Thiết kế phân xưởng sản xuất Phô mai tươi năng suất 4 tấn sản phẩm ca từ nguyên liệu sữa tươi và cream

Một trong những biến đổi thường gặp và quan trọng nhất là sự tạo thành acid lactic dưới tác dụng của vi khuẩn lactic đây chính là cơ sở của quá trình sản xuất các sản phẩm sữa lên men: C

MỤC LỤC

PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Tổng quan về nguyên liệu 4

1.1.1 Sữa 4

1.1.2 Cream 11

1.2 Tổng quan về phô mai 12

1.2.1 Giới thiệu về phô mai 12

1.2.2 Phân loại phô mai 12

1.2.3 Các giai đoạn trong sản xuất phô mai 14

1.2.4 Nguyên liệu sử dụng trong chế biến phô mai từ sữa tươi và cream 16

1.3 Các quá trình sinh học xảy ra trong sản xuất phô mai 17

1.3.1 Sự biến đổi của lactoza 18

1.3.2 Sự biến đổi của các protein 19

1.3.3 Sự biến đổi của các chất béo 19

1.3.4 Sự tạo thành các chất khí 19

PHẦN 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 21

2.1 Chọn dây chuyền công nghệ 21

2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 22

2.2.1 Thu mua và kiểm tra chất lượng 22

2.2.2 Cân định lượng 24

2.2.3 Tiêu chuẩn hóa 25

2.2.4 Gia nhiệt 25

2.2.5 Đồng hóa 25

2.2.6 Thanh trùng và làm nguội 26

2.2.7 Lên men 28

2.2.8 Đông tụ và tách huyết thanh 29

2.2.9 Khuấy trộn 30

2.2.10 Rót hộp và bảo quản 30

3.1 Kế hoạch của nhà máy 32

3.1.1 Bảng nhập nguyên liệu 32

3.1.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy 32

3.2 Tính cân bằng vật chất 33

3.2.1 Số liệu ban đầu 33

3.2.2 Tính cân bằng vật chất 38

3.2.3 Tính toán bao bì và thùng chứa 38

3.2.4 Tính tỉ trọng sau mỗi công đoạn 38

PHẦN 4: CHỌN VÀ TÍNH THIẾT BỊ 42

4.1 Bảng tổng kết các thiết bị 42

4.2 Chọn và tính toán thiết bị 43

4.2.1 Bồn chứa sữa tươi nguyên liệu 43

4.2.2 Thiết bị lọc 43

4.2.3 Thùng chứa sữa sau khi lọc 43

4.2.4 Cân định lượng 44

4.2.5 Thùng chứa cream cho công đoạn chuẩn hóa 45

4.2.6 Thiết bị tiêu chuẩn hóa 45

4.2.7 Thiết bị gia nhiệt 45

4.2.8 Thiết bị đồng hóa 46

4.2.9 Thiết bị thanh trùng và làm nguội 46

4.2.10 Thiết bị lên men 46

4.2.11 Thùng hoạt hóa giống 47

4.2.12 Thiết bị đông tụ và tách huyết thanh 47

4.2.13 Thùng chứa huyết thanh 47

4.2.14 Thiết bị khuấy trộn 48

4.2.15 Thùng chờ rót 48

4.2.16 Thiết bị rót hộp 49

4.2.17 Bơm li tâm 49

KẾT LUẬN 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

MỞ ĐẦU

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

Sữa được chế biến thành nhiều loại thực phẩm khác nhau, trong đó các sản phẩm được chế biến từ sữa vẫn là mặt hàng có giá trị dinh dưỡng cao chứa đầy đủ các chất với một tỉ lệ thích hợp cần thiết cho con người Tiêu biểu là phô mai là nguồn cung cấp chất đạm, canxi, phốt pho cao, rất bổ dưỡng và tốt cho xương, giúp chống lại ung

thư đường ruột hiệu quả và một số ung thư khác ở hệ tiêu hóa.

Tuy nhiên ở Việt Nam ta, ngành sản xuất sữa chỉ là nhập nguyên liệu về rồi sau đó đem đi hoàn nguyên lại, còn phô mai vẫn chưa được phát triển mạnh, phần lớn chúng

ta vẫn phải nhập khẩu từ nước ngoài Đặc biệt trong xu thế hội nhập và toàn cầu hóa, Việt Nam đang bước vào lộ trình hội nhập với sự cạnh tranh quyết liệt của nền kinh tế thị trường, hàng hóa nói chung, các loại thực phẩm nói riêng của tổ chức thương mại thế giới WTO Nó đòi hỏi nhà nước cũng như các doanh nghiệp tận dụng những cơ hội

có được để tăng cường phát triển đối đầu với những thách thức mới và việc xây dựng nhà máy sản xuất phô mai là giải pháp tích cực hiện nay

Vì vậy em chọn đề tài “xây dựng dây chuyền công nghệ sản xuất phô mai năng suất

4 tấn sản phẩm trên ca từ nguyên liệu sữa tươi và cream”

PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về nguyên liệu

1.1.1 Sữa

1.1.1.1 Định nghĩa về nguyên liệu sữa tươi

Sữa là chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn

để nuôi sống động vật con Sữa được lấy từ những con khoẻ mạnh, có được từ một haynhiều lần vắt Sữa tươi là sản phẩm giàu chất dinh dưỡng bởi nó là thực phẩm cân đối

về thành phần các chất như: prôtein, lipit, muối khoáng, vitamin… Ngoài ra trong sữa còn có đầy đủ axit amin không thay thế, đây là những axit amin cần thiết cho cơ thể

