công nghệ sản xuất sữa chua dạng tĩnh

Sữa lên men yaourt là một sản phẩm rất phổ biến trên thế giới. Nó được những người du mục vùng Mount Elbus phát hiện từ xưa. Ngày nay, yaourt được tiêu thụ mạnh tại các nước vùng Địa Trung Hải, trung tâm châu Âu và châu Á. Trên thị trường hiện nay, sản phẩm yaourt rất đa dạng về chủng loại. Cấu trúc và mùi vị yaourt luôn được các nhà sản xuất thay đổi để phù hợp với thị hiếu và thói quen sử dụng của khách hàng tại các nước khác nhau. Sản phẩm yaourt có thể được phân loại như sauSản 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 được 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.

- Sữa lên men yaourt là một sản phẩm rất phổ biến trên thế giới Nó được những người du mục vùng Mount Elbus phát hiện từ xưa Ngày nay, yaourt được tiêu thụ mạnh tại các nước vùng Địa Trung Hải, trung tâm châu Âu và châu Á.

- Trên thị trường hiện nay, sản phẩm yaourt rất đa dạng về chủng loại Cấu trúc và mùi vị yaourt luôn được các nhà sản xuất thay đổi để phù hợp với thị hiếu và thói quen sử dụng của khách hàng tại các nước khác nhau

M MỞ Ở Ở Đ Đ ĐẦ Ầ ẦU U

Yaourt d Yaourt dạ ạ ạng khu ng khu ng khuấ ấ ấy ( stirred type) y ( stirred type) Yaourt u Yaourt uố ố ống ( drinking type) ng ( drinking type) Yaourt l Yaourt lạ ạ ạnh nh nh đ đ đô ô ông ( frozen type) ng ( frozen type) Yaourt c Yaourt cô ô ô đ đ đặ ặ ặc ( concentrated yaourt) c ( concentrated yaourt)

Yaourt truy Yaourt truyềềềền th n th n thố ố ống (set type) ng (set type)

1 2 3 4 5

S Sả ả ản ph n ph n phẩ ẩ ẩm yaourt c m yaourt c m yaourt có ó ó th th thểểểể đư đư đượ ợ ợc ph c ph c phâ â ân lo n lo n loạ ạ ại nh i nh i như ư ư sau sau

I GI I GIỚ Ớ ỚI THI I THI I THIỆ Ệ ỆU U

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 được 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

I.1 I.1 Yaourt truy Yaourt truy Yaourt truyềềềền th n th n thố ố ống (set type) ng (set type)

Ngày nay, để đa dạng hóa h ơn n ữa s ản ph ẩm yaourt trên thị trường, người ta có thể bổ sung thêm hương liệu, chất màu thực phẩm hoặc puree trái cây vào sản phẩm.

Một khóa phân loại khác cho yaourt là dựa vào hàm lượng chất béo trong sản phẩm Lượng chất béo trong yaourt có thể dao động từ 0-10%, thông thường là từ 0.5-3.5%

Hàm lượng chất béo không lớn hơn 0.5%.

S Sả ả ản ph n ph n phẩ ẩ ẩm yaourt c m yaourt c m yaourt có ó ó th th thểểểể chia theo h chia theo h chia theo hà à àm l m l m lư ư ượ ợ ợng ng

ch chấ ấ ất b t b t bééééo c o c o có ó ó trong s trong s trong sả ả ản ph n ph n phẩ ẩ ẩm m

Sau quá trình lên men, yaourt có chứa sinh khối vi khuẩn lactic và một số enzyme ngoại bào do chúng tiết ra

Do đó, sản phẩm phải được bảo quản ở nhiệt độ thấp (2-4

°C) để hạn chế những biến đổi bất lợi có thể làm thay đổi mùi, vị và các chỉ tiêu chất lượng khác của yaourt Các vi khuẩn lactic có trong yaourt rất có lợi cho quá trình tiêu hóa thức ăn ở cơ thể người

Ngoài các giá trị dinh dưỡng thông thường, một số nhà khoa học đã cho rằng sữa lên men yaourt còn có chức năng làm chậm quá trình lão hóa và kéo dài tuổi thọ cho người sử dụng

