Luận văn công nghệ sản xuất phô mai

MỞ ĐẦU Sữa là một loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và có đầy đủ các chất dinh dưỡng như protein, glucid, lipid, chất khoáng, vitamin,… Ngoài giá trị dinh dưỡng trong sữa còn nhi

MỞ ĐẦU

Sữa là một loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và có đầy đủ các chất dinh dưỡng như protein, glucid, lipid, chất khoáng, vitamin,… Ngoài giá trị dinh dưỡng trong sữa còn nhiều chất cần thiết cho cơ thể như: axit amin không thay thế, muối khoáng…

Sữa được chế biến thành nhiều loại thực phẩm khác nhau, trong đó các sản phẩm được chế biến từ sữa vẫn là mặt hàng có giá trị dinh dưỡng cao chứa đầy đủ các chất với một tỉ lệ thích hợp cần thiết cho con người Tiêu biểu là phô mai là nguồn cung cấp chất đạm, canxi, phốt pho cao, rất bổ dưỡng và tốt cho xương, giúp chống lại ung thư đường ruột hiệu quả và một số ung thư khác ở hệ tiêu hóa

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÔ MAI

1.1 GIỚI THIỆU VỀ PHÔ MAI:

Phô mai là loại thực phẩm có nguồn gốc từ sữa, được dùng rất rộng rãi trong các món ăn Tây phương Người Việt hay gọi phô mai (hay pho mát) Phô mai (tiếng Anh - cheese, tiếng pháp - fromage) là sản phẩm được lên men hay không đươc lên men (tức là loại phô mai chịu tác động ít nhất của quá trình lên men lactic) chủ yếu từ thành phần casein của sữa tạo thành dạng gel mất nước Phô mai giữ lại hoàn toàn lượng chất béo ban đầu gọi là phô mai béo Ngoài ra trong sản phẩm còn chứa một ít lactoza dưới dạng acid lactic và một tỷ lệ khác nhau về chất khoáng

Theo định nghĩa của PAO/WHO, phô mai là protein của sữa được đông tụ, tách bớt whey ở dạng tươi hoặc đã qua ủ chín

Phô mai là một sản phẩm rất giàu dinh dưỡng được chế biến từ sữa (sữa bò, sữa dê…) với sự tham gia của một số nhóm sinh vật Đây là một thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, bảo quản được lâu

Trong phô mai chứa: protein 20% (dưới dạng pepton, amino acid), lipit 30%, các muối khoáng, các vitamin (A, B1, B2, C, …)

1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT PHÔ MAI:

Phô mai tuy chưa được sử dụng phổ biến ở Việt Nam, nhưng là một thực phẩm rất phổ biến và hợp khẩu vị của người Châu Âu, Châu Mĩ

Hình 2: Mozzarella (trong pizza, sau khi nướng sẽ chảy tạo thành những sợi cheese dài và dính)

Hình 3: Blue cheese (ăn kèm với rau quả, cracker, rượu vang)

Hình 4: Cream cheese (ăn tươi kèm với bánh mì, cracker)

Ở Pháp, trung bình hàng năm mỗi người sử dụng 26 ÷ 28 kg phô mai các loại Sản phẩm phô mai đã được nhập khẩu vào Việt Nam từ vài chục năm trước đây Đến nay, một số công ty chế biến sữa trong nước đã bắt đầu sản suất vài loại phô mai đơn giản

1.3 PHÂN LOẠI PHÔ MAI:

Quy trình công nghệ sản xuất phô mai cũng rất đa dạng, người ta có thể sử dụng các nguyên liệu sữa và các giống vi sinh vật khác nhau để sản xuất phô mai

Có nhiều phương pháp khác nhau để phân loại phô mai:

a) Phân loại theo tác nhân đông tụ casein:

Là rennin hay là acid Có một số loại, vừa là

kết quả của sự đông tụ casein bằng acid và bằng

cả rennin: cottage cheese

b) Dựa vào độ cứng của phô mai:

c) Phân loại dựa vào vi khuẩn dùng khi ủ chín phô mai

Đa số loại phô mai đều “chín” nhờ tác động của vi khuẩn lactic

Bảng 1: Phân loại phô mai dựa vào vi khuẩn dùng khi ủ chín phô mai

Loại sản phẩm Đặc điểm

Phô mai tươi Không qua giai đoạn ủ chín

Phô mai có qua

- Trên bề mặt khối phô mai

- Trong bề sâu khối phô mai

Một số loại như Camember quá trình chín lại do tác động của mốc trắng (white moulds); hoặc Roquefort và Gorgonzola do tác động của mốc xanh (blue moulds)

d) Phân loại dựa vào cấu trúc của phô mai:

 Loại có lỗ hổng hình tròn (round – eyed texture) được tạo thành trong quá trình ủ chín do CO2

 Loại có lỗ hổng hình hạt (granular texture) do không khí lọt vào giữa các hạt phô mai trong quá trình đổ khuôn hoặc loại có cấu trúc chặt, không có lỗ hổng

 Ngoài ra còn có một loại phô mai đặc biệt khác được gọi là phô mai nấu chảy được sản xuất từ một số loại phô mai khác

Loại sản phẩm Giá trị FDB (%)

