1.5.1.Sơ đồ quy trình kỹ thuật tổng quát
Tiêu chuẩn hóa Gia nhiệt Chuẩn bị chủng vi sinh vật Bảo quản Ngâm chín Làm lạnh Lên men trong tủ ấm
Rót chai
Cấy chủng vi sinh vật Làm nguội đến nhiệt độ lên men
Đồng hóa Thanh trùng
Làm lạnh Kiểm tra chất lượng
Nhận sữa
ÄNhận sữa, kiểm tra chất lượng:
Để sản xuất sữa chua yoghurt cần chọn loại sữa có chất lượng cao: - Độ vệ sinh cao, tổng số vi khuẩn thấp
- Không chứa kháng sinh (penicillin, streptomycin…), bacteriophage (thực khuẩn thể).
- Không chứa chất tẩy rửa, chất sát khuẩn (ví dụ, các chất đó còn sót lại sau quá trình rửa…), những chất ngăn cản quá trình lên men
Tại mỗi cơ sở sản xuất đều có bộ phận thu nhận sữa nguyên liệu và kiểm tra chất lượng sữa được đưa đến nhà máy theo giờ nhất định. Thường vào sáng sớm và chiều. Trước khi nhận sữa, phải chú ý đến độ sạch của xitec chứa sữa.
Lúc mở nắp xitec, xác định mùi của sữa, khuấy sữa thật đều, đo nhiệt độ rồi mới lấy mẫu để kiểm tra các tiêu chuẩn hóa lý, chỉ tiêu về cảm quan, vệ sinh. Các chỉ tiêu cần kiểm tra thường xuyên:
- Độ acid chung: TB: 16÷180T (độ tecne) - Hàm lượng chất béo: 3.1÷3.7%
- Tỷ trọng: 1,028÷1.032 - Độ sạch: nhóm 1. 2.
ÄLàm lạnh: Sữa được bảo quản 4÷60C cho tới lúc chế biến.
ÄTiêu chuẩn hóa:
Các loại sữa chua khác nhau có thể có hàm lượng chất béo và chất khô khác nhau. Mục tiêu của tiêu của tiêu chuẩn hóa là điều chỉnh lượng chất béo. Tùy theo hàm lượng chất béo của sữa nguyên liệu (cao hơn hoặc thấp hơn sữa chua thành phẩm) mà người ta trộn thêm sữa gầy hoặc cream.
Ví dụ: sữa nguyên liệu 3.1% chất béo mà thành phẩm yêu cầu 3.6 hoặc 6% thì ta cần bổ sung thêm cream. Trong trường hợp ngược lại, người ta trộn thêm sữa gầy.
Hiện nay tiêu chuẩn hóa hàm lượng chất béo hoàn toàn có thể thực hiện bằng thiết bị chuyên dùng: máy ly tâm – tiêu chuẩn hóa. Nghĩa là có thể điều chỉnh tự động
Cần lưu ý hàm lượng chất béo của sữa nguyên liệu để sao cho sữa chua thành phẩm có hàm lượng chất béo đúng tiêu chuẩn.
ÄGia nhiệt:
Sữa được gia nhiệt lên 400C, qua thiết bị li tâm làm sạch và li tâm tiêu chuẩn hóa hàm lượng chất béo.
-Tùy thuộc nhu cầu, hàm lượng chất béo của sữa chua yoghurt từ 0.5÷3%. -Hàm lượng chất khô không mỡ tối thiểu 8.2%.
-Chất ổn định có thể là gelatin, pectin, agar-agar. Chúng có tác dụng ngăn chặn quá trình tách nước ở sữa chua thành phẩm, tăng độ nhớt.
Sữa chua yoghurt không có chất ổn đinh. Khi sản xuất sữa chua hoa quả, có thể cho thêm chất ổn định. Còn đối với sữa chua uống thì nhất thiết phải có chất ổn định (0.1÷0.5%).
Khả năng đông tụ của sữa sẽ giảm khi lượng ion điện tích dương giảm (chủ yếu ion Ca2+). Người ta cho thêm CaCl2 với lượng 0.02÷0.04% trong một số thời điểm trong năm. Người ta có thể thêm đường dưới dạng đường sacarose hoặc glucose trong trường hợp sản xuất sữa chua hoa quả (mứt hoa quả thông thường
chứa 50% đường sacarose).
