.1 Quy trình công nghệ

Nắp nhựa Hoàn thiện

Nắp vô trùng Sữa bò tươi Bột gầy,AMF Chuẩn hóa Đồng hóa Cô đặc Làm nguội Kết tinh lactose Thanh trùng Phối trộn Mầm lactose

Lon vô trùng Rót lon

Ghép mí Sản phẩm Chuẩn bị syrup Saccharose Nước Hơi nước Lactose

43

III.2 Thuyết minh quy trình công nghệ [3][4][5] III.2.1Chuẩn hóa

 Mục đích:

Hoàn thiện: hiệu chỉnh hàm lượng chất béo và chất khô không béo trong sữa nguyên liệu, hoàn thiện sản phẩm.

 Nguyên tắc thực hiện:

+ Nếu nguyên liệu sữa tươi có hàm lượng béo cao hơn so với yêu cầu sản phẩm thì tách bớt chất béo ra khỏi nguyên liệu.

+ Ngược lại, nếu nguyên liệu sữa tươi có hàm lượng béo thấp hơn so với yêu cầu sản phẩm thì bổ sung thêm chất béo ở dạng cream hoặc AMF.

Chỉnh nồng độ chất khô : bổ sung thêm bột sữa gầy.

 Biến đổi: Trong quá trình chuẩn hóa, các chỉ tiêu vật lý của sữa sẽ thay đổi theo tỷ trọng, hệ số truyền nhiệt,…

- Nhiệt độ dòng sữa trước khi vào thiết bị ly tâm và bồn trộn được gia nhiệt lên 600C.

- Thời gian trộn: 45 phút.  Thực hiện:

- Chỉ tiêu chất lượng của sữa tươi nguyên liệu:

Trong sản xuất, khi tiếp nhận sữa thường phải được kiểm tra một vài chỉ tiêu nhất định như: độ chua, độ tươi, mức độ nhiễm khuẩn, hóa chất, hàm lượng chất khô. Sau đây là bảng chỉ tiêu chung cho sữa tươi nguyên liệu đầu vào:

Bảng III-1: Chỉ tiêu chất lượng của sữa tươi nguyên liệu theo TCVN 7405:2018 [6]

Chỉ tiêu cảm quan

- Màu: màu đặc trưng của sữa.

- Mùi vị: thơm ngọt đặc trưng của sữa tươi, không có mùi lạ. - Trạng thái : dịch thể đồng nhất. Chỉ tiêu hóa lý - Hàm lượng chất khô: ≥ 11.5% - Hàm lượng béo : ≥ 3.2% - Hàm lượng protein : ≥ 2.8% - Tỷ trọng sữa ở 200C: ≥ 1,026g/ml

- Độ acid chuẩn độ: 0.13 - 0,16 (tính theo acid lactic) - Điểm đóng băng: -0,51 đến - 0,580C

- Tạp chất lạ: không được có.

Chỉ tiêu vi sinh - Tổng số vi sinh vật hiếu khí:≤ 106 khuẩn lạc/1ml sản phẩm - Số lượng tế bào Xôma: ≤ 4 x 105 tế bào/1ml sản phẩm

44

Bảng III-2: Thành phần của dịch trộn sau chuẩn hóa

 Thiết bị:

Hàm lượng béo trong sữa tươi thấp hơn sữa thành phẩm: sử dụng thiết bị phối trộn hình trụ đứng, có cánh khuấy và bộ phận gia nhiệt. Cream hoặc AMF được bổ sung vào sữa tươi.

Với thiết bị hiện đại như ngày nay, tiêu chuẩn hóa chất béo và chất khô không béo là hoàn toàn tự động. Tuy nhiên, cần thận trọng vì chỉ sai sót nhỏ trong tính toán khi tiêu chuẩn hóa, sẽ dẫn tới sai sót lớn trong cô đặc.

III.2.2Thanh trùng

 Mục đích: Bảo quản:

- Tiêu diệt phần lớn các vi sinh vật trong sữa nguyên liệu, đảm bảo an toàn vi sinh cho người tiêu dùng, kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.

