Tìm hiểu quy trình sản xuất và các thiết bị chính trong quy trình sản xuất sữa tiệt trùng tại nhà máy sữa cần thơ pdf

TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM VÕ THỊ ANH MINH TÌM HIỂU QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA T

TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

VÕ THỊ ANH MINH

TÌM HIỂU QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH

TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA TIỆT TRÙNG

TẠI NHÀ MÁY SỮA CẦN THƠ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Mã ngành: 08

Cán bộ hướng dẫn Ths DƯƠNG THỊ PHƯỢNG LIÊN

NĂM 2008

Luận văn tốt nghiệp ñính kèm tên ñề tài “Tìm hiểu quy trình sản xuất và các thiết bị chính trong quy trình sản xuất sữa tiệt trùng tại nhà máy sữa Cần Thơ” do VÕ THỊ ANH MINH thực hiện và báo cáo ñã ñược hội ñồng báo cáo luận văn thông qua

DƯƠNG THỊ PHƯỢNG LIÊN

Cần Thơ, ngày tháng năm 2008 CHỦ TỊCH HỘI ðỒNG

LỜI CẢM TẠ

Xin chân thành cảm ơn tất cả thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng – Trường ðại học Cần Thơ ñã chỉ dạy tôi tận tình trong suốt thời gian học tại trường

Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh ñạo nhà máy sữa Cần Thơ, ñặc biệt chân thành cảm ơn chị Nguyễn Thị Bích Ngọc, anh Phạm Vĩnh Cường và anh Văn Chí Thiện cùng toàn thể các anh chị em trong nhà máy ñã tạo ñiều kiện rất thuận lợi cho tôi về mọi mặt trong thời gian thực tập

Chân thành cảm ơn cô Dương Thị Phượng Liên ñã hết lòng chỉ dạy và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm luận văn và giúp tôi hoàn thành tốt bài luận văn này

Chân thành cảm ơn tất cả các bạn sinh viên lớp Công Nghệ Thực Phẩm khóa 29 ñã nhiệt tình giúp ñỡ và ñộng viên tôi trong thời gian học tập vừa qua

Xin nhớ mãi công ơn của cha mẹ ñã nuôi dạy và lo lắng tôi trong suốt những năm tháng qua ñể tôi có ñược ngày hôm nay

Xin chân thành cảm ơn!

Cần thơ, ngày 14 tháng 05 năm 2008 Sinh viên thực hiện

Võ Thị Anh Minh

MỤC LỤC

LỜI CẢM TẠ i1

MỤC LỤC i4

DANH SÁCH BẢNG vi

DANH SÁCH HÌNH 7

CHƯƠNG 1 MỞ ðẦU 1

1.1 ðặt vấn ñề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1

CHƯƠNG 2 VÀI NÉT VỀ NHÀ MÁY SỮA CẦN THƠ 2

2.1 Lịch sử hình thành và phát triển 2

2.2 Cơ cấu tổ chức 3

CHƯƠNG 3 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 4

3.1 Tính chất vật lý của sữa tươi 4

3.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng trong sữa 4

3.2.1 Nước 5

3.2.2 Chất béo 6

3.2.3 Các hợp chất chứa Nitơ 7

3.2.4 Glucid 9

3.2.5 Enzyme 10

3.2.6 Vitamin 12

3.2.7 Khoáng 13

3.2.8 Các hợp chất khác 13

3.3 Hệ vi sinh vật trong sữa 13

3.3.1 Vi khuẩn 14

3.3.2 Nấm men 15

3.3.3 Nấm mốc 16

3.4 Giới thiệu quá trình ñồng hóa 16

3.4.1 Giới thiệu chung về quá trình ñồng hoá 16

3.4.2 Cơ sở khoa học của quá trình ñồng hoá 17

3.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng ñến hiệu quả ñồng hóa 18

3.5 Quá trình thanh trùng và tiệt trùng 19

3.5.1 Giới thiệu chung 19

3.5.2 Cơ sở khoa học của quá trình thanh trùng và tiệt trùng 20

3.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng ñến hiệu quả quá trình thanh trùng và tiệt trùng 21

CHƯƠNG 4 QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA TIỆT TRÙNG 22

4.1 Giới thiệu quy trình sản xuất sữa tiệt trùng VINAMILK 22

4.1.1 Quy trình sản xuất 22

4.1.2 Giải thích quy trình 24

4.1.3 Hệ thống tiệt trùng UHT (hệ thống Taflex) 25

4.1.4 Các thiết bị chính trong quy trình sản xuất sữa tiệt trùng 27

4.2 Quá trình vệ sinh 35

4.3 Một số hiện tượng trong quá trình chế biến và bảo quản sữa tiệt trùng 37 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

