Đang tải... (xem toàn văn)
Kết cấu nông dung giáo trình Công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm sữa gồm 3 chương, phần 1 giáo tình gồm 2 chương đầu: Chương 1 Sữa nguyên liệu; chương 2 Kỹ thuật bảo quản và sơ chế sữa. Đây là một trong những giáo trình chuyên môn trọng tâm trong chương trình đào tạo Trung học chuyên nghiệp ngành chế biến và bảo quản thực phẩm và là tài liệu tham khảo cho các ngành có liên quan.
Lời mở đầu ó t lõu ngi ó bit dùng sữa sản phẩm từ sữa nhƣ loại thực phẩm thiết yếu ngày Qua trình phân tích thành phần dinh dƣỡng ngƣời ta thấy sữa hợp chất giàu dinh dƣỡng cần thiết ngƣời tính hài hòa cân đối Sữa ngồi cung cấp acid amin thiết yếu, acid béo khơng no, vitamin chất khống cung cấp lƣợng calci dồi Sữa có lƣợng lớn chất nhƣ protein, đƣờng, chất béo, vitamin, số muối khoáng….đặc biệt chúng dƣới dạng dễ hấp thụ thể ngƣời Các sản phẩm từ sữa, dạng rắn nhƣ mát với kết cấu hình thù tính cảm vị đặc trƣng mang phong vị xứ sở, quê hƣơng, dạng hạt đơn điệu nhƣ loại sữa bột; dạng đặc mịn có thêm hƣơng vị hoa (dâu, cam ) nhƣ loại sữa chua, dạng lỏng nhƣ loại sữa tiệt trùng,sản phẩm chủ yếu chất béo (cream) nhƣ loại bơ, dạng đặc có pha thêm chất khác nhƣ sữa đặc có đƣờng… Cùng với phát triển ngành công nghiệp thực phẩm, công nghệ chế biến sữa phát triển mạnh mẽ, từ nhà cung cấp nƣớc nƣớc với nhiều mặt hàng đa dạng, phong phú Để đạt đƣợc thành tựu nhƣ ngày ngành sữa Việt Nam, yếu tố lý giải phải kể tới chất lƣợng sống ngƣời dân không ngừng tăng lên, xu hƣớng tiêu dùng thay đổi, nhận thức giá trị dinh dƣỡng sữa tới sức khỏe trẻ em, ngƣời già đƣợc quan tâm hơn… Vì thế, mức tiêu dùng sữa sản từ sữa không ngừng tăng trƣởng, doanh thu doanh nghiệp chế biến, phân phối sữa tăng lên ngày Mặt khác, sách, mục tiêu tầm vĩ mô nhà nƣớc đối vối ngành chăn ni bò sữa, chế biến kinh doanh sữa sản phẩm yếu tố thúc đẩy mạnh mẽ phát triển đơn vị chế biến Các doanh nghiệp chế biến sữa đời tăng lên nhanh qui mô số lƣợng Tuy nhiên sản lƣợng sữa chƣa đáp ứng cách đầy đủ nhu cầu Nhƣ ta biết sữa thực phẩm giàu chất dinh dƣỡng nên môi trƣờng thuận lợi cho phát triển vi sinh vật Chính vậy, việc bảo quản sữa tƣơi khó khăn, thời gian phá hủy ngắn, sữa dễ hƣ hỏng điều kiện mơi trƣờng bên ngồi Để khắc phục nhƣợc điểm này, ta phải chế biến sữa thành sản phẩm khác nhƣ: sữa trùng, sữa chua, sữa tiệt trùng… nhằm kéo dài thời gian bảo quản, tăng thêm giá trị dinh dƣỡng, cảm quan cho sữa đáp ứng nhu cầu, thị hiếu ngƣời công nghệ tiên tiến nƣớc phát triển giới nhƣ Italia, Thụy điển, Đan Mạch, Hà Lan… Trong năm gần đây, nhờ thực nhờ đổi sách, đầu tƣ tăng cƣờng nghiên cứu ứng dụng khoa học công nghệ mà ngành chăn ni nƣớc ta có bƣớc tăng trƣởng nhanh, cung cấp cho xã hội khối lƣợng sản phẩm lớn đa dạng chủng loại Từ sản xuất mang tính tự cấp, tự túc đến sản phẩm chăn ni trở thành hàng hố, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ nƣớc mà có khối lƣợng lớn để xuất Để trở thành hàng hố có giá trị, ngồi việc sản xuất sản phẩm có chất lƣợng tốt việc áp dụng công nghệ bảo quản chế biến phù hợp nhằm ổn định nâng cao chất lƣợng sản phẩm, đáp ứng đƣợc nhu cầu thị hiếu ngƣời tiêu dùng So với nƣớc tiên tiến nƣớc khu vực, công nghệ chế biến sản phẩm chăn ni nƣớc ta chậm phát triển Chúng ta thiếu không phƣơng tiện, thiết bị kỹ thuật mà thiếu tài liệu khoa học qui trình cơng nghệ chế biến, đặc biệt tài liệu giảng dạy trƣờng trung học chuyên nghiệp công nhân kỹ thuật để đào tạo nguồn nhân lực lĩnh vực Để góp phần nhỏ vào việc đào tạo đội ngũ cán kỹ thuật thuộc lĩnh vực bảo quản chế biến sản phẩm chắn nuôi