- Làm vô hoạt các men sinh học, đặc biệt là men lipase và các men oxy hóa chất béo. Các men này là tác nhân gây cho sữa có mùi vị lạ làm mất giá trị cảm quan sản phẩm. - Cải thiện tính ổn định của protein, tạo cấu trúc cho sản phẩm.

 Biến đổi:

- Sinh học và hóa sinh: Các vi sinh vật và enzyme trong sữa nguyên liệu bị ức chế.

- Hóa học: Nhiệt độ tăng sẽ làm cho các phản ứng hóa học xảy ra dễ dàng hơn. - Tùy theo giá trị nhiệt độ và thời gian xử lí mà các phản ứng hóa học sẽ xảy ra

với những mức độ khác nhau. Quan trọng nhất là phản ứng Mallard giữa nhóm khử của đường lactose và peptide có trong sữa nguyên liệu.

- Vật lý: Tỉ trọng và độ nhớt của sữa sẽ thay đổi trong quá trình xử lí nhiệt.  Chế độ thanh trùng: xử lý ở nhiệt độ 820C trong 10 phút để sản phẩm sữa cô

đặc có độ nhớt cao, sau đó làm nguội dung dịch sữa xuống 700C trước khi đưa vào thiết bị đồng hóa (Bylund Gosta,1995).

 Thiết bị: Sử dụng thiết bị thanh trùng dạng bản mỏng với phương pháp gia nhiệt trực tiếp.

Thành phần chính Tỷ lệ %

Nước 72

Đường saccharose 0

Chất béo 8

Chất khô không béo 20

45

III.2.3Đồng hóa

 Mục đích:

Chế biến và khai thác: phân cắt các khối cầu béo và các khối đông tụ whey – protein hình thành trong quá trình thanh trùng thành những phân tử có cấu trúc rất nhỏ, đồng nhất dung dịch sữa tránh hiện tượng tách béo hay đông tụ cục bộ làm tăng độ nhớt cho sản phẩm trong quá trình bảo quản, giúp cơ thể con người dễ hấp thu hơn.

 Biến đổi :

 Vật lý: Kích thước các hạt cầu béo sẽ giảm đi.  Chế độ đồng hóa:

- Nhiệt độ: 700C

- Áp lực đồng hóa: 40 - 160bar

- Kích thước hạt cầu béo sau đồng hóa < 1m.

 Thiết bị: Sử dụng thiết bị đồng hóa áp lực cao, hai cấp.

III.2.4Trộn

 Mục đích : phân tán, hòa tan đồng đều các thành phần nguyên liệu.  Biến đổi:

Hóa lý: khi tăng nhiệt độ, độ nhớt và hiện tượng vón cục của dịch trộn giảm giúp cho tốc độ chuyển động và phân tán của các thành phần nguyên liệu nhanh và dễ dàng hơn. Nhờ vậy mà các thành phần hòa tan được đồng đều.

Hóa học: không đáng kể

III.2.5Cô đặc

 Mục đích:

Bảo quản và khai thác: Quá trình cô đặc trong sản xuất sữa đặc có đường saccharose có nhiều mục đích khác nhau:

- Chuyển hóa nguyên liệu sữa tươi thành sữa cô đặc. - Tách nước, làm tăng giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm.

- Giảm hoạt độ của nước nên ức chế sự phát triển của các vi sinh vật.

 Biến đổi: Khi sử dụng phương pháp nhiệt để cô đặc sữa, các biến đổi của nguyên liệu cũng tương tự như trong quá trình xử lí nhiệt. Mức độ biến đổi sẽ phụ thuộc vào giá trị nhiệt độ và thời gian cô đặc sữa ( nếu nhiệt độ càng cao thì sản phẩm càng bị sậm màu).

Thời điểm dừng quá trình cô đặc: trong quá trình cô đặc sữa,hàm lượng chất khô của dịch sữa được kiểm tra thường xuyên. Hàm lượng chất khô được xác định gián

46 tiếp qua việc xác định tỷ trọng và độ nhớt của dịch cô đặc, khi tỷ trọng của dịch cô đặc đạt 1,3g/cm3 thì dừng quá trình cô đặc (Bylund Gosta,1995). Điểm kết thúc được xác định bằng chiết quang kế để đo hàm lượng chất khô.

Bảng III-3: Hàm lượng chất khô theo hệ số khúc xạ [4]

n CK n CK 1,466 70,1 1,471 72,3 1,467 70,5 1,472 72,8 1,468 71,0 1,473 73,2 1,469 71,4 1,474 73,6 1,470 71,9 1,475 74,1 Ghi chú: n – hệ số khúc xạ ánh sáng ở 200C CK – hàm lượng chất khô trong sữa cô đặc, %.

Thiết bị: Sử dụng hệ thống cô đặc chân không dạng màng rơi. Sữa sẽ chảy thành một lớp màng mỏng và được hơi nước gia nhiệt gián tiếp thông qua một bề mặt truyền nhiệt. Phần hơi thứ sẽ được dẫn vào một bộ phận ngưng tụ để tạo chân không trong quá trình cô đặc. Các khí không ngưng tụ trong hơi thứ sẽ được bơm chân không hút ra ngoài.

III.2.6Làm nguội

 Mục đích: chuẩn bị cho quá trình kết tinh.

Thiết bị : Giai đoạn làm nguội được thực hiện trên thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng

III.2.7Kết tinh lactose

 Mục đích: hoàn thiện sản phẩm. Điều khiển quá trình kết tinh sao cho những tinh thể lactose phải thật mịn và đồng nhất để người tiêu dùng không cảm nhận được trạng thái hạt của các tinh thể lactose khi sử dụng (vị cát).

Thiết bị: Thiết bị kết tinh thường có dạng hình trụ đứng, bên trong có cánh khuấy, xung quanh thân có lớp vỏ áo để hiệu chỉnh nhiệt độ. Do sản phẩm có độ nhớt cao,việc chọn công suất thích hợp cho motor cánh khuấy hoạt động tốt là đáng quan tâm. Sau cùng, sữa sẽ được làm nguội về 180C rồi được bơm qua thiết bị rót sản phẩm.

III.2.8Rót lon và đóng nắp

 Mục đích: hoàn thiện sản phẩm.  Phương pháp thực hiện:

47 Sữa đặc có đường saccharose được rót vào bao bì kim loại có dạng hình trụ, khối lượng tịnh 397gam. Hiện nay, người ta còn rót sản phẩm vào bao bì giấy. Yêu cầu chung là bao bì phải được vệ sinh và vô trùng cẩn thận trước khi rót sản phẩm để hạn chế sự tái nhiễm vi sinh vật vào sữa. Công đoạn vô trùng bao bì được thực hiện như sau: rửa ở nhiệt độ 80 – 900C trong 38s, qua hơi nóng trong 22s rồi sấy không khí nóng 1200C trong 1 phút; nắp hộp cũng được tiệt trùng bằng hơi nóng (Lâm Xuân Thanh, 2003). Ngoài ra, các công đoạn rót lon, đóng nắp và thiết bị sử dụng phải thực hiện trong điều kiện vô trùng (kín, tránh sự tiếp xúc giữa sữa với không khí, đồng thời hạn chế không cho không khí lọt vào bên trong bao bì chứa sản phẩm.

Biến đổi không đáng kể

Thiết bị: sử dụng hệ thống thiết bị rót sản phẩm và đóng nắp nhụa liên tục và tự động.

IV THÀNH PHẦN VÀ NGUYÊN LIỆU

IV.1 Nguyên liệu chính Sữa bò tươi [3] ,[4] Sữa bò tươi [3] ,[4]

Sữa bò tươi là chất lỏng màu trắng, đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước, có vị đường nhẹ và có mùi ít rõ nét (Lê Thị Liên Thanh và Lê Văn Hoàng, 2002). Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số khoáng chất trong sữa tạo nên. Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng - carotene có trong chất béo của sữa. Sữa bò thường có màu trắng đến vàng nhạt. Sữa bò có mùi vị rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ. Độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước (Lê Văn Việt Mẫn, 2010).

