CHƯƠNG 2 : NGUYÊN LIỆU DÙNG TRONG SẢN XUẤT
2.2. Nguyên liệu phụ
Nước là một trong những nguyên liệu không thể thiếu trong quá trình sản xuất các sản phẩm từ sữa, nước được sử dụng chủ yếu để hòa tan phụ gia (pectin và gellatin)
Nước sử dụng trong sản xuất phải đạt các chỉ tiêu chất lượng được quy định theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống, nước dùng cho các cơ sở để chế biến thực phẩm, cụ thể như sau:
Bảng 5. Tiêu chuẩn chất lượng của nước (TCVN 01:2009/BYT)
Chỉ tiêu Tên chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn tối đa cho
phép Cảm quan
Màu sắc TCU 15
Mùi vị - Không có mùi, vị lạ
Độ đục NTU 2 Hóa lý Độ cứng, tính theo CaCO3 mg/l 300 pH - Trong khoảng 6,5 – 8,5 Tổng chất rắn hòa tan mg/l 1000 Hàm lượng nhôm mg/l 0,2 Hàm lượng Amoni mg/l 3 Hàm lượng Cadimi mg/l 0,01 Vi sinh Coliform tổng số Vi khuẩn / 100ml 0
E. coli hoặc Coliform chịu nhiệt Vi khuẩn / 100ml 0 Nguồn: Bộ Y Tế, 2009
Lưu ý: TCU là True Color Unit là đơn vị đo màu sắc; NTU là Nephelometric Turbidity Unit là đơn vị đo độ đục.
Saccharose (sucrose) là một disaccharide có công thức C12H22O11, trọng lượng phân tử là 342,30 ĐVC. Sacchrose được cấu tạo bởi 2 monosacchride: ⍺ –D – glucose và β – D – fructose.
Phân tử đường saccharose: Saccharose có trong củ cải đường, mía hay có trong các thân rễ của các loại thực vật. Saccharose là loại đường dễ hòa tan và nó được sử dụng rất phổ biến. Trong các sản phẩm như sữa chua, sữa thanh trùng, đường đóng vai trò tạo vị.
Tính chất vật lý:
Saccharose là chất bột kết tinh màu trắng, không mùi, vị ngọt dễ chịu, là loại đường dễ hòa tan.
Độ nhớt của dung dịch đường tăng khi nồng độ tăng và giảm khi nhiệt độ tăng. Saccharose tan tốt trong nước. Nhiệt độ càng cao thì độ tan càng tăng. Saccharose hiện diện ở trạng thái rắn khi ở điều kiện thường, có vị ngọt, không mùi. Nhiệt độ nóng chảy và phân hủy là 186°C. Ít tan trong rượu và tan tốt trong nước. Saccharose không có tính khử, dễ kết tinh, dễ bị thủy phân bởi enzyme invertase hoặc acid vô cơ (HCl 3%) nên dễ bị nấm men sử dụng. Sản phẩm khi thủy phân saccharose là hỗn hợp 2 đường nghịch đảo.
Đường Saccharose còn có phản ứng caramel. Bản chất phản ứng caramel là phản ứng khử nước. Saccharose thủy phân và bị nóng chảy ở 186°C tạo ra caramel. Caramel góp phần tạo màu, mùi và vị đặc trung cho các sản phẩm có đường. Phản ứng melanoidin tạo chất màu melanoidn là phản ứng giữa đường khử hoặc sản phẩm của sự thủy phân đường bởi nhiệt độ và các chất chứa nhóm amin, axit amin, pectin và amoniac. Phản ứng bắt đầu ở nhiệt độ 30 , tăng nhanh khi nhiệt độ 60 . Khi nhiệt℃ ℃
độ lên đến 100 – 120 thì phản ứng xảy ra rất nhanh trong môi trường kiềm hoặc℃
acid, đặc biệt thuận lợi khi hàm lượng nước là 30.