1.1.1.2 Tính chất vật lý của sữa tươi

Sữa là chất lỏng có màu trắng đục, có độ nhớt lớn, có mùi rất đặc trưng và vị hơi ngọt Sữa thường có đặc điểm và tính chất sau:[1, tr 5]

1.1.1.3.2 Thành phần hóa học của sữa tươi:

Sữa bao gồm 2 thành phần chính là nước và chất khô

1.1.1.3.2.1 Nước:

Nước trong sữa bao gồm nước tự do và nước liên kết trong đó nước tự do chiếm 96÷97% tổng lượng nước

 Nước tự do: có thể tách ra được trong quá trình cô đặc, sấy vì không có liên kết hoá học với chất khô Đây là cơ sở để sản xuất những sản phẩm

từ sữa khác nhau như: sữa cô đặc, phô mai…

 Nước liên kết: chiếm tỉ lệ nhỏ khoảng 3 – 4%, hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào các thành phần có trong hệ keo như: protein, các

phosphatic, polysacarit Nước liên kết thường được gắn với các nhóm như: -NH2 , -COOH, -OH, =NH, =CO

1.1.1.3.2.2 Chất khô

Chất khô của sữa bao gồm toàn bộ các thành phần còn lại của sữa trừ nước

Chất khô của sữa bao gồm: chất béo, protein, đường, muối khoáng, các loại

vitamin, acid, enzym

 Chất béoChất béo trong sữa được coi là thành phần quan trọng về mặt dinh dưỡng, chất béo

có độ sinh năng lượng cao có chứa các vitamin hoà tan (A,D,E) Ðối với các sản phẩm sữa lên men chất béo ảnh hưởng tới mùi vị trạng thái của sản phẩm

Chất béo trong sữa gồm 2 loại: chất béo đơn giản và chất béo phức tạp

Chất béo đơn giản: có hàm lượng 35÷45 g/l gồm axit béo no và không no như: axit

oleic, axit palmitic, axit stearic

Chất béo phức tạp: thường chứa một ít P, N, S trong phân tử Các chất béo phức

tạp này có tên gọi chung là phosphoaminolipit đại diện là lexitin và xephalin

Đặc tính hoá lí của chất béo: [1]

protein, màng protein này chia thành hai phần đó là protein hoà tan được và không hoàtan được tỉ lệ giữa hai thành phần này là rất khác nhau giữa các loại sữa.

Sự phân bố các glyxerit trong lòng các tiểu cầu mang đặc điểm sau: phần trung tâmcủa tiểu cầu chứa glyxerit có nhiệt độ nóng chảy thấp, giàu axit oleic và luôn ở trạng thái lỏng trong điều kiện nhiệt độ bình thường Trong khi đó phần ngoại vi nơi tiếp xúcvới màng chứa các glyxerit với chỉ số iod rất thấp nên có nhiệt độ nóng chảy cao có thể đông đặc ở nhiệt độ môi trường Do vậy màng có tính chất bảo vệ chất béo khỏi những biến đổi Sự biến chất của màng sẽ làm tăng cường sự hoạt động trực tiếp của một số loài vi sinh vật hoặc là sự tăng lên của chỉ số axit hoặc làm thay đổi các tính chất vật lí một cách sâu sắc gây ra việc tiến lại gần rồi kết dính các tiểu cầu với nhau dẫn đến quá trình tách chất béo làm mất đi tính đồng nhất của sữa

 Prôtein

Protein trong sữa là chất đạm hoàn thiện bởi vì nó chứa hầu hết các acid amin đặc biệt là các acid amin không thay thế Các acid amin chủ yếu có mặt trong sữa tính theo

% chất khô như sau:

Alanin : 3% Prolin : 11,3% Phenylamin : 5%Valin : 7,2% Cystin và cystein : 0,34% Methionin : 2,8%

Histidin : 3,1% Lysin : 8,2% Acid aspartic:7,1% Acid glutamic : 22,4% Tyrosin :6,3%

Trong thành phần cấu trúc protein sữa rất đa dạng bao gồm:[1, tr 10]

Trong các thành phần trên, cazein được coi là thành phần quan trọng nhất của sữa

Về mặt cấu trúc, cazein là các hạt cầu có đường kính thay đổi từ 40 ÷ 200m và bằng phương pháp ly tâm người ta có thể tập hợp tất cả các hạt này ở thể lắng như keo

có màu trắng hoặc kết tủa cazein dưới dạng hạt mixen lớn nhờ quá trình axit hoá sữa đến pH đẳng điện (pH=4,6).

