Tỷ lệ hàm lượng giữa αlactose monohydrate và βlactose anhydrous trong sữa phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa. Ngoài lactose, trong sữa bò còn có glucose (hàm lượng trung bình 70 mgl), galctose (20mgl)và các hợp chất glucid chứa nitơ như Nacetyl glucosamine, Nacetyl galactosamine, acid Nacetyl neuraminic…Tuy nhiên, hàm lượng của chúng rất thấp. 2.2 Các hợp chất có chứa nitơ Thành phần các hợp chất chứa nitơ trong sữa được trình bày ở hình 1.1 Các hợp chất chứa nitơ trong sữa bò (100%) Protein (95%) Các hợp chất chứa nitơ phi protein (5%) Acid amin tự do
Trang 1MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG 4
DANH MỤC HÌNH VẼ 6
I Giới thiệu nguyên liệu [4] 7
1 Tính chất vật lý [4] 7
2 Thành phần hóa học [2], [4] 8
3 Các tính chất hóa lý [4] 13
5 Chỉ tiêu chất lượng của các nguyên liệu bổ sung 18
II Quy trình công nghệ 24
A Quy trình 1 [3], [4] 25
1 Quá trình chuẩn hóa và hiệu chỉnh hàm lượng chất khô 25
1.1 Mục đích quá trình: hoàn thiện sản phẩm 25
1.2 Các biến đổi xảy ra 26
1.3 Thiết bị 26
1.4 Thông số công nghệ 29
2 Quá trình xử lý nhiệt 29
2.1 Mục đích quá trình: bảo quản 29
2.2 Các biến đổi xảy ra 29
2.3 Thiết bị 31
2.4 Thông số công nghệ 32
3 Quá trình cô đặc 32
3.1 Mục đích quá trình 32
3.2 Các biến đổi xảy ra 32
Trang 23.3 Thiết bị 33
3.4 Thông số công nghệ 33
4 Quá trình đồng hóa 34
4.1 Mục đích quá trình: bảo quản và hoàn thiện sản phẩm 34
4.2 Các biến đổi xảy ra 34
4.3 Thiết bị 35
Đồng hóa áp lực cao hai cấp 35
5 Quá trình làm nguội và bổ sung phụ gia 37
5.1 Mục đích của quá trình: chuẩn bị cho quá trình rót và hoàn thiện sản phẩm 37
5.2 Các biển đổi xảy ra 38
5.3 Thiết bị 38
5.4 Thông số công nghệ 38
6 Quá trình rót sản phẩm 38
6.1 Mục đích quá trình: hoàn thiện sản phẩm 38
6.2 Các biến đổi xảy ra 38
6.3 Thiết bị 39
6.4 Thông số công nghệ 39
7 Quá trình tiệt trùng 39
7.1 Mục đích quá trình: bảo quản 39
7.2 Các biến đổi xảy ra 39
7.3 Thiết bị 40
7.4 Thông số công nghệ 41
B Quy trình 2 [2], [3], [4], [13] 42
Trang 31.Quá trình ly tâm 42
4 Quá trình đồng hóa 49
5.1 Mục đích công nghệ 49
5.2 Các biến đổi xảy ra 49
5.3 Thiết bị 50
Quá trình tiệt trùng UHT được thực hiện ở nhiệt độ rất cao trong thời gian rất ngắn nên có thể hạn chế tối thiểu những biến đổi ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm, sản phẩm sau khi tiệt trùng không bị sậm màu và không có sự thay đổi đáng kể về mùi vị, đặc biệt thời gian bảo quản được lâu hơn mà vẫn đảm bảo được giá trị dinh dưỡng của sản phẩm Vì vậy, phương pháp này đang được sử dụng rất rộng rãi với nhiều phương án khác nhau, có thể tiến hành tiệt trùng sữa trong bao bì hoặc ngoài bao bì tuỳ từng đơn vị sản xuất 51
6 Rót sản phẩm [3], [4], [13], [14], [15] 51
6.1 Mục đích quá trình 51
Mục đích quá trình là bảo quản 51
6.2 Các biến đổi xảy ra 52
6.4 Thông số công nghệ 55
6.5 Thông số kỹ thuật 55
Máy rót vô trùng Tetra Pak A3/Flex iLine 55
III So sánh quy trình 56
IV Mô tả sản phẩm 60
4 Mô tả sản phẩm, đề xuất các chỉ tiêu chất lượng cho sản phẩm 60
4.1 Mô tả sản phẩm 60
4.2 Đề xuất các chỉ tiêu chất lượng 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO 65
Trang 4DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò .7
Bảng 1.2 Hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng) 10
Bảng 1.3 Thành phần các protein hòa tan trong sữa bò .12
Bảng 1.4 Thành phần chất béo trong sữa bò 13
Bảng 1.5 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò 14
Bảng 1.6 Các chỉ tiêu cảm quan của sữa tươi nguyên liệu 17
Bảng 1.7 Các chỉ tiêu hóa – lý của sữa tươi nguyên liệu 18
Bảng 1.8 Hàm lượng kim loại nặng trong sữa tươi nguyên liệu 18
Bảng 1.9 Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong sữa tươi nguyên liệu 19
Bảng 1.10 Dư lượng thuốc thú y trong sữa tươi nguyên liệu 20
Bảng 1.11 Các chỉ tiêu vi sinh vật trong sữa tươi nguyên liệu 21
Bảng 1.12 Thành phần sữa bột gầy 22
Bảng 1.13 Chỉ tiêu hoá lý của SMP 22
Bảng 1.14 Chỉ tiêu vi sinh vật của SMP 23
Bảng 1.15 Chỉ tiêu về kim loại nặng của SMP 23
Bảng 1.16 Chỉ tiêu độc tố của SMP 23
Bảng 1.17 Chỉ tiêu Melamin của SMP 24
Bảng 1.18 Thành phần của AMF 24
Bảng 1.19 Chỉ tiêu hóa lý của AMF 25
Bảng 1.20 Chỉ tiêu vi sinh của AMF 25
Trang 5Bảng 1.21 Chỉ tiêu về kim loại nặng của AMF 26
Bảng 1.22 Chỉ tiêu độc tố của AMF 26
Bảng 1.23 Chỉ tiêu về hàm lượng melamine trong AMF 26
Bảng 1.24 Chỉ tiêu chất lượng của Leucithin 27
Bảng 1.25 Các chỉ tiêu hóa lý của Carrageenan 28
Bảng 1.26 Chi tiêu vi sinh của Carrageenan 29
Bảng 3.1 So sánh 2 quy trình công nghệ 61
Bảng 4.1 Thành phần gần đúng các chất trong sữa đặc không đường 64
Bảng 4.2 Các chỉ tiêu cảm quan của sữa đặc không đường 65
Bảng 4.3 Các chỉ tiêu lý – hoá của sữa đặc không đường (Evaporated milk) 65
Bảng 4.4 Các chỉ tiêu lý – hoá của sữa đặc không đường tách béo (Evaporated skimmed milk) 66
Bảng 4.5 Các chỉ tiêu lý – hoá của sữa đặc không đường ít béo (Evaporated partly skimmed milk) 66
Bảng 4.6 Các chỉ tiêu lý – hoá của sữa đặc không đường béo cao (Evaporated high-fat milk) 66
Bảng 4.7 Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa đặc không đường 67
Bảng 4.8 Độc tố vi nấm của sữa đặc không đường 67
Bảng 4.9 Giới hạn tối đa kim loại nặng của sữa đặc không đường 68
Bảng 4.10 Giới hạn tối đa dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong sữa đặc không đường 68
Trang 6DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 thành phần các hợp chất chứa nitơ trong sữa 10
Hình 1.2 Cấu trúc micelle của casein 11
Hình 1.3 Cân bằng động giữa mecelle casein và huyết thanh sữa 15
Hình 2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 30
Hình 2.2 Thiết bị ly tâm dĩa 32
Hình 2.3 Thiết bị phối trộn chất lỏng 33
Hình 2.4 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng 35
Hình 2.5 Thiết bị cô đặc dạng màng rơi 36
Hình 2.6 Thiết bị đồng hóa áp lực cao 40
Hình2.7 Thiết bị rót, ghép mí tự động 42
Hình2.8 Thiết bị tiệt trùng Hydrolock 43
Hình 2.9 Các cấu tử có khả năng chui qua từng loại màng 44
Hình 2.10 Sự sắp xếp của màng lọc 45
Hình 2.11 Quy trình tiệt trùng UHT 48
Hình 2.12 Cầu béo được phá vỡ qua khe hẹp của thiết bị đồng hoá dưới áp suất cao 51
Hình 2.13 Thiết bị đồng hóa 2 cấp 52
Hình 2.14 Cấu tạo của bao bì giấy Tetrapak 54
Hình 2.15 Các bộ phận chính và nguyên tắc hoạt đông của máy ró 59
Hình 2.16 Nguyên tắc hoạt động của máy rót 60
Hình 4.1 Các dạng đóng gói của sữa đặc không đường 64
Trang 7I Giới thiệu nguyên liệu [4]
Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức
ăn để nuôi sống động vật non Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến sữa trên thế giới tập trung sản xuất trên ba nguồn nguyên liệu chính là sữa bò, sữa dê và sữa cừu Ở nước ta, sữa
bò là nguồn nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghệ thực phẩm
1 Tính chất vật lý [4]
Sữa là một chất lỏng đục Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên Màu sắc của sữa chủ yếu vào hàm lượng β-caroten có trong chất béo của sữa Sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt
Bảng 1.1 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò
Điểm đông đặc của sữa
Thường dao động trong khoảng từ 0,54 ÷ 0,59 Người ta thường sử dụng chỉ tiêu này để kiểm tra sữa tươi có bị pha loãng với nước hay không
Tuy nhiên, khi xử lý sữa ở nhiệt độ cao, điểm đông đặc của sữa sẽ gia tăng do sự kết tủa của một số muối phosphate có trong sữa
Trang 82 Thành phần hóa học [2], [4]
Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm nước, lactose, protein và các chất béo Ngoài ra, sữa còn chứa một số hoạt chất khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamin, hormone, các chất màu và khí
Khi nói đến thành phần hóa học của sữa, các nhà sản xuất thường quan tâm đến giá trị pH và độ chua
Giá trị pH của sữa
Giá trị pH thường được xác định ở 20 Theo định nghĩa:
Sữa bò tươi có giá trị pH trung bình là 6,6
Độ chua
Trong công nghiệp thực phẩm, độ chua của sản phẩm được xác định bằng phương pháp chuẩn độ Hiện nay trên thế giới, độ chua của sữa thường được biểu diễn bằng độ Soxhlet Henkel (oSH), độ Thorner (oTh) hoặc Dornic (oD)
oSH: sữa bò tươi có độ chua trung bình 7 oSH
oTh: sữa bò bình thường có độ chua 17 oTh
Bảng 1.2 Hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng)
87,513,04,83,43,90,8
2.1 Đường lactose
Trang 9Lactose là một disaccharide do một phân tử glucose và một phân tử galactose liên kết với nhau tạo thành.
Trong sữa, đường lactose tồn tại dưới hai dạng:
2.2 Các hợp chất có chứa nitơ
Thành phần các hợp chất chứa nitơ trong sữa được trình bày ở hình 1.1
Các hợp chất chứa nitơ trong sữa bò (100%)
Protein (95%) Các hợp chất chứa nitơ phi protein (5%)
Acid amin tự do
ImmunoglobulinCác protein khác
micelle (đông tụ ở pH = 4,6) (không đông tụ ở pH =4,6)
Hình 1.1 thành phần các hợp chất chứa nitơ trong sữa
Trang 10Những protein thường gặp trong sữa
Casein:
Casein là thành phần protein chủ yếu có trong sữa Chúng tồn tại dưới dạng micelle Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm Ca, Mg, P và citrate)
Mỗi micelle do khoảng 400 ÷ 500 tiểu micelle hợp thành Tiểu micelle có dạng
hình cầu, đường kính dao động 10 ÷ 15 nm bao gồm khoảng 10 phân tử casein kết hợp lại
những tỷ lệ khác nhau Các phân tử αs và β-casein nằm tập trung tại tâm tiểu micelle tạo nên vùng ưa béo, còn các phân tử κ-casein được bố trí tại vùng biên tiểu micelle
A- Tiểu micelleB- Đầu ưa nước của κ-caseinC- Phosphate
D- κ-casein
E- Tương tác kỵ nướcHình 1.2 Cấu trúc micelle của casein
Trang 11Protein hòa tan:
Bảng 1.3 Thành phần các protein hòa tan trong sữa bò
(% tổng khối lượng protein trong sữa)β-lactoglobulin
Enzyme:
Enzyme đầu tiên được tìm thấy trong sữa là lactoperoxydase Chúng do tuyến vú tiết ra hoặc do các vi sinh vật trong sữa tổng hợp nên Enzyme là những chất xúc tác phản ứng, có bản chất là protein Sự có mặt của các enzyme trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hóa học của sữa trong quá trình bảo quản Tuy nhiên, một số enzyme có trong sữa như lactoperoxydase lysozyme có vai trò kháng khuẩn Chúng tham gia vào việc
ổn định chất lượng sữa tươi trong quá trình bảo quản trước khi chế biến
Hàm lượng vi sinh vật trong sữa càng cao thì thành phần enzyme có trong sữa đa dạng và hoạt tính của enzyme càng cao
2.3 Chất béo
Bảng 1.4 Thành phần chất béo trong sữa bò
Trang 12Các hợp chất tan trong chất béo
2.4 Khoáng
Hàm lượng khoảng trong sữa dao động từ 8÷10 g/l Các muối trong sữa ở dạng hòa
tan hoặc dung dịch keo (kết hợp với casein) Trong số các nguyên tố khoáng có trong sữa, chiếm hàm lượng cao nhất là Ca, P và Mg Một phần chúng tham gia vào cấu trúc micelle, phần còn lại tồn tại dưới dạng muối hòa tan trong sữa
Các nguyên tố khoáng như K, Na, Cl đóng vai trò chất điện ly Cùng với lactose, chúng góp phần cân bằng áp lực thẩm thấu của sữa trong bầu vú động vật với áp lực máu
Ngoài ra, sữa còn chứa các nguyên tố khác như Zn, Fe, I, Cu, Mo… Chúng cần thiết cho quá trình dinh dưỡng của con người Một số nguyên tố độc hại như Pb, As… đôi khi cũng được tìm thấy ở dạng vết trong sữa bò
2.5 Vitamin
Các vitamin trong sữa được chia thành hai nhóm:
- Vitamin hòa tan trong nước gồm: B1, B2, B3, B5, B6, C…
Nhìn chung, hàm lượng vitamin nhóm B trong sữa bò thường ổn định, là do chúng được tổng hợp chủ yếu bởi các vi khuẩn trong ngăn thứ nhất dạ dày của nhóm động vật nhai lại và không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh Tuy nhiên, hàm lượng vitamin tan trong chất béo bị ảnh hưởng sâu sắc bởi thành phần thức ăn và điều kiện thời tiết
Bảng 1.5 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò
Trang 13Vitamin Hàm lượng Vitamin Hàm lượng
B12
CBiotineAcid folic
4,320302,8
2.6 Hormone
Hormone do các tuyến nội tiết tiết ra và giữ vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của động vật Trong sữa bò ta có thể tìm thấy nhiều loại homone Chúng được chia thành ba nhóm là proteohormone, hormone peptide và hormone steoride, trong số đó prolactine được nghiên cứu nhiều hơn cả Hàm lượng trung bình prolactine trong sữa bò là
50 µg/l
2.7 Các hợp chất khác
Trong sữa bò còn chứa các chất khí, chủ yếu là CO2, O2 và N2 Tổng hàm lượng của chúng chiếm từ 5% đến 6% thể tích sữa Các chất khí trong sữa thường tồn tại ở ba dạng: dạng hòa tan, dạng liên kết hóa học với chất khác và dạng phân tán
Khí ở dạng hòa tan hoặc phân tán thường gây ra một số khó khăn trong quy trình chế biến sữa Do đó, sữa tươi thường được qua xử lý bài khí trước khi chế biến
Thỉnh thoảng, người ta phát hiện trong sữa có chứa các hợp chất hóa học khác như: chất kháng sinh, chất tẩy rửa, kim loại nặng, nguyên tố phóng xạ…Chúng gây độc cho người sử dụng, tuy nhiên hàm lượng của chúng trong sữa thường ở dạng vết
3 Các tính chất hóa lý [4]
Do có chứa các thành phần protein nên sữa được xem là một hệ keo Ngoài ra, sự
có mặt của chất béo làm cho sữa có tính chất của một hệ nhũ tương
Hệ keo: trong sữa, các phân tử nước sẽ hình thành nên lớp vỏ hydrate bao bọc xung quanh
các micelle casein Đó là những đầu ưa nước của κ-casein được bố trí trên bề mặt micelle
Trang 14thay đổi về thành phần hóa học Cân bằng động giữa micelle casein với huyết thanh sữa được trình bày như hình:
Phân tử casein
Micelle casein Tiểu micelle
Ca + PhosphateHình 1.3 Cân bằng động giữa mecelle casein và huyết thanh sữa
Sự thay đổi về thành phần hóa học của micelle casein sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu
tố, trong đó nhiệt độ và pH là hai yếu tố quan trọng nhất Khi giảm nhiệt độ của sữa từ giá
Nguyên nhân là do β-casein có các gốc ưa béo và sự tương tác giữa các gốc ưa béo trong tiểu micelle thường bị yếu đi khi nhiệt độ giảm Tuy nhiên, khi tăng nhiệt độ của sữa sau một thời gian bảo quản lạnh ở 4oC, việc tái cấu trúc của micelle có thể không giống như là những micelle đã có trong sữa trước khi được làm lạnh
Cần lưu ý là khi nhiệt độ giảm, các tính chất hóa lý của hệ keo sẽ thay đổi theo như
độ nhớt tăng, độ bền keo tăng, do đó hiệu suất đông tụ casein đối với tác nhân chymosin sẽ
bị giảm đi đáng kể
Ở giá trị pH tự nhiên của sữa, micelle tích điện âm Lực đẩy tĩnh điện giữa các micelle giữ vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa sự đông tụ casein
Hệ nhũ tương: sữa là một hệ nhũ tương dầu trong nước Mặc dù các hạt béo trong sữa đã
được bao bọc bởi lớp màng với các thành phần chủ yếu là membrane protein, chúng luôn
có xu hướng kết hợp lại với nhau và dẫn đến hiện tượng sữa bị tách pha Quá trình tách pha
