Những biến đổi hóa sinh trong quá trình sản xuất bơ

MỤC LỤC 1. Giới thiệu chung 3 2. Nguyên liệu trong sản xuất bơ 3 2.1. Cream 3 2.2. Vi sinh vật 4 2.3. Các chất phụ gia 5 3. Quy trình sản xuất bơ 5 4. Những biến đổi hóa sinh trong quá trình sản xuất bơ 6 4.1. Giai đoạn thanh trùng 6 4.2. Giai đoạn lên men 6 4.3. Xử lý nhiệt lạnh 7 4.4. Tạo hạt bơ và xử lý 8 5. Kết luận 10 1.Giới thiệu chung: Bơ là sản phẩm chế biến từ chất béo của sữa. Hàm lượng chất béo trong bơ rất cao và chiếm trung bình 80% khối lượng sản phẩm. Dựa vào quy trình sản xuất và lượng muối có trong sản phẩm người ta có thể phân loại sản phẩm thành 2 nhóm là: + Bơ ngọt (bơ không lên men): Trong quy trình sản xuất bơ không có quá trình lên men lactic + Bơ chua (bơ lên men): Quá trình lên men lactic được thực hiện sau khi thanh trùng cream nguyên liệu nhằm tạo ra hương vị đặc trưng cho sản phẩm. 2. Nguyên liệu sản xuất bơ: Gồm 3 thành phần chính: Cream Vi sinh vật Các chất phụ gia 2.1. Cream: Là nguyên liệu chính trong quá trình sản xuất bơ. Các nhà máy sản xuất bơ có thể thu nhận cream từ nguyên liệu sữa tươi bằng phương pháp li tâm hoặc thu mua cream từ những nhà máy chế biến.(sữa tươi sau khi ly tâm thường chứa phần lớn là lipid từ 1040% tùy theo loại cream,ngoài ra còn có đường chủ yếu là lactose,và protein sót lại trong sữa) Chất lượng cream được đánh giá dựa trên các nhóm chỉ tiêu: Cảm quan, hóa lý, vi sinh. + Chỉ tiêu cảm quan: Không được có mùi vị lạ, đặc biệt là mùi ôi do chất béo bị oxy hóa + Chỉ tiêu hóa lý:Hàm lượng chất béo: Thường dao động ở khoảng 3540%, thấp nhất là 12%. Chỉ số iod: Nếu chỉ số iod quá thấp (42%) bơ thành phẩm sẽ có cấu trúc rất mềm. + Chỉ tiêu vi sinh: 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 enzyme lipase chịu nhiệt trong quá trình thanh trùng cream, hầu hết các VSV bị tiêu diệt. Enzyme này xúc tác quá trình thủy phân chất béo, làm thay đổi thành phần chất béo trong nguyên liệu ảnh hưởng đến cấu trúc bơ thành phẩm, ngoài ra còn gây cho bơ mùi khó chịu. 2.2 Vi sinh vật : Trong sản xuất bơ lên men, người ta sử dụng vi khuẩn Lactic dạng LD như Streptococcus diacetylactic và Leuconostoss citrovorum. Trong quá trình lên men, ngoài acid lactic còn sinh tổng hợp các hợp chất dễ bay hơi như aldehyde acetic, diacetyl…Các sản phẩm này sẽ tạo cho bơ hương vị đặc trưng. Nhân giống VSV: Môi trường nhân giống phổ biến nhất là sửa gầy. Trước khi nhân giống, sữa gầy được thanh trùng ở 9095 độ C, trong thời gian1530 phút . Quá trình nhân giống được thực hiện ở 20 độ C. Cấy giống VSV: Lượng giống VSV cấy vào cream trong sản xuất bơ phụ thuộc vào chỉ số iod của nguyên liệu và nhiệt độ lên men. Bảng 1: Chế độ xử lý nhiệtlạnh và giống cấy cho quá trình lên men cream tương ứng với chỉ số iod khác nhau của nguyên liệu Chỉ số iod Chế độ xử lý nhiệt lạnh(ᵒC) Lượng giống cấy(%vv) 40 20811 5 Vai trò của acid lactic: + Hạ pH làm tăng quá trình đông tụ của bơ, dễ tạo hình cho bơ + Tăng khả năng bảo quản vì pH thấp + Cuối cùng và quan trọng nhất là tạo hương vị chua đặc trưng cho bơ. 2.3. Các chất phụ gia: + Chất màu: Màu sắc của bơ do các hợp chất carotenoides có trong cream nguyên liệu quyết định + Muối NaCl: Yêu cầu độ tinh sạch của muối không được thấp hơn 99,7%. Muối được sử dụng để cải thiện hương vị, ngoài ra nó còn đóng vai trò bảo quản, cải thiện sự bền chặt trong bơ + Chất chống Oxy hóa: Phổ biến nhất là gallat propyle, gallat octyl…Hàm lượng không được vượt quá 0,01%. + Các gia vị khác: Việc lựa chọn gia vị phụ thuộc thị hiếu người tiêu dùng và quy định của mỗi nước nhằm đa dạng hóa các sản phẩm bơ trên thị trường. 3. Sơ đồ sản xuất bơ lên men: Sơ đồ 1: Quy trình sản xuất bơ lên men