Ðiều quan tâm trong công nghệ chế biến sữa về thành phần cazein là sự không đồng nhất của các thành phần cazein, vì trong cazein có , ,  cazein -cazein chiếm60% cazein toàn phần, -cazein chiếm 30% cazein toàn phần, -cazein chiếm 4-10% cazein toàn phần Khi nhiệt độ vượt quá 75-800C có sự biến tính của canxi

phosphocazeinat bởi vì một phần muối canxi hoà tan chuyển thành canxi triphosphat không hoà tan ảnh hưởng đến cân bằng giữa các mixen phosphocazein và các muối khoáng hoà tan

 Đường

Ðường trong sữa chủ yếu là đường lactoza hàm lượng đường có khoảng 50g/lit sữa tồn tại ở hai dạng -lactoza và -lactoza Khi có sự thay đổi về nhiệt độ thì có sự chuyển hoá từ dạng này sang dạng kia và ngược lại

Độ ngọt của lactoza kém hơn saccaroza 30 lần, độ hoà tan trong nước cũng kém hơn Ðộ hoà tan trong nước của lactoza được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 1.1 Độ hòa tan trong nước của lactoza (g/100gH2O)

02539100

58,612,670

45,145,145,194,7

Ở nhiệt độ nhỏ hơn 1000C thì không làm thay đổi đường lactoza Nhưng khi lớn hơn 1000C thì đường lactoza rất nhạy với nhiệt độ sẽ xảy ra sự biến đổi do sự xuất hiệncác Melanoit tạo thành khi các acid amin tác dụng với lactoza Trên 1500C người ta nhận thấy được màu vàng và ở 1700C thì có màu nâu đậm hình thành bởi quá trình caramen hoá

Đường lactoza có thể lên men được dưới tác dụng của vi sinh vật và có thể tạo thành các sản phẩm khác nhau có lợi Một trong những biến đổi thường gặp và quan trọng nhất là sự tạo thành acid lactic dưới tác dụng của vi khuẩn lactic đây chính là cơ

sở của quá trình sản xuất các sản phẩm sữa lên men:

C12H22O11.H2O 4CH3-CHOH-COOH

Mặt khác sự tạo thành khí H2 và khí CO2 có liên quan đến sự phồng lên tạo lỗ hổng cho các loại phô mai:

2CH3-CHOH-COOH CH3-(CH2)2-COOH + CO2 + H2

 Các muối khoáng

Do trong sữa có mặt có các cation K+, Na+, Mg2+, Ca2+ và các anion của các axit phosphorit, limonic, clohydryt nên trong sữa có nhiều loại muối khác nhau Nhưng chủyếu là các muối clorua, phosphat, xitrat, bicacbonat

Trong tất cả muối trên muối Canxi có ý nghĩa rất lớn đối với con người đặc biệt là trẻ em Hai nguyên tố Ca và P trong sữa có tỉ lệ rất hài hoà Ca/P = 1/1,3 ở dạng cơ thể

dễ hấp thụ

Sự cân bằng giữa hai dạng muối Canxi (Ca2+của các muối hoà tan được phân ly và

Ca ở dạng phức của các thể keo) là điều kiện đặc biệt cho sự ổn định của sữa Sự tăng lên của Ca2+ làm tăng khả năng bất ổn định của sữa khi đun nóng hoặc dưới tác dụng của các men dịch vị Vì vậy để hạn chế hiện tượng này trong quá trình chế biến sữa cô đặc hoặc chế biến các sản phẩm sữa tiệt trùng ở nhiệt độ cao người ta thường bổ sung các loại muối phức phosphat hoặc xitrat cho phép giữ sự ổn định của sữa

Trong sữa còn có Mg (12 mg%), K (113 171 mg%), Na (30 77 mg%) Tỷ lệ K/

Na = 3,3 tương ứng với tỷ lệ này trong sữa mẹ Muối kali và natri có tác dụng giữ trạng thái cân bằng muối trong sữa, giữ áp suất thẩm thấu ở trạng thái bình thường.Các muối của acid phosphoric là những hợp chất đệm điển hình có tác dụng giữ cân bằng hệ muối và hệ keo của sữa

Các muối của acid limonic đặc biệt có ý nghĩa đối với sự tạo thành các chất thơm trong các sản phẩm sữa lên men, các loại bơ Trong thành phần chủng vi sinh vật dùng

để sản xuất các sản phẩm trên có các vi khuẩn tạo mùi thơm Các vi khuẩn này, trong quá trình hoạt động đòi hỏi sự có mặt của acid limonic để tạo thành các diaxetyl, axetoin, các acid bay hơi

Nhiệt độ cao làm thay đổi các thành phần muối của sữa Các muối hòa tan của acid phosphoric và acid limonic chuyển thành không hòa tan

 Axit hữu cơ

Trong sữa chứa nhiều acid hữu cơ như : acid citric, lactic, axetic Trong đó, acid citric là acid cực kỳ quan trọng góp phần vào việc tăng mùi thơm cho các sản phẩm bơnhờ vào quá trình sau:

Acid citric VK lactic diaxetyl axetoin 2,3 butylen glycol

 Nhóm enzym oxy hoá: gồm Reductaza, lactoperoxydaza Catalaza Các enzym này có vai trò quan trọng trong quá trình làm biến tính sữa

 Các vi sinh vật trong sữa

Gồm: Vi khuẩn, nấm men, nấm mốc

Nấm men: Có dạng hình cầu, elip, trụ, kích thước lớn nhất từ 2  9m Phần đông

các loại chuyển đường thành rượu và sinh sản theo kiểu nảy chồi

Nấm mốc: Chủ yếu là Muco và Rhizopus Các loại nấm mốc này gây nên những

biến động xấu đến quá trình sản xuất sản phẩm phomát dạng nhão Ngoài ra còn có các

loài: Penicilium, Aspergillus, Geotrichum, Oide và Monilia Tất cả các loài nấm mốc

này đều hô hấp mạnh và phát triển trên bề mặt của môi trường nuôi cấy Chúng phát triển thích hợp trên các môi trường acid và trong sữa tạo acid lactic

