Tiểu luận: Tìm hiểu vai trò của sữa chua

Định nghĩa sữa chua - yaourt: Sữa chua - yaourt sữa lên men là tên gọi chung cho các sản phẩm chế biến từ sữa nhờ quá trình lên men bởi: nhóm vi khuẩn lactic hoặc tổ hợp vi khuẩn lactic

GIỚI THIỆU VỀ SỮA CHUA - YAOURT

 Sữa lên men yaourt là một sản phẩm rất nổi tiếng thế giới.Nó được những người du mục vùng phát hiện từ xưa Ngày nay, yaourt được tiêu thụ mạnh tại các nước vùng Địa Trung Hải, trung tâm châu Âu và Châu Á

1 Định nghĩa sữa chua - yaourt:

Sữa chua - yaourt (sữa lên men) là tên gọi chung cho các sản phẩm chế biến từ sữa nhờ quá trình lên men bởi: nhóm vi khuẩn lactic hoặc tổ hợp vi khuẩn lactic và nấm men

2 Phân loại:

2.1 Dựa trên cấu trúc, mùi vị có 5 loại:

 Yaourt truyền thống (set type): sản phẩm có cấu trúc gel mịn

 Yaourt dạng khuấy (stirred type): khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình

lên men bị phân hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học

 Yaourt uống (drinking type) hay yaourt dạng lỏng: khối đông xuất hiện trong sản

phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy hoàn toàn Sản phẩm có dạng lỏng, khi sử dụng người tiêu dung không cần dùng muỗng

 Yaourt lạnh đông (frozen type): sản phẩm có dạng tương tự như kem (ice-cream)

 Yaourt cô đặc (concertrated yaourt): quy trình sản xuất bao gồm các giai đoạn như

lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và bao gói sản phẩm

Ngày nay, để đa dạng hóa hơn nữa sản phẩm yaourt trên thị trường người ta có thể

bổ sung thêm hương liệu, chất màu thực phẩm hoặc puree trái cây vào sản phẩm

2.2 Dựa trên hàm lượng chất béo có 3 loại:

 Yaourt béo (fat yaourt): hàm lượng chất béo trong sản phẩm không thấp hơn 3%.

 Yaourt “bán gầy “(partially skimmed yarourt): hàm lượng chất béo nằm trong khoảng 0,5% - 3,0%

 Yaourt gầy (skimmed yaourt): hàm lượng chất béo không lớn hơn 0,5%

3 Nguyên liệu:

3.1 Sữa:

o Yaourt có thể được sản xuất từ sữa tươi, sữa bột, sữa cô đặc, sữa hoàn nguyên

(reconstituted milk ) hoặc sữa tái chế (recombined milk ).

o Dùng sữa tươi để sản xuất yaourt: sữa tươi sử dụng trong sản xuất yaourt phải

có chất lượng tốt Các yêu cầu quan trọng cho nguyên liệu sữa tươi như sau:

 Tổng số tế bào VSV trong sữa tươi càng thấp càng tốt

 Không chứa thực thể khuẩn (bacteriophage).

 Không chứa kháng sinh

 Không chứa các enzim

 Không chứa dư lượng hóa chất có nguồn gốc từ quá trình tẩy rửa và vệ sinh dụng cụ hoặc thiếc bị đựng sữa

o Hàm lượng các chất trong sữa bò:

o Protein:

o Chất béo:

o Khoáng:

 Hàm lượng khoáng trong sữa: 8÷10 g/l

 Chiếm hàm lượng cao (khoáng đa lượng): Ca, P, Mg, K, Na, Cl…

 Chiếm hàm lượng thấp (khoáng vi lượng): Zn, Fe, I, Cu, Mo…

o Vitamin: hàm lượng một số vitamin trong sữa bò (mg/l)

3.2 Đường:

o Để tăng vị ngọt cho yaourt, người ta bổ sung đường (glucose, saccharose…)

vào sữa trong quá trình chế biến Đường có thể được bổ sung trực tiếp hoặc dưới dạng puree trái cây

 Đường lactose:

 α - lactose monohydrate C12H22O11.H2O (ngậm 1 phân tử)