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG

KHOA: HÓA

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

BÀI TIỂU LUẬN HÓA SINH

Đề tài: Những biến đổi hóa sinh trong quá trình

sản xuất bơ

MỤC LỤC

1 Giới thiệu chung 3

2 Nguyên liệu trong sản xuất bơ 3

2.1 Cream 3

2.2 Vi sinh vật 4

2.3 Các chất phụ gia 5

3 Quy trình sản xuất bơ 5

4 Những biến đổi hóa sinh trong quá trình sản xuất bơ 6

4.1 Giai đoạn thanh trùng 6

4.2 Giai đoạn lên men 6

4.3 Xử lý nhiệt- lạnh 7

4.4 Tạo hạt bơ và xử lý 8

5 Kết luận 10

1.Giới thiệu chung:

- Bơ là sản phẩm chế biến từ chất béo của sữa Hàm lượng chất béo trong bơ rất cao và chiếm trung bình 80% khối lượng sản phẩm

- Dựa vào quy trình sản xuất và lượng muối có trong sản phẩm người ta có thể phân loại sản phẩm thành 2 nhóm là:

+ Bơ ngọt (bơ không lên men): Trong quy trình sản xuất bơ không có quá trình lên men lactic

+ Bơ chua (bơ lên men): Quá trình lên men lactic được thực hiện sau khi thanh trùng cream nguyên liệu nhằm tạo ra hương vị đặc trưng cho sản phẩm

2 Nguyên liệu sản xuất bơ:

Gồm 3 thành phần chính:

- Cream

- Vi sinh vật

- Các chất phụ gia

2.1 Cream:

Là nguyên liệu chính trong quá trình sản xuất bơ Các nhà máy sản xuất bơ có thể thu nhận cream từ nguyên liệu sữa tươi bằng phương pháp li tâm hoặc thu mua cream từ những nhà máy chế biến.(sữa tươi sau khi ly tâm thường chứa phần lớn là lipid từ 10-40% tùy theo loại cream,ngoài ra còn có đường chủ yếu là lactose,và protein sót lại trong sữa)

- Chất lượng cream được đánh giá dựa trên các nhóm chỉ tiêu: Cảm quan, hóa lý,

vi sinh

+ Chỉ tiêu cảm quan: Không được có mùi vị lạ, đặc biệt là mùi ôi do chất béo bị oxy hóa

+ Chỉ tiêu hóa lý:Hàm lượng chất béo: Thường dao động ở khoảng 35-40%, thấp nhất là 12%

- Chỉ số iod: Nếu chỉ số iod quá thấp (<28%) bơ sẽ cứng và khó quết lên bánh khi

sử dụng

- Nếu chỉ số iod quá cao (>42%) bơ thành phẩm sẽ có cấu trúc rất mềm.

+ Chỉ tiêu vi sinh: 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 enzyme lipase chịu nhiệt trong quá trình thanh trùng cream, hầu hết các VSV bị tiêu diệt Enzyme này xúc tác quá trình thủy phân chất béo, làm thay đổi thành phần chất béo trong nguyên liệu ảnh hưởng đến cấu trúc bơ thành phẩm, ngoài ra còn gây cho bơ mùi khó chịu

2.2 Vi sinh vật :

Trong sản xuất bơ lên men, người ta sử dụng vi khuẩn Lactic dạng LD như Streptococcus diacetylactic và Leuconostoss citrovorum Trong quá trình lên men, ngoài acid lactic còn sinh tổng hợp các hợp chất dễ bay hơi như aldehyde acetic, diacetyl…Các sản phẩm này sẽ tạo cho bơ hương vị đặc trưng

- Nhân giống VSV: Môi trường nhân giống phổ biến nhất là sửa gầy Trước khi nhân giống, sữa gầy được thanh trùng ở 90-95 độ C, trong thời gian15-30 phút Quá trình nhân giống được thực hiện ở 20 độ C

