Công nghệ chế biến sữa chua

Công nghệ chế biến sữa chuaCông nghệ chế biến sữa chuaCông nghệ chế biến sữa chuaCông nghệ chế biến sữa chuaCông nghệ chế biến sữa chuaCông nghệ chế biến sữa chuaCông nghệ chế biến sữa chuaCông nghệ chế biến sữa chuaCông nghệ chế biến sữa chuaCông nghệ chế biến sữa chuaCông nghệ chế biến sữa chuaCông nghệ chế biến sữa chuaCông nghệ chế biến sữa chua

TP Hồ Chí Minh, năm 2013

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SẢN PHẨM LÊN

MEN TỪ SỮA 5

1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men sữa chua 5

1.1.1.Lên men lactic 5

1.1.2.Lên men butyric 6

1.1.3.Lên men propionic 7

1.1.4.Các dạng lên men khác 8

1.2 Hệ vi sinh vật lên men các sản phẩm từ sữa 10

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA YOGHURT 13

2.1 Phân loại sữa chua Yoghurt 13

2.2 Nguyên liệu dùng sản xuất sữa chua Yoghurt 13

2.2.1 Sữa nguyên liệu 13

2.2.2 Vi khuẩn lactic 14

2.2.3 Phụ gia thực phẩm 15

2.2.4 Một số nguyên liệu khác 16

2.3 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua Yoghurt 17

2.3.1 Quy trình sản xuất sữa chua Yoghurt dạng “set type” 17

2.3.2 Quy trình sản xuất sữa chua Yoghurt dạng “stirred type” 28

2.3.3 Quy trình sản xuất sữa chua Yoghurt dạng “Frozen type” 31

2.4 Sơ đồ dây chuyền sản xuất sữa chua Yoghurt 36

2.4.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất sữa chua Yoghurt giai đoạn chuẩn bị 36

2.4.2 Sơ đồ dây chuyền sản xuất sữa chua Yoghurt dạng “set type” 38

2.4.3 Sơ đồ dây chuyền sản xuất sữa chua Yoghurt dạng “stirred type” 40

2.4.3 Sơ đồ dây chuyền sản xuất sữa chua Yoghurt dạng “Frozen type” 42

2.5 Tiêu chuẩn chất lượng của sản phẩm sữa chua Yoghurt 44

2.5.1 Chỉ tiêu cảm quan 44

2.5.2 Chỉ tiêu hóa lý 44

2.5.3 Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua 45

2.5.3 Phụ gia thực phẩm 46

2.5.4 Một số biến đổi 46

CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA KEFIR 47

3.1 Giới thiệu về sữa chua Kefir 47

3.1.1 Lịch sử của sữa chua Kefir 47

3.1.2 Các sản phẩm sữa chua Kefir ở Việt Nam và Thế Giới 47

3.2 Nguyên liệu dùng làm sữa chua Kefir 50

3.2.1.Sữa nguyên liệu 50

3.2.2.Giới thiệu về hạt kefir 50

3.3 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua Kefir 62

Sơ đồ quy trình sãn xuất sữa chua Kefir và phương pháp chuẩn bị men giống 62

3.4 Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm Kefir 63

CHƯƠNG 4 THIẾT BỊ DÙNG TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA ĂN 65

4.1 Thiết bị chuẩn hóa 65

4.2 Thiết bị đồng hóa 66

4.3 Thiết bị thanh trùng 69

4.4 Thiết bị lên men 70

4.5 Bồn chứa vô trùng sữa 71

4.6 Thiết bị phối trộn 72

4.7 Máy rót sữa chua 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SẢN PHẨM LÊN MEN TỪ SỮA 1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men sữa chua

1.1.1 Lên men lactic

Quá trình lên men lactoza , axit piruvic xảy ra tương tự như đã trình bày ở phầnlên men rượu nhưng sau đó axit piruvic dưới tác dụng của lactatdehydrogenaza của vikhuẩn sẽ tạo thành axit lactic:

CH3-CO-COOH ⃗ lactatdehydrogena CH3-CHOH-COOH

NADH2NADAxit piruvic Axit lacticTrong quá trình lên men lactoza, nhiều chủng vi khuẩn không chỉ sản xuất sinh raaxit lactic mà còn cho hàng loạt các sản phẩm khác như các axit hữu cơ (axetic,propionic, suxinic…), rượu, este, CO2… Dựa vào các sản phẩm của quá trình lên men

mà người ta chia vi khuẩn thành:

-Vi khuẩn lên men lactic đồng hình

-Vi khuẩn lên men lactic dị hình

Lên men lactic là quá trình lên men chủ yếu của các sản phẩm sữa lên men chủyếu của các sản phẩm sữa lên men Vi khuẩn lactic là nhóm vi khuẩn quan trọng nhất đốivới công nghiệp chế biến sữa

Các vi khuẩn lactic, ngoài việc tạo thành axit còn có một số loài tạo chất thơm(diaxetyl, axetoin, axit bay hơi…) như Streptococcus diaxetylactic

Có nhiều giả thiết về sự tạo thành diaxetyl Có thể diaxetyl được tạo thành từlactoza hoặc từ lactoza và axit citric

Nếu diaxetyl được tạo thành từ sự chuyển hóa lactoza thì quá trình sinh hóa đếngiai đoạn thu được axit piruvic như trình bày ở trên

Tiếp đó, từ axit piruvic, nhờ enzim decacboxylaza chuyển thành axetaldehyt vàsau đó nhờ ngưng tụ tạo thành diaxetyl hoặc axetoin Trong thành phần chất thơm củachủng vi sinh vật luôn luôn có chất thơm này.

CH3-CO-COOH ⃗decacboxylaza CH3-CHO + CO2Axit piruvic AxetaldehytCH3-CHO ⃗−2 H CH3-CO-CO-CH3 hoặc CH3-CHOH-CO-CH3

Axetaldehyt Diaxetyl AxetoinHoặc:

CH3-CHO + CH3-COH ⃗+2 H CH3-CHOH-CHOH-CH32,3-Butandiol

Còn nếu giả thuyết cho rằng diaxetyl được tạo thành từ axit citric thì phản ứng xảy

ra như sau:

COOH-CH2-CO-COOH ⃗−CO 2 CH3-CO-COOHAxit oxalaxetic Axit piruvic

Và sau đó tiếp tục xảy ra như sơ đồ đã dẫn ra phía trên

Maximova cho rằng, diaxetyl được tạo thành trong chủng ở một giới hạn chế oxyhóa- khử nhất định Trong môi trường khử mạnh và thế oxy hóa – khử rH2 giảm thìdiaxetyl chuyển thành axetoin

CH3-CO-CO-CH3 ⃗+2 H CH3-CO-CHOH-CH3

Diaxetyl Axetoin

Streptococcus diaxetylactic có tính khử yếu và trong môi trường có thể oxy hóa –

khử mạnh H2=6,0 thì sẽ tạo được nhiều diaxetyl Trong khi đó Streptococcus citrovorus,

Streptococcus paracitrovorus chỉ tạo được axetoin.

