Công nghệ sản xuất sữa và đồ uống

CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS. TS. Lê Văn Việt Mẫn Ảnh hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 5 I. Tổng quan về phô mai ………………………………………………… 5 1. Phô mai ………………………………………………………… 5 2. Phân loại ………………………………………………………….5 3. Cấu trúc ………………………………………………………… 8 II. Quá trình ủ chín trong sản xuất phô mai ……………………………… 9 1. Những biến đổi của nguyên liệu ……… 9 2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chín ………………… 10 III. Ảnh hưởng của áp suất cao đến quá trình ủ chín phô mai …………….12 1. Thời gian chín ………………………………………………… 12 2. Vi sinh vật ………………………………………………………12 3. pH ……………………………………………………………….13 4. Chimosin và plasmin ………………………………………… 13 5. Sự thủy phân protein …………………………………………… 14 6. Màu sắc ………………………………………………………… 18 7. Hương và vị ……………………………………………………. 19 8. Độ nhớt …………………………………………………………19 IV. Quy trình sản xuất phô mai có xử lý áp suất cao ………………………21 1. Sơ đồ khối ………………………………………………………21 2. Giải thích ……………………………………………………….22 3. Chất lượng sản phẩm ……………………………………………24 4. Ưu và nhược điểm của quy trình sản xuất phô mai có xử lý áp suất cao so với các quy trình sản xuất khác………………………… 25 CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS. TS. Lê Văn Việt Mẫn Ảnh hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 6 PHẦN MỘT: TỔNG QUAN VỀ PHÔ MAI 1. Giới thiệu về phô mai: Phô mai ( tiếng Anh – cheese, tiếng Pháp – fromage ) là một sản phẩm rất giàu dinh dưỡng được chế biến từ sữa. Theo phương pháp sản xuất truyền thống, người ta tiến hành đông tụ casein trong sữa, sau đó tiến hành tách khối đông thu được ( curd ) để chế biến tiếp thành phô mai. Hình 1: Một số loại phô mai Hiện nay, trên thế giới có hành trăm loại phô mai. Các sản phẩm phô mai khác nhau về cấu trúc, mùi vị, màu sắc, các chỉ tiêu hóa lý và vi sinh. Quy trình công nghệ sản xuất phô mai cũng rât đa dạng. 2. Phân loại: 2.1. Phân loại theo giá trị MFFB: Hàm lượng nước trong phô mai thường được biểu diễn thông qua tỷ lệ phần trăm giữa lượng nước và tổng khối lượng phô mai đã trừ béo, được ký hiệu là MFFB ( Moisture on Fat Free Basis ): CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS. TS. Lê Văn Việt Mẫn Ảnh hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 7 Bảng 1: Phân loại phô mai theo giá trị MFFB Loại sản phẩm Giá trị MFFB (%) Loại sản phẩm Giá trị MFFB (%) Phô mai rất cứng Phô mai cứng Phô mai bán cứng < 41 49 ÷ 56 54 ÷ 63 Phô mai bán mềm Phô mai mềm 61 ÷ 69 >67 Hình 2: Phô mai mềm Hình 3: Phô mai bán mềm Hình 4: Phô mai cứng Hình 5: Phô mai bán cứng CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS. TS. Lê Văn Việt Mẫn Ảnh hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 8 2.2. Phân loại theo giá trị FDB: Lượng chất béo trong phô mai thường được biểu diễn thông qua tỷ lệ phần trăm giữa lượng chất béo và tổng khối lượng phô mai đã trừ béo, được ký hiệu là FDB (Fat on Dry Basis) Bảng 2: Phân loại phô mai theo giá tri FDB Lọai sản phẩm Giá trị FDB (%) Phô mai có hàm lượng béo rất cao Phô mai có hàm lượng béo cao Phô mai có hàm lượng béo trung bình Phô mai có hàm lượng béo thấp Phô mai gầy >60 45 ÷ 60 25 ÷ 45 10 ÷ 25 < 10 2.3. Phân lọai dựa vào quá trình ủ chín: Dựa vào quy trình công nghệ sản xuất phô mai có quá trình ủ chín hay không và dựa vào hệ VSV gây nên các biến đổi trong giai đọan ủ chín sản phẩm, người ta chia phô mai thành 2 nhóm chính: Bảng 3: Phân loại phô mai theo quá trình ủ chín Loại sản phẩm Đặc điểm Phô mai tươi Không qua giai đoạn ủ chín Phô mai chín Có giai đoạn ủ chín trong quá trình sản xuất CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS. TS. Lê Văn Việt Mẫn Ảnh hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 