽ được bơm vào ống bên ngoài, còn hơi nước sẽ được cho vào ống bên trong rồithoát ra thành ống để phối trộn sữa Sau đó, hỗn hợp sữa và hơi sẽ thoát ra ngoài thiết bị

- Ống dẫn hỗn hợp sữa và hơi: nhằm mục đích giữ nhiệt cho sữa trong quá trình tiệt trùng.Ống dẫn này được cách nhiệt thật tốt để hạn chế sự giảm nhiệt độ của sữa trong giai đoạngiữ nhiệt của quá trình tiệt trùng

- Bồn hình trụ đứng có kết nối với hệ thống tạo chân không: để làm nguội sữa sơ bộ saugiai đoạn giữ nhiệt Đây là giai đoạn làm nguội trong môi trường chân không

- Bơm và hệ thống dẫn

Nguyên lý hoạt động của hệ thống thiết bị trên như sau: đầu tiên sữa được bơmvào thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng để gia nhiệt lên 80oC Sau đó, sữa được bơmvào thiết bị gia nhiệt trực tiếp Người ta sẽ phối trộn sữa với hơi nước để nhiệt độ hỗnhợp đạt 145oC Tiếp theo, hỗn hợp sữa và hơi nước sẽ đi vào một ống dẫn cách nhiệt, thờigian lưu của sữa trong ống dẫn này là 3 – 5 giây Kế tiếp, hỗn hợp sữa và hơi sẽ đi vàothiết bị làm nguội sơ bộ trong môi trường chân không để đạt được nhiệt độ yêu cầu nhằmmục đích chuẩn bị cho quá trình đồng hóa tiếp theo trong quy trình sản xuất

2.2.3. Đồng hóa

Mục đích công nghệ: quá trình đồng hóa xé nhỏ các hạt cầu béo và phân bố

chúng thật đều trong hệ nhũ tương, do đó hạn chế hiện tượng tách pha, kéo dài thời gianbảo quản sản phẩm Ngoài ra, quá trình đồng hóa còn có mục đích hoàn thiện sản phẩm

do làm tăng độ đồng nhất của sữa tươi tiệt trùng

Các biến đổi của nguyên liệu

- Vật lý: kích thước của hạt cầu béo trong sữa sẽ giảm đi, nhiệt độ của sữa sẽ tăng nhẹ dotác động của áp suất (khi áp suất đồng hóa tăng thêm 40atm thì nhiệt độ của sữa tăngthêm 1oC)

- Hóa lý: diện tích bề mặt giữa hai pha dầu và nước trong hệ nhũ tương sẽ tăng, từ đó làmtăng sức căng bề mặt của các hạt cầu béo trong hạt

Thiết bị

Sử dụng thiết bị đồng hóa áp lực cao với hai cấp hoạt động Sữa được một bơmpiston đưa vào thiết bị đồng hóa Bơm sẽ tăng áp lực cho sữa lên đến 300 – 400atm tạiđầu vào của khe hẹp thứ nhất Sau khi rời khe hẹp thứ nhất, sữa sẽ tiếp tục đi vào khe hẹpthứ hai rồi thoát ra khỏi thiết bị đồng hóa Nhiệt độ của sữa trước khi vào thiết bị đồnghóa dao động trong khoảng 80 – 82oC

Cần lưu ý là khi chúng ta sử dụng phương pháp gia nhiệt trực tiếp để tiệt trùngsữa thì các micelle trong sữa sẽ kết hợp lại với nhau để tạo thành các khối micelle vớikích thước lớn hơn

2.2.4. Làm nguội

Mục đích công nghệ: chuẩn bị cho quá trình rót sản phẩm

Các biến đổi của nguyên liệu: chủ yếu xảy ra biến đổi vật lý: nhiết độ của sữa

từ 85 – 87oC sẽ giảm xuống khoảng 20oC

Thiết bị: sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng hoặc ống lồng ống Tác

nhân làm nguỗi là nước và glycol Sữa sau quá trình làm nguội sẽ được đưa vào bồn vôtrùng và chờ rót

Trong thực tế sản xuất, người ta sẽ sử dụng một thiết bị trao đổi nhiệt để thựchiện cho cả ba quá trình trong sơ đồ quy trình: tiệt trùng, đồng hóa và làm nguội

2.2.5. Rót sản phẩm

Mục đích công nghệ: hoàn thiện sản phẩm

Các biến đổi của nguyên liệu: trong điều kiện vô trùng, quá trình rót sản phẩm

vào bao bì giấy không làm xảy ra các biến đổi gây ảnh hưởng đến chất lượng sữa tiệttrùng

