Tiểu luận môn Ứng dụng công nghệ sinh học trong công nghệ thực phẩm Công nghệ sản xuất Sữa chua

Trong quy trình sản xuất yaourt truyền thống, sữa nguyên liệu sau khi được xử lý, cấy giống rồi rót vào bao bì.. Sữa Nguyên liệu dùng để sản xuất sữa chua yaourt: sữa tươi, sữa bột, sữa

Ụ LỤ

Chương 1 TỔ G QUA .4

1 Giới thiệu về sữa chua 4

1.1 ịnh nghĩa 4

1.2 guồn gốc 4

1.3 hân loại 4

1.5 Lợi ích 6

2 Nguyên liệu sản xuất 7

2.1 Sữa 7

2.2 Thành phần khác 7

Chương 3 G GH SẢ XUẤT SỮA HUA 11

3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa chua 11

3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 13

3.2.1 Chuẩn hóa 13

3.2.2 Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô: 13

3.2.3 Bài khí: 13

3.2.4 ồng hóa: 14

3.2.5 Xử lý nhiệt: 14

3.2.6 Cấy giống vi khuẩn lactic: 14

3.2.7 Sản phẩm yaourt truyền thống 15

3.2.8 Sản phẩm yaourt dạng khuấy 16

3.2.9 Sản phẩm yaourt dạng uống 17

3.3 Thiết bị trong sản xuất sữa chua 19

Chương 4 SẢN PHẨM SỮA CHUA 21

4.1 Các tiêu chuẩn của sản phẩm 21

4.2 Một số sản phẩm sữa chua trên thị trường .22

TÀI LIỆU THAM KHẢO 24

hương 1 TỔ G QUA

1 Giới thiệu về sữa chua

1.1 ịnh nghĩa

dưỡn từ sữa được tạo ra bằn c c lên men lactic n ờ t c độn của Lactobacillus

bulgaricus và Streptococcus thermophilus có tron sữa Sữa c ua yaourt “sốn ” n ĩa

là sữa được lên men bởi vi k uẩn và vi k uẩn này vẫn sốn tiếp tục tron t ời điểm cơ

t ể tiêu t ụ

n n tiêu óa cao dễ ấp t ụ và rất tốt c o đườn ruột

 c sản p ẩm sữa c ua cũn iốn n ư c c sản p ẩm lên men k c có t c dụn bảo quản sữa rất tốt bởi p t ấp k ốn c ế sự p t triển của c c vi sin vật có

ại

mạn cazein tron sữa bị đôn tụ Sữa từ dạn lỏn c uyển san dạn keo sệt và có mùi vụ t ơm n on Qu trìn làm sữa p ải dùn ai c ủn vi k uẩn lactic Một loại

k uẩn lactic lên men n an làm iảm p một loại vi k uẩn lên men c ậm và tạo

t àn mùi t ơm đặc trưn của sữa c ua

lượng khác của yaourt Các vi khuẩn lactic có trong yaourt rất có lợi cho quá trình tiêu hóa thức n ở cơ thể người Ngoài các giá trị dinh dưỡng thông thường, một số nhà khoa học đã cho rằng lên men yaourt còn có chức n ng làm chậm qua trình lão hóa và kéo dài tuổi thọ cho người sử dụng

1.3 hân loại

1.3.1 Dựa vào bản chất vật lý của sản phẩm

1.3.1.1 Yogurt truyền thống (set type)

Sản phẩm có cấu trúc gel mịn Trong quy trình sản xuất yaourt truyền thống, sữa nguyên liệu sau khi được xử lý, cấy giống rồi rót vào bao bì Quá trình lên men diễn

ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông (coagulum) và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm

1.3.1.2 Yogurt dạng khuấy (stirred type)

K ối đôn xuất iện tron sản p ẩm sau qu trìn lên men bị p ủy một p ần do sự

k uấy trộn cơ ọc ron quy trìn sản xuất yo urt dạn k uấy sữa n uyên liệu được

xử lý và cấy iốn rồi lên men tron t iết bị c uyên dùn tiếp t eo là qu trìn làm lạn và rót sản p ẩm vào bao bì Yo urt dạn k uấy sẽ k ôn có cấu trúc el mịn và đồn n ất n ư sản p ẩm yo urt truyền t ốn

