- Sản phẩm phomai Camembert: được đánh giá qua 3 nhóm chỉ tiêu: cảm quan, hóa lý và vi sinh.
3.3.2. Qui trình sản xuất phomai nấu chảy
Xử lý pho mai nguyên liệu
Đây là giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu. Đối với nguyên liệu từ sản phẩm pho mai cứng thì đầu tiên sẽ tách bỏ lớp bao xung quanh, sau đó rửa sạch và cắt nhỏ trước khi cho vào máy nghiên mịn nhằm giúp quá trình xử lý nhiệt tiếp theo dễ dàng hơn. Đối với pho mai không có lớp vỏ cứng thì được đem đi rửa sạch và nghiền.
Xử lý nhiệt
Mục đích: nấu chảy pho mai nguyên liệu để phá vỡ cấu trúc gel ban đầu, tiếp theo phối trộn pho mai đã được nấu chảy với các nguyên liệu và phụ gia khác thành một hỗn hợp đồng nhất.
Biến đổi:
Nhiệt độ cao làm vô hoạt enzyme và tiêu diệt vi sinh vật trong hỗn hợp nguyên liệu và phụ gia. Nhờ đó, sản phẩm pho mai nấu chảy có thời gian bảo quản dài hơn so với các loại pho mai khác.
Pho mai nấu chảy có độ ẩm cao hơn và cấu trúc mềm hơn so với pho mai nguyên liệu nhờ sự hydrat hía một số phân tử và nhóm chức háo nước trong hỗn hợp.
Đổ khuôn, làm nguội, cắt và bao gói sản phẩm
Mục đích: tạo cấu trúc gel đặc trưng cho pho mai nấu chảy. Do có sự trao đổi ion giữa Ca2+ và Na+ làm cho gel pho mai nấu chảy mềm hơn so với pho mai nguyên liệu ban đầu.
Quá trình cắt khối nhằm tạo ra sản phẩm có hình dạng khác nhau như hình khối lập phương, hình hộp chữ nhật, hình trụ,… Sản phẩm pho mai nâu chảy thường được bao gói trong giấy nhôm.
3.4.Các quá trình sinh hóa xảy ra trong sản xuất phô mai
3.4.1.Sự thay đổi các thành phần sữa trong quá trình sản xuất phô mai
Sự thay đổi lactoza:
Lactoza được lên men biến thành rượu, các loại acid hữu cơ, các chất khí. Các loại rượu được chuyển hóa tiếp thành mùi cho phô mai, các acid hữu cơ sẽ được tích trữ và chuyển hóa thành các chất thơm.
Kết quả là làm pH của khối sữa giảm và làm khối sữa kết tủa lại. Đó là giai đoạn tạo khối kết tủa casein.
Trong giai đoạn tạo phô mai lượng lactoza sẽ giảm rất nhanh. Chỉ còn 5-10 ngày lên men, trong khối phomai sẽ không còn lactoza.
Như vậy đường lactoza khi sản xuất phomai sẽ đi theo các con đường chuyển hóa sau:
Sự thay đổi cazein:
Trong giai đoạn lên men acid của khối sữa, cazein bị tách khỏi ion canxi. Về cơ bản cấu trúc của cazein đã có sự thay đổi rất mạnh khi tạo thành khối cazein kết tủa ở pH đẳng điện.
Trong giai đoạn lên men phô mai, cazein được biến đổi sâu sắc nhất. Cazein ở trạng thái không hòa tan và chuyển dần sang dạng hòa tan do bị thủy phân bởi các enzym tạo thành pepton và các acid amin. Trong giai đoạn này có sự hình thành khí NH3, H2S và một số khí khác. Trong đó khí CO2 chiếm khối lượng khá nhiều.
Sự thay đổi của các thành phần hóa học khác:
Các chất béo cũng bị thủy phân trong quá trình lên men để trở thành các acid béo no và acid béo không no. Từ đó chuyển hóa tiếp thành chất thơm và các sản phẩm khác.