Vi khuẩn: Hầu hết có kích thước tế bào đồng nhất, kích thước của nó không vượt quá vài micromet Các vi khuẩn trong sữa: Coccus, Bacterium, Clostridium, Vitrion, Spirille, Meningocoque, Streptomycin quan trọng nhất là vi khuẩn lactic với các đặc

tính chủ yếu sau:

 Hô hấp hiếu khí hay yếm khí tùy tiện

 Không sản sinh ra enzym catalaza và vậy chúng không phân hủy nước oxy già

 Không sản sinh ra các hợp chất nitrat

 Ít hoặc không tiết ra enzym proteaza trong sữa nhưng đôi khi trong phômai các vi khuẩn lactic đóng vai trò quan trọng trong việc phá hủy thành phần casein

 Lên men các loại đường ở các điều kiện khác nhau

Các loại vi khuẩn điển hình trong công nghệ chế biến sữa là:

 Streptococcus Thermophillus, được coi là tác nhân của sự hình thành axit vàquá trình chín của phô mai

 Nhóm vi khuẩn Lactic là vi khuẩn sữa chung nhất bao gồm Streptococcus cremoris và Streptococcus lactic, là tác nhân của sự đông tụ tự nhiên một vàiloài của chúng sản sinh ra các kháng sinh Clostridium tác nhân của sự phồng lên của phô mai

 Loài Leuconostoc oenos đều là các loài lên men không điển hình, lên men các loại đường tạo ra một ít acid lactic hoặc axetoin từ diaxetyl là các hợp chất tạo nên hương thơm tự nhiên của bơ

Vi sinh vật gây bệnh: Tồn tại trong sữa do quá trình nhiễm từ người hoặc động vật, đặc trưng samonella typhi, samonella paratyphi, shigella dysenterial…

Tác động đến hệ vi sinh vật thông thường: ở 600C và giữ nhiệt độ này trong vài phút làm cho phần lớn hệ vi sinh vật bị tiêu diệt Ngoại trừ, một số loài vi khuẩn (cầu khuẩn, liên cầu khuẩn và các trực khuẩn) vẫn tồn tại Một số loài vi sinh vật có khả năng sinh bào tử, bào tử của chúng chỉ có thể bị tiêu diệt một cách chắc chắn ở nhiệt

độ cao hơn 1000C rất nhiều

1.1.2 Cream

1.1.2.1 Định nghĩa

Là sữa tươi nguyên qua ly tâm tách nước sữa (huyết thanh – whey) ta thu được loại sữa đăc sệt Nước sữa được thải ra trong đó có một số chất dinh dưỡng hòa tan trong nước như protein, axit amin, vitamin, chất khoáng Loại nước này được dùng làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật rất tốt Cream sữa là nguyên liệu sản xuất bơ, chế biến nhiều sản phẩm khác có hương vị sữa và có giá trị dinh dưỡng cao

1.1.2.2 Phân loại Cream

Người ta phân loại cream trên cơ sở các tiêu chuẩn về cảm quan, độ chua, hàm lượng chất béo và chỉ tiêu vi sinh vật

Bảng 1.1 Các tiêu chuẩn cơ bản để phân loại cream

không có vị lạ Có thể có mùi vị lạ (thức ăn…)

2 Trạng thái Đồng nhất, không có bơ

vón cục

Đồng nhất, có thể có cục vón của bơ

26 – 31

32 – 37

38 - 43

151413

191716

1.2 Tổng quan về phô mai

1.2.1 Giới thiệu về phô mai

Phô mai là thức ăn giàu dinh dưỡng được chế biến từ sữa và cũng là một phương pháp để bảo quản sữa

Phô mai là sản phẩm đặc hay bán lỏng dạng tươi hay chín được làm từ việc đông tụsữa bằng.[2]

Phô mai là loại thực phẩm có nguồn gốc từ sữa, được dùng rất rộng rãi trong các món ăn Tây phương Người Việt hay gọi phomai (hay phó mát) Phomai (tiếng Anh - cheese, tiếng pháp - fromage) là sản phẩm được lên men hay không đươc lên men (tức

là loại phomai chịu tác động ít nhất của quá trình lên men lactic) chủ yếu từ thành phần casein của sữa tạo thành dạng gel mất nước Phô mai giữ lại hoàn toàn lượng chấtbéo ban đầu gọi là phomai béo Ngoài ra trong sản phẩm còn chứa một ít lactoza dưới dạng acid lactic và một tỷ lệ khác nhau về chất khoáng

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

Phô mai được coi là sản phẩm sữa bổ nhất Phô mai chứa một lượng protein, chất béo tương đối cao nên độ sinh năng lượng tương đối với thịt lợn(2500 4500kcal) Các protein, chất béo trong phô mai đều ở dạng cơ thể dễ hấp thu được, có đầy đủ các axit amin không thay thế, các vitamin, các chất khoáng [3, tr 147]

1.2.2 Phân loại phô mai

Phân loại theo tác nhân đông tụ casein là renin hay là axit Có một số loại, vừa là kết quả của sự đông tụ casein bằng axit và bằng cả rennin Ví dụ, loại cottage

