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.
3.2.3. Các loại thiết bị cần cho quá trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng 3.2.3.1. Bơm kiểu vòng chất lỏng
Cấu tạo guồng động
Được chế tạo bằng thép không rỉ, vỏ guồng chứa đầy một nữa thể tích là nước và có một rãnh thay đổi thể tích, guồng động với các cánh guồng thẳng.
Nguyên lý hoạt động
Chất lỏng được dẫn vào các cánh qua đầu hút, khi thể tích cánh guồng và vỏ guồng tăng tạo nên độ chân không trong guồng nhờ đó chất lỏng đi vào bơm liên tục. Khi thể tích giữa cánh guồng và vỏ giảm, chất lỏng bị nén và đi ra khỏi guồng, không khí trong đường ống hút cũng được bơm đồng thời với chất lỏng.
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 34 -
Bơm này được sử dụng trên đường hồi của hệ thống vệ sinh, do dung dịch vệ sinh có hòa tan một lượng khí khá lớn và tính ăn mòn cao ( dung dịch HNO3, dung dịch NaOH).
3.2.3.2. Máy đồng hóa
Máy đồng hóa hoạt động như một bơm cao áp bơm chất lỏng qua khe hẹp, dưới tác dụng của máy đồng hóa các hạt béo lớn bị phá vỡ và phân tán thành các hạt béo có kích thước nhỏ hơn. Có 3 lý thuyết giải thích sự phá vỡ hạt béo lớn thành các hạt béo có kích thước nhỏ hơn.
Lý thuyết biến dạng: khi cầu béo chuyển động qua khe hẹp của đầu đồng hóa, nó sẽ bị biến dạng dài do đó làm giảm sức căng bề mặt của nó gây ra sự phá vỡ cầu béo.
Lý thuyết ma sát và va chạm: một mặt dựa trên sự phá vỡ hạt bằng các siêu xoáy lốc hỗn tạp tạo ra khi chất lỏng chuyển động với vận tốc cao qua khe hẹp, tốc độ càng cao tạo ra các xoáy lốc càng nhỏ, khi các xoáy lốc chạm vào các giọt lỏng, các giọt lỏng bị phá vỡ, mặt khác lý thuyết này cũng dựa trên sự chênh lệch vận tốc của các cầu béo sát thành của đầu đồng hóa và các cầu béo trong lòng của dòng lưu chất, tạo nên ma sát giữa các cầu béo dẫn đến sự phá vỡ màng. Lý thuyết này tiên đoán được hiệu quả đồng hóa khác nhau như thế nào ở các áp suất đồng hóa khác nhau. Lý thuyết này đã được nhiều nghiên cứu chứng minh.
Lý thuyết dựa trên hiện tượng giảm áp suất mãnh liệt sau đầu đồng hóa (hiện tượng cavitation): khi lưu chất chuyển động qua khe hẹp của đầu đồng hóa, vận tốc dòng lưu chất tăng cao, khi ra khỏi đầu đồng hóa vận tốc giảm nhanh, áp suất dòng lưu chất giảm mãnh liệt, sự giảm áp suất đột ngột (thường là áp suất chân không) tạo nên những bong bóng hơi, các bong bóng hơi này vỡ ra dẫn đến sự sôi bùng của lưu chất, gây nên sự phá vỡ các cầu béo. Theo lý thuyết này sự đồng hóa xảy ra khi chất lỏng rời khe hẹp, do đó áp suất sau khe hẹp có vai trò rất quan trọng đối với sự đồng hóa.