Sự chuyển hóa rất phức tạp trong khối phô mai khi lên men đã tạo ra sự đa dạng của các sản phẩm phô mai.
Nhiều nhà nghiên cứu cho thấy mùi vị đặc trưng của phô mai được quyết định bởi các acid amin tự do, các loại acid hữu cơ, rượu và mùi thơm của nhiều hợp chất khác nhau.
3.4.2.Các biến đổi diễn ra trong quá trình cấy và lên men
Sinh học: Số lượng vi sinh vật tăng, quá trình trao đổi chất được tăng cường . Quá trình lên men lactic diễn ra trong tế bào của vi khuẩn. Quá trình lên men sẽ sử dụng đường lactose trong sữa để tạo thành acid lactic theo con đường khác nhau :
Lên men đồng hình như nhóm vi khuẩn lactic đồng hình như Streptococcus thermophilu, Lactobacillus bulgaricus,.. thì chu trình đường phân là quá trình chuyển hóa glucose thành acid lactic.
Phương trình tổng quát của quá trình lên men đồng hình:
Lên men dị hình : như giống Leuconostoc sẽ chuyển hóa glucose theo chu trình pentose - phosphate tạo thành các acid lactic và ethanol , CO2 , và các chất hương cho phomai .
Hóa sinh: Xảy ra vô số các phản ứng chuyển hóa sử dụng enzyme xúc tác trong chu trình đường phân và chu trình pentose nhằm tạo ra acid lactic . Trong quá trình lên men dị hình ngoài việc tạo thành acid lactic còn tạo các chất thơm cho phomai ( diaxetyl , axetoin , axit bay hơi , .. ).
Ví dụ : vi khuẩn Streptococcus diaxetylactic .
Các diaxetyl sẽ được tạo thành từ sự chuyển hóa lactoza .
Các axit piruvic nhờ có enzyme decacboxylaza nên được chuyển thành axetaldehyt và sau đó nhờ sự ngưng tụ tạo diaxetyl hoặc axetoin .
Phương trình tạo chất thơm cho phomai ( TS Lâm Xuân Thanh – 2004 - Công nghệ sản xuất các sản phẩm sữa - NXB KH & KT ) .
Hóa lý : Trong quá trình lên men sẽ sinh ra nhiều sản phẩm bay hơi như CO2 và rượu ethanol , ...
Làm đông tụ sữa do quá trình lên men đã làm giảm giá trị pI
Vật lý : Quá trình lên men làm tăng nhiệt độ và tỏa nhiệt ra bên ngoài .
Cảm quan : Tạo ra những hợp chất hương đặc trưng cho sản phẩm .
Do lên men đã làm giảm giá trị pI nên gây nên sự đông tụ к-casein , hình thành nên cấu trúc cho sản phẩm phomai .
Hóa học : Làm giảm pH của sữa , pH trong canh trường trong khoảng 6.1 - 6.35. Xảy ra một số phản ứng trong các chu trình trao đổi chất của vi sinh vật như : phản ứng thủy phân, phản ứng tách nước hay nhân nước,...
3.4.3.Các biến đổi diễn ra trong quá trình đông tụ
Sinh học: hệ VSV bao gồm vi khuẩn lactic và nấm men và nấm Geotricum candidum vẫn tiếp tục các hoạt động trao đổi chất .
