Đề tài: Qui trình công nghệ sản xuất sữa đặc không đường

Sữa bò là một chất lỏng đục. Độ đục của sữa là 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.Sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt.Sữa bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ HĨA HỌC BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM MƠN HỌC: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA ĐẶC KHÔNG ĐƯỜNG GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN HVTH: LỚP: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 2014 TP HCM, 08-2015 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG I: NGUYÊN LIỆU 1.1 Sữa tươi 1.1.1 Một số tính chất vật lý Sữa bị 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 β-caroten có chất béo sữa.Sữa bị thường có màu từ trắng đến vàng nhạt.Sữa bị có mùi đặc trưng vị nhẹ Bảng1.1: Một số tiêu vật lý quan trọng sữa bò Đại lượng Tỷ trọng Đơn vị Giá trị g/cm3 1,028 ÷ 1,036 o Điểm đông đặc C -0,54 ÷ -0,59 1/ohm.cm 0,004 ÷ 0,005 Nhiệt dung riêng cal/g oc 0,993 ÷ 0,954 Thế oxy hóa khử V 0,10 ÷ 0,20 dynes/cm 50 Độ dẫn điện Sức căng bề mặt 20oC 1.1.2 Thành phần hóa học Thành phần sữa bao gồm: nước, lactose, protein chất béo Ngồi cịn có số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như: hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamin, hormone, chất màu khí Hình 1.1: Thành phần hóa học sữa bị Giá trị pH sữa: thường xác định 20 oC Sữa bị tươi có giá trị pH trung bình 6.6 Độ chua sữa: thường biểu độ Soxhlet Henkel ( oSH), độ Thorner (oTh) độ Dornic (oD) 1.1.2.1 Nước Nước thành phần chiếm chủ yếu sữa đóng vai trị quan trọng, dung mơi hịa tan chất hữu vơ cơ, mơi trường cho phản ứng sinh hóa Phần lớn lượng nước sữa ngồi đun nóng, người ta làm bốc nước sữa tươi để chế biến thành sữa đặc, sữa bánh sữa bột sản phẩm dễ vận chuyển dễ bảo quản sữa tươi 1.1.2.2 Đường lactose Trong sữa, đường lactose tồn hai dạng: - Dạng α-lactose monohydrate C12H22O11.H2O (phân tử α-lactose ngậm phân tử nước) - Dạng β-lactose anhydrous C12H22O11 (phân tử β-lactose khan) Tỷ lệ hàm lượng α-lactose monohydrate β-lactose anhydrous sữa phụ thuộc vào giá trị pH nhiệt độ sữa Bảng 1.2: Một số tính chất vật lý lactose Đại lượng Đơn vị đo Phân tử lượng Nhiệt độ nóng chảy Độ hịa tan 15oC Góc quay cực Da o C g đường/ 100 g nước độ α-lactose monohydrate 360 202 +89,4 β-lactose anhydrous 342 242 50 +35 1.1.2.3 Các hợp chất có chứa nitơ Thành phần hợp chất có chứa nitơ sữa trình bày Hình 1.4 Các hợp chất chứa nitơ sữa bò (100%) Hình 1.2: Thành phần hợp chất có chứa nitơ sữa a Casein Casein 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) A: Tiểu micelle B: Đầu ưa nước қ-casein C: Phosphate D: қ-casein E: Tương tác kỵ nước Hình 1.2: Cấu trúc micelle casein Mỗi micelle khoảng 400-500 tiểu micelle hợp thành Tiểu micelle có dạng hình cầu, đường kính dao động 10-15nm bao gồm khoảng 10 phân tử casein kết hợp lại với Thành phần casein α s, β қ tiểu micelle thay đổi theo tỷ lệ khác Các phân tử α s β-casein nằm tập trung tâm tiểu micelle tạo nên vùng ưa béo, phân tử қ-casein bố trí tạo nên vùng biên tiểu micelle Phân tử қ-casein có hai đầu: đầu ưa béo tương tác với α s β-casein vùng tâm tiểu micelle, đầu ưa nước hướng vùng biên micelle Mỗi tiểu micelle có phân tử lượng trung bình 250.000Da b Protein hịa tan Bảng 1.3: Thành phần protein sữa bò Hàm lượng (% tổng khối