Để kéo dài thời gian bảo quản và giảm chi phí cho việc vận chuyển, bảo quản sản phẩm, người ta có thể sử dụng quá trình thanh trùng hoặc tiệt trùng UHT sau qua trình lên men lactic trong quy trình công nghệ sản xuất một số dạng yaourt Khi đó, nhóm vi khuẩn lactic và các

vi sinh vật bị nhiễm vào sản phẩm sẽ bị tiêu diệt hoặc ức chế

I.2 I.2 NGUY NGUY NGUYÊ Ê ÊN LI N LI N LIỆ Ệ ỆU TRONG S U TRONG S U TRONG SẢ Ả ẢN XU N XU N XUẤ Ấ ẤT YAOURT T YAOURT

Sữa tươi Sữa cô

đặc

Sữa bột dưới dạng sữa hoàn

nguyên (reconstituted

milk)

Sữa tái chế (recombined

milk)

Hai chỉ tiêu hóa lý quan trọng của sữa nguyên liệu

là hàm lượng chất béo và hàm lượng chất khô không béo Lượng chất béo trong sữa sẽ được hiệu chỉnh nhờ quá trình chuẩn hóa để phù hợp theo yêu cầu của sản phẩm

C ò n l ư ợ ng ch ấ t kh ô kh ô ng b é o – theo quy đ ị nh c ủ a WHO/FAO – không được thấp hơn 8.2%

Các kết quả nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng khi tăng hàm lượng chất khô trong sữa nguyên liệu, đặc biệt là tăng hàm lượng casein và protein huyết thanh sữa thì sẽ làm cho cấu trúc khối đông trở nên bền và ổn định hơn, tránh được hiện tượng tách huyết thanh trong

Để thực hiện quá trình lên men yaourt, người ta sử dụng nhóm vi khuẩn lactic đồng hình Hai loại phổ biến

nh ấ t l à c ầ u khu ẩ n Streptococcus thermophilus

(Streptococcus salivarius ssp thermophilus) và trực khuẩn

Lactobacillus bulgaricus (Lactobacillus delbrueckii ssp bulgaricus)

Steptococcus thermophilus Lactobacillus bulgaricus

Một số tính chất của vi khuẩn lactic được sử dụng trong

sản xuất sữa yaourt

C á c nh à khoa h ọ c cho r ằ ng khi c ù ng nu ô i c ấ y

Streptococcus thermophiles v à Lactobacillus bulgaricus

trong môi trường sữa thì hiện tượng tương tác sinh học sẽ làm cho sự sinh trưởng của cả hai loài trở nên tốt hơn khi

so sánh với trường hợp nuôi cấy mỗi loài trong một môi trường riêng lẻ Vì Streptococcus thermophiles có hoạt tính enzyme protease rất thấp; trong khi đó, khả năng thủy phân protein bởi hệ protease của Lactobacillus bulgaricus thì tốt hơn

Do đó, sự sinh trưởng của trực khuẩn sẽ làm tăng nồng độ các peptide m ạch ng ắn v à acid amin t ự do ( đ ặc bi ệt l à valine) trong sữa, từ đó cung cấp nguồn cơ chất có chứa nito dễ hấp thu và thúc đẩy sự sinh trưởng của cầu khuẩn

Ng ư ợ c l ạ i, Streptococcus thermophiles s ẽ th ú c đ ẩ y qu á trình sinh trưởng của Lactobacillus bulgaricus thông qua việc hình thành acid formic

Khả năng sinh tổng hợp polysaccharide ngoại bào của vi khuẩn lactic sẽ ảnh hưởng có lợi đến cấu trúc của yaourt truyền thống và yaourt dạng khuấy Kết quả nghiên

c ứ u th ự c nghi ệ m cho th ấ y polysaccharide do vi khu ẩ n lactic sinh ra sẽ kết hợp với các thành phần protein sữa, từ

đó làm tăng độ nhớt và ổn định cấu trúc cho sản phẩm

Để tăng vị ngọt cho yaourt, người ta bổ sung đường (glucose, saccharose…) vào sữa trong quá trình chế biến Đường có thể bổ sung trực tiếp hoặc dưới dạng puree trái cây Đối với những sản phẩm dành cho người ăn kiêng, các nhà sản xuất dung chất tạo ngọt (sweetener), thông dụng nhất là aspartane.