 β - lactose anhydrous C12H22O11 (khan)

o Đối với những sản phẩm dành cho người ăn kiêng, các nhà sản xuất sử dụng,

chất tạo ngọt (sweetener), thông dụng nhất là aspartame

3.3 Trái cây:

Trái cây các loại như: thơm, dâu, sơri, táo …được bổ sung vào yaourt thường dưới dạng puree Có hai dạng puree: puree tự nhiên (không có bổ sung thêm đường) và puree có bổ sung thêm đường Hàm lượng đường trong puree thường chiếm

50÷55%

3.4 Phụ gia:

 Một số sản phẩm yaourt còn được bổ sung thêm hương liệu và chất màu trong quá trình sản 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 có thể sẽ khác nhau

 Đối với một số sản phẩm, người ta có sử dụng chất ổn định để yaourt có được cấu trúc, độ nhớt… theo yêu cầu Các chất ổn định thường sử dụng là gelatin, pectin, agar-agar…Chúng là những chất ưa nước và có thể 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.

3.5 Vi sinh vật trong sản xuất yaourt:

 Chất lượng sữa chua phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của chủng Đối với từng loại sữa chua, người ta dùng các chủng khác nhau, đảm bảo sao cho sữa chua có mùi vị đặc trưng

 Một số chủng vi sinh vật thường dùng: Streptococcus lactic, Streptococcus

cremoric, Streptococcus diacetyl lactic, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus…

 Trong quá trình lên men, các chủng vi sinh vật này không chỉ sản sinh ra acid lactic mà còn các acid bay hơi, khí CO2, este, diacetyl Kết quả tạo cho sản phẩm có mùi thơm đặc trưng Vi khuẩn cần thiết trong quá trình chế biến yaourt

là Streptococcus Thermophilus và Lactobacillus Bulgaricus

 Hai loài vi khuẩn nói trên thuộc loài vi khuẩn hiếu khí và chịu được môi trường

có độ acid thấp (pH = 4 ÷ 4,5)

 L.bulgaricus có khả năng thủy phân casein thành một số acid amin do đó tạo điều kiên cho S.thermophilus phát triển.

 Trong sản xuất sữa chua bằng nuôi cấy hỗn hợp hai loài trên cho thấy: ở giai

đoạn đầu của quá trình sản xuất, pH của sữa thích hợp cho loài Streptococcus

hoạt động chiếm ưu thế và đảm bảo cho quá trình lên men lactic được bắt đầu

 Hoạt động các enzyme phân hủy casein của Lactobacillus kích thích sự phát triển của Streptococcus, độ acid tăng lên Ph của sữa thay đổi làm cho

Streptococcus khó phát triển Lúc này Lactobacillus sẽ thay thế chỗ và sự vón

cục của sữa bắt đầu

 Sữa chua có thể được sản xuất từ sữa tươi tự nhiên hoặc sữa bột hòa tan với sữa tươi Sau khi thanh trùng ở nhiệt độ 950C, sữa được làm lạnh đến nhiệt độ 42 –

460C và cấy hai loại vi khuẩn trên để thực hiện quá trình lên men ở nhiệt độ 40 –

500C trong thời gian 2 – 3h

 Để sản phẩm có độ chua nhẹ và thơm, người ta có thể sử dụng tế bào của vi

khuẩn Streptococcus ở giai đoạn non và khi môi trường lên men có độ acid thấp Ngược lại, muốn sữa chua có độ acid cao thì cần sử dụng tế bào Streptococcus già hơn hoặc sử dụng Lactobacillus

 Nhiều người cho rằng Streptococcus tạo ra acid lactic còn Lactobacillus quyết

định mùi vị và cấu trúc sản phẩm, nhưng cũng có giả thuyết cho rằng

Streptococcus thúc đẩy nhiều quá trình sinh hoá tạo hương thơm đặc trưng

 Khi lấy từng giống riêng lẻ thì mùi vị và cấu trúc không bằng sự kết hợp cân đối giữa 2 loài Do đó, tỷ lệ giữa 2 giống thích hợp nhất là 1:1

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

45 ÷ 500C trong môi trường có độ acid cao và có thể tạo đến 2,7% acid lactic từ đường lactose

 Streptococcus thermophilus là vi khuẩn lactic chịu nhiệt lên men điển hình, phát

triển tốt ở nhiệt độ 500C và sinh sản tốt ở nhiệt độ 37 ÷ 400C nhưng chỉ phát

triển được trong môi trường có độ acid thấp hơn Lactobacillus bulgaricus

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA – YAOURT

CHƯƠNG 3: BIẾN ĐỔI DINH DƯỠNG

1 Chuẩn hóa:

 Mục đích quá trình chuẩn hóa là hiệu chỉnh hàm lượng chất béo cho sản phẩm yaourt.