lượng protein sữa) Phân tử lượng (Da) β-lactoglobulin 7÷12 18000 α-lactalbumin 2÷5 14200 Tên protein Ghi Phân tử gồm 162 gốc acid amin Phân tử gồm 123 Tên protein Hàm lượng (% tổng khối lượng protein sữa) Phân tử lượng (Da) Proteose-peptone 2÷4 400÷40000 Immunoglobulin 1.9÷3.3 400÷162000 Serum-albumin 0.7÷1.3 66300 Ghi gốc acid amin Là sản phẩm thủy phân từ β-casein Phân tử gồm 542 gốc acid amin β-lactoglobulin: có cấu trúc bậc hai gồm: 10÷50% xoắn α, 20÷30% xếp β, 50÷60% vịng cung β phần cịn lại với cấu trúc khơng trật tự β-lactoglobulin có dạng hình cầu Các gốc phân cực, khơng phân cực gốc ion hóa phân bố phân tử, riêng gốc ưa béo tập trung chủ yếu phần bên cấu hình cầu nên β-lactoglobulin tương tác kết hợp với phân tử khác α-lactalbumin: protein dạng hình cầu Cấu trúc gần giống với lysozyme.α-lactalbumin metalloprotein Trong phân tử có chứa nguyên tử calci.α-lactalbumin protein có giá trị dinh dưỡng cao Thành phần acid amin phân tử cân đối Peptone-proteose: bao gồm đoạn protein khác Chúng sản phẩm thủy phân từ β-casein plasmine.Cùng với γ-casein, đến người ta tìm thấy ba phân đoạn khác peptone-proteose từ trình thủy phân Immunoglobulin: đến chưa có nhiều cơng trình nghiên cứu sâu nhóm protein Hầu hết immunoglobulin tổng hợp bạch cầu lymphocyte B Người ta tìm thấy ba loại immunoglobulin sữa bò IgG, IgA IgM c Enzyme Enzyme tìm thấy sữa bị lactoperoxydase Đến hàng trăm nghiên cứu công bố 60 enzyme khác tìm thấy sữa Hàm lượng vi sinh vật sữa cao thành phần enzyme có sữa đa dạng hoạt tính enzyme cao Lactoperoxydase: xúc tác phản ứng chuyển hóa oxy từ hydrogen peroxyde đến chất oxy hóa khác Enzyme có pH tối thích 6.8, hàm lượng trung bình sữa 30mg/l Catalase: xúc tác phản ứng phân hủy hydrogen peroxyde thành nước oxy tự Sữa nhiễm vi sinh vật thường có hoạt tính catalase cao Enzyme có pH tối thích khoảng 6.8÷7.0 Lipase: xúc tác thủy phân liên kết ester triglycerid giải phóng acid béo tự Phosphatase: xúc tác phản ứng thủy phân liên kết ester acid phosphoric glycerin Có hai dạng phosphomonoesterase sữa: phosphatase kiềm phosphatase acid Lysozyme: xúc tác phản ứng thủy phân liên kết β acid muramic glucosamine mucopolysaccharide màng tế bào vi khuẩn, từ gây phân hủy tế bào Lysozyme hoạt động pH tối thích 7.9, hàm lượng lysozyme sữa bị trung bình 130μg/l Protease: xúc tác phản ứng thủy phân protein Các protease acid sữa có pH tối thích 4.0, cịn protease kiềm hoạt động mạnh pH 7.5÷8.0.Chúng bị vơ hoạt hồn tồn 80oC sau 10 phút 1.1.2.4 Chất béo Các chất béo sữa thường có dạng hình cầu, đường kính 0.1-20μm.Trong 1ml sữa có khoảng 10÷15 tỷ hạt cầu béo Do đó, xem sữa hệ nhũ tương dầu nước Các hạt cầu béo bao bọc lớp màng lipo-protein tích điện âm.Các màng có vai trị làm bền hệ nhũ tương sữa.Các hạt cầu béo có thành phần chủ yếu glyceride, phospholipid protein 1.1.2.5 Khoáng Hàm lượng chất khoáng sữa dao động từ 8÷10g/l Các muối sữa dạng hòa tan dung dịch keo (kết hợp với casein) Trong số nguyên tố khoáng sữa, chiếm hàm lượng cao calci, phosphore magie Một phần chúng tham gia vào cấu trúc micelle, phần lại tồn dạng muối hòa tan sữa Các ngun tố khống khác kali, natri, clore…đóng vai trị chất điện ly Cùng với lactose, chúng góp phần cân áp lực thẩm thấu sữa Ngoài ra, sữa chứa nguyên tố khác Zn, Fe, I, Cu, Mo…Một số nguyên tố độc hại Pb, As…đơi tìm thấy dạng vết sữa bò 1.1.2.6 Vitamin Các vi tamin