Tìm hiểu về công nghệ sản xuất sữa chua

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TIỂU LUẬN MÔN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Đề tài: Tìm hiểu công nghệ sản xuất sữa chua GVHD: NGUYỄN THỦY HÀ Nhóm: 4_THỨ 3_TIẾT 7,8 Trần Thị Mai Liên 2005130058 Lý Yến Như 2005130038 Trần Thị Minh Nhung 2005130127 Nguyễn Thùy Trang 2005130101 Nguyễn Thế Tính 2006120024 Trương Thị Thùy Trang 2006130101 Hồ Thị Thùy Trang 2006130138 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP Sơn Thị Thanh Lam GVHD: Nguyễn Thủy Hà 2005130072 LỜI MỞ ĐẦU Khi nói đến số thực phẩm từ sữa có giá trị dinh dưỡng quý giá cho sức khỏe người tiêu dùng ta phải kể đến sữa chua Sữa chua giàu dinh dưỡng, giúp giảm stress, tăng cường hệ miễn dịch, chống lão hóa, tăng cường tuổi thọ thực phẩm làm đẹp thiếu cho phái nữ …Sữa chua biết đến nhiều sản phẩm thực phẩm hiệu vai trò tăng cường hoạt động hệ tiêu hóa Hiện nay, sữa chua chiếm lĩnh thị trường tiêu thụ rộng lớn khắp giới, người tiêu dùng yêu thích sản phẩm không giá trị dinh dưỡng mà ưu điểm giá thành rẻ, thông dụng, dễ tiêu dùng đặc biệt hương vị đặc trưng mà vi sinh vật lên men lactic sữa mang lại cho sữa chua Với lợi ích dinh dưỡng giá trị kinh tế to lớn mà sữa chua đem lại, không ngạc nhiên sữa chua trở thành đề tài nghiên cứu đáng quan tâm Đôi đại đa số biết làm sản phẩm sữa chua cách lên men sữa Nhưng có biết cụ thể thành phần sữa chua vi sinh vật tham gia vào trình lên men Để làm sáng tỏ xung quanh vấn đề nhóm em thực đề tài “Tìm hiểu công nghệ sản xuất sữa chua” Trong trình thực đề tài, không tránh khỏi sai xót, mong cô bạn thông cảm ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM SỮA CHUA 6.000 số năm sữa chua có mặt dùng thực phẩm Có nhiều giả thuyết cho sữa chua khởi nguồn từ vùng Trung Đông, nơi sa mạc với khí hậu khắc nghiệt, người buộc phải tìm cách để dự trữ thức ăn, nước uống sữa chua loại thực phẩm biến thể từ sữa phương pháp lên men tự nhiên Thế kỷ thứ 8, thời điểm sữa chua định danh tên gọi khác nước Bắt đầu từ Thổ Nhĩ Kỳ với tên “jugurt” sau người Anh gọi yogurt cụm từ phổ biến ngày Năm 1908 cột mốc vàng son đánh dấu thành công rực rỡ sữa chua lợi ích cho sức khỏe ăn tuyệt vời giáo sư Elie Metchnikoff Viện Pasteur Paris (Pháp) công bố đến toàn giới Ông nhà khoa học giải Nobel sinh học y học năm tác giả sách “The prolongation of Life” Sau gần 6.000 năm tồn tại, sữa chua công nhận vào đầu kỷ 20 thức vinh danh từ Công nghệ sản xuất sữa chua dần phổ biến nước phương Tây rộng khắp toàn giới ngày Con người có thêm ăn ngon, tốt cho sức khỏe, công ty có thêm ngành nghề kinh doanh thúc đẩy kinh tế phát triển Đặc điểm, tính chất sữa chua Sữa chua ( gọi yogurt, yogout, yoghurt, ) sản phẩm lên men dạng bán rắn, sử dụng rộng rãi hương vị, tính chất dinh dưỡng nó, khả tiêu hóa cao, dễ hấp thụ tốt cho đường ruột Sử dụng sản phẩm sữa lên men có tác dụng kích thích tiết dịch vị, kích thích trao đổi chất, hệ vi khuẩn lactic có tác dụng khống chế phát triển vi sinh vật gây thối ruột ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà Sữa chua sản phẩm bơ sữa sản xuất vi khuẩn lên men sữa Mọi loại sữa dùng để làm sữa chua, cách chế tạo đại, sữa bò dùng nhiều Sữa chua đặc (yaourt) sản phẩm lên men lactic từ sữa bò tươi, sữa bột hay sữa động vật nói chung sau khử chất béo trùng vi khuẩn gây bệnh phương pháp tiệt trùng Pasteur nhiệt độ 80-90°C Các sản phẩm sữa chua giống sản phẩm lên men khác có tác dụng bảo quản sữa tốt pH thấp khống chế phát triển vi sinh vật có hại Sữa chua chứa nhiều khoáng chất canxi, vitamin C, vitamin D, kẽm, axit lactic probiotic Hàm lượng chất có 180gram sữa chua bao gồm: • Năng lượng: 100-150 Kcal • Chất béo: 3,5 gram • Chất béo bão hòa: gram • Protein: 8-10 gram • Đường: 20 gram • Canxi: 20% lượng canxi cần thiết hàng ngày • Vitamin D: 20% lượng Vitamin D cần thiết hàng ngày Nguyên tắc làm sữa chua phát triển vi khuẩn lactic làm pH giảm mạnh, casein sữa bị đông tụ Sữa từ dạng lỏng chuyển sang dạng keo sệt, có mùi vị thơm ngon Quá trình