Tận dụng và xử lí phế phụ liệu từ công nghệ chế biến sữa

tận dụng phế phụ liệu từ quy trình sản xuất phô mai whey protein phế phụ liệu từ công nghệ chế biến sữa whey protein tiểu luận về whey protein phế phụ liệu từ phô mai 5 quy trình sản xuất từ whey protein đề xuất quy trình mới từ whey protein

300C Kiểm sốt pH BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM BÁO CÁO CaO Công nghệ xử lý phế phụ liệu thực phẩm Tận dụng xử lí phế phụ liệu quy trình cơng nghệ sản xuất sản phẩm từ sữa Cơ đặ Nhóm Lớp: DHTP13D GVHD: Đỗ Viết Phương LỜI CẢM ƠN Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc quý thầy trường Đại Học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt quý thầy cô Viện Sinh Học Thực phẩm tạo điều kiện cho chúng em trình học tập Em xin chân thành cảm ơn thầy Đỗ Viết Phương cung cấp cho em nguồn kiến thức để em hồn thành tiểu luận Xin cảm ơn thầy bạn sinh viên theo dõi đóng góp ý kiến, lời nhận xét để nhóm em hồn thiện tiểu luận Em xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC MỞ ĐẦU Khoảng 2500 năm trước Hippocrates sáng chế số loại sữa có tác dụng tăng cường sức khỏe, tăng sức đề kháng, tăng sức mạnh cải thiện tốc độ phát triển bắp Đến cuối kỷ 16 Thụy Sỹ, số nông dân làm việc trang trai nuôi heo phát heo tắm sữa phát triển nhanh Phát dẫn đến đời Whey Protein Khi thực trình đơng tụ sữa sản xuất phơ mai, sữa tươi chuyên thành hệ gồm có hai pha: rắn lỏng Pha rằn gọi khối đông (curd), pha lỏng huyết sữa (whey) Thành phần hóa học chủ yếu huyết sữa gồm có nước, protein hịa tan, đường lactose, số muối khoáng, vitamin Ngày nay, nhu cầu thực phẩm người ngày tăng, sản phẩm whey protein nhà sản xuất cài thiện để thỏa mãn thị trường CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÔ MAI VÀ PHẾ PHỤ LIỆU WHEY PROTEIN Phô mai 1.1 Tổng quan phô mai (1) (2) Từ thời đế chế La Mã cổ đại, phô mai xuất chiếm vị trí quan trọng ẩm thực nước Ý Bắt nguồn từ nhu cầu bảo quản vận chuyển sữa, người dân La Mã nghĩ cách kết đông lên men sữa động vật, sữa chuyển từ thể lỏng sang thể rắn – phơ mai Trong viễn chinh quân đội La Mã, phô mai binh sĩ ưa chuộng tính chất bổ dưỡng, thơm ngon, dễ vận chuyển Từ điều kiện ấy, qua thời gian, ảnh hưởng phô mai ẩm thực Ý ngày trở nên sâu rộng Hình 1: Phô mai Phô mai (Tiếng anh – cheese, tiếng Pháp – fromage) sản phẩm giàu dinh dưỡng chế biến từ sữa Theo phương pháp sản xuất truyền thống người ta tiến hành đông tụ casein sữa, sau tách khối đơng thu (curd) để chế biến tiếp thành phô mai Phô mai tiêu thụ nhiều châu Âu Ở Pháp, trung bình hàng năm người sử dụng 26 – 28kg phơ mai loại Có nhiều phương pháp khác để phân loại phô mai - Hàm lượng nước phô mai thường biểu diễn thông thường qua tỷ lệ phần trăm lượng nước tổng khối lượng phơ mai trừ béo, kí hiệu MFFB (Moisture on Fat Free Basis): Dựa vào giá trị MFFB, người ta chia phô mai thành loại: Loại sản phẩm Giá trị MFFB (%) Phô mai cứng Phô mai cứng Phô mai bán 67 Phô mai mềm trị cứng Bảng 1: Phân loại phô mai theo giá trị MFFB - Lượng chất béo phô mai thường biễu diễn thông qua tỷ lệ phần trăm lượng chất béo tổng khối lượng phô mai trừ chất béo, ký