Phân loại theo hàm lượng nước: phô mai rất cứng (W < 47%), phô mát cứng (W < 56%), phô mai cứng vừa (W = 54 – 63%) và phô mai mềm ( W = 78 – 87%), hàm lượng nước thấp Phô mai cứng như Cheddar, Emmenthat; phô mai mềm như

Loại sản phẩm Đặc điểm

Phô mai có qua giai đoạn ủ chín * Hệ vi sinh vật tham gia trong quá trình ủ

- trên bề mặt khối phô mai

- Trong bề sâu khối phô mai

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

Phân loại dựa vào cấu trúc của phô mai Loại có lỗ hổng hình tròn (round – eyer

texture) được tạo thành trong quá trình ủ chín do CO2 Loại có lỗ hổng hình quạt (granular texture) do không khí lọt vào giữa các hạt phô mai trong quá trình đổ khuôn hoặc loại có cấu trúc chặt, không có lỗ hổng

Ngoài ra còn có một loại phô mai đặc biệt khác được gọi là phomai nấu chảy được sản xuất từ một số loại phô mai khác [4, tr 236]

Phân loại dựa vào hàm lượng chất béo có trong phô mai (FDB):

Lượng chất béo trong phô mai (g) × 100%

Phô mai có hàm lượng béo rất cao > 60

Phô mai có hàm lượng béo trung bình 25 – 45

Phô mai gầy < 10

1.2.3 Các giai đoạn trong sản xuất phô mai

Quy trình sản xuất phô mai được tiến hành qua 4 giai đoạn, trong đó các vi sinh vậtđóng vai trò rất quan trọng trong quá trình chế biến.[5, tr 98][3]

Giai đoạn làm đông sữa:

Về mặt hóa lí học, hiện tượng đông tụ sữa được thể hiện bằng sự kết tụ giữa các mixen casein để tạo ra gel đặc Để thực hiện quá trình kết tụ trong sản xuất phô mai, cần thiết phải có một lượng acid lactic và men dịch vị được lấy từ múi khế của dạ dày

bê để làm đông tụ sữa khi chế biến phô mai

Quá trình được tiến hành như sau:

Để đông tụ sữa thì sữa sẽ được đem đi xử lí bằng renin – là enzym do niêm mạc dạ dày tiết ra Dạ dày này là của động vật nhai lại còn non (bê, cừu non) được nuôi bằng sữa

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

Để làm đông tụ sữa, ngoài vai trò của enzyme (renin) người ta còn sử dụng vi khuẩn lactic Vi khuẩn lactic được tạo điều kiện hoạt động ở 300C Khi tiến hành làm đông tụ sữa, người ta cấy vi khuẩn lactic vào môi trường sữa.Quá trình lên men lactic được tiến hành, chuyển đường lactose của sữa thành acid lactic Kết quả là quá trình này cũng gây ra sự đông tụ sữa như đã trình bày ở trên (các sợi mixen của casein sữa lại kết thành cục rắn chứa huyết thanh sữa ở bên trong) Các khảo sát bằng thực

nghiệm cho thấy: 3/4 số vi khuẩn lactic sẽ nằm trong cục rắn, 1/3 số vi khuẩn lactic còn lại sẽ nằm trong dịch huyết thanh ở bên ngoài cục rắn của sữa

Đồng thời khi có quá trình lên men lactic xảy ra, pH của môi trường sẽ giảm về môi trường acid là pH thích hợp cho hoạt động của enzym đông tụ sữa, điều này đưa đến sự đông tụ sữa càng xảy ra nhanh hơn

Ở giai đoạn này, dưới tác dụng của enzym renin, casein và paracasein của sữa sẽ bị phân giải tạo pepton và amino acid (tyrosine, tryptophan …) tập trung lại trong cục đông Huyết thanh sữa ở bên ngoài cục đông tồn tại ở dạng dung dịch

Giai đoạn nén ép cục đông sữa để tách huyết thanh sữa(giai đoạn khử nước):

Tiếp theo giai đoạn trên là giai đoạn tiến hành ép cục sữa để tách huyết thanh ra khỏi cục đông sữa.Quá trình này tiến hành trong 20 24 giờ, ở 30  350C

Trong thời gian này, quá trình lên men lactic vẫn tiếp tục Sau khi ép huyết thanh rakhỏi cục đông sữa, số lượng tế bào vi khuẩn lactic trong 1g phô mai đạt đến hàng tỉ Phô mai lúc này có thành phần chủ yếu là casein và lipit Khi ép phần huyết thanh bị loại ra ngoài cục đông sữa có thành phần gồm đường lactose, lactalbumin,

lactoglobulin …

Giai đoạn muối phô mai:

Ngay sau khi ép cục đông để tách huyết thanh, phô mai được ngâm vào bể nước muối NaCl với nồng độ 24% trong vài ngày để tăng vị mặn cho phô mai, tạo sự đồng nhất về thành phần cho khối phô mai và ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật có hại, chủ yếu là trực khuẩn đường ruột

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

Giai đoạn ủ chín phô mai:

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

ẩm là 80  90%

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

Quá trình lên men chậm dần do đường lactoza đã bị tách hầu hết trong giai đoạn ép nén Trong khối phomai, vi khuẩn propionic hoạt động mạnh, lên men lactic thành acid propionic, acid axetic và CO2 Cả hai acid này làm cho phô mai có vị chua, hăng đặc biệt Sự lên men propionic sẽ kết thúc sau 2 ÷ 2,5 tháng Giai đoạn này gọi là quá trình ủ chín Tuy vậy, quá trình ủ chín phô mai vẫn được tiếp tục một thời gian nữa cho phô mai hoàn toàn chín Trong thời gian này casein tiếp tục được phân giải thành đạm dưới tác dụng của enzym renin và vi khuẩn lactic Khi phô mai chín thì 2/3 caseinđược phân giải thành pepton, acid amin và một ít NH3