1.3.1.3 Yogurt uống (drinking type)/ dạng lỏng

K ối đôn tụ xuất iện tron sản p ẩm sau qu trìn lên mên bị p ủy oàn toàn Sản p ẩm có dạn lỏn k i sử dụn n ười tiêu dùn k ôn cần dùn muỗn iểm k c biệt là sau quá trình lên men n ười ta sử dụn p ươn p p k uấy trộn oặc p ươn p p đồn óa để p ủy cấu trúc el của k ối đôn và làm iảm độ

n ớt c o sản p ẩm

1.3.1.4 Yogurt đông lạnh (frozen type)

Sản p ẩm có dạn tươn tự n ư kem Qu trìn lên men sữa sẽ được t ực iện tron t iết bị c uyên dùn tiếp t eo ỗn ợp sau lên men sẽ được đem đi xử lý và lạn đôn để làm t n độ cứn c o sản p ẩm rồi bao ói

1.3.1.5 Yaourt cô đặc (strained yogurt)

Quy trình sản xuất bao gồm các giai đoạn quan trọng như lên men sữa,cô đặc, làm lạnh và bao gói sản phẩm ron qu trìn cô đặc, người ta sẽ tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phẩm Yogurt cô đặc còn được gọi là concentrated Yogurt/ labneh

1.3.2 Dựa trên hàm lượng béo của sản phẩm

Lượng chất béo trong yogurt có thể dao động từ 0-10%, thông thường từ 0,5 - 3,5% Theo tổ chức y tế thế giới (WHO) và tổ chức Nông sản - Lương thực thế giới (FAO), sản phẩm yogurt có thể được chia thành ba nhóm như sau:

 Yaourt béo (fat yogurt): Hàm lượng chất béo trong sản phẩm không thấp hơn 3%

 Yaourt “bán gầy” (partially skimmed yogurt): Hàm lượng chất béo nằm trong khoảng 0,5 - 3,0%

Yogurt gầy (skimmed yogurt ): Hàm lượng chất béo không lớn hơn %

1.3.3 Dựa vào hương vị

1.4 Giá trị dinh dưỡng

chất béo khoảng 2,3 - 2,6g, chất bột khoản N ư vậy, về n n lượng, một hộp sữa c ua (t ường từ 70-80g) có thể cung cấp khoảng 70-8 Kcal đủ đ p ứng nhu cầu

n n lượng 1 bữa n p ụ của trẻ em dưới 5 tuổi (tươn đươn với n n lượng của khoản / b t cơm ay quả chuối) ơn nữa cơ cấu n n lượng trung bình của sữa

c ua k cân đối, với tỷ lệ n n lượng của 3 chất P:L:G là 17:23:60 So với nhu cầu khuyến nghị của Viện Din dưỡng Quốc gia (Nhu cầu din dưỡng khuyến nghị cho

n ười Việt nam, NXB Y học, 2012) về tín cân đối n n lượng cho trẻ em đến 9 tuổi

là 15:30:55 thì rõ ràng sữa chua là một sản phẩm tốt cho sự phát triển của trẻ

tuổi: 50-60g/ngày; 1 - 2 tuổi: 80g/ngày và trên 2 tuổi: khoảng 100g/ngày Trẻ lớn ơn tùy theo tuổi có thể dùng 1-2 hộp sữa chua thay thế cho một bữa phụ/ngày

1.5 Lợi ích

Yogurt là thực phẩm rất bổ dưỡng cho sức khỏe Với các lợi íc đem đến cho sức khỏe

n ười dùng:

Giảm béo: Yogurt giàu canxi là liều thuốc giảm béo kì diệu Canxi từ sữa có ảnh

hưởng lên hoạt động của các tế bào mỡ, giúp chúng chuyển hóa thành n ng lượng, yogurt còn có tác dụng bình ổn lượng cholesterol trong máu

Chữa hôi miệng: Thật khó tin là yogurt không đường sẽ làm giảm lượng chất

hydrogen sulphide - nguyên nhân gây ra chứng hôi miệng Nếu bạn n một hủ yogurt mỗi ngày, bạn sẽ thấy hơi thở của mình bớt hôi hơn, ngay cả trên lưỡi cũng sẽ giảm đ ng kể