sữa chia thành hai nhóm: Vitamin tan nước: B1, B2, B3, B5, B6, C…Hàm lượng vitamin nhóm B thường ổn định, chúng tổng hợp chủ yếu vi khuẩn ngăn thứ dày động vật không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh Vitamin tan chất béo: A, D, E Vitamin tan chất béo bị ảnh hưởng sâu sắc thành phần thức ăn điều kiện thời tiết… 1.1.2.7 Hormone Trong sữa bị tìm thấy nhiều loại hormone.Chúng chia thành ba nhóm proteohormone, hormone peptide hormone steoride, số prolactine nghiên cứu nhiều cả.Hàm lượng trung bình prolactine sữa bò 50μg/l 1.1.2.8 Các hợp chất khác Trong sữa bị có chứa chất khí, chủ yếu CO 2, O2 N2.Tổng hàm lượng chúng chiếm từ 5-6% thể tích sữa Các chất khí sữa thường tồn ba dạng: dạng hòa tan, dạng liên kết hóa học với chất khác dạng phân tán Thỉnh thoảng, người ta phát sữa có chứa hợp chất hóa học khác như: Chất kháng sinh, chất tẩy rửa, kim loại nặng, nguyên tố phóng xạ, nitrate, độc tố vi sinh vật… 1.1.3 Tính chất hóa lý Do có chứa thành phần protein nên sữa xem hệ keo Ngoài ra, có mặt chất béo làm cho sữa có tính chất hệ nhũ tương 1.1.3.1 Hệ keo Trong sữa, phân tử nước hình thành nên lớp vỏ hydrate bao bọc xung quanh micelle casein.Đó đầu ưa nước κ-casein bố trí bề mặt micelle chúng ln hướng phía bên ngồi.Trong q trình bảo quản, micelle sữa thay đổi thành phần hóa học Cân động micelle casein với huyết sữa trình bày hình: Phân tử casein Micelle casein Tiểu micelle Ca + Phosphate Hình 1.4: Cân động mecelle casein huyết sữa Sự thay đổi thành phần hóa học micelle casein phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhiệt độ pH hai yếu tố quan trọng Khi giảm nhiệt độ sữa từ giá trị nhiệt độ phòng oC, phân tử β-casein hòa tan huyết gia tăng 1.1.3.2 Hệ nhũ tương Sữa hệ nhũ tương dầu nước Mặc dù hạt béo sữa bao bọc lớp màng với thành phần chủ yếu membrane protein, chúng có xu hướng kết hợp lại với dẫn đến tượng sữa bị tách pha 1.1.4 Vai trò sữa tươi công nghệ sản xuất sữa đặc khơng đường Sữa tươi thành phần làm nên chất lượng giá trị cảm quan sữa đặc không 1.1.5 Chỉ tiêu chất lượng sữa tươi 1.1.5.1 Chỉ tiêu cảm quan Trạng thái: khối chất lỏng đồng nhất, khơng vón cục, khơng có lớp chất béo mặt,khơng có cặn, khơng có tạp chất lạ, khơng có rác bẩn Màu sắc: Từ màu trắng đến màu kem nhạt Mùi vị: mùi, vị đặc trưng sữa tươi tự nhiên, khơng có mùi, vị lạ 1.1.5.2 Chỉ tiêu hóa lý Bảng 1.4: Chỉ tiêu hóa lý sữa bị Chỉ tiêu Hàm lượng chất khô, % khối lượng, không nhỏ Hàm lượng chất béo, % khối lượng, không nhỏ Hàm lượng protein, % khối lượng, không nhỏ Tỷ trọng sữa 20oC,g/ml, không nhỏ Độ acid chuẩn độ, oT Điểm đóng băng, oC Tạp chất lạ nhìn thấy mắt thường Mức 11.5 3.2 2.8 1.026 16 - 21 -0.51 đến -0.58 Khơng có 1.1.5.3 Chỉ tiêu vi sinh Bảng 1.5: Chỉ tiêu vi sinh sữa bò Tên tiêu Tổng số vi sinh vật hiếu khí ml sản phẩm Số lượng tế bào somatrong ml sản phẩm Coliform Mức 105 4.105 10 Số Staphylococcus aureus gam sản phẩm 1) n c m 500 M 2000 Trong đó: n: số mẫu kiểm tra c: số mẫu tối đa cho phép giá trị nằm m M m: mức quy định M: giá trị lớn mà không mẫu vượt 1) Trong mẫu kiểm tra cho phép tối đa mẫu có số CFU nằm khoảng 5.102 đến 2.103 1.2 Nguyên phụ liệu 1.2.1 Chất béo khan từ sữa 1.2.1.1 Vai trò Hiệu chỉnh hàm lượng béo sữa tươi nguyên liệu (trong trường hợp hàm lượng béo sữa tươi thấp sữa thành phẩm).Chất béo khan từ sữa chất béo khan trích ly từ sữa.Chất béo khan từ sữa