Công nghệ sản xuất yagourt

Công Nghệ Sản Xuất Yaourt Chương 1: Nguyên liệu sữa bò tươi 1.1 Nguồn gốc nguyên liệu sữa bò: Sữa loại nguyên liệu cần thiết cho đời sống người, cho giá trị dinh dưỡng cao Giống bò Hà Lan cho sản lượng chất lượng sữa cao Việt Nam ta nhập giống bò lai tạo thành giống bò sữa ni nơng trại với sản lượng sữa cho khơng Hiện nay, bò sữa ni số nơi như: Củ Chi, Bình Dương, Đồng Nai…và phát triển trại bò lan dần tỉnh đồng sông Cửu Long như: Bến Tre, Cần Thơ… Mỗi ngày nơng trại ni bò sữa cung cấp hàng triệu lít sữa cho nhà máy, xí nghiệp Bò cho sữa đặng ngày nên ta thu hoạch sữa bò liên tục 365 ngày năm 1.2 Giới thiệu sơ lược nguyên liệu sữa bò: 1.2.1 Sơ lược sữa bò: Sữa chất lỏng sinh lý tuyến sữa tổng hợp từ hợp chất có máu Sữa có đầy đủ dinh dưỡng cần thiết cho phát triển thể Những chất có khả đồng hóa cao Vì vậy, từ lâu người biết sử dụng sữa loại thực phẩm bổ dưỡng cho thể, trẻ sơ sinh Trong sữa có số thành phần như: lipit, gluxit, protein, chất khống, vitamin Ngồi ra, có chất màu nhiều chất khác Trong chất trên, trừ nước chất bay chế biến chất lại gọi chất khơ sữa Hàm lượng chất khô sữa khoảng 10-20% tùy theo loại sữa Chất khô sữa nhiều giá trị thực phẩm cao, khơng kể đến lipit chất khơ sữa gọi chất khô không béo SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang - Cơng Nghệ Sản Xuất Yaourt Thành phần hóa học loại sữa không giống Chúng thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố thời kỳ tiết sữa, thành phần thức ăn, phương pháp vắt sữa, điều kiện chăn nuôi, sức khỏe, tuổi, độ lớn vật, loài, giống nhiều yếu tố khác Bảng 1.1 Thành phần hóa học sữa từ loại động vật khác nhau: Tổng Béo Protein Casein Lactose chất (%) (%) (%) (%) khơ(%) Bò 12.60 3.80 3.35 2.78 4.75 Dê 13.18 4.24 3.70 2.80 4.51 Cừu 17.00 5.30 6.30 4.60 4.60 1.2.2 Tính chất vật lý sữa bò tươi: Sữa chất lỏng đục Độ đục sữa chất béo, protein số chất khoáng sữa tạo nên Màu sắc sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng -Caroten có chất béo sữa Sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt Sữa gầy (sữa tách béo – skimmilk) thường ngả màu xanh nhạt Sữa bò có mùi đặc trưng vị nhẹ Sữa tươi có giá trị pH trung bình 6,6 Khi sữa bị nhiễm vi sinh vật nhóm vi khuẩn lactic, chúng chuyển hóa đường lactose sữa thành acid lactic làm giảm giá trị pH sữa Hàm lượng chất béo sữa cao tỷ trọng sữa thấp Tỷ trọng pH Tỷ nhiệt Điểm đông SVTH: Từ Ngân Trâm 1.028 – 1.038 (g/l) 6.5 – 6.8 0.93 -0.55 0C - Trang - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt Nhiệt độ sôi 100.2 0C Chỉ số khúc xạ 200C 1.35 Độ nhớt 1.7 – 2.5cp Độ acid tính độ Dornic – 0D 16 – 18 ( Decigram acid lactic/ lít sữa) 1.2.3 Thành phần hóa học sữa bò tươi: Sữa hỗn hợp với thành phần bao gồm nước, lactose, protein chất béo Ngồi ra, sữa chứa số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamine, hormone, chất màu khí Hàm lượng chất sữa dao động khoảng rộng phụ thuộc vào nhiều yếu tố chủng