lên men sữa chua người ta phải sử dụng hai chủng vi khuẩn lactic Một loại khuẩn lactic lên men nhanh làm giảm pH, loại vi khuẩn lên men chậm tạo mùi thơm đặc trưng sữa chua Phân loại sữa chua  Dựa vào chất vật lý sản phẩm: • Sữa chua dạng gel “set type”: sản phẩm có cấu trúc gel mịn Trong quy trình sản xuất sữa chua truyền thống, sữa chua nguyên liệu sau xử lý, cấy giống rót lại bao bì, qui trình lên men xảy bao bì làm xuất khối đông tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP • GVHD: Nguyễn Thủy Hà Hình 1.1: Sữa chua dạng gel “set type” Sữa chua dạng khuấy “stirred type”: Khối đông xuất sau trình lên men bị phá hủy phần khuấy trộn học Sữa nguyên liệu xử lý cấy giống lên men thiết bị chuyên dùng, trình làm lạnh rót sản phẩm vào bao bì, sữa chua dạng cấu trúc gel mịn đồng sữa chua “set type” Hình 1.2: Sữa chua dạng khuấy “stirred type” • Sữa chua dạng lạnh đông “frozen type”: Sản phẩm có dạng tương tự kem, trình lên men sữa thực thiết bị chuyên dùng, tổng hợp sau lên men đem xử lý lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm đóng gói Hình 1.3: Sữa chua dạng lạnh đông “frozen type” ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP • GVHD: Nguyễn Thủy Hà Sữa chua dạng cô đặc “concentrated yoghurt”: Quy trình sản xuất bao gồm giai đoạn quan trọng lên men sữa, cô đặc, làm lạnh bao gói sản phẩm Trong trình cô đặc, người ta tách bớt huyết sữa khỏi sản phẩm Sữa chua cô đặc có tên gọi strained yoghurt • Sữa chua uống “drink yoghurt”: Khối đông xuất sản phẩm sau trình lên men bị phá hủy hoàn toàn, sản phẩm có dạng lỏng Điểm khác biệt sau trình lên men, người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn phương pháp đồng hóa để phá hủy cấu trúc gel khối đông làm giảm độ nhớt sản phẩm Hình 1.4: Sữa chua uống “drink yoghurt”  • • • •  • • Phân loại theo hàm lượng chất béo: Sữa chua béo (Fat yogurt): hàm lượng chất béo 3% Sữa chua “bán gầy” (Partially skimmed yogurt): Hàm lượng chất béo từ 0,5-3% Sữa chua gầy (Skimmed yogurt) : Hàm lượng chất béo 0,5% Sữa chua không béo (Fat free yogurt): Hảm lượng chất béo gần không Phân loại dựa vào hương vị: Tự nhiên: mùi sản phẩm hình thành cách tự nhiên Trái cây: Trái loại thơm, dâu, sơri, táo,… bổ sung vào Yoghurt thường dạng pure Có hai dạng pure tự nhiên (không bổ sung thêm đường) • pure có bổ sung thêm đường Hàm lượng đường pure thường chiếm 50-55% Hương liệu: Một số sản phẩm Yoghurt bổ sung thêm hương liệu chất màu trình sản xuất Tùy theo tình hình quốc gia mà bảng danh mục phụ gia hương liệu màu phép sử dụng chế biến thực phẩm với liều lượng tối đa quy định khác Mục đích sử dụng sản phẩm sữa chua Từ lâu sữa chua biết đến nguồn bổ sung canxi, kẽm vi khuẩn có lợi cho đường ruột Các công dụng bật sữa chua bao gồm: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP • Hỗ trợ tiêu hóa • Tăng cường sức đề kháng • Giúp giảm cân • Ngăn ngừa cao huyết áp • Giảm cholesterol • Bảo vệ miệng • Bổ sung canxi giúp xương khỏe • Giúp làm đẹp da bảo vệ tóc GVHD: Nguyễn Thủy Hà TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT TRONG SỮA CHUA Trong sữa chua, có nhiều vi khuẩn sinh sống có lợi cho sức khỏe người, chúng gọi Probiotic Những vi khuẩn thường vi khuẩn lên men axit lactic vi khuẩn thuộc chủng Lactobacillus Bifidobacterium Ngoài ra, sữa chua đươc tạo thành từ trình lên men sữa tác dụng vi sinh vật butiric, propionic, nấm men Còn loại vi khuẩn khác vi khuẩn đường ruột, vi khuẩn axetic tham gia chuyển hóa lactose tạo thành hàng loạt hợp chất như: acid lactic, acid axetic, rượu etylic, 2,3-butadiol Chủng vi sinh vật bao gồm loài hỗn hợp nhiều loài Các giống vi sinh vật chủ yếu sữa chua: Giống vi sinh vật Loài Vi khuẩn Lactobacillus Lactococus Leuconostoc L.delbrueckii L.delbrueckii ssp lactis L.delbrueckii ssp bulgaricus L.helveticus L.acidophilus L.casei L.kefir L.lactis ssp lactis L.lactis ssp lactis var diacetylactis L.lactis ssp cremoris L.mesenteroides ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP Streptococcus Pediococcus Acetobacter