Phô mai có hàm lượng béo rất

cao

> 60

Phô mai có hàm lượng béo cao 45 – 60

Phô mai có hàm lượng béo trung

bình

25 – 45

Phô mai có hàm lượng béo thấp 10 – 25

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÔ MAI 2.1 NGUYÊN LIỆU:

2.1.1 Sữa:

Thành phần hóa học và tính chất của sữa: Sữa là dung dịch sinh học được tạo thành

từ tuyến sữa của động vật sữa chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng, các enzyme, khoáng, vitamin cần thiết cho sự phát triển của trẻ em và động vật còn non

Trong sản xuất phô mai , yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng của sữa rất nghiêm ngặt Sữa phải được thu nhận từ những động vật khỏe mạnh , không chứa kháng sinh và bacteriophage Ngoài ra, sữa cũng không bị nhiễm bẩn các chất tẩy rửa, chất sát trùng từ các dụng cụ chứa và hệ thống vận chuyển sữa

2.1.1.1 Tính chất lý học

Sữa là một chất lỏng màu trắng đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước ,

có vị đường nhẹ và có mùi ít rõ nét Cách thức phân bố khác nhau của các hợp chất có trong sữa tạo nên độ đặc và màu sắc của sữa

Khối lượng riêng của sữa phụ thuộc vào hàm lượng các thành phần tan trong sữa Khối lượng riêng sữa bò trung bình d = 1.027 – 1.032 g/l , phụ thuộc giống bò

và thời kỳ cho sữa

Nhiệt độ đóng băng của sữa vào khoảng 0.550

a) Protein:

Những protein được tìm thấy trong sữa là các hợp chất hữu cơ phức tạp, là những hợp chất nitơ chủ yếu rất quan trọng và cần thiết cho cơ thể động vật Chúng hiện diện dưới dạng keo phân tán trong sữa

Protein chứa các nguyên tố chính như C , H , O , N Ngoài ra còn có S , P Mittra ( 1942 ) quan sát và kết luận rằng khả năng tiêu hoá của protein nhận được

từ sữa bò cao nhất so với protein nhận được từ các loài động vật khác Có thể phân biệt hai dạng protein chủ yếu trong sữa : phức chất casein hiện diện trong sữa dưới dạng huyền phù keo và protein nước sữa hiện diện dưới dạng dung dịch

 Casein

Là một loại phosphoprotein , chiếm khoảng 80% tổng số protein sữa Ở 200

C, khi sữa bị acid hoá đến độ pH khoảng 4.6 , thành phần casein sữa sẽ đông tụ

Casein sữa gồm 4 nhóm : αS1 - casein , αS2 - casein , β - casein và κ - casein

Hầu hết casein hiện diện trong một thể hạt keo do sự kết hợp với một số thành

phần khác được gọi là micelle casein Một trong những thành phần đó là κ-casein

tập trung trên bề mặt micelle , có vai trò ổn định hệ keo casein Chức năng sinh học

của hệ keo casein là mang một lượng lớn calcium

Casein liên kết với cation chủ yếu là Ca tạo thành caseinate Các muối khác

như Ca3( PO4 )2 , kết hợp với caseinate khác nhau tạo nên cấu trúc của micelle

Cấu trúc toàn bộ các thành phần casein, calcium phosphate và các muối khác được

biết như phức chất cacium caseinate - calcium phosphat hoặc gọi là phức chất

casein ( sub- micelle )

Casein không bị biến đổi có ý nghĩa trong các quá trình nhiệt bình thường

(thanh trùng ) , khi kéo dài thời gian hoặc khi thực hiện ở nhiệt độ cao sẽ làm thay

đổi tính chất của phức hệ casein và phá hủy amino acid , những thay đổi này có thể

nhận thấy được biểu hiện qua sự thay đổi màu và mùi trong quá trình nấu

Sữa bò chứa khoảng 2,6 -4% protein Trong đó chủ yếu là cazein, chiếm

khoảng 2,3-2,9% Ngoài ra protein ở sữa còn nằm ở dạng đầy đủ các acid amin

 Protein nước sữa

Gồm β - lactoglobulin , α - lactalbumin , serum albumin và immunoglobulin β-lactoglobulin là thành phần chủ yếu của protein nước sữa , chúng chiếm tỷ lệ

khoảng 50% , bên cạnh đó , còn có α - lactalbumin chiếm tỷ lệ khoảng 25%

b) Chất béo:

Chất béo trong sữa chiếm khoảng 3-5,2%

Chất béo sữa chủ yếu là triglyceride ( 98% ) và các acid béo, gồm acid béo bão hoà và chưa bão hoà Trong thực phẩm, acid béo bão hoà hiện diện dưới dạng những mạch ngắn như acid butyric, caproic, caprylic và capric Các acid béo mạch ngắn là thành phần quan trọng tạo cảm quan hấp dẫn cho sữa Bên cạnh tryglyceride, sữa còn chứa một lượng lớn các chất béo khác như phospholipid , sterol, carotenoid, các vitamin tan trong chất béo

Acid béo tự do : chất béo của sữa tinh khiết chỉ chứa acid béo tự do dưới

dạng vết, các acid béo này không liên kết với glycerol, trong suốt quá trình bảo quản hàm lượng này tăng do enzyme thủy phân chất béo và làm cho độ acid của chất béo tăng lên