hiệu FDB (Fat on Dry Basis) FDB Dựa vào giá trị FDB, người ta chia phô mai thành loại: - Loại sản phẩm Phơ mai có hàm lượng béo cao Giá trị FDB (%) >60 Phơ mai có hàm lượng béo cao 45 – 60 Phơ mai có hàm lượng béo trung bình 25 – 45 Phơ mai có hàm lượng béo thấp 10 – 25 Phô mai gầy 90% whey protein sở vật chất khô (Marcelo Rizvi, 2008) Tính khả thi thương mại quy trình chưa báo cáo [22] Thiết bị sử dụng: Sản xuất Lactose tinh thể từ Whey Quy trình sản xuất 32 Whey Nồng độ chất rắn >65% Thiết bị bay Thiết bị kết tinh 93,5℃ Lactose hạt Nước Rửa Rượu mẹ Máy li tâm PROLIQ Máy sấy tầng sôi Lactose ăn Chất rắn Chất keo tụ Bể lọc Than hoạt tính Lọc Thiết bị bay Lactose Lactose hạt Thiết bị kết tinh Nước Xay sàng Rửa 33 Chất rắn Nước thải Máy li tâm Máy sấy tầng sơi Thuyết minh quy trình: Lactose loại đường đơn có sữa thành phần váng sữa Nếu whey thải sơng chất thải, có tác động xấu đến môi trường nghiêm trọng, sau chế biến thực thành nhiều loại sản phẩm hữu ích Vì lactose 30% so với đường nên sử dụng chất bổ sung đường có thực phẩm bánh kẹo Nó sử dụng sữa cơng thức dành cho trẻ sơ sinh (vì sữa bị có hàm lượng thấp nhiều hàm lượng lactose sữa mẹ), dùng làm chất kết dính chất độn viên nén Ở New Zealand, lactose tinh chế từ whey sản xuất sản phẩm phụ mát ngành công nghiệp casein Nó tinh chế Lactose New Zealand để tạo thành thực phẩm-lactose cấp dược phẩm Whey sữa bị chứa khoảng 5% lactose ngun liệu cho α-lactose thương mại sản xuất Do kinh tế vận chuyển, whey thường đến với Lactose New Nhà máy Zealand (LNZ) Kapuni cô đặc trước từ 12 đến 50% chất rắn Sau thực bốc yêu cầu tăng nồng độ lên khoảng 65% chất rắn để làm lạnh, lactose tạo để kết tinh, thường tăng tốc cách bổ sung tinh thể 'tạo hạt' lactose Q trình nhiều ngày để hồn thành, thực bể kết tinh có khuấy làm mát từ từ nước sông địa phương Sau thời gian này, tinh thể chiết xuất từ 'rượu mẹ' cách ly tâm để tạo lactose thơ, có màu vàng kem với diện riboflavin Các tinh thể rửa sạch, thu hồi cách ly tâm làm khô máy sấy tầng sôi để tạo loại ăn Pha lỏng ('rượu mẹ'), chứa lượng đáng kể protein, khoáng chất, vitamin khoảng 18% lactose, bán tên 'Proliq' chất bổ sung thức ăn gia súc, hoạt động mô tả tái chế 'Rượu mẹ' biết chứa nhiều hợp chất có 34 tiềm thương mại số có hoạt động sinh học thú vị Chúng khơng trích xuất vị trí thay đổi năm tới Để có loại lactose dược phẩm, cần phải tinh chế Điều liên quan đến việc phát hành lại tinh thể lactose xử lý dung dịch than hoạt tính nguyên chất, hấp thụ số chất tan bao gồm riboflavin nhiều loại protein Cũng hấp thụ nhóm polypeptit gọi peptone proteose có nguồn gốc từ β-casein Các pepton tạo hoạt động plasmin, enzym protease di chuyển từ máu vào sữa bầu vú bị Protein hấp thụ vào than hoạt tính cách điều chỉnh tạm thời rượu, độ pH Carbon loại bỏ trình keo tụ lọc, sau loại bỏ Sau kết tinh, tách tinh thể cách ly tâm làm khơ, có màu trắng tinh khiết cao thu lactose cấp dược phẩm Các tinh thể xay sàng để tạo sản phẩm với phân bố kích thước hạt cụ thể Ngày nay, lactose sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp thực phẩm bánh kẹo có hàm lượng thấp vị (30% so với