- Cấy giống VSV: Lượng giống VSV cấy vào cream trong sản xuất bơ phụ thuộc vào chỉ số iod của nguyên liệu và nhiệt độ lên men

Bảng 1: Chế độ xử lý nhiệt-lạnh và giống cấy cho quá trình lên men cream tương ứng với chỉ số iod khác

nhau của nguyên liệu

Chỉ số iod Chế độ xử lý nhiệt- lạnh(ᵒC) Lượng giống cấy(%v/v)

- Vai trò của acid lactic:

+ Hạ pH làm tăng quá trình đông tụ của bơ, dễ tạo hình cho bơ

+ Tăng khả năng bảo quản vì pH thấp

+ Cuối cùng và quan trọng nhất là tạo hương vị chua đặc trưng cho bơ

2.3 Các chất phụ gia:

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

+ Muối NaCl: Yêu cầu độ tinh sạch của muối không được thấp hơn 99,7% Muối được sử dụng để cải thiện hương vị, ngoài ra nó còn đóng vai trò bảo quản, cải thiện sự bền chặt trong bơ

+ Chất chống Oxy hóa: Phổ biến nhất là gallat propyle, gallat octyl…Hàm lượng không được vượt quá 0,01%

+ Các gia vị khác: Việc lựa chọn gia vị phụ thuộc thị hiếu người tiêu dùng và quy định của mỗi nước nhằm đa dạng hóa các sản phẩm bơ trên thị trường

3 Sơ đồ sản xuất bơ lên men:

Sơ đồ 1: Quy trình sản xuất bơ lên men

- Thuyết minh quy trình: Vi khuẩn Lactic nhân giống trong môi trường sữa gầy bằng phương pháp nhân giống theo nhiều cấp sau đó cấy vào cream đã trải qua thanh trùng Hỗn hợp tiếp tục được lên men và xử lý nhiệt lạnh Lên men chuyển đường lactose thành axit Lactic, xử lý nhiệt lạnh để kết tinh một lượng chất béo có trong cream Giai đoạn tiếp theo là tạo và xử lý hạt bơ Muối sẽ được thêm vào trong giai đoạn này nhằm tạo vị và tăng hiệu quả trong bảo quản bơ Cuối cùng là bao gói để tạo bơ thành phẩm

4 Những biến đổi hóa sinh trong quá trình sản xuất bơ lên men:

4.1.Giai đoạn thanh trùng:

+ Mục đích: Tiêu diệt VSV và ức chế hoạt tính các enzyme trong cream

+ Phương pháp thực hiện: Nhiệt độ thanh trùng sử dụng là 90-95ͦ C trong thời gian tối đa là 15-20 giây Nếu cream có chất lượng tốt, người ta thường gia nhiệt nhanh nguyên liệu đến 95 ͦC rồi làm nguội nhanh Nếu tăng nhiệt độ và thời gian thanh trùng thì hiệu quả quá trình sẽ tăng, tuy nhiên cream có mùi nấu và ảnh hưởng xấu đến chất lượng

bơ thành phẩm

+ Trường hợp cream có mùi lạ: 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 quá trình thanh trùng

4.2 Giai đoạn lên men :

Quá trình lên men theo cả hai con đường đồng hình và dị hình, enzyme latatdehydgogenase, enzyme aldolase là những loại enzyme chủ yếu được sử dụng trong quá trình lên men này Enzyme aldolase được sử dụng trong giai đoạn lên men này để chuyển hóa đường thành acid lactic một một số sản phẩm phụ

- Mục đích là sử dụng vi khuẩn Lactic để sinh tổng hợp acid lactic và các sản phẩm trao đổi chất tạo độ chua và hương vị đặc trưng cho cream

- Điều khiển quá trình lên men: Tốc độ acid hóa cream và chế độ xử lý nhiệt sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc bơ thành phẩm

- Yêu cầu kĩ thuật sau quá trình lên men:

+ Độ chua phần không béo trong cream cần đạt quanh giá trị 36ᵒSH

+ Hàm lượng diacetyl trong cream khoảng 1- 1,5 ppm.