Hình IV-1: Sữa bò tươi

Nguyên liệu chính của nhà máy đi từ sữa bò tươi. Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của bò. Yêu cầu về sữa nguyên liệu trong sản xuất sữa cô đặc:

 Sữa sử dụng trong sản xuất sữa cô đặc phải đạt các chỉ tiêu về cảm quan, hoá lý và vi sinh tương tự như trong công nghệ sản xuất các sản phẩm khác từ sữa.

48  Hàm lượng các tế bào sinh dưỡng chịu nhiệt và các bào tử vi khuẩn trong nguyên liệu càng thấp càng tốt.

Quá trình cô đặc sữa thường được thực hiện trong điều kiện chân không ở nhiệt độ 65÷700C. Trong khoảng nhiệt độ này, các tế bào VSV chịu nhiệt không bị tiêu diệt, chúng có thể vẫn tiếp tục trao đổi chất với môi trường. Hơn nữa, đây là khoảng nhiệt độ lý tưởng cho sự nảy mầm của các tế bào vi khuẩn.

Sự ổn định của các protein sữa với tác nhân nhiệt càng bền càng tốt.

Trong quá trình cô đặc bốc hơi, nhiệt độ có thể làm biến tính protein sữa, ta cần hạn chế hiện tượng này. Sự ổn định của phân tử protein đối với tác nhân nhiệt phụ thuộc vào giá trị pH, tỷ lệ hàm lượng các muối có trong sữa cũng như thành phần thức ăn của động vật và chu kỳ tiết sữa.

Bảng IV-1: Thành phần hóa học của sữa bò [20]

Nước 87,1% Tổng các chất khô 12,9%, gồm có: Protein: 3,4% Chất béo: 3,9% Carbohydrate: 4,8% Khoáng: 0,8%

Bảng IV-2: Tính chất vật lý của sữa [20] Tỷ trọng 1,028 – 1,038 g/cm3

Điểm đông đặc -0,54 ÷ -0,59 0C

Sức căng bề mặt ở 20 0C 50 dyne/cm

Độ dẫn điện 0,004 – 0,005 1/ohn.cm

Nhiệt dung riêng 0,933 – 0,954 cal/g. 0C

pH 6,5 – 6,7

Độ chua 0,14 – 0,18 acid lactic

Độ nhớt 20 cP tại 20 0C

IV.2 Nguyên liệu phụ IV.2.1Sữa bột gầy IV.2.1Sữa bột gầy

Sữa bột gầy là loại sữa lấy từ sữa tươi đã ly tâm tách béo và qua các quá trình cô đặc, sấy phun.

Sữa bột gầy thường được các nhà sản xuất sử dụng vì có thời gian bảo quản rất lâu có thể lên đến 3 năm (so với sữa bột nguyên kem có thời gian bảo quản trung bình chỉ 6 tháng). Ngoài ra, sử dụng phối hợp sữa bột gầy và chất béo khan từ sữa (AMF) sẽ dễ điều chỉnh hàm lượng chất khô, chất béo trong sữa.

49

Hình IV-2: Sữa bột gầy

Bảng IV-3: Thành phần hóa học của sữa gầy (% khối lượng) Nước 4,3%

Protein 35,0%

Chất béo 1,0%

Lactose 51,9%

Chất khoáng 7,8%

Chất lượng của sữa bột gầy theo tiêu chuẩn TCVN 7404:2004 như sau: [6]

Bảng IV-4: Chỉ tiêu cảm quan của sữa gầy Màu Màu tự nhiên, từ trắng sữa đến kem nhạt Màu Màu tự nhiên, từ trắng sữa đến kem nhạt

Mùi, vị Mùi thơm, ngọt dịu, không mùi lạ

Trạng thái Dạng bột, đồng nhất, không vón cục, không có tạp chất

Bảng IV-5: Chỉ tiêu hóa lý của sữa gầy Độ ẩm Độ ẩm

Hàm lượng chất béo

Hàm lượng protein (tính theo hàm lượng chất khô không béo)