chúng tôi, cho đời giáo trình “C«ng nghƯ chế biến sữa sản phẩm sữa” Do thời lƣợng mơn học có hạn nên phạm vi giáo trình chúng tơi tập trung giới thiệu kiến thức công nghệ bảo quản chế biến sản phẩm sữa thịt, cá loại sản phẩm thông dụng, chiếm tỷ trọng lớn sản phẩm chăn ni Đây giáo trình chun mơn trọng tâm chƣơng trình đào tạo Trung học chuyên nghiệp ngành Chế biến bảo quản thực phẩm tài liệu tham khảo cho ngành có liên quan Kết cấu giáo trình: Chƣơng 1: Sữa nguyên liệu Chƣơng 2: Kỹ thuật bảo quản sơ chế sữa Chƣơng 3: Kỹ thuật chế biến sữa Mặc dù đễ cố gắng, nhƣng chắn không tránh khỏi có thiếu sót Tập thể tác giả kính mong nhận đƣợc đóng góp bạn đồng nghiệp ngƣời đọc giáo trình Tác giả Trịnh Thị Thu Phương Chương I SỮA NGUYÊN LIỆU Mục tiêu: Cung cấp cho học sinh kiến thức đặc điểm cấu tạo, thành phần hoá học tính chất đặc trƣng sữa có liên quan đến công nghệ bảo quản chế biến Nội dung: Chƣơng giới thiệu thành phần hoá học giá trị dinh dƣỡng sữa, số tính chất lý hoá đặc trƣng sữa, yếu tố ảnh hƣởng tới thành phần chất lƣợng sữa, phƣơng pháp kiểm tra đánh giá chất lƣợng sữa (bao gồm độ axit, độ tƣơi, tiêu vi sinh vật, tạp chất học,…) kỹ thuật vắt sữa, vận chuyển thu nhận sữa Trọng tâm chƣơng phƣơng pháp kiểm tra đánh giá chất lƣợng sữa thực hành xác định số tiêu lý hoá sữa nguyên liệu trƣớc đƣa vào chế biến I TÌNH HÌNH TIÊU THỤ VÀ SẢN XUẤT SỮA Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI Tình hình tiêu thụ sản xuất sữa Việt Nam Năm 2006 Việt Nam thức nhập tổ chức thƣơng mại giới WTO Việt Nam giai đoạn tăng trƣởng phát triển kinh tế mạnh mẽ kéo theo mức thu nhập, mức sống ngƣời dân đƣợc cải thiện rõ rệt Vì sữa sản phẩm làm từ sữa gần gũi với ngƣời dân Nếu trƣớc năm 90 kỷ trƣớc có 1-2 nhà sản xuất, phân phối sữa, chủ yếu sữa đặc sữa bột (nhập ngoại) Hiện thị trƣờng sữa Việt Nam có gần 20 hãng nội địa chế biến thành 500 loại sản phẩm khác có ngành sản xuất Sản xuất sữa tƣơi ( trùng tiệt trùng ) Sản xuất sữa chua ( uống ăn ) Sản xuất sữa bột Sản xuất bơ phomat Tổng lƣợng tiêu thụ sữa Việt Nam liên tục tăng mạnh với mức từ 15 – 20% năm, theo dự báo đến năm 2010 mức tiêu thụ sữa thị trƣờng tăng gấp đôi tiếp tục tăng gấp đôi vào năm 2020 Về mức tiêu thụ sữa trung bình Việt Nam khoảng 10-12 kg/ngƣời/năm, tức tăng gấp 12 lần so với năm đầu thập niên 90 kỷ trƣớc Mức tiêu thụ sản phẩm sữa nƣớc ta Cục Khuyến nông - Khuyến lâm (Bộ NNPTNT) thống kê đƣợc 2009 Năm 1980-1985 1995 1998 2000 2002 2010 Lƣợng sữa (kg/năm) 0.47 2.05 6.5 7.0-8.0 10-12 Bảng 1.1 Mức tiêu thụ bình quân người/năm Việt Nam (kg/năm) Vì thế, mức sử dụng sữa sản phẩm từ sữa không ngừng tăng trƣởng, doanh thu doanh nghiệp chế biến, phân phối sữa tăng lên ngày Mặt khác, sách, mục tiêu tầm vĩ mô nhà nƣớc ngành chăn ni bò sữa, chế biến, kinh doanh sữa sản phẩm yếu tố thúc đẩy mạnh mẽ phát triển đơn vị chế biến, doanh nghiệp chế biến sữa đời tăng lên nhanh quy mô số lƣợng Tuy nhiên nay, chƣa đáp ứng cách đầy đủ nhu cầu đó,ở nƣớc ta nguồn sữa tƣơi nguyên liệu hạn chế Để giải vấn đề trên, nƣớc ta phát triển nhiều vùng chăn ni bò sữa có quy mơ lớn nhƣ: Mộc Châu, Lâm Đồng, Tp Hồ Chí Minh, Ba Vì, Hà Nội Cơng ty cổ phần thực sữa TH xây dựng trang trại chăn nuôi Nghĩa Đàn – Nghệ An, với giống bò tốt cho suất cao nhƣ: Bò Hà Lan với suất: 3.000 3.500 lít sữa/chu kỳ Bò Sind với suất: 1.600 1.800 lít sữa/chu kỳ Bò Hà Lan Sind với suất: 2.500 lít sữa/chu kỳ Theo tổng cục thống kê năm 2008 nƣớc có tổng đàn bò sữa 107.983 con, bò sữa 65.104 tổng sản phẩm sữa 320 ngàn sữa/năm đáp ứng đƣợc 38 40% nhu cầu tiêu thụ sữa Vịêt Nam chiến lƣợc phát triển