4.3 Xử lý nhiệt lạnh:

- Mục đích: Là kết tinh một lượng chất béo trong cream

- Nguyên tắc thực hiện: Do cream chứa hỗn hợp chất béo có điểm nóng chảy khác nhau nên nhiệt độ kết tinh khác nhau Tốc độ kết tinh và độ tinh khiết của các tinh thể sẽ phụ thuộc vào chế độ xử lý nhiệt Thông thường, người ta dựa vào chỉ số iod của cream

để chọn để chọn chế độ xử lý nhiệt- lạnh tối ưu

- Phương pháp thực hiện: Trong quá trình thanh trùng cream ở 90-95 ̊C , tất cả chất béo đều ở trạng thái lỏng, hạ nhiệt độ xuống khoảng 40 ̊C để kết tinh một phần chất béo, sau đó nâng nhiệt độ lên để các triglycerid có điểm nóng chảy thấp sẽ hóa lỏng và tách ra khỏi các tinh thể hỗn hợp Cuối cùng hạ nhiệt độ cream nhưng không thấp như lần đầu 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 (Tinh thể hỗn hợp là các phân tử triglycerid có điểm nóng chảy khác nhau)

Bảng 2: Ảnh hưởng tỉ lệ chất béo lỏng và chất béo rắn trong cream đến độ

cứng của bơ thành phẩm

4.4 Tạo hạt bơ và xử lý :

+ Sự tạo bọt: : Khi thiết bị hoạt động, chuyển động xoay sẽ khuấy đảo mạnh hỗn hợp cream bên trong và làm xuất hiện các bọt khí Các hạt cầu béo sẽ phân bố tập trung tại bề mặt tiếp xúc pha giữa bọt khí và pha lỏng trong hỗn hợp

+ Sự phá vỡ màng và giải phóng chất béo: Nếu sự khuấy đảo vẫn tiếp tục, các bọt khí sẽ trở nên nhỏ hơn, bọt dày hơn, màng bao xung quanh hạt cầu béo bị vỡ, giải phóng

Lượng chất

béo lỏng(%)

Lượng chất béo rắn(%)

Cấu trúc bơ thành phẩm

65-78 22-35 Bơ có độ cứng vừa phải, dễ quết lên bánh

các phân tử béo lỏng bên trong Các phân tử béo này tạo nên một màng mỏng trên bề mặt các bọt khí và các hạt cầu béo còn lại

+ Sự vỡ bọt: Bọt khí càng dày thì số phân tử chất béo được giải phóng ra từ các hạt cầu béo càng lớn Theo thời gian, bọt trở nên kém bền và nổ vỡ

+ Sự hình thành hạt bơ: Các hạt cầu béo và tinh thể béo nhờ những phân tử béo ở dạng lỏng tự do sẽ lien kếtlại với nhau thành khối và hình thành nên các hat bơ Lúc đầu kích thước hat bơ rất nhỏ và ta không thể nhìn được bằng mắt thường, nhưng sau đó chúng lớn dần

Sơ đồ 2: Quy trình sản xuất bơ không lên men

! Lưu ý:

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

+ Để chọn giá trị nhiệt độ thích hợp cho quá trình tạo hạt bơ, người ta dựa vào hàm

Quy trình sản xuất bơ không lên men: Tương tự như sản xuất bơ lên men nhưng không có giai đoạn cấy giống và lên men

Tương tự như bơ lên men nhưng đơn giản hơn Bỏ qua hai giai đoạn cấy giống và lên men Như vậy nguyên liệu cream sau khi qua thanh trùng sẽ đem đi xử lý nhiệt lạnh tạo một số tinh thể chất béo, và để đạt tỉ lệ thích hợp giữa chất béo dạng lỏng và rắn Sau

đó hỗn hợp được đưa vào hệ thống thiết bị hoạt động lien tục để tạo bơ thành phẩm

- Người ta đánh giá chất lượng bơ dựa vào các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý và vi sinh: + Chỉ tiêu cảm quan: Phổ biến là màu sắc và mùi vị , ngoài ra còn đánh giá dựa trên cấu trúc bơ

+ Chỉ tiêu hóa lý: Hàm lượng chất béo trong sản phẩm, độ ẩm và hàm lượng các chất rắn không béo, hàm lượng muối, độ chua

+ Chỉ tiêu vi sinh: Gồm các chỉ tiêu cơ bản như tổng số vi khuẩn, nấm men, nấm sợi Trong nhóm vi sinh vật gây bệnh người ta quan tâm đến salmonella và listeria, chúng không được phép có mặt trong bơ thành phẩm

5 Kết luận:

Tuy là một quốc gia chưa có nghành công nghiệp sản xuất bơ nhưng ở Việt Nam sản phẩm bơ ngày càng trở nên quen thuộc Vì vậy việc nghiên cứu biến đổi trong quá trình sản xuất bơ có ý nghĩa rất quan trọng để chúng ta có thể xây dựng cho mình một công nghiệp sản xuất bơ hiện đại

TÀI LIỆU THAM KHẢO