2.1. Sự tạo sữa
Để tạo ra một lít sữa, cần khoảng 400 – 500 lít máu chảy qua tuyến vú. Nước, khoáng và một vài loại vitamin có thể đi trực tiếp từ máu vào tuyến vú thông qua con đường thẩm thấu. Các thành phần khác do tuyến vú tổng hợp từ các nguyên liệu khác nhau: protein được tổng hợp từ các a-xít amin, polypeptit và protein của máu; mỡ sữa được tổng hợp từ mỡ của thức ăn, từ các a-xít béo phân tử thấp; lactoza được tổng hợp từ glucoza của máu. Nếu đem so sánh thành phần của máu và sữa ta thấy có sự khác nhau: hàm lượng đường sữa lactoza) nhiều hơn lượng đường huyết 60 – 90 lần; mỡ sữa cao hơn lượng mỡ trong máu 9 lần; hàm lượng canxi trong sữa cao hơn 13 lần hàm lượng canxi trong máu. Hàm lượng kali, phốt pho trong sữa đều cao hơn hàm lượng trong máu 7 lần. Ngược lại, hàm lượng protein trong sữa ít hơn hàm lượng protein trong máu 2 lần và casein chỉ có trong sữa; hàm lượng natri của sữa ít hơn 7 lần lượng natri trong máu. Quá trình tiết sữa xảy ra dưới sự chỉ đạo của hệ thần kinh trung ương thông qua hoạt động của các hoóc-môn prolactin và oxytoxin.
a- Tỷ trọng: Là tỷ số giữa khối lượng sữa ở 20 0C và khối lượng nước ở 4 0C có cùng một thể tích (d20/4). Tỷ trọng sữa chịu ảnh hưởng của các nhân tố như giống, chế độ nuôi dưỡng, tình trạng sức khoẻ của gia súc cho sữa và sự giả mạo (pha loãng sữa, lấy bớt mỡ sữa). Thí dụ, tỷ trọng của sữa bò là 1,026 – 1,032 g/ cm3, sữa trâu: 1,028 – 1,030, sữa cừu: 1,034 – 1,038, sữa dê: 1,027 – 1,036, sữa ngựa: 1,033 – 1,035. Một số thành phần sữa làm tăng tỷ trọng như protein, lactoza và khoáng (đều có tỷ trọng > 1,0), mỡ sữa lại làm giảm tỷ trọng của sữa, do vậy sữa có hàm lượng mỡ cao thì tỷ trọng sẽ thấp.
b- Điểm đóng băng (Fpp): điểm đóng băng của sữa dao động từ 0,54℃ đến -0,59℃. Điểm đóng băng của sữa thay đổi gặp khi sữa bị pha thêm nước, sữa lấy từ gia súc bệnh hay khi gia súc mang thai. Sữa có độ a-xít tổng số tăng sẽ làm giảm điểm đóng băng của sữa, thí dụ độ a-xít tổng số của sữa tăng từ 17 lên 32 0T thì nhiệt độ đóng băng của sữa cũng thay đổi từ -0,57 đến -0,6℃.
c- Độ dẫn điện:
Sữa có khả năng dẫn điện do có các ion tự do, các phân tử mang điện tích, các phân tử trung hòa. Các thành phần trong sữa có ảnh hưởng tới độ dẫn điện của sữa ở mức độ khác nhau: protein có điện tích nhưng do kích thước lớn, các phân tử chuyển động chậm làm tăng ma sát bên trong của dung dịch nên làm giảm độ dẫn điện của sữa, mỡ sữa cũng làm giảm độ dẫn điện. Độ dẫn điện của sữa dao động từ 38.10-4 đến 60.10-4 Ω; Các yếu tố như giống, tình trạng sức khoẻ,... đều có ảnh hưởng tới độ dẫn điện.
2.3. Tính chất hóa học
Độ a-xít tổng số: được xác định bằng phương pháp trung hòa các a-xít tự do có mặt trong sữa bằng dung dịch NaOH 0,1 N hay 0,111 N, 0,25 N với sự có mặt của dung dịch chỉ thị phenolptalein. Độ a-xít tổng số của sữa phụ thuộc vào các thành phần trong sữa như các protein, các muối của a-xít phosphoric, limonic, lactic. Sữa để lâu, hệ vi khuẩn lactic sẽ lên men lactoza tạo ra a-xít lactic làm thay đổi độ a-xít của sữa. Do vậy, việc xác định độ a-xít tổng số của sữa cho phép đánh giá độ tươi của sữa và được sử dụng để kiểm tra hoạt lực lên men của các chủng vi khuẩn lactic sử dụng trong công nghệ chế biến sữa. Độ a-xít tổng số của sữa có thể được biểu thị theo độ Thorner (0T) khi sử dụng dung dịch NaOH 0,1 N, theo độ Dornic (0D) khi sử dụng dung dịch NaOH 0,111 N hay độ Soxhlet- Henkel (0SH) khi sử dụng NaOH 0,25 N hay theo phần trăm (%) a-xít lactic. Mối tương quan giữa các đơn vị đo độ a-xít tổng số của sữa như sau: 10T = 0,9 0D = 0,4 0SH = 0,009 % a-xít lactic; 10D = 0,01 % a-xít lactic. 1 0SH = 0,0225 % a-xít lactic. Sữa bò thường có độ a-xít tổng số dao động từ 16 – 20 0T hay 14 – 16 0D.