Bảng 6. Tiêu chuẩn chất lượng của đường (TCVN 6959:2001)
Chỉ tiêu Tên chỉ tiêu Yêu cầu
Hạng A Hạng B
Cảm quan
Ngoại hình Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đồng
đều, tơi, khô, không vón cục
nước có vị ngọt, không có mùi vị lạ
Màu sắc
Tinh thể màu trắng. Khi pha vào nước cất cho dung dịch trong.
Tinh thể màu trắng ngà đến trắng. Khi pha vào nước cất cho dung dịch tương đối trong
Hóa – lý Độ Pol, (oZ), không nhỏ hơn 99,7 99,5 Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,1 0,15
Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m), không
lớn hơn
0,07 0,1
Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105oC trong 3h, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,06 0,07 Độ màu, đơn vị ICUMSA, không lớn hơn 160 200 Kim lọai
Dư lượng SO2 Tối đa 20mg/kg Tối đa 70mg/kg
Tạp chất không tan trong nước
Không lớn hơn 60 mg/kg
Không lớn hơn 90 mg/kg
Asen (As) Không lớn hơn 1 mg/kg
Đồng (Cu) Không lớn hơn 2 mg/kg
Chì (Pb) Không lớn hơn 0,5 mg/kg
2.2.3. Pectin
Giới thiệu: Phụ gia pectin thường được sử dụng cho các sản phẩm sữa chua uống, thường được sản xuất từ bã táo, vỏ citrus, có dạng bột hay vảy trắng đến vàng kem. Đây là một loại polysaccharide. Trong phân tử của polygalacturonic axit, một tỷ lệ nhóm chức axit – COOH đã bị methoxyl hóa thành COOCH3(Lê Văn Việt Mẫn và
cộng sự, 2011). Tùy theo tỷ lệ nhóm methoxyl nhiều hay ít mà pectin được chia thành 2 loại là low methoxyl pectin (LMP) với tỷ lệ nhóm methoxyl từ 25 – 50% và high methoxyl pectin (HMP) với tỷ lệ nhóm methoxyl từ 50 – 80% (Vibhakara và Bawa, 2012).
Trong sản phẩm sữa chua uống tại công ty, phụ gia pectin được sử dụng với mục đích tạo gel, làm đặc, chống hiện tượng tách nước trong suốt quá trình vận chuyển, bảo quản và bày bán. Pectin cho khả năng tạo ra sự ổn định về mặt cấu trúc cho sản phẩm rất tốt tạo ra mùi vị thơm ngon cho sản phẩm và giảm đến tối đa sự phân rã (Đàm Sao Mai và cộng sự, 2012). Ngoài ra, pectin giúp tạo liên kết với một protein tích điện (+) để protein không bị đông lại khi gia nhiệt giúp tránh hiện tượng đông tụ vì nhiệt độ cao khi gia nhiệt.
Hình 7. Công thức HMP và LMP
Cơ chế tạo gel: do các phân tử pectin liên kết với nhau tạo thành mạng lưới cấu trúc. Nồng độ pectin càng cao, độ đông và tốc độ đông càng cao nhưng không phải là tuyến tính. Nồng độ pectin tốt nhất để tạo đông là khoảng 1% Tùy theo độ dài mạch và mức độ methoxyl hóa mà pectin có thể chỉ tạo sệt, hay có thể tạo gel.
Cơ chế tạo gel của pectin methoxyl hóa cao (HMP) là theo cơ chế đường – axit, quá trình taọ gel diễn ra ở nồng độ chất khô hòa tan cao 50 – 75% và pH 3 – 3,5. Các nhóm methoxyl ester kỵ nước sẽ tập hợp lại sao cho bề mặt tiếp xúc với nước là nhỏ nhất, tạo ra sự kết tụ ban đầu của các mạch pectin. Các cầu nối hydro được hình thành giữa các nhóm carboxyl tự do không phân ly, đóng vai trò ổn định khối liên kết trong quá trình kết tụ của các nhóm methyl ester và giữ chung lại với nhau, pH càng thấp, số
nhóm carboxyl liên kết càng ít thì các cầu nối hydro sẽ hình thành dễ dàng. Gel pectin hình thành theo kiểu này cho độ mềm dẻo bởi tính linh động của liên kết nội phân tử.