DANH SÁCH BẢNG

Trang

Bảng 1 Một số chỉ tiêu quan trọng của sữa bò 4

Bảng 2 Thành phần hoá học sữa của một số ñộng vật và người (% khối lượng) 5

Bảng 3 Thành phần chất béo trong sữa bò 6

Bảng 4 Tỷ lệ thành phần β-lactose anhydrous và α-lactose monohydrate (theo khối lượng) tại các giá trị nhiệt ñộ khác nhau 10

Bảng 5 ðặc ñiểm của một số enzyme trong sữa 11

Bảng 6 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò 12

Bảng 7 Thành phần một số nguyên tố vi lượng trong sữa bò 13

DANH SÁCH HÌNH

Trang

Hình 1 Sơ ñồ cơ cấu tổ chức của nhà máy Sữa Cần Thơ 3

Hình 2 Thành phần hóa học của sữa 4

Hình 3 Thành phần chất khô không béo trong sữa 5

Hình 4 Thành phần các hợp chất chứa Nitơ trong sữa 7

Hình 5 Cấu trúc micelle của casein 8

Hình 6 Công thức cấu tạo của ñường lactose 10

Hình 7 Bơm ly tâm 27

Hình 8 Bồn trữ lạnh 28

Hình 9 Máy ñồng hóa 29

Hình 10 Các bộ phận chính trong thiết bị ñồng hóa sử dụng áp lực cao 30

Hình 11 Thiết bị trao ñổi nhiệt dạng vỉ 31

Hình 12 Một phần của thiết bị trao ñổi nhiệt dạng ống lồng ống 32

Hình 13 Valve 32

Hình 14 Máy rót và ñóng gói vô trùng 33

Hình 15 Một số sản phẩm chế biến từ sữa của Vinamilk 37

CHƯƠNG 1 MỞ ðẦU

1.1 ðặt vấn ñề

Sữa là một chất lỏng sinh lý tiết ra từ tuyến vú của ñộng vật và là nguồn thức ăn ñể nuôi sống ñộng vật non Sữa là thực phẩm cung cấp ñầy ñủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể sống như protein, canxi, vitamin, khoáng,…Nguồn cung cấp sữa rất nhiều, ngoài sữa mẹ - thức ăn tốt nhất cho trẻ - sữa bò ñược xem là thực phẩm có dinh dưỡng ñầy ñủ, cân ñối và phổ biến trên thế giới

Tuy nhiên, sữa tươi nguyên liệu là môi trường dinh dưỡng tốt cho vi sinh vật sinh sản và phát triển nên không thể bảo quản trong thời gian dài Do ñó, các sản phẩm sữa rất ña dạng ñể ñáp ứng nhu cầu tiêu dùng và nhằm tăng thời gian bảo quản Các sản phẩm ñược chế biến từ sữa như sữa tiệt trùng, sữa chua, sữa ñặc có ñường, pho mai, sữa bột,…

Hiện nay, nhu cầu về chất lượng cũng như sự ña dạng về sản phẩm ñược người tiêu dùng rất quan tâm VINAMILK – Công ty cổ phần sữa Việt Nam – là một thương hiệu ñược người tiêu dùng Việt Nam tin tưởng và chiếm thị phần tiêu thụ sữa cao ở Việt Nam

Việc khảo sát quy trình sản xuất sữa tiệt trùng tại nhà máy sữa Cần Thơ giúp tôi tiếp cận thực tế trong sản xuất, trang bị thêm vốn kiến thức về công nghệ chế biến thực phẩm nói chung và công nghệ chế biến sữa tiệt trùng nói riêng

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Tìm hiểu quy trình công nghệ sản xuất sữa tiệt trùng bao gồm các thông số kỹ thuật, ñiều kiện kỹ thuật, máy móc thiết bị

CHƯƠNG 2 VÀI NÉT VỀ NHÀ MÁY SỮA CẦN THƠ

2.1 Lịch sử hình thành và phát triển

Nhà máy Sữa Cần Thơ ựược xây dựng năm 1999 và chắnh thức hoạt ựộng vào ngày 22/05/2001 Nhà máy sữa Cần Thơ là một trong những nhà máy trực thuộc Công Ty

Cổ Phần Sữa Việt Nam (gọi tắt là VINAMILK) Trụ sở chắnh của công ty ựặt tại số

184 Ờ 186 Ờ 188, Nguyễn đình Chiểu, Phường 6, Quận 3, Thành phố Hồ Chắ Minh, Việt Nam Tiền thân là Công Ty Sữa Cafe Miền Nam, ựược thành lập ngày 20/06/1976 Nhiều sản phẩm của công ty ựã có mặt ở các nước Trung đông, Châu