đường sucrose), liên kết hương vị hương thơm tăng tuổi thọ lưu trữ sản phẩm Lactose sử dụng để chế biến nướng trải qua phản ứng Maillard với protein (xem báo bánh mì) tạo hiệu ứng màu nâu Như sữa mẹ chứa 7% lactose (so với 4,4 5,2% sữa bò), lactose thêm vào sữa pha chế sữa công thức cho trẻ sơ sinh Dạng tinh khiết α-lactose ngành công nghiệp dược phẩm sử dụng làm tá dược: hợp chất trơ mặt hóa học, hỗ trợ hệ thống sản xuất, bảo vệ tăng cường tính khả dụng sinh học thuốc tăng cường khía cạnh tính an tồn thuốc Do đó, hợp chất sử dụng rộng rãi thứ hai sử dụng làm chất độn / chất kết dính viên nén, viên nang dạng sản phẩm uống khác 35 Thiết bị sử dụng: Thiết bị sấy tầng sôi (Nguồn: internet) Thiết bị lò lên men sinh học Loại: Lên men Nơi xuất xứ: Shanghai, China Nhãn hiệu: Bailun Điện áp: 220/380 Volt 50/60Hz Công suất (W): 0.75KW-75KW Trọng lượng: 50 kg ~ 1000 kg Chứng nhận: ISO CE Bảo hành: Năm (Nguồn: internet) Thiết bị lọc UF T = 0-350C P = 1-5 bar Màng siêu lọc UF kích thước khe lọc 0,01~0,1 µm 36 Sản xuất Canxi propionate [13] Quy trình sản xuất 37 300C Kiểm sốt pH 300C Cơ đặc làm khơ 38 Thuyết minh quy trình Canxi propionate loại muối hữu tự nhiên hình thành phản ứng canxi hydroxit axit propionic Nó thường sử dụng làm phụ gia thực phẩm – ký hiệu E282 - để giúp bảo quản sản phẩm thực phẩm khác nhau, bao gồm: • Thực phẩm nướng: bánh mì, bánh ngọt, bánh nướng xốp • Các sản phẩm từ sữa: mát, sữa bột, váng sữa, sữa chua, • Đồ uống: nước ngọt, nước trái • Đồ uống có cồn: bia, đồ uống mạch nha, rượu vang, rượu táo, • Thịt chế biến: xúc xích, giăm bông, thịt hộp, Canxi propionate kéo dài thời hạn sử dụng loại thực phẩm khác cách can thiệp vào tăng trưởng sinh sản nấm mốc vi sinh vật khác Đặc biệt ngành cơng nghiệp bánh nướng trình nướng bánh điều kiện lý tưởng cho phát triển nấm mốc Canxi propionate Cơ quan Quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA), Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) Tổ chức Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (FAO phê duyệt để đưa sử dụng Lò phản ứng sinh học tế bào cố định [23] Lò phản ứng sinh học sử dụng cho trình lên men chiết xuất Các lò phản ứng hấp tiệt trùng hai lần sau đổ đầy mơi trường tăng trưởng khử trùng 39 cấy với 50 mL tế bào Các tế bào lò phản ứng sinh học phép phát triển 2-3 ngày trước bắt đầu cho ăn liên tục Các lò phản ứng nuôi môi trường lactate vài tuần để tạo khối tế bào lị phản ứng Mơi trường lactate sử dụng để tránh giảm đáng kể pH lị phản ứng Sau đóng lị phản ứng bão hòa với tế bào Sản phẩm thu sau q trình lên men lị phản ứng bao gồm acid propionic acid acetic Khi lactose nguồn cacbon tế bào lên men liên tục, cố định, hiệu suất lò phản ứng giảm dần theo thời gian khơng có kiểm sốt pH Sau chạy tuần, có lượng nhỏ đường lactose lên men Điều cho pH thấp ức chế axit propionic tạo Bộ chiết suất Chất chiết sử dụng 40% (w / w) Alamine 336 2-octanol Trước sử dụng, chất chiết tươi kết hợp với mơi trường để rửa tạp chất hịa tan nước dung mơi làm bão hịa dung mơi với thành phần có mơi trường sử dụng chiết xuất, chất chiết xuất tái sinh cách kết hợp với 1N dung dịch NaOH để tách propionic axit axetic từ dung môi Chất chiết tái sinh sau sử dụng lại cho lần chiết tiếp theo.