Đối với pectin methoxyl hóa thấp (LMP), gel pectin được tạo thành khi có mặt ion Ca2+, gel tạo thành không mềm bằng gel được hình thành bởi đường và axit (Lê Văn Việt Mẫn và công sự, 2011).
Cách sử dụng: pectin được trộn với nước, khuấy từ từ trong nước ấm ở 85oC, đun nóng để hỗn hợp sôi đến khi hòa tan hoàn toàn. Khi hòa tan pectin, thời gian không nên quá dài ở nhiệt độ cao. Nói chung, nó cần được giải thể trong 8 phút để hoàn thành. Bạn phải khuấy một cách nhanh chóng để tránh hiện tượng óc trâu.
2.2.4. Gelatin
Gelatin đã được sử dụng rộng rãi như một chất ổn định trong nhiều loại sữa chua khác nhau. Nó được tạo ra bởi sự thủy phân không thể đảo ngược của các protein collagen và ossein. Nó được sử dụng ở mức 0,1– 0,5%. Gelatin cũng là một chất ổn định tốt cho sữa chua đông lạnh. Thuật ngữ "Bloom" đề cập đến độ bền của gel, được xác định bằng máy đo độ nở gel trong điều kiện tiêu chuẩn. Gelatin cường độ 225 hoặc 250 thường được sử dụng. Mức độ gelatin phải hướng tới tiêu chuẩn độ đặc của sữa chua. Các lượng trên 0,35% có xu hướng làm cho sữa chua có hàm lượng chất rắn sữa tương đối cao trở nên đông đặc và vón cục khi khuấy.
Gelatin có xu hướng bị phân hủy trong quá trình chế biến ở nhiệt độ cực cao và hoạt động của nó phụ thuộc vào nhiệt độ. Gel sữa chua do gelatin phát triển bị yếu đi đáng kể do nhiệt độ tăng. Gelatin được ưa chuộng vì vẻ ngoài sáng bóng và khả năng lạm dụng nhiều mà vẫn tạo ra sản phẩm tốt. Tuy nhiên, khi chỉ sử dụng gelatin, sản phẩm có thể có dạng thạch và có xu hướng bị vón cục, điều này không được mong muốn ở hầu hết các thị trường. Vì lý do này, phổ biến hơn là sử dụng gelatin kết hợp với các chất ổn định khác để giảm bớt hiệu ứng cứng và tạo ra một cơ thể mịn màng và không bị vón cục. Hai kết hợp thường được sử dụng: tinh bột biến tính – gelatin và gelatin – pectin. Để sử dụng hiệu quả các chất ổn định, điều bắt buộc là phải hiểu tương tác của chúng với các thành phần sữa để xác định bất kỳ sự phối hợp hoặc can thiệp nào có thể xảy ra với các thành phần của hỗn hợp sữa chua (Ramesh C. và cộng sự, 2013).
Các chất nhũ hóa sử dụng trong công nghiệp chế biến sữa khá đa dạng. Vấn đề quan trọng là phải lựa chọn được chất nhũ hóa thích hợp cho từng loại sản phẩm (Lê Văn Việt Mẫn, 2016).
Hydrocolloid là những chất ngày nay được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm để thực hiện một số chức năng bao gồm làm đặc và tạo keo cho dung dịch nước, ổn định bọt, nhũ tương và phân tán, ngăn chặn sự hình thành tinh thể đường và sự tái tạo mùi vị có kiểm soát (Williams & Phillips, 2000).