Hóa sinh : biến đổi hóa sinh quan trọng nhất là phản ứng thủy phân к-casein do enzyme chymosin xúc tác. Đầu mono của phân tử к-casein ( đầu ưa béo ) được liên kết với các phân tử αs và β-casein trong micelle luôn hướng về tâm micelle, còn đầu carboxyl (đầu ưa nước) luôn hướng ra ngoài vùng biên micelle. Chymosin sẽ xúc tác phản ứng thủy phân liên kết peptide tại vị trí giữa acid amino số 105 ( phe ) và
acid số 106 ( met ) trong phân tử k-casein làm cho cấu trúc của các micelle trong sữa trở nên ổn định:
Ngoài ra, các phản ứng hóa sinh nội bào và ngoại bào của hệ vi sinh vật trong sữa sẽ tiếp tục làm thay đổi thành phần hóa học của các canh trường. Theo Grareva (1987), trong phân đọan thứ nhất chỉ có phân tử k- casein bị thủy phân bởi enzyme chymosin tại vị trí liên kết đặc biệt nói trên. Các phân tử αs và β - casein gần như không thay đổi. Độ nhớt sữa vào thời điểm đầu của phản ứng thủy phân k – casein bị giảm nhẹ nhưng sau đó lại tăng lên cho đến khi các khối đông tụ bắt đầu xuất hiện.
Hóa lý: Đông tụ casein. Ở giai đoạn này, các micelle sau khi bị mất phân đoạn caseinomacropeptide trong phân tử к - casein bắt đầu liên kết với nhau. Đó là do hiện tượng giảm sự tích điện bề mặt của micelle, từ đó lực đẩy tỉnh điện của micelle cũng bị giảm. Bề mặt micelle trở nên ưa béo hơn do chỉ chứa các phân đoạn paracasein к và chúng có thể liên hợp với nhau một cách dễ dàng hơn . Ngoài ra , phần tích điện dương của phân đoạn paracasein к có thể tương tác với phần tích điện âm của phân tử αsvà β – casein. Cầu calci phosphate sẽ xuất hiện giữa các micelle và góp phần làm tăng kích thước khối đông tụ. Trong quá trình đông tụ , chất béo và các thành phần khác trong sữa sẽ tham gia vào thành phần cấu trúc của khối đông. Cuối cùng sẽ xuất hiện hai pha rắn lỏng trong sữa.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đông tụ: Hàm lượng enzyme sử dụng:
Hàm lượng chymosin ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng thủy phân liên kết peptide đặc hiệu trong phân tử k - casein. Còn quá trình đông tụ sữa lại phụ thuộc vào tần số va chạm của các micelle đã giải phóng được trong phân đoạn caseinomacropeptide trên bề mặt của chúng. Như vậy, hàm lượng chymosin chỉ ảnh hưởng gián tiếp đến tốc độ đông tụ sữa và cấu trúc của khối đông.
Hàm lượng chymosin càng cao thì tốc độ phản ứng thủy phân к - casein sẽ càng lớn, số micelle giải phóng được phân đoạn caseinomacropeptide trên bề mặt chúng sẽ càng nhiều, tốc độ quá trình đông tụ sẽ nhanh hơn.
pH:
Giá trị pH tối ưu cho chymosin là 6. Khi giảm pH sữa từ giá trị 6.6 – 6.7 về pH = 6 thì tốc độ đông tụ sữa được cải thiện đáng kể.
Ngoài ra, pH ảnh hưởng đến cấu trúc của micelle trong sữa. Khi ta giảm pH phosphate calci bị tách ra khỏi cấu trúc micelle, làm giảm điện tích micelle, nhờ đó thời gian đông sữa rút ngắn.
Nhiệt độ :
Nhiệt độ nhỏ hơn 15ºC quá trình đông tụ sữa bởi chymosin gần như không diễn ra được. Thực tế, ở nhiệt độ nhỏ hơn 15oC vẫn xúc tác thủy phân liên kết peptide đặc hiệu trong phân tử к - casein để giải phóng ra caseinomacropeptide. Tuy nhiên, theo Walstra vavliet ( 1986 ) các phân tử β - casein từ vùng trung tâm nhô ra bề mặt ngoài micelle và làm cho các micelle không tập hợp lại với nhau được, trạng thái keo của micelle trong sữa được ổn định và bền vững.
Khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng hóa sinh sẽ tăng theo. Mặt khác, việc gia tăng nhiệt độ cũng làm gia tăng tần số va chạm giữa các micelle đã giải phóng được caseinomacropeptide trên bề mặt của chúng. Kết quả tốc độ đông tụ của sữa sẽ gia tăng. Thực chất cho thấy nhiệt độ tối đa cho quá trình đông tụ casein trong sữa khỏang 42.5 – 45.0 oC.
Calci:
Theo Lam B.A ( 1999 ), ion calci sẽ làm giảm điện tích của các casein do chúng tạo liên kết với các điện tích trong phân tử casein, do đó nó sẽ làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các micelle với nhau và giúp cho quá trình động tụ được diễn ra dễ dàng hơn.
Việc bổ sung còn làm giảm đi pH của sữa từ 0.1 – 0.3 đơn vị. Khi đó thời gian đông tụ sẽ được rút ngắn.
3.4.4.Các biến đổi diễn ra trong quá trình ướp muối
Vật lý: xảy ra sự khuếch tán của muối và ion H+ từ dung dịch vào bên trong khối đông và khuếch tán của nước từ khối đông ra dung dịch nước muối.
Hóa lý: xảy ra sự hòa tan một số hợp chất từ khối đông vào nước muối , đồng thời xảy ra sự trao đổi ion Na+ và H+ trong nước muối sẽ thế chỗ của Ca2+ trong cấu trúc gel của khối đông .
Sinh học: ức chế sự phát triển của vi sinh vật.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ướp muối: Hàm lượng chất béo trong khối đông:
Các chất béo tồn tại ở dạng hạt cầu. Một số hạt béo được phân bố trong mao quản của khối đông. Nếu hàm lượng chất béo càng cao thì sự khuyết tán của các phân tử muối vào sâu bên trong khối đông càng chậm và bị cản trở nên thời gian ướp muối cần phải kéo dài.
Nồng độ muối trong nước muối:
Nồng độ muối trong dung dịch càng cao sẽ làm tăng hàm lượng muối được khuyết tán vào đám đông. Nếu nồng độ muối trong dung dịch thấp hơn 16%, thực tế cho
thấy một lượng nhỏ casein trong khối đông sẽ bị hoà tan vào muối. Hiện tượng này ảnh hưởng xấu đến cấu trúc sản phẩm.
Nhiệt độ nước muối:
Khi tăng nhiệt độ thì tốc độ khuyết tán của muối vào khối đông nhanh hơn, đồng thời quá trình thoát ẩm ra khối đông cũng nhanh hơn.
pH dung dịch muối:
pH của dung dịch muối có ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ hấp thụ muối của khối đông và cấu trúc phô mai thành phẩm. Đó là do ion H+ trong nước muối có thể thế chỗ các ion Ca2+ trong khối đông tụ như những ion Na+ . Tuy nhiên H+ không thể thay thế chỗ của ion Na+ trong gel casein.
Thời gian:
Khi tăng thời gian ngâm khối đông trong dung dịch muối, lượng muối hấp thụ trong khối đông sẽ tăng, độ ẩm khối đông sẽ bị giảm. Thời gian ngâm khối đông trong nước phụ thuộc vào từng lọai sản phẩm ( kích thước khối đông , phô mai thuộc loại mềm bán mềm hay cứng .... ).
Quá trình ướp muối: có thể thực hiện theo một trong hai phương pháp sau:
Ngâm khối đông trong dung dịch nước muối: sử dụng nước muối có nồng độ 18 - 23% ( v/v ) đã được bổ sung CaCl2 và hiệu chỉnh pH, chất điều chỉnh pH là acid lactic hoặc acid clohydrid. Yêu cầu acid clohydrid không chứa các kim loại nặng như Pb, Cu, Hg, As… nhiệt độ dung dịch muối trong quá trình ngâm khối đông là 10 - 14OC.
Rắc muối khô trực tiếp lên bề mặt khối đông: trong trường hợp, một phần muối sẽ được hòa tan trong huyết thanh sữa còn đọng lại trên bề mặt khối đông. Tiếp theo, một lượng muối sẽ khuếch tán vào bên trong cấu trúc của khối. Do đó cần tiến hành lật đảo khối đông để muối được phân bố đều trong sản phẩm.