Sau khi chế biến xong, trước khi được cắt ra và đóng gói, phô mai được khử trùng bằng cách chiếu tia tử ngoại Việc đóng gói thường sử dụng những bao bì đặc biệt như

dùng oliofilm (cao su xử lí bằng HCl), rilsan (protein của dầu thầu dầu), giấy kim loại (giấy thiếc)… Việc đóng gói được tiến hành trong điều kiện vô trùng Cuối cùng ta được thành phẩm.

1.2.4 Nguyên liệu sử dụng trong chế biến phô mai từ sữa tươi và cream

Các vi khuẩn propionic ( giống Propionibacterium) tác dụng lên muối natri lactat

để giải phóng ra axit propionic và khí CO2 có tác dụng tạo ra các lỗ rỗng trong một số loại phô mai ( phô mai Gruyère) và góp phần tạo hương vị đặc trưng của sản phẩm Trong số các vi sinh vật kể trên thì vi khuẩn lactic và nấm mốc được sử dụng trong thực tế nhiều hơn cả

1.2.4.2 Chất tạo đông

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

sử dụng renin kết hợp với các tác nhân đông tụ khác như một số chế phẩm protease có nguồn gốc từ vi sinh vật và thực vật Khả năng gây đông tụ sữa của renin được đánh giá thông qua hoạt tính đông tụ sữa Các chế phẩm renin thương mại có dạng bột mịn hoặc dạng lỏng Hoạt tính đông tụ sữa của chúng thường giao động 1:10.000 ÷

1:15.000 Chế phẩm phải được bảo quản ở nhiệt độ thấp (4  60C)

1.2.4.3 Chất béo

Để sản xuất phô mai có hàm lượng béo cao, người ta sử dụng thêm cream hoặc bơ Các chất béo này cần phải đạt các yêu cầu nghiêm ngặt về vi sinh vật.[6, tr 238]

1.3 Các quá trình sinh học xảy ra trong sản xuất phô mai

Trong sản xuất phô mai có thể chia thành 2 giai đoạn, giai đoạn đông tụ bằng renin

và giai đọa chín sinh học, hai giai đoạn này liên quan chặt chẽ với nhau

Quá trình chín sinh học không chỉ phụ thuộc vào điều kiện, quá trình ngâm chín màcòn phụ thuộc vào chính điều kiện kết tủa casein bằng renin, xử lý hạt phô mai, nhiệt

độ đun lần 2… Có thể nói rằng quá trình chín của phô mai bắt đầu từ rất sớm, tức là ngay từ lúc đông tụ Tuy nhiên, sự biến đổi sâu sắc sinh hóa các thành phần của sữa (của phô mai) mà kết quả tạo ra mùi đặc trưng xảy ra chủ yếu ở giai đoạn 2

Ở giai đoạn đầu, sự đông tụ sữa bằng renin là quan trọng nhất kết quả của sự đông

tụ này là tạo thành canxi paracaseinat-dưới dạng gel (curd) Tính chất của quện sữa này phụ thuộc vào số lượng và hoạt độ của rennin, lượng ion Ca2+ trong sữa và pH của sữa Khi cho nhiều renin hoạt tính cao vào sữa thì đông tụ càng nhanh và tăng lượng canxi hòa tan trong sữa, quện sữa sẽ mịn

Khi gia nhiệt sữa 70-800C, canxi hòa tan sẽ chuyển thành canxi phosphate không hòa tan Ca3(PO4)2 tức là giảm ion Ca2+, quá trình đông tụ sữa sẽ chậm lại, quện sữa không mịn

Khi pH càng thấp thì sự đông tụ càng nhanh Tuy nhiên có giới hạn, ở pH=6,2 là điều kiện tốt nhất rennin tác dụng Nếu giảm pH thấp hơn nữa thì khi đó casein đông

tụ không phải do rennin mà là do acid

Yếu tố thứ hai quan trọng là việc xử lý hạt phô mai tạo thành Mục đích của quá trình này là loại bớt whey đến mức cần thiết Trong quá trình ngâm chín phô mai, các thành phần của sữa biến đổi sâu sắc dưới tác dụng của các enzzym khác nhau:

 Lactoza được chuyển hóa hoàn toàn đến acid lactic và hàng loạt các hợp chất khác

 Protein bị thủy phân một phần (phụ thuộc vào từng loại phô mai) đến

peptide, acid amin

 Chất béo bị chuyển hóa tạo ra một số acid béo bay hơi và không bay hơi.Quá trình ngâm chín còn làm biến đổi cấu trúc, trạng thái của phô mai Sự biến đổi các thành phần và cấu trúc trong quá trình ngâm chín là kết quả của sự tác động kết hợp giữa rennin và các vi khuẩn lactic

1.3.1 Sự biến đổi của lactoza

Dưới tác dụng của vi khuẩn lactic, lactoza bị biến đổi rất nhanh Sau 5-10 ngày thì hầu như chấm dứt Sản phẩm chính của sự biến đổi này là acid lactic Vi khuẩn lên

men lactic: Streptococus paracitrovorus 66%, và Streptococus diaxetilactic ở mức

trung bình (theo Klimoxki)