 Phospholipid : phospholipid khác với chất béo sữa ở điểm là một trong 3

nhóm alcohol của glycerol được liên kết với acid phosphoric, phospholipid quan trọng nhất trong sữa là leucithin Phospholipid chủ yếu tập trung trên màng của giọt chất béo và chúng hoạt động như những tác nhân nhũ hóa giúp những hạt chất béo phân tán được trong plasma sữa

 Cholesterol : là một hợp chất alcohol của cấu trúc phức , trong sữa phần lớn

cholesterol được tìm thấy trong những hạt chất béo

c) Glucid:

Đường chủ yếu có trong lactoza Ngoài ra còn có galactoza, glucoza, manoza, fructoza Lactoza chiếm 4,7% trong sữa Đường lactoza là đường rất dễ lên men và rất dễ tiêu hóa Lactoza dễ bị thủy phân dưới tác dụng của acid, nhiệt và enzyme lactoza

C13H22O11H2O → C6H12O6 + C6H12O6

Sản phẩm thủy phân của lactoza kết hợp với acid amin là các melanoidin Khi đun sữa ở nhiệt độ cao sữa sẽ bị caramen hóa Melanoidin và các sản phẩm khác sẽ làm biến màu sữa

Đường sữa rất dễ bị lên men Do đó bảo quản sữa là một vấn đề rất khó Quá trình lên men được thực hiện bởi các vi khuẩn lactic, propionic, butyric

H2O + CO2

3CH3CHOHCOOH CH3CH2CH2COOH + H2O + CO2

d) Các chất khoáng:

Lượng các chất khoáng trong sữa không nhiều, nhưng sự có mặt các chất khoáng đóng vai trò quan trọng trong cân bằng các chất dinh dưỡng trong sữa Hàm lượng các chất khoáng trong sữa như sau:

Hàm lượng chúng như sau:

e) Vitamin:

Sữa có chứa nhiều loại vitamin với số lượng không lớn lắm Các vitamin này thuộc 2 nhóm

- Nhóm tan trong chất béo: A, D, E

- Nhóm tan trong nước: B1, B2, PP, C

Hàm lượng các vitamin có trong sữa: (mmg/kg sữa)

2.1.2 Giống vi sinh vật:

Trong sản xuất phô mai sử dụng nguyên liệu chính là sữa bột nguyên kem nhà

sản xuất sử dụng tổ hợp nhiều loài vi sinh vật khác nhau

Phổ biến nhất trong sản xuất phô mai là vi khuẩn lactic Chúng thường có dạng hình cầu (hoặc hình ovan) và hình que Vi khuẩn lactic lên men được mono và disacarit, nhưng không phải tất cả các vi sinh vật này đều sử dụng được bất kỳ loại disacarit nào Các vi khuẩn lactic không lên men được tinh bột và các polysacarit

khác (chỉ có loài L delbrueckii là đồng hóa được tinh bột) Một số khác sử dụng

được pentoza và acid xitric mà chủ yếu là các vi khuẩn lên men lactic dị hình Người ta sử dụng nhóm vi khuẩn lactic ưa ấm (Topt = 25 - 350C) và ưa nhiệt (Topt = 37 - 450C) với cơ chế lên men lactic đồng hình hoặc dị hình

* Lên men lactic đồng hình

C6H12O6 2CH3 – CHOH – COOH + 94 Kcal

Glucoza acid lactic

* Lên men lactic dị hình

2C6H12O6 + CH3 – CHOH – COOH HOOC – CH2 – CH2 – COOH Glucoza acid lactic acid succinic

+ CH3 – COOH + CH3 – CH2OH + CO2 + H2

acid axetic rượu êtylic Các vi khuẩn lactic ngoài việc tạo thành acid còn có một số loài tạo chất thơm

(diaxetyl, axetoin, acid bay hơi…) như Streptococcus diaxetylactic

Vi khuẩn lactic có hoạt tính proteaza: phân hủy được protein của sữa thành các peptid và acid amin Hoạt tính này ở các loài là khác nhau, thường trực khuẩn là cao hơn

2.1.3 Chất tạo đông:

Tác nhân đông tụ sữa phổ biến nhất là rennet (chymosin) Ngày nay, người ta

có thể sử dụng rennet kết hợp với các tác nhân đông tụ khác như một số chế phẩm protease có nguồn gốc từ vi sinh vật và thực vật Khả năng gây đông tụ sữa của rennet được đánh giá thông qua hoạt tính đông tụ sữa Các chế phẩm rennet thương mại có dạng bột mịn hoặc dạng lỏng hoạt tính đông tụ sữa của chúng thường giao

động 1:10.000 ÷ 1:15.000 Chế phẩm phải được bảo quản ở nhiệt độ thấp (4 –

60C)