 Hàm lượng chất béo trong yaourt thành phẩm thường dao động trong khoảng 0,5 ÷ 3,5%

 Hàm lượng chất béo trong sữa tươi thường dao động trong khoảng 2,5 ÷ 6%

 Thực hiện:

 Ly tâm phân riêng:

o 1 dòng sữa gầy (0,1% béo)

o 1 dòng cream (40% béo)

 Tùy theo hàm lượng yêu cầu Phối trộn:

o 1 phần cream

o Sữa gầy

2 Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô:

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

 Trong sữa bò tươi, hàm lượng chất khô: 11,5 - 12,7%

 Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô trong sữa nguyên liệu: 14 ÷ 16%

 Phương pháp:

 Cô đặc trong điều kiện chân không Cô đặc sữa trong điều kiện chân không để làm bay hơi đi một lượng nước nhất định Thể tích sữa sau quá trình cô đặc thường giảm đi từ 10÷20% Khi đố, tổng hàm lượng chất khô trong sữa sẽ tăng từ 1,5÷3,0% Các nhà sản xuất có thể sử dụng thiết

bị bài khí, kết hợp cô đặc sữa trong điều kiện chân không

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

 Bổ sung thêm sữa cô đặc vào sữa tươi

 Xử lý sữa gầy bằng phương pháp siêu lọc (ultra-filtration) trên thiết bị membrane Dòng sản phẩm không qua màng (retentate) thoát ra từ thiết

bị siêu lọc có hàm lượng chất khô cao sẽ được sử dụng để bổ sung vào sữa tươi

 Tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu và thiết bị sẵn có mà mỗi nhà máy sẽ chọn một giải pháp thích hợp cho việc hiệu chỉnh tổng hàm lượng chất khô trong nguyên liệu sữa tươi

3 Bài khí:

 Giảm lượng chất khí hòa tan

 Hàm lượng chất khí hòa tan trong sữa nguyên liệu càng thấp càng tốt Khi đó, hiệu quả của các quá trình đồng hóa và thanh trùng sẽ tăng, các hợp chất bay hơi có mùi khó chịu trong sữa sẽ được tách bỏ và chất lượng sản phẩm yaourt sẽ tốt hơn.

Nếu như các nhà sản xuất bổ sung bột sữa gầy vào sữa tươi để hiệu chỉnh hàm lượng chất khô, sự khuấy trộn hỗn hợp sẽ làm gia tăng lượng khí hòa tan trong sữa Khi đó, trong quá trình sản xuất bắt buộc phải có quá trình bài khí

5 Xử lý nhiệt:

 Mục đích của quá trình xử lý nhiệt là tiêu diệt hoặc ức chế đến mức tối đa hệ VSV

và các enzyme có trong sữa

 Ngoài ra, quá trình này còn làm biến tính sơ bộ các protein sữa, đặc biệt là các whey protein Nhờ đó, trong quá trình lên men lactic, khối đông được hình thành với cấu trúc ổn định, hạn chế sự thoát huyết thanh ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản yaourt Theo Bylund Gosta (1995), đó là β-lactoglobulin – thành phần chính trong whey protein – đã tương tác với κ – casein trong cấu trúc micelle làm cải thiện cấu trúc khối đông của yaourt

 Quá trình xử lý nhiệt thường được thực hiện trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng hoặc ống lồng Chế độ xử lý là 90 ÷ 950C trong 3 ÷ 5 phút