Tốt cho ruột: Sữa chua là một loại thực phẩm dễ tiêu hóa và có tác dụng kích thích

sự tiết dịch vị kíc t íc trao đổi chất, hệ vi khuẩn lactic có tác dụng khống chế sự phát triển của vi sinh vật gây thối ở ruột

Giúp xương chắc khỏe: Lượng canxi trong yogurt cũng tương đương với sữa tươi,

giúp bổ sung nhu cầu khoáng chất cần thiết hàng ngày cho phát triển hệ xương r ng

và phòng chống loãng xương Hãy n 1-2 hủ mỗi ngày để t ng cường lượng canxi cho

cơ thể

Tăng cường hệ miễn dịch: Yogurt kích thích cơ thể sản xuất các chất kháng sinh giúp

cơ thể chống lại các bệnh do virus gây ra: bệnh viêm mũi dị ứng, cảm lạnh hoặc cúm, Không những thế, khuẩn lactobacilli trong yogurt còn có tác dụng giảm thiểu nguy cơ tử vong, ung thư ruột kết và trực tràng

2 Nguyên liệu sản xuất

2.1 Sữa

Nguyên liệu dùng để sản xuất sữa chua yaourt: sữa tươi, sữa bột, sữa cô dặc, sữa hoàn nguyên …

Sữa tươi phải có chất lượng tốt, bảo đảm các yêu cầu sau :

 Purée tự nhiên: không có bổ sun t êm đường

2.2.2 Phụ gia

trong quá trình sản

 ối với một số sản phẩm, người ta còn sử dụng chất ổn định như gelatin,

pectin, agar- agar… chúng có tác dụng ng n chặn quá trình tách nước, làm t ng độ nhớt của yaourt thành phẩm

thể cho thêm chất ổn định Còn sữa chua uống phải cho thêm chất ổn định ( 0,1 - 0,5%)

Người ta cho thêm CaCl2 với lượng 0,02-0,04% trong một số thời điểm trong n m

Có thể thêm đường dạng saccharose hoặc glucose trong sản xuất sữa chua hoa quả

2.2.3 Vi sinh vật

Trong sản xuất yaourt, sử dụng nhóm vi khuẩn lên men lactic đồng hình Hai loại phổ

biến nhất là Streptococcus Thermophilus và Lactobacillus Bulgaricus

2.2.3.1 Streptococcus Thermophilus

 Phát triển tốt ở nhiệt độ 500C và sinh sản tốt ở nhiệt độ 37-400 ây cũn là

thích từ 6,6 - 6,8

Hình Streptoccus Thermophilus

 Có khả n n lên men lucose, fructose, lactose, sucrose, k i lên men t ường tạo ra một lượng nhỏ aceton và các hợp chất tạo ươn

Trong sản xuất sữa chua, tạo acid iúp đôn tụ sữa Xử lý nhiệt sữa ản ưởn đến sự sin trưởng và hoạt tính Nhạy cảm với chất kháng sinh

2.2.3.2 Lactobacillus Bulgaricus

trườn có độ acid cao, pH tối thích là 5,2 – 5,6

sucrose, fructose, maltose

2.2.3.3 ơ chế quá trình lên men

Trong các sản phẩm lên men từ sữa, người ta nhận thấy có 3 dạng lên men chính: lên men rượu, lên men lactic ( t ường gặp), lên men butyric

Lên men lactic: là quá trình lên men chủ yếu của các sản phẩm sữa chua Dựa

vào thành phần của sản phẩm lên men mà người ta chia thành: lên men lactic điển hình và lên men lactic không điển hình Trong môi trường sữa, vi khuẩn lactic tổng hợp enzyme lactase

ường Galactose chuyển hoá thành glucose

Hình Lactobacillus Bulgaricus

Enzyme Lactose

Glucose – 1 – phosphate Glucose – 6 – phosphate

ường Glucose chuyển hoá thành acid pyruvic theo chu trình glycosid của Embden – Meyerhof

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

Bên cạnh đó, dưới tác dụng của enzyme decarboxylase của vi khuẩn lactic, acid pyruvic cũng chuyển thành andehyt acetic

Cơ chế đông tụ sữa trong sản xuất sữa chua đặc

sản xuất sữa chua đặc

 Bình thường các micelle casein trong sữa tích điện âm nên chúng đẩy nhau

và điều đó làm cho các micelle casein tồn tại dưới dạng keo

sữa bằng pI của casein(4.7) các micelle casein bị trung hoà về điện tích và micelle casein sẽ đông tụ tạo thành gel Khi pH giảm xuống dưới pl, các micelle casein được tái hoà tan Và cơ sở này được ứng dụng trong sản xuất sữa chua khi dừng quá trình lên men của sữa chua đặc ở pH= 4.7 Còn ở sữa chua uống pH= 4.1

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

hương 2

hương 3 G GH SẢ XUẤT SỮA CHUA

1.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa chua

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

Yogurt truyền thống

Sữa nguyên liệu

Chuẩn hóa

Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô Bài khí ồng hóa

Xử lý nhiệt

Cấy giống Hoạt hóa

ươn liệu ường

Chất ổn định

Bảo quản lạnh Bảo quản lạnh Rót sản

phẩm

Rót sản phẩm

Rót sản phẩm

Bảo quản lạnh

Bảo quản lạnh

Bảo quản ở nhiệt độ phòng lạnh Yogurt

Khuấy

Yogurt Uống

Purée trái cây

ươn liệu

Yogurt Uống

1.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

 Sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo cao ta bổ sung sữa gầy hoặc sử dụng quá trình ly tâm để tách bớt chất béo ra khỏi sữa

0.5 - 3.5%

1.2.2 Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô:

Tổng hàm lượng chất khô tối ưu cho quá trình lên men trong sản xuất yaourt là

từ 14-16% Thực tế, mỗi nhà sản xuất sẽ chọn một giá trị thích hợp cho sản phẩm của mình

Thông thường, sữa tươi có hàm lượng chất khô khoảng 11.5- 12.7% ể t ng hàm lượng chất khô trong sữa tươi, chuẩn bị cho quá trình lên men, ta có thể chọn một trong những giải pháp thông dụng dưới đây:

 Cô đặc sữa trong điều kiện chân không để làm bay hơi đi một lượng nước nhất định Thể tích sữa sau quá trình cô đặc thường giảm đi từ 10 - 20% Khi đó tổng hàm lượng chất khô trong sữa sẽ t ng từ 1.5 - 3.0% Các nhà sản xuất có thể sử dụng thiết bị bài khí, kết hợp cô đặc sữa chân không hoặc thiết bị cô đặc sữa dạng màng rơi

 Bổ sung thêm bột sữa gầy vào sữa tươi : hàm lượng bột sữa gầy thường không cao hơn 3% so với khối lượng sữa tươi

 Xử lý sữa gầy bằng phương pháp siêu lọc (ultra-filtration) trên thiết bị membrane Dòng sản phẩm không qua màng (retentate) thoát ra từ thiết bị siêu lọc có hàm lượng chất khô cao sẽ được sử dụng để bổ sung vào sữa tươi

Tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu và thiết bị sẵn có mà mỗi nhà máy sẽ lựa chọn một giải pháp thích hợp cho việc hiệu chỉnh tổng hàm lượng chất khô trong nguyên liệu sữa tươi

1.2.3 Bài khí:

Mục đích: làm cho hàm lượng chất khí hòa tan trong sữa nguyên liệu càng thấp càng tốt Khi đó, hiệu quả của quá trình đồng hóa và thanh trùng sẽ t ng, các hợp chất bay hơi có mùi khó chịu trong sữa sẽ được tách bỏ và chất lượng sản phẩm yaourt sẽ tốt ơn

Nếu như các nhà sản xuất bổ sung bột sữa gầy vào sữa tươi để hiệu chỉnh hàm lượng chất khô, sự khuấy trộn hỗn hợp sẽ gia t ng lượng khí hòa tan trong sữa Khi đó, quy trình sản xuất bắt buộc phải có quá trình bài khí

1.2.5 Xử lý nhiệt:

Mục đích:

 Tiêu diệt hoặc ức chế đến mức tối đa hệ VSV và các enzyme có trong sữa

Nhờ đó, trong quá trình lên men lactic, khối đông được hình thành với cấu trúc ổn định, hạn chế sự thoát huyết thanh ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản yaourt Quá trình xử lý nhiệt thường được thực hiện trong thiết bị trao đổi nhiệt