Á, Mỹ, Úc,Ầ

Nhà máy sữa Cần Thơ có diện tắch 2,29 ha, tọa lạc tại lô 46 khu Công Nghiệp Trà Nóc, Quận Bình Thủy, Thành phố Cần Thơ Cổng chắnh nhà máy tiếp giáp quốc lộ

91, bên cạnh là nhà máy Bia Nước Giải Khát Sài Gòn Ờ Tây đô, mặt bên và mặt sau

là ựường nội bộ khu công nghiệp Trà Nóc

Tổng nhân viên nhà máy hiện nay có khoảng hơn 200 người

Các sản phẩm của nhà máy bao gồm:

Sữa tiệt trùng Vinamilk các loại

Sữa ựặc có ựường Ngôi Sao Phương Nam và sữa ựặc có ựường Ông Thọ

Sữa chua ăn Vinamilk

Kem Vinamilk

Chắnh sách chất lượng của Công ty cổ phần Sữa Việt Nam: ỘLuôn thỏa mãn và có trách nhiệm với khách hàng bằng cách ựa dạng hoá sản phẩm và dịch vụ, ựảm bảo chất lượng an toàn vệ sinh thực phẩm với giá cả cạnh tranh tôn trọng ựạo ựức kinh doanh và tuân theo luật ựịnh Ợ

sự

Kế toán

GIÁM ðỐC SẢN XUẤT

Ban

cơ ñiện

Phòng

QA

Kho nguyên vật liệu

Ban

kỹ thuật

PX sản xuất

Tổ chế biến sữa tươi

CHƯƠNG 3 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

3.1 Tính chất vật lý của sữa tươi

Sữa là một chất lỏng ñục, do các chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β-caroten có trong chất béo của sữa, thường có màu từ trắng ñến vàng nhạt

Bảng 1 Một số chỉ tiêu quan trọng của sữa bò

Nguồn: Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa (Lê Văn Việt Mẫn, 2004)

3.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng trong sữa

Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm nước, lactose, protein và các chất béo Ngoài ra, sữa còn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamin, các chất màu và khí

Hình 2 Thành phần hóa học của sữa

Hình 3 Thành phần chất khô không béo trong sữa

Hàm lượng các chất trong sữa có thể dao ñộng trong một khoảng rộng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chủng ñộng vật nuôi, tình trạng sinh lý của từng con vật, ñiều kiện chăn nuôi (thành phần thức ăn gia súc, chế ñộ cho ăn, thời tiết, v.v )

Bảng 2 Thành phần hoá học sữa của một số ñộng vật và người (% khối lượng)

ðộng vật Protein tổng Casein Chất béo Carbonhydrate Khoáng

sự biến ñổi về cấu trúc, cảm quan,

Nước chiếm tỷ lệ rất cao trong sữa (80 – 90%), bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như: chế ñộ nuôi dưỡng, sức khỏe con vật cho sữa, môi trường, Nước là môi trường

phân tán cho các chất phân tán (casein, béo) Là dung môi cho các chất tan (lactose, khoáng, acid hữu cơ, )

- Nước tự do

Nước tự do chiếm 96 – 97% tổng lượng nước, nước có thể tách ñược trong quá trình

cô ñặc, sấy vì không có liên kết hóa học với chất khô Nước tự do có thể bị bốc hơi trong quá trình bảo quản pho mát hoặc cũng có thể bị ngưng tụ ngay trên bề mặt Khi bảo quản sữa bột, nước tự do xâm nhập vào làm cho sữa bị vón cục

- Nước liên kết

Nước liên kết chiếm tỷ lệ nhỏ khoảng 3 – 4% Hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào các thành phần nằm trong hệ keo: protein, các phosphatide, polysaccharide Nước liên kết thường ñược gắn liên kết với nhóm như: -NH2, -COOH, -OH, =NH, -O-NH-,

Ester của acid béo và cholesterol

Ester của acid béo và rượu cao phân tử

Nguồn: Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa (Lê Văn Việt Mẫn, 2004)

Chất béo là thành phần quan trọng nhất trong sữa, chiếm khoảng 4% trong sữa Chúng hiện diện trong sữa dưới dạng các hạt rất nhỏ và phân tán trong sữa tạo thành

hệ nhũ tương D/N Các hạt cầu béo ñều ñược bao bọc bởi một lớp màng có chiều dày 8 – 10nm, có vai trò làm bền hệ nhũ tương trong sữa và bảo vệ không cho các

hạt béo kết hợp lại với nhau Thành phần của lớp màng này gồm có protein, phospholipid và enzyme phosphatase

