4.1. Quy trình sản xuất
Hình 4.1 Sơ đồ khối quy trình sản xuất sữa hoàn nguyên tiệt trùng UHT
Nước Nước Lưu trữ In date thùng Vào thùng Đóng màng co Dán ống hút In code Bao bì Tiệt trùng Rót sản phẩm Lọc Trữ lạnh Đồng hoá Tiệt trùng Trữ vô trùng AMF Phối trộn 3 Dịch chất ổn định Làm nguội Chất ổn định Phối trộn 1 Phối trộn 2 SMP/FCMP Đường, NC33… Hương liệu Sản phẩm
Thuyết minh quy trình
4.2. Quá trình chuẩn bị trước khi phối trộn – hoàn nguyên
Nguyên liệu: được chuẩn bị sẵn và kiểm tra trước khi sản xuất, bao gồm:
Nước: là thành phần chính chiếm khoảng 80% khối lượng sữa, nước sử dụng được qua xử lý, có nhiệt độ khoảng 45oC.
SMP (sữa bột không béo).
RE là đường tinh luyện từ saccharose.
AMF, chất ổn định.
Tuỳ theo sản phẩm mà các thành phần sẽ có sự thay đổi về khối lượng hay thứ tự phối trộn, các nguyên liệu này sẽ được nhân viên sản xuất và QC kiểm tra trước mỗi mẻ trộn.
Tại đây, QC tiến hành kiểm tra độ pH của nước.
Trong khi chuẩn bị về nguyên liệu thì bộ phận vệ sinh thiết bị tiến hành CIP cho các thiết bị trong hệ thống sản xuất nhằm loại bỏ những vi sinh vật gây hại cho sản phẩm. Sử dụng NaOH, HNO3, nước nóng 90oC để làm vệ sinh.
QC kiểm tra quá trình CIP đạt chuyển sang CIP các đối tượng khác, tiếp tục quá trình sản xuất các bước tiếp theo. Không đạt, CIP lại đối tượng đó.
Tiếp tục bơm nước vào Chocolate tank và gia nhiệt đến 70 – 75oC sau đó cho chất ổn định vào, khuấy trộn trong 10 – 15 phút để chất ổn định hoàn tan hoàn toàn.
Hâm AMF: với mục đích làm tan chảy hoàn toàn AMF trong thùng phuy để dễ dàng lấy ra khỏi phuy, giúp cho quá trình phối trộn dễ dàng hơn, nhiệt độ hâm khoảng 60oC, thời gian hâm 1 giờ.
Chuẩn bị dung dịch màu: lấy nước đã xử lý ở 45 – 50oC cho vào xô nhựa sạch, cho chất màu vào xô với khối lượng theo công thức có sẵn trước phối trộn 30 phút.
Chuẩn bị dung dịch muối: lấy nước đã xử lý ở 45 – 50oC cho vào xô nhựa sạch, cho muối vào xô với khối lượng theo công thức có sẵn trước phối trộn 30 phút.
Hình 4.2 Sơ đồ phối trộn sữa hoàn nguyên tiệt trùng
Nguyên tắc: nguyên liệu được chuyển vào thùng trộn Almix, nước được chuyển
tới bồn trộn Recombine nhờ máy bơm tuần hoàn được đưa vào bộ phận trộn của thùng trộn tạo thành một dòng xoáy và nén xuyên qua các lỗ của tấm lọc, hỗn hợp nước và nguyên liệu lại được bơm hút vào bồn trộn Recombine đến khi trộn đều nguyên liệu thì ngưng tuần hoàn và chờ mẻ kế tiếp.
4.3.1.Quá trình trộn 1
Mục đích: hoà tan chất ổn định bằng nước ở nhiệt độ 70 – 75oC, khuấy trong 15 phút. Thời gian phối trộn phải đủ để hoà tan hoàn toàn nguyên liệu và không quá 2 giờ (từ khi bắt đầu cho đến khi kết thúc làm lạnh).