Guar gum (GG) là một polysaccharide không ion sinh ra từ hạt của cây hàng năm. Do chi phí thấp và nhiều đặc tính, GG và các dẫn xuất của nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp bao gồm thực phẩm, phục hồi dầu và các sản phẩm chăm sóc cá nhân. Tính hữu dụng của GG trong công nghiệp chủ yếu là chất làm dày và ổn định trong một loạt các ứng dụng (Cunhaet và cộng sự, 2009).
3.2.4. Men giống
Để thực hiện quá trình lên men, công ty sử dụng chủng vi khuẩn lactic đồng hình. Hai loài phổ biến nhất là Streptococus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus.
Khi cùng nuôi cấy 2 chủng Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus trong môi trường sữa thì hiện tượng tương tác sinh học sẽ làm cho sự sinh trưởng của hai loài trở nên tốt hơn so với nuôi cấy mỗi loài trong từng môi trường riêng lẻ. Vi khuẩn Streptococcus thermophilus có hoạt tính enzyme protease rất thấp; trong khi đó, khả năng thủy phân protein bởi hệ protease của Lactobacillus bulgaricus
thì tốt hơn. Do đó, sự sinh trưởng của trực khuẩn sẽ làm tăng nồng độ các peptide mạch ngắn và các acid amin tự do (đặc biệt là valine) trong sữa, từ đó cung cấp nguồn cơ chất có nito dễ hấp thu và thúc đẩy sinh trưởng của cầu khuẩn. Ngược lại,
Streptococcus thermophilus sẽ thúc đẩy quá trình sinh trưởng của Lactobacillus bulgaricus thông qua việc hình thành axit formic.
2.3. Bao bì
Bao bì được sử dụng chủ yếu tại công ty là loại nhựa plastic.
Ngày nay có nhiều nguyên liệu với các thành phần dinh dưỡng quý cho cơ thể đã được lựa chọn đưa vào sản xuất thực phẩm bằng công nghệ tiên tiến nhằm tạo ra các sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan cao. Các sản phẩm này phải được bảo toàn giá trị khi đến tay người tiêu dùng ở nhiều nơi xa cơ sở sản xuất,
đôi khi phải chờ một thời gian dài trước khi tiêu dùng. Vì thế, các sản phẩm này phải có sự trợ giúp của bao bì để đạt được chất lượng và mục đích mong muốn (Đỗ Văn Chương và cộng sự, 2010).
Một số chức năng của bao bì:
Chức năng chứa đựng: Là chức năng cốt lõi của bao bì, tạo điều kiện thuận lợi cho việc bảo quản, bốc xếp, lưu kho, phân phối sản phẩm. Việc lựa chọn bao bì chứa đựng thực phẩm phụ thuộc vào từng loại sản phẩm.
Chức năng bảo vệ: Bao bì có tác dụng bảo vệ sản phẩm tránh khỏi các tác động cơ học làm dập nát sản phẩm và khỏi sự xâm nhập của các mối nguy vật lý như tạp chất, đất, cát; mối nguy hóa lý như ánh sáng, oxy; mối nguy sinh học như côn trùng, vi sinh vật.
Chức năng cung cấp thông tin: Bao bì có thể cung cấp đầy đủ các thông tin về sản phẩm cho khách hàng như: ngày sản xuất, hạn sử dụng, thành phần, giá trị dinh dưỡng, truy xuất nguồn gốc, công ty sản xuất… Các thông tin này có thể được in trực tiếp hoặc dán nhãn ngoài bao bì
Chức năng văn hóa: Bao bì thể hiện được những nét văn hóa của từng cộng đồng dân cư, từng dân tộc thông qua hình thức trình bày thực phẩm và bao bì (màu sắc, hình vẽ, chữ viết).
Chức năng tạo sức hấp dẫn, tiện lợi trong phân phối, quản lý và tiêu dùng: Bao bì phải đẹp, bắt mắt, hình dáng thích hợp, tạo hấp dẫn đối với khách hàng, đôi khi bao bì cần được thiết kế cho từng lứa tuổi, đối tượng cụ thể.
Chức năng bảo vệ môi trường sinh thái: Bao bì qua sử dụng thường bị thải ra ngoài môi trường, gây ô nhiễm. Để hạn chế vấn đề này, cần lựa chọn loại bao bì có khả năng tái sử dụng, có khả năng tái chế.
Giá trị của bao bì:
Hạn chế hoặc ngăn ngừa các tác động lên sản phẩm và hư hỏng thực phẩm, do đó tiết kiệm năng lượng và chất dinh dưỡng quan trọng, giúp bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.
Giảm chất thải rắn đô thị, dư lượng thực phẩm dùng làm thức ăn chăn nuôi hoặc phân bón hữu cơ.
Giảm giá thành của nhiều loại thực phẩm thông qua các mẻ sản xuất và phân phối trên quy mô lớn, cũng như giảm lượng thực phẩm hao hụt.
Giảm giả mạo và pha trộn sản phẩm, tạo nét đặc trưng cho sản phẩm
Nâng cao tính vệ sinh và cảm quan thực phẩm
Cung cấp các thông tin quan trọng về thực phẩm và giúp người tiêu dùng dễ lựa chọn.
Giúp thực phẩm trở nên tiện lợi hơn trong khâu sử dụng hoặc chuẩn bị, tiết kiệm thời gian.
Marketing sản phẩm trong một thị trường có tính cạnh tranh và tăng lựa chọn cho người tiêu dùng.
Tạo điều kiện cho việc phát triển các định dạng bán lẻ hiện đại, cung cấp người tiêu dùng sự tiện lợi và sự sẵn có của thực phẩm có nguồn gốc từ khắp nơi trên thế giới ở mọi thời điểm trong năm.
Kéo dài HSD của sản phẩm, do đó làm giảm lãng phí.
Tiết kiệm năng lượng do một số loại bao bì cho phép phân phối không cần bảo quản lạnh hoặc đông lạnh.
Thanh trùng T = 80 – 85oC
Sữa thanh trùng Sữa nguyên liệu
Bao bì vô trùng Rót sản phẩm Làm nguội T = 60 – 65oC, τ = 30 phút Đồng hóa τ = 1 tấn/h Làm lạnh T = 3 – 5oC Bảo quản lạnh
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 3.1. Sữa thanh trùng 3.1.1. Sơ đồ quy trình Hình 8. Sơ đồ quy trình sản xuất sữa thanh trùng 3.1.2. Thuyết minh quy trình a. Thanh trùng Tùy thuộc hàm lượng vi sinh vật có trong nguyên liệu ban đầu mà các chế độ thanh trùng có thể thay đổi khác nhau. Đối với sản phẩm sữa thanh trùng,
công ty lựa chọn chế độ “nhiệt độ cao – thời gian ngắn” với nhiệt đồ xử lý là 80 – 85oC.
Walstra và cộng sự (1999) cho rằng thanh trùng sữa tươi ở 85oC trong thời gian 15 giây thì tổng số vi khuẩn trong sản phẩm sẽ thấp hơn khi so sánh với trường hợp thanh trùng sữa ở 72oC trong 15 giây theo lí thuyết. Các tác giả lý giải là do nhiệt độ cao đã làm vô hoạt một số thành phần có khả năng ức chế vi sinh vật trong sữa như immunoglobulin và lactoperoxydase. Immunoglobulin là những kháng thể được tìm thấy trong sữa. Còn enzyme lactoperoxydase giữ vài trò xúc tác phản ứng oxy hóa thiocyanate (CNS) bởi H2O2. Sản phẩm được tạo ra từ phản ứng này có thể ức chế một số loại vi khuẩn
Mục đích của quá trình thanh trùng (pasteurisation) chủ yếu là tiêu diệt hệ vi