công nghệ sản xuất bơ

Bơ là sản phẩm chế bíến từ chất béo của sữa.hàm lượng chất béo trong bơ rất cao và chiếm trung bình 80% khối lượng sản phẩm

Mục lục:

I Giới thiệu chung

 Lịch sử hình thành ngành cơng nghệ sản xuất bơ

II Nguyên liệu trong sản xuất Bơ

 Cream

 Vi sinh vật

 Các phụ gia III Quy trình công nghệ

 Quy trình cơng nghệ sản xuất bơ lên men

 Thanh trùng

 Cấy giống vi sinh vật

 Lên men và xử lý nhiệt lạnh

 Tạo hạt bơ và xử lý

 Bao gĩi

 Quy trình cơng nghệ sản xuất bơ khơng lên men

IV Sản phẩm

- Chỉ tiêu cảm quan

- Chỉ tiêu hố lí

1

I Lịch sử hình thành công nghệ sản xuất bơ.

Bơ là sản phẩm chế bíến từ chất béo của sữa.hàm lượng chất béo trong bơ rất cao và chiếm trung bình 80% khối lượng sản phẩm.Có nhiều phương pháp khác nhau để phân loại bơ

Theo Bylund Gosta(1995),dựa vào quy trình sản xuất,người ta chia bơ thành hai nhóm chính:

Bơ ngọt(sweet cream butter) hay bơ không lên men:trong quy trình sản xuất bơ không

có quá trình lên men lactic được thực hiện nhờ nhóm vi khuẩn lactic

Bơ chua(sour cream butter) hay bơ lên men (cultured cream butter): Quá trình lên men lactic được thực hiện sau quá trình thanh trùng nguyên liệu cream trong quy trình sản xuất nhằm tạo ra hương vị đặc trưng cho sản phẩm

Trước thế kỷ 19,người ta sản xuất bơ từ nguyên liệu váng sữa.Váng sữa thường có độ chua cao do quá trình tách váng sữa từ sữa tươi được thực hiện nhờ phương pháp thủ công.Người ta để lắng sữa chua trong thùng chứa và sự tách pha diễn ra nhờ sự chênh lệch về

tỷ trọng giữa chất béo và sữa gầy Thời gian tách pha kéo dài nên hệ vi sinh vật nhiễm trong sữa sẽ lên men làm tăng giá trị độ chua của sữa gầy và váng sữa, khi đó bơ thành phẩm sẽ có cấu trúc và hương vị không ổn định

Vịệc sản xuất bơ bắt đầu được công nghiệp hóa kể từ khi Gustaf de Laval phát minh ra thiết bị chất béo-cream vào năm 1879.Bên cạch đó quá trình thanh trùng nguyên liệu cream được thực hiện từ những năm 1880 đã cải thiện đáng kể chất lượng sản phẩm Đến năm1890, người ta bắt đầu sử dụng canh trường vi khuẩn lactic thuần khiết trong sản xuất bơ lên men

Ngoài ra người ta có thể phân loại bơ dựa vào lượng muối có trong sản phẩm:

 Bơ không chứa muối(hàm lượng NaCl trong sản phẩm không lớn hơn 0,2%)

 Bơ với hàm lượng muối thấp-mildly salted butter(hàm lượng muối 0,2-1%)và bơ với hàm lượng muối cao-strongly salted butter(hàm lượng muối 2%)

II-Nguyên liệu trong sản xuất bơ.

1-Cream.

Nguyên liệu chính trong sản xuất bơ là cream Các nhà máy sản xuất bơ có thể thu cream từ nguyên liệu sữa tươi bằng phương pháp li tâm hoặc thu mua cream từ các nhà máy chế biến sữa khác.Trên thị trường hiện nay hàm lượng chất béo trong cream thường dao động

Để đánh giá chất lượng cream, người ta dựa vào ba nhóm chỉ tiêu; cảm quan, hoá lí và

vi sinh

-Trong nhóm chỉ tiêu cảm quan, mùi và vị cream là hai chỉ tiêu quan trọng nhất.cream không được có mùi lạ đặc biệt là mùi ôi do chất béo bị oxy hóa