6 Lên men lactic:

 Diễn ra trong tế bào chất của vi khuẩn

 Lactose được chất mang-protein (enzyme permease) vận chuyển qua màng

 Trong sản xuất yaourt, người ta sử dụng nhóm vi khuẩn lactic lên men đồng hình

Hai loại phổ biến nhất là Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus

Trong thực tế, chúng có thể sống cộng sinh với nhau (symbiosis) Thông thường, tỷ

lệ giữa cầu khuẩn và trực khuẩn trong canh trường giống là 1 :1 hoặc 2 :1 Tuy nhiên, tỷ lệ này có thể thay đổi tùy thuộc vào hoạt tính của chuấn sử dụng và những yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm

 Hiện nay, các nhà máy sản xuất yaourt với năng suất lớn thường mua chế phẩm vi khuẩn lactic để sử dụng Như vậy, họ không cần đầu tư chi phí nhân công, nhà xưởng và nguyên liệu cho quá trình giữ giống và nhân giống tại nhà máy Để rút ngắn thời gian lên men và tiết kiệm lượng chế phẩm vi khuẩn cần dùng, các nhà sản xuất thường hoạt hóa vi khuẩn giống trên môi trường được pha chế từ bột sữa gầy Hàm lượng chất khô trong môi trường hoạt hóa dao động từ 9÷12% Trước khi hoạt hóa giống, môi trường cần phải được thanh trùng ở 90÷950C trong thời gian 30÷45 phút Quá trình hoạt hóa được thực hiện trong thiết bị vô trùng có dạng hình trụ, đáy côn và được chế tạo bằng vật liệu thép không rỉ Nhiệt độ hoạt hóa được duy trì ở

430C Quá trình được xem là kết thúc khi độ chua canh trường đạt 85÷900D

 Giống vi khuẩn lactic sau khi được hoạt hóa, được cấy vào bồn chứa sữa nguyên liệu (trường hợp sản xuất yaourt truyền thống) hoặc bồn lên men (trường hợp sản xuất yaourt dạng khuấy hoặc yaourt uống) Sau quá trình nhân giống hoặc hoạt hóa giống, nếu chưa sử dụng ngay, ta cần làm lạnh giống để hạn chế sự gia tăng nhanh

độ chua của canh trường Việc tăng nhanh độ chua của canh trường giống sẽ ức chế hoạt tính lên men của vi khuẩn lactic Trường hợp giống được sử dụng trong 6 giờ tiếp theo, ta chỉ cần làm lạnh canh trường về nhiệt độ 10 ÷ 120C Nếu thời gian bảo quản giống dài hơn 6 giờ, nhiệt độ canh trường nên được duy trì ở 50C

 Cần chú ý là khi tiến hành cấy giống, ta nên cho cánh khuấy của thiết bị hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định để phân bố đều các tế bào vi khuẩn lactic trong môi trường sữa Nhờ đó, quá trình lên men sẽ diễn ra nhanh và đồng đều hơn

 Đối với các sản phẩm Yaourt :

a Sản phẩm Yaourt truyền thống :

 Sau khi cấy giống vi khuẩn, môi trường sẽ được đảo trộn và gia nhiệt lên đến 43- 470C rồi đưa qua thiết bị rót vào bao bì và đóng nắp Các thiết bị đều làm việc trong môi trường vô trùng để tránh nhiễm vi sinh vật từ môi trường ngoài vào sữa Hiện nay, người ta thường sử dụng loại bao bì nhựa với khối lượng sản phẩm 200g/ 1 bao bì cho loại yaourt truyền thống

 Tiếp theo, các bao bì chứa hỗn hợp sữa và giống vi khuẩn lactic được đưa vào phòng lên men Nhiệt độ lên men tối ưu thường là 42 - 430C Mặc dù sữa được đựng trong các bao bì kín nhưng phòng lên men phải luôn được vệ sinh sạch sẽ Người ta sử dụng không khí vô trùng có qua hệ thống vi lọc membrane để thông khí cho phòng lên men

 Thời gian lên men phụ thuộc vào chủng vi khuẩn sử dụng, trạng thái sinh lý của giống và yêu cầu về độ chua của yaourt thành phẩm Trên môi trường sữa, thời

gian thế hệ Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus khoảng 20 -

30 phút Thông thường, quá trình lên men kết thúc sau 2,5 - 3 giờ Độ chua yaourt đạt 70-800D