Độ axit chuẩn độ (tính theo axit lactic)

Hàm lượng kim loại

Asen Chì Cadimi Thủy ngân

Độc tố nấm mốc Aflatoxin M1

Bảng IV-6: Chỉ tiêu vi sinh của sữa gầy

Tổng số vi sinh vật hiếu khí khuẩn lạc/1g sản phẩm

Coliforms vi khuẩn/1g sản phẩm

E.coli không được có trên 1g sản phẩm

Salmonella không được có trên 25g sản phẩm

Staphylococcus aureus không được có trên 1g sản phẩm

Nấm men và nấm mốc khuẩn lạc/1g sản phẩm 5%  1, 5%  33%  18  0, 05mg kg/  0, 5mg kg/  1mg kg/  0, 05mg kg/  0, 5g kg/  4 10  10  10 

50

IV.2.2Chất béo khan từ sữa AMF [21]

AMF (anhydrous milk fat) là sản phẩm được chế biến từ cream (thu được khi ly tâm sữa tươi thành sữa gầy và cream) hoặc bơ, không có sử dụng phụ gia (như các chất để trung hoà acid béo tự do). Hàm lượng chất béo sữa trong AMF tối thiểu là 99,8%. AMF thường được đóng trong thùng phuy 200 lít có nạp khí nitơ để tránh oxy hoá chất béo. AMF là chất lỏng ở nhiệt độ trên 360C và đóng rắn ở nhiệt độ dưới 160C.

AMF được dùng để hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong sữa. AMF có thể bảo quản ở nhiệt độ 30 – 400C từ 6 – 12 tháng.

Hình IV-3: Chất béo khan AMF Thành phần hóa học Thành phần hóa học

 Nước tự do chiếm 96 – 97% trong sữa  Đường lactose chiếm khoảng 50g/ 1 lít sữa

 Các hợp chất chứa nito (casein, protein hòa tan, các enzyme).

 Chất béo 0- 0,5% (do đã được tách một phần hoặc hoàn toàn chất béo).

 Các vitamin: vitamin tan trong nước: B, C, H; vitamin không tan trong nước: A, D, E.

 Các chất khoáng: canxi, magie, photpho, kali, kẽm…

 Hocmone: trong sữa chứa các hocmone do tuyến nội tiết của động vật tiết ra có vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của động vật.

51

Bảng IV-7: Các chỉ tiêu chất lượng [6] Chất béo sữa dạng khan/dầu bơ dạng khan Chất béo sửa dạng lỏng Dầu bơ dạng lỏng Ghee Hàm lượng axit béo tự

do tổng số, % khối lượng theo axit oleic

0,3 0,4 0,4 0,4

Trị số peroxit tối đa, milli đương lượng oxy/kg

chất béo

0,3 0,6 0.6 0,6

Mùi và vị

Có thể chấp nhận được đối với các yêu cầu của thị trường sau khi làm nóng mẫu đến khoảng từ

40 °C đến 45 oC

Cấu trúc Nhuyễn và từ hạt mịn đến trạng thái lỏng, tùy thuộc

vào nhiệt độ

Bảng IV-8: Các giới hạn [6] Kim loại nặng Mức tối đa

Đồng 0,05 mg/kg

Sắt 0,2 mg/kg

IV.2.3Đường saccharose

Saccharose là một disaccharide do glucose và fructose tạo thành. Việc sử dụng saccharose trong sản xuất sữa đặc có đường với mục đích chủ yếu là làm tăng áp suất thẩm thấu trong sản phẩm, nhờ đó kéo dài thời gian bảo quản sữa cô đặc. Trong công nghiệp thực phẩm Việt Nam thường dùng loại đường RE theo tiêu chuẩn TCVN 6958:2001.

52

Bảng IV-9: Tiêu chuẩn Việt Nam 6958:2001 về đường RE [6] Tên chỉ tiêu Đặc trưng của đường RE

Chỉ tiêu cảm quan

- Màu: trắng ngà, đồng đều - Mùi: không có mùi lạ