Độ acid của phô mai tăng rất nhanh ở những ngày đầu, sau đó chậm lại và ở cuối giai đoạn ngâm chín tăng rất chậm

Không phải toàn bộ lượng lactoza chuyển thành acid lactic với lượng tương ứng Một phần lactoza được sử dụng cho quá trình lên men khác để tạo thành diacetyl, aceton, acid bay hơi và rượu Một phần acid lactic được tạo thành lại chuyển hóa tiếp dưới tác dụng của vi khuẩn để thành acid propionic, acid acetic, acid butyric, CO2…

3CH3CHOHCOOH 2CH3CH2COOH + CH3COOH + CO2 + H2OAcid lactic Acid propionic Acid acetic

Acid lactic còn tương tác với các thành phần khác của phô mai như tham gia phản ứng trao đổi ion với các muối, tạo thành các phức với protein…

Lượng acid lactic tạo thành ảnh hưởng đến chất lượng của phô mai Nếu quá cao sẽhạn chế sự phát triển của vi khuẩn lactic, làm thay đổi phức protein-canxi phosphate theo chiều hướng không có lợi cho trạng thái của phô mai Ngược lại, nếu hàm lượng acid lactic thấp (pH > 6) tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn có hại hoạt động làm giảm chất lượng của phô mai

1.3.2 Sự biến đổi của các protein

Sự biến đổi sinh hóa các protein trong phô mai xảy ra chủ yếu ở giai đoạn ngâm chín 90% nito hòa tan trong phô mai được tạo thành do kết quả của sự tác động phối hợp của rennin và các proteaza vi khuẩn

Theo ý kiến của nhiều tác giả, rennin có vai trò là tác nhân đông tụ sữa và thủy phân không sâu protein tạo thành một số sản phẩm có tác dụng thúc đẩy sự hoạt dộng của vi khuẩn lactic Và chính proteaza của vi khuẩn lactic mới tiếp tục thủy phân protein Các proteaza phá hủy vỡ các liên kết peptide, disunfit… tạo thành các

proteaza, các polypeptide, peptide và cuối cùng thành các amin mới

Số lượng cũng như thành phần acid amin tự do trong phô mai phụ thuộc vào từng loại, phụ thuộc vào hàm lượng nước, vào thành phần chủng vi sinh vật…

1.3.3 Sự biến đổi của các chất béo

Trong tất cả các loại phô mai, người ta đều tìm thấy các acid béo butyric, acetic…Acid acetic không phải là kết quả của sự thủy phân chất béo mà là kết quả của sự lên men lactoza

Acid formic là sản phẩm của sự chuyển hóa chất béo của vi khuẩn Acid butyric có nhiều trong sản phẩm phô mai mềm

Sự chuyển hóa chất béo trong phô mai đã tham gia vào sự tạo thành mùi vị ở nhữngmức độ khác nhau, trong đó phải kể đến protein và chất béo đóng vai trò hết sức quan trọng.[3, tr 172, 173]

1.3.4 Sự tạo thành các chất khí

Trong quá trình ngâm chín phô mai, hàng loạt các phản ứng hóa sinh đã xảy ra, kết quả giải phóng các loại khí amoniac, cacbon dioxyt, hydro… các chất khí tạo thành trong khối hạt phô mai sẽ tạo lỗ hổng ở phô mai thành phẩm

Amoniac được tạo thành trong phản ứng deamin Thông thường amodiac tạo thành trên bề mặt ngoài của phô mai nơi mà ở đó phản ứng deamin xảy ra mạnh mẽ Một phần amoniac lại tích tụ ở dạng tự do Đó cũng là lý do vì sao hầm bảo quản phô mai lại có mùi amoniac

Khí hydro được giải phóng trong quá trình lên men butyric của lactoza và từ quá trình hoạt động của vi khuẩn đường ruột Khí hydro hòa tan kém trong nước, dể dàng khuếch tán do đó trong phô mai, lượng hydro rất nhỏ Tuy nhiên nếu quá trình lên menbutyric xảy ra quá mạnh mẽ thì lượng hydro tạo ra sẽ rất nhiều, và khi đó các lỗ hỗng trong phô mai là quá lớn

Cacbon dioxyt chiếm tới 90% tổng số chất khí trong phô mai Chất khí này được tạo thành trong quá trình chuyển hóa lactoza bởi các vi khuẩn tạo mùi thơm, vi khuẩn proponic và vi khuẩn butyric Cũng như từ quá trình khử CO2 của các acid béo và acid amin Khí CO2 hòa tan tốt trong nước, số lượng khí CO2 tạo thành dung dịch quá bảo hòa trong khối phô mai Do đó, khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ giải phóng ra Khí CO2

tích tụ trong các khoảng trống và lớn dần rồi tạo thành lỗ hổng khí CO2 giải phóng nhanh thì cùng một lúc có nhiều trung tâm tích tụ chất khí này, kết quả có nhiều lỗ hổng với kích thước nhỏ Ngược lại, khí CO2 giải phóng chậm thì lỗ hổng tạo thành ít nhưng kích thước lớn hơn