-Đôi với các chỉ tiêu lí hóa, ngòai hàm lượng chất béo, người ta thường quan tâm đến chỉ số iốt của cream Nếu chỉ số iôt quá cao (lớn hơn 42) bơ thành phẩm sẽ có cấu trúc rất mềm Ngược lại nếu chỉ số iốt quá thấp (nhỏ hơn 28) bơ sẽ cứng và khó quết lên bánh khi sử dụng Dựa vào giá trị của chỉ số iod của nguyên liệu, mà nhà sản xuất thay đổi các thông số nguyên liệu thích hợp để chất lượng bơ thành phẩm luôn ổn định

Ngoài ra, với sản phẩm bơ lên men, nguyên liệu cream không được chứa các chất kháng sinh và không được nhiễm các chất tẩy rửa công nghiệp Nhưng chất này sẽ ức chế sự hoạt động của vi khuẩn lactic và kéo dài thời gian lên men Hơn nữa, hàm lượng trao đổi chất do giống vi khuẩn tạo ra sẽ không cân đối và ảnh hưởng không tốt đến hương vị của sản phẩm

-Hàm lượng VSV trong cream càng thấp càng tốt Người ta thường chú ý đến nhóm

vi khuẩn ưa lạnh vì chúng có khả năng sinh tổng hợp enzime lipase chịu nhiệt trong quá trình thanh trùng cream, hầu hết các VSV bị tiêu diệt Nhưng Lipase từ vi khẩn ưa lạnh có thể giữ được hoạt tính ở 100oC Enzime này xúc tác quá trình thủy phân chất béo, làm thay đổi thành phần chất béo trong nguyên liệu Giải pháp khắc phục hiện tượng này là phải thanh trùng sữa tươi khi mới nhập về nhà máy và bảo quản ở nhiệt độ thấp (2-4oC) trước khi đem vào chế biến Chế độ thanh trùng là 63-650 trong 15 giây Khi đó nhóm VSV lạnh-nguồn lipase chịu nhiệt đã tiêu diệt hoàn toàn Nếu các nhà máy sản xuất không có điều kiện thanh trùng ngay sửa tươi thu mua thì phải tiến hành làm lạnh và bảo quản sữa ở 1-4oC Trong thời gian tối đa

24 giờ tiếp theo, ta phải thực hiện quá trình thanh trùng sữa

Trong trường hợp nhà máy mua cream có chất lượng không tốt như cream có độ chua cao (15-200D) thì cần tiến hành xử lí cream trước khi đưa vào sản xuất bơ.Một trong những phương pháp xử lí thông dụng là rửa cream bằng nước sạch với tỉ lệ cream/nước là1/2(v/v) Sau đó, người ta tiến hành li tâm để tách nước Ngoài ra ta còn có thể sử dụng phương pháp tung hòa để làm giảm độ chua của nguyên liệu cream.Hóa chất thương dùng là CaO,

Ca(OH)-2…

2-Vi sinh vật.

Trong sản xuất bơ lên men, ngươi ta sử dụng vi khuẩn lactic LD Thường gặp nhất là

Streptococcus diacetylactic và Leuconostoss citrovorum Trong quá trình lên men, ngoài acid

lactic, chúng sinh tổng hợp các hợp chất dễ bay hơi aldehyde acetic, diacetyl,acetoin… Các hợp chất này sẽ tạo cho sản phẩm bơ hương vị đặc trưng

3-Các phụ gia.

Chất màu: màu sắc của bơ do các hợp chất carotenoides có trong cream nguyên liệu

quyết định Thông thường vào mùa đông hàm lựơng các hợp chất trên trong sữa giảm so với mùa hè nên bơ thành phẩm có màu nhạt hơn Người ta cho phép sử dụng một số chất màu thực phẩm trong sản xuất bơ Ví dụ như ở Pháp, các chất màu có nguồn gốc thiên nhiên sau đây được sử dụng:

-Carbomedicinalis vegetalis (E153) -Carotenoides(E160) -Anthocyane (E163)

Muối NaCl: yêu cầu độ tinh sạch của muối không được thấp hơn 99,7%

Chất chống Ôxy hóa: Phổ biến nhất là gallat propyle, gallat octyl, gallat dodecyle, butyl hydroxy anisol (BHA) hoaec butyl hydroxy toluen (BHT) Hàm lượng sử dụng không được quá 1.01%

Các gia vị khác: để đa dạng hoá các sản phẩm bơ trên thị trường, nhà sản xuất có thể

sử dụng một số gia vị khác Việc lựa chọn gia vị phụ thuộc thị hiếu người tiêu dùng và quy định của mỗi nước Ví dụ: ở Pháp, người ta cho sử dụng nhũng gia vị như tiêu, tỏi, mùi tây,

củ đinh hương…trong sản xất bơ

III Quy trình công nghệ.

