a. Mục đích
Thanh trùng sữa làm biến đổi cấu trúc của các vi sinh vật có mặt trong sữa. Do đó có thể loại bỏ hay tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh cho con người và các vi sinh vật thông thường. Bên cạnh đó việc thanh trùng còn có tác dụng ức chế hệ vi sinh vật vô hại có trong thực phẩm nhằm mục đich kéo dài thời gian bảo quản.
b. Các biến đổi của sữa trong quá trình thanh trùng
Biến đổi sinh học: Quá trình thanh trùng đòi hỏi phải phá hủy được các cấu trúc của các trực khuẩn chịu nhiệt, các vi khuẩn gây bệnh và loại một lượng đáng kể các tạp trùng nhằm làm cho sữa sau khi tiệt trùng đáp ứng được các tiêu chuẩn về vi sinh vật. Trục nén Sản phẩm đã đồng hóa Khe 0.1 mm Sản phẩm chưa đồng hóa
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 24 -
Biến đổi vật lý: nhiệt độ tăng lên, tỷ trọng thay đổi, độ nhớt thay đổi.
Biến đổi hóa học: xảy ra các phản ứng hóa học không có lợi: - Phản ứng phân hủy các vitamin.
- Sự mất cân bằng về thành phần Nito, các muối khoáng va vitamin
- Các phản ứng tạo màu không có lợi cho sản phẩm sữa đặc có đặc có đường.
- Các phản ứng thủy phân trong môi trường acid hoặc kiềm.
Biến đổi hóa lý: Các Protein trong sữa ở nhiệt độ cao dễ dàng bị đông tụ nhưng do đã đồng hóa nên tránh được biến đổi này.
Biến đổi hóa sinh: ở nhiệt độ cao gây vô hoạt các enzyme trong sữa.
Các biến đổi cảm quan: sự thay đổi về mùi vị màu sắc trạng thái. c. Các phương pháp thanh trùng sữa và thiết bị thanh trùng
Các phương pháp thanh trùng: có hai phương pháp thanh trùng chính:
Phương pháp thanh trùng sữa ở nhiệt độ thấp: phương pháp chậm và gián đoạn
- Chế độ nhiệt: 630C trong 30 phút
- Ưu điểm: không làm thay đổi đặc tính sữa, thành phần các Protein như albumin, globumin không bị đông tụ và trạng thái các hạt cầu béo không đổi.
- Nhược điểm: Các vi sinh vật ưa nhiệt có thể phát triển ở nhiệt độ này, do đó có thể làm tăng số lượng vi sinh vật cho sữa sau quá trình thanh trùng.
Phương pháp thanh trùng sữa ở nhiệt độ cao: phương pháp thanh trùng UHT (Ultra high Temperature)
- Chế độ nhiệt: 135-1500C trong 4-15s.
- Ưu điểm: tiết kiệm thời gian lao động , năng lượng và không gian, tiêu diệt hết các vi sinh vật và phân tử.
- Nhược điểm: chi phí thiết bị cao, các phản ứng caramel hóa xảy ra, làm cho sản phẩm vô vị, nhạt nhẻo không bắt mắt.
Phương pháp thanh trùng UHT:
Phương pháp này sữ dụng cho các sản phẩm thực phẩm dạng lỏng, để tiêu diệt các vi sinh vật trong sản phẩm. Các quá trình xảy ra sau khi thanh trùng điều phải
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 25 -
thực hiện trong điều kiện vô trùng. Vì vậy mà quá trình UHT còn được gọi là quá trình vô trùng. Các sản phẩm thành phần dạng lỏng hay sữa được thanh trùng UHT được sữ dụng một cách rộng rãi.
Có hai loại hệ thống xữ lý UHT:
- Hệ thống trực tiếp: sữ dụng hơi nước tiếp xúc với sản phẩm
- Hệ thống gián tiếp: sữ dụng phương pháp trao đổi nhiệt qua đĩa, trao đổi nhiệt bằng hệ thống ống….
Và cũng có thể kết hợp các phương pháp trao đổi nhiệt gián tiếp với nhau tùy từng loại sản phẩm và yêu cầu của quá trình.
Thiết bị thanh trùng
Trong quy trình sản xuất sữa đặc có đường này chúng tôi xin trình bày biện pháp thanh trùng theo phương pháp trao đổi nhiệt gián tiếp bằng hệ thống ống để thanh trùng sữa nguyên liệu.
Hệ thống xử lý UHT gián tiếp sử dụng trao đổi nhiệt dạng ống
Hệ thống xử lý nhiệt UHT gián tiếp sử dụng phương pháp trao đổi nhiệt bằng ống thường dùng cho quá trình xử lý UHT đối với các sản phẩm có độ nhớt thấp hoặc trung bình, với lưu lượng dòng chảy từ 1000 – 30.000 l/h.
