CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA ( BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN LACTIC

Tổng quan về nguyên liệu sữa tươi và các loại sữa chua được sản xuất trong công nghiệp hiện nay...  Sữa được gia nhiệt lên 40°C, qua thiết bị li tâm làm sạch và li tâm tiêu chuẩn hóa hà

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA

( BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN LACTIC)

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Vương Thị Huyền Trang MSSV: 20092817 Phạm Thị Minh Ngọc MSSV:

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:

Cô giáo: Đỗ Thị Yến

Sữa bò tươi là một thực phẩm giàu chất dinh dưỡng Trong sữa

có chứa glucid, protein, lipit, một số khoáng chất và vitamin

Những hợp chất này rất cần thiết trong khẩu phần ăn hàng ngày

của con người Những thành phần đó cụ thể như sau:

I Tổng quan về nguyên liệu sữa tươi và các loại sữa chua được sản xuất trong công nghiệp hiện nay.

Các thành phần Trọng

lượng

Gluxid (40-60) g/l Dạng tự do: lactoza

Dạng kết hợp: galactoza, galactozamin,axid sialic ở trạng thái keo, được liên kết với protein

Ở dạng mixen(28g): ở dạng huyền phù là phức của photphat canxi liên kết với một liên hợp của casein

Ở dạng hòa tan(4,7g): là những cao phân tử của albumin và imunoglobulin Nito phi protein(0,3g): ure, axid uric, creatin

Chất

khoáng(25-40)g/l

Ở dạng phân tử và ion: axid citric,K, Ca, P, Na, Cl, Mg

Ở dạng các nguyên tố trung lượng: Zn, Al, Fe, Cu,I,…

• Yoghurt là sản phẩm sữa chua được chế biến từ sữa được biết đến

nhiều nhất và cũng là sản phẩm phổ biến trên khắp thế giới Nó

được tạo thành nhờ quá trình lên men lactic Chính vì vậy mà

yaourt có một vị chua rất đặc trưng

• Sữa chua yoghurt bắt nguồn từ Bungari với tên gọi là yaourt, Ở nhiều nước khác có tên gọi riêng cho yoghurt Ở nước ta hiện nay sử dụng phổ biến loại sữa chua yoghurt.

• Trạng thái, mùi vị của sữa chua yoghurt có khác nhau ở vùng này so với vùng khác Đặc biệt là

độ đặc hoặc loãng phụ thuộc vào thị hiếu của mỗi nước.

1 Tình hình nghiên cứu và sản xuất yaourt :

2 Phân loại sữa chua yoghurt

• Người ta chia yoghurt thành 3 loại phụ thuộc vào thời điểm tiến hành quá trình lên men:

1 Sữa chua yoghurt dạng “set type”(sữa chua dạng truyền thống): ngay sau khi bổ sung chủng, người ta rót hộp ngay và lên men trong hộp.

2 Sữa chua “stirred type”(sữa chua dạng động): bổ sung chủng và lên men trong xitec lớn Sau đó làm lạnh và rót hộp.

3 Sữa chua uống”drink yoghurt”: sản xuất tương tự như loại stirred Sau khi đông tụ, pha chế thành dịch, có thể qua hoặc không qua xử lý nhiệt trước khi rót hộp.

Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua yoghurt dạng truyền thống

II Quy trình sản xuất sữa chua truyền thống bằng phương pháp lên men lactic (ứng dụng trong công nghiệp).

Sữa nguyên liệu → Kiểm tra chất lượng → Làm sạch → Làm lạnh → Tạm chứa nếu chưa sản xuất ngay → Tiêu chuẩn hóa → Gia nhiệt → Đồng hóa → Thanh trùng → Làm nguội → Bổ sung chủng vi sinh vật → Rót

→ Lên men → Ủ chín → Bảo quản lạnh.

1 Sữa nguyên liệu trước khi sản xuất:

 Nguyên liệu chính dùng trong sản xuất sữa chua yoghurt là sữa tươi Có thể thay thế bằng sữa bột nguyên hoặc sữa bột gầy

 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 (penicillin, streptomycin…), bacteriophage(thực khuẩn thể)

• Không chứa các chất tẩy rửa, chất sát khuẩn (ví dụ các chất đó còn sót lại sau quá 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 chất khô, hàm lượng chất béo, cảm quan

 Sữa được gia nhiệt lên 40°C, qua thiết bị li tâm làm sạch và li tâm tiêu chuẩn hóa hàm lượng chất béo

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

• Hàm lượng chất khô không mỡ tối thiểu 8,2%

 Sau khi sữa được kiểm tra chất lượng, được làm sạch và tiêu chuẩn hóa sữa sẽ được chuyển sang thùng trung gian để chuẩn bị cho các công đoạn tiếp theo