[24] Dịch chiết acid propionic thu được, cho phản ứng với CaO để tạo nên dung dịch muối Canxi-propionate đậm đặc [25] Cô đặc làm khô: nhằm mục đích để thu muối Canxi-propionate thành phẩm dạng tinh thể sử dụng ngành thực phẩm Các thiết bị tương tự với sản xuất lactose từ tinh thể whey 40 CHƯƠNG 4: HƯỚNG TẬN DỤNG MỚI Nước whey xoài Váng sữa Đường + chất ổn định 60oC Lọc Thành phẩm Phối trộn Bảo quản Đóng chai Dán nhãn Tiệt trùng Làm nguội Vải muslin Thịt xoài 105oC 10 phút 41 5oC- -7oC Nhiệt độ phòng Thuyết minh quy trình: Chuẩn bị váng sữa Sữa tiêu chuẩn hóa đun nóng đến 82oC acid hóa cách thêm 2% acid citric khuấy liên tục, dẫn đến đông tụ protein sữa (casein) Chất lỏng (whey) tách cách lọc theo phương pháp tiêu chuẩn [26] Whey lọc ly tâm 45oC để loại bỏ chất béo Whey bảo quản 4oC _ -1oC Được làm nóng đến 60oC trước chuẩn bị đem sản xuất nước whey xoài Chuẩn bị thịt xồi Những trái xồi chín hồn tồn tươi mua từ thị trường địa phương Thịt xoài chiết xuất phương pháp tiêu chuẩn Được bảo quản 4oC _ -1oC Đường 10% 0.1% (w/v) natri alginat hòa tan whey cách đun nóng tới 60oC sau lọc qua vải muslin Đồ uống làm từ sữa xồi chín, phối trộn váng sữa thịt xoài với tỷ lệ khác nhau, váng sữa : thịt xoài (70:30 ; 75:25; 80:20 ) Phần thịt trái thêm vào whey đồng Hỗn hợp đồng rót vào chai thủy tinh (200ml) chừa khoảng trống 2,5 cm ghép nắp Sau tiệt trùng 105oC 10 phút, làm nguội đến nhiệt độ phòng, dán nhãn bảo quản 7oC _ -1oC 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Fox, P.F., et al., Fresh cheese products: principals of manufacture and overview of different varieties, in Fundamentals of Cheese Science 2017, Springer p 543-588 Alimentarius, C., General standard for food additives Codex Stan 192-1995 Pectin; Food and Agriculture Organization of the United Nations: Rome, Italy, 2015 Tunick, M.H., Whey protein production and utilization: a brief history Whey processing, functionality and health benefits, 2008: p 1-13 VỰC, C.L., TÁC DỤNG TĂNG CƯỜNG SỨC KHOẺ CỦA WHEY PROTEIN VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA WHEY Lelièvre, J., Whey proteins in cheese—an overview, in Chemistry of structure-function relationships in cheese 1995, Springer p 359-365 Božanić, R., I Barukčić, and K Lisak, Possibilities of whey utilisation Austin Journal of Nutrition and Food Sciences, 2014 2(7): p Muir, D., LACTOSE| Properties, Production, Applications 2002 Guimarães, P.M., J.A Teixeira, and L Domingues, Fermentation of lactose to bio-ethanol by yeasts as part of integrated solutions for the valorisation of cheese whey Biotechnology advances, 2010 28(3): p 375-384 Joint, F., W.H Organization, and W.E.C.o.F Additives, Evaluation of certain contaminants in food: seventy-second [72nd] report of the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives 2011: World Health Organization Panesar, P.S., et al., Bioutilisation of whey for lactic acid production Food chemistry, 2007 105(1): p 1-14 Hobman, P., Ultrafiltration and manufacture of whey