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống
Hệ thống trao đổi nhiệt bằng ống gồm nhiều ống nối tiếp hoặc song song sao cho có thể trao đổi nhiệt tốt nhất.
Dòng sữa ở nhiệt độ thấp được bơm từ thùng chứa vào thùng cân bằng của hệ thống UHT rồi đi qua bơm để đến vùng gia nhiệt. Ở vùng này, sữa được gia nhiệt lên khoảng 75 oC sau đó đi vào vùng thanh trùng. Tại đây sữa được gia nhiệt lên 137 oC nhờ hơi nước. Sữa di chuyển trong ống giữ nhiệt, đoạn ống này có kích thước sao cho sữa đi qua trong khoảng 4s. Tiếp theo sữa được làm nguội từ từ qua từng vùng làm mát đến khoảng 48 oC cho quá trình tiếp theo.
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 26 -
Hình 3.5: Hệ thống thanh trùng UHT trao đổi nhiệt bằng ống
3.1.3.5. Quá trình bốc hơi (cô đặc) a. Mục đích
Trong quá trình sản xuất sữa đặc có đường, cô đặc đóng vai trò chế biến. bản chất của nó là làm bay hơi nước nhằm đạt được một độ khô nhất định và một độ nhớt thích hợp. Đồng thời trong quá trình cô đặc, một lượng đường được bổ sung vào để điều chỉnh độ ngọt, nâng cao hàm lượng lactose và tạo một áp suất thẩm thấu đủ lớn để ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật trong quá trình bảo quản sữa mà không cần tiệt trùng khi đóng sữa vào bao bì. Đây cũng là đặc điểm riêng của sữa đặc có đường. b. Thiết bị cô đặc bốc hơi dạng màng rơi
Thiết bị cô đặc bốc hơi dạng màng rơi được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp chế biến sữa. Theo nguyên lý chung, sữa được gia nhiệt sơ bộ (65-700C) rồi đi vào trong thiệt bị (2) từ phía trên sẽ chảy xuống tạo một lớp màng mỏng bao lấy bề mặt truyền nhiệt. Bề mặt truyền nhiệt là thân các ống hình trụ đứng được đặt trong thiết bị bốc hơi hoặc là những tấm bảng mỏng được đặc sát với nhau. Để tiết kiệm năng lượng, hơi gia nhiệt từ buồng (2) sẽ đi vào buồng (1) ngưng tụ để gia nhiệt cho sữa. Sữa được đun sôi trong buồng (2) sẽ đi vào buồng (3) tách hơi thứ. Sữa cô đặc thoát ra ngoài theo cửa đáy thiết bị (3).
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 27 -
Hình 3.6: Hệ thống bốc hơi một cấp dạng màng rơi
Đối với sữa đường các nhà sản xuất thường chọn thiết bị cô đặc 3 nồi xuôi chiều sử dụng thiết bị nén hơi thứ. Điều này có nghĩa là các nồi sau có đô chân không không cao hơn các nồi trước nhưng nhiệt đô các nồi sau giảm dần như (hình 3.7).
Sữa đi vào nồi đầu tiên (4) có áp suất chân không ứng với nhiệt độ sôi 700C được gia nhiệt và bốc hơi. Hơi thứ tách ra từ buồng bốc bên dưới có áp suất thấp hơn được đưa vào nồi thứ 2 (5) làm tác nhân gia nhiệt. Sữa sau nồi 1 được bơm rút ra nồi sau. Tương tự sữa sau hệ thống được cô đặc đến nồng độ thích hợp và được bơm ra ngoài qua thiết bị trao đổi nhiệt (8) để làm nguội bằng cách trao đổi nhiệt với dòng sữa lạnh đưa vào thiết bị cô đặc. Tất cả không khí không ngừng được bơm chân không (2) thải ra ngoài, hơi thứ từ nồi 3 (6) sẽ được nén bởi máy nén cơ học (3) đưa lên áp suất và nhiệt độ cao hơn và tận dụng làm nguồn cung cấp nhiệt cho nồi thứ nhất. như vậy có sự tuàn hoàn hơi nước trong thiết bị làm gia tăng hiệu suất sử dụng nhiệt, tiết kiệm hơi nước, giảm chi phí vận hành.
1
2
1- Buồng gia nhiệt sơ bộ sữa nhờ hơi ngưng tụ 2- Buồng gia nhiệt sữa đến nhiệt độ sôi
3- Buồng tách hơi thứ và sữa cô đặc Sản phẩm cô đặc Nước
Hơi thứ
Sản phẩm vào
Tác nhân gia nhiệt (hơi) 1
2
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 28 -
Hình 3.7: Hệ thống cô đặc sữa ba nồi liên tục xuôi chiều.
c. Các biến đổi của vật liệu
Biến đổi hóa lý
Trong quá trình cô đặc có sự chuyển pha của nước từ dạng lỏng sang dạng hơi, một lượng lớn hơi nước được bốc ra từ sản phẩm làm cho nồng độ chất khô của sữa tăng nhanh kèm theo đó là sự gia tăng về khối lượng riêng, tỷ trọng, nhiệt độ sôi và đặc biệt là độ nhớt. Quá trình này quyết định độ nhớt sau cùng của sản phẩm. Tỷ
(1)Máy nén
(2)Bơm chân không (3)Buồng nén hơi (4)Nồi 1
(5)Nồi 2 (6)Nồi 3
(7)Buồng tách hơi thứ và sữa (8)Thiết bị gia nhiệt
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 29 -
trọng của sữa sẽ được đo liên tục để kiểm tra hàm lượng chất khô của sản phẩm. Khi nồng độ chất khô đạt đúng tiêu chuẩn, giá trị này ở khoảng 1,3 cho sản phẩm làm từ sữa tươi và khoảng 1,35 cho sản phẩm làm từ sữa gầy.
Cùng với sự gia tăng trên cũng có sự giảm đi về thể tích của khối sữa ban đầu. nhiệt độ trong được điều chỉnh không được vượt quá 700C để tránh sự biến tính của đường và sự tăng lên về độ nhớt của sản phẩm trong quá trình bảo quản.
Biến đổi hóa học
Sữa đặc có màu hơi vàng là kết quả tất yếu của sự tiếp xúc với nhiệt độ khá cao và thường xuyên của sữa. Đây là do những phản ứng tạo màu, phản ứng maillard, do sự ngưng tụ của các acid amin có rất nhiều trong sữa và các phân tử đường với nhau ở nhiệt độ cao làm cho sữa đặc hóa nâu. Để giảm thiểu các phản ứng làm chất lượng của sữa đồng thời tránh sự phá hủy một số vitamin kém bền nhiệt, ngoài việc cô đặc ở nhiệt đô áp suất thấp ta phải tiến hành sao cho thời gian lưu của sữa trong thiết bị là ngắn nhất.
Biến đổi sinh học
Khi ta cho siro đường nồng độ khoảng 63%, sẽ làm tăng nồng độ đường trong sữa làm tăng áp xuất thẩm thấu do đó có tác dụng ức chế sự hoạt động của các vi sinh vật, kéo dài thời gian bảo quản.
Biến đổi cảm quan
Quá trình này không được làm thay đổi sâu sắc cấu trúc của các cấu tử trong sữa ban đầu. Tuy nhiên dưới tác động của nhiệt độ và các thiết bị gia nhiệt sữa bị mất mùi vị, thay vào đó là mùi vị của sữa đã qua chế biến. Về màu sắc cũng có sự thay đổi, từ màu trắng đục sữa chuyển sang có màu vàng sáng.
3.1.3.6. Quá trình làm lạnh và kết tinh a. Mục đích a. Mục đích
Hoàn thiện sản phẩm. Sau cô đặc sữa mất đi một hàm lượng nước rất lớn làm cho các chất hòa tan trong nước đạt trạng thái quá bảo hòa. Do đó sẽ có một lượng lớn đường tách ra và tạo tinh thể. Đây là quá trình không thể tránh được và rất khó điều khiển để đảm bảo chất lượng của sản phẩm sau cùng. Nên quá trình này sẽ giúp
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 30 -
cho sữa sau cô đặc mịn và tránh quá trình kết tinh đường có thể xảy ra trong quá trình bảo quản.
b. Thiết bị kết tinh
Việc làm lạnh và kết tinh được thực hiện trong thùng chứa có cấu tạo hai lớp có dòng nước lạnh đi qua giữa hai thành. Do sữa lúc này có độ nhớt rất cao nên cần phải có một thiết bị khuấy thật mạnh công xuất lớn trong thùng.
Hình 3.8: Thùng kết tinh
c. Các biến đổi của vật liệu
Quá trình làm nguội kết tinh chỉ ảnh hưởng lên nhiệt độ dung dịch và sự chuyển pha của đường từ dạng hòa tan thành tinh thể, không gây những biến đổi sâu sắc nào lên các chất có trong sữa.