1.1.2 Lên men butyric

Quá trình lên men butyric xảy ra trong các sản phẩm sữa dưới tác dụng của vikhuẩn butyric làm chuyển hóa glucoza, axit lactic:

C6H12O6  CH3CH2-CH2COOH +2CO2 +2H2Glucoza Axit butyricLên men butyric là một quá trình phức tạp nhưng đến thời điểm tạo thành axitpiruvic thì xảy ra tương tự như lên men rượu

Axit piruvic tạo thành dưới tác dụng của decacboxylaza chuyển thành axetaldehyt

và từ 2 phân tử axetaldehyt lại chuyển hóa tiếp thành axetadol rồi do chuyển nhóm nộiphân tử, axetadol chuyển thành axit butyric:

2CH3CHO ⃗cacboxylaza CH3-CHOHCH2CHOCH3CH2CH2COOH

Axetaldehyt Axetadol Axit butyric

Quá trình lên men butyric còn tạo thành một lượng nhỏ ca1caxit như axetic,caprolic, caprilic, rượu etylic… Lên men butyric lá quá trình không mong muốn, lànguyên nhân gây nên mùi vị khó chịu trong các sản phẩm sữa chua và hiện tượng phồngcủa pho mát

1.1.3 Lên men propionic

Vi khuẩn propionic có thể chuyển hóa glucoza, axit lactic và các muối của nóthành axit propionic Trong mọi trường hợp, quá trình lên men đều trải qua giai đoạn tạothành axit piruvic

Nếu xuất phát từ glucoza thì diễn biến của quá trình tương tự như lên men rượu,còn nếu từ axit lactic thì do lactatdehydrogenaza vi khuẩn xúc tác sẽ tạo thành axitpiruvic:

CH3-CHOH-COOH ⃗lactatdehydrogenaza CH3-CO-COOHAxit lactic Axit piruvic

Tiếp theo một phần axit piruvic biến đổi thành axeldehyt và axit axetic, một phầnaxit piruvic lại chuyển thành axit lactic rồi axit propionic:

CH3-CO-COOH ⃗−CO 2 CH3-CO ⃗+H2O CH3-COOH +2H

Axit piruvic Axetaldehyt Axit axetic2CH3-CO-COOH ⃗+4 H 2CH3-CHOH-COOH ⃗+4 H 2CH3-CH2-COOH

+2H2OAxit piruvic Axit lactic Axit propionic

Vi khuẩn propionic còn có thể tác dụng theo một cách khác Thay vì loại CO2 từaxit piruvic thì ngược lại, axit piruvic lại kết hợp với CO2 để tạo thành axit oxaloaxeticloại một phân tử nước tạo thành axit suxinic và cuối cùng là axit propionic

CH3-CO-COOH ⃗+CO 2 COOH-CH2-CO-COOH ⃗+4 H

COOH-CH2-CH2-COOHAxit piruvic Axit oxaloaxetic -H2O Axit suxinic

CH3-CH2-COOH + CO2Axit propionic

Lên men propionic đóng vai trò quan trọng trong quá trình chin của pho mát

1.1.4 Các dạng lên men khác

Ngoài các vi khuẩn lactic, butyric, propionic, nấm men, trong sữa và các sản phẩmsữa còn có các loại vi khuẩn khác như vi khuẩn khác như vi khuẩn đường ruột, vi khuẩnaxetic cũng tham gia chuyển hóa lactoza và tạo thành hàng loạt các hợp chất Ví dụ, vikhuẩn đường ruột khi lên men lactoza tạo thành các axit và các khí Giai đoạn đầu củaquá trình này đến khi tạo thành axit piruvic giống như lên men rượu

Ở giai đoạn tiếp theo, axit piruvic có thể chuyển hóa rất đa dạng, tạo thành hàngloạt các chất theo sơ đồ sau:

CH3-CO-COOH ⃗+2 H CH3-CHOH-COOHAxit piruvic Axit lactic

Trong điều kiện yếm khí, vi khuẩn đường ruột có thể sử dụng axit lactic cho quátrình hô hấp.

CH3-CHOH-COOH + O2  3CO2 + 3H2O

Vi khuẩn axetic là vi khuẩn hiếu khí có trên bề mặt các sản phẩm sữa sẽ oxy hóarượu etylic thành axit axetic:

Vi khuẩn axetic còn có thể oxi hóa các rượu khác, đường và một số axit khác.Lactoza là gluxit chủ yếu của sữa bò Hàm lượng trung bình 4,6% và tương đối ổnđịnh Lactoza là một disacarit C12O22O11, ít hòa tan và cũng ít ngọt hơn sacaroza.

Lactoza có vai trò quan trọng trong sản xuất pho mát, các loại sữa lên men , bơ lênmen, bởi vì lactoza là nguyên liệu chủ yếu để tạo thành axit trong các sản phẩm nói trên

Các Streptococci khi phát triển trong sữa, chỉ sử dụng 0,8-1%, giảm pH tới 4,5.Khi đạt tới pH này thì sự phát triển và tạo thành axit của vi khuẩn này cũng bị ngừng

Còn các vi khuẩn chịu nhiệt hình que (rod – shaped themobacteria) thì sử dụngkhoảng 3% lactoza trong sữa để tạo thành xấp xỉ 3% axit lactic tức là đưa pH về xấp xỉ 3.Đây cũng là giới hạn kết thúc sự phát triển và sự tạo thành axit

1.2 Hệ vi sinh vật lên men các sản phẩm từ sữa

Lên men các sản phẩm từ sữa, ta sẽ được các sản phẩm lên men Đó là tên gọichung của một tập hợp các sản phẩm như sữa chua yoghurt, kefir, ymer, kumis(koumiss), cream lên men (cultured cream), bơ chua (sour butter)

Để sản xuất các loại sản phẩm sữa lên men, người ta cấy các chug3 vi sinh vật khác nhauvào sữa và kết quả là, chuyển hóa lactoza thành axit lactic, CO2, axit axetic, diaxetyl,axetaldehyt và các hợp chất bay hơi khác, tạo sản phẩm một mùi, vị đặc trưng: Một sảnphẩm như kefir, kumis còn chứa một lượng nhỏ rượu etylic

Các sản phẩm sữa lên men có nguồn gốc từ Kapca và nhanh chóng phổ biến sangcác nước Đông Âu, Trung Âu

Quá trình lên men, chuyển lactoza thành axit lactic có tác dụng bào quản sữa rấttốt, bởi lẽ pH thấp khống chế sự phát triển của vi khuẩn gây thối và các vi khuẩn có hạikhác

Các sản phẩm sữa lên men đểu có độ tiêu hóa cao bởi lẽ các chất đều đã đượcchuyển hóa tới dạng cơ thể dễ hấp thụ, đặc biệt đối với những người già và trẻ em.

Đa số các sản phẩm sữa lên men là thức ăn “ăn kiêng” và có tác dụng chữa bệnh

Sử dụng các sản phẩm sữa lên men có tác dụng kích thích sự tiết dịch vị, kích thích sựtrao đổi chất, hệ vi khuẩn lactic (có trong các sản phẩm này) có tác dụng khống chế sựphát triển của vi khuẩn gây thối rữa ở ruột Ngoài các thành phần dinh dưỡng nhưprotein, lipit, gluxit, các sản phẩm sữa lên men còn chứa nhiều vitamin, các chất khángthể rất có ý nghĩa trong điều trị một số bệnh

Hệ vi sinh vật dung để lên men sữa (cultures còn được gọi là chủng vi sinh vật) đãđược biết đến từ khá lâu

Chủng vi sinh vật có thể chỉ bao gồm một loài hoặc là hỗn hợp của nhiều loài Mộtsố loài như Streptococcus lactic, s Cremoric, S thermophilus như S diaxetylactic,Leuconostoc citrovorum lại có khả năng tạo ra các chất thơm

Việc sử dụng loại vi khuẩn nào, với tỷ lệ bao nhiêu để cho kết quả tốt nhất là mốiquan tâm của các nhà khoa học công nghệ Trên thị trường có rất nhiều loại chủng khácnhau: khác nhau về thành phần vi khuẩn, về tỷ lệ giữa chúng, về trạng thái (dạng lỏng,đặc, bột…) Tùy theo nhu cầu và điều kiện sản xuất mà người ta lựa chọn phương ánthích hợp nhất

Bảng 1.1 Một số vi khuẩn thường dùng trong công nghệ sản xuất các sản phẩm

sữa lên men.

Sử dụng trong sản xuất

Axit lactic

Chất khác

0,7

0,70,70,7

-

Sữa lên men

Pho matSữa lên menSữa lên men, pho mát,

1,51,52,01,5

CO2

-

-diaxetyl

CO2diaxetyl

bơSữa lên men

Pho mátPho mátSữa lên men, pho mátSữa lên men

Vi khuẩn lactic có ở hầu hết mọi nơi nhưng nhiều hơn cả là ở sữa Vi khuẩn lacticbao gồm cả bacilli và cocci Đa số vi khuẩn này bị tiêu diệt ở 700C, một số thì chỉ bị tiêudiệt ở 800C

Các vi khuẩn này sử dụng lactoza làm nguồn cacbon và sản sinh ra axit lactic Quátrình lên men có thể chỉ tạo thành một sản phẩm chủ yếu là axit lactic (lên men đồnghình–homofermentative fermentation) hoặc tạo thành cả axit lactic và các chất khác nhưaxit axetic, CO2, hydro (lên men dị hình – heterofermentative fermentation)

Khả năng lên men của các loài vi khuẩn khác nhau là không giống nhau Phần lớn các vikhuẩn lactic có khả năng tạo thành từ 0,5 đến 1,5% axit lactic, một số loài có thể tạo ranhiề hơn tới 3%

Để phát triển, các vi khuẩn lactic cần nguồn nitơ hữu cơ Chúng sử dụng nguồnnày từ quá trình chuyển hóa casein do tác dụng của các ptroteaza Khả năng thủy phânprotein (casein) phụ thuộc vào từng loài

Trong số các vi khuẩn lactic đó, Streptococcus diaxetylactic và Leuconostoccitrovorum có thể lên men axit xitric đến cacbon diocyt và diaxetyl Cacbon dioxyt do vikhuẩn lactic tạo thành từ quá trình lên men axit xitric và lactoza được tập trung ở nhữngkhoảng trống trong phomat, tạo thành các lỗ rỗng

Cacbon dioxyt tạo mùi rất đặc trưng cho chủng đầu (mother culture) và chủng sửdụng cũng như mùi cho các sản phẩm sữa lên men

Diaxetyl tạo thành từ lên men axit xitric làm tăng mùi rất đặc trưng của chủng mencái, các sản phẩm sữa lên men và bơ Lactobacillus helvelticus là bacillus rất quan trọng

trong quá trình chin của pho mát Emmenthal Chúng được đưa vào sữa ở dạng nguyênchất.

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA YOGHURT 2.1 Phân loại sữa chua Yoghurt

Người ta chia Yoghurt thành ba loại phụ thuộc vào thời điểm tiến hành quá trìnhlên men:

1 Sữa chua Yoghurt dạng “set type” (Yoghurt truyền thống): trong quy trình sảnxuất, sau khi bổ sung chủng vi sinh vật người ta sẽ tiến hành rót hộp và lênmen trong hộp

2 Sữa chua Yoghurt dạng “stirred type” (Yoghurt dạng khuấy): trong quy trìnhsản xuất, bổ sung chủng vi sinh vật và tiến hành lên men trong xitec lớn Sau

đó sẽ tiến hành làm lạnh và rót hộp

3 Sữa chua Yoghurt dạng “drink Yoghurt” (Yoghurt dạng uống): quy trình sảnxuất tương tự như Yoghurt loại stirred Chỉ khác sau khi đông tụ, sẽ tiến hànhpha chế thành dịch, có thể qua xử lý nhiệt hoặc không trước khi rót hộp

4 Sữa chua Yoghurt dạng “frozen type” (Yoghurt dạng đông đặc): trong quytrình sản xuất sữa chua đông đặc ủ trong thùng và làm đông lạnh như kem

2.2 Nguyên liệu dùng sản xuất sữa chua Yoghurt

2.2.1 Sữa nguyên liệu

Sữa chua có thể được sản xuất từ sữa tươi, sữa bột, sữa cô đặc, sữa hoàn nguyênhoặc sữa tái chế

Sữa nguyên liệu sử dụng trong sản xuất sữa chua phải có chất lượng tốt Các yêucầu quan trọng cho nguyên liệu sữa như sau:

- Tổng số tế bào VSV trong sữa càng thấp càng tốt

-Không chứa thể thực khuẩn (bacteriophage)

- Không chứa kháng sinh.

- Không chứa các enzyme

- Không chứa dư lượng hóa chất có nguồn gốc từ quá trình tẩy rữa và vệ sinh dụng

cụ hoặc thiết bị đựng sữa

Hai chỉ tiêu hóa lý quan trọng của sữa nguyên liệu là hàm lượng chất béo và hàmlượng chất khô không béo

Chất béo trong sữa thường dạng hình cầu Trọng 1ml sữa thường có khoảng 10-15 tỷ hạt cầu béo Lượng chất béo trong sữa sẽ được hiệu chỉnh nhờ quá trình chuẩn hóa để

phù hợp theo yêu cầu của sản phẩm

Tổng các chất khô được hiểu là hàm lượng các chất còn lại trong sữa sau quá trìnhbài khí và làm bốc hơi toàn bộ lượng nước (dạng không liên kết) có trong sữa Chất khôkhông béo là hiệu số giữa tổng các chất khô và hàm lượng chất béo trong sữa Giá trị hàm

lượng chất khô không béo trong sữa bò thường là 9,1% Theo quy định của WHO/FAO lượng chất khô không béo không được thấp hơn 8,2% Các kết quả nghiên cứu trước đây

đã chứng minh rằng khi ta tăng hàm lượng chất khô trong sữa nguyên liệu, đặc biệt làtăng hàm lượng casein và protein huyết thanh sữa sẽ làm cho cấu trúc khối đông trở nênbền và ổn định hơn, tránh được hiện tượng tách huyết thanh trong sản phẩm sữa chuatruyền thống

2.2.2 Vi khuẩn lactic

Trong sản xuất sữa chua thường sử dụng hai loại sau:

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

45 – 50oC trong môi trường có độ acid cao L bulgaricus có thể tạo ra trong khối sữa đến 2.7% acid lactic từ đường lactose, pH tối thích của L.bulgaricus là 5.2 – 5.6.

- Streptococus thermophilus: phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 50oC và sinh sản tốt ởnhiệt độ 37 – 40oC Đây cũng là vi khuẩn lactic lên men điển hình có khả năng chịu nhiệtđến 65oC trong 30 phút; pH tốt thích của S.thermophilus là 6.6 – 6.8.