sản phẩm béo có nguồn gốc từ sữa sản phẩm sữa, chế biến cách tách chất bơ không béo 1.2.1.2 Chỉ tiêu chất lượng a Chỉ tiêu cảm quan Màu sắc: màu vàng bơ, khơng màu lạ Mùi: có mùi thơm đặc trưng, không chua, không hôi mốc Trạng thái: dạng paste đồng nhất, mịn b Chỉ tiêu hóa lý Bảng 1.6: Chỉ tiêu hóa lý chất béo khan từ sữa Tên tiêu Đơn vị tính % khối lượng % khối lượng % khối lượng Meq O2/g o C Độ ẩm Free fatty acid (as % oleica) Hàm lượng béo Peroxide value Điểm tan chảy c Mức chất lượng ≤ 0.1 ≤ 0.3 ≥99.90 ≤ 0.3 23-24 Chỉ tiêu vi sinh Bảng 1.7: Chỉ tiêu vi sinh chất béo khan từ sữa Tên tiêu Tổng vi khuẩn hiếu khí Nấm men nấm mốc Coliforms E.coli Đơn vị tính cfu/g cfu/g cfu/g cfu/g 10 Mức chất lượng ≤ 100 ≤ 10 ≤ 10 Khơng phát Hình 2.6: Cầu béo phá vỡqua khe hẹp thiết bị đồng hoá áp suất cao Hạt cầu béo trước sau đồng hóa:a) Sữa tươi b)Sữa tươi bảo quản sau c) Sữa đồng hóa thời gian bảo quản d Thông số công nghệ Nhiệt độ: 70oC Áp suất: 150 – 250 bar 2.1.2.5 Làm nguội bổ sung phụ gia a Mục đích cơng nghệ: Chuẩn bị cho q trình rót sản phẩm Sau làm nguội, nhà sản xuất bổ sung thêm số phụ gia chất ổn định protein,… Để hạn chế tượng kết tủa protein tác dụng nhiệt độ, nên bổ sung muối potassium chloride với tỷ lệ 2g/kg b Các biến đổi nguyên liệu Khi làm nguội, tiêu vật lý sữa thay đổi tỷ trọng, độ nhớt, độ hòa tan thành phần sữa… c d Thiết bị Giai đoạn làm nguội thực thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng Giai đoạn bổ sung phụ gia thực thiết bị khuấy trộn Chọn thông số công nghệ Sữa làm nguội 14oC, bổ sung phụ gia vitamin Chất ổn định: sodium citrates với tỷ lệ g/kg Chất tạo độ nhớt: carrageenan 150 mg/kg Để tăng giá trị dinh dưỡng, bổ sung vitamin D 25 IU/ounce 2.1.2.6 Rót sản phẩm a Mục đích cơng nghệ: Hồn thiện sản phẩm Sản phẩm sữa đặc khơng thường rót vào bao bì kim loại Yêu cầu chung bao bì phải vệ sinh vơ trùng cẩn thận trước rót sản phẩm để hạn chế tái nhiễm vi sinh vật bụi từ khơng khí lẫn vào sữa Đối với bao bì kim loại, sử dụng phương pháp nhiệt để tiệt trùng bao bì Ngồi ra, quy trình rót, đóng nắp thiết bị sử dụng phải hoạt động điều kiện vô trùng b Các biến đổi nguyên liệu Sản phẩm rót điều kiện kín nên biến đổi xảy q trình rót sản phẩm vào bao bì xem khơng đáng kể c Thiết bị Sử dụng hệ thống thiết bị rót sản phẩm đóng nắp liên tục tự động 20 Hình 2.7: Thiết bị rót sản phẩm đóng nắp d Thơng số cơng nghệ Nhiệt độ rót 2.1.2.7 Q trình tiệt trùng a Mục đích cơng nghệ: bảo quản Mục đích chủ yếu tiêu diệt vi sinh vật, vơ hoạt enzyme…có sản phẩm b Các biến đổi nguyên liệu Sinh học hóa sinh: vi sinh vật enzyme sữa nguyên liệu bị ức chế Hóa lý: số phân tử protein bị biến tính nhiệt, đặc biệt nhóm protein huyết sữa, muối canci kết tủa Quá trình giúp ổn định thành phần protein có sữa nên có lợi cho chất lượng thành phẩm.Để sản phẩm đồng cần có lắc đảo q trình tiệt trùng Hóa học: nhiệt độ tăng làm phản ứng hóa học xảy dễ dàng Nhất phản ứng Maillard nhóm khử đường lactose nhóm amin acid amin peptide sữa tươi.Xảy phản ứng phân hủy vitamin, đặc biệt vitamin C vitamin nhóm B Vật lý: tỷ trọng độ nhớt sữa thay đổi c Thiết bị Phương pháp liên tục: sử dụng thiết bị tiệt trùng Hydrolock Thiết bị dạng hình trụ nằm ngang chia thành khoang: khoang gia nhiệt giữ nhiệt nằm phía (tác nhân nhiệt nước) khoang làm nguội nằm bên (tác nhân làm nguội nước) Hai khoang ngăn cách cách nhiệt 