Thiết bị: sử dụng tủ rót vô trùng

Hiện nay, các nhà sản xuất sử dụng bao bì giấy cho sản phẩm sữa tiệt trùng.Người ta sẽ kết hợp tạo hình và tiệt trùng bao bì rồi rót sữa vào bao bì trên cùng một hệthống thiết bị rót Có nhiều phương pháp để tiệt trùng bao bì Thông thường nhất làphương pháp sử dụng hóa chất và nhiệt độ Đầu tiên, người ta sẽ phun dung dịch H2O2lên bề mặt bao bì, phần diện tích tiếp xúc với H2O2 chiếm khoảng 30 – 40% tổng diệntích của bề mặt bao bì Sau đó, người ta dùng dòng không khí nóng vô trùng (180oC) đểđuổi phần H2O2 còn bám trên bề mặt bao bì

2.2.6. Hoàn thiện sản phẩm

Mục đích công nghệ: quá trình hoàn thiện sản phẩm sữa tiệt trùng bao gồm

một số công đoạn như in ngày sản xuất lên bao bì, gắn ống hút lên mỗi hộp sữa, đóngblock các hộp sữa lại với nhau

Các biến đổi của nguyên liệu: do sữa được đựng trong bao bì kín nên quá trìnhhoàn thiện nói trên không gây ra những biến đổi trong sản phẩm

Thiết bị: các thiết bị in ngày sản xuất lên bao bì, gắn ống hút và đóng blockhiện nay đều được thực hiện theo phương pháp liên tục và tự động hóa

Chương 3 BAO BÌ NHIỀU LỚP

- Tính chất cuối cùng của một loại vật liệu nhiều lớp phụ thuộc nhiều vào nhữngtính chất của các lớp thành phần riêng lẻ

- Màng ghép được sử dụng rộng rãi làm nguyên liệu cho bao bì thực phẩm, dượcphẩm Sự hình thành màng ghép là việc kết hợp có chọn lựa màng nguyên liệuban đầu, mực in, keo dán, nguyên liệu phủ…sử dụng phương pháp gia công, cónhiều công đoạn

Hình 3.1 Ứng dụng trong dược phẩm và thực phẩm

- Về mặt kĩ thuật, vật liệu ghép được ứng dụng thường xuyên, chúng đạt đượccác yêu cầu kĩ thuật, yêu cầu về tính kinh tế, tính tiện dụng thích hợp cho từngloại bao bì, giữ gìn chất lượng sản phẩm bên trong bao bì, giá thành rẻ, vôhại…

3.2. Đặc tính và cấu trúc

3.2.1. Phối hợp vật liệu và những chất kết dính trung gian

- Có thể phối hợp vật liệu nhựa với nhau trong mọi cấu trúc nhưng thực tế cónhiều loại nhựa không kết dính với nhau và vì thế cần một lớp kết dính trunggian giữa những lớp này.

- Việc phát triển loại vật liệu trung gian bám dính đóng vai trò quan trọng trongcông nghệ chế tạo màng nhiều lớp Các loại nhựa bám dính được yêu cầu tạomối nối tốt ở cả nhiệt độ thường và nhiệt độ cao, phải được gia công ở nhiệt độtương thích về độ nhớt đối với các vật liệu khác trong cấu trúc

3.2.2. Cấu trúc

Gồm các lớp:

- Lớp cấu trúc : đảm bảo tính chất cơ học cần thiết, tính chất in dễ dàng và có cảtính chống ẩm Vật liệu thường dùng là: LDPE,HDPE, EVA, LLDPE, PP (đốivới những cấu trúc mêm dẻo), và HDPS hay PD ( đối với cấu trúc cứng)

- Các lớp liên kết: là những lớp keo nhiệt dẻo, được sử dụng để kết hợp các loạivật liệu có bản chất khác nhau

- Các lớp cản: có yêu cầu đặc biệt dùng để cản khí, và giữ mùi Vật liệu thường

sử dụng là PET , nylon, EVOH, và PVDC

- Các lớp vật liệu hàn: thường dùng là LDPE và hỗn hợp LLDPE, EVA,inomer…

- Một số loại màng phức hợp:

+ 2 lớp: BOPP/PE; PET/PE; BOPP/PP; NY/PE

Hình 3.2 Bao bì 2 lớp

+ 3 lớp: BOPP(PET)/PET;PET(M)/PE;BOPP(PET)/Al/PE

3.4. Phương pháp chế tạo màng nhiều lớp

- Nguyên tắc: được thực hiện rất đơn giản Từ các vật liệu ban đầu là polymerngười ta cho vào những đường dẫn khác nhau trên thiết bị đùn cán, sau đóđược dẫn vào một đường ống chung và đùn cán trực tiếp ra các màng ghép.