3.1.3.7. Một số quá trình còn lại a. Mục đích a. Mục đích
Hầu hết các công đoạn còn lại điều nhằm mục đích hoàn thiện và bảo quản sản phẩm trước khi phân phối đến tay người tiêu dùng. Trong đó, cho vào bồn bán thành phẩm có mục đích hoàn tất quá trình kết tinh, hoàn thiện sản phẩm; ghép nắp dán nhãn đóng thùng để giúp sản phẩm có thể bảo quản lâu tránh những tác động từ các yếu tố môi trường, tác động của oxy không khí và đặc biệt là nhiệt độ, ánh sáng dồng thời tránh nhiễm khuẩn…
b. Các biến đổi của vật liệu
Sau khi sữa đã được làm lạnh, nó sẽ được bơm tới bồn chứa và giữ ở đây trong khoảng thời gian là một ngày để cho phép quá trình kết tinh hoàn tất và ổn định sản phẩm.
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 31 -
Sữa đặc thường được vô lon và ghép mí. trong trường hớp này, ta sẽ tiệt trùng lon, trước khi rót sữa vào vì không có quá trình tiệt trùng sau khi đã đóng lon.
Quá trình rót sữa vào lon được rót theo trong lượng. trọng lượng tịnh mỗi lon là 397g. bao bì bằng sắt tráng thiết trắng và được ghép mí. Một vài năm gần đây còn dược cho vào hộp đóng kín có trọng lượng 175 hoặc 330g và bảo quản ở nhiệt độ thấp hơn 100C để tránh đô nhớt tăng lên.
Sau đó ta tiến hành đóng thùng carton lớn, mỗi thùng chứa 24 hộp và sau đó được chuyển xuống cho kho bảo quản.
Trong quá trình bảo quản, người ta tiến hành kiểm tra thống kê chất lượng sản phẩm bằng cách lấy mẫu một số lon để đưa ra chất lượng chung của sản phẩm, phù hợp với yêu cầu chung đặt ra. Sữa sẽ được kiểm ta hàm lượng chất khô, đô nhớt, tỷ trọng… trong quá trình này, việc kiểm tra kích thước tinh thể rất quan trọng vì nó ảnh hưởng lớn đến giá trị cảm quan của sữa đặc có đường.
c. Thiết bị đóng và rót lon
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 32 -
3.2. Sữa tươi tiệt trùng 3.2.1.Quy trình công nghệ 3.2.1.Quy trình công nghệ
Hình 3.11: Công nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng
3.2.2. Thuyết minh quy trình 3.2.2.1. Phối trộn
Đối với sản phẩm sữa tươi tiệt trùng có rất nhiều loại như: sữa tươi tiệt trùng không đường, có đường và có đường kết hợp hương trái cây. Nếu là sữa tươi tiệt trùng không đường thì không cần quá trình phối trộn, đối với các loại còn lại thì phối trộn cũng rất quan trọng vì nó góp phần làm tăng hương vị và dinh dưỡng cho sản phẩm.
Rót sản phẩm Tiệt trùng làm lạnh
Bảo quản lạnh
Phân phối Sữa tươi nguyên liệu
Phối trộn Bài khí Đun nóng, đồng hóa Lọc Đường, phụ gia Bao bì vô trùng
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 33 -
3.2.2.2. Lọc, đồng hóa
Sữa sẽ được chuyển sang sang thiết bị đồng hóa bằng bơm và có bố trí thiết bị lọc trong đường ống để lọc bụi, đối với quá trình đồng hóa này sẽ giúp cho sữa và các phụ gia tan lẫn vào nhau không xảy ra hiện tượng tách lớp hay vón cục sản phẩm.
3.2.2.3. Tiệt trùng, làm lạnh
Đây là công đoạn chính của quá trình này giúp tạo ra sản phẩm. Ở giai đoạn này thì tất cả các vi sinh vật có mặt trong sữa sẽ bị tiêu diệt việc này sẽ giúp giúp kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Sau khi tiệt trùng ta phải làm lạnh nhanh vì tránh các vi sinh vật ưa ấm phát triển.
3.2.2.4. Rót sản phẩm và bảo quản lạnh
Bao bì dùng để rót sản phẩm phải được tiệt trùng thật kỉ vì tránh sản phẩm bị nhiễm, bao bì thường dùng cho sản phẩm này thường là bao bì tetrapak vì sử dụng bao bì này có thể dễ vận chuyển và dễ dàng sử dụng mọi lúc mọi nơi, nó có thể chịu được nhiệt độ thấp, chống ánh sáng, không bị dòn vỡ rách. Nhược điểm là tránh va chạm mạnh trong quá trình vận chuyển, và dễ bị côn trùng xâm hại.
Sản phẩm này sau khi bao gói thì được bảo quản lạnh mục đích là kéo dài thời gian bảo quản và giúp làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm.