Chỉ tiêu Màu sắc Mùi vị Trạng thái pH Độ cứng, tính theo CaCO3 Tổng chất rắn hòa tan (TDS) Hàm lượng Clorua Hàm lượng Cadimi Hàm lương Asen tổng số Hàm lượng Chì Hàm lượng Florua
Hàm lượng Thủy ngân tổng số Hàm lượng Sắt tổng số Hàm lượng Đồng tổng số Hàm lượng Nhơm Tổng số vi khuẩn hiếu khí 12 Coliform tổng số Vi khuẩn E.Coli
Các vi khuẩn gây bệnh đường ruột
2.1.7. Bơ
Bơ chứa nhiều vitamin A, D, K, E. Trong đó vitamin A và carotene làm cho bơ có màu vàng, được bổ sung ở cơng đoạn hồn ngun sữa bột nhằm tăng giá trị dinh dưỡng, tạo độ sánh cho sản phẩm, ổn định hệ nhũ tương [12].
Chỉ tiêu
Màu sắc Mùi, vị
Trạng thái
Bảng 2.11. Chỉ tiêu hóa lý của bơ [12]
Tên chỉ tiêu
Hàm lượng nước, %, không lớn hơn Hàm lượng chất béo, %, không nhỏ hơn
Hàm lượng chất khô không béo, %, không lớn hơn
Bảng 2.12. Chỉ tiêu vi sinh vật trong bơ [12]
Tên chỉ tiêu
Tổng số vi khuẩn hiếu khí trong 1g sản phẩm
13 Số Coliforms trong 1g sản phẩm
Số E.Coli trong 1g sản phẩm Số Salmonella trong 25g sản phẩm
Số Staphylococcus areus trong 1g sản phẩm
Tổng số bào tử nấm men, nấm mốc trong 1g sản phẩm
Bảng 2.13. Hàm lượng kim loại nặng trong bơ [12]
Tên chỉ tiêu
Hàm lượng chì (Pb) Hàm lượng asen (As) Hàm lượng thủy ngân (Hg) Hàm lượng cadimi (Cd)
2.1.8. Vi sinh vật
Vi khuẩn lactic có vai trị quan trọng trong sản xuất sữa chua. Nó là tác nhân của quá trình lên men lactic, thủy phân đường lactose tạo thành acid lactic làm cho pH của sữa giảm xuống thấp dẫn đến đơng tụ sữa, đồng thời cịn tạo ra các chất trung gian tạo ra mùi thơm đặc trưng cho sản phẩm sữa chua.
Tùy thuộc vào chủng vi sinh vật dùng trong tổ hợp giống và các thơng số kỹ thuật của q trình lên men mà cho ra các sản phẩm có tính chất đặc trưng riêng theo yêu cầu. Trong sản xuất sữa chua người ta thường sử dụng hai loài vi khuẩn lactic như: Lactobacillus bulgaricus (trực khuẩn) và Streptococcus
thermophillus (liên cầu khuẩn) [3].
Lactobacillus bulgaricus là vi khuẩn lên men đồng hình, phát triển tốt ở
khoảng nhiệt độ từ 45 - 50°C, lượng acid tạo thành là 1,5%, pH = 4,29 [3].
Streptococcus thermophillus là vi khuẩn chịu nhiệt, lên men đồng hình,
phát triển ở 50°C, sinh sản tốt nhất ở nhiệt độ 37 - 40°C, lượng acid tạo thành là 0,7%, pH = 4,2 - 4,4 [3].
2.2. Tổng quan về lên men lactic
2.2.1. Quá trình lên men lactic trong sản xuất sữa chua
Lactose được coi là nguồn năng lượng cần thiết cho vi khuẩn trao đổi chất cũng như nguồn gốc tạo nên hàng loạt các phản ứng tổng hợp các chất. Trong các sản phẩm lên men, người ta nhận thấy có 3 dạng lên men chính: Lên men rượu, lên men lactic, lên men butylic. Lên men lactic là quá trình lên men chủ yếu của các sản phẩm sữa chua.