chăn nuôi đến năm 2020, Bộ NN&PTNT đề mục tiêu tăng đàn bò sữa lên 400500 ngàn con, tƣơng lai đáp ứng đƣợc 50% nhu cầu sữa tiêu thụ nƣớc 2.Tình hình sản xuất tiêu thụ sữa giới Trong lĩnh vực chế biến thực phẩm, công nghiệp chế biến sữa ngành có trình độ đại Trải qua thời gian, với phát triển khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp sữa không ngừng phát triển Sữa đƣợc sản xuất tiêu thụ hầu hết nƣớc giới, đặc biệt nƣớc phát triển nhƣ: Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ, Hà Lan, Newzeland, Canada … Đây nƣớc đứng đầu giới sản lƣợng sữa công nghệ chế biến sữa, hàng năm nƣớc xuất lƣợng lớn sữa dƣới dạng sữa bột Châu Á khơng thụ sữa lớn mà nơi nhập sữa nhiều giới (chiếm 50% tổng sản lƣợng sản phẩm sữa) thu nhập tăng nhanh q trình thị hóa làm tăng nhu cầu tiêu thụ sữa Hai thị trƣờng phát triển mạnh Ấn Độ Trung Quốc với sản lƣợng hàng năm tƣơng đƣơng với mức tiêu thụ từ 116 thị trƣờng khác giới Sản lƣợng sữa tăng khoảng 1.4 tỷ lít Ấn Độ từ năm 2006 – 2007, đạt mức 50 tỷ lít năm 2007 Tại Trung Quốc 1.7 tỷ lít, đạt mức 17.5 tỷ lít năm 2007 Tại khu vực Tây Âu Bắc Mỹ việc uống sữa ngƣời dân cao ổn định Sản lƣợng sữa gia tăng mạnh số kinh tế nhƣng chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu thị trƣờng sau bảng thống kê mức độ tiêu thụ sữa số quốc gia STT Tên nước Tiêu thụ sữa (kg/người/năm) 2007 2008 2009 Trung Quốc 31,2 32,7 34,2 Inđônesia 9,9 10,8 10,7 Iran 111,0 112,2 112,0 Nhật Bản 74,4 73,6 74,5 Hàn Quốc 55,7 55,6 55,4 Singapore 87,0 83,3 58,8 Thái Lan 22,8 21,2 22,1 Thổ Nhĩ Kỳ 164,9 164,4 165,8 Việt Nam 11,6 12,1 12,7 10 Ai Cập 73,6 72,1 68,7 11 Mexico 121,1 124,4 125,0 12 Argentina 215,7 224,2 233,3 13 Brazil 141,6 141,5 149,9 14 Canada 252,3 255,3 252,2 15 Hoa Kỳ 275,3 272,6 271,2 16 Liên bang Nga 244,9 248,1 251,1 17 Ukraina 247,3 238,1 228,3 18 Australia 314,3 309,9 305,9 19 New Zealand 1047,0 1255,8 1186,0 Bảng 1.2 Mức tiêu thụ sữa đầu người số nước giới Từ ta thấy đƣợc mức tiêu độ tiêu thụ sữa bình quân ngƣời/năm Việt Nam thấp so với giới Theo khảo sát nƣớc ta, dân số hàng năm tiếp tục tăng, tốc độ tăng trƣởng kinh tế bình quân nƣớc ta đạt từ 7- 8%/năm, với mức thu nhập nhƣ mức sống ngƣời dân ngày đƣợc nâng lên Việt Nam uống 10-12 lít sữa/năm, sản lƣợng sữa bình quân hàng năm theo đầu ngƣời Châu Âu đạt 350 – 400 lít/ngƣời/năm Còn Châu Á, phát triển muộn nhƣng sản lƣợng tăng ngày cao nhƣ Singapore sản lƣợng trung bình 83,3lít/ngƣời/năm (năm 2008) 58,8lít/ngƣời/năm (năm 2009) Thái Lan 21,2 lít/ngƣời/năm (năm 2008) 22,1lít/ngƣời/năm (năm 2000).Trong nƣớc Mỹ, Nga, Nhật Bản, Australia, New Zealand sản lƣợng tiêu thụ sữa lớn II THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ GIÁ TRỊ DING DƢỠNG CỦA SỮA Sữa chất lỏng màu trắng, đục, có độ nhớt lớn hai lần so với nƣớc, có vị đƣờng nhẹ có mùi rõ nét Về phƣơng diện hoá lý ngƣời ta coi sữa nhƣ thể keo gồm cầu béo có đƣờng kính từ 3-5àm mixen protein có đƣờng kính gần 0,1àm pha phân tán nƣớc Trong sữa có hai chất chất khơ nƣớc hai chất thành phần lí hố có liên quan chặt chẽ với Nếu thay đổi thành phần thay đổi tính chất sữa Thành phần sữa thay đổi nhiều nguyên nhân khác nhau, mà giới hạn chênh lệch thành phần có ảnh hƣởng lớn tới trình sơ chế chế biến Hiện ngƣời ta tìm thấy sữa có tới gần 100 chất khác có đạm, mỡ, đƣờng, vitamin, khống, men Trong sữa có đầy đủ 20 loại axit amin mà có 1112 loại axit amin khơng thay thế, 18 loại axit béo (mỡ thực vật có 57 loại), 25 loại muối khoáng, 12 loại vitamin, 10 loại men, loại đƣờng số loại nguyên tố vi lƣợng Có thể nói sữa loại thực phẩm có đầy đủ chất