1.2.6 Cấy giống vi khuẩn lactic:

Trong sản xuất yaourt, sử dụng nhóm vi khuẩn lên men lactic đồng hình Hai

loại phổ biến nhất là streptococcus thermophilus và lactobacillus bulgaricus

Trong thực tế chúng có thể cộng sinh với nhau Thông thường, tỷ lệ giữa cầu khuẩn và trực khuẩn trong canh trường giống là 1:1 hoặc 2:1 Tuy nhiên, tỷ lệ này

có thể thay đổi phụ thuộc vào hoạt tính của chủng sử dụng và những yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm

Hiện nay, các nhà máy sản xuất yaourt với n ng suất lớn t ường mua chế phẩm lactic để sử dụng nhằm giảm chi phí nhân công, nhà xưởng và nguyên liệu cho quá trình giữ giống và nhân giống tại nhà máy

ể rút ngắn thời gian lên men và tiết kiệm lượng chế phẩm vi khuẩn cần dùng, các nhà sản xuất thường hoạt hóa vi khuẩn giống trên môi trường được pha chế

từ bột sữa gầy Hàm lượng chất khô trong môi trường hoạt hóa dao động từ 9-12% Trước khi hoạt hóa giống, môi trường cần phải được thanh trùng ở nhiệt độ 90-

950C trong thời gian 30-45 phút

Quá trình hoạt hóa này được thực hiện trong thiết bị vô trùng có dạng hình trụ, đáy côn và được chế tạo bằng vật liệu thép không rỉ Nhiệt độ hoạt hóa được duy

Giống vi khuẩn lactic sau khi được hoạt hóa, được cấy vào bồn chứa sữa nguyên liệu ( trường hợp sản xuất yaourt truyền thống) hoặc bồn lên men( trường hợp sản xuất yaourt dạng khuấy hoặc yaourt uống) với tỷ lệ tối thiểu 0.5% và tối đa là 0.7% (v/v) Sau quá trình nhân giống hoặc hoạt hóa giống, nếu chưa sử dụng ngay , ta cần làm lạnh giống để hạn chế sự gia t ng nhanh độ chua của canh trường Việc

t ng nhanh độ chua của canh trường giống sẽ ức chế hoạt tính lên men của vi khuẩn lactic Trường hợp giống được sử dụng trong 6 giờ tiếp theo, ta chỉ cần làm lạnh canh trường về 10-120C Nếu thời gian bảo quản giống dài hơn 6 giờ, nhiệt độ

Cần chú ý khi tiến hành cấy giống, ta nên cho cánh khuấy của thiết bị hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định để phân bố đều các tế bào vi khuẩn lactic trong môi trường sữa Nhờ đó, quá trình lên men diễn ra nhanh và đồng đều hơn

1.2.7 Sản phẩm yaourt truyền thống

Phối trộn Rót sản phẩm Lên men Làm lạnh Bảo quản lạnh

Yaourt truyền thống

1.2.7.1 Phối trộn

Sau khi cấy giống vi khuẩn, môi trường sữa sẽ được trộn đều và gia nhiệt lên

1.2.7.2 Rót sản phẩm

Sau khi phối trộn, hỗn hợp sữa được rót vào bao bì bởi các thiết bị tự động Các thiết bị đều làm việc trong điều kiện vô trùng để tránh nhiễm VSV từ môi trường ngoài vào sữa Hiện nay, người ta sử dụng loại bao bì nhựa với khối lượng sản phẩm 200g/l cho loại yaourt truyền thống

1.2.7.3 Lên men

Các bao bì chứa hỗn hợp sữa và giống vi khuẩn lactic được đưa vào phòng lên

Phòng lên men phải luôn được vệ sinh sạch sẽ Người ta sử dụng không khí vô trùng có hệ thống vi lọc membrane để thông khí cho phòng lên men

Thời gian lên men phụ thuộc vào chủng vi khuẩn sử dụng, trạng thái sinh lý của giống và yêu cầu về độ chua của yaourt thành phẩm Trên môi trường sữa, thời gian

thế hệ của streptococcus thermophilus và lactobacillus bulgaricus khoảng 20-30

phút Thông thường quá trình lên men kết thúc lúc 2.5-3.0 giờ ộ chua yaourt đạt 70-800D