Dưới tác dụng của enzyme lactase, từ một phân tử lactose tạo thành 1 glucose và 1 galactose. Tiếp đó, dưới tác dụng của galactokinase và chất cho gốc photphat là ATP, glucose bị photphoryl hóa tạo thành glucose-6-photphat. Galactose không thể lên men trực tiếp mà trước hết được chuyển hóa thành glucose.
Glucose-6-photphat dưới tác dụng của enzyme đồng phân hóa chuyển thành fructose-6-photphat, rồi từ đó tiếp tục bị photphoryl hóa chuyển thành fructose-1,6-photphat. Phản ứng tạo thành fructose-1,6-photphat là phản ứng rất quan trọng cho quá trình phân giải tiếp theo, làm cho fructose-1,6-photphat trở nên kém bền và dễ dàng tham gia vào quá trình lên men tiếp theo. Rồi trải qua các giai đoạn tiếp theo sau đó để tạo thành acid pyruvic (chu trình glycolisis của Embden - Meyerhof).
Sau đó, acid pyruvic dưới tác dụng của lactasedehydrogenase của vi khuẩn sẽ tạo thành acid lactic. Trong quá trình lên men lactose, nhiều chủng vi khuẩn khơng chỉ sản sinh ra acid lactic mà cịn cho ra hàng loạt sản phẩm khác nhau như các acid hữu cơ (acetic, propionic, succinic…), rượu este, CO2… Dựa vào các sản phẩm của quá trình lên men mà người ta chia vi khuẩn thành vi khuẩn lên men lactic đồng hình và vi khuẩn lên men lactic dị hình.
Vk lactic đồng hình
Glucose CH3CHOHCOOH + Q + H2O Vk lactic dị hình
Glucose CH3CHOHCOOH + CO2 + Etanol + Acid axetic
1 5
Lên men lactic là quá trình lên men chủ yếu của các sản phẩm sữa lên men. Vi khuẩn lactic là nhóm vi khuẩn quan trọng nhất đối với cơng nghiệp sữa [3, 123].
2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
Nguồn glucid
Để duy trì sự sống, điều hịa các q trình chuyển hóa trong tế bào vi khuẩn cần sử dụng nguồn glucid có trong mơi trường dinh dưỡng làm nguồn cacbon. Nguồn cung cấp glucid quan trọng là đường lactose. Với kiểu lên men lactic đồng hình vi khuẩn lactic chuyển hóa được khoảng 98% glucid thành acid lactic.
Nguồn nitơ
Các nguồn nitơ có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển của vi sinh vật nếu khơng có các nguồn này thì khơng thể tổng hợp được các chất phức tạp cấu tạo nên nguyên chất trong tế bào vi sinh vật. Trong đó, có protid, pepton, acid amin là những nguồn mà vi sinh vật đòi hỏi rất cao.
Vitamin
Vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp các vitamin và do môi trường sữa bên ngồi có đầy đủ các loại vitamin cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn lactic nên không cần bổ sung từ bên ngồi vào.
Muối khống và các ngun tố vi lượng
Nhu cầu này khơng lớn nên khơng cần bổ sung thêm từ ngồi vào mà chỉ cần sử dụng những chất có sẵn trong mơi trường sữa.
Nhu cầu oxy
Vi khuẩn lactic vừa có khả năng sống được ở mơi trường có oxy cũng như khơng có oxy, theo nghiên cứu cho rằng vi khuẩn lactic phát triển tốt nhất trong mơi trường có nồng độ oxy thấp.
Nhiệt độ
Tùy theo từng loại vi khuẩn mà có từng nhiệt độ thích hợp phát triển khác nhau (có 3 loại: Ưa lạnh, ưa ẩm, ưa nóng), nhiệt độ khơng chỉ ảnh hưởng đến cường độ phát triển mà còn ảnh hưởng đến khả năng phát triển của chúng.