 Sau quá trình tiêu chuẩn hóa người ta có thể thêm vào sữa 1 số chất:

• Chất ổn định (có thể là gelatin, pectin, agar-agar) Chúng có tác dụng ngăn chặn quá 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 thể cho thêm chất ổn định

• CaCl2: làm tăng khả năng đông tụ của sữa

• Đường: sacaroza hoặc glucoza tăng độ ngọt cho sản phẩm

Dây chuyền sản xuất sữa chua dạng truyền thống

1.thùng cân bằng 2 Thiết bị trao đổi nhiệt 3 Thiết bị bốc hơi chân không 4 Thiết bị đồng hóa 5 thiết bị lưu nhiệt 6 Thùng chứa chủng 7 Thùng chung gian 8 Thùng chứa hương liệu (mứt quả) 9 Bộ phận trộn 10 Thiết bị đóng gói 11 Phòng lên men

Trình bày quy trình sản xuất

Từ thùng cân bằng 1 sữa được bơm vào ngăn hoàn nhiệt thứ nhất của thiết bị trao đổi nhiệt 2, nâng nhiệt độ của sữa lên 70 độ C.Sữa nóng được đưa qua thiết bị bốc hơi chân không 3 để giảm 10-20% lượng nước (hàm lượng chất khô tăng lên từ 1,5-3%) Ta có thể tận dụng nước loại ra từ sữa hoặc sữa đã được thanh trùng để nâng nhiệt độ của sữa đầu vào Từ thiết bị bốc hơi chân không, sữa được đưa vào thiết bị đồng hóa 4 với áp suất 200-250 bar Sữa đã được đồng hóa quay trở lại ngăn hoàn nhiệt 2 của thiết bị trao đổi nhiệt để thanh trùng ở nhiệt độ 90-95

độ C và giữ ở thiết bị lưu nhiệt 5 trong vòng 3-5 phút Tiếp theo sữa được làm nguội bằng nước lạnh (hoặc chính sữa nguyên liệu vào của mẻ tiếp theo) đến nhiệt độ lên men thích hợp Tiếp theo sữa được bơm đến thùng trung gian 7, chủng visinh vật được chuẩn bị ở thùng 6 và hương (mứt quả) ở thùng 8 được phun trên đường ống cùng với sữa qua bộ phận phối trộn 9 đi vào máy rót 10 sữa được rót vào hộp và đưa vào phòng ấm 11 để lên men trong vòng 2,5-3h ( với lượng chủng là 3%) Sau khi đông tụ, sữa chua yoghurt được làm lạnh và ủ chín ở 4 - 6°C ít nhất là 6 giờ Đây là giai đoạn rất quan trọng để tạo cho sản phẩm có mùi, vị trạng thái cần thiết Chỉ sau khi kết thúc quá trình này người ta mới có được sữa chua thành phẩm và có thể đưa ra thị trường

1 Ly tâm tiêu chuẩn hóa và làm sạch nguyên liệu

Giải thích quy trình sản xuất – Thiết bị đi kèm

Nhằm ổn định hàm lượng chất béo trong sữa theo tiêu chuẩn

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

Thiết bị gồm có thân máy, bên trong là thùng quay, được nối với

một motor truyền động bên ngoài thông qua trục dẫn Các đĩa

quay có đường kính dao động từ 20 ÷102 cm và được xếp chồng

lên nhau Các lỗ trên đĩa ly tâm sẽ tạo nên những kênh dẫn theo

phương thẳng đứng Khoảng cách giữa hai đĩa ly tâm liên tiếp là

0.5 ÷ 1.3 mm

2 Đồng hóa

Đồng hóa nhằm giảm kích thước các cầu mỡ bằng cách phá vỡ chúng, phân bố chúng đồng đều, tránh hiện tượng nổi lên của các cầu mỡ Đồng hóa cải thiện trạng thái của sữa chua: quện sữa mịn, đồng nhất