 Tiếp theo, ta cần làm lạnh môi trường lên men để ổn định cấu trúc gel của sản phẩm, tránh hiện tượng tách huyết thanh trong sản phẩm, đồng thời làm chậm tốc độ sinh tổng hợp acid lactic của vi khuẩn Các bao bì chứa yaourt sẽ được đưa vào phòng làm lạnh để đưa yaourt về nhiệt độ 18 - 200C trong vòng 30 - 40 phút Cuối cùng, ta hạ nhiệt độ yaourt xuống 40C và bảo quản sản phẩm trong kho lạnh ở nhiệt độ 2 - 40C

 Các nhà máy sản xuất sản phẩm yaourt truyền thống với năng suất lớn, người ta

sử dụng dây chuyền thiết bị hoạt động liên tục Sữa tươi đã cấy giống vi khuẩn được bơm vào máy rót Tiếp theo, các bao bì chứa hỗn hợp sữa - giống vi khuẩn được đi qua máy đóng nắp rồi lên hệ thống băng tải đi vào phòng lên men Thời gian lưu của chúng trong phòng lên men là 2,5 - 3 giờ Sau đó, các băng tải sẽ tiếp tục đưa chúng vào phòng lạnh để hạ nhiệt độ đạt giá trị yêu cầu rồi đi đến kho bảo quản lạnh

 Đối với sản phẩm yaourt truyền thống có bổ sung hương liệu, trên hệ thống đường ống vận chuyển sữa từ bồn cấy giống đến máy rót vào bao bì và đóng nắp, người ta sẽ bổ sung phụ gia vào Lượng phụ gia bổ sung được xác định bằng phương pháp thực nghiệm

b Sản phẩm yaourt dạng khuấy :

 Điểm khác biệt cơ bản giữa yaourt dạng khuấy và dạng tryền thống là quá trình len men được thực hiện trong thiết bị hình trụ dung tích lớn và có cánh khuấy Chính vì vậy mà yaourt dạng khuấy không giữ lại được cấu trúc gel của khối đông tụ được hình thành trong quá trình lên men truyền thống Cần phải chú ý la sản phẩm yaourt dạng khuấy luông được bổ sung them purée trái cây và một số phụ gia khác

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

bị cho giai đoạn rót sản phẩm

 Việc bổ sung purée 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 rót sản phẩm vào bao bì Để purée và các phụ gia được phân bố đều trong khối sản phẩm, người ta phải tính tốc độ thích hợp cho hai bơm hoạt động: một bơm cho yaourt vào và một bơm cho hỗn hợp purée và phụ gia Ngoài ra, người ta còn đặt một thiết bị phối trộn dạng ống trên đường vận

chuyển hỗn hợp yaourt, purée và phụ gia trước khi vào máy rót để cải thiện độ đồng nhất cảu sản phẩm

 Cần chú ý là hỗn hợp purée và các chất ổn định phải ở trạng thái đồng nhất thì quá trình 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, bên trong có cánh khuấy và các thanh khuấy để thanh trùng hỗn hợp purée và phụ gia Nhiệt độ và thời gian thanh trùng kéo dài thì sự tổn thất hương sẽ càng lớn và có sự thay đổi về cấu trúc của purée trái cây

c Sản phẩm yaourt uống:

 Quá trình lên men sản xuát yaourt uống cũng được thực hiện trong thiết bị lên men tương tự như đối với sản phẩm yaourt dạng khuấy Khi kết thúc lên men, người ta tiến hành khuấy trộn để phá vỡ cấu trúc gel của khối đông rồi làm lạnh yaourt về 18-200C, sau đó bơm vào bồn chứa tạm Tiếp theo, ta bổ sung thâm đường, các phụ gia như hương liệu, chất màu… vào yaourt rồi tiếp tục khuấy trộn hỗn hợp

 Yaourt uống có thể bảo quản ở nhiệt độ thấp (2 - 40C) hoặc ở nhiệt độ phòng

 Qui trình 1:

o Hỗn hợp yaourt và các phụ gia được đưa vào thiết bị đồng hóa Mục đích của quá trình đồng hóa là làm giảm kích thước hạt béo, phân bố đều chúng trong sản phẩm, phá vỡ cấu trúc gel của khối đông, giảm độ nhớt

và tăng độ đồng nhất cho sản phẩm Áp lực đồng hóa có thể thay đổi từ