Ngoài CO2, NH3, H2 trong thành phần chất khí còn có O2 và N2 O2 ảnh hưởng xấu đến chất lượng phô mai vì nó sẽ oxi hóa chất béo, tuy nhiên, O2 được vi khuẩn sử dụngnên mất đi rất nhanh.[3, tr 174, 175]

Tách huyết thanh(30 320C, 8 20h)

Phô mai tươi

Bảo quản (260C)

Khuấy trộn

Rót hộp, Bao góiDung dịch NaCl 70%

2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

2.2.1 Thu mua và kiểm tra chất lượng

Chất lượng của nguyên liệu ảnh hưởng lớn đến chất lượng của phô mai thành phẩmnên trước khi đưa vào sử dụng sản xuất cần phải qua khâu kiểm tra, đánh giá và phải đạt các tiêu chuẩn của nhà cung ứng và của nhà máy về các chỉ tiêu cảm quan, hóa lí

và vi sinh

Và cần làm sạch để loại bỏ những cặn bã hay tạp chất có trong nguyên liệu

Phương pháp làm sạch là lọc cơ học

Yêu cầu của sữa nguyên liệu để sản xuất phô mai: sữa dùng để sản xuất phô mai

không những phải là sữa tốt, đạt các tiêu chuẩn hóa lý, sinh học như để sản xuất các sản phẩm sữa lên men khác mà còn có yêu cầu đặc biệt khác, đó là khả năng đông tụ bằng renin và khả năng tách whey của hạt phô mai Những khả năng này (đặc tính này) phụ thuộc vào từng giống bò, thậm chí vào từng con riêng biệt Yếu tố về thời tiếtcác mùa trong năm cũng ảnh hưởng đến tính chất này của sữa Người ta khắc phục bằng cách bổ sung CaCl2 , lên men phụ

Kiểm tra khả năng đông tụ của sữa: cho 10ml sữa + 1ml 0,02% dung dịch renin, khuấy trộn đều rồi đặt vào cách thủy 350C, theo dõi sự đông tụ Nếu sữa đông tụ trong thời gian:

 Không quá 15 phút, thuộc nhóm sữa đông tụ nhanh

 Không quá 15  40 phút, thuộc nhóm sữa đông tụ bình thường

 Hơn 40 phút, thuộc nhóm sữa đông tụ chậm

Acid citric rất cần cho sự tạo thành chất thơm Trong sữa bò có trung bình 0,2% acid citric Trong quá trình lên men sữa và cream, các vi khuẩn tạo chất thơm

(Streptococus diacetylactic, Lactobacillus cremoris) có thể chuyển hóa lactoza và acid

citric thành acid lactic, acid acetic, CO2, diacetyl

Bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp, các tác động cơ học hoặc xử lý sữa ở nhiệt độ cao đều ảnh hưởng đến khả năng đông tụ, tính thích ứng của sữa đó đối với việc sản xuất phô mai.[3, tr 148]

* Các thiết bị chính

1 Bồn chứa sữa tươi nguyên liệu

Chọn Model - LEM / DIB của hãng ALFATECHINDIA Thiết bị được chế tạo

bằng vật liệu thép không rỉ Giảm thời gian làm lạnh trong tới 100C là 50% Thiết bị dễ

vệ sinh, tiết kiệm năng lượng

Hình 2.1 Bồn chứa sữa nguyên liệu

Hình 2.3.Cân sữa tươi GHJ–15

2 Thiết bị lọc

Chọn thiết bị lọc thuỷ tĩnh: GEA KA 70-76 (Ý) [7]

 Năng suất thiết bị: 3000 (l/h)

 Chiều dài thiết bị: 1000 mm

Hình 2.4 Thiết bị gia nhiệt

2.2.3 Tiêu chuẩn hóa

2.2.4 Gia nhiệt

Nhằm nâng nhiệt độ của sữa lên để tăng hiệu quả của quá trình đồng hóa, giảm độ nhớt của khối sữa và tiêu diệt một phần vi sinh vật mà chủ yếu là tạp trùng

Sử dụng thiết bị gia nhiệt dạng tấm nâng nhiệt độ dịch sữa lên 600C

* Thiết bị gia nhiệt

Chọn thiết bị gia nhiệt dạng tấm OTTA-5.[8, tr 247]

 Năng suất: 5000 (lít /h)

 Nhiệt độ sữa vào: 8÷100C

 Nhiệt độ sữa ra: 60÷800C

 Hơi sử dụng: 56 (kg/h)

 Số tấm truyền nhiệt: 21

 Vận tốc chuyển động của sữa: 0,44 (m /s)

 Điện năng tiêu thụ: 10,7 kW

 Tiến hành

Sữa sau khi gia nhiệt được bơm qua máy đồng hóa nhờ bơm li tâm Các tiểu cầu béo bị phá vỡ và giảm kích thước khi đi qua khe hẹp với tốc độ cao ở áp suất 200250bar Do khe hẹp có cấu tạo với tiết diện giảm dần, tốc độ chuyển động của sữa sẽ tiếp tục tăng cao khi chảy qua khe Ngoài ra khi thoát ra khỏi khe hẹp các cầu béo tiếp tục

bị va đập vào bề mặt cứng làm chúng bị vỡ ra và làm giảm kích thước hạt

đó, sữa sẽ được làm nguội đến nhiệt độ 30320C để tiến hành lên men

* Thiết bị thanh trùng và làm nguội

Chọn thiết bị tiệt trùng bản mỏng Alpha Laval.[9, tr 87]