9 Hệ VSV tham gia trong quá trình ủ chín: - Vi khuẩn - Vi khuẩn và nấm mốc Các giai đoạn trong giai đoạn ủ chín diễn ra chủ yếu: - Trên bề mặt khối phô mai - Trong bề sâu khố phô mai Hình 6: Phô mai tươi Hình 7: White cheddar Ngòai ra còn có một loại phô mai đặc biệt khác được gọi là phô mai nấu chảy, được sản xuất từ một số loại phô mai khác. 3. Cấu trúc: Tùy vào quy trình sản xuất mà mỗi loại phô mai sẽ có những cấu trúc đặc trưng riêng của nó, nhưng nhìn chung là ở ba dạng: mềm, bán mềm, cứng. CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS. TS. Lê Văn Việt Mẫn Ảnh hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 10 PHẦN HAI: QUÁ TRÌNH Ủ CHÍN TRONG SẢN XUẤT PHÔ MAI 1. Những biến đổi của nguyên liệu: 1.1. Biến đổi sinh học: Các VSV có trong khối đông bao gồm nhóm vi khuẩn, nấm men và nấm sợi tiếp tục thực hiện quá trình trao đổi chất trong suốt giai đọan ủ chín. Tuy nhiên, tốc độ biến đổi sinh học này diễn ra khá chậm do nhiệt độ quá trình ủ chín khá thấp. Đối với phô mai cứng chỉ sử dụng nhóm vi khuẩn lactic và nhóm vi khuẩn propionic. Đối với phô mai mềm và bán mềm người ta sử dụng cả vi khuẩn lactic, nấm men và nấm sợi. Nếu có cấy nấm sợi Penicillium trên bề mặt, các bào tử này sẽ phát triển thành các khuẩn ty thể trên bề mặt phô mai, làm xuất hiện các đốm xanh lấm tấm trên khắp bề mặt sản phẩm. Nếu nấm sợi được cấy trong bề sâu khối phô mai, bào tử nấm sợi sẽ phát triển thành các khuẩn ty thể mọc theo chiều dọc các mao quản được hình thành do quá trình xâm khối đông, tạo các gân xanh đặc trưng cho sản phẩm. Hình 8: Phô mai xanh CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS. TS. Lê Văn Việt Mẫn Ảnh hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 11 Trong trường hợp không tuân thủ nghiêm ngặt các thông số công nghệ và điều kiện vệ sinh không đảm bảo, khối đông tụ có thể bị nhiếm những VSV lạ như nhóm vi khuẩn gây thối. Sự trao đổi chất của chúng sẽ gây nên những biến đổi xấu, làm giảm giá trị dinh dưỡng và giảm giá trị cảm quan của sản phẩm phô mai. 1.2. Biến đổi hóa sinh và hóa học: _ Đường lactose sẽ được tiếp tục chuyển hóa thành acid lactic và nhiều sản phẩm phụ khác. Những biến đổi này do nhóm vi khuẩn lactic thực hiện. _ Protein bị thủy phân một phần do xúc tác của nhóm enzyme protease. Các protease trong khối đông chủ yếu do nấm sợi và vi khuẩn lactic sinh tổng hợp nên. Rennet họat động tạo ra sản phẩm polypeptide là cơ chất cho các protease VSV xúc tác. _ Sự phâm hủy một số acid amin tự do trong khối đông và tạo ra các sản phẩm như NH 3 , CO 2 , H 2 S… gây mùi khó chịu cho phô mai thành phẩm. _ Thủy phân lipid do sự xúc tác của hệ enzyme, nấm sợi. Enzyme lipase thủy phân triacylglycerid thành glycerol và các acid béo. Một số acid béo có thể bị phân giải và tạo ra methylketon trong phô mai vân xanh. 1.3. Biến đổi vật lý: Có hiện tượng tỏa nhiệt do sự sinh trưởng của VSV. Do đó, trong quá trình ủ chín ta cần làm thoáng khí phòng ủ để đuổi nhiệt, đuổi CO 2 và cung cấp oxy cho nấm sợi phát triển. 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ chín phô mai: Quá trình ủ chín phô mai phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ, độ ẩm, VSV, thời gian ủ, môi trường ủ, thành phần khối đông, cách tiến hành… Tùy từng loại mà có các sử dụng các yếu tố cho thích hợp. Nhiệt độ: tùy vào từng loại phô mai cần sản xuất mà sử dụng một khoảng nhiệt độ ủ nhất định. Nhiệt độ không chính xác sẽ làm thay đổi quá trình ủ, cấu trúc sản phẩm, xảy ra các phản ứng không cần thiết cho sản phẩm, vô hoạt các enzyme và VSV hoặc làm nó phát triển CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS. TS. Lê Văn Việt Mẫn Ảnh hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 12 quá nhanh. Ví dụ: với phô mai Camembert phải ủ ở nhiệt độ 12 ÷ 13 0 C, phô mai Bleu des Causses 9 ÷ 11 0 C, phô mai Cheddar 4 ÷ 8 0 C. Độ ẩm không khí trong phòng ủ của mỗi loại phô mai cũng phải khác nhau. Ví dụ: phô mai Camembert 95%, phô mai Bleu des Causses 90 ÷ 95%, phô mai Cheddar không lớn hơn 80%. Thời gian ủ ảnh hưởng đến độ cứng của sản phầm, các loại phô mai mềm và bán mềm thời gian ủ ngắn hơn, các loại phô mai cứng thời gian ủ dài hơn. Ví dụ: phô mai Camembert trong trung bình 8÷9 ngày, phô mai Bleu des Causses 20 ÷ 25 ngày, phô mai Cheddar 4÷10 tháng. Đồng thời, để cho hệ VSV, enzyme có thời gian xúc tác các biến đổi hóa học, vật lý trong quá trình ủ đến một giai đoạn cần thiết để tạo mùi vị đặc trưng cho sản phẩm. Môi trường ủ: luôn luôn thoáng khí để đuổi nhiệt cho nhiệt độ quá trình ủ ổn định, đuổi CO 2 , cung cấp oxy cho nấm sợi, nấm mốc phát triển và vô trùng để ngăn ngừa sự nhiễm VSV có hại cho quá trình ủ và sản phẩm. Thành phần nguyên liệu cũng phải thích hợp, hệ VSV sử dụng đúng với từng loại phô mai. Ngoài ra, các tiến hành cũng ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình ủ. Tùy loại, tùy nơi ủ mà để yên trong quá trình ủ hay phải lật ngược khối đông để đảm bảo độ đồng nhất cao về cấu trúc và mùi vị. CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS. TS. Lê Văn Việt Mẫn Ảnh hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 13 PHẦN BA: ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT CAO ĐẾN QUÁ TRÌNH Ủ CHÍN CỦA PHÔ MAI Sự chín của phô mai Cheddar bao gồm những thay đổi vi sinh và sinh học. Enzim thủy phân protein, đường, chất béo có thể đóng nhiều vai trò. Sự xuất hiện của các peptit và amino axit, kết quả của việc thủy phân casein, là rất cần thiết cho việc đạt được hương vị và cấu trúc đặc trưng của phô mai Cheddar. Nguồn cung cấp enzim thủy phân protein trong phô mai Cheddar xuất phát từ những enzim có trong sữa, chất đông tụ, những vi sinh vật có thể lên men và không lên men. Chimosin chịu trách nhiệm ban đầu trong suốt quá trình chín. Plasmin, một enzim sữa tự nhiên, cũng tham gia vào quá trình này. Những enzim này sản sinh ra những peptit có kích thước lớn và trung bình. Canh trường lên men, vi khuẩn Lactococcus lastic, có những enzim ngoại bào thủy phân protein, và một hệ thống các enzim peptidase nội bào đặc trưng. CEP thủy phân những peptit có phân tử lượng trung bình thành những peptit có phân tử lượng thấp, cái mà về sau bị phân ra thành các amino axit tự do bởi các enzim peptidase nội bào sau khi xâm nhập vào tế bào hoặc phân giải tế bào. Sự thủy phân peptit sẽ không xảy ra nhanh chóng cho đến khi bắt đầu có sự phân hủy vi khuẩn, kết quả của sự giải phóng các enzim peptidase nội bào. 1. Thời gian: Phô mai được xử lý HP sau 1 ngày không có sự ảnh hưởng đáng kể về thành phần chung so với phô mai được xử lý HP sau 14 ngày. Phần trăm độ ẩm, chất béo, protein tương ứng là 37.31%, 29.06%, 26.83%, đối với phô mai thường, và 37,75%, 28.78%, và 26.78% đối với phô mai qua xử lý HP. Nhưng thời gian chín của phô mai được rút ngắn đáng kể, chẳng hạn như phô mai cheddar, nếu bình thường thời gian ủ chín là khoảng 6 tháng, khi ta ủ chín chỉ với áp suất khoảng 50 Mpa ở 25 o C thì thời gian chín còn khoảng 3 ngày. 2. Vi sinh vật: CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS. TS. Lê Văn Việt Mẫn Ảnh hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 14 Số lượng cơ chất chính trong cả hai trường hợp đều tăng đáng kể trong suốt giai đoạn ủ chín180 ngày. Xu hướng này phù hợp đối với phô mai Cheddar (Morgan, O’Sullivan, Ross & Hill, 2002; O’Connor và cộng sự, 2002; Hannon và cộng sự, 2003), được đặc trưng