1 Quy trình công nghệ sản xuất bơ lên men:

Hình 3.28 Sơ đồ qui trình công nghệ sản xuất bơ lên men

A Thanh trùng:

Mục đích của quá trình thanh trùng là tiêu diệt VSV và ức chế hoạt tính các enzyme trong cream.Nhiệt độ thanh trùng cần sử dụng là 90÷95oC trong thời gian 15÷20giây Nếu cream có chất lượng tốt, người ta thường gia nhiệt nhanh nguyên liệu đến 95oC rồi làm nguội ngay

Cream Thanh trùng

Cấy Giống

Lên men và xử lý nhiệt-lạnh

Tạo hạt bơ(churning) và

xử lý

Bao gói

Bơ lên men

Vi

khuẩn

lactic

Nhân giống

Muố

i

Bao bì

Sữa bơ (Buttermilk )

Nếu tăng nhiệt độ và thời gian thanh trùng thì hiệu quả của quá trình sẽ tăng Tuy nhiên cream sẽ có mùi nấu và ảnh hưởng xấu đến chất lượng bơ thành phẩm

Trong trường hợp cream có mùi lạ, người ta sử dụng phương pháp bài khí trong điều kiện chân không để tách các cấu tử dễ bay hơi ra khỏi cream.Quá trình bài khí sẽ được kết hợp thực hiện cùng với quá trình thanh trùng cream Đầu tiên cream sẽ được bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng để gia nhiệt lên 78oC Tiếp theo, cream được đưa vào bồn chân không để thực hiện quá trình bài khí Áp lực chân không cầu được hiệu chỉnh sao cho nhiệt độ sôi của cream trong bồn dao động quanh giá trị 62oC Khi đó, các cấu tử dễ bay hơi sẽ được tách ra khỏi cream Cuối cùng cream được đưa trở lại hệ thống trao đổi nhiệt bảng mỏng để gia nhiệt tiếp lên đế 95oC rồi làm nguội

Ở châu Âu ,vào mùa hè sữa tươi thường có mùi hành do nhóm cây họ hành mọc phổ biến trên các đồng cỏ Khi đó quá trình bài khí trong sản xuất bơ là cần thiết

B Cấy giống vi sinh vật

Các nhà máy sản xuất bơ có thể sử dụng sinh khối vi khuẩn lactic dưới dạng sấy thăng hoa do các hãng chuyên sản xuất giống vinh vật cung cấp Nếu không, họ có thể tự nhân giống để phục vụ sản xuất

Môi trường nhân giống phổ biến nhất là sữa gầy.Trước khi nhân giống, sữa gầy được thanh trùng ở 90-95oC trong thời gian 15÷30 phút Ta sử dụng phương pháp nhân giống theo nhiều cấp để có đủ tế bào vi khuẩn cấy vào cream

Quá trình nhân giống được thực hiện ở 20oC.Thời gian nhân giống cho mỗi cấp từ 7÷10 giờ Canh trường vi sinh vật thu vào có độ chua 18÷20oSH, số lượng tế bào có thể lên đến109 tế bào/ml Những sản phẩm trao đổi chất quan trọng nhất của vi khẩn trong canh trường là acid lactic, diacetyl va acid acetic Chung sẽ ảnh hưởng đến hương vị bơ thành phẩm

Lượng giống VSV cấy vào cream trong sản xuất bơ phụ thuộc vào chỉ số iod của ngyuên liệu và nhiệt độ lên men Tỷ lệ giống cấy thường khoảng 1-7% (v/v)

C Lên men và xử lý nhiệt-lạnh

Quá trình lên men và xử lý nhiệt lạnh diễn ra song song

Quá trình lên men được thực hiện trong thiết bị hình trụ, có cánh khuấy và bộ phận hiệu chỉnh nhiệt độ Vi khuẩn lactic sẽ sinh tổng hợp acid lactic và sản phẩm trao đổi chất tạo

độ chua và hương vị đặc trưng cho cream Tốc độ acid hóa cream và chế độ xử lí nhiệt sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc bơ thành phẩm Sau quá trình lên men, độ chua phần không béo trong cream cần đạt giá trị xung quanh 360SH, hàm lượng diacetyl trong cream khoảng 1.0-1.5ppm

Mục đích của quá trình xử lý nhiêt-lạnh là kết tinh một lựợng chất béo trong cream.