Kluyverromyces Candida Saccharomyces Torulaspora Geotrichum GVHD: Nguyễn Thủy Hà L.mesenteroides ssp dextranicum L.mesenteroides ssp cremoris S.thermophilus P.pentosaceus P.acidilactis A.aceti Nấm men K.marxianus ssp marxianus K marxianus ssp bulgaricus K.lactis C.kefir S.cerevisiae S.lactis T.delbrueckii Nấm sợi G.candidum Bảng 1.1 Các giống vi sinh vật chủ yếu sữa Trong sản xuất sữa chua người ta thường sử dụng nhóm vi khuẩn lactic đồng hình Hai chủng phổ biến Streptococcus themophilus Lactobaccilus bulgaricus Trong thực tế, chúng cộng sinh với Thông thường tỷ lệ cầu khuẩn trực khuẩn canh trường giống 1:1 1:2 Tuy nhiên tỷ lệ thay đổi tùy thuộc vào hoạt tính chủng sử dụng yêu cầu chất lượng sản phẩm Hình thái cấu tạo Vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium Đây trực khuẩn, cầu khuẩn không tạo bào tử hầu hết không di động, hô hấp tùy tiện Chúng có khả lên men nhiều loại đường đơn đường đôi khả lên men loại glucid phức tạp tinh bột ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà Hình 1.5 Chủng Lactobacterium Điều kiện nuôi cấy Sự phát triển vi khuẩn lên men lactic cần có có mặt pepton, acid amin hay muối amon Chúng có yêu cầu đặc biệt chất dinh dưỡng giàu vitamin, acid amin khoáng chất Quá trình lên men xảy tốt môi trường acid pH từ 5,5 ÷ 6, pH nhỏ 5,5 trình lên men bị dừng lại Nhiệt độ thích hợp cho trình lên men từ 15÷500C Tuy nhiên loài có nhiệt độ thích hợp khác Nếu nhiệt độ lớn 800C vi khuẩn lactic bị tiêu diệt hoàn toàn  Streptococcus themophilus phát triển tốt 45 ÷50oC môi trường có độ pH cao  Lactobaccilus bulgaricus phát triển tốt nhiệt độ 50 oC sinh sản tốt nhiệt độ 37÷45oC môi trường có độ pH thấp Đồ thị tăng trưởng • Đường cong sinh trưởng L.bulgaricus: Hình 1.6: Đường cong sinh trưởng L.bulgaricus  Pha tiềm phát kéo dài khoảng -3h đầu Tế bào vi khuẩn trẻ, nhanh chóng thích nghi với môi trường MRS broth thời gian ngắn  Pha lũy thừa: 3-15h, vi khuẩn sinh sản mạnh, sinh khối tăng nhanh Đạt cực đại 15h ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP  Pha cân kéo dài từ 18-30h  Pha suy vong: sau 30h mật độ tế bào bắt đầu giảm dần • GVHD: Nguyễn Thủy Hà Đường cong sinh trưởng S.thermophilus: Hình 1.7 Đường cong sinh trưởng S.thermophilus  Pha tiềm phát kéo dài khoảng 2-3h đầu  Pha lũy thừa: -18 h  Số lượng tế bào đạt cực đại 18h  Pha cân diễn 18-30h  Sau 30h pha suy vong vi khuẩn  Thu nhận sinh khối sau 18h Trong sản xuất sữa chua, việc cấy hỗn hợp hai loại vi khuẩn cho kết tốt sử dụng riêng loại L.bulgaricus có chứa enzyme phân giải protein nên có khả phân tách số amino acid từ casein Các amino acid này, quan trọng valine có vai trò chất kích thích hoạt động cho S thermophilus Kinh nghiệm cho thấy sữa chua đạt tiêu chuẩn tốt (về pH, mùi vị, hương thơm) tỷ lệ S thermophilus/ L.bulgaricus 1:1 1.3.1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU SỬ DỤNG Nguyên liệu Sữa tươi Sữa sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, qua hàm lượng chất dinh dưỡng tỷ lệ chúng mà thể qua tính đặc hiệu 10 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà Là thành phần chủ yếu sữa, dung môi hoà tan chất hữu vô cơ, môi trường cho phản ứng hoá sinh Phần lớn nước sữa thoát đun nóng Tổng hàm lượng chất khô: Tổng chất khô hiểu hàm lượng chất lại sữa sau trình khí làm bốc toàn lượng nước (dạng không liên kết) có sữa Chất khô không béo hiệu số tống chất khô hàm lượng chất béo sữa Giá trị hàm lượng chất khô không béo sữa bò thường 9, % Hình 1.8 Sữa bò Đường lactose: Lactose disaccharide phân tử glucose phân tử galactose liên kết với tạo thành Trong sữa, đường lactose tồn dạng - lactose – lactose Tỷ lệ hàm lượng hai dạng phụ thuộc vào giá trị pH nhiệt độ sữa Chỉ có sữa động vật nguồn chứa lactose tự nhiên Lactose đường khử, độ lactose thấp nhiều so với disaccharide monosaccharide thường gặp, lactose bị thủy phân enzyme lactaza Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến đổi thành caramen Vì khử trùng sữa, phần lactose bị caramen hoá nên sữa có màu sậm sữa chưa khử trùng Ngoài