bởi một số yếu tố sau: sự tiêu hao nguồn năng lượng cho các phản ứng bậc 1(lactose), tự phân, sự ức chế bởi muối (Farkye, 2000; Beresford, Fitzsimons, Brennan, & Cogan, 2001). Trái ngược với nồng độ cơ chất, tổng số vi khuẩn lactic không có sẵn trong sữa tăng một cách đáng kể trong cả hai trường hợp trong thời gian ủ chín 180 ngày. Phương thức tác động của HP gây nên sự vô hoạt các VSV không được giải thích một cách đầy đủ nhưng nó được xem là sự kết hợp của nhiều yếu tố, chứ không phải bị chi phối bởi một yếu tố riêng lẻ (O’Reilly, O’Connor, Kelly, Beresford & Murphy, 2000; Linton, McClements & Patterson, 2001), những yếu tố này bao gồm sự gia tăng độ thẩm thấu của màng tế bào và sự ức chế các enzim cần thiết cung cấp cho quá trình tái sinh sản và tồn tại của tế bào vi khuẩn. Ngoài ra, đối với phô mai, giai đoạn ủ chín có sự xử lý HP có thể ảnh hưởng ở những mức độ khác nhau đối với VSV. Tế bào vi khuẩn ở pha sinh trưởng nhạy cảm với sự xử lý HP hơn những tế bào ở pha cân bằng. Xử lý HP có thể được sử dụng như sự điều khiển sự phát triển của vi khuẩn trong phô mai. Tuy nhiên, khi các nhà khoa học tìm hiểu rõ hơn về những hình thái khác nhau của vi sinh vật và cơ chế chuyển hóa giữa các hình thái, họ nhận thấy rằng sự xuất hiện của các bào tử chịu nhiệt ở trạng thái tĩnh không phải là nguyên nhân chính gây hư hỏng. Vấn đề quan trọng là khả năng chuyển hóa trở lại trạng thái tế bào sinh dưỡng ít bền hơn nhưng hoạt động nhiều hơn của chúng. 3. pH pH của phô mai chịu ảnh hưởng đáng kể bởi thời gian ủ chín, và giảm đối với những phô mai ủ trên 42 ngày, và tiếp tục thay đổi cho tới ngày thứ 90, và sau đó nó sẽ tăng lên cho đến khi kết thúc quá trình ủ chín. Nghiên cứu tương tự cho phô mai Cheddar được báo cáo bởi Fenelon và Guinee (2000). pH của những phô mai được xử lý áp suất cao tăng đáng kể cho đến ngày thứ 42, thay đổi một ít trong khoảng ngày 42 tới ngày 90, và tiếp tục tăng cho đến ngày thứ 180. pH của phô mai chịu ảnh hưởng đáng kể bởi cách xử lý áp suất, và sự tương tác qua lại giữa thời gian ủ chín và cách xử lý áp suất. Điều đó có nghĩa là giá trị pH ứng với phô mai qua xử lý áp suất cao hơn ít nhất là 0.05 giá trị pH ứng với phô mai thường tại mỗi ngày lấy mẫu. Sự tăng pH [...]... cho sản phẩm Không ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc và mùi vị sản phẩm  Nhược điểm: Thiết bị đắt tiền, làm việc gián đoạn Giới hạn trong việc lựa chọn bao bì cho sản phẩm Khi thực phẩm chứa khoảng 40% nước tự do thì hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật là đáng kể Ảnh hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 27 CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS TS Lê Văn Việt Mẫn 1 Lê Văn Việt Mẫn, “ Công nghệ sản xuất các sản. .. hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 50MPa 17 CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS TS Lê Văn Việt Mẫn Hình 9: Thủy phân protein dưới áp suất cao Hình 10: Ảnh hưởng của HPP ở 50MPa, 250C trong 3 ngày tại những giai đoạn khác nhau của quá trình ủ chín lên %WSN/TN và acid amin tự do (FAA) Ảnh hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 18 CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS TS Lê Văn Việt Mẫn Hình 11: Ảnh hưởng của... hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 21 CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS TS Lê Văn Việt Mẫn Hình 12: Sự biến đổi đặc tính tan chảy của phômai Sữa tươi theo thời gian Chuẩn hóa VK lactic Nhân giống Thanh trùng Cấy giống Lên men Rennet/ CaCl2 PHẦN BỐN: QUY TRÌNH SẢN XUẤT PHÔ MAI CÓ XỬ LÝ ÁP SUẤT CAO I Sơ đồ khối: Muối Đông tụ Tách whey Huyết thanh sữa Xử lý và nghiền khối đông Ướp muối Đổ khuôn - ép Bao... cấu