Điều chỉnh nhiệt độ thích hợp sẽ rút ngắn thời gian lên men, hạn chế sự nhiễm các vi sinh vật lạ, sản phẩm thu được đạt được kết quả mong muốn.
pH môi trường
pH môi trường ảnh hưởng đến hoạt động phát triển của vi sinh vật, sự có mặt của ion H+ sẽ tác động lên tế bào vi sinh vật theo nhiều cách, trong đó ảnh hưởng lên bề mặt tế bào làm thay đổi sự tích điện trên bề mặt của màng dẫn đến hoạt độ của các loại enzyme bị giảm, ảnh hưởng đến độ phân ly của các chất dinh dưỡng trong môi trường, làm độ phân tán chất keo và độ xốp của thành tế bào không đồng đều nên việc chống lại các tác động bên ngồi sẽ khác nhau làm thay đổi hình dạng tế bào.
Đối với các vi khuẩn lên men lactic đồng hình, pH môi trường thường không ảnh hưởng đến các sản phẩm đặc trưng của q trình lên men, cịn đối với các vi khuẩn lên men lactic thì khi pH mơi trường cao sản phẩm tạo thành chủ yếu là acid lactic, khi pH thấp thì có thêm acid acetic và các sản phẩm khác.
Người ta nhận thấy rằng, lượng di-acetyl tạo ra nhiều nhất tại pH = 4,6 - 5,2, đây chính là yếu tố làm tăng mùi hương cho sản phẩm.
Tác dụng của chất kháng sinh do các vi khuẩn lactic sinh ra cũng bị ảnh hưởng bởi pH môi trường.
Chất kháng sinh
Các chất kháng sinh ảnh hưởng rất lớn đến vi khuẩn lactic: Penicilin chỉ một lượng nhỏ cũng làm ức chế nhiều loại vi khuẩn lactic, Streptomycin có tính kháng sinh rất mạnh có khả năng tiêu diệt vi khuẩn gram dương và vi khuẩn gram âm trong quá trình lên men hàm lượng chất kháng sinh tạo ra trong môi trường đủ lớn sẽ làm giảm hiệu suất lên men.
2.2.3. Cơ chế đông tụ sữa chua
Acid lactic đóng vai trị quan trọng đối với sự đơng tụ sữa trong q trình sản xuất sữa chua đặc. Bình thường các micelle casein trong sữa tích điện âm nên chúng đẩy nhau và điều đó làm cho các micelle tồn tại dưới dạng keo.
Acid lactic tạo ra từ quá trình lên men làm giảm pH của sữa. Khi pH của sữa bằng pI của casein (pI = 4,6), các micelle casein bị trung hịa về điện tích và micelle casein sẽ đông tụ thành gel. Khi pH giảm xuống dưới pI, các micelle casein được tái hòa tan. Cơ sở này được ứng dụng trong sản xuất sữa chua khi dừng quá trình lên men của sữa chua đặc ở pH = 4,7, sữa chua uống pH = 4,1.
Acid lactic còn tham gia phản ứng với caseinate calcium tạo quện sữa. 17
Caseinate calcium + acid lactic acid celseic + lactate calcium Các calcium phosphate keo sẽ làm hòa tan và tạo ra Ca2+. Các ion này làm cho khối đông tụ bền chặt hơn.
Vi sinh vật chuyển hóa tiếp tục thì casein sẽ bị chuyển hóa thành acid amin và các khí NH3, H2S tạo mùi vị khó chịu cho sản phẩm [3,16].
PHẦN 3. CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 3.1. Sơ đồ quy trình cơng nghệ
Ngun liệu Cân định lượng Phối trộn Lọc Gia nhiệt 1 75°C, 5 phút Đồng hóa 1 150 bar Thanh trùng 1 Đ ồ n g h ó a 2 2 0 0 b a r
Thanh trùng 2 95°C, 5 phút Làm mát 40°C Lên men 42°C - 45°C, 8h Làm lạnh 18°C - 20°C Bồn chờ rót Cấy men giống 18
75°C, 5 phút Làm lạnh 5°C Ủ hồn ngun 5°C, 8h Gia nhiệt 2 75°C, 5 phút Chuẩn hóa 18°C - 20°C Chiết rót Đóng thùng Bảo quản lạnh 2°C - 4°C Thành phẩm Mứt việt quất Hình 3.1. Quy trình cơng nghệ sản xuất sữa chua 3.2. Thuy ết minh quy trình cơng nghệ
3.2.1. Nguyên liệu
Nguyên liệu là yếu tố đầu tiên quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm vì vậy nguyên liệu cần phải được kiểm tra một cách chặt chẽ và tuân theo quy định để đạt chất lượng tốt nhất.