lactose, sữa có galactose (20mg/l), glucose (hàm lượng trung bình 70mg/l), hợp chất glucid chứa N (hàm lượng thấp dạng vết) Chất béo: Chất béo sữa thường dạng hình cầu Trong 1ml sữa có khoảng 10 – 15 tỷ hạt cầu béo Thành phần chủ yếu hạt glyceride, phospholipid protein Chất khoáng 12 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà Lượng chất khoáng sữa không nhiều có mặt chất khoáng đóng vai trò quan trọng cân chất dinh dưỡng sữa Vitamin Sữa có chứa nhiều loại vitamin với số lượng không lớn lắm, vitamin thuộc nhóm là: - Nhóm tan chất béo gồm A, D, E Nhóm tan nước gồm B1, B2, C Hợp chất chứa nitơ  Casein Là protein có tính acid phân tử chúng có nhiều gốc acid glutamic acid aspartic, thành phần chủ yếu protein sữa Casein tồn dạng micelle, micelle chứa 65% nước, phần lại loại casein khoáng (Ca, K, Mg, phosphate citrate) Hình 1.9 Cấu tạo micelle casein Chú thích: A – Tiểu micelle B – Đầu ưa nước – casein C – Phosphate D – – casein E – Tương tác kỵ nước Các micelle có hàm lượng – casein cao với đầu ưa nước hướng ngoài, lấy dầu ưa nước giảm hàm lượng – casein cấu trúc micelle trở nên không ổn định, có mặt Ca2+ sữa micelle liên kết lại với 1.3.1.2 tạo nên tượng đông tụ casein Enzyme Enzyme chất xúc tác có tác dụng hoạt hóa phản ứng hóa học mà không bị phân hủy hay Trong sữa có nhiều nhóm enzyme diện Các enzyme sữa hầu hết bị vô hoạt sau trình trùng Một số enzym thường có sữa như: lipase, esterase, phosphatase, xanthineoxydase, lactoperoxidase, protease, amylase, catalase, aldolase, ribonuclease, lysozyme, carbonic anhydrase… 13 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà Enzyme lipase: làm cho sữa sản phẩm sữa bị trở mùi xấu đi, chúng thủy phân glyceride giải phóng acid béo tự Lipase gây oxy hoá chất béo sữa trình gia nhiệt không vô hoạt enzyme Enzyme lipase hoạt tính nhiệt độ thấp (khoảng ÷ 50 oC) Đa số lipase bị phá hủy nhiệt độ trùng HTST (High Temperature Short Time) hay cao Sữa ban đầu bị trở mùi tách trình trùng Enzyme protease: tham gia vào trình thủy phân hay phá hủy protein tạo thành mùi vị không dễ chịu (đắng) sữa sản phẩm sữa Protease hình thành tự nhiên sữa chúng không bị phân hủy hoàn toàn nhiệt độ trùng HTST (High Temperature Short Time) hay cao (76 ÷ 780oC) Enzyme phosphatase: thủy phân phosphate hữu Có enzyme phosphatase kiềm phosphatase acid, loại kiềm có pH tối ưu 9,6 quan trọng công nghiệp chế biến sữa (Perifield Campbell,1990) Hệ vi sinh vật: Hệ vi sinh vật số lượng chúng thay đổi Trong vi sinh vật 1.3.1.3 chia làm nhóm chính: prokaryote eukaryote • Prokaryote Nhóm vi sinh vật prokaryote có nhân chưa hoàn chỉnh Đại diện quan cho nhóm prokaryote vi khuẩn (bacteria) Các nhóm nhóm vi khuẩn thường gặp sữa vi khuẩn lactic, coliforms, vi • khuẩn sinh axit butyric, vi khuẩn sinh axit propionic vi khuẩn gây thối Eukaryote Nhóm vi sinh vật eukaryote có nhân chưa hoàn chỉnh Hai đại diện nhóm eukaryote thường tìm thấy sữa nấm men nấm sợi Nguyên liệu phụ Chất ổn định cấu trúc Cấu trúc gel sữa chua protein tạo thành Để đảm bảo cho cấu trúc gel ổn định, hàm lượng chất khô không béo có nguồn gốc từ sữa sản phẩm không phép thấp 10-13% Ngày nay, để hạ giá thành sản phẩm, số nhà sản xuất giảm hàm lượng chất khô có nguồn gốc từ sữa làm tăng hàm lượng đường sản phẩm Khi đó, cấu trúc gel không ổn định dễ bị phá vỡ tác động vật lí 14 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà hóa lí Các chất ổn định sử dụng chế biến sữa chua tinh bột, gelatin, pectin, chí agar carrageenan sử dụng để tăng độ nhớt, tăng kết cấu sản phẩm, kiểm soát độ keo hóa cho sữa chua lỏng, ngăn ngừa tách serum sữa chua… chúng thường sử dụng 0,05-1% Các chất tạo màu mùi hương thường sử dụng batamin từ củ cải đường, anthocyanin từ vỏ nho, chất chiết từ nghệ… Để bảo quản, người ta dùng acid sorbic hay muối kali Đây phương pháp hiệu chống lại nấm men mốc Đối với trái người ta dùng sulphur dioxit để bảo quản Đường, chất tạo Sữa chua có vị nhẹ độ lactose thấp nhiều so với đường khác Để làm tăng độ sữa chua, người ta thường bổ sung thêm đường, phổ biến đường saccharose glucose Riêng với sản phẩm dành cho người ăn kiêng, nhà sản xuất thường sử dụng chất tạo giá trị dinh dưỡng, thường gặp aspartame Quá nhiều đường sữa trước giai đoạn ủ bất lợi cho trình lên men CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN Lactose coi nguồn lượng cần thiết cho vi khuẩn trao đổi chất nguồn gốc tạo nên hàng loạt phản ứng tổng hợp chất Trong sản phẩm lên men từ sữa, người ta thấy có ba dạng lên men chính: - Lên men rượu - Lên men lacic (thường gặp) - Lên men butyric Các dạng lên men xảy trình sản xuất sữa chua gọi phối hợp dạng lên men Bên cạnh có trình lên men đặc trưng riêng cho sản phẩm ví dụ lên men axetic, propionic… Lên men lactic: 15 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà Lên men lactic trình chuyển hóa kị khí đường tạo thành acid lactic tác dụng vi khuẩn lactic trình lên men ứng dụng cho sản phẩm sữa chua Dựa vào thành phần sản phẩm lên men mà người ta chia thành: lên men lactic đồng hình lên men lactic dị hình Vi khuẩn lactic đồng hình chiếm ưu công nghệ vi sinh vật Lên men lactic đồng hình: Trong trường hợp acid pyruvate tạo thành theo sơ đồ Embden-MayerhorfParnas (EMP) Sau acid pyruvate tạo thành acid lactic tác dụng anzyme lactatdehydrogenase Lượng acid lactic chiếm 90% Chỉ lượng nhỏ pyruvate bị khử cacbon để tạo thành acid acetic, etanol, CO2 aceton Lượng sản phẩm phụ tạo thành phụ thuộc vào có mặt oxy 16 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà Hình 1.10 Sơ đồ chuyển hóa lên men lactic đồng hình Lên men lactic dị hình: Xảy trường hợp vi khuẩn lactic enzyme sơ đồ Embden-Mayerhorf-Parnas (aldolase triophotphatizomerase), xylose 5photphat tạo thành theo đường pentose- photphate (PP) Trong trường hợp có 50% lượng đường tạo thành acid lactic, có sản phẩm phụ khác như: acid axetic, ethanol, CO Các sản phẩm phụ tương tác với tạo thành ester có mùi thơm 17 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà Hình 1.10 Sơ đồ chuyển hóa lên men lactic dị hình 18 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI Nguyên liệu Chuẩn hóa Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô Vi khuẩn lactid thương mại dạng đông khô Bài khí Đồng hóa Xử lý nhiệt Hoạt hóa Hương liệu Cấy giống Phối trộn Rót sản phẩm Lên men Làm lạnh Bảo quản lạnh Yoghurt truyền thống 2.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH  Sữa nguyên liệu 19 Bao bì ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà Sữa chua sản xuất từ sữa tươi, sữa bột, sữa cô đặc, sữa hoàn nguyên sữa tái chế Sữa tươi sử dụng sản xuất yaourt phải có chất lượng tốt Các yêu cầu quan trọng cho nguyên liệu sữa tươi sau:  Tổng số tế bào vi sinh vật sữa thấp tốt  Không chứa thể trực khuẩn  Không chứa kháng sinh  Không chứa enzyme  Không chứa dư lượng hoá chất có nguồn gốc từ trình tẩy rửa vệ sinh dụng cụ thiết bị đựng sữa  Chuẩn hóa Mục đích trình chuẩn hóa hiệu chỉnh hàm lượng chất béo cho sản phẩm yaourt Nếu sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo thấp, ta bổ sung cream vào Lượng chất béo cream tối thiểu không thấp 12% thường dao động từ 35-40% Ngược lại, sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo cao, ta bổ sung sữa gầy trình ly tâm để tách bớt chất béo khỏi sữa Hàm lượng chất béo dao động từ 0.5-3%  Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô Theo Bourgeis Larpent (1989), tổng hàm lượng chất khô tối ưu cho trình lên men sản xuất Yaourt từ 14-16% Thực tế, nhà sản xuất chọn giá trị thích hợp cho sản phẩm Thông thường sữa tươi với hàm lượng chất khô khoảng 11,5-12,7% Để tăng hàm lượng chất khô sữa tươi, chuẩn bị cho trình lên men, ta chọn phương pháp sau: - Cô đặc sữa điều kiện chân không để làm bay lượng nước định Thể tích sữa sau trình cô đặc thường giảm từ 10-20% Khi đó, tổng hàm lượng chất khô sữa tăng từ 1,5-3% Các nhà sản xuất sử dụng thiết bị khí, kết hợp cô đặc điều kiện chân không thiết bị cô đặc sữa dạng màng rơi 20 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà - Bổ sung thêm bột sữa gầy vào