Do cream chứa hổn hợp chất béo có điểm nóng chảy khác nhau nên nhiệt độ kết tinh của chúng cũng khác nhau Tốc độ kết tinh và độ tinh khiết của các tinh thể sẽ phụ thuộc vào chế

độ xủ lý nhiệt Thông thường người ta phụ thuộc vào chỉ số iod của cream để chọn chế độ xử

lý nhịệt-lạnh tối ưu Khi đó bơ thành phẩm sẽ không có cấu trúc quá cứng hay quá mềm

Bảng chế độ xử lý nhiệt-lạnh và giống cấy cho quá trình lên men cream tương ứng vói chỉ số iod khác nhau của nguyên liệu

(Bylund Gosta,1995).

Chỉ số iod Chế độ xử lý nhiệtlạnh (0C) Lượng giống cấy(%v/v)

<28 28-29 30-31 32-34 35-37 38-39

>40

8-21-20 8-21-16 8-20-13 6-19-12 6-7-11 6-15-10 20-8-11

1 2-3 5 5 6 7 5 Trong quá trình thanh trùng cream ở 90-950-C, tất cả dầu béo đều ở trạng thái lỏng Khi làm nguội cream xuống 400C, một số phân tử béo bắt đầu kết tinh Nếu ta làm nguội cream xuống nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ chậm, quá trình kết tinh sẽ kéo dài nhưng các tinh thể béo sẽ lần lượt với độ tinh khiết cao Tuy nhiên do thời gian dài nên hàm lượng các sản phẩm tạo vị chua và hương cho bơ được sinh tổng hợp bởi vi khuẩn lactic trong cream sẽ không đạt được tỷ lệ mong muốn Trong thực tế sản xuất, ta cần phải rút ngắn thời gian kết tinh chất béo bằng phương pháp làm nguội nhanh

Khi làm nguội nhanh, quá trình kết tinh chất béo trong cream sẽ diễn ra nhanh Tuy nhiên, trong trường hợp này, một số tinh thể chất béo thu được không đạt độ tinh khiết cao và được gọi là “tinh thể hỗn hợp” (mixed crytals) Đó là do các phân tử triclycerid có điểm nóng chảy thấp bị nhốt trong các tinh thể triglycerid có điểm nóng cao Khi đó tỉ lệ giữa khối lượng chất béo ở thể lỏng so với tổng khối lượng chất béo trong cream sẽ giảm và bơ thành phẩm có cấu trúc cứng, khó phết lên bánh khi sữ dụng

Để khắc phúc hiện tượng trên, sau khi giảm nhiệt độ cream để kết tinh một phần chất béo, người ta nâng dần nhiệt độ lên để các triglycerid có điểm nóng chảy thấp sẽ hóa lỏng và tách ra khỏ các “tinh thể hỗn hợp” cuối cùng, tiến hành hạ nhiệt độ cream nhưng không quá thấp như ở lần hạ nhiệt độ đầu tiên để tái kết tinh chất béo Khi đó một số triglycerid sẽ tiếp tục kết tinh, tuy nhiên độ tinh khiết của các tinh thể trong cream sẽ tăng, số “tinh thể hỗn hợp

giảm” Ta có thể đạt được tỉ lệ phần trăm giữa lượng chất béo lỏng so với tổng khối lượng chất béo trong cream như mong muốn

Bảng 3.13 Ảnh hưởng tỷ lệ lượng chất béo lỏng và chất béo rắn trong cream đến độ

cứng của bơ thành phẩm (luquet, 1985)

Lượng chất béo lỏng (% so với tổng khốiLượng chất béo rắn

lượng chất béo)

Cấu trúc bơ thành phẩm 85

55 65 65÷78

15 45 22÷35

Bơ mềm

Bơ cứng

Bơ có nồng độ cứng vừa phải

Sau cùng, người ta hạ nhiệt độ hỗn hợp xuống 5÷60C và giữ trong khoảng 2 giờ Theo Luquet (1985), giải pháp kỹ thuật này sẽ làm giảm độ tổn thất chất béo theo sữa bơ ở giai đoạn tạo hạt bơ tiếp theo

D Tạo hạt bơ (churning) và xử lý:

Quá trình tạo bơ và xử lý có thể thực hiện theo phương pháp gián đoạn hoặc liên tục với công đoạn sau đây:

- Khuấy đảo (churning) hỗn hợp cream có chứa các tinh thể chất béo để biến

chúng thành các tinh thể hạt bơ và sữa bơ (buttermilk)