2.1.4 Chất béo:

Để sản xuất phô mai có hàm lượng béo cao, người ta sử dụng thêm cream hoặc

bơ Các chất béo này cần phải đạt các yêu cầu nghiêm ngặt về vi sinh vật

2.1.5 Phụ gia và các nguyên liệu khác

CaCl 2 : ion Ca2+ có vai trò quan trọng trong quá trình đông tụ casein Người

ta bổ sung Ca2+

vào sữa dưới dạng muối CaCl2 để hiệu chỉnh thời gian đông tụ và

cấu trúc , độ cứng của khối đông

đông tụ casein hoặc tiết kiệm được lượng chymosin cần sử dụng

NaNO 3 hoặc KNO 3 : quá trình thanh trùng sữa trong sản xuất phô mai không thể tiêu diệt được toàn bộ VSV có trong sữa nguyên liệu ban đầu Hơn nữa, trong sản xuất một số loại phô mai cứng như: Parmesan, Grana … người ta có thể bỏ qua giai đoạn thanh trùng nhiệt để sản phẩm đạt cấu trúc và mùi vị như mong muốn, khi đó muối NaNO3 hoặc KNO3 được sử dụng như là một tác nhân tiêu diệt hệ vi sinh vật nhiễm trong sữa Hàm lượng tối đa cho phép dùng là 30g/100kg sữa Nếu

sử dụng muối nitrat quá nhiều sẽ gây vị không tốt cho sản phẩm Ngoài ra, muối nitrat cũng có thể ức chế giống vi sinh vật thuần khiết sử dụng trong sản xuất phô mai Hiện nay, muối NaNO3 và KNO3 bị cấm sử dụng ở một số nước trên thế giới

Chất màu : Màu sắc của phô mai do các hợp chất carotennoides hòa tan

trong chất béo của sữa tạo nên Cường độ màu của sản phẩm có thể bị thay đổi theo thời tiết trong năm Để ổn định màu sắc cho phô mai , các nhà sản xuất sử

dụng các sản phẩm tự nhiên như Carotenoides hoặc Cholorophylle Cholorophylle

được sử dụng cho phô mai ủ chín với nấm sợi xanh của nấm mốc trong khối sản phẩm , làm cho màu sắc của sản phẩm phô mai trở nên hấp dẫn hơn

Những nguyên liệu phụ khác: đường saccharose, nước ép trái cây, mứt trái

cây, mật ong được sử dụng trong một số loại phô mai tươi để làm đa dạng hóa hương vị của sản phẩm

2.2 SỰ THAY ĐỔI CÁC THÀNH PHẦN SỮA TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT PHÔ MAI:

2.2.1 Sự thay đổi lactoza:

Lactoza được lên men biến thành rượu, các loại acid hữu cơ, các chất khí Các loại rượu được chuyển hóa tiếp thành mùi cho phô mai, các acid hữu cơ sẽ được tích trữ và chuyển hóa thành các chất thơm

Kết quả là làm pH của khối sữa giảm và làm khối sữa kết tủa lại Đó là giai đoạn tạo khối kết tủa cazein

Trong giai đoạn tạo phô mai lượng, lactoza sẽ giảm rất nhanh Chỉ còn 5-10 ngày lên men, trong khối phomai sẽ không còn lactoza

Như vậy đường lactoza khi sản xuất phomai sẽ đi theo các con đường chuyển hóa sau:

và vật liệu xây dựng cho tế bào

vi sinh vật

Chuyển hóa thành acid các sàn phẩm khác

Loại ra khỏi khối cazein kết tủa theo lactoseum

Lên men tạo acid

2.2.2 Sự thay đổi cazein:

Trong giai đoạn lên men acid của khối sữa, cazein bị tách khỏi ion canxi Về cơ bản cấu trúc của cazein đã có sự thay đổi rất mạnh khi tạo thành khối cazein kết tủa

ở pH đẳng điện

Trong giai đoạn lên men phô mai, cazein được biến đổi sâu sắc nhất Cazein ở trạng thái không hòa tan và chuyển dần sang dạng hòa tan do bị thủy phân bởi các enzym tạo thành pepton và các acid amin Trong giai đoạn này thấy hình thành khí NH3, H2S và một số khí khác Trong đó khí CO2 chiếm khối lượng khá nhiều

2.2.3 Sự thay đổi của các thành phần hóa học khác:

Các chất béo cũng bị thủy phân trong quá trình lên men để trở thành các acid béo no và acid béo không no Từ đó chuyển hóa tiếp thành chất thơm và các sản phẩm khác

Sự chuyển hóa rất phức tạp trong khối phô mai khi lên men đã tạo ra sự đa dạng của các sản phẩm phô mai

Nhiều nhà nghiên cứu cho thấy mùi vị đặc trưng của phô mai được quyết định bởi các acid amin tự do, các loại acid hữu cơ, rượu và mùi thơm của nhiều hợp chất khác nhau

2.2.4 Các giai đoạn trong quá trình sản xuất phô mai:

Tùy theo loại phô mai mà quy trình sản xuất có khác nhau, nhưng dù sản xuất theo phương pháp nào thì quá trình sản xuất cũng chia thành 4 giai đọan

Trong đó các vi sinh vật đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình chế biến

Giai đoạn 1:Làm đông sữa

Về mặt hóa lí học, hiện tượng đông tụ sữa được thể hiện bằng sự kết tụ giữa các mixen casein để tạo ra gen đặc Để thực hiện quá trình kết tụ trong sản xuất phô mai, cần thiết phải có một lượng acid lactic và men dịch vị

Quá trình được tiến hành như sau:

Sữa sau khi được khử trùng theo phương pháp pasteur ở 85 – 900

C trong 15 -

20 phút (đối với một số loại phô mai được thay bằng quá trình thanh trùng sữa:

720C trong 15 giây) được đem đi xử lí bằng renin – là enzyme do niêm mạc dạ dày của động vật nhai lại còn non (bê, cừu non) được nuôi bằng sữa tiết ra

Khi cho renin với một lượng nhỏ vào sữa, sau một thời gian nhất định sữa sẽ đông lại thành một khối nhầy phủ gelatin, mềm dẻo, không thấm nước

Để làm đông tụ sữa, ngoài vai trò của enzyme (renin) người ta còn sử dụng vi khuẩn lactic Vi khuẩn lactic được tạo điều kiện hoạt động ở 300C Khi tiến hành làm đông tụ sữa, người ta cấy vi khuẩn lactic vào môi trường sữa.Quá trình lên men lactic được tiến hành, chuyển đường lactose của sữa thành acid lactic Kết quả

là quá trình này cũng gây ra sự đông tụ sữa như đã trình bày ở trên (các sợi mixen của casein sữa lại kết thành cục rắn chứa huyết thanh sữa ở bên trong) Các khảo sát bằng thực nghiệm cho thấy: 3/4 số vi khuẩn lactic sẽ nằm trong cục rắn, 1/3 số

vi khuẩn lactic còn lại sẽ nằm trong dịch huyết thanh ở bên ngoài cục rắn của sữa Đồng thời khi có quá trình lên men lactic xảy ra, pH của môi trường sẽ giảm về môi trường acid là pH thích hợp cho hoạt động của enzym đông tụ sữa, điều này đưa đến sự đông tụ sữa càng xảy ra nhanh hơn

Ở giai đoạn này, dưới tác dụng của enzym renin, casein và paracasein của sữa

sẽ bị phân giải tạo pepton và amino acid (tyrosine, tryptophan …) tập trung lại trong cục đông Huyết thanh sữa ở bên ngoài cục đông tồn tại ở dạng dung dịch

Giai đoạn 2: Nén ép cục đông sữa để tách huyết thanh sữa (giai đoạn khử nước)

Tiếp theo giai đoạn trên là giai đoạn tiến hành ép cục sữa để tách huyết thanh ra khỏi cục đông sữa.Quá trình này tiến hành trong 20 –24 giờ, ở 30 – 350

C

Trong thời gian này, quá trình lên men lactic vẫn tiếp tục Sau khi ép huyết thanh ra khỏi cục đông sữa, số lượng tế bào vi khuẩn lactic trong 1g phomai đạt đến hàng tỉ Phomai lúc này có thành phần chủ yếu là casein và lipit Khi ép phần huyết thanh bị loại ra ngoài cục đông sữa có thành phần gồm đường lactose, lactalbumin, lactoglobulin …

Giai đoạn 3: Muối phô mai

Ngay sau khi ép cục đông để tách huyết thanh, phô mai được ngâm vào bể nước muối NaCl với nồng độ 24% trong vài ngày hoặc rắt trực tiếp trên bề mặt để tăng

vị mặn cho phô mai, tạo sự đồng nhất về thành phần cho khối phô mai và ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật có hại, chủ yếu là trực khuẩn đường ruột

Kết quả của quá trình ngâm muối nói trên là các chất ở bề mặt của khối phô mai như đường, muối khoáng sẽ khuếch tán ra ngoài, ngược lại muối NaCl từ ngoài dung dịch ngâm sẽ thấm vào bên trong khối phô mai Muối ăn thấm vào lớp bề mặt của phô mai, tạo lớp bảo vệ chống lại sự xâm nhập của vi sinh vật có hại

Giai đoạn 4: Ủ chín phô mai

Ở giai đoạn cuối cùng này phô mai được đưa vào hầm làm chín ở 50 – 570

C, có

độ ẩm là 80 – 90%

Quá trình làm chín phô mai kéo dài khá lâu, từ vài tháng đến hàng năm, bao gồm nhiều khâu chuyển hóa hóa sinh rất phức tạp, có nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau tham gia cùng với men đông tụ sữa

Quá trình lên men chậm dần do đường lactoza đã bị tách hầu hết trong giai đoạn

ép nén Trong khối phô mai, vi khuẩn propionic hoạt động mạnh, lên men lactic thành acid propionic, acid axetic và CO2 Cả hai acid này làm cho phô mai có vị chua, hăng đặc biệt Sự lên men propionic sẽ kết thúc sau 2 ÷ 2,5 tháng Giai đoạn này gọi là quá trình ủ chín Tuy vậy, quá trình ủ chín phô mai vẫn được tiếp tục một thời gian nữa cho phô mai hoàn toàn chín Trong thời gian này casein tiếp tục được phân giải thành đạm dưới tác dụng của enzym renin và vi khuẩn lactic Khi phô mai chín thì 2/3 casein được phân giải thành pepton, acid amin và một ít NH3 Sau khi chế biến xong, trước khi được cắt ra và đóng gói, phô mai được khử trùng bằng cách chiếu tia tử ngoại Việc đóng gói thường sử dụng những bao bì đặc biệt như dùng oliofilm (cao su xử lí bằng HCl), rilsan (protein của dầu thầu dầu), giấy kim loại (giấy thiếc)… Việc đóng gói được tiến hành trong điều kiện vô trùng Cuối cùng ta được thành phẩm