sữa tươi: hàm lượng bột sữa gầy sử dụng thường không cao 3% so với khối lượng sữa tươi - Bổ sung thêm sữa đặc vào sữa tươi - Xử lý sữa gầy phương pháp siêu lọc (ultra-filtration) thiết bị membrane Dòng sản phẩm không qua màng (retentate) thoát từ thiết bị siêu lọc có hàm lượng chất khô cao sử dụng để bổ sung vào sữa tươi  Bài khí Hàm lượng chất khí hòa tan sữa nguyên liệu thấp tốt Khi đó, hiệu trình đồng hóa trùng tăng Các hợp chất bay có mùi khó chịu sữa tách bỏ chất lượng yaourt tốt Nếu nhà sản xuất bổ sung sữa gầy vào sữa tươi để hiệu chỉnh hàm lượng chất khô, khuấy trộn hỗn hợp làm gia tăng lượng khí hòa tan sữa Khi đó, quy trình sản xuất bắt buộc phải có trình khí  Đồng hóa Mục đích trình đồng hóa tránh tượng tách pha chất béo trình lên men sữa làm tăng độ đồng cho sản phẩm sữa chua Bình thường, đồng hóa thực áp lực 200-250 bar, nhiệt độ từ 65-700C  Xử lí nhiệt Mục đích: Tiêu diệt ức chế tối đa hệ vi sinh vật enzyme có sữa Ngoài trình làm biến tính sơ protein có sữa (đặc biệt whey protein) Nhờ đó, trình lên men lactic, khối đông hình thành với cấu trúc ổn định, hạn chế thoát huyết khỏi cấu trúc gel bảo quản yaourt Quá trình xử lý nhiệt thường thực thiết bị trao đổi nhiệt mỏng ống lồng Chế độ xử lý từ 90-95oC 3-5phút  Hoạt hóa: Hiện nay, nhà máy sản xuất yourt với xuất lớn thường mua chế phẩm vi khuẩn lactic để sử dụng Như họ không cần đầu tư chi phí nhân công, nhà xưởng, 21 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà nguyên liệu cho trình nhân giống giữ giống nhà máy Để rút ngắn thời gian lên men tiết kiệm lượng chế phẩm vi khuẩn cần dùng, nhà sản xuất thường hoạt hóa vi khuẩn giống môi trường pha chế từ bột sữa gầy Hàm lượng chất khô môi trường hoạt hóa dao động từ 9-12% Trước hoạt hóa giống, môi trường cần phải trùng 90-95oC thời gian 30-45 phút Quá trình hoạt hóa thực thiết bị vô trùng có dạng hình trụ, đáy côn chế tạo vật liệu thép không rỉ Nhiệt độ hoạt hóa trì 43 oC Quá trình xem kết thúc độ chua canh trường đạt 85-90oD  Cấy giống vi khuẩn lactic Trong sản suất yaourt, người ta thường sử dụng nhóm vi khuẩn lactic đồng hình Hai chủng phổ biến Strepcoccocus themophilus Lactobacillus bulgaricus Chúng sống cộng sinh vơi Thông thường, tỉ lệ cầu khuẩn trực khuẩn canh trường giống thường 1:1 Tuy nhiên, tỷ lệ thay đổi tùy thuộc vào hoạt tính chúng sử dụng yêu cầu tiêu chất lượng sản phẩm Giống vi khuẩn lactic sau hoạt hóa chứa vào bồn chứa sữa nguyên liệu với tỉ lệ tối thiểu 0,5% tối đa 7% Nếu chưa sử dụng ngay, ta cần làm lạnh giống để để hạn chế gia tăng nhanh độ chua canh trường Việc tăng nhanh độ chua canh trường giống gây ức chế hoạt tính lên men vi khuẩn lactic Trường hợp giống sử dụng 6h tiếp theo, ta cần làm lạnh canh trường nhiệt độ 10-12oC Nếu thời gian bảo quản giống dài 6h, nhiệt độ canh trường nên trì 5oC  Phối trộn: Sau cấy giống vi khuẩn, môi trường sữa đảo trộn gia nhiệt lên đến 43-45oC đưa qua thiết bị rót vào bao bì, đóng nắp Đối với sản phẩm yaourt truyền thống có bổ sung hương liệu, hệ thống đường ống vận chuyển sữa từ bồn cấy giống đến máy rót vào bao bì đóng nắp, người ta bổ sung phụ gia vào Lượng phụ gia bổ sung xác định phương pháp thực nghiệm Các nhà sản xuất cần quan tâm tiêu vi sinh phụ gia 22 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà sử dụng để hạn chế tượng nhiễm vi sinh vật lạ từ phụ gia vào môi trường trước lên men  Rót sản phẩm: Các thiết bị rót sản phẩm làm việc điều kiện vô trùng để tránh nhiễm vi sinh vật từ môi trường bên vào sữa Hiện người ta thường sử dụng loại bao bì nhựa với khối lượng sản phẩm 200g/1 bao bì  Lên men: Các bao bì chứa hộp sữa giống vi khuẩn lactic đưa vào phòng lên men Nhiệt độ lên men tối ưu thường 42-43oC Mặc dù sữa đựng bao bì kín phòng lên men phải vệ sinh Người ta sử dụng không khí vô trùng có qua hệ thống lọc membrance để thông khí cho phòng lên men Thời gian lên men phụ thuộc vào chủng vi khuẩn sử dụng, trạng thái sinh lý giống yêu cầu độ chua yaourt thành phẩm Trên môi trường sữa, thời gian hệ Streptococcus thermophilus