Tổng hàm lượng NaCl trong phô mai chiếm khoảng 1.7 - 1.8% khối lượng sản phẩm.
3.4.5.Các biến đổi diễn ra trong quá trình ủ chín phô mai
Sinh học: Nấm và hệ vi sinh vật trong khối đông sẽ tiếp tục thực hiện quá trình trao đổi chất. Các sợi nấm sẽ phát triển thành các khuẩn ty trên bề mặt sản phẩm. Quá trình trao đổi chất sẽ tạo ra hương đặc trưng cho sản phẩm phomai.
Hóa sinh và hóa học:
- Sự biến đổi của đường lactose
Dưới tác dụng của vi khuẩn lactic, lactoza bị biến đổi rất nhanh. Sau 5 - 10 ngày hầu như chấm dứt. Sản phẩm chính của sự biến đổi này là axit lactic. Độ axít của phomai tăng rất nhanh ở ngày đầu, sau đó chậm lại và ở cuối giai đoạn cuối tăng chậm.
Trong quá trình lên men ngoài axit lactic được tạo thành, một phần lactoza được sử dụng cho quá trình lên men tạo thành diaxetyl, axetoin, axit bay hơi. Một phần lactic tạo thành lại chuyển thành propionic, axetic, axit butiric, dưới tác dụng của vi khuẩn tạo cho phô mai có mùi khó chịu.
Axit lactic có tương tác với các thành phần khác của phômai như tham gia phản ứng trao đổi ion với các muối, tạo thành các phức với protein.
- Sự biến đổi protein:
Do hệ enzyme protease của nấm sợi, vi khuẩn và các chymosin xúc tác. Tuy nhiên mức độ thủy phân là không lớn, hàm nitơ amin trong khối đông tăng lên không đáng kể.
Trong quá trình ủ chín, một số amin bị thủy phân, một số amin khác lại biến đổi thành axit amin mới.
Các homoxerin vừa tạo thành có thể bị biến đổi thành axit γ - amino butiric. Arginin dưới tác dụng của ariginaza (do vi khuẩn tạo ra ) chuyển thành ornitin.
Ngoài ra, γ - amino butiric được tạo thành từ axit glutamic nhờ tác động của decacboxylaza.
Quá trình ủ chín đến một mức độ nào đó thì axit amin dưới tác dụng của enzyme oxy hóa khử của vi khuẩn sẽ tham gia hàng lọat các phản ứng chuyển hóa khác nhau như chuyển hóa nhóm amin, khử CO2. Kết quả tạo thành hàng loạt các chất mới có tác dụng tạo mùi vị cho phô mai như deain hóa của axit amin.
- Sự biến đổi của chất béo:
Xảy ra quá trình thủy phân sâu. Quá trình thủy phân này phụ thuộc vào hệ vi khuẩn ở bề mặt.
Một số loài mốc, vi khuẩn Micrococci hoạt động rất mạnh và tích tụ một lượng đáng kể axit béo, đặc biệt là axit béo bay hơi tạo nên mùi vị đặc trưng cho phomai.
Lớp vỏ qúa trình thủy phân chất béo xảy ra mạnh mẽ hơn do tác động của vi sinh vật bề mặt ( mốc men vi khuẩn hiếu khí ).
Thành phần quan trọng tạo nên mùi vị của phomai là metylxeton. Metylxeton được tạo thành theo sơ đồ:
Biến đổi vật lý:
Sự sinh trưởng của vi sinh vật thường kèm theo hiện tượng tỏa nhiệt, phải lật ngược khối đông trên các kệ giá đỡ để đảm bảo độ thoáng khí và sản phẩm phô mai đạt được độ đồng nhất cao về cấu trúc và mùi vị.
3.5.Các loại máy móc – thiết bị được sử dụng trong sản xuất phô mai