- CH 2 CH COOHNH
6. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BƠ 1 Giới thiệu chung
6.3.1. Quy trình cơng nghệ sản xuất bơ lên men
a) Sơ đồ quy trình cơng nghệ
Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất bơ lên men từ cream đƣợc trình bày ở hình 5.32. Mơ hình thiết bị dây chuyền sản xuất bơ lên men từ nguyên liệu sữa đƣợc mơ tả ở hình 5.33.
b) Thuyết minh quy trình cơng nghệ
* Thanh trùng
Mục đích của quá trình thanh trùng là tiêu diệt hệ VSV và ức chế hoạt tính các enzyme trong cream.
Tiến hành thanh trùng ở nhiệt độ 90÷950C, trong thời gian 15÷20 giây. Nếu cream có chất lƣợng tốt, ngƣời ta thƣờng gia nhiệt nhanh nguyên liệu đến 950C rồi làm nguội ngay. Nếu tăng nhiệt độ và thời gian thanh trùng thì hiệu quả của quá trình thanh
Cream Thanh trùng Cấy giống Lên men và xử lý nhiệt – lạnh Tạo hạt bơ và xử lý Bơ lên men Nhân giống Vi khuẩn lactic Sữa bơ Bao gói Bao bì Muối
217
trùng sẽ tăng. Tuy nhiên, cream sẽ có mùi và ảnh hƣởng xấu đến chất lƣợng bơ thành phẩm.
Trong trƣờng hợp cream có mùi lạ, ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp bài khí trong điều kiện chân không để tách các cấu tử dễ bay hơi ra khỏi cream. Q trình bài khí sẽ đƣợc kết hợp thực hiện cùng với quá trình thanh trùng cream. Đầu tiên, cream sẽ đƣợc bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng để gia nhiệt lên đến 780C. Tiếp theo, cream đƣợc đƣa vào bồn chân không để thực hiện quá trình bài khí. Áp suất chân khơng cần điều chỉnh sao cho nhiệt độ sôi của cream trong bồn dao động quanh giá trị 620C. Khi đó, các cấu tử dễ bay hơi sẽ đƣợc tách ra khỏi cream. Cuối cùng, cream đƣợc đƣa trở lại hệ thống trao đổi nhiệt bản mỏng để gia nhiệt tiếp lên đến 950
C rồi làm nguội.
* Cấy giống vi sinh vật
Trong các nhà máy sản xuất bơ có thể sử dụng sinh khối vi khuẩn lactic dƣới dạng sấy thăng hoa do các hãng chuyên sản xuất giống VSV cung cấp. Nếu không họ có thể tự nhân giống để phục vụ sản xuất.
Môi trƣờng nhân giống phổ biến nhất là sữa gầy. Trƣớc khi nhân giống, sữa gầy đƣợc thanh trùng ở 90÷950C trong thời gian 15÷30 phút. Ta sử dụng nhân giống nhiều cấp để có đủ số tế bào vi khuẩn cấy vào cream.
Quá trình nhân giống đƣợc thực hiện ở 200C. Thời gian nhân giống cho mỗi cấp từ 7÷10 giờ. Canh trƣờng VSV thu đƣợc có độ chua 18÷200SH, số tế bào vi khuẩn có thể lên đến 109
tế bào/ml. Những sản phẩm trao đổi chất quan trọng nhất của vi khuẩn trong canh trƣờng là acid lactic, diacetyl và acid acetic. Chúng sẽ ảnh hƣởng đến
Hình 5.33. Mơ hình thiết bị sản xuất bơ lên men
1.Tiếp nhận sữa; 2.Thanh trùng sữa; 3.Tách chất béo; 4.Thanh trùng cream; 5.Tách khí; 6.Chuẩn bị lên men; 7.Lên men; 8.Xử lý nhiệt; 9.Tạo hạt bơ từng mẻ; 10.Tạo hạt bơ liên tục; 11.Thu sữa bơ; 12.Silo
218
hƣơng vị của bơ thành phẩm.
Lƣợng giống VSV cấy vào cream trong sản xuất bơ phụ thuộc vào chỉ số iod của nguyên liệu và nhiệt độ lên men. Tỷ lệ giống cấy vào thƣờng khoảng 1÷7%(v/v).
