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 khơ khơng béo là hồn tồn tự động. Tuy nhiên, cần thận trọng vì chỉ sai sót nhỏ trong tính tốn khi tiêu chuẩn hóa, sẽ dẫn tới sai sót lớn trong cơ đặc.
III.2.2 Thanh 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 q trình xử lí nhiệt. Chế độ thanh trùng: xử lý ở nhiệt độ 820C trong 10 phút để sản phẩm sữa cơ
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
III.2.3 Đồng 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.2.4 Trộn
Mục đích : phân tán, hịa 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 hịa tan được đồng đều.
Hóa học: khơng đáng kể
III.2.5 Cơ 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 q trình xử lí nhiệt. Mức độ biến đổi sẽ phụ thuộc vào giá trị nhiệt độ và thời gian cơ đặc sữa ( nếu nhiệt độ càng cao thì sản phẩm càng bị sậm màu).
tiếp qua việc xác định tỷ trọng và độ nhớt của dịch cô đặc, khi tỷ trọng của dịch cơ đặc đạt 1,3g/cm3 thì dừng q trình cơ 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 khơng trong q trình cơ đặc. Các khí khơng ngưng tụ trong hơi thứ sẽ được bơm chân khơng hút ra ngồi.
III.2.6 Làm nguội
Mục đích: chuẩn bị cho q trình kết tinh.
Thiết bị : Giai đoạn làm nguội được thực hiện trên thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng
III.2.7 Kết tinh lactose
Mục đích: hồn 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 cơng 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.2.8 Rót lon và đóng nắp
Mục đích: hồn thiện sản phẩm. Phương pháp thực hiện:
Sữa đặc có đường saccharose được rót vào bao bì kim loại có dạng hình trụ, khối lượng tịnh 397gam. Hiện nay, người ta cịn rót sản phẩm vào bao bì giấy. Yêu cầu chung là bao bì phải được vệ sinh và vơ trùng cẩn thận trước khi rót sản phẩm để hạn chế sự tái nhiễm vi sinh vật vào sữa. Cơng đoạn vơ trùng bao bì được thực hiện như sau: rửa ở nhiệt độ 80 – 900C trong 38s, qua hơi nóng trong 22s rồi sấy khơng khí nóng 1200C trong 1 phút; nắp hộp cũng được tiệt trùng bằng hơi nóng (Lâm Xuân Thanh, 2003). Ngồi ra, các cơng đoạn rót lon, đóng nắp và thiết bị sử dụng phải thực hiện trong điều kiện vơ trùng (kín, tránh sự tiếp xúc giữa sữa với khơng khí, đồng thời hạn chế khơng cho khơng khí lọt vào bên trong bao bì chứa sản phẩm.
Biến đổi khơng 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 Ngun liệu chính IV.1 Ngun liệu chính
Sữa bị 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 bị thường có màu trắng đến vàng nhạt. Sữa bị 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 bị tươi
Nguyên liệu chính của nhà máy đi từ sữa bị 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:
Hàm lượng các tế bào sinh dưỡng chịu nhiệt và các bào tử vi khuẩn trong nguyên liệu càng thấp càng tốt.
Quá trình cơ 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 q trình cơ 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 bị [20]
Nước 87,1% Tổng các chất khơ 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 đơng 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.2.1 Sữa bột gầy IV.2.1 Sữa bột gầy
Sữa bột gầy là loại sữa lấy từ sữa tươi đã ly tâm tách béo và qua các q trình cơ 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). Ngồi ra, sử dụng phối hợp sữa bột gầy và chất béo khan từ sữa (AMF) sẽ dễ điều chỉnh hàm lượng chất khơ, chất béo trong sữa.
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]