21 liên thông với vị trí để băng chuyền đưa sản phẩm từ khoang gia nhiệt – giữ nhiệt vào khoang làm nguội Băng chuyền có dạng ống lưới, sản phẩm rót vào bao bì, đóng nắp đặt vào bên ống lưới băng chuyền Trong trình vận hành nước bão hòa nước lấp đầy hai khoang bên thiết bị.Người ta sử dụng bơm hoạt động để đưa nước làm nguội liên tục vào khoang thiết bị nhằm tránh nước không bị rị rỉ bên ngồi.Khi khỏi thiết bị sản phẩm tiếp tục đưa xuống vùng phía để làm nguội tiếp khơng khí lạnh Xử lý nhiệt Ly tâm Hình2.8: Thiết bị tiệt trùng Hydrolock a) Cửa van nước; b) Băng chuyền chứa hộp sản phẩm; c) Mực nước buồng tiệt trùng; d) Buồng hơi; e) Các hộp sản phẩm băng chuyền; f) Đường di chuyển đặc buồng tiệt trùng; g) Bộ phận chuyển hướng; h) Quạt cho hỗn hợp sản phẩmCơ nước khơng khí; i) Vách ngăn cách ly buồng bể nước; j) Nước làm nguội sơ bộ; k) Vùng không gian; l) Van quay; m) Vùng làm nguội khơng khí; n) Bộ Chuẩn hóa b phận tháo sản phẩm khỏi thiết bị phụ gia d Thông số công nghệ Chế độ tiệt trùng thông dụng nhiêt độ 110 – 120 oC, thời gian 15 – 20 phút.Sau tiệt trùng sản phẩm làm nguội nhiệt độ phịng Đồng hóa 2.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất sữa đặc khơng 2.2.1 Quy trình cơng nghệ sản xuất sữa đặc khơng Bao bì Sữa đặc khơng 22 Rót sản phẩm 2.2.2 Giải thích quy trình cơng nghệ sản xuất sữa đặc khơng 2.2.2.1 Ly tâm a Mục đích cơng nghệ: Chuẩn bị cho q trình đặc membrane RO Sữa với hàm lượng béo cao vào thiết bị membrane dễ bị hấp phụ dẫn đến tượng nghẹt membrane Do trước xử lý membrane phải ly tâm tách béo sau béo bổ sung vào với hàm lượng thích hợp sau đặc sữa b Các biến đổi nguyên liệu Quá trình ly tâm dẫn đến thay đổi tính chất hóa lý pha độ nhớt, tỷ trọng, độ đục c Thiết bị Để tách béo khỏi sữa, người ta sử dụng thiết bị ly tâm dạng dĩa Thiết bị gồm có thân máy, bên thùng quay nối với motor truyền động bên ngồi thơng qua trục dẫn Các dĩa quay có đường kính dao động từ 20÷102cm xếp chồng lên Các lỗ dĩa ly tâm tạo nên kênh dẫn theo phương thẳng đứng Khoảng cách hai dĩa ly tâm liên tiếp 0.5÷1.3mm Thiết bị hoạt động theo phương pháp liên tục Đầu tiên, sữa nguyên liệu nạp vào máy ly tâm qua cửa, sữa theo hệ thống kênh dẫn trung tâm để chảy vào khoảng không gian hẹp dĩa ly tâm Dưới tác dụng lực ly tâm: phần cream có khối lượng riêng thấp chuyển động hướng phía trục thùng quay, phần sữa gầy có khối lượng 23 riêng cao chuyển động phía thành thùng quay Sau cùng, hai dòng cream sữa gầy theo kênh riêng để ngồi Sữa tươi đưa vào ly tâm thu hai dòng sản phẩm: cream 40% chất béo có khối lượng riêng nhỏ sữa gầy 0.05% béo có khối lượng riêng lớn Trong sản xuất, sữa thường gia nhiệt sơ (55-65 oC) trước đưa vào máy ly tâm để tách béo Hình 2.9: Thiết bị ly tâm dạng dĩa a b Hình 2.10: Nguyên lý hoạt động thiết bị ly tâm dĩa a Dĩa ly tâm b Dòng chuyển động dĩa Dĩa ly tâm Chất lỏng tỷ trọng thấp Lỗ nạp liệu Lỗ biên 24 Kênh thoát cho chất lỏng tỷ trọng thấp Chất lỏng tỷ trọng cao Dĩa d Thông số công nghệ Nhiệt độ: 55-65oC Tốc độ ly tâm: 2000 rpm Thời gian: 30-40 phút Bán kính ly tâm: 250 mm Sản phẩm sau trình ly tâm: cream: 40% béo, sữa gầy: 0.05% béo 2.2.2.2 Cô đặc membrane RO a Mục đích cơng nghệ Khai thác: tách phần nước khỏi sản phẩm Sử dụng membrane RO Dòng retentate thu có nồng độ chất khơ cao, thu nhận sản phẩm sữa cô đặc b Các biến đổi nguyên liệu Vật lý: thu hai dòng permeate