Cách tiến hành
Bơm nước xử lý vào Chocolate tank, bật cánh khuấy đồng thời tiến hành gia nhiệt tại bồn. Nhiệt độ yêu cầu là 70 – 75oC.
Cho chất ổn định vào, khuấy trộn trong vòng 15 phút để hoà tan hoàn toàn chất ổn định.
Để nguội dung dịch chất ổn định xuống khoảng 65 – 70oC rồi chuyển sang Almix để tiến hành phối trộn 3.
Nếu là sản phẩm sữa chocolate thì tiến hành thêm các bước hòa tan bột ca cao như sau: • Bơm nước xử lý vào Chocolate tank 2, nhiệt độ 70 – 75oC.
• Khuấy tuần hoàn 5 phút giữa Almix và Chocolate tank 2 sau khi cho bột ca cao vào. • Nâng nhiệt độ dung dịch ca cao lên 90 – 95oC, khuấy tan trong 30 phút để các hạt ca cao
có thời gian trương nở.
• Cuối cùng, hạ nhiệt độ dung dịch ca cao xuống 45 – 50oC để chờ phối trộn 3.
Kiểm tra QC lấy mẫu kiểm tra độ hòa tan của dung dịch chất ổn định, sau khi làm
nguội đến 70oC.
Yêu cầu
Đảm bảo các thông số kỹ thuật.
Chất ổn định phải hòa tan hoàn toàn, tạo dung dịch đồng nhất, không bị vón cục.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phối trộn 1
Nhiệt độ phối trộn: ảnh hưởng rất lớn đến độ hòa tan của chất ổn định. Nếu nhiệt độ nước thấp, chất ổn định ít tan, hoặc không tan gây ảnh hưởng đến chất lượng sữa.
4.3.2.Quá trình trộn 2.
Mục đích: hòa tan hoàn toàn SMP, FCMP vào nước và chất ổn định. Thông số kỹ thuật
Nhiệt độ nước hòa tan SMP và FCMP là 43 – 45oC.
Thời gian tối đa: 45 phút.
Cách tiến hành
Nước xử lý được bơm vào Recombine tank ở nhiệt độ 43 – 45oC.
Cho sữa bột vào Almix, cho khuấy tuần hoàn giữa Almix và Recombine tank trong 5 phút.
Ngưng tuần hoàn 15 phút nhưng vẫn khuấy ở Recombine tank để dịch sữa được hoàn nguyên.
Các biến đổi của nguyên liệu trong quá trình phối trộn 2:
Protein trong sữa thấm nước, trương nở, các muối trở lại trạng thái cân bằng...
Hàm lượng chất khô tăng, đồng thời độ nhớt và tỷ trọng cũng tăng cao.
Kiểm tra độ Ph của nước (7 .5 – 8).
Yêu cầu
Đảm bảo thông số kỹ thuật.
Sữa bột phải hòa tan hoàn toàn, đồng nhất, không bị vón cục.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phối trộn 2:
Nhiệt độ phối trộn: nếu nhiệt độ cao quá thì sữa dễ bị vón cục, khó tan. Khả năng thấm nước của SMP, FCMP tăng khi nhiệt độ của nước tăng từ 10 – 50oC.
Thời gian phối trộn: ở nhiệt độ 43 – 45oC thì thơi gian phối trộn khoảng 20 phút. Nếu ở nhiệt độ này mà thời gian kéo dài sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển gây hư hỏng sữa, còn thời gian ngắn quá sữa sẽ không hòa tan hoàn toàn.
Chất lượng sữa bột cũng ảnh hưởng đến quá trình phối trộn.
4.3.3.Quá trình phối trộn 3 Mục đích:
Đây là công đoạn phối trộn cuối cùng nhằm mục đích hoàn thiện sản phẩm về độ béo, độ ngọt và hương vị.
Tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm.