Trái cây các loại như thơm, dâu, sori, táo… được

bổ sung vào yaourt thường dưới dạng puree Có hai dạng puree: puree tự nhiên (không có bổ sung thêm đường) và puree có bổ sung thêm đường đường Hàm lượng đường trong puree thường chiếm 50-55%

Một số sản phẩm yaourt còn được bổ sung thêm hương liệu và chất màu trong quy trình sản xuất Tùy theo tình hình của mỗi quốc gia mà bảng danh mục các phụ gia hương liệu và màu được phép sử dụng trong chế biến thực phẩm với liều lượng tối đa quy định có thể sẽ khác nhau.

Đối với một số sản phẩm, người ta có sử dụng chất

ổn định để yaourt có được cấu trúc, độ nhớt… theo yêu cầu Các chất ổn định thường sử dụng là gelatin, pectin, agar-agar… Chúng là những chất ưa nước và có thể liên kết với nước Loại chất ổn định và hàm lượng sử dụng tối

ưu cho từng sản phẩm sẽ được xác định bằng phương pháp thực nghiệm

Sữa nguyên liệu

Chuẩn hóa

Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô

Bài khí

Đồng hóa

Xử lý nhiệt

Cấy giống Hoạt hóa

Bao bì Hương liệu

Quy tr Quy trìììình c nh c nh cô ô ông ngh ng ngh ng nghệệệệ s s sả ả ản xu n xu n xuấ ấ ất s t s t sữ ữ ữa chua truy a chua truy a chua truyềềềền th n th n thố ố ống ng

Chu Chuẩ ẩ ẩn h n h n hó ó óa a

Mục

đích

Là quá trình hiệu chỉnh hàm lượng chất béo cho sản phẩm yaourt

Hàm lượng chất béo trong yaourt thành phẩm thường dao

S Sữ ữ ữa c a c a có ó ó h h hà à àm l m l m lư ư ượ ợ ợng ch ng ch ng chấ ấ ất b t b t bééééo o

th thấ ấ ấp p

S Sữ ữ ữa c a c a có ó ó h h hà à àm l m l m lư ư ượ ợ ợng ch ng ch ng chấ ấ ất b t b t bééééo o

cao

B ổ sung th ê m cream v à o

Lượng chất béo trong cream

tối thiểu không thấp hơn 12%,

thường dao động từ 35 - 40%

- Bổ sung sữa gầy

- Hoặc sử dụng quá trình ly tâm để tách bớt chất béo ra khỏi sữa

Phương pháp

Hi Hiệệệệu ch u ch u chỉỉỉỉnh h nh h nh hà à àm l m l m lư ư ượ ợ ợng ch ng ch ng chấ ấ ất kh t kh t khô ô

Tổng hàm lượng chất khô tối ưu cho quá trình lên men trong sản xuất yaourt là từ 14 – 16%

Th ô ng th ư ờ ng s ữ a t ư ơ i c ó h à m l ư ợ ng ch ấ t kh ô khoảng 11,5 – 12,7%

Để tăng 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 nhất định Thể tích

sữa sau quá trình cô đặc thường giảm đi từ 10

– 20% Khi đó, tổng hàm lượng chất khô trong

sưã sẽ tăng từ 1,5 – 3,0%

Gi Giả ả ải ph i ph i phá á áp t p t p tă ă ăng h ng h ng hà à àm l m l m lư ư ượ ợ ợng ch ng ch ng chấ ấ ất kh t kh t khô ô

Gi Giả ả ải ph i ph i phá á áp t p t p tă ă ăng h ng h ng hà à àm l m l m lư ư ượ ợ ợng ch ng ch ng chấ ấ ất kh t kh t khô ô

- 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 cô đặc vào sữa tươi

Gi Giả ả ải ph i ph i phá á áp t p t p tă ă ăng h ng h ng hà à àm l m l m lư ư ượ ợ ợng ch ng ch ng chấ ấ ất kh t kh t khô ô