Trong sản xuất sữa chua, việc cấy hỗn hợp hai loại vi khuẩn này cho kết quả tốt

hơn là chỉ sử dụng riêng từng loại L bulgaricus có chứa enzyme phân giải protein nên

có khả năng phân tách được một số amino acid từ casein Các amino acid này, quan trọng

nhất là valine có vai trò như là các chất kích thich hoạt động cho S.thermophilus Kinh nghiệm cho thấy sữa chua sẽ đạt tiêu chuẩn tốt nhất khi tỷ lệ S.thermophilus/L.

bulgaricus bằng 1/1.

Khi sử dụng hỗn hợp hai loại vi khuẩn trên, người ta thấy ở giai đoạn đầu của quá

trình lên men, pH thích hợp nhất cho S thermophilus hoạt động chiếm ưu thế và đảm bảo

cho quá trình lên men lactic được bắt đầu Hoạt độ enzyme phân hủy casein của L

bulgaricus kích thích sự phát triển của S thermophilus và đôi khi cũng làm cho độ acid tăng lên Việc giảm pH của sữa làm cho S thermophilus khó phát triển, L bulgaricus

thay thế Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của hỗn hợp hai loại vi khuẩn này (tỷ lệ1/1) là 43 – 45oC trong công nghiệp người ta thường sử dụng hỗn hợp S thermophilus và

L bulgaricus dưới dạng bột đóng gói kín.

2.2.3 Phụ gia thực phẩm

2.2.3.1 Chất tạo ngọt

Để tăng vị ngọt cho sữa chua, người ta thường bổ sung đường ( glucose,

sacharose…) vào sữa trong quá trình chế biến Đường có thể được bổ sung trực tiếp hoặc

dưới dạng puree trái cây Đối với các sản phẩm dành cho người ăn kiêng, các nhà sảnxuất sử dụng chất tạo ngọt, thông dụng nhất là aspartame

Hình 2.1:Lactobacillus bulgaricus Hình 2.2: Streptococus thermophilus

2.2.3.2 Chất ổn định

Chất ổn định được sử dụng nhằm tạo trạng thái ổn định cho sữa chua, như tạo độgel bền vững làm cho sữa chua không bị tách lớp trong quá trình bảo quản Các chất ổnđịnh thường sử dụng là gelatin, pectin, agar-agar,… Chúng là những chất ưa nước và cóthể liên kết với nước Loại chất ổn định và hàm lượng sử dụng tối ưu cho từng sản phẩm

sẽ được xác định bằng phương pháp thực nghiệm Chất ổn định là nhóm chất phụ gia đưavào thực phẩm phải đạt các yêu cầu sau:

- Không mang tính chất dinh dưỡng

- Không gây độc hại đối với sức khỏe con người

- Được làm từ nguyên liệu đã được lựa chọn cẩn thận và phải tuân theo những quyđịnh về tính đồng nhất, độ tinh khiết theo tiêu chuẩn của Hội đồng chung châu Âu, Mỹ,

tổ chức lương thực thế giới FAO,…

- Trước khi sử dụng cần kiểm tra kỹ lưỡng và phải được phép sử dụng tùy theoluật của mỗi nước

2.2.4 Một số nguyên liệu khác

Trái cây các loại như thơm, dâu, sori, táo… được bổ sung vào sữa chua thườngdưới dạng puree Có hai dạng puree: puree tự nhiên (không bổ sung thêm đường) vàpuree có bổ sung thêm đường Hàm lượng đường trong puree thường chiếm 50-55%

Một số sản phẩm sữa chua còn được bổ sung hương liệu và màu trong quá trìnhsản xuất Tùy theo tình hình của mỗi quốc gia mà bảng danh mục các phụ gia hương liệu

và màu được phép sử dụng trong chế biến thực phẩm với liều lượng tối đa quy định cóthể sẽ khác nhau

Sữa nguyên liệu

Tiêu chuẩn hóa

Bài khí và hiệu chỉnh chất khô

Phụ gia

Bao bì

Chế phẩm vi khuẩn lactic

Hoạt hóa

2.3 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua Yoghurt

2.3.1 Quy trình sản xuất sữa chua Yoghurt dạng “set type”

Sơ đồ quy trình

Thuyết minh quy trình công nghệ

o Sữa nguyên liệu

Để sản xuất sữa chua yoghurt cần chọn loại sữa có chất lượng cao :

- Độ vệ sinh cao, tổng số vi khuẩn thấp

- Không chứa kháng sinh (penicilin, streptomycin ), bacteriophage (thực khuẩnthể)

- Không chứa các chất tẩy rửa, chất sát khuẩn (ví dụ, các chất đó còn sót lại sauquá trình rửa ), những chất ngăn cản quá trình lên men

Tại nhà máy cần kiểm tra nghiêm chặt các chỉ tiêu độ tươi, độ sạch, tổng chấtkhô, hàm lượng chất béo, cảm quan

o Tiêu chuẩn hóa

Mục đích công nghệ: hoàn thiện

Quá trình chuẩn hóa sẽ hiệu chỉnh nồng độ chất béo trong sữa tươi theo yêu cầu vềhàm lượng béo trong sản phẩm yaourt Thông thường, hàm lượng chất béo trong yaourtdao động trong khoảng 0,5-3,5%

Phần cream dư sẽ đưa đi xử lý tiếp để hoàn thiên sản phẩm cream Trong sản xuất sữathường được gia nhiệt sơ bộ trước khi đưa vào máy ly tâm để tách béo.

Các biến đổi của nguyên liệu, thiết bị và thông số công nghệ: Trong quá trình

chuẩn hóa, các chỉ tiêu vật lý của sữa sẽ thay đổi như tỉ trọng, hệ số truyền nhiệt…

o Bài khí và hiệu chỉnh chất khô

Mục đích công nghệ: quá trình bài khí có hai mục đích công nghệ:

+ Chuẩn bị: bài khí sẽ làm tăng hiệu quả truyền nhiệt khi xử lý nhiệt sữa tươi ở

giai đoạn tiếp theo

+ Hoàn thiện: bài khí giúp cho cấu trúc gel của yaourt thành phẩm được đồng

nhất, hạn chế sự xuất hiện các bọt khí trong sản phẩm

Quá trình hiệu chỉnh hàm lượng chất khô trong sữa tươi có mục đích công nghệ làhoàn thiện

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

- Cô đặc sữa trong điều kiện chân không để làm bay hơi đi một nước nhất định Thểtích sữa sau quá trình cô đặc thường giảm đi từ 10 – 20% Khi đó, tổng hàm lượngchất khô trong sữa sẽ tăng từ 1,5 – 3.0% Các nhà sản xuất có thể sử dụng thiết bịbài khí, kết hợp cô đặc sữa trong điều kiện chân không hoặc thiết bị cô đặc sữadạng màng rơi

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

- Bổ sung thêm sữa cô đặc vào sữa tươi

- Xử lý sữa bằng phương pháp siêu lọc hoặc thầm thấu ngược trên thiết bị phânriêng bằng membrane Dòng sản phẩm không qua màng thoát ra từ thiết bị phânriêng có hàm lượng chất khô cao sẽ được sử dụng để làm nguyên liệu sản xuất sữachua

Cần chú ý là trong phương pháp phân riêng bằng membrane, đối tượng nguyênliệu phải là sữa gầy vì các hạt cầu béo trong sữa tươi nguyên kem thường gây ra hiệntượng tắc nghẽn membrane trong quá trình vận hành Sau quá trình phân riêng, các nhàsản xuất sẽ phối trộn chất béo sữa (dạng cream hoặc anhydrous milk fat AMF) với dòngsản phẩm retentate để lên men sữa chua.