retentate với tính chất khác nhau: Dịng permeate: nước số cấu tử hòa tan phân tử nhỏ Dịng retentate: chứa nước thành phần có ngun liệu khơng qua màng nồng độ chất khơ tăng, tỷ trọng tăng, độ nhớt tăng,… Hóa học: xảy tượng tương tác hợp chất có nguyên liệu với vật liệu làm membrane: protein có chứa nhóm chức tích điện nhóm chức kị nước Chúng tương tác với nhóm kị nước membrane gây nên tượng fouling, từ làm giảm lưu lượng dịng permeate Lipid hợp chất có tính kỵ nước, dùng membrane làm vật liệu kỵ nước thành phần lipid dòng nhập liệu tương tác với membrane gây nên tượng fouling Quá trình phân riêng membrane khơng làm xảy biến đổi hóa lý sinh học vi sinh c Thiết bị Membrane làm vật liệu polyamide cải biến, gắn lên số nhóm chức ưa nước để hạn chế tắc nghẽn dịng permeate Q trình phân riêng liên tục hồi lưu phần retentate mơ hình3 giai đoạn Giai đoạn đầu tốc độ dòng đạt giá trị cao nồng độ cấu tử dòng 25 retentate thấp Ở giai đoạn cuối tốc độ dòng thấp nồng độ cấu tử retentate đạt giá trị cao Retentateee RO RO Bồn nguyên liêu RO Permeate Bơm nguyên liêu Bơm hồi lưu Bơm hồi lưu Bơm hời lưu Hình 2.11:Mơ hình hệ thống đặc RO Hình 2.12:Hệ thống RO dùng để đặc (Membrane system specialists, Inc.) Có thể hoạt động phân riêng liên tục 24 Sau khoảng thời gian nên tạm ngưng hoạt động để tẩy rửa vệ sinh thiết bị để tránh tắc nghẽn lỗ mao dẫn số vi sinh vật hấp thụ membrane phát triển dễ làm hư hỏng sản phẩm Đường kính lỗ mao dẫn:< nm d Thơng số công nghệ 26 Nhiệt độ: 30-35oC Áp lực hoạt động: 2-5MPa pH: 6-6.7, lượng calci huyết sữa cao, tượng tắc nghẽn membrane xuất mẫu có pH 5.8 Casein micell dễ dàng tạo thành lớp gel.Các protein sữa không tạo thành gel pH ≥ Calcium phosphate bão hòa sữa; theo đó, đóng vai trị hình thành gel, đặc biệt pH trung tính Điều casein chứa calcium phosphate khơng hịa tan 2.2.2.3 Chuẩn hóa bổ sung phụ gia a Mục đích cơng nghệ Hồn thiện: hiệu chỉnh hàm lượng chất béo hàm lượng chất khô không béo để trì sản phẩm có chất lượng ổn định Ngồi cịn bổ sung số phụ gia chất ổn định hệ nhũ tương, chất ổn định protein,…để ổn định cấu trúc sản phẩm cuối b Các biến đổi nguyên liệu Có thay đổi thành phần hàm lượng chất hòa tan nên tiêu vật lý thay đổi: Tỷ trọng tăng Hệ số truyền nhiệt tăng c Thiết bị Q trình chuẩn hóa bổ sung phụ gia thực bồn phối trộn quy trình Dịng cream giàu béo sau ly tâm phối trộn lại phần để hàm lượng chất béo hỗn hợp đạt giá trị yêu cầu sản phẩm Phần cream dư đưa xử lý tiếp để hoàn thiện sản phẩm cream Nếu sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo thấp, bổ sung thêm chất béo khan từ sữa vào Để hạn chế tượng đông tụ protein tác dụng nhiệt độ, nên bổ sung muối potassium chloride với tỷ lệ g/kg Sữa bổ sung thêm số phụ gia: - Chất ổn định: calcium citrates với tỷ lệ g/kg Chất tạo độ nhớt: carrageenan 150 mg/kg Để tăng giá trị dinh dưỡng, bổ sung vitamin D 25 IU/ounce d Thông số công nghệ 27 Tỷ lệ (khối lượng) chất béo chất khô không béo 1:2,25 (Theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ) Nhiệt độ: 45-50oC 2.2.2.4 Q trình đồng hóa Mục đích cơng nghệ q trình đồng hóa, biến đổi xảy ra, thiết bị, thông số công nghệ giống quy trình trình bày 2.2.2.5 Rót sản phẩm Mục đích cơng nghệ q trình rót sản phẩm, biến đổi xảy ra, thiết bị, thông số cơng nghệ giống quy trình trình bày 2.2.2.6 Quá trình tiệt trùng a Mục đích cơng nghệ Giống q trình tiệt