Nguyên tắc làm việc của máy đồng hoá là tăng áp suất chất lỏng

(nguyên liệu sữa ban đầu) đến 150-500 atm, sau đó cho sữa thoát qua

một khe hở hẹp Khi đó, do giảm áp suất đột ngột nên tốc độ của

chất lỏng rất lớn, chính vì vậy mà các cầu mỡ sau khi bị kéo dài khi

đi qua khe hẹp sẽ bị đứt gẫy làm thể tích của chúng giảm Sau khi đi

qua máy đồng hoá, ta thu được sản phẩm đồng nhất tránh hiện tượng

tách lớp trong sản phẩm

Cấu tạo: Máy đồng hoá bao gồm một bơm chất lỏng, các van

một chiều, van và đế van đồng hoá, lò xo ép van đồng hóa

Thông thường van đồng hóa ép chặt lên đế van nhờ lò xo Khi

chất lỏng được

bơm lên áp suất cao đủ thắng lực lò xo, van đồng hóa được nâng

lên khỏi đế van tạo ra một khe hở hẹp giữa van và đế van, chất

lỏng sẽ thoát ra khỏi khe hở Khi một lượng chất lỏng đã thoát

ra, áp suất sẽ giảm, lò xo đẩy van đồng hóa hạ xuống, tỳ chặt vào

đế van Chu kỳ được lặp lại liên tục

Van đồng hóa và đế van phải thật phẳng và đủ kín để có thể chịu

áp suất lên đến 150- 500 atm mà không bị rò rỉ

Cấu tạo các bộ phận chính của máy đồng hoá 1.Van đồng hóa 2.Vòng va đập 3 Đế van 4 Sơ đồ hệ thống

3 Thanh trùng

Thanh trùng là biện pháp xử lý nhiệt nhằm tiêu diệt vi sinh vật, tăng khả năng hydrat hóa của casein (khả năng giữ nước tốt, hạn chế sự tách nước, quện sữa mịn, chắc) Thanh trùng ở 90 - 95°C trong 5 phút, sau đó làm nguội đến nhiệt độ lên men 40 - 45°C

Ðây là loại thiết bị làm việc liên tục ở áp suất hơi nước cao hơn áp suất khí quyển Cấu tạo chủ yếu của nó là các bản mỏng bằng thép

không rỉ, lượn sóng hoặc phẳng nhưng có vạch định hướng khi xếp và ép các bản mỏng lại, các lỗ tạo thành rãnh thông kín, có các

khoang chứa sản phẩm và các khoang chứa chất tải nhiệt hoặc nước làm nguội được xen kẽ nhau

Do có cấu tạo như vậy nên sữa chảy trong khoang kín thành lớp mỏng và được truyền nhiệt từ 2 mặt bên nên thời gian nâng nhiệt

nhanh, ít làm biến đổi chất lượng sản phẩm

Vi khuẩn lactic có vai trò rất quan trọng trong sản xuất sữa chua Nó lên men đường lactose tạo acid lactic làm cho sữa chua đông tụ, đồng thời còn tạo ra những chất thơm đặc trưng cho sản phẩm.

Trong sản xuất sữa chua yaourt vi sinh vật thường sử dụng 2 loại sau:

• Lactobacillus bulgaricus (L bulgaricus) là vi khuẩn lên men điển hình, phát triển tốt ở nhiệt độ 45 – 500C 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

• Streptoccocus thermophilus (S thermophilus): Phát triển tốt ở nhiệt độ 500C và sinh sản tốt ở nhiệt độ 37- 400C Đây cũng là vi khuẩn

lactic lên men điển hình có khả năng chịu nhiệt đến 650C trong 30 phút pH tối thích của S thermophilus là 6.6 – 6.8

Kinh nghiệm cho thấy sữa chua sẽ đạt tiêu chuẩn tốt nhất (Về pH, mùi vị, hương thơm) khi tỉ lệ S thermophilus/ L bulgaricus bằng 1/1.

Sự hình thành chất thơm trong sản phẩm sữa chủ yếu do S thermophilus Nhưng các nghiên cứu gần đây cũng đã nhấn mạnh đến vai trò của

L bulgaricus trong việc tạo nên hương thơm cho sản phẩm, trong đó thành phần của acetaldehyde được coi là thành phần quan trọng góp phần

tạo nên hương thơm đặc trưng của sữa chua

Cơ sở lí thuyết của quá trình lên men yaourt:

Lactose được coi là nguồn năng lượng cần thiết cho vi khuẩn trao đổi chất cũng như là nguồn gốc tạo nên hàng loạt các phản ứng tổng hợp các chất

Trong các sản phẩm lên men từ sữa người ta nhận thấy có 3 dạng lên men chính:

• Lên men rượu

• Lên men lactic( thường gặp)

• Lên men butyric

Các dạng lên men khác cũng xảy ra trong quá trình sản xuất sữa chua được coi là sự phối hợp của các dạng lên men chính

Bên cạnh đó còn có những quá trình lên men đặc trưng riêng cho từng sản phẩm Ví dụ: Như lên men axetic, propionic…

 Lên men lactic:

Enzyme lactoza

Glucose + Galactose

• Trong môi trường sữa vi khuẩn lactic tổng hợp enzyme lactose

galactozo

 Galactose + ATP  Galactose – 1 – phosphate + ADP.