trúc của sản phẩm có thể có hoặc không mong muốn Ảnh hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 25 CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS TS Lê Văn Việt Mẫn Như vậy, quá trình xử lý áp suất cao có khả năng tiêu diệt cả những vi sinh vật có trong phô mai nhưng hiệu quả của quá trình còn phụ thuộc vào các yếu tố như cường độ và thời gian xử lý, nhiệt độ, thành phần môi trường, giống vi sinh vật và pha phát triển... các qui trình công nghiệp qui mô lớn vẫn chưa đủ để khuyến khích bùng nổ công nghệ HP trong quá trình ủ chin phô mai Cheddar (ví dụ khi thời gian Ảnh hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 19 CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS TS Lê Văn Việt Mẫn ủ chin phô mai giảm không đáng kể khi so sánh với tổng thời gian ủ chin chung của phô mai Cheddar 6 Màu sắc: Phân tích màu sắc giữa phô mai thường và phô mai được... lần số lượng tế bào sinh Ảnh hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 23 CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS TS Lê Văn Việt Mẫn dưỡng của vi khuẩn, nấm mốc và nấm men (Hoover và cộng sự, 1989) Tuy nhiên khi kết hợp với nhiệt độ (ví dụ như khoảng 60oC) bào tử sẽ bị tiêu diệt ở áp suất 400MPa với mức độ khác nhau tùy theo loài ( Seyderhelm và Knorr, 1992) Cho đến nay người ta thấy rằng áp suất cao chỉ tác động... sinh vật là đáng kể Ảnh hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 27 CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS TS Lê Văn Việt Mẫn 1 Lê Văn Việt Mẫn, “ Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống – Tập 1: Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa 2 www elsevier.com/ locate/ ifset a Thomas P Beresford et al, 2003,“Effect of varying high-pressure treatment conditions on acceleration of ripening of cheddar cheese”... phương pháp khác, mở ra hướng phát triển cho các sản phẩm và quá trình chế biến mới 2.3 Quá trình xử lý với áp suất cao: Phô mai thành phẩm sẽ được đặt lên các giá đỡ rồi vận chuyển vào phòng ủ chin, mỗi giá đỡ gồm nhiều kệ Chiều cao giá đỡ và khoảng cách giữa hai kệ được thiết kế sao cho phù hợp với khối lượng một sản phẩm, năng suất sản xuất của nhà máy và đảm bảo được độ thoáng khí trong suốt thời... chú ý đến Cách xử lý áp suất trong phô mai có thể kéo theo việc thay đổi họat động enzim trong quá trình ủ Ảnh hưởng HPP đến quá trình ủ chín phô mai 15 CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS TS Lê Văn Việt Mẫn chín, và vi khuẩn L.lactis được cung cấp như để sản sinh chất mồi yếu với sự thay đổi biên dạng của enzim 5 Sự thủy phân protein: Ảnh hưởng của điều kiện xử lý áp suất cao đến sự phân giải protein trong...CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS TS Lê Văn Việt Mẫn đối với phô mai Cheddar đã qua xử lý áp suất được báo cáo trước đó bởi Serrrano, Velazquez, Lopetcharat, Ramírez, & Torres, 2004) được đăc trưng bởi một số yếu tố sau: 1 Việc gia tăng sự phân ly của các nhóm ion (ví dụ như nhóm carboxyl) của protein, có thể nguyên nhân thay đổi nồng độ ion H+ tự do (Sheehan và cộng sự, 2005) 2 Sự . ……………………………………………24 4. Ưu và nhược điểm của quy trình sản xuất phô mai có xử lý áp suất cao so với các quy trình sản xuất khác………………………… 25 CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS. TS. Lê Văn Việt Mẫn Ảnh hưởng. 2.3. Phân lọai dựa vào quá trình ủ chín: Dựa vào quy trình công nghệ sản xuất phô mai có quá trình ủ chín hay không và dựa vào hệ VSV gây nên các biến đổi trong giai đọan ủ chín sản phẩm, người. quá trình ủ chín Loại sản phẩm Đặc điểm Phô mai tươi Không qua giai đoạn ủ chín Phô mai chín Có giai đoạn ủ chín trong quá trình sản xuất CN Sản xuất sữa và đồ uống PGS. TS. Lê Văn