Các hạt cầu béo có thành phần chủ yếu là glyceride, phospholipid, các acid béo tự

do, cholesterol, và một số vitamin tan trong dầu: A, D, E, K

Chất béo sữa ñược phân làm hai loại

- Chất béo ñơn giản: Trong công thức phân tử chỉ có C, H, O

- Chất béo phức tạp: Ngoài C, H, O còn có N, P, S,

3.2.3 Các hợp chất chứa Nitơ

Thành phần các hợp chất có chứa nitơ trong sữa ñược trình bày ở hình sau:

Hình 4 Thành phần các hợp chất chứa Nitơ trong sữa

Protein ñược chú ý nhiều nhất vì nó chiếm ñến 95% các hợp chất chứa nitơ trong sữa bò Bên cạnh ñó, thành phần cũng như tính chất của protein sữa rất phức tạp và ảnh hưởng rất lớn ñến chất lượng sữa Protein trong sữa bao gồm: casein, whey và phần trên màng hạt béo

- Casein

Casein là thành phần protein chủ yếu có trong sữa Chúng hiện diện trong sữa dưới dạng keo huyền phù và tồn tại dưới dạng micelle Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm calci, magie, phosphate và citrate) Các cấu tử casein quan trọng gồm alpha(α) (s1)-casein, alpha (s2)-casein, và

Các hợp chất chứa nitơ trong sữa bò (100%)

Protein (95%) Các hợp chất chứa nitơ phi protein

Acid amin tự do

Immunoglobulin

kappa (κ) casein Hầu hết casein hiện diện trong một thể hạt keo do sự kết hợp với một số thành phần khác ñược gọi là micell casein

Hình 5 Cấu trúc micelle của casein

Mỗi micelle do khoảng 400 – 500 tiểu micelle hợp thành Tiểu micelle có dạng hình cầu, ñường kính dao ñộng trong khoảng từ 10 – 15nm bao gồm khoảng 10 phân tử casein kết hợp lại với nhau Thành phần các casein αs, β và κ trong tiểu micelle có thể thay ñổi theo những tỉ lệ khác nhau Các phân tử αs và β-casein tập trung tại tâm tiểu micelle tạo nên vùng ưa béo, còn phân tử κ-casein nằm ở vùng biên tiểu micelle

có vai trò ổn ñịnh hệ keo casein

Các tiểu micelle liên kết với nhau nhờ các muối phosphate calci và sự tương tác giữa các gốc kị nước Kích thước micelle tùy thuộc vào hàm lượng ion Ca2+ có trong sữa và thường dao ñộng trong khoảng 0,2 – 0,4µm

Phân tử κ-casein có hai ñầu: ñầu ưa béo sẽ tương tác với αs và β-casein, ñầu ưa nước sẽ hướng ra ngoài vùng biên micelle Nhờ vậy các phân tử κ-casein làm cho micelle hòa tan ñược trong sữa dưới dạng dung dịch keo và ổn ñịnh cấu trúc của micelle trong sữa Nếu vì một lý do nào ñó mà κ-casein tách ra khỏi micelle hoặc bị lấy ñi phần ưa nước của nó thì các ion Ca2+ sẽ liên kết các micelle lại với nhau và tạo nên hiện tượng ñông tụ casein

- Whey

Whey (protein nước sữa) ở trạng thái hòa tan trong nước, nên còn ñược gọi là protein hòa tan Whey bao gồm rất nhiều protein phức tạp như: albumin, globulin,

globulin miễn dịch, có giá trị dinh dưỡng cao Khi gia nhiệt lớn hơn 63oC trong thời gian dài thì whey có thể phản ứng và kết hợp với casein Khi bị biến tính bằng acid hay enzyme whey sẽ duy trì trong serum sữa không ñi vào khối ñông khi sữa bị ñông tụ

 β-lactoglobulin: có dạng hình cầu, chiếm khoảng 7 – 12% tổng khối lượng protein trong sữa Các gốc phân cực, không phân cực và các gốc ion hóa ñược phân

bố ñều trong phân tử, còn các gốc ưa béo tập trung ở bên trong cấu trúc hình cầu của phân tử nên β-lactoglobulin ít tương tác hay kết hợp với các phân tử khác

 α-lactalbumin: cũng là protein có dạng hình cầu, α-lactalbumin chiếm khoảng

2 – 5% tổng khối lượng protein trong sữa Trong phân tử có chứa nguyên tử calci và α-lactalbumin là một protein có giá trị dinh dưỡng cao vì thành phần các acid amin trong phân tử của nó rất cân ñối

 Proteose-peptone: là sản phẩm thủy phân phân tử β-casein bởi plasmine Proteose-peptone chiếm khoảng 2 – 4% tổng khối lượng protein trong sữa

 Serum-albumin: là một protein có nguồn gốc từ máu, không là ñặc trưng cho sữa Thành phần của nó rất phức tạp, bao gồm 542 gốc acid amin Serum-albumin rất nhạy cảm với nhiệt ñộ Serum-albumin chiếm khoảng 0,7 – 1,3% tổng khối lượng protein trong sữa