động vật ni, tình trạng sinh lý vật, điều kiện chăn nuôi (thành phần thức ăn gia súc, chế độ cho ăn, thời tiết…) Bảng 1.2 Sự thay đổi hàm lượng chất sữa bò (% khối lượng) Các thành phần Khoảng biến thiên Giá trị trung bình Nước 87,5 85,5  89,5 Tổng chất khô: 13,0 10,5  14,5 Lactose 4,8 3,6  5,5 Protein 3,4 2,9  5,0 Chất béo 3,9 2,5  6,0 Khoáng 0,8 0,6  0,9 1.2.3.1 Nước : thành phần chiếm chủ yếu sữa đóng vai trò quan trọng, dung mơi hòa tan chất hữu vơ cơ, mơi trường cho phản ứng sinh hóa Hàm lượng nước sữa chiếm 87% Phần lớn lượng nước sữa ngồi đun nóng Người ta làm bay nước sữa để chế biến thành sữa đặc, sữa bánh sữa bột sản phẩm dễ vận chuyển bảo quản sữa tươi SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt 1.2.3.2 Tổng chất khơ: hiểu hàm lượng chất lại sữa sau q trình khí làm bốc tồn lượng nước (dạng khơng liên kết) có sữa Đại lượng thường biểu diễn dạng phần trăm (%) khối lượng Chất khô không béo hiệu số tổng chất khô (TS) hàm lượng chất béo sữa Từ bảng 1.1, ta suy giá trị trung bình hàm lượng chất khơ khơng béo sữa bò 13,0 – 3,9 = 9,1% Đường lactose: lactose disaccharid phân tử glucose phân tử galactose liên kết với tạo thành Trong sữa đường lactose tồn hai dạng : Dạng -lactose monohydrate: C12H22O11.H2O Dạng -lactose khan: C12H22O11 Tỷ lệ hàm lượng -lactose monohydrate -lactose khan sữa phụ thuộc vào giá trị pH nhiệt độ sữa Chỉ có sữa động vật nguồn chứa lactose tự nhiên Ngồi lactose, sữa bò có glucose (hàm lượng trung bình 70mg/l), galactose (20mg/l) hợp chất glucid chứa nitơ N-acetyl glucosamine, N-acetyl galactosamine, acid N-acetyl neuraminic Tuy nhiên, hàm lượng chúng thấp, dạng vết Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến đổi thành sản phẩm caramen Vì khử trùng sữa, phần lactose bị caramen hóa nên màu sữa khử trùng thường sẫm sữa chưa khử trùng, đồng thời lactose kết hợp với nhóm amin protein sữa (casein) để tạo thành hợp chất melanoidin có màu sẫm Dưới tác dụng vi khuẩn lactic, lactose bị lên men thành acid lactic gọi trình lên men lactic Dưới tác dụng vi khuẩn propionic, acid lactic chuyển hóa thành acid propionic, acid acetic khí cacbonic Phản ứng sở trình chế biến số loại phômai Sự lên men SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt lactic ứng dụng rộng rãi vào sản xuất sản phẩm chế biến sữa sữa chua, phômai… Các hợp chất có chứa nitơ: Các hợp chất chứa nitơ sữa bò (100%) Protein (95%) Casein (7585%) s-casein -casein -casein -casein Phân đoạn protein micelle (đông tụ pH = 4.6) Các hợp chất chứa nitơ phi protein (5%): Acid amin tự Nucleotide Ure Acid uric Protein hòa tan (1525%): -lactoglobulin -lactalbumin Proteose-peptone Serum-albumin Immunoglobulin Phân đọan protein hòa tan (khơng đơng tụ pH = 4.6) Hình 1.3 Sơ đồ thành phần hợp chất chứa nitơ sữa Nhóm hợp chất hữu quan trọng sữa protein Các protein sữa protein hoàn thiện Trong thành phần protein sữa có tới 18 loại axit amin khác nhau, có đầy đủ axit amin khơng