GVHD:Huỳnh Văn Thành SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 35 - Sữa vào Sữa ra Áp kế Bộ điều áp (bằng tay) Van by pass (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.12: Hoạt động máy đồng hóa
3.2.3.3. Vỉ trao đổi nhiệt
Là thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỉ, kiểu tiếp xúc pass ngược dòng Vỉ thanh trùng
Nguyên lý hoạt động:
Vỉ gồm có 4 ngăn: ngăn nước – hơi, ngăn nước nóng – sữa, ngăn sữa – sữa, ngăn sữa – nước lạnh. Dịch sữa từ bồn cân bằng được bơm vào vỉ thanh trùng, trao đổi nhiệt sơ bộ với dịch sữa hồi lưu rồi đi qua máy đồng hóa. Dịch sữa ra khỏi máy đồng hóa đi vào ngăn thanh trùng trao đổi nhiệt với nước nóng để tăng nhiệt độ lên theo yêu cầu công nghệ. Ra khỏi ngăn thanh trùng dịch sữa đi vào hệ thống ống lưu nhiệt, quay lại ngăn trao đổi nhiệt với dòng sữa vào, tiếp tục qua ngăn làm nguội trao đổi nhiệt với nước lạnh, nhiệt độ giảm xuống và ra khỏi vỉ thanh trùng. Nước được tuần hoàn qua vỉ, trao đổi nhiệt với hơi nước ở áp suất 3 Bar. Áp suất của dịch sữa khi đi vào vỉ thanh trùng là 2 - 2.5 Bar.
Vỉ trộn
Nước được gia nhiệt nhờ vào hơi nước trong ngăn trao đổi nhiệt ngược dòng và được bơm tuần hoàn qua ngăn trao đổi nhiệt với dịch sữa.
Ở đây ta sử dụng thiết bị này để tiệt trùng sữa và làm lạnh sữa trước khi cho vào bao gói và phân phối ra thị trường.
GVHD:Huỳnh Văn Thành SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 36 - sữa đi đồng hóa Hơi vào Hơi ra Bơm nước nóng tuần hoàn
sữa sau khi lọc
sữa sau khi đồng hóa sữa đi lưu
nhiệt
sữa sau khi lưu nhiệt về
Sản phẩm sữa tươi Nước lạnh vào
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 37 -
Hình 3.12: Hoạt động của vĩ trộn
Chương 4: HỆ VI SINH VẬT TRONG SỮA VÀ CÁC BIỆN PHÁP HẠN CHẾ 4.1. Nguồn gốc các vi sinh vật nhiễm vào sữa
Trong cơ thể động vật, sữa tươi được tuyến vú tổng hợp không chứa các vi sinh vật. Tuy nhiên, khi kiểm tra sữa vừa mới vắt đựng trong các bình chứa, ta thường phát hiện có rất nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau. Nguồn gốc của các vi sinh vật trên xuất phát từ: đầu vú của động vật cho sữa, người vắt sữa, thiết bị vắt sữa, thiết bị chứa, môi trường chuồng trại nơi diễn ra quá trình vắt sữa...
4.1.1. Bầu vú động vật cho sữa
Trên cơ thể động vật, đặc biệt là khu vực bầu vú và những khu vực lân cận có rất nhiều loài vi sinh vật khác nhau. Chúng tồn tại dưới dạng tế bào sinh dưỡng và bào tử. Trong quá trình vắt sữa, một số vi sinh vật từ các khu vực trên nhiễm vào bình sữa làm cho sữa bị nhiễm vi sinh vật. Tuy nhiên, khi bò có tình trạng sức khỏe tốt thì số lượng vi sinh vật cư ngụ tại các tuyến trong của núm vú không nhiều và thông thường chúng thuộc nhóm vi sinh vật vô hại, không sinh độc tố. Mỗi lần vắt sữa, người ta thường bỏ những dòng sữa đầu tiên. Khi đó, các vi sinh vật cư ngụ tại
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 38 -
tuyến trong của núm vú dễ dàng bị cuốn trôi theo. Như vậy, ta sẽ hạn chế được sự nhiễm khuẩn khi thu hoạch sữa tươi. Trong trường hợp động vật bị bệnh viêm vú, số lượng vi sinh vật, đặc biệt là các vi khuẩn cư ngụ tại các tuyến trong núm vú sẽ tăng lên rất nhiều. Khi đó, sữa tươi dễ bị nhiễm nhiều vi sinh vật và có chất lượng kém. Con vật cần phải được điều trị, nếu không sẽ gây ra những tổn thất kinh tế đáng kể cho việc khai thác và chế biến sữa.
4.1.2. Người và thiết bị vắt sữa
Nếu quá trình vắt sữa được thực hiện bằng phương pháp thủ công, để hạn chế nhiễm vi sinh vật vào sữa, người vắt phải có sức khỏe tốt và không mắc bệnh truyền nhiễm. Ngoài ra, tình trạng vệ sinh cơ thể và các thao tác kỹ thuật của người vắt sữa cũng sẽ ảnh hưởng đến số lượng vi sinh vật có trong sữa.