Đa dạng hóa sản phẩm với các hương vị khác nhau như vani, dâu, chocolate.
Thông số kỹ thuật:
Nhiệt độ sữa sau khi phối trộn 3: 43 – 45oC.
Thời gian trữ tối đa: 45 phút.
Nhiệt độ nước xử lý: 45 – 50oC.
Sau khi hoàn tất quá trình phối trộn 2, cho tiếp vào Almix các thành phần còn lại như đường RE, NC33 (chất béo thực vật), Lysine...theo công thức. Cuối cùng, cho AMF nhiệt độ 60oC vào Almix và khuấy tuần hoàn với Recombine tank trong 5 phút.
Ngưng tuần hoàn, nhưng vẫn khuấy ở Recombine tankk 5 phút. Tại đây QC tiến hành kiểm tra.
Sau khi có kết quả đạt từ QC. Tiến hành rót hương vào Recombine tank, khuấy 5 phút cho phân tán đều khắp bồn trộn.
Các biến đổi của nguyên liệu trong quá trình phối trộn 3
Vật lý: độ nhớt, tỷ trọng tăng.
Hóa học: hàm lượng chất khô tăng.
Hóa lý: sự hòa tan của các nguyên liệu tạo thành dung dịch sữa đồng nhất.
Kiểm tra: QC tiến hành lấy mẫu kiểm tra sau khi cho trộn AMF và trước khi bổ
sung hương.
Hàm lượng chất khô (TS).
Tỷ trọng sữa: sử dụng phương pháp đo bằng tỷ trọng kế.
pH: bằng thiết bị đo pH.
Yêu cầu:
Đảm bảo các thông số kỹ thuật.
Dịch sữa sau khi phối trộn phải hài hòa, phù hợp giữa màu sắc, mùi vị và đặc trưng của sản phẩm.
Thời gian phối trộn phải đủ để hòa tan hoàn toàn nguyên liệu và không quá 2 giờ (từ lúc bắt đầu trộn cho tới kết thúc làm lạnh).
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phối trộn 3: thao tác thực hiện và thời gian
phối trộn sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của dịch sữa.
4.3.4.Lọc
Mục đích: cho sản phẩm chạy qua thiết bị lọc nhằm loại bỏ những chất có kích
thước lớn, những vật thể lạ, tạp chất và cặn có trong sữa.
Thông số kỹ thuật: thiết bị lọc có kích thước 105 m.
Cách tiến hành: dịch sữa từ Recombine tank được cho qua hệ thống lưới lọc để
Đảm bảo thông số kỹ thuật.
Sữa phải được lọc sạch tạp chất để không gây ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc:
Bản chất của thiết bị lọc như vật liệu lọc, cấu trúc bề mặt và đường kính lỗ lọc.
Bản chất của sữa:
• Protein: do có một số nhóm chất kỵ nước và một số nhóm chất tích điện nên protein có thể tương tác hoặc kết hợp tạo phức với vật liệu lọc, gây tắc nghẽn.
• Lipid: với bản chất kỵ nước nên lipid thường tạo một lớp màng, từ đó gây tắc nghẽn lưới lọc.
• Muối: là nguyên nhân gây kết tủa và bám lên thành lưới lọc do độ hòa tan kém.
Áp lực của dòng sữa: nếu áp lực và tốc độ của dòng sữa thì lưới lọc ít bị tắc nghẽn.
Độ hòa tan hoàn toàn của dịch sữa.
4.3.5.Trữ lạnh
Mục đích:
Bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp, kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật sau quá trình phối trộn, chờ qua công đoạn tiệt trùng.
Kiểm soát lượng vi sinh vật bán thành phẩm.
Thông số kỹ thuật:
Nhiệt độ nước tiếp xúc đầu: 20 – 30oC.
Nhiệt độ nước để làm lạnh sữa: 1 – 3oC.
Thời gian trữ tối đa: 12 giờ.