thay Valine, Leucin, Isoleucin, Methyonine, Treonine, Phenyalanine, Triptophan Lyzine Trong sữa có loại protein chủ yếu: casein chiếm khoảng 7585%, -lactalbumin chiếm khoảng 12% -lactoglobulin chiếm khoảng 6% tồn lượng protein sữa vài loại protein khác hàm lượng không đáng kể - Casein: Là thành phần protein chủ yếu có sữa Chúng tồn dạng micelle Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần lại loại casein khoáng (gồm calci, magie, phosphate citrate) Trong sữa có loại casein khác như: s-casein, -casein, -casein, -casein s-casein - SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt casein không tan sữa tươi Các protein chứa nhóm photphate (trong photpho chiếm khoảng 0,8% tồn casein) nhóm photphate kết hợp với ion Ca2+ Sự trung hòa phần lớn điện tích âm ngăn ngừa scasein -casein kết khối kết tủa - Protein hòa tan gồm : -lactoglobulin, -lactalbumin, peptone-proteose, immunoglobulin Ngồi ra, sữa có protein màng Hàm lượng chúng thấp Màng protein tạo nên lớp màng mỏng bao xung quanh hạt béo, góp phần làm ổn định hệ nhũ tương sữa -lactalbumin: gọi albumin sữa Hàm lượng -lactalbumin sữa không nhiều, khoảng 0,5-1,0% tùy theo loại sữa Trong sữa non có nhiều -lactalbumin sữa thường Khác với casein, -lactalbumin sữa dạng hòa tan Dưới tác dụng nhiệt độ cao -lactalbumin bị đông tụ Trong mơi trường acid, tăng nhiệt độ mức độ đông tụ nhanh Các enzym làm đông tụ casein khơng có khả làm đơng tụ lactalbumin Sau đơng tụ, -lactalbumin khả hòa tan lại nước, hòa tan lại vài loại dung mơi -lactoglobulin : gọi globulin sữa Hàm lượng lactoglobulin sữa khoảng 0,1-0,2% tùy loại sữa -lactoglobulin có nhiều sữa non dạng hòa tan Nó bị đơng tụ nhiệt độ tăng không bị đông tụ tác dụng enzym làm đông tụ casein Sau bị đơng tụ, -lactoglobulin khả hòa tan lại nước 1.2.3.3 Enzym : Là chất xúc tác phản ứng, có chất protein Sự có mặt enzym sữa nguyên nhân gây biến đổi thành phần hóa học sữa q trình bảo quản, từ giảm chất lượng làm hư hỏng sữa Tuy nhiên, số enzym có sữa lactoperoxydase, lysozym có vai trò SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt kháng khuẩn Chúng tham gia vào việc ổn định chất lượng sữa tươi trình bảo quản trước chế biến Hàm lượng vi sinh vật sữa cao thành phần enzym có sữa đa dạng họat tính enzym cao Lactoperoxydase: enzym ln có sữa động vật, tuyến vú tiết Enzym xúc tác phản ứng chuyển hóa oxy từ hydrogen peroxyde (H2O2) đến chất oxy hóa khác Enzym có pH tối thích 6,8 Trong sữa non, hàm lượng enzym thường cao Khi đun nóng sữa đến 80 oC vài giây, lactoperoxydase bị vơ hoạt Catalase: tìm thấy protein màng bao xung quanh hạt cầu béo Enzym xúc tác phản ứng phân hủy hydrogen peroxydase thành nước oxy tự Sữa tươi từ vật khỏe mạnh chứa lượng catalase thấp Sữa nhiễm vi sinh vật thường có họat tính catalase cao Catalase bị vô hoạt 75oC sau thời gian phút vô hoạt 65-68oC sau 30phút Lipase: người ta tìm thấy hệ enzym lipase sữa bò Chúng xúc tác thủy phân liên kết ester