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 II-6 Tính chất vật lý của sữa 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
II.3.1.2Nguyên liệu phụ [6] II.3.1.2.1 Sữa 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.
II.3.1.2.2 Chất béo khan từ sữa AMF
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.
II.3.1.2.3 Đường 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
38 nghiệp thực phẩm Việt Nam thường dùng loại đường RE theo tiêu chuẩn TCVN 6958:2001.
II.3.1.2.4 Đường lactose
Trong sản xuất sữa đặc ngọt, lactose được bổ sung vào sữa dưới dạng mầm tinh thể nhằm mục đích điều khiển quá trình kết tinh lactose sao cho kích thước tinh thể phải nằm trong một khoảng giá trị yêu cầu. Nếu kích thước tinh thể lactose quá lớn thì sẽ ảnh hưởng xấu đến giá trị cảm quan của sản phẩm. Trước khi sử dụng, đường lactose sẽ được sấy khô và nghiền mịn đến kích thước vài m.
II.3.1.3Phụ gia
II.3.1.3.1 Chất nhũ hóa Lecithin (INS 322) [10]
– Chất hóa nhũ lecithin dạng lỏng, sệt, màu nâu, hơi có mùi và mùi đặc trưng.
– Chất nhũ hóa lecithin được xem là một chất phụ gia thực phẩm rất phổ biến và được châu âu công nhận là an toàn với sức khỏe con người.
– Chất nhũ hóa lecithin có khả năng chống oxy hóa giúp ngăn chặn quá trình phân hủy chất béo, làm tăng khả năng hấp thụ thức ăn & là môi trường hòa tan tốt các vitamin
– Trong hệ nhũ tương nó làm ổn định nhũ tương, và cải thiện kết cấu
II.3.1.3.2 Màu Plain Caramel (INS 150) [11]
- Để sản phẩm sữa đặc có một màu nâu như cánh gián nhạt để phản ánh được sản phẩm có bổ sung thêm hương vị caramel. Phải sử dụng thêm màu thực phẩm thì mới đạt được màu như mong muốn.
- Trước kia, người ta thường dùng đường kính. Khi rang, do nhiệt độ cao nên đường bị caramen hóa làm cho nước cà phê có mầu nâu đen đậm hơn, có vị đắng tương tự như vị đắng của cà phê và dư vị ngọt do đường còn sót lại.
- Tuy nhiên hiện nay người ta rất ít dùng đường mà dùng chế phẩm caramen được sản xuất với số lượng lớn ở quy mô công nghiệp.
- Dạng lỏng tan hoàn toàn trong nước
- Thuộc nhóm 1 trong 4 nhóm caramel được chế biến bằng cách gia nhiệt các hợp chất carbohydrat, có hoặc không có axit hoặc kiềm; không sử dụng các hợp chất amoni hoặc sulfit.
- Khi được dùng với hàm lượng thấp, màu caramel không gây ảnh hưởng lớn đến mùi vị của thực phẩm.
II.3.1.3.3 Hương caramel [12]
- Dạng lỏng
- Hương thơm đặc trưng của caramel, tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm. - Liều lượng khuyến nghị là 0,06% đến 0,3%.
39
II.3.2 Đánh giá về công nghệ và trang thiết bị [2] Bảng II-7: Đánh giá về trang thiết bị
STT Tên thiết bị Hình thiết bị
1 Chuẩn hóa
2 Thanh trùng
3 Đồng hóa
4 Phối trộn
40 6 Làm nguội 7 Kết tinh 8 Rót Dập nắp hộp Dập đáy hộp Làm thân hộp Dán nhãn 9 Đóng nắp nhựa tự động
41
Bảng II-8: Đánh giá ưu nhược điểm của công nghệ
Ưu điểm Nhược điểm
- Sản phẩm được đồng nhất, không bị vón cục, tách lớp.
- Cô đặc chân không giúp tiết kiệm thời gian và năng lượng.
- Qui trình chiết rót, đóng nắp khép kín cùng công nghệ hiện đại sẽ cho ra sản phẩm chất lượng, giữ được hương vị thơm ngon cho sản phẩm. Kéo dài thơi gian bảo quản.
- Sản phẩm sẽ bị tách lớp nếu đồng hóa không đạt yêu cầu. - Nếu không kiểm soát quá trình kết tinh tốt thì sản phẩm sẽ bị lợn cợn, vị cát trong miệng.
- Nếu không kiểm soát tốt quá trình chiết rót, đóng nắp vô trùng, sản phẩm có thể bị nhiễm vi sinh vật dẫn đến hư hỏng.
Đánh giá phương án lựa chọn công nghệ: Đồng hóa [5]:
- Hàm lượng béo cao, sụ đông tụ béo nhiều.
- Trạng thái vật lý và sự liên kết của chất béo càng lớn thì kích cỡ các hạt cầu càng lớn.
- Nhiệt độ đồng hóa 70℃ , nhiệt độ tăng độ nhớt giảm giúp đồng hóa dễ hơn. - Áp suất (40-160bar) áp suất cao, các hạt cầu béo tạo ra nhỏ và sự phân tán của
các phân tử lipid sẽ tăng lên cùng với sự gia tăng nhiệt độ đồng hóa.
Cô đặc [2]:
- Nhiệt độ cô đặc 60℃ nên không gây ảnh hương nhiều, nhiệt độ cao hơn sẽ gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng và cảm quan sữa đặc.
- Thời gian là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, thời gian cô đặc càng dài thì càng thuận lợi cho việc nhiễm khuẩn và xảy ra các phản ứng hóa hoc, cần hạn chê thời gian cô đặc.
Kết tinh [5] :
Thời gian và nhiệt độ làm lạnh :
- Quá trình làm lạnh diễn ra chậm: 1 vài tinh thể bắt đầu được hình thành ở nhiệt độ 40-50℃ , sau đó các tính thể lớn dần lên theo sự tăng dần quá trình làm lạnh, cuối cùng làm cho sữa có dạng hạt sạn. Hiện tượng kết tinh đường sẽ xảy ra trong quá trình làm lạnh.
- Nếu quá trình làm lạnh đột ngột thì tốc độ kết tinh cực đại, những tinh thể lactose tạo thành hạt rất nhỏ và không thể phát hiện khi cảm quan.
42
III XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ [3][4][5]
III.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 < 1m.
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,