ÄThanh trùng:
Ngoài mục đích tiêu ngoài mục đích tiêu diệt vi trùng còn có ý nghĩa làm tăng khả năng hydrat hóa của các casein tạo cho sữa có độ quện tốt, bền và không bị tách nước.
Người ta thường dùng chế độ: 85÷780C; 5÷10 phút 90÷920C; 2÷3 phút.
ÄĐồng hóa: Đồng hóa có thể tiến hành trước hoặc sau khâu thanh trùng.
Đồng hóa nhằm làm giảm kích thước các cầu mỡ, tăng mức độ phân tán mỡ sữa, phân bố lại giữa các chất béo và plasma. Kết quả làm cho sữa chua đồng nhất, quện min và bền. Nhiệt độ của sữa khi đồng hóa 60÷650C, 200 bar là tối ưu.
ÄLàm nguội: Sữa được làm nguội đến nhiệt độ lên men. Sau khi thanh trùng sữa được đưa trở lại buồng hoàn nhiệt làm nguội bằng nước lạnh và bằng nước đá.
ÄCấy chủng vi sinh vật: Chất lượng của sữa chua phụ thuộc nhiều vào chất lượng của chủng. Đối với từng loại sữa chua, người ta dùng các chủng khác nhau, đảm bảo sao cho sữa chua có mùi vị đặc trưng.
Chủng vi sinh vật sữa chua và phương pháp chuẩn bị chủng:
Chủng sữa cho có thể là một loại hoặc kết hợp nhiều loại. Trong nhiều trường hợp tên của sữa chua chính là tên của chủng vi sinh vật dùng để lên men sản phẩm đó. Một số chủng vi sinh vật thường dùng như:
→ Sữa chua: Streptococcus lactic 30÷350C
Streptococcus cremoric 250C
Streptococcus diacetylactic 25÷300C
Betacoccus citrororus 25÷300C → Sữa chua Yoghurt (yogurt)
Streptocococus themophilus 42÷450C
Lactobacillus bulgaricus 42÷450C → Sữa chua acidophilus
Lactobacillus acidophilus 42÷450C → Sữa chua Kefer
Yeast torula (nấm Kefer) 42÷450C (còn lên men rượu ở điều kiện lạnh, lượng ester tạo ra nhiều hơn)
Streptococcus lactic 42÷450C
→ Sữa chua kumiss
Themobacterium bulgaricus 42÷450C
Yeast candida (nấm kefer) 42÷450C
Trong quá trình lên men các vi sinh vật này sản sinh ra không những acid lactic mà còn cho các acid bay hơi, khí CO2, dầu thơm diacetyl. Kết quả tạo ra sản phẩm có mùi thơm đặc trưng. Chủng sữa chua nguyên chất thường ở dạng bột hoặc dạng lỏng đóng chai cũng có thể ở dạng viên. Tất cả đều được sản xuất theo một quy trình nghiêm ngặt.
Thường dùng chủng nguyên chất có hoạt tính sinh học yếu nên thời gian lên men rất dài. Để rút ngắn thời gian lên men trong sản xuất công nghiệp người ta cấy chuyển tiếp hai, ba lần.
Cấy lần đâu (chủng tác động đầu): sữa qua tiệt trùng, làm nguội đến nhiệt độ lên men, 14÷20h.Bảo quản từ 4÷60C.
Cấy lần hai (chủng tác động thứ): sữa qua thanh trùng 92÷950C, 20÷30 phút, làm nguội, cấy 5% chủng đầu. Để tủ ấm 6÷10h, bảo quản 4÷60C.
Chủng tác đông jsuwr dụng: làm tương tự như lần hai, lấy 5% lượng sữa cần sản xuất cho lên men. Chủng tác động thứ xấp xỉ 4÷5% so với sữa lên men từ 5÷6 giờ. Bảo quản 4÷60C.
ÄRót vào chai (túi).
ÄLên men: Lên men lactic là quá trình chính trong sản xuất sữa chua.
Nhóm vi khuẩn lactic cũng là nhóm vi khuẩn quan trọng nhất trong công nghệ chế biến sữa nói chung.
Acid lactic được tạo thành trong quá trình lên men theo phương trình sau: C12H22O11 + H2O → 4C3H6O3
Lactose Acid lactic Cơ chế đông tụ của sữa chua:
NH2-R(COO)2Ca+2CH3CHOHCOOH→NH2R(COO)2+(CH2CHOHCOO)2Ca Caseinat canxi Acid lactic Acid caseic Latat canxi
Acid lactic tác dụng với phức canxi phosphate – casein làm tách canxi ra khỏi phức và chuyển nó thành dạng không hòa tan, sữa từ dạng lỏng chuyển sang dạng đông tụ.