Cách tiến hành:
Sữa sau khi được lọc qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm, đầu tiên sữa sẽ được tiếp xúc và trao đổi nhiệt với nước xử lý (20 – 30oC).
Sau đó được làm lạnh với nước lạnh (1 – 3oC), nhằm hạ nhiệt độ của sữa xuống 2 – 6oC.
Từ đó sữa được dẫn vào Buffer tank chuẩn bị cho quá trình đồng hóa. Trong Buffer tank, cánh khuấy luôn hoạt động giúp ngăn ngừa việc tách béo và kết tủa protein. Tuy nhiên, nếu khuấy với tốc độ quá cao sẽ làm vỡ các hạt béo, làm cho enzyme lipase dễ dàng phân hủy chất béo, lúc đó khả năng tách béo càng cao.
Kiểm tra:
Tiến hành lấy mẫu kiểm tra vi sinh.
Chỉ tiêu kiểm tra:
• E.Coli: không phát hiện.
• Thermophilic spores: < 10 khuẩn lạc/g. • Mersophilic spores: < 100 khuẩn lạc/g.
a
b
• Tổng số vi khuẩn hiếu khí: < 50000 khuẩn lạc/g.
Yêu cầu:
Đảm bảo các thông số kỹ thuật.
Cánh khuấy hoạt động với tốc độ vừa phải.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trữ lạnh:
Nhiệt độ: nếu nhiệt độ trữ lạnh càng cao thì thời gian trữ lạnh càng ngắn.
Thời gian trữ lạnh: nếu giữ quá 12 giờ thì nguy cơ sữa nhiễm vi sinh vật rất lớn, gây khó khăn cho quá trình tiệt trùng sữa sau này.
4.3.6.Đồng hóa
Mục đích:
Làm giảm kích thước của các hạt cầu béo, làm cho chúng phân bố đều các chất béo trong sữa.
Chống lại sự tách lớp, tách béo, giúp cho dịch sữa ở trạng thái đồng nhất, tăng thời gian bảo quản sản phẩm.
Làm tăng độ nhớt của sữa lên chút ít nhưng làm giảm quá trình oxy hóa, làm sản phẩm trắng hơn, vị hài hòa hơn, tăng chất lượng của sản phẩm.
Thông số kỹ thuật:
Sử dụng thiết bị đồng hóa áp lực cao, thực hiện ở 2 cấp.
Nhiệt độ 70 – 75oC.
Áp suất đồng hóa: 150/50 bar.
Cách tiến hành:
Dịch sữa được chuyển từ Buffer tank qua thiết bị gia nhiệt được nâng nhiệt độ lên 70 – 75oC là nhiệt độ thích hợp để đồng hóa sữa
Sữa đi vào thiết bị đồng hóa 2 cấp:
•Cấp 1: 150 bar, giúp các hạt béo có kích thước nhỏ hơn •Cấp 2: 50 bar, giúp các hạt béo xa nhau ra.
Hình 4.3: Sự chia nhỏ và phân tán đều của các hạt cầu mỡ trong quá trình đồng hóa 2 cấp.
a. Kích thước của hạt cầu béo trước đồng hóa.
b. Kích thước hạt sau đồng hóa.
1. Kích thước hạt cầu béo sau đồng hóa cấp 1.
2. Kích thước hạt cầu béo sau đồng hóa cấp 2.
Các biến đổi trong quá trình đồng hóa:
Vật lý:
• Các hạt cầu béo bị phá vỡ, làm giảm kích thước pha phân tán.
• Nhiệt độ dịch sữa tăng nhưng không làm ảnh hưởng đến tính chất cảm quan của sản phẩm.
• Độ nhớt của dung dịch tăng.
Hóa – lý:
• Các hạt phân tán phân bố đều trong pha liên tục.
• Bề mặt tiếp xúc pha tăng lên do các hạt phân tán bị giảm kích thước.