Nếu quá trình vắt sữa được thực hiện bằng máy, cần chú ý vệ sinh cẩn thận và vô trùng hệ thống dẫn sữa từ bầu vú con vật đến dụng cụ chứa. Đây là một nguồn dễ gây nhiễm vi sinh vật cho sữa.
4.1.3. Thiết bị chứa sữa
Các thiết bị hoặc dụng cụ chứa cần phải được vệ sinh sạch sẽ và vô trùng trước khi đựng sữa tươi. Đối với các hộ chăn nuôi bò sữa quy mô nhỏ, ý thức và phương pháp vệ sinh dụng cụ đựng sữa chưa được quan tâm đúng mức nên đây là nguồn gây nhiễm vi sinh vật phổ biến cho sữa.
4.1.4. Môi trường chuồng trại nơi vắt sữa (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vi sinh vật có khắp nơi trong môi trường sống. Chúng tồn tại trong đất, cát, nước, trên thực vật, trong cơ thể động vật, trong không khí...Do đó, môi trường chuồng trại nơi vắt sữa bò cũng là một nguồn gây nhiễm vi sinh vật cho sữa. Điều kiện khí hậu nóng ẩm của Việt Nam rất thuận lợi cho các vi sinh vật ưa ấm tồn tại và phát triển. Để hạn chế sự nhiễm vi sinh vật từ môi trường chuồng trại vào sữa ta cần vệ sinh và tẩy trùng chuồng trại thường xuyên.
4.2. Hệ vi sinh vật bình thường trong sữa
Hệ vi sinh vật thường gặp trong sữa nhiều nhất là vi khuẩn, một số dạng nấm men, nấm mốc. Trong số này, hiện diện một số vi sinh vật có ích và không gây tác
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 39 -
hại gì nhưng một số có ảnh hưởng xấu tới sữa và sản phẩm từ sữa và có thể gây bệnh. Trong số các vi khuẩn, phổ biến nhất là các vi khuẩn lactic, vi khuẩn butyric, propionic, vi khuẩn gây thối, nhóm trực khuẩn đường ruột. Hệ vi sinh vật và số lượng của chúng trong sữa luôn luôn thay đổi và phụ thuộc vào mức độ nhiễm vi sinh vật trong quá trình vắt sữa.
4.2.1 Vi khuẩn
4.2.1.1. Nhóm vi khuẩn lactic
Vi khuẩn lactic rất phổ biến trong tự nhiên. Chúng thường được tìm thấy trên các loại rau, trái cây và trong hệ thống đường ruột của động vật. Để tồn tại trong môi trường sữa, vi khuẩn lactic sử dụng lactose như một nguồn carbon chúng lên men lactose thành acid lactic. Vi khuẩn lactic cần hợp chất nitơ hữu cơ cho sự tăng trưởng và chúng sử dụng casein trong sữa. Chúng lên men hoàn toàn hoặc không hoàn toàn, tức là vào cuối sản phẩm có thể hầu như chỉ có acid lactic hoặc có các sản phẩm phụ khác như là acid acetic, ester và ethanol. Nhóm này có tác dụng lớn trong bảo quản và chế biến sữa.
Về hình thái, vi khuẩn lactic có dạng hình cầu hoặc hình gậy, đứng riêng lẻ hoặc tạo chuỗi, Gram (+). Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu từ 25 – 470C. Người ta chia vi khuẩn lactic thành hai nhóm:
- Vi khuẩn lactic đồng hình: acid lactic là sản phẩm chính và hàm lượng của nó chiếm tỷ lệ trội hơn so với các sản phẩm phụ khác. Vi khuẩn lactic đồng hình điển
hình gồm có: các liên cầu khuẩn Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, S. bulgaricum...
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 40 -
Hình 4.1: Streptococcus lactis quan sát dưới kính hiển vi.
+ Streptococcus lactis : Streptococcus lactis có tế bào hình ovan, cơ thể hơi
dài, thường xếp thành đôi hoặc chuổi ngắn. Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng của vi khuẩn này là 30 – 350C. Ở nhiệt độ này nó có thể làm đông tụ sữa sau 10 – 12h
Streptococcus phát triển. Sữa chua do vi khuẩn này có mùi thanh khiết, nhưng cũng có khi một vài chủng của giống này cho sữa mùi khê hoặc có mùi vị lạ. S. lactis có
vai trò rất quan trọng trong sản xuất các sản phẩm sữa chua, bơ và phomat.