ở sữa bao gồm các giai đoạn như sau:
Khi sữa được bảo quản lạnh, các phân tử cryglobulin sẽ kết tủa lên bề mặt của các hạt có trong sữa, trong đó có các hạt béo Phức hợp cryglobulin và lipoprotein còn có tên gọi khác là agglutinin
Trang 15Các hạt béo có cryglobulin trên bề mặt sẽ kết hợp lại với nhau để tạo thành hạt béo mới có kích thước lớn hơn và bắt đầu nổi lên bề mặt của hệ nhũ tương
Các hạt béo kích thước lớn sẽ tiếp tục kết hợp với những hạt béo có kích thước nhỏ hơn Chúng sẽ nổi lên bề mặt nhũ tương với tốc độ nhanh hơn Cuối cùng, sữa bị tách pha với lớp chất béo nằm trên bề mặt
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng tách pha của sữa: nhiệt độ, nồng độ agglutinin, kích thước các hạt béo, hàm lượng béo trong sữa, sự khuấy trộn, sự xử lý nhiệt,
sự đồng hóa
4 Chỉ tiêu chất lượng của sữa tươi nguyên liệu [5], [9]
Chất lượng của sữa tươi nguyên liệu được xác định qua các kiểm nghiệm phân tích chỉ tiêu hóa lý (hàm lượng chất khô, béo, đạm, ), chỉ tiêu an toàn thực phẩm (vi sinh và các chất nhiễm bẩn như kim loại nặng, độc tố vi nấm, dư lượng thuốc thú y và thuốc bảo
vệ thực vật,…)
Sữa tươi nguyên liệu nông hộ ngay tại trạm thu mua được kiểm tra các chỉ tiêu sơ
bộ bằng các phương pháp kiểm tra chất lượng nhanh như: cảm quan, thử vi sinh (test resazurin), thử kháng sinh, thử cồn, tỷ trọng, tạp chất lạ,… để quyết định trong việc phân loại sữa thu mua - chấp nhận hay loại bỏ Ngoài ra mẫu sữa tươi nguyên liệu được chuyển
về nhà máy để kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng khác (hàm lượng chất khô, béo, đạm)
Các chỉ tiêu cảm quan của sữa tươi nguyên liệu:
Bảng 1.6 Các chỉ tiêu cảm quan của sữa tươi nguyên liệu
Trang 16Các chỉ tiêu hóa – lý của sữa tươi nguyên liệu
Bảng 1.7 Các chỉ tiêu hóa – lý của sữa tươi nguyên liệu
Chỉ têu hàm lượng kim loại nặng trong sữa tươi nguyên liệu
Bảng 1.8 Hàm lượng kim loại nặng trong sữa tươi nguyên liệu
Chỉ tiêu dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong sữa tươi nguyên liệu
Bảng 1.9 Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong sữa tươi nguyên liệu
(µg/kg)
Trang 17Chỉ tiêu dư lượng thuốc thú y trong sữa tươi nguyên liệu
Bảng 1.10 Dư lượng thuốc thú y trong sữa tươi nguyên liệu
Trang 18Các chỉ tiêu vi sinh vật trong sữa tươi nguyên liệu
Bảng 1.11 Các chỉ tiêu vi sinh vật trong sữa tươi nguyên liệu
Trong đó:
n: số mẫu được kiểm tra;
c: số mẫu tối đa cho phép giá trị nằm giữa m và M;
m: mức quy định;
M: giá trị lớn nhất mà không mẫu nào được vượt quá
1) Trong 5 mẫu kiểm tra chỉ cho phép tối đa 2 mẫu có số CFU nằm trong khoảng 5.102 đến 2.103
5 Chỉ tiêu chất lượng của các nguyên liệu bổ sung
5.1 Skim milk powder (SMP) [11]
SMP là sữa bột gầy, có hàm lượng chất béo nhỏ hơn 1,5% Thu được từ sữa bò tươi tách béo, khi chất béo được tách ra khỏi sữa tươi để sản xuất Cream và butter, chất lỏng còn lại giàu lactose và protein đuợc gọi là sữa gầy Sau khi sấy khô ta thu đuợc sữa bột gầy
Trang 19Nước 4,3
Chỉ tiêu cảm quan
3 Hàm lượng protein, tính theo hàm lượng chất khô không có
chất béo, %, không nhỏ hơn
33
Chỉ tiêu về vi sinh vật
Bảng 1.14 Chỉ tiêu vi sinh vật của SMP
Trang 20Tên chỉ tiêu Mức tối đa
6 Tổng số bào tử nấm men, nấm mốc trong 1 g sản
phẩm
10
Chỉ tiêu về kim loại nặng
Bảng 1.15 Chỉ tiêu về kim loại nặng của SMP
Tên chỉ tiêu
Mức tối đa
(mg/kg)
Bảng 1.17 Chỉ tiêu Melamin của SMP
5.2 AMF (Anhydrous milk fat) [5]
AMF là chất béo khan, trích ly từ sữa AMF là sản phẩm béo có nguồn gốc từ sữa và các sản phẩm của sữa, được chế biến bằng cách tách hết nước và chất bơ không béo
Bảng 1.18 Thành phần của AMF
Trang 21đâm thủng.
Chỉ tiêu hóa lý
Bảng 1.19 Chỉ tiêu hóa lý của AMF
Chỉ tiêu về vi sinh vật
Bảng 1.20 Chỉ tiêu vi sinh của AMF
Trang 223 Coliforms cfu/g ≤ 10
Chỉ tiêu về kim loại nặng
Bảng 1.21 Chỉ tiêu về kim loại nặng của AMF
Chỉ tiêu độc tố
Bảng 1.22 Chỉ tiêu độc tố của AMF
Hàm lượng melamine:
Bảng 1.23 Chỉ tiêu về hàm lượng melamine trong AMF
Dư lượng thuốc kháng sinh, thuốc trừ sâu: đáp ứng quy định 46/2007/QĐ-BYT
Trang 23Bảng 1.25 Các chỉ tiêu hóa lý của Carrageenan
Trang 245 Độ nhớt của dung dịch 1,5% ở 75oC Cps > 90
Bảng 1.26 Chỉ tiêu vi sinh của Carrageenan
Xử lý nhiệt
Cô đặc
Chuẩn hóa và bổ sung phụ gia phụ gia Làm nguội và bổ sung
Trang 25Hình 2.1 : Sơ đồ quy trình công nghệ
A Quy trình 1 [3], [4]
1 Quá trình chuẩn hóa và hiệu chỉnh hàm lượng chất khô
1.1 Mục đích quá trình: hoàn thiện sản phẩm.
Hiệu chỉnh hàm lượng chất béo và chất khô không béo trong sữa tươi nguyên liệu
Trang 26béo, hàm lượng béo trung bình hay giàu béo mà có tỷ lệ khác nhau Theo tiêu chuẩn Hoa
Kỳ, tỷ lệ (khối lượng) giữa chất béo và chất khô không béo trong sữa đặc không đường là 1:2,25
Sau khi chuẩn hóa sữa sẽ bổ sung thêm một số phụ gia như chất ổn định hệ nhũ tương, chất ổn định protein,…để ổn định cấu trúc sản phẩm cuối cùng
1.2 Các biến đổi xảy ra
Trong quá trình chuẩn hóa, các chỉ tiêu vật lý của sữa sẽ thay đổi như tỷ trọng, hệ số truyền nhiệt,…
1.3 Thiết bị
Thực hiện trên hệ thống các thiết bị ly tâm và phối trộn điều khiển tự động
Sử dụng thiết bị ly tâm dĩa: gồm chén xoay chuyển động tròn trong lớp vỏ cố định
Bên trong chén xoay có các dĩa xếp chồng lên nhau, các dĩa sẽ chuyển động với vận tốc bằng vận tốc chén xoay Trên các dĩa có các lỗ được sắp xếp sao cho có thể tạo một dòng chảy xuyên từ dĩa trên cùng xuống đến đáy của chén xoay
Nhập liệu được phân phối vào ở đáy chén xoay, sau đó theo các kênh được tạo thành bởi các lỗ đi vào khoảng trống giữa các dĩa Tại khoảng trống này dưới tác dụng của lực ly tâm, pha nặng sẽ di chuyển ra xa tâm của dĩa, còn pha nhẹ sẽ di chuyển vào gần tâm của dĩa và đuaợc đẩy lên đỉnh của chén xoay để thu hồi
Ngoài ra trong thiết bị còn xảy ra quá trình trượt giữa hai lớp chất lỏng trong khi ly tâm góp phần phá vỡ hệ nhũ tương Hai pha nặng và nhẹ được thu hồi thông qua cơ cấu chảy tràn, được thiết kế thêm “dĩa trọng lực”
Trang 27a) Nguyên lý hoạt động của thiết bị ly tâm dĩa
b) Dĩa ly tâm c) Dòng chuyển động giữa các dĩa
Hình 2.2 : Thiết bị ly tâm dĩa
Sử dụng thiết bị phối trộn hình trụ đứng: cấu tạo gồm thùng khuấy bên trong có
cánh khuấy dạng bản mỏng được gắn vào trục khuấy Tốc độ quay của cánh khuấy tương đối thấp khoảng 20 – 150 rpm, các phân tử chất lỏng được chuyển động tròn quanh trục và
Trang 28
Hình 2.3: Thiết bị phối trộn chất lỏng
Nếu hàm lượng béo trong sữa tươi thấp hơn yêu cầu: sử dụng thiết bị phối trộn hình trụ đứng, có cánh khuấy và bộ phận gia nhiệt Cream hoặc AMF được bổ sung vào sữa tươi
để nâng hàm lượng béo lên
Nếu hàm lượng chất béo trong sữa tươi cao hơn yêu cầu: sử dụng hệ thống chuẩn hóa sữa gồm có thiết bị truyền nhiệt, thiết bị ly tâm, các dụng cụ đo tỷ trọng và lưu lượng dòng chảy, các van và hộp điều khiển Đầu tiên, sữa được bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt
để làm tăng nhiệt độ của sữa lên 55 - 650C, sau đó sữa được đưa vào thiết bị ly tâm để tách riêng thành 2 dòng sản phẩm: sữa gầy (0.05% chất béo) là dòng sản phẩm có tỷ trọng cao
và cream (40% béo) là dòng sản phẩm có tỷ trọng thấp Cuối cùng, 1 phần cream sẽ được
1.Thùng khuấy với đáy tròn hoặc nón.