CHƯƠNG 3: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Dây chuyền công nghệ sản xuất phô mai từ sữa bột nguyên cream:

Sữa nguyên cream

Kiểm tra, làm sạch và định lượng

6 Thiết bị nhân giống

7 Thiết bị lên men

8 Thiết bị đông tụ và tách huyết thanh

9 Thiết bị ướp muối

3.1.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ:

3.1.2.1 Thu mua, kiểm tra chất lượng, định lượng nguyên liệu:

Chất lượng của nguyên liệu ảnh hưởng lớn đến chất lượng của phô mai thành phẩm nên trước khi đưa vào sử dụng sản xuất cần phải qua khâu kiểm tra, đánh giá và phải đạt các tiêu chuẩn của nhà cung ứng và của nhà máy về các chỉ tiêu cảm quan, hóa lí và vi sinh

Định lượng:

 Mục đích: chuẩn bị

Định lượng sữa bột nguyên cream cần

dùng cho công đoạn hoàn nguyên

 Tiến hành: sữa bột nguyên cream

được kiểm tra rồi được xe nâng vận

chuyển tới cân định lượng rồi đưa vào phễu trộn để khuấy trộn và được bơm qua thùng hoàn nguyên

 Thiết bị định lượng:

Hình 6: Cân định lượng WS150R-221

Chọn cân định lượng WS150R-221

Sàn cân bằng sắt và mặt cân làm bằng thép không gỉ

Giới hạn cân: 150kg

Độ phân giải cao: 1/3,000 ~ 1/7,500

Kích thước của cân 400 x 500 x 105mm

Bảng 4: Đặc điểm kỹ thuật của cân

3.1.2.2 Hoàn nguyên sữa bột:

được bổ sung vào nhằm ổn định trạng thái của sữa, giảm thời gian ủ hoàn nguyên sau này Chất phá bọt cũng được cho vào ở đây nhằm tránh tạo bọt

+ Nước dùng cho hoàn nguyên là nước đã qua khâu kiểm tra xử lí đạt yêu cầu

 Thiết bị hoàn nguyên:

* Cấu tạo:

Chọn thiết bị Tetra Almix 10

+ Loại có năng suất: <12 000 l/h + Công suất động cơ: 18,5 kw

+ Tổng khối lượng thiết bị: 375 kg + Thể tích: 2,8 m3

+ Cửa sản phẩm vào: 51 mm + Cửa sản phẩm ra: 63,5 mm

+ Áp suất vào: 0,5 bar + Áp suất ra: 1,5 bar

+ Kích thước thiết bị: 1250 x 910 x 1065

Thùng hoàn nguyên có hình trụ đứng, đáy chỏm cầu và có cánh khuấy, vỏ thùng làm bằng thép không gỉ Thùng gồm hai lớp thép, ở giữa có phần không gian để chứa tác nhân trao đổi nhiệt, gần với lớp ngoài cùng có lớp vật liệu cách nhiệt

b) Thanh trùng (75 0 C) và làm lạnh (2-6 0 C):

 Mục đích: chuẩn bị

Tiêu diệt một phần vi sinh vật và vô hoạt một phần enzim có sẵn trong sữa nhằm tránh những bất lợi cho công đoạn tiếp theo, nhất là công đoạn ủ hoàn nguyên trong thời gian khá dài

Hình 7: Thiết bị hoàn nguyên sữa

Các thiết bị trao đổi nhiệt như: Thiết bị trao

đổi nhiệt dạng bản mỏng, thiết bị trao đổi

nhiệt dạng ống, thiết bị trao đổi nhiệt dạng

ống có sử dụng bộ phận khuấy trộn cơ học

Trong dây truyền này sử dụng thiết bị

trao đổi nhiệt dạng bản mỏng loại Tetra

Bộ phận chính của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật với độ dày rất mỏng

và được làm bằng thép không rỉ Mỗi tấm bảng sẽ có bốn lỗ tại bốn góc và hệ thống các đường rãnh trên khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt

Hình 8: Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng

Hình 9: Một số hình dạng bản mỏng trong thiết bị trao đổi nhiệt

Khi ghép các bản mỏng lại với nhau, trên bộ khung của thiết bị sẽ hình thành nên những hệ thống đường vào và ra cho mẫu khảo sát và chất tải nhiệt Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, các nhà sản xuất sẽ bố trí hệ thống những đường dẫn thích hợp

* Nguyên tắc hoạt động:

Sữa sẽ lần lượt đi qua hai vùng, mỗi vùng gồm bốn khoang được ký hiệu là 4x2 Chất tải nhiệt sẽ lần lượt đi qua bốn vùng, mỗi vùng gồm hai khoang và được ký hiệu là 2x4 Sữa sau khi được gia nhiệt sẽ có nhiệt độ là 750

Hình 11: Bồn ủ hoàn nguyên

trạng thái đồng nhất như sữa tươi, sữa này đưa đi qua thiết bị chứa đựng để chuẩn

bị chuyển sang thiết bị tiêu chuẩn hóa

 Thiết bị ủ hoàn nguyên:

* Cấu tao

Chọn bồn ủ lạnh hai vỏ nằm ngang, vỏ thùng làm bằng thép không gỉ (Pladot) Bồn ủ hoàn nguyên đựợc gắn một cánh

khuấy nhỏ nằm sát đáy và được bật chạy liên

tục trong suốt quá trình ủ hoàn nguyên

3.1.2.3 Tiêu chuẩn hoá:

 Mục đích: hoàn thiện và chuẩn bị

Điều chỉnh hàm lượng chất béo và chất khô của dịch sữa đạt yêu cầu công nghệ Nguyên liệu sản xuất chính của dây chuyền này là sữa bột nguyên cream nên tiêu chuẩn hóa thực chất là bổ sung thêm mỡ sữa để đạt hàm lượng chất béo theo yêu cầu của sản phẩm, vì vậy cần bổ sung một lượng cream hoặc bơ xác định vào để dịch sữa đạt 3,5% béo

 Tiến hành:

Sữa từ thùng chứa sữa sau hoàn nguyên được bơm vào thùng tiêu chuẩn hoá, cream hoặc bơ được hâm nóng trở thành dạng lỏng rồi được bơm vào thùng tiêu

chuẩn hoá đã chứa sẵn dịch sữa với tỷ lệ đã tính trước, cánh khuấy của thùng hoạt động liên tục làm tăng khả năng phân tán mỡ sữa trong khối sữa, ngăn chặn quá trình tách pha, tăng hiệu quả của quá trình đồng hoá

3.1.2.4 Đồng hoá:

 Mục đích: hoàn thiện và chuẩn bị

+ Vì các hạt chất béo có trong sữa dễ dàng liên kết nhau tạo thành các hạt cầu béo có kích thước lớn hơn và nổi lên trên bề mặt, tạo thành màng gây nên sự phân lớp Đây là một trong những nguyên nhân chính làm mất ổn định trạng thái của sữa trong quá trình sản xuất Vì vậy đồng hóa nhằm làm giảm kích thước của các cầu béo, làm chúng phân bố đều trong sữa, ta tiến hành đồng hóa hỗn hợp dưới tác dụng của áp lực cao khoảng 200-250 bar, ở nhiệt độ 65-700

C

+ Đồng hóa là công đoạn rất quan trọng trong công nghệ chế biến phô mai làm tăng chất lượng về phương diện trạng thái, tránh hiện tượng tách pha trong quá trình bảo quản và tạo điều kiện cho công đoạn tiếp theo

+ Dịch sữa sau đồng hóa được chứa trong thùng tạm chứa

+ Công suất động cơ: 2 kW

+ Số lượng piston: 3 cái

+ Đường kính piston: 36 mm

+ Đường kính cửa vào: 51 mm

+ Đường kính cửa ra: 38 mm

+ Khối lượng thiết bị: 1 250 k

* Cấu tạo:

Thiết bị này có 2 bộ phận chính là bơm cao áp và hệ thống tạo đối áp Bơm piston cao áp vận hành nhờ môtor chính là động cơ điện (1) thông qua trục quay (4) và bộ truyền động (2) để chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của piston

Bơm piston cao áp có các piston (5) chuyển động trong xilanh ở áp xuất cao

Ngoài ra trong thiết bị còn có hệ thống dẫn nước nhằm làm mát cho piston trong suốt quá trình làm việc

* Nguyên tắc hoạt động:

Sữa được đưa vào thiết bị đồng hoá bởi một bơm piston, bơm này sẽ tăng áp lực cho hệ nhũ tương từ 3 Bar lên đến 100 Bar hoặc 200 Bar ở khe hẹp (5) Lúc này nngười ta tạo ra một đối áp lên hệ nhũ tương bằng cách điều chỉnh khoảng cách khe hẹp trong thiết bị giữa bộ phận sinh lực (1) và bộ phận tạo khe hẹp (3)

Hình 13: Thiết bị đồng hóa áp suất cao

Nguồn: TetraPak

Hình 14: Các bộ phận chính trong

thiết bị đồng hóa sử dụng áp lực cao

Đối áp này được duy trì bởi bơm thuỷ lực sử dụng dầu Lúc này áp suất đồng hoá cân bằng với áp suất dầu tác động nên piston thuỷ lực

Vòng đập (2) gắn với khe hẹp (3) sao cho mặt trong của vòng đập vuông góc với lối ra của hệ nhũ tương Tức là các hệ phân tán va vào vòng đập bị giảm kích thước Hệ nhũ tương vào khe hẹp theo hướng nghiêng 50

của bộ phận tạo khe hẹp (3) nhằm tránh sự ăn mòn các chi tiết của thiết bị Năng lượng do bơm cung cấp chuyển hoá thành động năng, một phần năng lượng giúp đẩy hệ nhũ tương đi tiếp sau khi rời khe hẹp (5), phần còn lại toả ra bên ngoài dưới dạng nhiệt năng Trong thực tế chỉ có 1% năng lượng sử dụng cho mục đích đồng hoá: làm giảm kích thước của các hạt ở pha phân tán Hệ nhũ tương qua khe hẹp với tốc độ 100 - 400 m/s, quá trình đồng hoá xảy ra trong thời gian 10 - 15s