protein concentrates, in Whey and lactose processing 1992, Springer p 195-230 Jiang, L., et al., Enhanced propionic acid production from whey lactose with immobilized Propionibacterium acidipropionici and the role of trehalose synthesis in acid tolerance Green Chemistry, 2015 17(1): p 250-259 Lewis, V.P and S.T Yang, A novel extractive fermentation process for propionic acid production from whey lactose Biotechnology Progress, 1992 8(2): p 104-110 Zadow, J., Lactose: properties and uses Journal of Dairy Science, 1984 67(11): p 2654-2679 Taddei, C., et al., Factors affecting fouling of an inorganic membrane during sweet whey ultrafiltration Le Lait, 1988 68(2): p 157-176 Fauquant, J., A Pierre, and G Brulé, Clarification du lactosérum acide de caséinerie La technique laitiere, 1985 1003: p 37-41 Hill, R and J Zadow, The precipitation of whey proteins by carboxymethyl cellulose of differing degrees of substitution Journal of Dairy Research, 1974 41(3): p 373-380 Pearce, R.J., Whey protein recovery and whey protein fractionation, in Whey and lactose processing 1992, Springer p 271-316 Turhan, K and M Etzel, Whey Protein Isolate and α‐Lactalbumin Recovery from Lactic Acid Whey Using Cation‐Exchange Chromatography Journal of food science, 2004 69(2): p fep66-fep70 Jönsson, A.-S and G Trägårdh, Ultrafiltration applications Desalination, 1990 77: p 135-179 43 Marcelo, P.A and S.S Rizvi, Physicochemical properties of liquid virgin whey protein isolate International Dairy Journal, 2008 18(3): p 236-246 Harriott, P., The mechanism of partial rejection by ultrafiltration membranes Separation Science, 1973 8(3): p 291-302 Cho, T and M Shuler, Multimembrane bioreactor for extractive fermentation Biotechnology progress, 1986 2(1): p 53-60 24 25 26 Crespo, J., et al., Modeling of immobilized cell reactor for propionic acid fermentation Biotechnology and bioengineering, 1990 36(7): p 705-716 Yabannavar, V and D Wang, Extractive fermentation for lactic acid production Biotechnology and bioengineering, 1991 37(11): p 1095-1100 De, S., Outlines of dairy technology Outlines of dairy technology., 1980 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT (1) Lê Văn Việt Mẫn, 2016, Giáo trình Cơng nghệ sản xuất sản phẩm từ sữa thức uống pha chế, Tập 1, Công nghệ sản xuất sản phẩm từ sữa, p 268-273) (2) Lê Văn Việt Mẫn, 2016, Giáo trình Cơng nghệ sản xuất sản phẩm từ sữa thức uống pha chế, Tập 2, Công nghệ sản xuất sản phẩm từ sữa, p 268-273) 44 ... mai (1) Sữa: người ta sản xuất phơ mai từ sữa bị, sữa dê sữa cừu dạng sữa tươi, sữa tách phần béo sữa gầy Trong sản xuất phô mai, yêu cầu tiêu chất lượng sữa nghiêm ngặt Sữa phải thu nhận từ động... ứng màu nâu Như sữa mẹ chứa 7% lactose (so với 4,4 5,2% sữa bò), lactose thêm vào sữa pha chế sữa công thức cho trẻ sơ sinh Dạng tinh khiết α-lactose ngành công nghiệp dược phẩm sử dụng làm tá dược:... technology., 1980 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT (1) Lê Văn Việt Mẫn, 2016, Giáo trình Cơng nghệ sản xuất sản phẩm từ sữa thức uống pha chế, Tập 1, Công nghệ sản xuất sản phẩm từ sữa, p 268-273) (2)