2 Bích 2 ( ghép phần nắp với thân thiết bị).
Trang 29phối trộn lại với sữa gầy để tạo ra sản phẩm có tỷ lệ béo và chất khô không béo đúng yêu cầu Các dụng cụ đo tỷ trọng và lưu lượng dòng chảy sẽ được kết nối với chương trình phầm mềm để xử lý số liệu, nhờ đó mà quá trình chuẩn hóa được thực hiện và điều khiển hoàn toàn tự động.
1.4 Thông số công nghệ
Tỷ lệ (khối lượng) giữa chất béo và chất khô không béo là 1:2,25 (Theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ)
Sau khi chuẩn hóa sữa sẽ bổ sung thêm một số phụ gia:
• Chất ổn định: sodium, potassium, hoặc calcium citrates với tỷ lệ 2 g/kg dùng riêng hoặc 3 g/kg nếu kết hợp cả 2 loại
• Chất điều chỉnh pH: carbonates và phosphates của sodium, potassium hoặc calcium; di-, tri-, và polyphosphates tỷ lệ 2 g/kg dùng riêng hoặc 3 g/kg nếu kết hợp
• Chất tạo độ nhớt: carrageenan 150 mg/kg
2 Quá trình xử lý nhiệt
2.1 Mục đích quá trình: bảo quản
Tiêu diệt các vi sinh vật, vô hoạt enzyme (đặc biệt là Lipase) và làm biến tính một
số phân tử protein có trong sữa
2.2 Các biến đổi xảy ra
Nhiệt độ sử dụng và thời gian đun nóng có ảnh hưởng sâu sắc đến cấu trúc và sự biến đổi các chất dinh dưỡng có trong thành phần sữa, những tác động chủ yếu của nhiệt
độ cao:
a) Tác động đến hệ vi sinh vật
Phần lớn hệ vi sinh vật bị tiêu diệt ở nhiệt độ 60 – 650C trong vài phút, ngoại trừ một số loài vi khuẩn (cầu khuẩn, liên cầu khuẩn), vi khuẩn ưa nóng vẫn tồn tại Hệ vi sinh vật kháng nhiệt có khả năng sinh bào tử và chúng chỉ bị tiêu diệt một cách chắc chắn ở nhiệt độ cao hơn 1000C
Trang 30b) Tác động lên thành phần đường lactose
Ở nhiệt độ trên 1000C trong một thời gian, lactose bị phân hủy thành các acid hữu
cơ, các loại rượu và aldehyte, quá trình này diễn ra chủ yếu do Lactobacille, đun nóng ở nhiệt độ cao dễ dàng tạo ra các nâu đậm hay nhạt cho sản phẩm
Sự xuất hiện của các chất màu thường kèm theo sự tăng độ acid của môi trường, cũng như làm tăng mùi đường cháy trong sản phẩm, các biến đổi này làm giảm giá trị của sữa
c) Tác động lên các chất chứa nitơ
Các protein hòa tan đều bị biến tính thuận nghịch, bắt đầu từ nhiệt độ khoảng 600C trong vòng vài phút Các immunoglobin đều là các chất nhạy cảm với nhiệt nhất (89% bị biến tính ở nhiệt độ 700C trong 30 phút), sau đó đến β – lactoglobin (32%) và cuối cùng là α-lactoglubin (6%) Dưới tác dụng của nhiệt sẽ giải phóng các gốc SH tự do từ các acid amin chứa S như Cystein và Cystin, sự giải phóng các gốc tự do có liên quan đến các hợp chất chứa lưu huỳnh và đến các chất khử có thể oxy hóa bởi oxy không khí
Khi đun nóng sữa, các nhóm –SH sẽ làm thay đổi điện thế oxy hóa khử, làm rối loạn sự phát triển của các vi sinh vật, nhất là với các vi khuẩn, đồng thời có vai trò bảo vệ các chất béo chống lại sự oxy hóa
Với nhiệt độ dưới 1000C, casein trong sữa không bị biến tính, mà chỉ ở nhiệt độ 120-1300C trong nhiều giờ có thể gây ra sự hư hỏng đáng kể thành phần casein Ngược lại, canxi phosphocaseinat lại bị biến tính ở nhiệt độ vượt quá 750C do cấu trúc phức tạp của nó