Cảm quan:
• Quá trình đồng hóa tạo cho dịch sữa có màu trắng mịn hơn so với sữa lúc chưa đồng hóa. • Dịch sữa không bị tách lớp.
Yêu cầu:
Phải đảm bảo các thông số kỹ thuật.
Dịch sữa phải đồng nhất, không có váng béo, sữa không bị tách lớp…
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đồng hóa:
Nhiệt độ đồng hóa: nếu nhiệt độ đồng hóa thấp thì hiệu quả đồng hóa không cao do một số chất béo chuyển sang trạng thái rắn. Nếu nhiệt độ đồng hóa quá cao sẽ làm sữa bị biến tính, đồng thời tăng chi phí năng lượng.
Áp suất đồng hóa: mức độ phân chia các hạt cầu mỡ thì phụ thuộc vào áp suất. Áp suất đồng hóa càng cao thì hiệu quả đồng hóa càng cao.
4.3.7.Tiệt trùng UHT
Mục đích:
Gây sốc nhiệt, tiêu diệt vi sinh vật, phá hủy cấu trúc enzyme trong sữa.
Sữa bảo quản được lâu hơn.
Đạt độ tiệt trùng thương mại.
Nhiệt độ tiệt trùng: t = 139 1C.
Thời gian tiệt trùng T = 4 giây.
Cách tiến hành:
Sữa sau khi đồng hóa sẽ trao đổi nhiệt với dòng nước nóng để nâng nhiệt độ sữa lên 139 – 140oC.
Sau đó, sữa được dẫn vào ống lưu nhiệt trong thời gian 4 giây để đảm bảo tiêu diệt được toàn bộ vi sinh vật và enzyme trong sữa.
Sữa sau tiệt trùng, được làm lạnh xuống 20 – 22oC nhằm hạn chế sự tổn thất các thành phần dinh dưỡng có trong sữa để chuẩn bị cho quá trình rót sản phẩm vào bao bì.
Các biến đổi trong quá trình tiệt trùng:
Vật lý:
• Độ nhớt của dịch sữa giảm.
• Một số khí trong sữa thoát ra dẫn đến sự thay đổi về thể tích, khối lượng nhưng không đáng kể.
Hóa – lý: có sự bay hơi nước và các chất dễ bay hơi khác.
Sinh học: vi sinh vật bị tiêu diệt giúp thời gian bảo quản được lâu hơn.
Yêu cầu:
Phải đảm bảo các thông số trong quá trình tiệt trùng.
Sữa sau khi tiệt trùng phải đảm bảo tiêu diệt hết vi sinh vât gây hại.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tiệt trùng:
Nhiệt độ và thời gian tiệt trùng: nhiệt độ càng cao, thời gian càng dài sẽ làm tăng hiệu quả tiệt trùng nhưng cũng làm tăng mức độ biến đổi của sản phẩm như tổn thất vitamin, màu sắc…Tại nhà máy Nutifood áp dụng chế độ xử lý nhiệt đô tiệt trùng UHT là 1391oC trong thời gian 4 giây cho sản phẩm sữa hoàn nguyên tiệt trùng loại có đường và hương dâu. Đối với sản phẩm hoàn nguyên tiệt trùng chocolate là 140 1oC.
Hệ sinh vật trong sữa trước khi tiệt trùng: sự có mặt của các vi sinh vât chịu nhiệt với số lượng lớn sẽ làm giảm hiệu quả của quá trình tiệt trùng.
pH sản phẩm: ở pH < 4 vi sinh vật rất khó phát triển. Sản phẩm có pH cao (pH > 4.5) cần xử lý nhiệt độ cao hơn những sản phẩm có pH thấp để đảm bảo tiêu diệt được toàn bộ vi sinh vật có mặt trong sản phẩm.
4.3.8.Trữ vô trùng tại Alsafe tank
Mục đích trữ vô trùng:Alsafe tank được sử dụng để trữ trung gian sản phẩm trong