triglycerid giải phóng acid béo tự Sự thủy phân triglycerid làm tích lũy acid béo tự sữa Quá trình phân giải tiếp acid béo làm cho sữa có mùi khét mùi kim loại Phosphatase: Các phosphatase tìm thấy sữa chủ yếu thuộc nhóm phosphomonoesterase Chúng xúc tác phản ứng thủy phân liên kết ester acid phosphoric glycerin Có hai dạng phosphomonoesterase sữa : phosphatase kiềm phosphatase acid Phosphatase kiềm: có pH tối thích 9,6 Một tính chất đặc trưng phosphatase kiềm khả tái hoạt hóa Sau trình trùng, ta kiểm tra mẫu sữa khơng phát thấy hoạt tính phosphatase kiềm Tuy nhiên, sau thời gian bảo quản, sữa xuất trở lại hoạt tính enzym Người ta gọi tượng tái hoạt hóa SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt phosphatase kiềm đến chưa tìm lời giải thích rõ ràng tượng Để tránh tượng hoạt hóa phosphatase kiềm, ta cần làm lạnh nhanh sữa sau trình trùng bảo quản sữa nhiệt độ thấp (2oC) Một số nghiên cứu cho rằng, có mặt ion Ca 2+ Mg2+ thúc đẩy trình tái hoạt hóa enzym, ngược lại, ion Co 2+, Cu2+ Ni2+ lại kìm hãm tượng Phosphatase acid: enzym có pH tối thích 4,7 enzym bền nhiệt sữa Để vơ hoạt hoàn toàn, ta cần gia nhiệt sữa đến 96 oC giữ nhiệt độ thời gian tối thiểu phút Phosphatase acid bị vô hoạt NaF Lysozym: glucosaminidase (hay muramidase) có phân tử lượng khoảng 1400018000Da enzym bền nhiệt Lysozym xúc tác phản ứng thủy phân liên kết  acid muramic glucosamine mucopolysaccharide màng tế bào vi khuẩn, từ gây phân hủy tế bào Lysozym sữa bò hoạt động pH tối thích 7,9 Hàm lượng lysozym sữa bò trung bình 130g/l, khoảng 3000lần thấp sữa người (400mg/l) Protease: theo Humber Alais (1979) có hai loại enzym: protease acid protease kiềm tiết từ tuyến vú Chúng thường liên kết với casein bị kết tủa pH = 4,6 Các enzym protease xúc tác phản ứng thủy phân protein, tạo sản phẩm proteose-peptone, peptide acid amin tự Sản phẩm thủy phân -casein phân đoạn proteose-peptone có phân tử lượng khác Các protease acid có sữa có pH tối thích 4,0, protease kiềm hoạt động mạnh pH = 7,58,0 Chúng bị vơ hoạt hồn tồn 80oC sau 10 phút SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt 1.2.3.4 Lipid : Bảng 1.4 Thành phần lipid sữa bò Hàm lượng (% so với Thành phần tổng khối lượng Ghi lipid) Lipid đơn giản: 98,5 - Glyceride: triglyceride 9596 diglyceride 23 monoglyceride 0,1 - Cholesteride Là ester acid béo 0,03 cholesterol - Ceride Là ester acid béo 0,02 rượu cao phân tử Lipid phức tạp 1,0 Các hợp chất tan chất 0,5 béo: 0,3 - Cholesterol 0,1 - Acid béo tự 0,1 - Hydrocarbon vết - Vitamin A, D, E, K vết Bảng 1.5 Thành phần acid béo sữa Số % so với tổng Nhiệt độ Tên acid béo nguyên tử lượng acid béo nóng chảy C sữa (oC) Acid bão hòa: A butyric -7,9 3,0  4,5 A caproic -1,5 1,3  2,2 A caprylic +16,5 0,8  2,5 A capric 10 +31,4 1,8  3,8 A lauric 12 +43,6 2,0  5,0 A myristic 14 +53,8 7,0  11,0 SVTH: Từ Ngân Trâm Trạng thái vật lý nhiệt độ phòng Lỏng Lỏng Lỏng Lỏng/rắn Rắn Rắn - Trang - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt A palmitic A stearic A arachidic 16 18 20 25,0  29,0 Acid không bão hòa: A oleic A linoleic A linolenic A arachidonic 18 18 18 20 30  40 3,0  7,0 0,2 +62,6 +69,3 +75,0 +14,0 -5,0 2,0  3,0 Không lớn -5,0 -49,5 1.0 Rắn Rắn Rắn Lỏng Lỏng Lỏng Lỏng Không lớn 1.0 Hàm lượng acid béo khơng bão hòa sữa xác định số iod chất béo Chỉ số khúc xạ sữa thay đổi phụ thuộc vào thành phần định tính định lượng acid béo có sữa Đối với sữa bò, số khúc xạ dao động từ 4046 Nếu sữa chứa nhiều acid béo nóng chảy nhiệt độ cao lipid sữa có “cấu trúc cứng” Ngược lại, sữa chứa nhiều acid béo nóng chảy nhiệt độ thấp lipid sữa có “cấu trúc mềm” Lipid phức tạp gồm nhóm chính: - Nhóm 1: hợp chất với glycerol - Nhóm 2: hợp chất với sphingosine (C18H37NO2) Các chất béo sữa thường có dạng hình cầu, đường kính dao động từ 0,1  20m Trong 1ml sữa có khoảng 1015 tỷ hạt cầu béo Do đó, ta xem sữa hệ nhũ tương dầu nước Các hạt cầu béo bao bọc lớp màng lipo-protein tích điện âm Các màng có vai trò làm bền hệ nhũ tương sữa Các hạt cầu béo có thành phần chủ yếu glyceride, phospholipid protein Phân tử phospholipid có hai đầu: đầu ưa béo (không phân cực) tương tác với phân tử glyceride tâm cầu; đầu ưa nước (phân cực) kết hợp với màng protein bao xung quanh hạt cầu béo SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 10 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt  Nếu ta đưa giá trị pH 4,6 - điểm đẳng điện casein, làm tăng lực hút tĩnh điện phân tử với Khi đó, casein chuyển sang trạng thái không tan xuất khối đông tụ sữa Đơng tụ:  Vi khuẩn có mặt sữa biến đường lactose thành axit lactic, axit lactic sinh làm giảm pH Khi điểm đẳng điện casein điểm tương ứng pH4,6 xảy q trình kết tụ để tạo gel có tính thấm, độ đàn hồi… Các yếu tố ảnh hưởng:  Giống vi sinh vật  Số lượng vi sinh vật  Nhiệt độ  Thời gian Phương pháp thực hiện: Sát trùng ca inox, muỗng, kéo cách đốt với cồn Dùng kéo sát trùng cắt bịch sữa tươi tiệt trùng khơng đường gói men cho vào ca inox, dùng muỗng khuấy cho tan sữa Đổ men vào bồn, bật khuấy 15 phút để đảo trộn đồng dung dịch, sau tắt khuấy Bắt đầu trình ủ Thời gian ủ tính từ lúc tắt khuấy  Thời gian lên men: -  Nhiệt độ lên men:430C  pH = 4,5 SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 40 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt Khi pH đạt 4,5 mở khuấy, mở lạnh Làm lạnh xuống H2SO4-NH2 + R(COOH)6 SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 51 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt Cho rượu isoamilic vào để tạo thành este tách hoàn toàn chất béo H2SO4 + C5H11OH = (C5H11O)2SO2 + 2H2O Hình 3.10 Mỡ kế a Mỡ kế b Thang chia độ mỡ kế 3.6 Các cố thường gặp cách khắc phục sản xuất yaourt: Công đoạn Nguyên liệu Sự cố Sữa tươi Nguyên nhân Khắc phục nguyên Do bò ăn thiếu chất Trong quy trình liệu nơng dân dinh dưỡng chế biến, cân mang đến nhà máy có tiêu cách thêm độ khô, hàm lượng bột sữa gầy hay béo không đạt sữa