- Ưu điểm: tiết kiệm thời gian và hạn chế hiện tượng tách lớp giữa các lớp màngghép

- Nhược điểm: do trực tiếp đùn cán từ nhiều loại vật liệu nên sự đồng đều bề mặtkhông cao Phải dựa vào độ nóng chảy của từng loại nhựa trước khi đùn épcũng như các vật liệu đùn cán phải có cấu trúc tương tự nhau

b. Phương pháp đùn thổi

- Nhựa nóng chảy được đẩy qua một khe tạo hình vành khuyên, thường bố tríthẳng đứng, để tạo thành một ống thành mỏng, không khí được đưa vào thôngqua một lỗ hổng ở giữa khuôn thổi vào bên trong để thổi phòng ống Phía trênkhuôn người ta bố trí một vòng không khí tốc độ cao để làm nguội màng phimnóng Ống màng sau đó tiếp tục đi lên, tiếp tục được làm lạnh đến khi nó điqua con lăn để làm dẹp lại tạo thành màng đôi.Màng đôi này sau đó được đưa

ra khỏi tháp đùn thông qua một hệ thống các con lăn

- Thông thường, khoảng tỉ lệ giữa khuôn và ống màng thổi từ 1,5 - 4 lần so vớiđường kính khuôn Mức độ kéo căng của màng khi chuyển từ trạng thái nóngchảy sang nguội cả theo chiều bán kính lẫn chiều dọc ống có thể dễ dàng điềukhiển bằng cách thay đổi thể tích không khí ở bên trong ống và thay đổi tốc độkéo Điều này giúp cho màng thổi ổn định hơn về tính chất so với màng đúchay đùn truyền thống chỉ có kéo căng dọc theo chiều đùn

Hình 3.5 Phương pháp đùn thổi

3.4.2. Phương pháp gián tiếp

- Đối với phương pháp này trước tiên người ta phải sản xuất ra các loại màngđơn khác nhau sau đó ghép chúng lại với nhau theo phương pháp ép nhiệt cóhoặc không có lớp kết dính Trong phương pháp ghép này đòi hỏi các màngghép phải có sự tương thích về cấu trúc và bề mặt của từng lớp màng

Phương pháp đùn cán gián tiếp

- Nguyên tắc: cũng được thực hiện trên cùng một thiết bị nhưng phương pháptiến hành khác nhau.Trên cùng một đường dẫn các vật liệu không được đùn racùng một lúc mà các lớp được đùn ra theo trình tự nhất định Khi lớp màng thứnhất được đùn ra, lớp nhựa đầu tiên khô lại hay đã đóng rắn thì lớp nhựa thứ 2được rãi lên lớp nhựa thứ nhất và trình tự cứ như vậy thì màng ghép sẽ đượctạo ra

- Ưu điểm: các vật liệu cho vào thiết bị đùn cán có thể khác nhau và đảm bảođược độ đồng đều bề mặt sau khi đùn cán

- Nhược điểm: phương pháp này mất khá nhiều thời gian so với phương phápđùn cán trực tiếp

• Yêu cầu của quá trình:

- Trong quá trình đùn cán nguyên liệu plastic không được lẫn nước do nước sẽlàm cho cấu trúc hạt trở nên không đồng đều và làm giảm liên kết giữa các hạtplastic khi đùn cán

- Đồng thời phải chú ý đến nhiệt trong quá trình đùn cán nếu quá cao có thể gây

hư hỏng cấu trúc của plastic

- Lớp màng phải có khả năng hàn dán nhiệt tốt và có tính trơ đối với sản phẩmtính chống thấm tốt

-bì Ghép lớp PE trong cùng để tạo khả năng hàn dán nhiệt tốt, dễ dàng Màng LDPE hayLLDPE cũng có thể được phủ ngoài cùng nhằm mục đích chống thấm hơi nước, chốngướt bao bì Thông thường màng OPP được ghép ngoài cùng của các bao bì dạng túi nhằmmục đích bao bì có thể xé, mở dễ dàng, in ấn tốt, tạo độ bóng cao cho bề mặt bao bì

- Táng lên một lớp màng vật liệu khác ở dạng lỏng, sau khi lớp vật liệu này nguội đi sẽđông cứng lại hoặc nhiều màng được chế tạo trên những thiết bị riêng, ghép lại với nhaubằng phương pháp ép dán nhiệt

- Có 3 phương pháp tráng ghép màng cơ bản thường được ứng dụng trong sản xuất bao bìmềm, trong đó mỗi phương pháp bao gồm các dạng riêng của chúng:

+ Tráng ép đùn: đùn đơn , đùn trước và sau, đùn kép+ Ghép khô: ghép có dung môi, ghép không dung môi, ghép kết hợp+ Ghép ướt

3.5.2. Phương pháp ghép khô không dung môi

- Công nghệ ghép màng không dung môi là công nghệ ghép màng tiên tiến nhấthiện nay trong lĩnh vực ghép màng, các nhà sản xuất và biến đổi bao bì trên thếgiới đang chuyển sang phương pháp ghép màng không dung môi này

- Là phương pháp ghép bằng keo, kỹ thuật ghép màng không dung môi không sửdụng các loại keo có gốc dung môi mà sử dụng loại keo 100% rắn Nhờ đó ta

có thể giảm một cách đáng kể việc tiêu thụ năng lượng tiêu tốn cho các côngđoạn sấy khô dung môi trong keo hoặc việc thổi và thông gió

- Keo được sử dụng là loại keo 1 hoặc 2 thành phần, loại keo một thành phầnđược dùng chủ yếu để ghép với giấy

- Đẻ ghép bằng keo không dung môi, đòi hỏi phải có bộ phận tráng keo đặc biệt,bằng cách dùng trục tráng keo phẳng thay vì trục khắc gồm các trục được gianhiệt và các trục cao su

- Sức căng bề mặt của màng phải được chú ý đặc biệt, để xử lí độ bám dính, vì

độ bám dính ban đầu của keo rất yếu khi chưa khô Lớp keo được tráng vàokhoảng: 0,8 - 1,5g/m2

• Ưu điểm:

- Giảm được tiếng ồn do không có hệ thống thông gió

- Không còn sót dung môi trong lớp màng đã ghép, do đó rất thích hợp cho việcdùng làm bao bì thực phẩm, dược phẩm

- Không gây ô nhiễm không khí

- Chi phí đầu tư thấp

- Không cần sấy qua nhiệt

- Không cần bảo vệ sự nổ gây ra dung môi

- Keo sử dụng trong phương pháp ghép này là dạng keo polimer nhân tạo gốcnước trong quá trình ghép keo ở trạng thái lỏng chúng sẽ thẩm thấu qua mộtlớp vật liệu và bay hơi sau đó

A. Cuộn xả G Cuộn thu

- Giấy: để in các thông tin của sản phẩm lên bao bì.

- Carton: tạo độ cứng cho bao bì

- Polyethylene: để kết nối phần carton với giấy

- Giấy nhôm: có tác dụng ngăn ngừa ánh sáng từ môi trường bên ngoài tác động đếnsản phẩm, ngăn ngừa sự khuếch tán của nước và các cấu tử khác.

- Polyethylene: giúp cho việc hàn kín bao bì dễ dàng bằng phương pháp ép nhiệt.Ngoài trừ lớp carton, các lớp còn lại có độ dày rất mỏng, xấp xỉ 20 µm Riêng lớpgiấy nhôm có độ dày mỏng hơn nữa

Điểm khác nhau giữa bao bì giấy dành cho sữa tiệt trùng và bao bì giấy dành cho sữathanh trùng là ép sát bên trong lớp giấy có đến hai lớp polyethylene mỏng được ngăncách nhau bởi một lớp nhôm Cấu trúc này giúp ngăn cản triệt để ánh sáng và oxy khôngkhí từ môi trường bên ngoài có thể xâm nhập vào bên trong hộp Chính vì thế mà sảnphẩm có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng trong thời gian dài

4.2 Đặc tính của các lớp vật liệu bao bì

 Polyethylene (PE):

Polyethylene được sản xuất từ sự trùng hợp khí ethylene (C2H4) tạo thành mạchpolymer (- CH2 – CH2 -)n

Được phân thành các nhóm chính:

LDPE – low density polyethylene: 0,91 – 0,925 g/cm3

MDPE – medium density polyethylene: 0,926 – 0,94g/cm3

HDPE – high density polyethylene: 0,941 – 0,965 g/cm3

LDPE – linear low density polyethylene: 0,92 g/cm3

Hai loại PE thường dùng trong bao bì tetra pak là: LDPE, HDPE