Nguyên liệu sau khi được thu mua và vận chuyển đến nhà máy thì tiến hành kiểm tra sơ bộ trước khi đưa vào nhà máy, sau khi được nhập thì tiến hành kiểm tra lần hai trước khi lưu kho, nếu ngun liệu khơng đạt chất lượng thì khơng cho xuất hàng và trả về cho nhà cung cấp.
3.2.2. Cân định lượng
Mục đích: Định lượng sữa
bột gầy cần dùng cho cơng đoạn hồn ngun.
Tiến hành
Sữa bột gầy sau khi đã được kiểm tra và đạt yêu cầu thì được vận chuyển đến cân định lượng để xác định khối lượng sữa bột cần đưa đi hồn ngun theo cơng thức đã được tính tốn trước.
Các nguyên liệu khác cũng được đem đi cân theo cơng thức để chuẩn bị cho q trình phối trộn.
3.2.3. Phối trộn
Mục đích: Tạo độ đồng đều cho hỗn hợp nguyên liệu, hòa tan các chất
phụ gia và sữa bột thành một khối thống nhất. Tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn tiếp theo, đảm bảo chất lượng của sản phẩm.
Tiến hành
Sau khi nguyên liệu đã được chuẩn bị sẵn sàng, người ta tiến hành phối trộn.
Đầu tiên, lấy lượng nước thích hợp vào buồng trộn, nhiệt độ của nước đạt 60 - 65°C, đây là nhiệt độ tối ưu để nguyên liệu tan tốt nhất. Nếu nhiệt độ cao hơn sẽ dẫn đến hiện tượng vón cục, nổi mỡ. Sau đó, cho đường vào và khuấy tan rồi tiến hành cấp liệu theo trình tự như sau:
Bột sữa gầy chất ổn định trộn đường (tỉ lệ 1:2) whey dầu bơ.
Chất ổn định nhẹ nên phải trộn chung với đường, khi cho vào phễu, đường kéo chất ổn định xuống đáy dễ dàng đi vào bồn trộn. Chất ổn định liên kết với các phân tử nước tạo cấu trúc xốp và làm đồng nhất hỗn hợp, tạo trạng thái bền vững cho sữa, tạo dạng gel bền vững, sản phẩm khơng bị tách lớp trong q trình bảo quản.
Cuối cùng, cho bơ vào để tránh hiện tượng tạo màng và khó tan rồi tiếp tục khuấy đến khi các nguyên liệu hòa tan vào nhau là kết thúc.
Chu kỳ mỗi mẻ khoảng 20 - 30 phút.
3.2.4. Lọc
Mục đích: Nhằm loại bỏ tạp chất vật lý có lẫn trong nguyên liệu tránh ảnh
hưởng tới chất lượng sản phẩm và tránh làm hỏng thiết bị.
Tiến hành: Sau khi trộn, dịch sữa đi qua bộ lọc trước khi vào thiết bị đồng
hóa. Cho dịch sữa chảy qua tụ lọc với kích thước lỗ lọc 75 μm. Lọc các cặn bẩn. Nhiệt độ dịch sữa đi vào bộ lọc phải đảm bảo khoảng 60 - 70°C.
3.2.5. Gia nhiệt 1
Mục đích: Gia nhiệt làm cho dịch sữa nóng lên thuận lợi cho q trình
đồng hóa, đồng thời làm giảm độ nhớt của khối sữa và tiêu diệt một phần vi sinh vật.