đặc… hàm lượng Sữa tươi sau Do áp suất đồng hóa Kiểm tra áp suất thời gian bị tách khơng đạt thiết bị đồng béo hóa đến đạt Sữa tươi sau Do sữa máy Điều chỉnh nhiệt qua máy lâu nhiệt độ độ lưu lương trùng bị cháy trùng vượt mức dòng sữa qua khét SVTH: Từ Ngân Trâm cho phép - Trang 52 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt Lên men Quá trình lên men Giống yếu Kiểm tra lại chất diễn chậm lượng đầu vào Giống giống Nhiệt độ bồn lên men Điều chỉnh bồn lên thấp men nhiệt độ 430C Quá trình lên men Nhiệt độ bồn lên men Kiểm tra điều diễn mãnh liệt cao chỉnh nhiệt độ cho thích hợp Khâu đóng Mép nắp hộp Nhiệt gói khơng kín độ ép nắp Tùy trường hợp không đạt ( cao điều chỉnh nhiệt độ Bề mặt nắp bị nhăn hay thấp ) ép cho thích hợp nhúm, biến dạng Sản phẩm Sữa chua không Do áp suất thiết bị Điều chỉnh áp súât mịn, bị tách lớp đồng hóa thấp thiết bị đồng hóa đến đạt pH sữa chua giảm Do nhiệt độ sữa chua Kiểm tra điều nhanh khâu chiết thành phẩm bồn chỉnh nhiệt độ rót, đóng gói chiết rót cao bồn chiết rót 14 - 200C Chương 4:Kết luận kiến nghị 4.1 Kết luận: Qua trình thực đồ án tốt nghiệp, thu thập tài liệu để giải tổng hợp vấn đề đặt đề tài, rút kết luận sau: SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 53 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt  Quá trình lên men tốt sản phẩm đạt chất lượng cao sản phẩm phải đạt pH = 4,6  Trong suốt trình cần giữ nhiệt độ ổn định, nhiệt độ thích hợp cho q trình lên men: 43 - 45oC  Chất lượng giống vi khuẩn Lactic lên men yaourt phải có độ chủng cao, hoạt tính cao  Thời gian bảo quản thích hợp để sản phẩm giữ chất lượng ổn định 45 ngày – 5oC  Đảm bảo nồng độ chất khô ban đầu dịch sữa lên men 4.2 Kiến nghị: Yaourt sản phẩm có từ lâu đời thị trường Việt Nam, số người lạ Ngồi việc sử dụng thơng thường, yaourt quan tâm loại dược phẩm chữa bệnh có lợi cho sức khỏe Yaourt chứa tố chất cần thiết cho thể Nó thích hợp cho lứa tuổi, đặc biệt trẻ em, người bệnh người già Để góp phần nâng cao giá trị và đa dạng hóa sản phẩm, tạo điều kiện cho Yaourt ngày quen thuộc gần gũi với người tiêu dùng Việt Nam, sản phẩm cần nghiên cứu tiếp vấn đề sau đây:  Bổ sung loại dịch quả, thạch trái cây… để đa dạng hóa sản phẩm  Nghiên cứu biện pháp kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 54 - ... 30 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt Nước, sữa tươi, bột sữa gầy, bơ, chất ổn 65C định Nước, bột sữa gầy Trộn tuần hoàn Lọc Trộn tuần hoàn 60-700C 150bar Cặn 40-450C Lọc Chương 3: Công nghệ sản xuất. .. chế biến số loại phômai Sự lên men SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt lactic ứng dụng rộng rãi vào sản xuất sản phẩm chế biến sữa sữa chua, phômai… Các hợp chất có chứa nitơ:... - Trang 12 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt vật Để tồn môi trường sữa, vi khuẩn lactic tổng hợp lượng ATP từ chất lactose Acid lactic sản phẩm sinh từ trình tổng hợp lượng Dựa vào nhóm sản phẩm tổng