 Immunoglobulin (globulin miễn dịch): ñược tổng hợp từ bạch cầu Lymphocyte

B Có thể bị kết tủa bởi magie sunfat hoặc amon sunfat Hàm lượng Immunoglobulin trong sữa thường rất thấp, chỉ chiếm khoảng 1,9 – 3,3% tổng khối lượng protein trong sữa

Ngoài ra, trong sữa còn có các protein màng với hàm lượng rất thấp Protein màng tạo nên một lớp màng mỏng bao xung quanh các hạt béo, góp phần ổn ñịnh hệ nhũ tương sữa

3.2.4 Glucid

Thành phần glucid trong sữa chủ yếu là ñường lactose, chiếm khoảng 5% trong sữa tươi Lactose có ñộ ngọt thấp hơn nhiều so với các loại ñường khác Nếu như ñộ ngọt của saccharose ñược ñánh giá với chỉ số là 100 thì ñộ ngọt của lactose chỉ ñạt

16 ðường sữa không thể tìm thấy trong sản phẩm tự nhiên nào khác ngoài sữa Ngoài lactose, trong sữa bò còn chứa glucose (70 mg/l), galactose (20 mg/l) và một

số hợp chất glucid chứa nitơ như N-acetyl glucosamine, N-acetyl galactosesamine, với hàm lượng rất thấp (chỉ ở dạng vết)

Lactose là một disaccharide do một phân tử glucose và một phân tử galactose liên kết với nhau tạo thành

Hình 6 Công thức cấu tạo của ñường lactose

Lactose có thể bị thủy phân tạo thành glucose và galatose bởi enzyme galatosidase (lactase), các ñường ñơn này tiếp tục chuyển hóa trong quá trình lên men

β-Trong sữa, ñường lactose tồn tại dưới hai dạng:

- Dạng α-lactose monohydrate C12H22O11.H2O (phân tử α-lactose ngậm một phân

tử nước)

- Dạng β-lactose anhydrous C12H22O11 (phân tử β-lactose khan)

Tỷ lệ hàm lượng giữa α-lactose monohydrate và β-lactose anhydrous trong sữa phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt ñộ của sữa

Bảng 4 Tỷ lệ thành phần β-lactose anhydrous và α-lactose monohydrate (theo khối

lượng) tại các giá trị nhiệt ñộ khác nhau

Enzyme ñầu tiên ñược tìm thấy trong sữa là lactoperoxydase và hiện nay ñã có hơn

60 enzyme khác nhau ñược tìm thấy trong sữa Chúng có thể là do tuyến vú tiết ra hoặc do các vi sinh vật hiện diện trong sữa tổng hợp nên Sự có mặt của các enzyme trong sữa là nguyên nhân gây biến ñổi thành phần hóa học của sữa trong quá trình bảo quản, từ ñó làm giảm chất lượng hay làm hư hỏng sữa Tuy nhiên, có một số enzyme như lactoperoxydase hay lysozyme lại có vai trò kháng khuẩn, chúng tham

gia vào việc ổn ñịnh chất lượng sữa nguyên liệu Sự ña dạng và hoạt tính cao của enzyme tỉ lệ thuận với hàm lượng vi sinh vật có trong sữa

Bảng 5 ðặc ñiểm của một số enzyme trong sữa

2 O

→ Acid béo + glycerol

Gây mùi xấu, còn hoạt tính ở nhiệt ñộ thấp (4 – 5oC), mất hoạt tính ở chế ñộ HTST

Protease

Thủy phân liên kết peptid

Phá hủy protein, có thể tạo vị ñắng, không phá hủy hoàn toàn ở chế ñộ HTST

Catalase

H 2 O 2 → H 2 O + O 2 Chỉ thị sữa từ ñộng vật viêm nhiễm

Chất tiền oxy hóa

HTST: High Temperature Short Time (chế ñộ 72 – 76oC, 15 – 40 giây)

Nguồn: Bài giảng Kỹ thuật chế biến sữa & các sản phẩm sữa (Dương Thị Phượng Liên, 2006)

- Lactoperoxydase: Enzyme này do tuyến vú tiết ra nên nó luôn tồn tại trong sữa Tuy vậy, lactoperoxydase cũng có thể do Leucocyte tổng hợp thành Lactoperoxydase xúc tác phản ứng chuyển hóa hydrogen peroxide (H2O2) thành các chất oxy hóa khác Nó có pH tối thích 6,8 và hàm lượng trung bình trong sữa nguyên liệu khoảng 30 mg/l Lactoperoxydase bị vô hoạt ở 80oC trong vài giây