Độ a-xít hoạt động: được xác định bằng pH met hay các chất chỉ thị màu. Sữa bò khoẻ mạnh thường có pH = 6,3 – 6,8, có tác dụng kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn gây thối và bệnh lý. Việc cho thêm vào sữa chất xô-đa hay các chất kiềm khác để làm
giảm đi độ a-xít của sữa là nguy hiểm vì như vậy sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh. Sữa của gia súc mắc bệnh viêm vú, lở mồm long móng,… độ pH sẽ thay đổi. Độ pH không đặc trưng cho độ tươi của sữa, nó biến đổi rất chậm so với độ a-xít tổng số. Chỉ số pH được sử dụng nhiều trong công nghệ chế biến sữa.
Tính chất ôxy hóa - khử của sữa: Trong thành phần của sữa còn có mặt của một số hợp chất dễ bị ôxy hóa, khử như vitamin C, E, enzym, chất màu,... Khả năng ôxy hóa- khử được đặc trưng bằng thế ôxy hóa- khử (Eh).
3. Sự hư hỏng của sữa
Sữa là chất dinh dưỡng có giá trị hoàn hảo và là môi trường lý tưởng cho sự phát triển của hệ vi sinh vật. Ngoài nguyên nhân gây hư hỏng sữa do vi khuẩn thì điều kiện nuôi dưỡng, tình hình sức khỏe của gia súc cho sữa, việc điều trị thuốc,... đều có thể dẫn đến sự thay đổi tính cảm quan của sữa như sau:
3.1.Thay đổi về màu sắc:
Sữa có thể có màu xanh, đỏ, vàng.. gặp khi gia súc ăn phải cây cỏ có sắc tố mạnh, do gia súc mắc bệnh lao, pha loãng nước, do trộn lẫn với sữa đầu… hay do vi khuẩnBact. cyanogeneslàm sữa có váng màu xanh, vi khuẩn Chromobacterium prodigrossum gây váng màu đỏ... còn do ảnh hưởng của thuốc điều trị.
3.2. Thay đổi về thể trạng:
- Sữa loãng do gia súc ăn nhiều thức ăn có hàm lượng nước cao, gia súc cho sữa ở thời kỳ động dục hay khi gia súc cho sữa mắc viêm vú thể thanh dịch, lao,...
- Sữa hóa nhày gặp khi bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp lâu, vi khuẩn Bact. lactic viscosum sinh ra mucin gây ra; do trộn lẫn với sữa đầu, còn gặp trong trường hợp gia súc cho sữa mắc bệnh lở mồm long móng, một số thể viêm vú,...
-Sữa có thể vẩn mây: trong sữa xuất hiện những sợi casein, gặp trong trường hợp khẩu phần thức ăn có chứa nhiều canxi hay do gia súc bị rối loạn trao đổi chất.
- Sữa ở thể bã đậu do sự phát triển của Coliform, vi khuẩn butyric hay nấm men có trong sữa gây ra.
3.3. Thay đổi về mùi, vị:
Sữa dễ hấp phụ mùi ở môi trường xung quanh, nếu để sữa trong bình không đậy nắp trong chuồng nuôi gia súc, sữa sẽ có mùi amoniac, sữa có mùi vị cá thấy trong trường hợp bảo quản sữa cùng với cá hay cho gia súc ăn nhiều bột cá. Các thuốc điều trị như long não, creolin, penicilin,... đều ảnh hưởng đến mùi vị sữa. Gia súc ăn nhiều hành, tỏi dại hay các thực vật có chứa tinh dầu đều có ảnh hưởng tới mùi của sữa.
Sữa có vị đắng gặp ở gia súc ăn nhiều cây ngải cứu hay thực vật có vị đắng, do vi khuẩn Bact. fluorescen tiết ra lipaza thủy phân mỡ sữa. Sữa có vị mặn gặp khi trộn lẫn với sữa đầu hay ở bệnh viêm vú,... Sữa có mùi xà phòng gặp khi trung hòa sữa bằng xô-đa hay do vi khuẩn Bact. lactic saponacei xâm nhập từ cỏ, rơm vào sữa.
Việc đảm bảo tốt các yêu cầu vệ sinh thú y trong quá trình nuôi dưỡng, vắt, thu gom, bảo quản sữa là góp phần đảm bảo chất lượng sữa.