* Lên men và xử lý nhiệt – lạnh
Quá trình lên men và xử lý nhiệt – lạnh sẽ diễn ra song song. Quá trình lên men đƣợc thực hiện trong thiết bị hình trụ 7, có cánh khuấy và bộ phận hiệu chỉnh nhiệt độ. Vi khuẩn lactic sẽ sinh tổng hợp acid lactic và các sản phẩm trao đổi chất tạo độ chua và hƣơng vị đặc trƣng cho cream. Tốc độ acid hóa cream và chế độ xử lý nhiệt sẽ ảnh hƣởng đến cấu trúc bơ thành phẩm. Sau q trình lên men, độ chua phần khơng béo trong cream cần đạt quanh giá trị 360SH, hàm lƣợng diacetyl trong cream khoảng 1,0÷1,5ppm
Mục đích của q trình xử lý nhiệt – lạnh là kết tinh một lƣợng chất béo trong cream. Do cream chứa hỗn hợp các chất béo có điểm nóng chảy khác nhau nên nhiệt độ kết tinh của chúng cũng khác nhau. Tốc độ kết tinh và độ tinh khiết của các tinh thể sẽ phụ thuộc vào chế độ xử lý nhiệt. Thông thƣờng, ngƣời ta dựa vào chỉ số iod của cream để chọn chế độ xử lý nhiệt – lạnh tối ƣu. Khi đó, bơ thành phẩm sẽ khơng có cấu trúc quá cứng hoặc quá mềm (bảng 5.25).
Bảng 5.25. Chế độ xử lý nhiệt – lạnh và lượng giống cấy cho quá trình lên men tương ứng với các chỉ số iod khác nhau của nguyên liệu (Bylund Gosta, 1995)
Chỉ số iod Chế độ xử lý nhiệt – lạnh (0
C) Lượng giống cấy (%v/v)
< 28 8 – 21 – 20 1 28÷29 8 – 21 – 16 2÷3 30÷31 8 – 20 – 13 5 32÷34 6 – 19 – 12 5 35÷37 6 – 17 – 11 6 38÷39 6 – 15 – 10 7 > 40 20 – 8 – 11 5
Trong q trình thanh trùng cream ở 90÷950C, tất cả các hạt cầu béo đều ở trạng thái lỏng. Khi làm nguội cream xuống 400C, một số phân tử chất béo bắt đầu kết tinh. Nếu ta làm nguội cream xuống nhiệt độ thấp hơn với tốc độ chậm, quá trình kết tinh sẽ kéo dài nhƣng các tinh thể chất béo sẽ lần lƣợt xuất hiện với độ tinh khiết cao. Tuy nhiên, do thời gian dài nên hàm lƣợng các sản phẩm tạo vị chua và hƣơng cho bơ đƣợc sinh tổng hợp bởi vi khuẩn lactic trong cream sẽ không đạt đƣợc tỷ lệ cân đối nhƣ mong muốn.
Trong thực tế sản xuất, cần phải rút ngắn thời gian kết tinh chất béo bằng phƣơng pháp làm nguội nhanh. Khi làm nguội nhanh, quá trình kết tinh chất béo trong cream sẽ diễn ra nhanh. Tuy nhiên, trong trƣờng hợp này, một số tinh thể chất béo thu đƣợc không đạt độ tinh khiết cao và đƣợc gọi là “tinh thể hỗn hợp”. Đó là do các phân tử triglycerid có điểm nóng chảy thấp bị nhốt trong các tinh thể triglycerid có điểm nóng chảy cao. Khi đó tỷ lệ giữa khối lƣợng chất béo ở thể lỏng so với tổng khối lƣợng chất béo có trong cream sẽ giảm và bơ thành phẩm có cấu trúc cứng, khó phết lên bánh mỳ khi sử dụng.
219
Để khắc phục hiện tƣợng trên, sau khi giảm nhiệt độ cream để kết tinh một phần chất béo, ngƣời ta nâng dần nhiệt độ lên để các triglycerid có điểm nóng chảy thấp sẽ hóa lỏng và tách khỏi các “tinh thể hỗn hợp”. Cuối cùng, tiến hành hạ nhiệt độ cream nhƣng không quá thấp nhƣ ở lần hạ đầu tiên để tái kết tinh chất béo. Khi đó một số triglycerid sẽ tiếp tục kết tinh, tuy nhiên độ tinh khiết của các tinh thể trong cream sẽ tăng, số “tinh thể hỗn hợp” giảm. Ta có thể đạt đƣợc tỷ lệ phần trăm giữa lƣợng chất béo lỏng so với tổng khối lƣợng chất béo trong cream nhƣ mong muốn (bảng 5.26).
Bảng 5.26. Ảnh hưởng tỷ lệ lượng chất béo lỏng và chất béo rắn trong cream đến độ cứng của bơ thành phẩm (Luquet, 1985)
Lượng chất béo lỏng (% so với tổng lượng chất béo) Lượng chất béo rắn (% so với tổng lượng chất béo) Cấu trúc bơ thành phẩm 85 15 Bơ mềm 55 45 Bơ cứng 65÷78 22÷35 Bơ có độ cứng vừa phải, dễ phết lên bánh Sau cùng, ngƣời ta hạ nhiệt độ hỗn hợp xuống 5÷60C và giữ trong khoảng 2 giờ. Theo Luquet (1985), giải pháp kỹ thuật này sẽ làm giảm độ tổn thất chất béo theo sữa bơ ở giai đoạn tạo hạt bơ tiếp theo.
* Tạo hạt bơ và xử lý
Q trình tạo hạt bơ và xử lý có thể thực hiện theo phƣơng pháp gián đoạn hoặc liên tục với các công đoạn sau đây:
- Khuấy đảo hỗn hợp cream có chứa các tinh thể chất béo để biến chúng thành các hạt bơ và sữa
- Tách sữa bơ để thu nhận các hạt bơ
- Xử lý các hạt bơ riêng lẻ để tạo thành một khối kết dính
- Bổ sung muối và phân bổ đều các hạt nƣớc nhỏ li ti trong toàn khối sản phẩm - Xử lý chân khơng để làm giảm lƣợng khí có trong khối bơ
- Bổ sung muối và phân bố đều trong toàn bộ khối bơ
- Hiệu chỉnh độ ẩm và phân bố đều các hạt nƣớc nhỏ li ti trong toàn khối sản phẩm
- Xử lý chân khơng để làm giảm lƣợng khí có trong khối bơ
Phương pháp gián đoạn
Thiết bị đảo trộn gián đoạn đƣợc mơ tả ở hình 5.34. Đối với thiết bị đảo trộn công nghiệp đƣợc chế tạo bằng thép khơng rỉ, bên trong có các thanh đập để đánh trộn cream, Thiết bị có thể thực hiện chuyển động xoay nhờ một motor và bộ phận truyền động. Tốc độ quay của thiết bị có thể hiệu chỉnh đƣợc.
Chất béo trong hỗn hợp cream đƣợc nạp vào thiết bị sẽ tồn tại dƣới hai dạng: tinh thể và dịch lỏng. Khi thiết bị thực hiện chuyển động xoay sẽ khuấy đảo mạnh hỗn hợp cream bên trong và làm xuất hiện các bọt khí. Đầu tiên, các hạt cầu béo sẽ phân bố tập trung tại bề mặt tiếp xúc pha giữa bọt khí (pha phân tán) và pha lỏng (pha liên tục) trong hỗn hợp. Nếu sự khuấy đảo vẫn tiếp tục, các bọt khí sẽ trở nên nhỏ hơn, bọt dày hơn, màng bao quanh một số hạt cầu béo bị vỡ và giải phóng ra các phân từ chất béo
220
lỏng bên trong. Các phân tử chất béo này sẽ tạo nên một màng mỏng bao xung quanh bề mặt các bọt khí và các hạt cầu béo cịn lại. Bọt khí càng dày thì số phân tử chất béo đƣợc giải phóng ra từ các hạt cầu béo do hiện tƣợng màng bị vỡ sẽ càng lớn. Theo thời gian, bọt trở nên kém bền và vỡ. Các hạt cầu béo và tinh thể béo nhờ những phân tử chất béo ở dạng lỏng tự do sẽ liên kết lại với nhau thành khối và hình thành nên các hạt bơ. Lúc đầu, kích thƣớc các hạt bơ rất nhỏ và ta khơng thể nhìn thấy đƣợc bằng mắt thƣờng nhƣng sau đó chúng lớn dần lên.
Hình 5.34. Thiết bị đảo trộn bơ gián đoạn
a. Thiết bị đảo trộn bơ truyền thống; b. Thiết bị đào trộn bơ công nghiệp 1.Bảng điều khiển; 2.Bộ phận dừng tức thời; 3.Thanh dập. 1.Bảng điều khiển; 2.Bộ phận dừng tức thời; 3.Thanh dập.
Trong trƣờng hợp có sử dụng chất màu, chúng đƣợc bổ sung vào hỗn hợp cream trong thiết bị trƣớc khi quá trình đảo trộn bắt đầu.
Khi quá trình tạo hạt bơ kết thúc, hỗn hợp thu đƣợc trong thiết bị gồm hai phần: các hạt bơ và sữa bơ. Trong sữa bơ có chứa một lƣợng chất béo. Giá trị này càng nhỏ chứng tỏ độ tổn thất chất béo trong quá trình tạo hạt bơ sẽ càng thấp.