- Lipase: Enzyme này xúc tác phản ứng thủy phân triglyceride thành các acid béo

tự do và glycerol Quá trình phân giải tiếp các acid béo này làm cho sữa có mùi ôi Lipase có pH tối thích 8,9 và còn hoạt tính ở 4 – 5oC Tuy nhiên, lipase sẽ bị vô hoạt ở chế ñộ HTST

- Catalase: ðược tìm thấy trong protein màng bao xung quanh các cầu béo Enzyme này xúc tác phản ứng phân hủy H2O2 thành nước và oxy Catalase có pH tối thích ở khoảng pH trung tính Catalase bị vô hoạt ở 75oC trong 1 phút hoặc ở

65 – 68oC trong 30 phút Sữa từ các ñộng vật khỏe mạnh chứa rất ít catalase, còn ñộng vật bị bệnh thì hoạt tính catalase rất cao, nên catalase còn ñược xem là chất chỉ thị sữa từ ñộng vật bị viêm nhiễm

- Protease: Có hai loại protease là protease acid và protease kiềm ñược tiết ra từ tuyến vú Chúng thường ở dạng liên kết với casein và cũng kết tủa ở pH = 4,6 Các enzyme protease xúc tác phản ứng thủy phân protein tạo thành proteose-peptone,

peptide và các acid amin tự do pH tối thích của protease kiềm khoảng 7,5 – 8,0;

còn của protease acid là 4,0 Protease bị vô hoạt hoàn toàn ở 80oC sau 10 phút

- Phosphatase: Các phosphatase tìm thấy trong sữa chủ yếu thuộc nhóm

phosphomonoesterase Chúng xúc tác phản ứng thủy phân liên kết ester giữa acid

phosphoric và glycerin Có hai dạng phosphatase trong sữa là phosphatase acid và

phosphatase kiềm có pH tối thích tương ứng là 4,7 và 9,6 Thường trong sữa chỉ tồn

tại dạng phosphatase kiềm và phosphatase sẽ bị phá hủy hoàn toàn bởi chế

ñộ HTST

- Lysozyme: Là một glucosaminidase (còn ñược gọi là muramidase) cũng là một

trong số các enzyme bền nhiệt Nó xúc tác phản ứng thủy phân mucopolysaccharide

có trong màng tế bào vi khuẩn, từ ñó gây phân hủy tế bào nên enzyme này ñóng vai

trò như một chất kháng khuẩn Lysozyme trong sữa bò hoạt ñộng ở pH tối thích là

7,9 và có hàm lượng trung bình 130µg/l, thấp hơn trong sữa người khoảng 3000 lần

(400mg/l)

3.2.6 Vitamin

Sữa chứa hầu hết các vitamin trong tự nhiên bao gồm các vitamin hòa tan trong

nước (các vitamin nhóm B,…) và các vitamin hòa tan trong chất béo (A, D, K, E)

Vitamin hiện diện trong sữa với hàm lượng tương ñối thấp, ñặc biệt là vitamin D

Với chế ñộ gia nhiệt trong quá trình chế biến thì các loại vitamin hoà tan trong chất

béo A, D và cùng các vitamin hoà tan trong nước B2, B3, B5, H tương ñối bền Còn

các vitamin C, B1, B6, B12, acid folic ñều bị ảnh hưởng bởi chế ñộ gia nhiệt ở

những mức ñộ khác nhau Vì vậy ñể thành phần các vitamin cân ñối và hoàn hảo

hơn, người ta thường bổ sung thêm một số loại vitamin cần thiết trong quá trình chế

biến các sản phẩm từ sữa

Bảng 6 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò

Vitamin Hàm lượng Vitamin Hàm lượng

B 12

C Biotin Acid folic

4,3

20

30 2,8

Nguồn: Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa (Lê Văn Việt Mẫn, 2004)

3.2.7 Khoáng

Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao ñộng trong khoảng từ 8 – 10 g/l và tồn tại trong sữa dưới dạng hòa tan hoặc dung dịch keo (kết hợp với casein) Trong sữa chứa gần 25 nguyên tố ña lượng và 10 nguyên tố vi lượng Nó bao gồm các nguyên

tố Ca, Mg, K, Fe, Cu, Co, Ni, I, Cl, P, S, Al, Pb, Sn, Ag, As,…Trong ñó chiếm hàm lượng cao nhất là Ca, P và Mg Một phần do chúng tham gia vào cấu trúc micelle, phần còn lại tồn tại dưới dạng muối hòa tan trong sữa

Các nguyên tố khác như K, Na, ñóng vai trò là chất ñiện ly Các nguyên tố vi lượng ñóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành sữa cũng như chất lượng các sản phẩm