- Xử lý sữa gầy bằng phương pháp siêu lọc (

ultra-filtration) hoặc thẩm thấu ngược (reverse osmosis) trên thiết bị phân riêng bằng membrane Dòng sản phẩm không qua màng (retentate) thoát ra từ thiết

bị phân riêng có hàm lượng chất khô cao sẽ được

sử dụng để làm nguyên liệu sản xuất yaourt

Trong phương pháp phân riêng bằng membrane, đối tượng nguyên liệu phải là sữa gầy vì các hạt cầu béo trong sữa

t ư ơ i nguy ê n kem th ư ờ ng g â y ra hi ệ n t ư ợ ng t ắ c ngh ẹ t membrane trong quá trình vận hành

Áp suất vận hành trong quá trình siêu lọc là 1 -10 bar Quá trình này sẽ tách một phần nước, đường lactose, các chất có chứa nitơ phi protein và khoáng ra khỏi sữa

Còn trong quá trình thẩm thấu ngược, áp suất vận hành dao động trong khoảng 30-60 bar Dòng permeate thu được từ quá trình thẩm thấu ngược có thành phần chủ yếu là nước và một số ion hòa tan có trong sữa

Kết quả thực nghiệm cho thấy khi xử lý nguyên liệu sữa gầy bằng membrane, yaourt thành phẩm có cấu trúc gel

ổn định và ngăn ngừa được hiện tượng tách huyết thanh trong quá trình bảo quản sản phẩm

Nếu bổ sung bột sữa gầy vào sữa tươi để hiệu chỉnh hàm lượng chất khô, sự khuấy trộn hỗn hợp sẽ làm gia tăng lượng khí hoà tan trong sữa Khi đó, trong quy trình sản xuất bắt buộc phải có quá trình bài khí.

Thông thường, đồng hoá được thực hiện ở áp lực

200 ÷ 250bar, nhiệt độ sữa từ 65 ÷ 70°C

Theo Luquet (1985), trong quy trình công nghệ sản xuất yaourt có hàm lượng chất béo thấp, các nhà sản xuất không nên bỏ qua giai đoạn đồng hóa sữa nguyên liệu Quá trình đồng hóa sẽ ảnh hưởng tốt đến cấu trúc micelle trong sữa và cải thiện cấu trúc gel của yaourt thành phẩm

X Xử ử ử l l lý ý ý nhi nhi nhiệệệệtttt

Tiêu diệt hoặc ức chế đến mức tối đa hệ vi sinh vật và các enzym có trong sữa

MỤC ĐÍCH

Trong quá tr ình l ê n men lactic, kh ố i đ ô ng đ ư ợ c h ì nh thành với cấu trúc ổn định, hạn chế sự thoát huyết thanh

ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản yaourt

Theo Bylund Gosta (1995), đ ó l à do β lactoglobulin – thành phần chính trong whey protein-đã tương t ác v ới k-casein trong c ấu tr úc micelle l àm c ải thiện cấu trúc đông của yaourt

-Quá trình xử lý nhiệt thường được thực hiện trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng hoặc ống lồng Chế độ xử lý là 90 – 95°C trong 3 – 5 phút

C Cấ ấ ấy gi y gi y giố ố ống ng ng vi khu vi khu vi khuẩ ẩ ẩn lactic n lactic

Thông thường, tỷ lệ giữa cầu khuẩn và trực khuẩn trong canh trường giống là 1:1 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

Để 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 90 - 95°C trong thời gian 30-45 phút Quá trình hoạt hoá 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 hoá được duy trì ở 43°C Quá trình được xem là kết thúc khi độ chua canh trường đạt 85 – 90°D

Trường hợp giống được sử dụng trong 6 giờ tiếp theo, ta chỉ cần làm lạnh canh trường về nhiệt độ 10 – 12°C Nếu thời gian bảo quản giống dài hơn 6 giờ, nhiệt độ canh trường nên được duy trì ở 5°C.

Cần chú ý là 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 sẽ diễn

ra đồng đều hơn

C Cá á ác qu c qu c quá á á tr tr trìììình kh nh kh nh khá á ácccc

Sau giai đoạn cấy giống vi khuẩn lactic vào môi trường sữa, tùy theo dạng sản phẩm yaourt cần thu nhận mà các quá trình sử lý tiếp theo trong quy trình sản xuất sẽ khác nhau

S Sả ả ản ph n ph n phẩ ẩ ẩm yaourt truy m yaourt truy m yaourt truyềềềền th n th n thố ố ống ng

Sau khi cấy giống vi khuẩn, môi trường sữa sẽ được đảo trộn đều và hiệu chỉnh nhiệt độ trong khoảng 43÷45°C rồi đưa ra thiết bị rót vào bao bì, đóng nắp Các thiết bị đều làm việc trong điều kiện vô trùng để tránh nhiễm vi sinh vật từ môi trường bên ngoài vào sữa Hiện nay người ta thường sử dụng loại bao bì nhựa với khối lượng sản phẩm 200g/bao bì cho loại yaourt truyền thống

- Tiếp theo, các bao bì chứa hỗn hợp sữa và giống vi khuẩn lactic được đưa vào phòng lên men Nhiệt độ lên men tối

ưu thường là 42÷43°C Mặc dù sữa được đựng trong các bao bì kín nhưng phòng lên men phải được vệ sinh sạch sẽ Người ta sử dụng không khí vô trùng có qua hệ thống lọc membrane để không 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 yaout thành phẩm Thông thường, quá trình lên men kết thúc sau 2,5-3,0 giờ Độ chua yaourt đạt 70÷80°D.

Với tỉ lệ trong trực khuẩn và cầu khuẩn trong canh trường sống ban đầu là 1:1, ta thấy tốc độ sinh trưởng của các cầu khuẩn luôn cao hơn so với trực khuẩn trong giai đoạn đầu của quá trình lên men yaourt, Walstra và cộng sự (1999) giải thích hiện tượng trên là do các trực khuẩn đã cung cấp một số yếu tố sinh trưởng cho quá trình phát triển và tăng sinh khối của cầu khuẩn

Khi tăng tỉ lệ canh trường giống sử dụng thì tốc độ hình thành acid lactic trong sữa sẽ gia tăng Các cầu khuẩn mẫn cảm với acid hơn các trực khuẩn Do đó, nếu thời gian lên men không đổi thì tỉ lệ các trực khuẩn trong sản phẩm sẽ chiếm ưu thế Ngược lại nếu giảm tỉ lệ giữa canh trường giống sử dụng thì thỉ lệ các cầu khuẩn trong yaourt sẽ cao hơn các trực khuẩn

T Tỉỉỉỉ l l lệệệệ canh tr canh trư ư ườ ờ ờng ng

gi giố ố ống s ng s ng sử ử ử d d dụ ụ ụng ng

Các trực khuẩn có nhiệt độ lên men tối ưu cao hơn đôi chút so với cầu khuẩn Do đó nếu nhiệt độ lên men của yaourt tăng cao hơn 45°C một chút thì tỉ lệ các trực khuẩn trong yaourt sẽ gia tăng Ngược lại nếu quá trình lên men diễn ra ở 40°C thì tỉ lệ các cầu khuẩn trong sản phẩm sẽ chiếm ưu thế.

Nhi Nhiệệệệt t t đ đ độ ộ ộ llllêêêên men n men

Trong quá trình lên men yaourt , một số sản phẩm phụ do

vi khuẩn lactic sinh ra sẽ ảnh hưởng tốt đến mùi vị của

s ả n ph ẩ m H à m l ư ợ ng c ủ a Acetaldehyde trong yaourt chủ yếu là do Lactobacillus bulgaricus sinh tổng hợp ra Acetaldehyde (Yaourt ch ứ a s ấ p x ỉ 10ppm) v à diacetyl (khoảng 0,8 đến 1,5ppm) là một cấu tử hương quan trọng trong yaourt.

Do vi khuẩn lactic trong lên men yaourt không chuyển hóa được citrate nên diacetyl được sinh tổng hợp chủ yếu

từ acid pyruvic có nguồn gốc từ quá trình lên men đường