quan trọng phát triển thể ngƣời loại thực phẩm thay sữa mẹ nuôi dƣỡng trẻ sơ sinh ngày đầu sinh Thành phần hoá học giá trị dinh dƣỡng sữa phụ thuộc vào giống gia súc, tuổi, chế độ dinh dƣỡng, chế độ chăm sóc, kỹ thuật vắt lấy sữa Thành phần hoá học số loại sữa đƣợc trình bày bảng 1.1 Loại sữa Nƣớc Chất Chất khô béo Protein Casein Whey Lactose Tro Protein Sữa 87,5 12,5 4,0 0,9 0,3 0,6 7,0 0,2 ngƣời 87,5 12,5 3,8 3,3 2,7 0,6 4,7 0,7 Bò 82,8 17,2 7,4 3,8 3,2 0,6 4,8 0,8 Trâu 85,2 14,8 5,6 3,8 3,1 0,7 4,8 0,7 Dê 80,7 19,3 7,4 5,5 4,6 0,9 4,8 1,0 Cừu 88,8 11,2 1,9 2,5 1,3 1,2 6,2 0,5 Ngựa Bảng 1.3 Thành phần hoá học số loại sữa Nguồn: B Simosen, R Hamm and Rogowski Trong bảng 1.1 cho thấy, sữa loại động vật khác có thành phần hố học khác Sữa cừu có hàm lƣợng protein chất béo cao nhất, tiếp sữa trâu Căn vào thành phần hoá học mùi vị mà ngƣời ta sản xuất sản phẩm sữa đặc trƣng từ loại sữa đó, ví dụ nhƣ sữa chua kumis từ sữa dê,… Hình 1.1 Thành phần hố học số loại sữa Phổ biến giới có Việt nam sữa bò Vì vậy, nội dung đề cập đến sữa bò đƣợc gọi đơn giản sữa Thành phần hố học trung bình lít sữa sữa bò đƣợc ghi bảng 1.2 Nước 1.1 Nước tự Nƣớc tự chiếm 9697% số lƣợng nƣớc có sữa Nƣớc tự có ý nghĩa quan trọng việc sản xuất sản phẩm sữa nhƣ tính chất lí hố phát triển vi sinh vật Lƣợng nƣớc tách đƣợc q trình đặc, sấy khơng có liên kết hố học với chất khô 1.2 Nước liên kết No Thành phần Trọng lƣợng (g) Thành phần tạo hình cung cấp lƣợng 900-910 Nƣớc 35-45 Chất béo 35-36 Hợp chất chứa nitơ 47-52 Lactoza 9,0-9,1 Chất khoáng trạng thái có vết Chất xúc tác sinh học - Sắc tố - Enzim - Vitamin 4-5% thể tích sữa Chất khí hồ tan khỏi vú - Khí cacbonic - Khí o xy - Khí nitơ Bảng 1.4 Thành phần hố học trung bình lít sữa bò Nƣớc liên kết có ít, khoảng 34%, vi sinh vật phát triển nƣớc liên kết Hàm lƣợng nƣớc liên kết phụ thuộc vào thành phần phần trăm hệ keo: protein, phosphatit, polysacarit Nƣớc liên kết thƣờng đƣợc gắn với nhóm nhƣ: -NH2,-COOH, OH, = NH,-CO-NH-,… Hàm lƣợng nƣớc liên kết sản phẩm sữa khác nhau: sữa gầy có 2,13-2,59%, sữa đầu có 4,15%, nƣớc tách q trình sản suất bơ có 1,75% Nƣớc liên kết đóng băng nhiệt độ nhỏ 0C, khơng hoà tan muối, đƣờng Dạng đặc biệt nƣớc liên kết nƣớc kết tinh với lactoza dƣới dạng C12H22011.H2O Chất khô Chất khô sữa bao gồm tất chất lại, trừ nƣớc Có thể xác định hàm lƣợng chất khô sau sấy sữa 102105oC đến trọng lƣợng khơng đổi tính tốn theo công thức thực nghiệm sau đây: - Công thức Richmond: S =1,21M+0,25a+0,66 (1.1) - Công thức Fleischman: S 1,2 M 266,5a 1 a (1.2) S- hàm lƣợng chất khô sữa,%; M- hàm lƣợng chất béo %; a- tỷ trọng sữa theo độ lactometer 2.1 Lipit Lipit sữa (mỡ sữa) thành phần quan trọng sữa Về mặt dinh dƣỡng, mỡ sữa có độ sinh lƣợng cao (cứ 1g chất béo cho 9,3kcal) Trong mỡ sữa có 20 loại axit béo số loại vitamin hoà tan chất béo (A, D, E) Thành phần hoá học mỡ sữa gồm có: glyxerit, photphatit, glycolipit Glyxerit thành phần mỡ sữa với tỷ lệ 98-99% Nó đƣợc tạo thành từ glyxerin axit béo Cơng thức hố học nhƣ sau: CH2 OO CR1 CH2 – OO CR2 CH2 – OO CR3 Trong đó: R1, R2 R3 gốc loại axit Các axid béo có mạch cacbon đa dạng, từ C4 ữ C24, gồm axit béo no khơng no có nối đơi Ví dụ, palmitic (C18:1), oleic (C12:1), leolinic (C18:3) arachindonic (C20: 4) Phosphatit glicolipit đóng vai trò quan trọng việc tạo thành màng 10 đối 2kg/cm2, nhiệt độ sôi nƣớc 120oC, áp suất tuyệt đối 3kg/cm2, nhiệt độ sôi nƣớc 133oC Khi độ cao cột nƣớc hai nhánh 10m áp suất ngăn 1at, nhiệt độ ngăn 120oC Khi tăng độ cao cột nƣớc làm giảm thể tích tăng áp suất ngăn 2, nhờ làm tăng nhiệt độ Vì