4.Các phương pháp bảo quản sữa 4.1.Phương pháp vật lý
a. Bảo quản bằng nhiệt độ thấp (sữa ướp lạnh, sữa đông lạnh)
Nhiệt độ thấp chỉ có thể làm ngừng sự phát triển của hệ vi sinh vật trong sữa, vi khuẩn lactic và một số vi khuẩn khác có thể ngừng phát triển ở 10℃, còn
Pseudomonas lại có thể phát triển ở nhiệt độ thấp (dưới 5℃). Do vậy muốn làm ngừng sự phát triển của hệ vi sinh vật trong sữa nói chung phải làm lạnh đông sữa ở nhiệt độ dưới băng điểm. Tuy nhiên, ở nhiệt độ này, các vi khuẩn chỉ ngừng sinh sản và hoạt động, khi làm tan băng lại tiếp tục sinh trưởng, hoạt động gây hư hỏng sữa. Do vậy, bảo quản dạng lạnh đông chỉ có tác dụng tốt đối với sữa tinh khiết, sạch, không nhiễm mầm bệnh, được thu nhận trong điều kiện vệ sinh hoàn hảo hay đối với sữa đã được thanh trùng. Phương pháp bảo quản lạnh sữa ở nhiệt độ từ 4 – 6℃từ nơi sản xuất, thu gom đến nơi chế biến thường được sử dụng trong thực tiễn. Việc làm lạnh sữa ngay sau khi vắt là biện pháp quan trọng trong bảo quản sữa.
Ảnh 17: Bảo quản sữa bằng nhiệt độ thấp
b.Bảo quản bằng các phương pháp xử lý nhiệt
Sức nóng có khả năng tiêu diệt được vi sinh vật ở các mức độ khác nhau. Trên thực tế có nhiều phương pháp xử lý sữa như: phương pháp thanh trùng Pátxtơ, đun sôi, phương pháp tiệt trùng. Tuy nhiên, người ta nhận thấy rằng, nhiệt độ cao không những tác động đến hệ vi sinh vật của sữa mà còn làm thay đổi đến thành phần các chất dinh dưỡng của sữa (gây sa lắng khoáng, protein hòa tan, enzym, làm biến đổi đường lactoza, vitamin,...)
Ảnh 18: Máy patxtơ hóa sữa
Phương pháp thanh trùng Pátxtơ (Pátxtơ hóa sữa): là phương pháp bảo quản sữa bằng các chế độ nhiệt độ dưới 100 0C, có thể tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh như vi khuẩn lao và hầu hết các vi khuẩn hoại sinh, vô hoạt enzym mà không làm phá huỷ cấu trúc vật lý, thành phần dinh dưỡng của sữa.
Phương pháp tiệt trùng: được tiến hành ở nhiệt độ trên 100℃nên có thể tiêu diệt được cả các vi khuẩn sinh nha bào chịu nhiệt, có thể bảo quản sữa lâu, giữ ở nhiệt độ môi trường. Phương pháp này làm thay đổi cấu trúc, thành phần dinh dưỡng, màu sắc, mùi vị sữa, làm thay đổi cân bằng protein, khoáng, làm tổn thất vitamin song đảm bảo vệ sinh, dễ tiêu hóa hơn.
c. Cô đặc và sấy khô sữa
Ảnh 20: Thiết bị cô đặc, sấy khô sữa
Là phương pháp làm bốc hơi nước trong sữa, giảm hàm lượng nước trong sản phẩm, chuyển sữa sang dạng khó hư hỏng, bất lợi cho sự phát triển của hệ vi sinh vật. Phương pháp này được sử dụng trong công nghệ chế biến sữa để sản xuất các sản phẩm sữa cô đặc và sữa bột. Nếu tiến hành bốc hơi một phần nước từ sữa nguyên liệu sẽ thu được sản phẩm sữa cô đặc và cho thêm đường sẽ được sản phẩm sữa cô đặc có đường. Nếu làm bốc hơi và sấy khô hoàn toàn ta được sản phẩm sữa bột.
d. Tác động của siêu âm, tia tử ngoại
Siêu âm ở tần số cao có tác dụng diệt khuẩn nhưng chậm và không hoàn toàn. Tia tử ngoại có tác động diệt khuẩn nhanh, tác động này có hiệu quả hơn khi được kết hợp với quang tuyến hồng ngoại. Tuy nhiên, sữa bảo quản bằng phương pháp này có tính cảm quan giảm (mất mùi vị thơm ngon), tổn thất vitamin. mặt khác, thiết bị xử lý cồng kềnh không tiện sử dụng, giá thành cao nên ít được sử dụng trong thực tế.
4.2. Phương pháp sinh học
Dựa trên sự lên men lactic để ngăn trở sự phát triển của các vi khuẩn gây thối, vi khuẩn có hại phá hủy các thành phần dinh dưỡng của sữa. Phương pháp này dùng để chế biến các sản phẩm sữa lên men (sữa Yoghurt, Kefir, sữa chua uống), pho mát,...