trùng quy trình b Các biến đổi nguyên liệu Giống trình tiệt trùng quy trình c Thiết bị Thiết bị tiệt trùng thủy lực: Bộ phận thiết bị bánh xe kết nối với hệ thống băng tải dạng ống lưới Nạp bao bì chứa sản phẩm vào bên ống lưới băng tải Bên thiết bị có ba khoang liên thơng với nhau: khoang gia nhiệt, giữ nhiệt làm nguội Chiều cao cột nước thủy lực thay đổi để hiệu chỉnh nhiệt độ vùng khác bên thiết bị.Trước khỏi thiết bị, sản phẩm làm nguội bể nước lạnh đặt phía 28 Hình 2.13: thiết bị tiệt trùng thủy lực d Thơng số công nghệ Nhiệt độ tiệt trùng : 115 – 129oC Thời gian tiệt trùng: 20 – 30phút 2.3 So sánh quy trình cơng nghệ sản xuất sữa đặc khơng Q trình Quy trình Quy trình Q trình đặc Q trình đặc chân khơng Q trình đặc màng rơi - membrane Cấu tạo: phức tạp so - Cấu tạo: hệ thống với hệ thống cô đặc lắp đặt dễ dàng, chi phí màng vận hành thấp.Khơng tốn nhiều chi phí cho thiết bị - - - đầu thấp hơn, dễ dàng bảo Chi phí đầu tư thiết bị ban đầu cao phụ trợ Chi phí đầu tư thiết bị ban - trì bảo dưỡng Tính liên tục q Thiết bị chân khơng tuổi thọ trình sản xuất khơng cao, ngắn, chi phí bảo trì, bảo phải vệ sinh membrane dưỡng cao Địi hỏi cơng thiết bị, xảy 29 Q trình Quy trình nhân vận hành phải có tay Quy trình tượng fouling, nghề Vận hành: liên tục màng.Đòi hỏi kỹ thuật nghẽn vận hành có trình độ - Năng lượng: cao - Chất lượng sản phẩm: Một - chuyên môn Năng lượng: thấp, thân - thiện với môi trường Chất lượng sản phẩm: Chất lượng sản phẩm tốt cảm quan dinh số phân tử protein bị biến dưỡng nhiệt độ đặc tính nhiệt.Sữa bị sậm màu thấp Các vitamin, chất có xảy phản ứng hoạt tính sinh học khơng maillard - Mức độ tự động hóa: hồn tồn - Năng suất: cao Quá trình tiệt Quá trình tiệt trùng bị biến đổi Mức độ tự động hóa: - khơng hồn tồn Năng suất: khơng cao trùng Q trình tiệt trùng thủy hydrolock - - lực Cấu tạo: đơn giản hơn, vật - Cấu tạo: phức tạp liệu làm thiết bị phải chịu - nhiệt độ cao Giá thành:vốn đầu tư thấp - nhiều so với dòng - Giá thành: Chi phí đầu tư cao vơ trùng Vận hành: đơn giản hơn, dễ dàng xử lý trình - Vận hành: việc rót sữa vào bao bì địi hỏi điều kiện vơ trùng tuyệt đối, điều làm trình sản xuất trở nên phức tạp Cần có nhiều thiết bị kiểm sốt theo dõi thơng số 30 Quá trình Quy trình Quy trình Yêu cầu nhân viên vận hành, bảo trì, QA phải có - Năng lượng:cao, tiêu thụ - nước Chất lượng trình độ cao Năng lượng:cao sản phẩm:Enzyme chịu nhiệt - Chất lượng sản phẩm:sản xử lý tốt q phẩm có chất lượng tốt trình tiệt trùng Khơng xử mặt cấu trức, dụng hóa chất Thời gian hương vị, màu sắc giá tiệt trùng 15 – 20 phút, trị dinh dưỡng.Mối nguy hương vị, màu sắc, chất hóa học (tồn dư H2O2) dinh dưỡng bị suy - thoái xử lý nhiệt Mức độ tự động hóa: - tự động hồn toàn (liên tục) Sản phẩm - Mức độ tự động hóa: hồn tồn bán tự động (từng mẻ) Năng suất: thấp Màu sắc: sậm Chất lượng cảm quan, dinh - Năng suất: cao Màu sắc: bị biến đổi, - sáng Chất lượng cảm quan, dinh dưỡng bị biến đổi dưỡng bị biến đổi nhiều Chọn quy trình cho sản xuất quy mơ cơng nghiệp có ưu điểm sau: - Có thể vận hành linh hoạt sản xuất: liên tục gián đoạn Năng suất cao Giá thành sản phẩm phù hợp Phổ biến công nghiệp CHƯƠNG III: SẢN PHẨM SỮA ĐẶCKHÔNG NGỌT 3.1 Chỉ tiêu cảm quan sữa đặc không 3.1.1 Chỉ tiêu cảm quan bao bì 31 Mặt ngồi bao bì phải sẽ, bao bì khơng bị méo Ký hiệu, nhãn hiệu trình bày nội dung rõ ràng Bên bao bì