Galactose – 1 – phosphate  Glucose -1 –phosphat

Glucose – 1 – phosphate  Glucose – 6 – phosphate

Glucose – 6 – phosphate  Glucose+ H3PO4

Đường Glucose chuyển hoá thành acid pyruvic theo chu trình glycolisis của Embden – Meyerhof

CH3

Lactate dehydrogenase

COOH

O C

CH3

COOH

OH CH

CH3

Acid pyruvic tiếp tục chuyển thành acid lactic đưới tác dụng của enzyme lactate dehydrogenase

•Bên cạnh đó, dưới tác dụng của enzyme decarboxylase của vi khuẩn lactic acid pyruvic cũng chuyển thành andehit axetic.

CH3

Decarboxylase

COOH

O C

CH3

H

O C

CH3

Cơ chế đông tụ sữa trong sản xuất sữa chua đặc

Acid lactic đóng vai trò rất quan trọng đối với sự đông tụ sữa trong quá trình sản xuất sữa chua đặc

Bình thường các micelle casein trong sữa tích điện âm nên chúng đẩy nhau và điều đó làm cho các micelle casein tồn tại dưới dạng keo Acid lactic tạo ra từ quá trình lên men sẽ làm giảm pH của sữa Khi pH của sữa bằng pl của casein(4.7) các micelle casein bị trung hoà về điện tích và micelle casein sẽ đông tụ tạo thành gel Khi pH giảm xuống dưới pl, các micelle casein được tái hoà tan Và cơ sở này được ứng dụng trong sản xuất sữa chua khi dừng quá trình lên men của sữa chua đặc ở pH= 4.7 Còn ở sữa chua uống pH= 4.1

•Acid lactic còn tham gia phản ứng với caseinate calcium tạo quện sữa

NH2- R(COOH)2 + (CH3CHOHCOO)2Ca NH2 – R(COO)2Ca + 2CH3CHOHCOOH

Caseinate calcium Acid lactic Acid ceiseic(quện sữa) Lactate calcium

Các calcium phosphate keo sẽ làm hoà tan và tạo ra Ca2+ Các ion này làm cho khối đông tụ bền chặt hơn

Các quá trình sản xuất sữa chua uống

Trộn hoà tan: Sữa tươi được nâng nhiệt lên 45 – 500C và qua bộ phận định lượng để đưa vào bồn.Lần lượt trộn bột sữa gầy với bơ.Trong

quá trình trộn nguyên liệu, cánh khuấy trong bồn trộn được hoạt động để khuấy đều dịch sữa trong bồn trộn Sau khi trộn xong, ngừng khuấy trong khoảng thời gian 20 phút để tách bọt và hidrat hoá

Gia nhiệt sơ bộ: Dịch sữa từ bồn trộn sẽ được bơm qua để loại bỏ tạp chất rồi được gia nhiệt lên 65 – 700C và đưa tiếp vào máy đồng hoá

Có thể dùng thiết bị tách khí chân không đặt trước thiết bị đồng hoá để loại bỏ bọt khí, làm tăng hiệu quả của quá trình đồng hoá

Đồng hoá: Áp suất 160 – 200 bar

Thanh trùng: Dịch sữa được thanh trùng ở 900C trong 5 phút.

Làm nguội: Dịch sữa sau thanh trùng được làm nguội xuống 450C.

Lên men: Cho men giống vào bồn lên men đã có dịch sữa 450C, tiếp tục khuấy khoảng 10 phút Sau khi khuấy đều, tắt cánh khuấy, quá

trình lên men xảy ra Sau khoảng 5 – 7 giờ, pH của men cái sẽ giảm xuống 4.0 – 4.1 thì ngưng ủ

Trộn dịch men và dịch siro: Sau khi làm lạnh dịch siro được đưa vào bồn trữ Dịch men sữa chua uống sau khi đạt pH theo

yêu cầu sẽ được làm lạnh và đưa vào bồn trữ này Tại đây, dịch men và dịch siro được trộn nhờ cánh khuấy trong bồn

Đồng hoá : Dịch sữa chua uống trong bồn sẽ được đưa đi đồng hoá với áp suất 20 bar đến 50 bar ở nhiệt độ dưới 350C

Tiệt trùng : Ở 1100C đến 1200C trong 6- 7 giây

Làm lạnh : Sữa chua uống sau tiệt trùng được làm nguội xuống 200C.

Rót hộp: Ở nhiệt độ 200C trong hệ thống kín, vô trùng.

Sản phẩm sữa chua uống đóng hộp có thể bảo quản ở nhiệt độ thường từ 4 – 6 tháng

Làm lạnh: Sau khi ngưng ủ, sữa chua được khuấy trong khoảng 2 – 3 phút và đưa đi làm lạnh xuống 150C, chứa vào bồn trữ

và sẽ được trộn với dịch