Tiếp theo giai đoạn tách sữa bơ ra khỏi thiết bị, ngƣời ta thƣờng dùng nƣớc vo trùng để rửa hạt bơ nhằm loại bỏ các hợp chất hòa tan trong sữa bơ còn bám trên bề mặt các hạt bơ.
Sau giai đoạn tách nƣớc thƣờng bổ sung thêm muối (bơ mặn). Sau đó các hạt bơ sẽ đƣợc nén ép để tạo thành khối đồng nhất. Ở giai đoạn này, nƣớc sẽ đƣợc phân bố dƣới dạng những hạt rất mịn trong tồn bộ khối bơ mà ta khơng thể nhìn thầy đƣợc bằng mắt thƣờng. Một hệ nhũ tƣơng mới “nƣớc/dầu” đƣợc hình thành.
Cuối cùng là giai đoạn làm giảm lƣợng khí tự do có trong khối bơ (nếu cần). Trong các sản phẩm bơ đƣợc sản xuất bằng phƣơng pháp thủ cơng, thơng thƣờng lƣợng khí chiếm 5÷7%(v/v). Hàm lƣợng khí trong bơ càng thấp thì cấu trúc sẽ càng cứng. Để tách khí, ngƣời ta thực hiện khuấy đảo khối bơ trong điều kiện chân không. Khi đó, lƣợng khí có thể giảm xuống 1% so với thể tích bơ thành phẩm.
Phương pháp liên tục
Sơ đồ nguyên tắc làm việc của thiết bị làm bơ liên tục đƣợc mơ tả ở hình 5.35. Crem đƣợc đƣa vào xilanh đảo trộn 1, hỗn hợp các hạt bơ và sữa bơ tạo thành qua bộ phận phân li 2. Sữa bơ đƣợc tháo ra ngồi cịn các hạt bơ thì tiếp tục qua bộ phận ép 3 nhằm loại bỏ hết sữa bơ. Các hạt bơ đƣợc tiếp tục xử lý ở ngăn xử lý thứ hai 4. Mỗi ngăn đƣợc gắn với một mơtơ và có bộ phận điều chỉnh tốc độ. Thƣờng tốc độ của môtơ ở ngăn xử lý thứ nhất gấp hai lần tốc độ của môtơ ở ngăn xử lý thứ hai.
Ngƣời ta có thể bổ sung muối vào bơ qua vịi phun cao áp 5. Tiếp đó bơ đƣợc chuyển qua bộ phận bài khí 6 mà kết quả làm giảm lƣợng khơng khí trong bơ từ 6÷7%
221
xuống còn xấp xỉ 1%. Ở bộ phận xử lý nhào trộn bơ 7, ngƣời ta có thể hiệu chỉnh hàm lƣợng nƣớc, muối của bơ. Bộ phận kiểm tra 8 cho phép xác định các chỉ tiêu về độ ẩm, hàm lƣợng muối, nhiệt độ, tỉ trọng của bơ trƣớc khi bơ thành phẩm đƣợc chuyển đến đóng gói.
Hình 5.35. Sơ đồ nguyên tắc làm việc của thiết bị làm bơ liên tục
1. Xilanh đảo trộn; 2. Bộ phận phân li (ngăn xử lí thứ nhất); 3. Bộ phận ép hạt bơ; 4. Ngăn xử lý thứ hai; 5. Bộ phận phun; 6. Bộ phận bài khí chân khơng; 7. Bộ phận nhào trộn cuối cùng; 8. Bộ phận kiểm tra 5. Bộ phận phun; 6. Bộ phận bài khí chân khơng; 7. Bộ phận nhào trộn cuối cùng; 8. Bộ phận kiểm tra
* Bao gói, bảo quản
Việc bao gói sản phẩm đƣợc thực hiện trên hệ thống thiết bị làm việc tự động. Bơ thƣờng đƣợc tạo hình dạng khối chữ nhật với khối lƣợng 250g hoặc 500g.
Loại bao bì thích hợp nhất là giấy nhôm hoặc hộp plastic do chúng ngăn cản đƣợc ánh sáng, ẩm và hạn chế tối đa sự tổn thất các cấu tử hƣơng có trong bơ. Sản phẩm bơ bao gói trong giấy nhơm hoặc hộp plastic tiếp tục đƣợc xếp vào những thùng carton rồi đem bảo quản ngay trong kho lạnh, nhiệt độ khơng q -4÷-60
C.