cịn ngun vẹnkhơng làm ảnh hưởng đến mùi vị sản phẩm 3.1.2 Chỉ tiêu cảm quan sữa đặc không Màu sắc:màu tự nhiên sữa đặc không từ vàng kem nhạt đến vàng kem đậm Mùi, vị: thơm, đặc trưng sản phẩm, khơng có mùi vị lạ Trạng thái: mịn, đồng nhất, khơng vón cục, khơng bị lắng đường 3.2 Chỉ tiêu hóa lý sữa đặc không Bảng 3.1: tiêu hóa lý sữa đặc khơng Tên tiêu Mức yêu cầu Hàm lượng chất khô, % khối lượng, không nhỏ 18 Hàm lượng chất béo, % khối lượng, không nhỏ Hàm lượng protein chất khô không béo, % khối 34 lượng, không nhỏ 3.3 Các chất nhiễm bẩn 3.3.1 Chỉ tiêu vi sinh vật sữa đặc không Bảng 3.2: Chỉ tiêu vi sinh vật sữa đặc không Tên tiêu Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuẩn lạc ml sản Mức cho phép 10 phẩm Coliform, số vi khuẩn ml sản phẩm E.Coli, số vi khuẩn ml sản phẩm Salmonella, vi khuẩn ml sản phẩm Staphylococcus aureus, số vi khuẩn ml sản phẩm Clostridium perfringens, số vi khuẩn ml sản 0 0 phẩm 3.3.2 Hàm lượng kim loại sữa đặc không Bảng 3.3: Hàm lượng kim loại nặng sữa đặc không Tên kim loại Antimon (Sb) Arsen (As) Cadimi (Cd) Chì (Pb) Thủy ngân (Hg) Đồng (Cu) 32 Kẽm (Zn) ML (mg/kg) 1,0 0,5 1,0 0,02 0,05 30 40 3.3.3 Độc tố vi nấm sữa đặc không Bảng 3.4: Độc tố vi nấm sữa đặc không Tên độc tố vi nấm Aflatoxin B1 Aflatoxin B1, B2, G1, G2 Aflatoxin M1 ML (µg/kg) 15 0.5 3.3.4 Giới hạn tối đa dư lượng thuốc bảo thực vật sựa đặc không Bảng 3.5: Giới hạn tối đa dư lượng thuốc bảo vệ thực vật sữa đặc không Tên thuốc bảo vệ thực vật 2,4 - D Azocyclotin Carbaryl Cyhexatin Monocrotophos 3.4 MRL (mg/kg) 0,05 0,05 0,1 0,05 0,02 Hình ảnh sản phẩm TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Việt Mẫn, Lại Quốc Đạt, Nguyễn Thị Hiền, Tôn Nữ Minh Nguyệt, Trần Thị Thu Trà 2011.Công nghệ chế biến thực phẩm NXB ĐH QG Tp HCM Lê Văn Việt Mẫn 2011.Giáo trình Cơng nghệ sản xuất sản phẩm từ sữa thức uống pha chế - Tập Công nghệ sản xuất sản phẩm từ sữa NXB ĐH QG Tp HCM Lâm Xn Thanh Giáo trình cơng nghệ sản phẩm sữa NXB Khoa học kỹ thuật Hồng Kim Anh, Hóa học thực phẩm 2011 NXB Khoa học kỹ thuật TCVN 7405:2009 – Sữa tươi nguyên liệu – Yêu cầu kỹ thuật 33 TCVN -2013 – Rong sụn (Kappaphycus alvarezii) – Carrageenan dùng thực phẩm – yêu cầu chất lượng QCVN 4-11: 2010/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia phụ gia thực phẩm – chất điều chỉnh độ acid QCVN 4-13: 2010/BYT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia phụ gia thực phầm-chất ổn định Quy định giới hạn tối đa nhiễm sinh học hóa học thực phẩm – 46 / 2007/QĐ-BYT 10 Ramesh C Chandan 2008 Dairy Processing and Quality Assurance John Wiley & Sons Inc 11 Pieter walstra 2006 Dairy science and technology Taylor and Francis Group 12 Codex standard for evaporated milks (Codex stan 281-1971) 34 ... 2.1.1 Quy trình công nghệ sản xuất sữa đặc không Bao bì Ró Sữa đặc khơng 13 Hình 2.1: Quy trình cơng nghệ sản xuất sữa đặc khơng 2.1.2 Giải thích quy trình cơng nghệ sản xuất sữa đặc khơng 2.1.2.1... phút.Sau tiệt trùng sản phẩm làm nguội nhiệt độ phòng Đồng hóa 2.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất sữa đặc khơng 2.2.1 Quy trình cơng nghệ sản xuất sữa đặc khơng Bao bì Sữa đặc khơng 22 Rót sản phẩm 2.2.2... cơng nghệ sản xuất sữa đặc khơng Quá trình Quy trình Quy trình Quá trình đặc Q trình đặc chân khơng Q trình đặc màng rơi - membrane Cấu tạo: phức tạp so - Cấu tạo: hệ thống với hệ thống cô đặc