Áp suất vận hành trong quá trình siêu lọc là 1 – 10 bar Quá trình này sẽ tách mộtphần nước, đường lactose, các chất có chứa nitơ phi protein và khoáng ra khỏi sữa Còntrong quá trình thẩm thấu ngược, áp suất vận hành sẽ cao hơn và dao động trong khoảng

30 – 60 bar Dòng permeate thu được từ quá trình thẩm thấu ngược có thành phần chủyếu là nước và một số ion hòa tan có trong sữa

Các biến đổi của nguyên liệu:

+ Sinh học và hóa sinh: các vi sinh vật và enzyme trong sữa nguyên liệu sẽ bị ứcchế

+ Hóa lý: một số phân tử protein bị biến tính nhiệt Tùy theo chế độ xử lý(nhiệt độ

và thời gian) mà mức độ biến tính của các phân tử protein sữa sẽ khác nhau

+ Hóa học: nhiệt độ tăng sẽ làm cho các phản ứng hóa học xảy ra dễ dàng hơn.Tùy theo giá trị nhiệt độ và thời gian xử lý mà các phản ứng hóa học sẽ xảy ra với nhữngmức độ khác nhau Quan trọng nhất là phản ứng Maillard giữ nhóm khử của đườnglactose và nhóm amin của các acid amin và các peptide có trong sữa nguyên liệu

+Vật lý: tỉ trọng và độ nhớt của sữa sẽ thay đổi trong quá trình xử lý nhiệt

- Tùy thuộc nhu cầu, hàm lượng chất béo của sữa chua yoghurt từ 0,5 - 3,0%

- Hàm lượng chất khô không béo tối thiểu 8,2%

- Chất ổn định có thể ỉà gelatin, pectin, agar-agar Chúng có tác dụng ngăn chặnquá trình tách nước ở sữa chua thành phẩm, tăng độ nhớt

Sữa chua yoghurt không có chất ổn định Khi sản xuất sữa chua hoa quả, có thểcho thêm chất ổn định

Khả năng đông tụ của sữa sẽ giảm khi lượng ion điện tích dương giảm (chủ yếuion Ca2+) Người ta cho thêm CaCl2 với lượng 0,02 - 0,04% trong một số thời điểm trongnăm Người ta có thể thêm đường dưới dạng đường sacaroza hoặc glucoza trong trườnghợp sản xuất sữa chua hoa quả (mứt hoa quả thông thường chứa 50% đường sacaroza)

o Đồng hóa

Mục đích công nghệ: hoàn thiện

Quá trình đồng hóa làm cho sản phẩm trở nên đồng nhất, các hạt béo sẽ bị giảmkích thước và được phân bố đều trong sản phẩm

Các biến đổi của nguyên liệu:

+ Vật lý: kích thước của hạt cầu béo trong sữa sẽ giảm đi, nhiệt độ của sữa sẽ tăngnhẹ do tác động của áp suất (Khi áp suất đồng hóa tăng them 40atm thì nhiệt độ của sữa

+ Chuẩn bị : Quá trình xử lý nhiệt sẽ ức chế nhiều vi sinh vật và enzyme trong sữa

tươi, nhờ đó giống vi khuẩn lactic sẽ phát triển tốt hơn trong quá trình lên men Ngoài ra,quá rình này còn làm biến tính sơ bộ một số protein trong sữa, nhờ đó mà sự đông tụprotein trong quá trình lên men sẽ diễn ra nhanh hơn và cấu trúc gel của yaourt sẽ ổn địnhhơn

+ Bảo quản : Quá trình xử lý nhiệt sẽ cải thiện các chỉ tiêu vi sinh vật cho sảnphẩm yaourt, đặc biệt là các chỉ tiêu liên quan đến nhóm vi sinh vật gây bệnh

Các biến đổi của nguyên liệu:

+ Sinh học và hóa sinh: các vi sinh vật và enzyme trong sữa nguyên liệu sẽ bị ứcchế

+ Hóa lý: một số phân tử protein bị biến tính nhiệt Tùy theo chế độ xử lý(nhiệt độ

và thời gian) mà mức độ biến tính của các phân tử protein sữa sẽ khác nhau

+ Hóa học: nhiệt độ tăng sẽ làm cho các phản ứng hóa học xảy ra dễ dàng hơn.Tùy theo giá trị nhiệt độ và thời gian xử lý mà các phản ứng hóa học sẽ xảy ra với nhữngmức độ khác nhau Quan trọng nhất là phản ứng Maillard giữ nhóm khử của đườnglactose và nhóm amin của các acid amin và các peptide có trong sữa nguyên liệu

+ Vật lý: tỉ trọng và độ nhớt của sữa sẽ thay đổi trong quá trình xử lý nhiệt

Các biến đổi của nguyên liệu :

Khi bổ sung canh trường giống và các chất màu, chất mùi vào sữa thì thành phầnhóa học của sữa sẽ thay đổi đôi chút Cần chú ý là phải sử dụng các chất màu và mùi ởdạng vô trùng

Thao tác

 Chuẩn bị chủng vi sinh vật

Trước hết, việc chuẩn bị chủng vi sinh vật (trong sản xuất thường gọi là mengiống) cần đảm bảo độ chính xác cao và vô trùng

Chủng thường bao gồm Streptococcus thermophilus và LactobacỉUus buỉgaricus.

Tỷ lệ coccí / bacillí thường 1:1 hoặc 2:1 Tuy nhiên, tỷ lệ này có thể thay đổi Thời gian

sử dụng chung phải tuân thủ nghiêm ngặt bởi lẽ khi cấy trở lại (repeated transíer) dễ bịnhiễm

Khi dùng chủng bột thương mại (commercial culture) ngưòi ta cấy chuyển tiếpmột vài lần để tâng hoạt tính của chủng và để rút ngắn thời gian lên men trong sản xuất

Sữa nguyên liệu

Thông thường, từ chủng bột sẽ cấy 1 - chủng đáu (mother culture) rồi cấy tiếp lần

2 - chủng thứ hay chủng trung gian (intermediate) và cấy lần 3 - chủng sử dụng (bulkstarter)

Thời gian cấy lần lượt giảm từ 8 – l0h, 6 - 8h và lần 3 khoảng 3 - 4h

Chuẩn bị chủng là một khâu rất quan trọng, quyết định chất lượng của các sảnphẩm sữa lên men Yêu cầu phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các bước và trong điéukiện vô trùng

Quy trình chuẩn bị men giống

Sữa dùng làm môi trường phải có chất lượng cao, tổng số vi khuẩn thấp, không cóchất kháng sinh, không chứa chất tẩy rửa Thanh trùng ờ nhiệt độ 90 - 95°C trong 15-30phút nhằm tiêu diệt hoàn toàn, loại trừ các chất kìm hãm (inhibitory substance), biến tínhprotein, loại bỏ oxy hòa tan Sau khi thanh trùng, sữa được làm nguội đến nhiệt độ lênmen 18 - 19°C cho pho mát, 20 - 22°C cho bơ và 40 - 45° cho sữa chua

 Bảo quản chủng vi sinh vật

Trong trường hợp chủng là dạng bột (được sấy phương pháp thăng hoa) thì có thểbảo quản được khá lâu Nhược điểm là phải hoạt hoá (cấy chuyển tiếp 2 - 3 lần) rồi mới

sử dụng

Gần đây, xu hướng dùng chủng concentrat lạnh đông (frozen concentrate) như

chủng thứ (chủng trung gian) hoậc cấy trực tiếp vào sữa khá phổ biến Ưu điểm cơ bản

của chủng lạnh đông này là rất an toàn, thuận tiện và kinh tế (cứ 70 ml chủng concentrat