Tiến hành: Nguyên liệu sau khi qua hệ thống lọc thì được đưa đi vào thiết
bị gia nhiệt để gia nhiệt lên nhiệt độ 60 - 80°C.
3.2.6. Đồng hóa lần 1
Mục đích
Trong sản xuất sữa chua, đồng hóa tạo điều kiện thu được sữa đồng nhất và bền vững. Các sản phẩm sữa qua đồng hóa được hấp thu dễ dàng.
Giảm sự oxi hóa chất béo tăng cảm quan, làm tăng chất lượng của sữa và các sản phẩm sữa.
Ngoài việc nâng cao mức độ phân tán của mỡ sữa, đồng hóa làm phân bố lại giữa pha chất béo và plasma sữa, cũng như làm thay đổi thành phần và tính chất của protein.
Tiến hành
Nguyên liệu sau khi phối trộn được bơm vào thiết bị đồng hóa, tiến hành đồng hóa lần 1 với áp suất 150 bar, nhiệt độ sữa trong q trình đồng hóa khoảng 65 - 75°C.
Ngun tắc làm việc của máy là dùng áp lực cao, đẩy sản phẩm đi qua các khe hở rất nhỏ (áp suất của sản phẩm vào khoảng 150 kg/cm2 và khi ra khỏi khe nhỏ chỉ còn khoảng 2 - 3 kg/cm2). Khi thay đổi áp suất một cách đột ngột và tốc độ tăng lên nhiều, làm sản phẩm bị tơi nhỏ ra. Kích thước của khe hở có thể điều chỉnh được từ 0,1 - 0,15 mm. Tốc độ chuyển động của sản phẩm qua khe hở 150 - 200 m/s.
Nguyên liệu được đưa vào thiết bị đồng hóa bởi một pittơng. Bơm sẽ tăng áp lực cho hệ nhũ tương từ 3 bar lên đến 100 - 250 bar hoặc cao hơn tại đầu khe hẹp. Người ta sẽ điều chỉnh khoảng cách khe hẹp trong thiết bị trong bộ phận sinh lực và bộ phận tạo khe hẹp. Đối áp này được duy trì bằng một bơm thuỷ lực chạy bằng dầu. Khi đó áp suất đồng hóa sẽ cân bằng với với áp suất dầu tác động lên pittơng thủy lực. Vịng đập được gắn với bộ phận tạo khe hẹp sao cho mặt trong của vịng đập vng góc với lối thốt ra của hệ nhũ tương khi rời khe hẹp. Như vậy, một số hạt của pha phân tán sẽ tiếp tục va vào vòng đập bị vỡ ra và giảm kích thước.
3.2.7. Thanh trùng lần 1
Mục đích
Nhằm tiêu diệt một phần vi sinh vật gây hại chịu nhiệt kém, tiêu chuẩn hóa sữa nguyên liệu kéo dài thời gian lưu trữ. Vơ hoạt một phần enzym có sẵn trong sữa (lipase, catalase, phosphatase ….), hạn chế tách lớp, tăng độ mịn của sữa.
Tiến hành
Dịch sữa từ thiết bị đồng hóa theo đường ống đi vào thiết bị thanh trùng dạng tấm. Tại đây, dịch sữa và nước nóng tiếp xúc gián tiếp với nhau thực hiện quá trình trao đổi nhiệt, nâng nhiệt độ sữa lên 75°C.
Bộ phận chính của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật với độ dày rất mỏng và được làm bằng thép không rỉ. Mỗi tấm bảng sẽ có bốn lỗ tại bốn góc và hệ thống các đường rãnh trên khắp các bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt. Khi ghép các bảng mỏng lại với nhau trên bộ khung của thiết bị sẽ hình thành trên những hệ thống đường vào và ra cho sữa.
Thời gian thanh trùng là 5 phút.
3.2.8. Làm lạnh 1
Mục đích
Thuận lợi cho q trình ủ hồn ngun tiếp theo Kéo dài thời gian bảo quản.