Việc sử dụng các nguyên tố vi lượng trong khẩu phần ăn của bò có khả năng làm tăng hàm lượng của chúng trong sữa Một số nguyên tố ñộc hại như Pb, As, ñôi khi cũng ñược tìm thấy trong sữa bò ở dạng vết

Bảng 7 Thành phần một số nguyên tố vi lượng trong sữa bò

Nguồn: Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa (Lê Văn Việt Mẫn, 2004)

3.2.8 Các hợp chất khác

Trong sữa bò, ngoài những thành phần nêu trên, còn có chứa các chất khí, chủ yếu

là CO2, O2 và N2 với hàm lượng tổng cộng từ 5 – 6% thể tích sữa Chúng tồn tại ở 2 dạng chủ yếu là dạng hòa tan và dạng liên kết Ngoài ra, người ta còn phát hiện trong sữa tồn tại một số hợp chất có thể gây ñộc cho người như các kim loại nặng, nitrate, các ñộc tố vi sinh vật, ở dạng vết

3.3 Hệ vi sinh vật trong sữa

Hệ vi sinh vật trong sữa có rất nhiều nhóm gồm có vi khuẩn, nấm men và nấm mốc Trong ñó vi khuẩn chiếm phần lớn, có tới vài chục loài Nguồn gốc của các vi sinh vật trên xuất phát từ: bầu vú ñộng vật cho sữa, người và thiết bị vắt sữa, thiết bị chứa, môi trường chuồng trại nơi vắt sữa

3.3.1 Vi khuẩn

Sữa ựược ựánh giá có chất lượng vệ sinh khá tốt khi tổng số vi khuẩn trong 1ml sữa không lớn hơn 100.000 khuẩn lạc Các vi khuẩn thường gặp trong sữa là vi khuẩn lactic, Coliform, vi khuẩn sinh acid butyric, vi khuẩn sinh acid propionic và các vi khuẩn gây thối

- Vi khuẩn lactic

Vi khuẩn lactic là nhóm vi khuẩn quan trọng nhất trong công nghiệp chế biến sữa Nhóm này chuyển hóa ựường lactose có trong sữa thành acid lactic Ngoài ra, chúng còn tạo thành một số sản phẩm phụ (các acid bay hơi, este, diacetyl, ) có tác dụng nâng cao chất lượng sản phẩm, ựặc biệt là hương vị Dựa vào các chất ựược hình thành, người ta chia vi khuẩn lactic thành hai nhóm: Nhóm vi khuẩn lactic ựồng hình và nhóm vi khuẩn lactic dị hình Khi thanh trùng sữa ở 80oC, hầu hết các vi khuẩn lactic nhiễm trong sữa sẽ bị tiêu diệt

 Streptococcus lactic: Lên men ựồng hình hiếu khắ, nhiệt ựộ tối ưu cho sự phát triển của chúng là 30 Ờ 35oC đặc tắnh sinh hóa quan trọng của chúng là lên men glucose, galactose, lactose, dextrin nhưng không lên men saccharose

 Streptococcus cremoris: Lên men dị hình, phát triển tốt ở 20 Ờ 25oC Chúng làm cho sữa ựông tụ và bị nhớt Tuy nhiên, Streptococcus cremoris thường làm cho sản phẩm có mùi dễ chịu và có ựộ chua thấp hơn nên ứng dụng nhiều trong công nghệ chế biến bơ

-Các vi khuẩn sinh hương: thuộc nhóm này có các liên cầu khuẩn có khả năng tạo thành một lượng ựáng kể những acid dễ bay hơi (acid acetic, acid propionic, ) và các chất thơm (diacetyl, ester, ) trong sữa hoặc sản phẩm từ sữa Nhiệt ựộ tối ưu cho sự phát triển của chúng là 30 Ờ 35oC đa số các vi khuẩn này sinh ra enzyme citritase nên có khả năng lên men acid citric Có ba loại vi khuẩn sinh hương ựiển hình là: Streptococcus citrovorus, Streptococcus paracitrovorus và Streptococcus diacetylactic đáng kể là Streptococcus diacetylactic tạo thành diacetyl làm cho sữa

có mùi dễ chịu Nhóm vi khuẩn sinh hương này thường ựược sử dụng phối hợp với Streptococcus lactic và Streptococcus cremoris trong chế biến sữa chua, phomát

và bơ

- Vi khuẩn gây ựắng: đặc trưng là Streptococcus liquefacien có tắnh chất giống Streptococcus lactic Chúng thực hiện quá trình pepton hóa làm cho sản phẩm có

vị ựắng

- Vi khuẩn propionic

Vi khuẩn này ựóng vai trò quan trọng trong quá trình chế biến phomat Các acid acetic, propionic ựược hình thành trong quá trình lên men làm cho phomat có mùi vị thơm ngon hơn Ngoài ra, một số chủng của nhóm này còn có khả năng sinh ra vitamin B12, phát triển tốt ở 30 Ờ 35oC