+ Streptococcus cremoris: Các tế bào S. cremoris thấy trong sữa thường xếp
thành chuỗi dài. Giống này lên men lactic, nhiệt độ thích hợp cho phát triển là 20 – 250C. Ở nhiệt độ này nó có thể làm đông tụ sữa sau 10 – 12h phát triển. Sữa chua do vi khuẩn này cũng có mùi thanh khiết, vì vậy nó được dùng làm chín kem khi sản xuất bơ.
Hình 4.2: Streptococcus cremoris quan sát dưới kính hiển vi.
- Vi khuẩn lactic dị hình: Các sản phẩm được tạo thành từ quá trình chuyển hóa đường gồm có acid lactic, acid acetic, ethanol, khí CO2... Hàm lượng acid lactic thu được không cao hơn nhiều so với hàm lượng các sản phẩm còn lại. Vi khuẩn lactic dị hình điển hình gồm có: các liên cầu khuẩn lactic sinh hương như:
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 41 -
Streptococcus, S. citrivirus, S. paracitrovorus, S. diacetilactis, trực khuẩn Betabacter...Phần lớn các vi khuẩn này có enzym citratase, nhờ enzym này chúng có
khả năng lên men được acid citric. Tế bào của chúng nhỏ hơn vi khuẩn lactic đồng hình, thường đứng riêng lẽ hoặc xếp thành đôi hay thành chuỗi dài ngắn khác nhau. Nhiệt độ thích hợp cho chúng phát triển là 30 - 350C.
+ S. citrivirus phát triển chủ yếu trong sữa và không gây đông sữa.
+ S. paracitrovorus phát triển mạnh hơn S. citrivirus và ở nhiệt độ tối, thích
gây đông sữa sau 2 – 3 ngày. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ S. diacetilactis tạo thành acid lactic nhiều hơn cả, làm đông sữa sau 16 -
48h và làm cho sữa có mùi dễ chịu, sử dụng kết hợp với vi khuẩn lactic đồng hình sẽ cho mùi vị tốt hơn.
Hình 4.3: Streptococcus diacetilactis quan sat dưới kính hiển vi.
- Trực khuẩn lactic ưa nhiệt : là những tế bào hình que lớn có thể đứng riêng hay xếp thành chuỗi, phát triển tốt ở nhiệt độ 40 – 450C, làm đông tụ sữa sau 12h,
gồm: Lactobacillus casei,
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 42 -
Hình 4.4: Lactobacillus casei quan sat dưới kính hiển vi.
- Trực khuẩn lactic ưa ẩm: là những tế bào hình que nhỏ thường xếp thành hình chuỗi, phát triển tốt ở nhiệt độ 20 – 300C, có cơ chế sinh trưởng và phát triển chậm, khả năng làm đông tụ sữa kém, thời gian từ 2 – 3 ngày, gồm các loại:
Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei...ứng dụng làm chín phomat, lên men
sữa chua kefia.
Hình 4.5: Khuẩn lạc đặc trưng của Lactobacillus plantarum trên môi trườngLMDA.
GVHD:Huỳnh Văn Thành
SVTH: Phạm Thị Ngọc Hương - 43 -
4.2.1.2. Nhóm vi khuẩn propionic
Nhóm này tồn tại phổ biến trong sữa, đây là loại trực khuẩn không sinh bào tử, không di động, hô hấp tùy tiện nhưng phát triển tốt trong điều kiện yếm khí. Nhiệt độ thích hợp phát triển là từ 30 – 350C. Sử dụng cơ chất là đường lactose tạo thành sản phẩm chính là axit propionic và một lượng nhỏ acid acetic, acid formic, CO2. Ứng dụng để làm chín phomat, làm sữa chua đông tụ sau 7 – 10 ngày.
4.2.1.3. Nhóm vi khuẩn sinh acid butyric (giống Clostridium)
Được tìm thấy trong đất, phân vì vậy dễ nhiễm vào sữa, là vi khuẩn Gram (+),