vậy, để điều chỉnh nhiệt độ trùng ngƣời ta điều chỉnh độ cao mức nƣớc hai nhánh Hình 2.7 Thiết bị tiệt trùng liên tục sản phẩm đóng gói Carvallo Băng tải xích vận chuyển đồ hộp vào nhánh 1, sản phẩm đƣợc làm nóng dần vào ngăn để trùng, qua nhánh đƣợc làm nguội dần đến ngăn làm nguội hẳn đƣợc đƣa Việc điều chỉnh thời gian trùng đƣợc thực cách thay đổi tốc độ băng chuyền Nhiệt độ trùng thiết bị 115 126oC, suất 200 300 hộp /ph - Thiết bị tiệt trùng sản phẩm sữa khơng đóng gói đƣợc thực cách phun tơi sữa vào dòng nƣớc nhiệt Trên hình 2.7 sơ đồ nguyên lý hoạt động thiết bị tiệt trùng Laguilharre (Pháp) Sữa đƣợc bơm đẩy vào hệ thống đun nóng dạng ống đƣợc đun nóng đến nhiệt độ khoảng 750C Tiếp theo sữa đƣợc đƣa vào hệ thống tiệt trùng áp suất thƣờng nhờ hệ thống ống dẫn phận phun sữa 10 sữa đƣợc trùng nhiệt có nhiệt độ 1400C Sau đó, sữa tiếp tục đƣợc đƣa vào hệ thống tiệt trùng chân không nhờ hệ thống ống dẫn 12 phận phun sữa 13 58 Hơi nƣớc hệ thống tiệt trùng chân không đƣợc bơm chân không hút đƣa qua hệ thống đun nóng để gia nhiệt cho sữa ban đầu nhằm tiết kiệm nhiệt thiết bị tiệt trùng chân không 3, sữa đƣợc làm nguội trung gian đến nhiệt độ 750C, sau đƣợc bơm ly tâm đƣợc đƣa vào giàn làm lạnh đến Sau khỏi hệ thống sữa có nhiệt độ từ 5-80C Năng suất thiết bị đạt tới 10000 lít sữa /h Hình 2.8 Thiết bị tiệt trùng Laguilharre 1- hệ thống ống đun nóng; 2- hệ thống tiệt trùng áp suất thƣờng; 3- hệ thống tiệt trùng chân không; 4,5- hệ thống làm lạnh; 6, 7- bơm sữa; 8- bơm chân không; 9,12- hệ thống ống dẫn sữa; 10,13- phận phun sữa; 11- ống dẫn Thiết bị tiệt trùng TA Flex 10 THE Designed by: Tetra Pak Dairy & Beverage System AB Khí nén: bar Hơi nóng:6-7 bar Xuất xứ: Thụy Điển Năm sản xuất: 2006 Hình 2.9 Thiết bị tiệt trùng UHT 59 Hình 2.10 Bộ phận trao đổi nhiệt tiệt trùng Nguyên tắc hoạt động : Sữa sau đƣợc đồng hóa đƣợc bơm vào khoang tiệt trùng, sữa đƣợc nâng nhiệt đến nhiệt độ tiệt trùng, nhờ hệ thống nƣớc nóng ngƣợc chiều, với chế độ tiệt trùng: 1390C/ 3s Sau tiệt trùng sữa đƣợc bơm chuyển qua khoang làm lạnh xuống nhiệt độ 25 – 300C Sau sữa tiếp tục đƣợc bơm chuyển vào thiết bị chứa vơ trùng chuyển sang rót Phân ly sữa 4.1 Mục đích phân ly sữa Ngƣời ta tiên hành phân ly sữa để thu đƣợc cream sữa gầy (phân ly để tách chất béo) cream sữa có hàm lƣợng chất béo định sẵn (phân ly để tiêu chuẩn hoá chất béo) Cream thu đƣợc nguyên liệu cho trình sản xuất cream lên men (cultured, sour cream), sản xuất bơ để tiêu chuẩn hoá chất béo cho sản phẩm khác Còn sữa gầy đƣợc sử dụng sản xuất sản phẩm nhƣ sữa chua gầy, sữa bột gầy,… 4.2 Nguyên lý phân ly sữa Nguyên lý làm việc máy dựa vào lực ly tâm cho khối chất lỏng quay trống phân ly Do có khác khối lƣợng riêng mỡ sữa gầy (plasma), dƣới tác dụng ly tâm xảy trình phân ly: cầu mỡ có khối lƣợng riêng nhỏ chuyển động phía trục quay, sữa gầy có khối lƣợng riêng lớn chuyển động xa phía trục quay, tạp chất học nặng sữa gầy bị bắn 60 vào thành vỏ trống quay tập trung vào khoảng không gian chứa tạp chất Sữa nguyên liệu đƣợc liên tục cấp vào gây nên áp suất đẩy mỡ sữa gầy lên phía chúng đƣợc ngồi qua cửa riêng 50C khối lƣợng riêng mỡ 961kg/m3, nƣớc sữa 1036 kg /m3, độ nhớt động lực học = 0,0296 Pas = 0,00296Ns/m2 Các hạt mỡ chuyển động phía trục quay với gia tốc hƣớng tâm: a R 2n2 R 900 Vận tốc chuyển động tính theo định luật Stock: v 2 1 r a n - tốc độ quay trống phân ly, v/p - vận tốc góc, s -1 R - bán kính trống phân ly, m r - bán kính cầu mỡ, m 1- tỷ trọng sữa gầy, kg/m3; 2- tỷ trọng cream, kg/m3; - độ nhớt động học, kg/m.s Từ công thức này, ta thấy tốc độ tách cầu mỡ tỉ lệ thuận với kích thƣớc tốc độ trống phân ly, tỷ trọng sữa gầy cream, tỉ lệ nghịch với độ nhớt sữa Do để tăng suất máy phân ly, cần tăng đƣờng kính tốc độ quay trống phân ly, giảm độ nhớt sữa Khi đun nóng sữa lên 40 – 45oC, độ nhớt giảm xuống, giúp cho trình phân ly đƣợc dễ dàng 4.3 Thiết bị phân ly sữa Trên hình 2.8 sơ đồ nguyên lý làm việc thiết bị phân ly sữa Các máy phân ly thƣờng có cấu tạo trống phân ly thẳng đứng quay với tốc độ cao Trong trống phân ly có lắp xếp chồng nhiều đĩa hình cơn, khe hở đĩa 0,40,5mm Sữa đƣợc đƣa vào qua ống trục giữa, chảy theo rãnh vào khe đĩa 61 phân bố thành lớp mỏng đĩa Khi trống quay, dƣới tác dụng ly tâm cầu mỡ có khối lƣợng riêng nhỏ chuyển động phía trục quay, sữa gầy có khối lƣợng riêng lớn chuyển động xa phía trục quay, tạp chất học nặng sữa gầy bị bắn vào thành vỏ trống phân ly tập trung vào khoảng không gian chứa tạp chất Sữa nguyên liệu đƣợc cung cấp liên tục vào máy tạo nên áp suất đẩy sữa gầy cầu mỡ đến phía Cream theo đƣờng riêng qua van điều chỉnh đƣợc đƣa Sữa gầy đƣợc đƣa qua đƣờng khác ngồi, chảy vào bình đựng sữa gầy Khi phân ly, có cầu mỡ có kích thƣớc nhỏ bị lẫn vào dòng sữa gầy Hàm lƣợng chất béo sót lại sữa gầy 0,05% Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý thiết bị phân ly sữa 1- ống dẫn sữa; 2- trống phân ly; 3- đĩa cơn; 4- cửa sữa gầy; - cửa cream Ngoài việc phân ly sữa nguyên thành sữa gầy cream, q trình phân ly loại trừ đƣợc tạp chất học Ngƣời ta điều chỉnh đƣợc hàm lƣợng chất béo cream cách vặn vít điều chỉnh cửa cream Muốn thu đƣợc cream có hàm lƣợng chất béo cao vặn vít điều chỉnh cho khe van nhỏ lại, lƣợng cream nhƣng hàm 62 lƣợng chất béo cao Khi điều chỉnh cho khe van lớn cream nhiều nhƣng lại có hàm lƣợng chất béo thấp Nếu ký hiệu GS , GC GB khối lƣợng sữa, cream sữa gầy; MS , MC MB hàm lƣợng mỡ (hay tỷ lệ phần trăm mỡ) sữa, cream sữa gầy, ta có: GS = GC + GB (4.3) GSMS = GCMC + GBMB (4.4) Độ mỡ đƣợc xác định theo công thức: e GC M C 100% GS M B (4.5) Muốn cho khối lƣợng cream C có độ chứa mỡ MC cần thiết, ta tính đƣợc C cách giải hai phƣơng trình trên, đó: GC GS ( M S M B ) MC MB (4.6) Ví dụ: Cần tách khối lƣợng sữa GS = 100kg có độ chứa mỡ M S = 4% để đƣợc cream có độ chứa mỡ M C = 30% độ chứa mỡ sót sữa gầy MB = 0,05% - Khối lƣợng cream thu đƣợc: GC 100(4 0,05) 13,18 kg 30 0,05 - Độ mỡ: e 13,18.30 100% 98,5% 100.4 Hiệu suất ly tâm: 4.4 Những yếu tố ảnh hưởng đến q trình phân ly sữa 4.4.1 Kích thước cầu mỡ Cream dƣới dạng cầu mỡ có kích thƣớc 0,3 – 10àm Phần lớn có kích thƣớc - 5àm Khi phân ly sữa tách đƣợc cầu mỡ có d = 1àm Các cầu mỡ bé nằm lại sữa gầy Nguyên nhân thay đổi tỷ trọng cầu mỡ, phụ thuộc vào kích thƣớc chúng Trong cream, cầu mỡ có kích thƣớc lớn chiếm lƣợng lớn Tỉ trọng cầu mỡ nhỏ tỉ trọng plasma Trong cầu mỡ nhỏ, chủ yếu màng lipoprotein, tỉ trọng cầu mỡ nhỏ gần tỉ trọng plasma Sự 63 khác tỉ trọng plasma cầu mỡ nhỏ ít, mà phân ly không tách đƣợc chúng 4.4.2 Độ độ tươi sữa Trong trình phân ly làm sạch, tạp chất học đƣợc tách khỏi sữa Nếu sữa chứa nhiều tạp chất học có độ axit cao khoảng khơng gian thiết bị để chứa tạp chất chóng đầy tạp chất bắt đầu tụ tập bề mặt đĩa Trong trƣờng hợp việc sữa gầy chuyển vùng ngoại vi khó Sữa gầy bị dâng lên đĩa chảy vào rãnh dành cho cream Kết hàm lƣợng chất béo cream giảm đáng kể, lƣợng chất béo sữa gầy lại tăng 4.4.3 Lượng cung cấp Trong trình phân ly, tăng giảm lƣợng cung cấp làm ảnh hƣởng tới hiệu suất phân ly Khi tăng tốc độ cho sữa vào, có nghĩa sữa phải qua thùng quay nhanh lực ly tâm tác dụng lên sữa nhỏ hơn, phần cầu mỡ không kịp tác khỏi sữa dẫn tới hàm lƣợng chất béo sữa gầy cao Khi giảm tốc độ cho sữâ vào, lực ly tâm tác dụng lên sữa lâu hơn, chất béo tách đƣợc triệt để Tuy nhiên việc giảm tốc độ làm giảm công suất máy 4.4.4 Nhiệt độ sữa Sữa lạnh có độ nhớt cao làm giảm hiệu suất phân ly, đặc biệt cầu mỡ có kích thƣớc mhỏ Vì vậy, đun sữa tới nhiệt độ 40 – 45oC, độ nhớt giảm nhỏ hai lần so với độ nhớt sữa 10 oC đạt đƣợc hiệu suất phân ly cao 4.4.5 Hàm lượng chất béo sữa Sữa nguyên liệu thƣờng có hàm lƣợng chất béo 4% Khi sữa có hàm lƣợng chất béo cao hơn, cần gia nhiệt tới nhiệt độ 40 – 45oC giảm tốc độ cho sữa vào để đảm bảo ly tâm đạt kết tốt 4.5 Xác định hiệu phân ly Hiệu phân ly đƣợc đánh giá qua hàm lƣợng chất béo sót sữa gầy Ly tâm có hiệu tốt sữa gầy lƣợng chất béo 64 0,05% Li tâm tách béo 5.1 Mục đích 5.2 Nguyên tắc Nguyên tắc làm việc thiết bị li tâm tách béo đƣợc mơ tả sơ đồ thiết bị hình 5.1 65 Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý thiết bị li tâm tách béo 66 Đồng hoá sữa 6.1 Mục đích Mục đích đồng hố giảm kích thƣớc cầu mỡ, làm cho chúng phân bố sữa, khối sữa đƣợc đồng Đồng hố làm tăng độ nhớt sữa lên chút nhƣng làm giảm đƣợc đáng kể q trình oxy hố, nâng cao mức độ phân tán cầu mỡ (các cầu mỡ không lên bề mặt khối sữac), tạo phân bố lại pha chất béo plasma sữa nhƣ làm thay đổi thành phần tính chất protein, nhờ làm tăng chất lƣợng sữa sản phẩm sữa Trong sản xuất loại sữa chua, đồng hoá tạo điều kiện thu đƣợc quện sữa đồng bền Các sản phẩm sữa qua đồng hoá đƣợc thể hấp thu dễ dàng 6.2 Nguyên tắc đồng hoá sữa Ngƣời ta dùng thiết bị đồng hố để đồng hố sữa Hiện có nhiều loại máy đƣợc sử dụng đồng hoá sữa nhƣ: máy ép piston, máy xay keo, sóng siêu âm, Trên hình 2.9 sơ đồ nguyên lý làm việc máy đồng hoá kiểu piston ba cấp Trên ống tăng áp ngƣời ta đặt van đồng hoá Van ép sát lo xo vào lỗ có đƣờng kính – 10mm gọi đế van Theo Barabanovski, cầu mỡ bị phân chia nhỏ kết thay đổi đột ngột tốc độ sữa qua khe van Tốc độ chuyển động sữa qua buồng tăng áp vo = m/s Do kết thay đổi đột ngột tiết điện dòng sữa từ buồng tăng áp vào khe van nhỏ, tốc độ sữa tăng lên v2 = 200 – 300 m/s Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý làm việc máy đồng hoá kiểu piston 67 Khi cầu mỡ chuyển từ vùng có tốc độ thấp vo vào vùng có tốc độ cao, phần phía trƣớc cầu mỡ vào khe van với tốc độ v1 bị kéo căng phần bị đứt khỏi cầu mỡ Tốc độ v1 lớn (phụ thuộc vào áp suất) cầu mỡ bị kéo mạnh gần nhƣ thành sợi thu đƣợc cầu mỡ có kích thƣớc nhỏ Mức độ phân chia cầu mỡ phụ thuộc vào áp suất Nên đồng hoá sữa nhiệt độ 60 - 85oC, hiệu đồng hố tốt 6.3 Phương pháp xác định hiệu đồng hoá Hiệu đồng hoá đƣợc xác định phƣơng pháp sau đây: Lấy 1000 ml sữa vào cốc ống đong có chia vạch Giữ nhiệt độ 4-6oC 48 giờ, sau lấy 100 ml sữa cho vào cốc khác Xác định hàm lƣợng chất béo M lớp sữa Phần sữa lại cốc đƣợc trộn đƣa xác định hàm lƣợng chất béo M2 Hiệu đồng hoá I đƣợc xác định theo công thức: I M1 M2 100 M1 Giá trị I nằm khoảng từ – 10 tốt Trong công thức trên, với M1 = 3,5; M2 = 2, hiệu đồng hố là: I 3,15 2,9 100 ,9 3,15 6.4 Thiết bị đồng hóa sữa a Cấu tạo Hình 2.14 Thiết bị đồng hố 68 Mơ tơ Bộ truyền đai Đồng hồ đo áp suất Trục quay Piston Hộp piston Bơm Van Bộ phận đồng hoá 10 Hệ thống tạo áp suất Hình 2.11 Cấu tạo thiết bị đồng hoá b Hoạt động Bơm piston cao áp đƣợc vận hành động điện (1) thông qua trục quay (4) truyền động (2) để chuyển đổi chuyển động quay động thành chuyển động tịnh tiễn piston Các piston (5) chuyển động xilanh với áp suất cao,bên có ống dẫn nƣớc để làm mát piston trình làm việc Bộ phận sinh lực Vòng đập Bộ phận tạo khe hẹp Hệ thống thuỷ lực Khe hẹp Hình 2.15 Bộ phận làm việc thiết bị đồng hoá Đầu tiên, nguyên liệu đƣợc đƣa vào thiết bị đồng hóa piston Bơm tăng áp lƣc cho hệ nhũ tƣơng từ bar lên đến 100 - 250 bar cao đầu khe hẹp (5).Ngƣời ta tạo đối lực lên hệ nhũ tƣơng cách hiệu chỉnh 69 khoảng cách khe hẹp thiết bị phận sinh lực (1) phận tạo khe hẹp (3) Đối áp đƣợc trì bơm thuỷ lực sử dụng dầu Vòng đập (2) đƣợc gắn với phận tạo khe hẹp (3) cho mặt vòng đập vng góc với lối hệ nhũ tƣơng rời khe hẹp.Nhƣ vậy, số hạt phân tán tiếp tục vào vòng đập (2) bị vỡ làm giảm kích thƣớc Tốc độ chuyển động hệ nhũ tƣơng lên tới 100 – 400 m/s q trình đồng hố diễn khoảng 10 – 15giây,nhiết độ thích hợp 55 – 580C Hình 2.16 Sự khác biệt hạt béo sữa sau q trình đồng hóa Tiêu chuẩn hố sữa 7.1 Mục đích tiêu chuẩn hố Việc tiêu chuẩn hóa sữa nhằm đồng hóa thành phần chất khơ với chất béo Tiêu chuẩn hoá đƣợc coi khâu quan trọng nhiều nhiều qui trình cơng nghệ chế biến sản phẩm từ sữa (sữa trùng, sữa tiệt trùng, sữa chua, sữa cô đặc, ,…) để ổn định thành phần sản phẩm 7.2 Phương pháp tiêu chuẩn hoá Tiêu chuẩn hoá bổ sung thành phần mỡ sữa gầy vào lô sữa chuẩn bị đƣa chế biến nhằm ổn định thành phần chất béo có sữa ban đầu Có thể tiến hành tiêu chuẩn hoá sữa theo hai phƣơng pháp: máy ly tâm tiêu chuẩn hoá tự động phối trộn Tốt dùng máy ly tâm điều chỉnh tự động thực đồng thời hai nhiệm vụ: ly tâm làm tiêu chuẩn hoá chất béo sữa Dùng bơm đẩy sữa vào ngăn hoàn nhiệt máy trùng Sữa đƣợc đun nóng đến nhiệt độ 40-45oC chuyển sang máy ly tâm làm sạch, ly tâm tiêu chuẩn hoá Sau sữa đƣợc điều chỉnh tới hàm lƣợng chất béo cần thiết, đƣợc đƣa trở lại thiết bị trùng để trùng làm lạnh 70 Trong trƣờng hợp khơng có máy ly tâm điều chỉnh tự động, ngƣời ta dùng máy ly tâm tách chất béo Sữa nguyên liệu sau đƣợc đun nóng ngăn hồn nhiệt máy trùng phần lớn vào máy làm sữa, phần lại vào máy ly tâm tách chất béo Khi hàm lƣợng chất béo sữa thành phẩm thấp hàm lƣợng chất béo sữa nguyên liệu cần phải tách bớt lƣợng cream: GC GS ( M S M TC ) M C M TC (4.6) GC- lƣợng cream tách đƣợc ly tâm, kg; GS- lƣợng sữa cần mang ly tâm, kg; MS, MTC, MC- hàm lƣợng chất béo sữa nguyên liệu, sữa tiêu chuẩn cream, % sở sản xuất nhỏ, việc tiêu chuẩn hoá sữa đƣợc tiến hành theo phƣơng pháp phối trộn Khi với lƣợng nguyên liệu xác định, ngƣời ta pha thêm sữa tách chất béo cream cần dùng theo công thức sau: GB GS ( M S M TC ) MC MB GC GS ( M S M TC ) M C M TC (4.6) (4.7) GB, GC- lƣợng sữa gầy cream dùng để tiêu chuẩn hoá, kg; MB- hàm lƣợng chất béo sữa gầy, % Hình 17.Thiết bị phối trộn 71 CÂU HỎI ÔN TẬP Mục đích phƣơng pháp làm sữa? Mục đích phƣơng pháp làm lạnh sữa? Các phƣơng pháp trùng sữa? ưu nhƣợc điểm phạm vi ứng dụng? Nguyên tắc phân ly sữa? Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình phân ly sữa phƣơng pháp xác định hiệu phân ly? Nguyên tắc đồng hoá sữa? Phƣơng pháp xác định hiệu đồng hố sữa? Mục đích phƣơng pháp tiêu chuẩn hoá sữa? 72 ... 72 ,1 68,7 11 Mexico 12 1 ,1 124,4 12 5,0 12 Argentina 215 ,7 224,2 233,3 13 Brazil 14 1,6 14 1,5 14 9,9 14 Canada 252,3 255,3 252,2 15 Hoa Kỳ 275,3 272,6 2 71, 2 16 Liên bang Nga 244,9 248 ,1 2 51, 1 17 ... 9,9 10 ,8 10 ,7 Iran 11 1,0 11 2,2 11 2,0 Nhật Bản 74,4 73,6 74,5 Hàn Quốc 55,7 55,6 55,4 Singapore 87,0 83,3 58,8 Thái Lan 22,8 21, 2 22 ,1 Thổ Nhĩ Kỳ 16 4,9 16 4,4 16 5,8 Việt Nam 11 ,6 12 ,1 12,7 10 Ai... “C«ng nghƯ chế biến sữa sản phẩm sữa Do thời lƣợng mơn học có hạn nên phạm vi giáo trình chúng tơi tập trung giới thiệu kiến thức công nghệ bảo quản chế biến sản phẩm sữa thịt, cá loại sản phẩm thông