- Vi khuẩn gây thối

Nhóm vi khuẩn này chia làm hai loại

 Loại hiếu khắ: Bacterium fluorescen, Proteus vulgaris, Bacillus subtilis

 Loại yếm khắ: Bacterium putrificus, Bacterium botulinus,

Nhóm này không lên men ựường sữa Chúng có khả năng sinh tổng hợp protease ngoại bào trong môi trường sữa Protease sẽ xúc tác quá trình thủy phân protein, giải phóng pepton, các acid tự do và amoniac Pepton làm cho sữa có vị ựắng, amoniac làm cho sữa có phản ứng kiềm

Vài giống vi khuẩn gây thối có khả năng sinh tổng hợp lipase ngoại bào Enzyme này xúc tác quá trình thủy phân các chất béo trong sữa và làm cho sữa có mùi ôi đáng chú ý hơn cả trong nhóm này là Pseudomonas fluorescens Các protease và lipase ựược sinh tổng hợp từ loài này rất bền nhiệt Chúng là nguyên nhân chắnh gây nên quá trình phân giải protein (proteolysis) và lipid (lipolysis), làm hư hỏng sữa một cách nhanh chóng

-Vi sinh vật gây bệnh: tồn tại trong sữa do quá trình nhiễm từ người hoặc ựộng vật điển hình là Samonella typhi: Samonella paratyphi; Shigella dysenterialẦ Các loài này phần ựông trong thực tế không gây ra sự thay ựổi ựáng kể của sữa và không thể xác ựịnh bởi con ựường phân tắch hệ sinh vật có trong sữa ựược

3.3.2 Nấm men

Trong sữa và các sản phẩm từ sữa thường gặp các giống nấm men sinh bào tử và không sinh bào tử Chúng lên men ựường lactose thành carbon dioxide và rượu đây là phản ứng sinh hóa quan trọng trong quá trình hình thành một số sản phẩm sữa chua Thường thì nấm men không phân hủy lactose ựược, nhưng vi khuẩn lactic trong sữa chuyển hóa lactose thành glucose và galactose, sau ựó nấm men sẽ lên men các ựường ựơn này tạo thành các sản phẩm cần thiết cho các sản phẩm sữa lên men Một số nấm men thuộc họ Mycoderma có khả năng tạo thành enzyme phân hủy protein và lipid tạo nên vị ựắng trong các sản phẩm sữa

3.3.3 Nấm mốc

Nấm mốc có khả năng phân giải protein và lipid nên thường gây vị ñắng trong các sản phẩm sữa Nấm mốc thường phát triển tiếp theo nấm men, vì thế chỉ thấy trong sữa hư hỏng hoặc phomai mềm

Tất cả nấm mốc thường hiếu khí, thích nghi với môi trường acid và ñặc biệt là môi trường ñã bị vi khuẩn lactic acid hóa Chúng không phát triển trong sữa tươi mà phát triển trong sữa chua và làm kiềm hóa sữa Trong sữa thường thấy một số loại nấm mốc sau:

- Endomyces lactic: Tạo màng trắng trên bề mặt phomai, bơ, cũng có thể mọc sâu trong sản phẩm ở lớp gần bề mặt

- Mucor, Aspergillus, Penicillium, Clad-Osprium: Thường tạo nên những vệt màu khác nhau trên bề mặt bơ, phomai và gây mùi ôi cho sản phẩm

- Odium lactic: Tạo nên trên bề mặt váng chua một lớp trắng, và thường gây mùi ôi trong sữa

3.4 Giới thiệu quá trình ñồng hóa

3.4.1 Giới thiệu chung về quá trình ñồng hoá

Quá trình ñồng hóa sữa ñược thực hiện nhằm ngăn chận hay làm chậm sự tách lớp béo sữa và ñồng nhất dịch sữa bằng cách giảm ñường kính của giọt béo Do sự khác nhau về tỷ trọng giữa hạt béo và plasma nên hạt béo có khuynh hướng nổi lên Sự tách lớp của béo sữa theo ñịnh luật Stoke:

µ

ρρυ

µ: ñộ nhớt của sữa (Pa.s)

ρp, ρf: khối lương riêng của plasma và của chất béo (kg/m3)

Trong công nghệ chế biến sữa, quá trình ñồng hoá (homogenisation) ñược sử dụng với mục ñích ổn ñịnh hệ nhũ tương (emulsion), chống lại sự tách pha dưới tác dụng của trọng lực còn gọi là quá trình nhũ hoá (emolsification) Nếu theo nghĩa rộng, quá trình ñồng hoá còn ñược sử dụng với mục ñích ổn ñịnh hệ huyền phù (suspension)