Đối với sữa chua kefer, kumiss ngoài lên men lactic, còn đồng thời xảy ra quá trình lên men rượu, kết quả trong sản phẩm chứa 0.5÷1% acid lactic và 0.5÷2% alcohol, CO2…
Phương trình chung:
C12H22O11 + H2O Nammen→ 4C
2H5OH +4CO2
Lactose Rượu ethylic Tùy theo loại sữa chua, thời gian lên men có thể là 3÷12h.
Kết thúc quá trình lên men, độ chua (độ acid chung, độ tecne, 0T) của các loại sữa chua như sau:
- Sữa chua: 75÷800T - Yogurt: 75÷800T - Acidophilus: 80÷1300T - Kefer: 75÷1200T
Ä Làm lạnh-ngâm chín:
Việc làm lạnh các sản phẩm sữa chua phải tiến hành từ từ trong vài giờ. Trong thời gian này xảy ra sự trao đổi lý hóa của quện sữa. quá trình lên men lactic yếu dần và kết thúc quện sữa đạt 100C. Trong quá trình làm lạnh các protid trương nở, làm giảm lượng ẩm tự do; trạng thái sản phẩm trở nên mịn.
Đối với kefer, kumiss sau khi làm lạnh, còn giữ sản phẩm một thời gian trong điều kiện lạnh gọi là thời gian “ngâm chín”. Ở giai đoạn này vi khuẩn lactic không phát triển được nhưng nấm men lại hoạt động mạnh, tạo ra rượu, khí CO2và một số chất khác. Kết thúc giai đoạn ngâm chín (10÷12h). Sản phẩm được đưa đi bảo quản.
Ä Bảo quản: 4÷60C
Người ta có thể cho thêm đường hoa quả (past, tinh dầu) để tăng mùi vị. Đường hòa tan trong một lượng nhỏ sữa, thanh trùng, trộn vào sữa. Hoặc sau khi hòa đường, lọc kỹ rồi trộn với sữa trước khi thanh trùng. Nếu là sữa chua hoa quả thì nước quả cho vào trước khi lên men sữa. nếu dùng tinh dầu chất thơm thì chất thơm đó có thể trộn vơi sữa trước hoặc sau khi đã lên men.
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1.ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
2.1.1.Sữa nguyên liệu
Sữa đặc có đường và sữa tiệt trùng – không đường của hãng Vinamilk với thành phần dinh dưỡng như sau:
Bảng 2.1: Bảng thành phần dinh dưỡng của sữa đặc có đường Thông tin dinh dưỡng
trong 100g Thành phần trong 1 hộp Năng lượng Chất béo Chất đạm Hydrat cacbon Độ ẩm 335.8kcal 11g 4.6g 54.6g 27.5g
Đường tinh luyện 174.8g Nước
Sữa (sữa bột, bột whey, lactose) 60g Dầu thực vật
Chất béo sữa 12.5g
Chất nhũ hóa lexithin (E322) dùng trong thực phẩm
Bảng 2.2: Bảng thành phần dinh dưỡng của sữa tiệt trùng – không đường
Thông tin dinh dưỡng trong100ml
Năng lượng Chất béo Chất đạm Hydrat cacbon Vitamin A Vitamin D 60.6 kcal 3.4 g 3.0 g 4.5 g 130 I.U 35 I.U Acid pantothenic Vitamin B2 Vitamin PP Vitamin B1 Vitamin B6 Acid folic 250 mcg 150 mcg 80 mcg 25 mcg 25 mcg 5.5 mcg Biotin Canxi Magie Kẽm Sắt Iode 2.5 mcg 110 mg 10 mg 300 mcg 120 mcg 12 mcg Thành phần
Nước (sữa bột, sữa bò tươi, chất béo sữa) Chất nhũ hóa
Chất ổn định
Carrageenan (E407) Natri alginate (E401) Gôm gua (E412)
Natri polyphosphate (E452i) dùng cho thực phẩm Hương liệu tổng hợp dùng cho thực phẩm
2.1.2.Vi khuẩn lên men lactic điển hình:
Lactobacillus bulgaricus: đây là trực khuẩn rất dài được tìm ra do Mesnhicov ở sữa chua Bungari. Có khả năng lên men glucose ở nhiệt độ 40÷450C, nhiệt độ phát triển tối ưu 200C có khả năng tạo acid rất cao (có khả năng tạo 3.7% acid lactic).