Lactobacillus bulgaricus khoảng 20-30 phút Thông thường trình lên men kết thúc sau 2,5-3h Độ chua yaourt đạt 7080oD  Làm lạnh Sau trình lên men kết thúc, ta cần làm lạnh canh trường để ổn định cấu trúc gel sản phẩm, đồng thời làm chậm tốc độ sinh trưởng tổng hợp acid lactic vi khuẩn Các bao bì chứa yaourt đưa phòng lạnh để đưa yaourt nhiệt độ 18-20oC vòng 30-40 phút  Bảo quản lạnh Cuối cùng, yaourt hạ nhiệt độ xuống oC bảo quản sản phẩm kho lạnh nhiệt độ 2-4oC Mục đích: ổn định cấu trúc gel yaourt, tránh tượng tách huyết sữa sản phẩm CHƯƠNG : KẾT LUẬN - BÀN LUẬN - ĐỀ NGHỊ 3.1 KẾT LUẬN 23 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà Sữa chua sản phẩm từ sữa Nó tạo thành nhờ trình lên men lactic Chính sữa chua có vị chua đặc trưng Nó thường bảo quản nhiệt độ thấp từ 2-4°C Các vi khuẩn lactic có sữa chua có lợi cho trình tiêu hóa thức ăn thể người Ngoài giá trị dinh dưỡng , sữa chua có chức làm chậm trình lão hóa kéo dài tuổi thọ cho người Chính sữa chua sản phẩm phổ biến giới Sản xuất sữa chua đề tài lớn trình sản xuất phức tạp Quy trình sản xuất sữa chua quy trình khép kín Vi sinh vật sử dụng sản xuất sữa chua đa dạng chủng loại số lượng Sản phẩm sữa chua chứa acid lactic sản phẩm phụ từ trình lên men như: diacetyl, acid acetic, khí …  Nhược điểm Đối với nhóm sản phẩm sữa chua không qua xử lý nhiệt sau trình lên men, hệ vi khuẩn lactic sữa chua gây biến đổi làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm trình bảo quản Quá trình lên men lactic: đường lactose vi khuẩn chuyển hóa thành acid lactic Đây trình sinh tổng hợp ATP vi khuẩn Tuy nhiên tốc độ chuyển hóa chậm nhiệt độ thấp Sự lên men lactic trình bảo quản làm thay đổi giá trị cảm quan mùi, vị,… sản phẩm Quá trình thủy phân protein: số chủng vi khuẩn lactic có khả sinh tổng hợp hệ enzyme protease Chúng xúc tác thủy phân protein tạo sản phẩm như: polypeptide, peptide,… Điều ảnh hưởng đến cấu trúc gel sữa chua Tuy nhiên tốc độ trình thủy phân protein chậm nhiệt độ thấp 3.2 BÀN LUẬN Để sản xuất thực phẩm lên men với chất lượng mong muốn, cần phải:  Chọn giống vi sinh vật thích hợp  Xác định môi trường lên men với thành phần chất đầy đủ theo tỷ lệ tối ưu 24 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà  Xác định điều kiện lên men thích hợp lượng giống cấy, nhiệt độ thời gian lên men Ngoài ta phải quan tâm đến vấn đề khác việc cung cấp oxi, khuấy trộn Để kéo dài thời gian bảo quản giảm chi phí vận chuyển , bảo quản sản phẩm , người ta sử dụng trình trùng tiệt trùng UHT quy trình sản xuất số dạng sữa chua Khi nhóm vi khuẩn lactic vi sinh vật bị nhiễm vào sản phẩm bị tiêu diệt ức chế Tuy nhiên số quốc gia không cho phép sử dụng nhiệt độ cao để tiêu diệt ức chế vi sinh vật lactic sản phẩm nhằm giữ lại nét truyền thống cho sản phẩm lợi ích nhóm vi khuẩn lactic mang đến cho người sử dụng 3.3 ĐỀ NGHỊ Cần tiếp tục nghiên cứu, phân lập chế phẩm vi khuẩn lactic để thu chế phẩm lactic khiết thích hợp, bổ sung vào sữa lên men để thúc đẩy nhanh trình lên men sản xuất sữa chua Nghiên cứu thị hiếu người tiêu dùng làm phong phú thêm sản phẩm Ứng dụng khoa học công nghệ đại vào trình sản xuất để tăng suất chất lượng sản phẩm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sách Ứng dụng công nghệ sinh học Công Nghệ Thực Phẩm_ĐH CPTP TPHCM 25 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà [2] Công nghệ sản xuất sản phẩm từ sữa thức uống pha chế tập 1, Lê Văn Việt Mẫn, NXB ĐH QUỐC GIA 2013 [3] tailieu.vn [4] luanvan.net.vn 26 [...]... trên thế giới Sản xuất sữa chua là một đề tài lớn và quá trình sản xuất cũng khá phức tạp Quy trình sản xuất sữa chua là một quy trình khép kín Vi sinh vật sử dụng trong sản xuất sữa chua cũng rất đa dạng về chủng loại và số lượng Sản phẩm sữa chua luôn chứa các acid lactic và các sản phẩm phụ từ quá trình lên men như: diacetyl, acid acetic, khí …  Nhược điểm Đối với nhóm sản phẩm sữa chua không qua... Phối trộn Rót sản phẩm Lên men Làm lạnh Bảo quản lạnh Yoghurt truyền thống 2.