c) Ủ hoàn nguyên (2-60C):
3.1.2.11 chín và bao gói:
Ủ chín phô mai: phô mai sau khi ướp muối sẽ được đưa vào phòng ủ chin. Quá
trình ủ sẽ cải thiện các chỉ tiêu cảm quan của phô mai. Các vi sinh vật tiếp tục thực hiện quá trình trao đổi chất tạo ra hương vị đặc trưng cho từng loại sản phẩm. 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 .
Thiết bị ủ : Quá trình ủ phô mai được thực hiện trong phòng ủ . Các khối đông
được đặt trên những giá đỡ có nhiều ngăn , sau đó được đưa vào phòng ủ . Nhiệt độ trong quá trình ủ là 12 - 13OC , độ ẩm tương đối của không khí là 95% . Thời gian ủ không thấp hơn 8 - 9 ngày . Trong quá trình ủ chín cần theo dõi và lật đảo khối đông để đảm bảo thoáng khí và sản phẩm đạt được độ đồng nhất cao về cấu trúc .
Bao gói: Quá trình bao gói được thực hiện thủ công trong khu vực đảm bảo điều
kiện vệ sinh vô trùng để tránh nhiễm vi sinh vật từ môi trường vào sản phẩm và bảo quản ở kho lạnh có nhiệt độ thấp. Hệ vi sinh vật trong phomai sẽ tiếp tục thực hiện quá trình trao đổi chất trong suốt thời gian bảo quản sản phẩm. Do đó yêu cầu bao bì phải có độ thấm khí nhất định. Thông thường sử dụng bao bì có nguồn gốc cellulose.
3.2 Sản xuất phô mai từ sữa tươi:
3.2.2 Giải thích quy trình: 3.2.2.1 Xử lý nhiệt:
• Mục đích : chuẩn bị
Quá trình xử lý nhiệt nhằm tiêu diệt và ức chế hệ VSV và enzyme trong sữa .
• Thiết bị và các thông số công nghệ :
- Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng hoặc dạng ống lồng ống .
- Nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt ở 64 - 65oC trong thời gian 15-20 giây
• Các biến đổi nguyên liệu :
• Sinh học và hóa sinh : các vi sinh vật và enzyme trong sữa bị ức chế .
• Hóa lý : một số protein bị biến tính nhiệt . Sau biến tính nhiệt độ , độ hòa
tan của protein bị giảm xuống là do sự xuất hiện các nhóm kỵ nước ở bề mặt phân tử làm dễ dàng cho các phân tử protein bị giãn mạch và tập hợp lại với nhau .
• Hóa học : Nhiệt độ tăng làm cho các phản ứng hoá học xảy ra dễ dàng .
Quan trọng nhất là phản ứng Maillard giữa nhóm khử của đường lactose và nhóm acid amin peptide có trong sữa tạo thành melanoidin . Do phương pháp xử lý ở nhiệt độ thấp nên phản ứng màu chưa thể hiện rõ .
• Vật lý :
- Tỉ trọng của sữa sau xử lý nhiệt giảm .
- Độ nhớt của sữa tăng .
- Độ tan giảm do làm lộ các nhóm kỵ nước .
- Khả năng giữ nước giảm .
- Nhiệt độ quá cao sẽ ảnh hướng đến khả năng kết tinh .
3.2.2.2 Chuẩn hóa :
• Mục đích : hoàn thiện
Hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong sữa tươi trước khi đưa vào sản xuất phô mai .
• Thiết bị và thông số công nghệ :
Trong trường hợp hàm lượng chất béo trong sữa cao hơn yêu cầu : sử dụng hệ thống chuẩn hóa sữa gồm các thiết bị truyền nhiệt , thiết bị ly tâm và các dụng cụ đo tỷ trọng và lưu lượng dòng chảy , các van và hộp điều khiển . Nếu hàm lượng chất béo trong sữa tươi thấp hơn yêu cầu : ta sử dụng một thiết bị phối trộn hình trụ đứng , có cánh khuấy và bộ phận gia nhiệt . Có thể bổ sung kem hoặc AMF vào sữa .
Sữa được chuẩn hóa về hàm lượng 28g/l . Thỉnh thoảng , người ta hiệu chỉnh cả hàm lượng protein .
• Các biến đổi của nguyên liệu :
Trong quá trình chuẩn hóa các chỉ tiêu vật lý của sữa sẽ thay đổi như tỷ trọng và hệ số truyền nhiệt ...
3.2.2.3 Lên men sơ bộ :
• Mục đích :
Hoàn thiện : một số cấu tử hương sẽ được vi sinh vật tổng hợp trong quá trình lên men sơ bộ. Chúng sẽ góp phần hình thành nên tính chất cảm quan đặc trưng của phô mai thành phẩm .
Chuẩn bị : lên men sơ bộ sẽ làm giảm nhẹ pH của sữa tươi chuẩn bị cho quá trình đông tụ .
• Các biến đổi của nguyên liệu :
Sinh học: tăng cường sự trao đổi chất và sự sinh trưởng của vi khuẩn lactic.
Các vi khuẩn lactic lên men đồng hình sẽ tạo ra acid lactic .Vi khuẩn lên men lactic dị hình sẽ góp phần đa dạng hóa các chỉ tiêu về mùi , vị và cấu trúc cho sản phẩm .