- Tách sữa bơ để thu nhận các hạt bơ

- Xử lý các hạt bơ riêng lẻ để tạo thành một khối kết dính

- Bổ sung muối và phân bố đều trong toàn bộ khối bơ

- Hiệu chỉnh độ ẩm và phân bố đều trong các hạt nước nhỏ li ti trong toàn bộ

khối sản phẩm

- Xử lý chân không để làm giảm lượng khí có trong khối bơ

 Phương pháp gián đoạn:

Thiết bị khuấy đảo cream hay còn gọi là thiết bị đánh cream (churn) có những hình dạng khác nhau như hình trụ đứng – đáy côn, hình trụ ngang, hình lập phương, hình chóp… Hình 3.29 giới thiệu một số kiểu hình thiết bị thường gặp

Ngày nay các thiết bị được chế tạo bằng thép không rỉ, bên trong có các tấm chắn và thanh đánh cream Thiết bị có thể thực hiện chuyển động xoay nhờ một motor và bộ phận truyền động tốc độ quay của thiết bị có thể hiệu chỉnh được

Chất béo trong hỗn hợp cream được nạp vào thiết bị sẽ tồn tại dưới hai dạng: tinh thể và dịch lỏng Khi thiết bị được thực hiện chuyển động xoay sẽ khuấy đảo mạnh hỗn hợp cream bên trong và làm xuất hiện các bọt khí Đầu tiên, các hạt cầu béo sẽ phân bố tập trung tại bề mặt tiếp xúc pha giữa bọt khí (pha phân tán) và pha lỏng (pha liên tục) trong hỗn hợp Nếu sự khuấy đảo vẫn tiếp tục, các bọt khí sẽ trở nên nhỏ hơn, bọt dày hơn, membrane bao xung quanh một số hạt caauf béo bị phá vỡ và giải phóng ra các phân tử chất béo lỏng bên trong Các phân tử béo này tạo nên một màng mỏng bao xung quanh bề mặt các bọt khí và các hạt cầu béo còn lại bọt khí càng dày thì số phân tử chất béo được giải phóng ra từ các hạt cầu béo

do hiện tượng membrane bị phá vỡ sẽ càng lớn Theo thời gian, bọt trở nên kém bền và nỗ vỡ Các hạt cầu béo và tinh thể béo nhờ những phân tử béo ở dạng lỏng tự do sẽ liên kết lại với nhau thành khối hình thành nên các hạt bơ Lúc đầu, kích thước các hạt bơ rất nhỏ và ta không thể nhìn thấy được bằng mắt thường nhưng sau đó chúng lớn dần

Các thiết bị khuấy đảo cream tạo hạt bơ ở quy mô công nghiệp có thể tích từ 8.000

÷12.000 lít Tuy nhiên, thể tích làm việc tối đa của chúng chỉ khoảng 40÷50% Tốc độ xoay của thiết bị là 25÷35% vòng/phút Để chọn giá trị nhiệt độ thích hợp cho quá trình tạo hạt bơ, người ta dựa vào hàm lượng chất béo trong hỗn hợp cream trong thiết bị

41

40

39

38

37

36

35

34

33

32

31

8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14

I – đường giới hạn (mùa đông); II – đường giới hạn (mùa hè); III – vùng nhiệt độ của quá trình tạo hạt bơ (phụ thuộc

vào hàm lượng chất béo trong cream nguyên liệu)

Hình 3.30 Chọn nhiệt độ cho quá trình tạo hạt bơ theo tài liệu kỹ thuật của hãng simon

(1985)

Trong trường hợp có sử dụng chất màu, chúng được bổ sung vào hỗn hợp cream trong thiết bị trước khi quá trình khuấy đảo bắt đầu

Khi quá trình tạo bơ kết thúc, hổn hợp trong thiết bị gồm hai phần: các hạt bơ (butter grains) và sữa bơ (buttermilk) Trong sữa bơ có chứa một lượng chất béo Giá trị này càng nhỏ chung tỏ sự tổn thất chất béo trong quá trình tạo hạt bơ sẽ càng thấp Ở các nước châu

Âu, vào mùa hè hàm lượng chất béo trong sữa bơ thường cao hơn khi so sánh với các mùa khác trong năm

Tiếp theo giai đọan tách sữa bơ ra khỏi thiết bị, người ta thường dùng nuớc vô trùng