Streptococcus thermophilus: nhiệt độ sữa 450C nó tạo thành những chuỗi ngắn, nhiệt độ nơi tự nhiên 300C nó ở dạng cầu đôi. Nó có thể tạo ra những chuỗi dài ở nồng độ acid cao trong sữa. Thuộc nhóm vi khuẩn lên men lactic đồng hình sản xuất từ đường với hàm lượng 85÷98% và một lượng nhỏ các sản phẩm phụ khác. Hoạt tính phân giải protein rất yếu trong sữa.
Bảng 2.3: Bảng thành phần dinh dưỡng của sữa chua Vinamilk Thông tin dinh dưỡng
trong 100g Thành phần trong 1 hủ Năng lượng Chất béo Chất đạm Hydrat cacbon 107.8kcal 3.0g 3.4g 16.8g
Sữa chua (nước, sữa bột, sữa bò tươi, chất béo sữa, bột whey, men giống Streptococcus thermophilus
và Lactobacillus bulgaricus) Đường tinh luyện (11.8%)
Chất ổn đinh (gelatin thực phẩm, E1422, E471) dùng cho thực phẩm
2.1.3.Tác nhân lên men rượu – Nấm men Saccharomyces cerevisiae
Nguồn gốc chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae thuần túy do Viện Công Nghệ Sinh Học – Đại học Bách Khoa Hà Nội cung cấp.
2.1.4. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị dùng trong nghiên cứu
ÄHóa chất:
- Peptone (CHLB Đức)
- Đường sacarose (Việt Nam) - Thạch (Agar) – (Tây Ban Nha) - K2HPO4 - MgSO4 ÄDụng cụ, thiết bị, máy móc -Bình tam giác 100ml, 250ml; -Ống nghiệm; -Hộp lồng Petri; -Tủ cấy vô trùng;
-Máy lắc thường và máy lắc ổn nhiệt; -Máy đếm khuẩn lạc.
-Hộp đựng sữa lên men; -Thùng lên men hoặc tủ ấm; -Tủ lạnh.
-Máy đo quang phổ -Cân điện tử
2.2.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1.Xây dựng thang điểm cảm quan cho sản phẩm sữa chua theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 3215 – 79)
Bảng 2.4: Nội dung sáu bậc đánh giá cho một chỉ tiêu cảm quan Bậc đánh giá Điểm chưa có trọng lượng Cơ sở đánh giá
1 5 Trong chỉ tiêu đang xét, sản phẩm có tính chất đặc trưng và rõ rệt cho chỉ tiêu đó, sản phẩm không có sai lỗi và khuyết tật nào.
2 4 Sản phẩm có khuyết tật nhỏ hoặc sai lỗi nhỏ hoặc cả hai nhưng không làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm đó.
3 3 Sản phẩm có khuyết tật hoặc sai lỗi hoặc cả hai. Số lượng và mức độ của khuyết tật, sai lỗi làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm, nhưng sản phẩm vẫn đạt tiêu chuẩn.
4 2 Sản phẩm có khuyết tật hoặc sai lỗi hoặc cả hai. Số lượng của khuyết tật, sai lỗi làm cho sản phẩm không đạt được mức chất lượng quy định trong tiêu chuẩn nhưng còn khả năng bán được.
5 1 Sản phẩm có khuyết tật và sai lỗi ở mức độ trầm trọng, không đạt mục đích sử dụng chính cảu sản phẩm đó. Song sản phẩm vẫn chưa bị coi là hỏng. Sản phẩm đó không thể bán được. Nhưng sau khi tái chế thích hợp vẫn có thể sử dụng được.
6 0 Sản phẩm có khuyết tật và sai lỗi ở mức độ rất trầm trọng sản phẩm bị coi là hư hỏng, không sử dụng được nữa.