đủ làm men 500 lit men giống)

 Cấy chủng vi sinh vật

Cần đảm bảo đúng số lượng, nhiệt độ Lượng chủng còn phụ thuộc vào tỷ lệ giữa vikhuẩn tạo axit lactic và vi khuẩn tạo hương vị Tỷ lệ này sẽ ảnh hưởng tới mùi vị của sảnphẩm

 Chuẩn bị sữa trước khi lén men

Từ thùng cân bàng 7, sữa được bơm vào ngăn hoàn nhiệt thứ nhất của thiết bị

trao đổi nhiệt 2, nâng nhiệt độ của sữa lên 70°Cvà sau đó lên 90°C ỏ ngăn hoàn nhiệt thứ hai Sữa nóng được đưa qua thiết bị bốc hai chân không 3 để giảm 10 - 20% lượng

nước, tức là tăng hàm lượng chất khô lên từ 1,5 đến 3% Người ta có thể điều chỉnh

Hình 2.3 Sơ đổ các bước cấy chủng

hàm lượng nước bác hơi bằng cách thay đổi nhiệt độ của sữa, tốc độ tuẩn hoàn trongthiết bị bốc hơi cũng như độ chân khổng của nó.

Người ta có thể tân dụng nước loại ra từ sữa để nâng nhiệt độ của sữa nguyên

liệu vào Từ thiết bị bốc hơi chân không, sữa được đưa vào thiết bị đồng hoá 4 với áp

suất 200 - 250 bar Sữa đã đồng hoá quay trở lại thiết bị trao đổi nhiệt 2 để thanh trùng

ở 90 - 95°c và giữ ờ thiết bị lưu nhiệt 5 với thời gian 3 - 5 phút Tiếp đó sữa được làm

nguội bằng nước lạnh đến nhiệt độ lên men thích hợp

Hình 2.4 Sơ đồ dây chuyển chuẩn bị sữa trước khi lén men:

1- thùng cân bằng; 2- thiết bị trao đổi nhiệt; 3- thiết bị bốc hơi chân không;

4- thiết bị đồng hoá; 5- thiết bị lưu nhiệt

o Chiết rót vào bao bì

Mục đích công nghệ: hoàn thiện

Các biến đổi của nguyên liệu:

Quá trình rót bán thành phẩm vào bao bì và đóng nắp được thực hiện nhanh vàtrong điều kiện kín nên những biến đổi xảy ra trong bán thành phẩm là không đáng kể

o Lên men

Mục đích công nghệ:

+ Chế biến: quá trình lên men làm thay đổi thành phần hóa học và giá trị cảm quancủa sữa tươi, chuyển hóa sữa tươi thành sản phẩm yaourt

+ Bảo quản: trong quá trình lên men, acid lactic được sinh tổng hợp và làm giảmgiá trị pH của sữa Sản phẩm yaourt có giá trị pH không lớn hơn 4,6 Giá trị pH thấp cótác dụng ức chế vi sinh vật (kể cả vi khuẩn lactic giống), góp phần kéo dài thời gian bảoquản sản phẩm.

Các biến đổi của nguyên liệu:

+ Sinh học: có hai biến đổi sinh học quan trọng trong quá trình lên men lactic Đó

là sự trao đổi chất và sự sinh trưởng của vi khuẩn Sự trao đổi chất nhằm mục đích duy trì

sự tồn tại của vi khuẩn trong canh trường Riêng sự sinh trưởng của vi khuẩn trongphương pháp lên men chu kì sẽ bao gồm 6 giai đoạn: thích nghi, sinh trưởng nhanh,logarit, sinh trưởng chậm, ổn định và suy vong

+ Hóa sinh và hóa học: trong quá trình lên men sản xuất yaourt, có nhiều phản ứngxảy ra ở bên trong lẫn bên ngoài tế bào vi khuẩn lactic Đầu tiên, đường lactose trong sữa

sẽ được vi khuẩn sử dụng và chuyển hóa qua nhiều phản ứng để tạo ra acid lactic Nhữngphản ứng chuyển hóa này nhằm mục đích sinh tổng hợp năng lượng cho vi khuẩn Mỗimol đường lactose sẽ tạo ra 4mol ATP và 4 mol acid lactic trong quá trình lên men đồnghình Sau đó, vi khuẩn sẽ thải các phân tử acid lactic ra bên ngoài tế bào Vi khuẩn lacticcòn sinh tổng hợp nhiều sản phẩm phụ Trong quá trình lên men lactic đồng hình, hàmlượng của các sản phẩm phụ là rất thấp so với hàm lượng của acid lactic Những sảnphẩm phụ quan trọng có ảnh hưởng đến hương của yaourt là acetaldehyde và diacetyl

+ Hóa lý: biến đổi hóa lý quan trọng trong quá trình lên men là sự đông tụ casein

do pH sữa giảm dần xuống giá trị pH = 4,6, nhờ đó hình thành nên cấu trúc gel đặc trưngcủa sản phẩm set – yaourt

+ Vật lý: các quá trình lên men xảy ra đều kèm theo hiện tượng tỏa nhiệt Do đó,các nhà sản xuất cần hiệu chỉnh nhiệt độ tủ lên men hoặc phòng lên men sao cho nhiệt độcanh trường luôn ổn định trong suốt thời gian lên men

o Ủ chín

Mục đích công nghệ: hoàn thiện sản phẩm

Thao tác

Sau khi đông tụ, sữa chua yoghurt được làm sạch và ủ chín ở 4 - 6°c ít nhất là 6 h.Đây là giai đoạn rất quan trọng để tạo cho sản phẩm có mùi, vị, trạng thái cần thiết Chỉsau khi kết thúc quá trình này người ta mới có được sữa chua thành phẩm.

o Bảo quản lạnh

Mục đích công nghệ:

+Hoàn thiện: quá trình làm lạnh sẽ cải thiện cấu trúc và độ bền gel của sản phẩm

yaourt truyền thống

+ Bảo quản: khi giảm nhiệt độ, sự sinh trưởng và trao đổi chất của vi khuẩn lactic

bị ức chế, nhờ đó làm chậm sự thay đổi các chỉ tiêu cảm quan và hóa lý của sản phẩmtrong quá trình bảo quản

Các biến đổi của nguyên liệu:

Các biến đổi trong quá trình làm lạnh cũng tương tự như trong quá trình lên men

Do nhiệt độ giảm dần nên tốc độ của các biến đổi và mức độ chuyển hóa sẽ thấp hơnnhiều

Phụ gia

Bao bì

Chế phẩm vi khuẩn lactic

Hoạt hóa

Sữa nguyên liệu

Tiêu chuẩn hóa

Bài khí và hiệu chỉnh chất khô

2.3.2 Quy trình sản xuất sữa chua Yoghurt dạng “stirred type”

Sơ đồ quy trình

Thuyết minh quy trình

Tương tự như quy trình sản xuất sữa chua truyền thống “set type” các quy trình

nguyên liệu, tiêu chuẩn hóa, bài khí, gia nhiệt, đồng hóa, thanh trùng, làm nguội hầu

như vẫn giữ nguyên Quy trình sản xuất của sữa chua dạng khuấy so với dạng sữa chuakhác ở thứ tự công đoạn lên men và chiết rót hộp Việc thay đổi thứ tự quy trình lên men

và chiết rót bao bì ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm sữa chua dạng khuấy so vớicác loại sữa chua khác

o Lên men:

Quá trình lên men đối với sữa chua dạng khuấy được thực hiện trong thiết bị hìnhtrụ dung tích lớn và có cánh khuấy Chính vì vậy mà yaourt dạng khuấy không giữ lạiđược hoàn toàn cấu trúc gel của khối đông tụ được hình thành trong quá trình lên menlactic Cần chú ý là sản phẩm yaourt dạng khuấy luôn được bổ sung them puree trái cây

và một số phụ gia khác

o Làm lạnh:

Khi quá trình lên men kết thúc (pH canh trường giảm xuống còn 4,2-4,6 tùy thuộcvào từng loại sản phẩm), người ta bơm yaourt từ tank lên men vào thiết bị làm lạnh để hạnhiệt độ từ 430C xuống 15-220C Tổng thời gian hạ nhiệt độ cho toàn bộ khối sản phẩmtrong bồn lên men là 20-30 phút Tiếp theo, yaourt được đưa vào bồn chứa tạm, chuẩn bịcho giai đoạn rót sản phẩm

o Phối trộn:

Việc bổ sung puree và các phụ gia khác như hương liệu, chất màu, chất ổn định…

sẽ được bơm trực tiếp vào đường ống vận chuyển yaourt từ bồn chứa tạm đến thiết bị rótsản phẩm vào bao bì Để puree và các phụ gia được phân bố đều trong toàn bộ khối sảnphẩm, người ta phải tính lưu lượng thích hợp cho hai bơm hoạt động: một bơm choyaourt và một một bơm cho hỗn hợp puree và phụ gia Ngoài ra, người ta còn đặt mộtthiết bị phối trộn dạng ống trên đường vận chuyển hỗn hợp yaourt, puree và phụ gia trướckhi vào máy rót để cải thiện độ đồng nhất của sản phẩm

Cần chú ý là hỗn hợp puree và các chất ổn định phải ở trạng thái đông nhất thì quátrình phối trộn chúng với yaourt mới được thực hiện dễ dàng Hơn nữa, chúng phải qua

thanh trùng nhiệt nhằm tiêu diệt các tế bào sinh dưỡng có thể nhiễm vào thành phẩm.Người ta thường sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt hình trụ, bên ngoài có vỏ áo gia nhiệt, bêntrong có cánh khuấy và các thanh chắn để thanh trùng hỗn hợp puree và phụ gia Nhiệt độ

và thời gian thanh trùng được xác định bằng phương pháp thực nghiệm Nếu nhiệt độ cao

và thời gian thanh trùng kéo dài thì sự tổn thất hương sẽ càng lớn và có sự thay đổi vềcấu trúc puree trái cây

Trong một số trường hợp người ta có thể sản xuất yaourt dạng khuấy từ môitrường sữa nguyên liệu có nồng độ chất khô thấp (12-13%) Để ổn định cấu trúc của sảnphẩm trong quá trình bảo quản, các nhà sản xuất phải thay đổi một vài thông số côngnghệ trong quy trình sản xuất

Khác với công đoạn rót sản phẩm của sản phẩm sữa chua dạng truyền thống, sảnphẩm sữa chua dạng khuấy không cần có phòng ủ kết hợp với hệ thống làm mát vì trongquy trình sản phẩm được lên men liên tục trong các tank lên men bảo đảm, hệ thống sảnxuất làm việc liên tục

o Bảo quản lạnh

Bảo quản ở 2 – 5oC ít nhất 6 giờ trước khi đưa ra tiêu thụ Đây là giai đoạn rất quantrọng tạo cho sản phẩm có mùi, vị và trạng thái cần thiết Sản phẩm sữa chua có thể bảoquản 20 – 30 ngày ở nhiệt độ 2 – 5oC

Bột sữa gầy, đường, chất ổn định

Frozen YoghurtBảo quản lạnh

Sữa nguyên liệu

Thuyết minh quy trình

Khác với các dòng sản phẩm khác, sữa chua dạng “frozen type” có dạng tương tự như kem (ice cream) Quá trình lên men sữa được thực hiện trong thiết bị lên men như sữa chua dạng khuấy Hỗn hợp sau lên men sẽ được đem xử lý và lạnh đông để tăng độ cứng cho sản phẩm sau đó bao gói

2.3.3.1 Nhập nguyên liệu:

Tại mỗi cơ sở sản xuất đều có bộ phận thu nhận sữa nguyên liệu và kiểm tra chất lượng sữa đến nhà máy theo thơi gian nhất định Thường sữa được thu nhận vào buổi sáng và buổi chiều Cần phải kiểm tra và thanh trùng các thiết bị chứa sữa nguyên liệu trước khi nhập liệu sữa tươi Khi nhập sữa, khuấy sữa thật đều, lấy mẫu kiểm tra các chỉ tiêu hóa lý, chỉ tiêu cảm quan, chỉ tiêu vệ sinh

Các chỉ tiêu về nguyên liệu sữa tương tư như với các loại sữa chua Yoghurt khác

2.3.3.2 Phối trộn:

Sữa tươi được nâng nhiệt lên 55-60oC và qua bộ phận định lượng để đưa vào bồn.Lần lượt đổ sữa bột gầy, bột sữa 25% béo, đường (tỷ lệ 1/5), đường còn lại chovào phễu trộn Hàm lượng bột sữa gầy và sữa bột tách béo sử dụng thường không caohơn 3% so với khối lượng sữa tươi Yêu cầu là phải dễ phân tán và hòa tan hoàn toànkhông để lại các hạt thô, không có những hạt bị cháy xém để lại màu nâu cho sữa

Chất ổn định được đưa vào để tạo trạng thái bền vững cho sữa, tạo dạng gel bềnvững, sản phẩm không bị tách lớp trong quá trình bảo quản

Trong quá trình trộn nguyên liệu, cánh khuấy trong bồn trộn được hoạt động đểkhuấy đều dịch sữa trong bồn, sau khi trộn xong thì dừng cánh khuấy trong khoảng 20phút để tách bọt và hydrat hóa

Nhằm loại bỏ tạp chất trong quá trình vắt và vận chuyển, ngoài ra còn nhằm loạicác cục sữa bị vón cục trong quá trình hoàn nguyên bột sữa Có thể sử dụng phương pháplọc cơ học Dịch sau lọc được bơm qua bộ phận lọc dạng ống, sau đó chuyển đến bồn cânbằng

Tại bồn cân bằng, sữa được đảm bảo mực hỗn hợp ở mực cố định giúp quá trìnhsản xuất được liên tục, giảm dao động của dòng sản phẩm và tránh bọt khí lẫn vào sảnphẩm

2.3.3.3 Gia nhiệt sơ bộ:

Sữa từ bồn cân bằng sẽ trao đổi nhiệt với sữa sau thanh trùng để nâng nhiệt độ lên

60oC nhờ thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

Tại máy đồng hóa, nhờ hoạt động của ba piston, dịch sữa sẽ được gia tăng áp lựclên 200 bar và đi qua khe hở hẹp của van đồng hóa cấp 1 Khi đó các hạt chất béo sẽ đượcchia nhỏ kích thước Sau đó dịch sữa tiếp tục đi qua van đồng hóa cấp 2 với áp suất 50bar để phân tán đồng đều trong dung dịch sữa