3.1.2.5 Thanh trùng(72 0 C) và làm nguội (22-24 0 C):

 Mục đích: chuẩn bị

Quá trình thanh trùng nhằm tiêu diệt vi sinh vật và enzym có trong sữa, làm biến tính một phần các protein trong sữa để thuận lợi cho công đoạn lên men

 Tiến hành

+ Dịch sữa trong thùng tạm chứa sau đồng hóa được bơm vào thiết bị thanh trùng

ở chế độ: 720C trong thời gian 15 giây, tiếp theo sẽ được làm nguội về 22 - 240

C Quá trình thực hiện trong một công đoạn khép kín, hoàn toàn tự động hóa

3.1.2.6 Lên men:

Đầu tiên, ta cấy giống, sử dụng vi khuẩn lactic và tiến hành nhân giống trong môi

trường sữa có hàm lượng chất khô: 10-11% (môi trường được thanh trùng ở nhiệt độ: 110-1150C, trong thời gian 10 phút), thực hiện ở 220

C

Thường sử dụng nhóm vi khuẩn lactic ưa ấm để sản xuất phô mai tươi:

Lactococcus cremoris, Leuconotoc lactis, Leucon toc cremoris…

Công nghệ sản xuất Phô Mai Page 32

Sau khi nhân giống, ta cấy vi khuẩn lactic này vào sữa theo tỉ lệ: 1-3% (v/v) và bắt đầu khuấy trộn canh trường đạt đến mức độ đồng nhất để thực hiện quá trình lên men

Tiến hành lên men ở: 20-220C, sau 1-2h khi pH của sữa giảm xuống còn 5,8 ta bơm hỗn hợp qua bồn đông tụ và cho enzym chymosin vào để tiến hành đông tụ

 Thiết bị nhân giống VSV:

Trước khi đưa vào sản xuất giống phải được hoạt hóa và nhân lên trong phòng thí nghiệm.Khi nhân giống giai đoạn phòng thí nghiệm, người ta sử dụng các thiết

bị với dung tích khác nhau theo chiều tăng dần: 250ml, 500ml Sau đó chuyển sang giai đoạn phân xưởng và sử dụng thiết bị

với dung tích khác nhau: 100l,500l… Tùy theo

dung tích của thiết bị lên men sử dụng tại nhà

máy

1 Giai đoạn nhân giống cấp 1

2 Giai đoạn nhân giống cấp 2

3 Giai đoạn nhân giống cấp 3

4 Giai đoạn nhân giống trung gian

Hình 15: Các giai đoạn nhân giống

trong phòng thí nghiệm

* Cấu tạo:

1- Hệ thống điều hòa

2- Bình nhân giống trung gian

3- Thiết bị nhân giống

ra cho không khí, cửa nạp chất phá bọt, cửa nạp chất điều chỉnh pH… Cửa nạp môi trường và tháo canh trường ra khỏi thiết bị thường được bố trí ở phần đáy

Trong thực tế sản xuất, thiết bị nhân giống thường được thiết kế dạng vô trùng Đó là những thiết bị kín và có thể chịu được áp lực cao

* Nguyên tắc hoạt động:

Giống từ bình nhân giống trung gian(2) được chuyển vào thiết bị nhân giống(3), môi trường dinh dưỡng được bơm vào thiết bị nhân giống (3) từ phía đáy thiết bị Bên trong thiết bị nhân giống có hệ thống cánh khuấy khuấy đảo liên tục giúp cho lượng giống đi vào thiết bị được phân chia đều trong môi trường Phần trên nắp thiết bị có hệ thống lọc không khí trước khi cấp khí vào thiết bị nhân giống, chú ý chỉ cung cấp oxy với một lượng nhỏ đủ để vi khuẩn lactic sinh tổng hợp sinh khối, nếu nhiều quá sẽ gây độc cho tế bào Giống vi sinh vật sẽ sử dụng nguồn dinh dưỡng có trong môi trường để sinh trưởng và phát triển đạt số lượng theo yêu cầu

 Thiết bị lên men:

* Cấu tạo:

Thiết bị lên men có hình dáng và cấu tạo

tương tự như thiết bị nhân giống vi sinh vật,

thường có dạng hình trụ đứng và được chế tạo

bằng thép không rỉ Bên trong thiết bị có hệ

thống cánh khuấy và các đầu dò nhiệt độ, pH…

Để có thể theo dõi trực tiếp các thông số công

nghệ trong quá trình lên men Motor cho cánh

khuấy thường được đặt phía trên nắp thiết bị Còn

cửa nạp và tháo môi trường được bố trí phía đáy

Ngoài ra thiết bị còn có cửa quan sát, van lấy mẫu…

* Nguyên tắc hoạt động:

Sau khi nhân giống, ta cấy vi khuẩn lactic này vào sữa theo tỉ lệ: 1-3% (v/v) và bắt đầu khuấy trộn canh trường đạt đến mức độ đồng nhất để thực hiện quá trình lên men

Tiến hành lên men ở: 20-220C, sau 1-2h khi pH của sữa giảm xuống còn 5,8 ta bơm hỗn hợp qua bồn đông tụ và cho enzym vào để đông tụ casein

3.1.2.7 Đông tụ và tách huyết thanh:

Hình 17: Thiết bị lên men