Sự thay đổi hóa lý ở trên là nguyên nhân chính gây cản trở quá trình đông tụ nhờ men dịch vị, do đó, sữa đun nóng dễ tiêu hóa hơn sữa tự nhiên
d) Tác động lên chất béo
Ở nhiệt độ cao, có thể làm thay đổi các thành phần các glyxerit, thường tạo ra các đồng phân của acid béo, có nghĩa là một phân tử glyxerit sẽ chuyển thành nhiều phân tử khác, đồng thời cấu trúc lý hóa của các tiểu cầu béo chịu ảnh hưởng đáng kể bởi sự đun nóng Bắt đầu từ nhiệt độ trên 650C, protein của màng bị biến tính và tất cả các glyxerit đều
Trang 31trở thành dạng lỏng Chất béo hoàn toàn bị nóng chảy và xuất hiện màng cream đồng thời gây ra sự kết dính ở bề mặt của cầu béo Khi sữa chịu sự tác động của nhiệt độ cao trong thời gian ngắn, sự kết dính có thể không rõ rệt Sự tách các cầu béo phụ thuộc vào cường
độ xử lý nhiệt
e) Tác động đến các enzyme
Khi nhiệt độ đun nóng đến 750C, phosphatase kiềm bị phá hủy tức khắc, trong khi
hoặc ở 85 – 900C sẽ làm mất hoạt tính của một số loại enzyme Lypase của vi sinh vật để hạn chế sự thủy phân chất béo
f) Tác động đến các vitamin
Ở nhiệt độ thấp, hầu như các vitamin không bị phá hủy, đến khi đun nóng đến 800C trong điều kiện có oxy tự do mới gây hao tốn một số vitamin (A, B1, B12, C), tuy nhiên
vitamin được bảo toàn, ngay cả vitamin C
- Vật lý: tỷ trọng và độ nhớt của sữa sẽ thay đổi
Trang 32Hình 2.4: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng
2.4 Thông số công nghệ
Xử lý ở 100 – 1200C, thời gian 1 – 3 phút Sau quá trình xử lý sữa được làm nguội
về 700C rồi đưa vào thiết bị cô đặc
3 Quá trình cô đặc
3.1 Mục đích quá trình
Mục đích chế biến: chuyển hóa nguyên liệu sữa tươi thành sữa cô đặc
Mục đích khai thác: tách nước, làm tăng giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm
Mục đích bảo quản: giảm hoạt độ của nước nên ức chế sự phát triển của vi sinh vật
3.2 Các biến đổi xảy ra
Các biến đổi xảy ra tương tự như quá trình xử lý nhiệt Mức độ biến đổi phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian cô đặc sữa
Trang 333.3 Thiết bị
Sử dụng hệ thống thiết bị cô đặc chân không nhiều cấp dạng màng rơi Sữa sẽ được chảy thành một lớp màng mỏng và được hơi nước gia nhiệt gián tiếp thông qua một bề mặt truyền nhiệt Phần hơi thứ sẽ được dẫn vào bộ phân ngưng tụ trong hơi thứ sẽ được bơm chân không hút ra ngoài Để tiết kiệm năng lượng nhà sản xuất sử dụng hệ thống cô đặc chân không từ 3 đến 7 cấp
1 Buồng gia nhiệt sữa sơ bộ bằng hơi ngưng tụ
2 Buồng gia nhiệt sữa đến nhiệt độ sôi
3 Buồng tách hơi thứ và sữa cô đặc
Hình 2.5: Thiết bị cô đặc dạng màng rơi
3.4 Thông số công nghệ
mẫu kiểm tra hàm lượng chất béo, hàm lượng chất khô không béo và độ nhớt của sản phẩm
để xác định thời điểm kết thúc quá trình cô đặc
Chất béo: 8%
Chất khô không béo: 18%
Độ nhớt: 15-60cP với spindle 2, 60 rpm Nhiệt độ 40◦C ± 0.5◦C
Tỷ lệ khối lượng giữa chất béo và chất khô không béo là 1:2,5