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH  Sữa nguyên liệu 19 Bao bì ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà Sữa chua có thể được sản xuất từ sữa tươi, sữa bột, sữa cô đặc, sữa hoàn nguyên hoặc sữa tái chế 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:... thích hợp, bổ sung vào sữa khi lên men để thúc đẩy nhanh quá trình lên men trong sản xuất sữa chua Nghiên cứu thị hiếu người tiêu dùng làm phong phú thêm sản phẩm Ứng dụng khoa học công nghệ hiện đại vào quá trình sản xuất để tăng năng suất và chất lượng sản phẩm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sách Ứng dụng công nghệ sinh học trong Công Nghệ Thực Phẩm_ĐH CPTP TPHCM 25 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP... khô trong sữa sẽ tăng từ 1,5-3% Các nhà sản xuất có thể sử dụng thiết bị bài khí, kết hợp cô đặc trong điều kiện chân không hoặc thiết bị cô đặc sữa dạng màng rơi 20 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà - 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 đặc vào sữa tươi - Xử lý sữa gầy bằng... phẩm từ sữa Nó được tạo thành nhờ quá trình lên men lactic Chính vì vậy sữa chua có một vị chua rất đặc trưng Nó thường được bảo quản ở nhiệt độ thấp từ 2-4°C Các vi khuẩn lactic có trong sữa chua rất có lợi cho quá trình tiêu hóa thức ăn ở cơ thể người Ngoài các giá trị dinh dưỡng , sữa chua còn có chức năng làm chậm quá trình lão hóa và kéo dài tuổi thọ cho con người Chính vì vậy sữa chua là một sản. .. trong sản phẩm Khi đó, cấu trúc gel không ổn định dễ bị phá vỡ bởi tác động vật lí 14 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà và hóa lí Các chất ổn định sử dụng trong chế biến sữa chua như tinh bột, gelatin, pectin, thậm chí agar và carrageenan có thể được sử dụng để tăng độ nhớt, tăng kết cấu sản phẩm, kiểm soát độ keo hóa cho sữa chua lỏng, ngăn ngừa sự tách serum của sữa chua ... eukaryote thường được tìm thấy trong sữa là nấm men và nấm sợi 2 Nguyên liệu phụ Chất ổn định cấu trúc Cấu trúc gel của sữa chua là do protein tạo thành Để đảm bảo cho cấu trúc gel này ổn định, hàm lượng chất khô không béo có nguồn gốc từ sữa trong sản phẩm không được phép thấp hơn 10-13% Ngày nay, để hạ giá thành sản phẩm, một số nhà sản xuất đã giảm hàm lượng chất khô có nguồn gốc từ sữa và làm tăng hàm... yaourt về nhiệt độ 18-20oC trong vòng 30-40 phút  Bảo quản lạnh Cuối cùng, yaourt được hạ nhiệt độ xuống 4 oC và bảo quản sản phẩm trong kho lạnh ở nhiệt độ 2-4oC Mục đích: ổn định cấu trúc gel của yaourt, tránh hiện tượng tách huyết thanh sữa trong sản phẩm CHƯƠNG 3 : KẾT LUẬN - BÀN LUẬN - ĐỀ NGHỊ 3.1 KẾT LUẬN 23 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà Sữa chua là một trong những sản. .. Trong sản phẩm lên men từ sữa, người ta thấy có ba dạng lên men chính: - Lên men rượu - Lên men lacic (thường gặp) - Lên men butyric Các dạng lên men cũng xảy ra trong quá trình sản xuất sữa chua được gọi 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: 15 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH...ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP GVHD: Nguyễn Thủy Hà thành phần dinh dưỡng đó Sữa đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của cơ thể về các acid amin không thay thế, acid béo không no, khoáng (đặc biệt Ca và P) và vitamin  Tính chất vật lí: Sữa là một chất lỏng màu trắng, đục Độ đục của sữa là do chất béo, protein và một số khoáng trong sữa tạo nên Màu sắc sữa thường từ màu trắng đến ... Hà Sữa chua sản phẩm bơ sữa sản xuất vi khuẩn lên men sữa Mọi loại sữa dùng để làm sữa chua, cách chế tạo đại, sữa bò dùng nhiều Sữa chua đặc (yaourt) sản phẩm lên men lactic từ sữa bò tươi, sữa. .. dưỡng , sữa chua có chức làm chậm trình lão hóa kéo dài tuổi thọ cho người Chính sữa chua sản phẩm phổ biến giới Sản xuất sữa chua đề tài lớn trình sản xuất phức tạp Quy trình sản xuất sữa chua. .. đặc trưng sữa chua Phân loại sữa chua  Dựa vào chất vật lý sản phẩm: • Sữa chua dạng gel “set type”: sản phẩm có cấu trúc gel mịn Trong quy trình sản xuất sữa chua truyền thống, sữa chua nguyên