2.3.3.5 Thanh trùng:

Dịch sữa được thanh trùng ở 65oC trong 20 phút Quá trình nâng nhiệt độ sữa lên

65oC thực hiện trong ngăn thứ nhất của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm nhờ trao đổi nhiệtvới nước nóng Nhiệt độ thanh trùng được điều khiển theo giá trị đã cài đặt nhờ bộ kiểmsoát nhiệt độ tự động

Mục đích của quá trình này là tiêu diệt các vi sinh vật không cần thiết hiện diệntrong sữa, làm cho sữa có môi trường dinh dưỡng tinh khiết thích hợp cho sự phát triểncủa vi sinh vật yêu cầu

Khi thanh trùng Pasteur các β – lactose globulin bị biến tính Tuy nhiên việc thanhtrùng cũng kéo theo phản ứng Maillard, gây màu nâu và ảnh hưởng đến cảm quan củasữa

 Giai đoạn 2: Sữa tiếp tục được làm nguội bằng nước thường ở ngăn thứ 3 củathiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm.

 Giai đoạn 3: Sữa ra khỏi ngăn thứ 3 sẽ đi vào ngăn thứ 4 của thiết bị trao đổinhiệt dạng tấm để làm lạnh dịch sữa xuống 4 – 8oC

2.3.3.11 Lên men:

Để chuẩn bị giống vi khuẩn đưa vào giai đoạn lên men, ta phải nhân giống từgiống chuẩn lỏng hoặc khô từ phòng thí nghiệm Trước hết người ta cấy giống sữa đãthanh trùng rồi nuôi ở nhiệt độ thích hợp Giống chuẩn sẽ phát triển làm sữa đông tụ lại.Nhờ vậy ta được giống cấp 1 Tùy thuộc vào quy mô nhỏ hay lớn mà chỉ dùng giống cấp

1 hoặc từ giồng cấp 1 mà nhân giống cấp 2, cấp 3 để sản xuất

Phương pháp nhân giống cấp 2 hoặc cấp 3 cũng tương tự như phương pháp nhângiống cấp 1 Độ acid từ giống chuẩn bị Streptococus thường 90 – 100 oT là vừa, từLactobacilus thì hơi chua thêm một ít từ 100 -110oT Tỷ lệ cấy giống từ thùng lên men là

5 %

Men cái được bơm từ bồn men sang bồn ủ với tỷ lệ 3 – 5% và được khuấy đều.Nhiệt độ của dịch sữa trong bồn ủ lúc này là 43 – 44 oC Sau khi khuấy đều, tắt cánhkhuấy, quá trình lên men xảy ra Sau khoảng 3 -5 giờ, pH của dịch sữa sẽ giảm xuống 4.7– 4.8 thì ngừng ủ

Hoạt hóa và cấy chuẩn vi sinh vật: Quá trình hoạt hóa được tiến hành trong thiết bị

vô trùng có dạng hình trụ, nhiệt độ hoạt hóa được duy trì ở 43oC Quá trình được kết thúckhi độ chua của canh trường đạt 85 – 90oC Giống vi khuẩn lactic sau khi hoạt hóa, đượccấy vào bồn chứa sữa nguyên liệu với tỷ lệ tối thiểu là 0,5% và tối đa là 7% Sau quátrình nhân giống hoặc hoạt hóa giống, nếu chưa sử dụng ngay ta cần làm lạnh để hạn chế

sự gia tăng độ chua của canh trường, từ đó có thể ức chế khả năng lên men của vi sinhvật Nếu giống được sử dụng trong 6 giờ tiếp theo, ta chỉ cẩn làm lạnh từ 10 – 12oC Nếuthời gian sử dụng trong 6 giờ tiếp theo, nhiệt độ canh trường luôn được duy trì ở 5oC.

Hoạt hóa giống là quá trình nhằm rút ngắn thời gian lên men và tiết kiệm lượngchế phẩm vi khuẩn cần dùng Hàm lượng chất khô trong môi trường hoạt hóa dao động từ

9 – 12oC Trước khi hoạt hóa giống môi trường cần được thanh trùng ở 90 – 95oC trongthời gian 30 đến 45 phút

2.3.3.13 Rót hộp:

Đối với sữa chua trắng, sữa từ bồn trữ được đưa đến máy rót để đóng hộp Đốivới sữa chua trái cây, sữa chua trắng được bơm từ bồn đến máy rót, đồng thời mứt cũngđược bơm vào đường ống của sữa chua trắng Sữa chua trắng và mứt được trộn đều nhờmột bộ phận mixing gắn trên đường đi tới máy rót

2.3.3.14 Bảo quản lạnh:

Bảo quản ở 2 – 5oC ít nhất 6 giờ trước khi đưa ra tiêu thụ Đây là giai đoạn rấtquan trọng tạo cho sản phẩm có mùi, vị và trạng thái cần thiết Sản phẩm sữa chua có thểbảo quản 20 – 30 ngày ở nhiệt độ 2 – 5oC

2.4.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất sữa chua Yoghurt giai đoạn chuẩn bị

Hình 2.5 Sơ đồ dây chuyền sản xuất sữa chua Yoghirt giai đoạn chuẩn bị

Chú thích

Sữa/Sữa chuaTác nhân làm mátTác nhân gia nhiệt

Thuyết minh quy trình đường đi nguyên liệu giai đoạn chuẩn bị:

Từ bồn cân bằng, sữa được bơm đến thiết bị trao đổi nhiệt (2), nơi được làm nóng đến trước đến 700C sau đó đunnóng đến 900C

Sau đó, sữa nóng chảy đến bình chân không (3), tại đây thì 10 – 20% nước trong sửa được bốc hơi

Sau khi bốc hơi sữa tiếp tục đến máy đồng hóa, được đồng hóa ở áp suất khoảng 200 – 250bar

Sữa sau đồng hóa sẽ trở về thiết bị trao đổi nhiệt (2) và được nâng nhiệt độ lên 90 – 950C, giữ trong ống giữ nhiệt (5)trong vòng 5 phút

Sau khi thanh trùng, sữa được hạ xuống nhiệt độ ủ mong muốn từ 40 – 500C

Sau đó, sữa sẽ tiếp tục đi vào quy trình sản xuất (sữa chua truyền thống hoặc sữa chua khuấy).

Hình 2.6 Sơ đồ dây chuyền sản xuất sữa chua Yoghurt dạng truyền thống

Thuyết mình đường đi của nguyên liệu:

Sữa được xử lý trước, làm lạnh đến nhiệt độ ủ, được bơm liên tiếp vào bể chứa trung gian (7) Đồng thời, một lượngthể tích định xác định của khối men từ bể chứa men (6) được cho vào dòng sữa

Bể chứa trung gian được để riêng để đảm bảo duy trì nhiệt độ xác định trong suốt quá trình ủ Các bể ủ có thể đượctrang bị máy đo pH để kiểm tra sự phát triển của acid

Chú thích

Sữa/Sữa chuaTác nhân làm mátTác nhân gia nhiệtHơi

MenTrái cây/hương liệu

Men sẽ được trộn vào dòng sữa bằng thiết bị phối trộn đặt dọc đường ống (9) trước khi hỗn hợp này vào hệ thốngchiết rót (10) Sau đó, là công đoạn rót hộp (10) và ủ (11).