Bảng2.5: Các chỉ tiêu cảm quan của sữa chua STT Tên chỉ tiêu Yêu cầu
1 Màu sắc Màu trắng sữa hoặc màu đặc trưng của phụ liệu bổ sung 2 Mùi, vị Đặc trưng cho từng loại sản phẩm
3 Trạng thái Mịn, đặc sệt
Bảng 2.6: Mô tả thang điểm cảm quan của sản phẩm sữa chua Tên
chỉ tiêu Điểm HSQT Yêu cầu
5 Màu trắng sữa
4 Màu hơi trắng sữa
3 Màu trắng hoặc hơi có màu vàng nâu
2 Màu vàng nâu 1 Có màu lạ Màu sắc 0 0.5 Có màu lạ và có lẫn các màu khác 5 Mùi rất thơm đặc trưng
4 Mùi thơm đặc trưng
3 Mùi thơm vừa, đặc trưng 2 Mùi hơi thơm, kém đặc trưng
1 Nùi không thơm, không có mùi sữa chua
Mùi
0
1.5
Mùi lạ, còn nguyên mùi sữa 5 Chua vừa, ngọt vừa, ngon béo 4 Chua vừa, ngọt vừa, không béo
3 Chua vừa, ngọt nhẹ hơn hoặc ngọt vừa, chua nhẹ hơn 2 Chua, ít ngọt hoặc ngọt, ít chua
1 Quá chua, ít ngọt hoặc ngọt ngắt, ít chua
Vị
0
1
5 Quện mịn 4 Hơi quện mịn 3 Mịn, loãng
2 Sữa không đông, mịn, phân lớp 1 Sữa không đông, không min, phân lớp
Trạng thái
0
1
Không mịn, xốp
Bảng 2.7: Quy định phân cấp chất lượng thực phẩm theo TCVN 3215 – 79
Cấp chất lượng Điểm
chung
Điểm trung bình chưa có trọng lượng
Loại tổt 18.6÷20 Các chỉ tiêu quan trong nhất ≥ 4.7 Loại khá 15.2÷18.5 Các chỉ tiêu quan trọng nhât ≥ 3.8 Loại trung bình 11.2÷15.1 Mỗi chỉ tiêu ≥ 2.8
Loại kém ( không đạt mức chất lượng quy định trong tiêu chuẩn nhưng còn khả năng bán được)
7.2÷11.1 Mỗi chỉ tiêu ≥ 1.8
Loại rất kém (không có khả năng bán được nhưng sau khi tái chế thích hợp còn sử dụng được)
4.0÷7.1 Mỗi chỉ tiêu ≥ 1.0
Loại hỏng (không còn sử dụng được)
0÷3.9
2.2.2.Nhân giống nấm men
Nhân giống cấp 3 Nhân giống cấp 2 Nhân giống cấp 1
- Quá trình hoạt hóa được tiến hành theo quy trình sau: Chủng Saccharonyces cerevisiae đông khô
Giữ trong ống thạch nghiêng Tách và tinh sạch khuẩn lạc
Cấy lên môi trường thạch Kiểm tra khuẩn lạc
Lên men trong môi trường Hansen dịch thể (t0
phòng, t = 48h, tốc độ lắc 220 vòng/phút)
Chuẩn bị môi trường Hansen dịch thể Cấy chủng Saccharonyces cerevisiae
Chủng Saccharomyces cerevisiae đông khô được nhận từ Bộ sưu tập giống vi sinh vật của Viện Công Nghệ Sinh Học – Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Chuẩn bị môi trường Hansen dịch thể pha như phần ở phụ lục cho vào bình tam giác 250ml khoảng 100ml dịch thể, rồi thanh trùng ở 1210C trong 30 phút, để nguội.
Cấy chủng Saccharomyces cerevisiae đông khô: lấy 1 còng que cấy chủng Saccharomyces cerevisiae đông khô cho vào môi trường dịch thể Hansen.
Lên men: sau khi cấy chủng Saccharomyces cerevisiae đông khô vào môi trường dịch thể xong ta để trên máy lắc, lắc tốc độ 220 vòng/phút, tại nhiệt độ phòng trong khoảng thời gian 2 ngày.
Pha loãng mẫu: hút 1ml mẫu vào ống nghiệm chứa 9ml dung dịch NaCl 0.85%. Đem lắc mẫu trên máy lắc. Pha loãng mẫu theo các nồng độ từ 10-1 đến 10-7. lấy 0,1ml mẫu ở các nồng độ 10-4, 10-6 cho vào các đĩa thạch riêng biệt đã ghi mẫu và nồng độ.
Cấy lên môi trường thạch: dùng que cấy gạt đều mẫu trên bề mặt thạch. Sau đó để hộp lồng petri vào tủ ấm 250C, nuôi 48h.
Tách và tinh sạch khuẩn lạc: sau khi nuôi cấy xong ta lấy ra chọn những