Hóa sinh : Đường lactoza qua quá trình lên men sẽ tạo thành acid piruvic
dưới tác dụng của lactatdehydrogenza của vi khuẩn sẽ tạo thành axit lactic .
Hình 24 : Phản ứng tạo acid lactic .
Hóa học : quá trình lên men lactic giảm pH trong sữa tạo điều kiện thuận lợi
cho quá trình đông tụ к-casein
Hóa lý : có sự động tụ của sữa nhưng tốc độ động tụ thấp do sự giảm pH của
Vật lý : có sự tỏa nhiệt .
• Thiết bị và thông số công nghệ :
Sử dụng thiết bị hình trụ đứng bên ngoài có vỏ áo để điều nhiệt , bên trong có cánh khuấy để đảo trộn khi cấy giống .
Nhiệt độ quá trình lên men sơ bộ là 8 – 14 OC , thời gian lên men kéo dài 15 -20 giờ . Khi quá trình lên men kết thúc , pH của sữa sẽ là 6.30 - 6.35 .
3.2.2.4 Thanh trùng :
• Mục đích công nghệ : chuẩn bị
Quá trình này sẽ ức chế vi sinh vật có trong sữa sau quá trình lên men sơ bộ để chuẩn bị cấy vi sinh vật mới .
• Các biến đổi của nguyên liệu :
Sinh học : các vi sinh vật gây bệnh và hư hỏng sữa bị tiêu diệt .
Hóa lý : Một số phân tử protein bị biến tính nhiệt . Tùy theo chế độ xử lý
nhiệt mà mức độ biến tính của các protein sẽ khác .
Hóa học : Nhiệt độ thúc đẩy các phản ứng hóa học xảy ra . Quan trọng nhất là
phản ứng tạo tạo màu cho sữa : Maillard .
Vật lý : Tỷ trọng và độ nhớt của sữa sẽ thay đổi trong quá trình xử lý nhiệt .
• Các thiết bị và thông số :
Sử dụng thiết bị trao đổi dạng bản mỏng hoặc dạng ống lồng ống để thanh trùng sữa . Sữa nguyên liệu được thanh trùng ở 72 – 760C trong thời gian 15-20 giây .
3.2.2.5 Quá trình cấy và lên men :
• Mục đích công nghệ :
Chuẩn bị : quá trình lên men tiếp tục làm giảm nhẹ pH để chuẩn bị cho hoạt động xúc tác của enzyme trong quá trình động tụ sữa tiếp theo .
• Các biến đổi của nguyên liệu :
Sinh học hai đườn: 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 g khác nhau :
• Lên men đồng hình như nhóm vi khuẩn lactic đồng hình như Streptococcus thermophilus , 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 :
Hình 25 : 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 axeton .
Phương trình tạo chất thơm cho phomai ( TS Lâm Xuân Thanh – 2004 - Công nghệ sản xuất các sản phẩm sữa - NXB KH & KT ) .
Hình 26 : Phương trình tạo chất thơm cho phô mai .
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 , ...
• Thiết bị và thông số :
Sử dụng thiết bị hình trụ đứng bên ngoài có vỏ áo để điều nhiệt , bên trong có cánh khuấy để đảo trộn khi cấy giống .
Tiến hành cấy vi sinh vật với tỉ lệ 1.5 – 2.0 % ( v/v ) . Theo Lequet ( 1986 ) , thời gian lên men chỉ kéo dài từ 15phút cho đến 1 giờ 30 phút , nhiệt độ lên men khoảng 33 - 36oC . Sau lên men pH sữa đạt 6.1 – 6.35 .
• Các chú ý :
Quá trình thanh trùng đã phá vỡ cân bằng giữa muối , làm giảm lượng muối canxi mà kết quả làm giảm khả năng đông tụ của sữa bằng men sữa ( renin ) . Để khắc phục nhược điểm này người ta bổ sung canxi dưới dạng CaCl2 với hàm lượng 0.025 – 0.075 g/l.
3.2.2.6 Đông tụ :
• Mục đích công nghệ :
Chế biến : làm đông tụ các к-casein trong sữa . Sự đông tụ trong sữa sẽ quyết định đến cấu trúc , chất lượng của phomai thành phẩm sau này .
• Các biến đổi của nguyên liệu:
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 αs và 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 .
Hình 28 : Qúa trình phản ứng đông tụ casein . • Thíết bị và thông số :
Sử dụng bể đông hình chữ nhật , họat động theo phương bán cơ giới .
Lượng chế phẩm chymosin sử dụng là 190 - 230ml/1000L sữa tươi . Nhiệt độ sữa đông tụ là 36 - 39oC thời gian đông tụ kéo dài 30 - 45phút . Sự đông tụ chỉ xảy ra khi có hơn 85% к - casein trong micelle bị thủy phân bởi enzyme . Khi chúng ta sử dụng chymosin để đông tụ , tổng lượng casein thu được trong khối đông có thể lên đến 95% tổng lượng casein ban đầu có trong sữa . Ngược lại , khi sử dụng cacprotease từ nấm sợi để đông tụ , hiệu suất thu hồi khối casein trong khối đông tụ sẽ là 40 - 45% .
• 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 .
3.2.2.7 Quá trình tách sơ bộ huyết thanh:
• Mục đích công nghệ:
Chuẩn bị : tách các chất lỏng có trong khối đông sữa , làm ổn định cấu trúc cho khối đông để chuẩn bị cho quá trình đổ khuôn hình thành nên hình dạng của