Trong sản xuất sữa chua thường dùng các chủng vi khuẩn lactic là Steptococcus Salivarus Thermophilus, Lactobacillus delbruecki Bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacteria. Trong quá trình lên men sữa chua có hình thành các hợp chất bay hơi tạo hương vị đặc trưng của sữa chua như axetaldehyt, axeton, diaxetyl. Trong sữa chua có các hợp chất axetaldehyt và diaxetyl sinh ra bởi các khuẩn trong khi axeton sinh ra bởi các hợp chất lipit
Trong sản xuất sữa chua ta thường gặp các chủng vi khuẩn lactic quan trọng sau: - Chủng Steptococcus Thermophilus.
Đối với chủng này, môi trường dung dịch và nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến hình thái của chúng. Trong sữa ở nhiệt độ 45oC, nó tạo thành chuỗi ngắn. Còn ở những nơi tự nhiên với nhiệt độ 30oC, nó ở dạng cầu đôi. Nó có thể tạo thành những chuỗi dài ở nồng độ axit cao trong sữa.
S.Thermophilus thuộc nhóm vi khuẩn lactic lên men đồng hình sản xuất axit lactic từ đường với hàm lượng từ 85-98% và một lượng nhỏ các sản phẩm phụ khác. Vi khuẩn này thể hiện hoạt tính phân giải protein rất yếu trong sữa.
Đây là hai loài vi khuẩn lactic được sử dụng phổ biến trong sản xuất sữa chua. L.bugaricus là một loại vi khuẩn lên men điển hình được phân lập từ sữa chua. Còn L.acidophilus là vi khuẩn lactic đường ruột. Các chủng không có khả năng sử dụng raffinoza và stachyoza. L.bugaricus thuộc nhóm vi khuẩn lên men đồng hình sản xuất 1,7% D(-) axit lactic trong sữa. Còn L.acidophilus sản xuất từ 0.3-1.9% DL axit lactic.
Khối lượng nhỏ các sản phẩm phụ tạo thành các hợp chất thơm chủ yếu là các axetaldehyt do enzyme Threonin tạo thành axetaldehyt và glyxerin. Các sản phẩm phụ tiếp theo có thể là axeton butanol _2 và chút ít axetoin. Các axit béo quan trọng nhất là các axit axetic, propionic, butylic, isovaleric caproic. L.bulgaricus thể hiện hoạt tính phân giải protein trung bình trong sữa dẫn đến sự tích lũy các axit amin tự do cao. Khi sử dụng hỗn hợp các chủng có S.thermophilus thì sự giảm hàm lượng đường saccaroza thành đường hexoza như fructoza thì nhanh chóng hơn môi trường chỉ có một chủng S.thermophilus. Điều này thể hiện vai trò gián tiếp của
L.bugaricus.
- Các chủng Bifidobacteriumssp.
Các vi khuẩn Bifidobacterium không thuộc nhóm Clostrodium của các vi khuẩn Gram dương giống như các vi khuẩn lactic khác. Tế bào vi khuẩn này có dạng hình que, hơi cong, có phân nhánh, không điển hình. Mặc dù vậy người ta vẫn xem chúng như là các vi khuẩn lactic trong quá trình lên men.
Bifidobacteria không phát triển trong môi trường sữa bò thiếu các yếu tố sinh trưởng cần thiết như N_acetyl_D_glucozamin.
Qua việc tìm hiểu về đặc điểm sinh trưởng và phát triển của các vi khuẩn có khả năng lên men tạo sữa chua ta thấy việc phối hợp một số chủng vi khuẩn lactic sẽ góp phần làm tăng khả năng lên men của sữa chua.
Chương 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu
2.1.1. Sữa đặc
Sữa đặc sử dụng trong đề tài là sữa Ngôi Sao Phương Nam (nhãn Xanh), là sản phẩm của Công Ty Cổ Phần Sữa Việt Nam.
Thành phần dinh dưỡng trung bình trong 100g sữa đặc:
Năng lượng: 335,6 kcal
Chất đạm: 2,3g
Chất béo: 10,8g
Hydrat cacbon: 57,3g
Độ ẩm: 28,2%
Yêu cầu của sữa đặc theo TCVN 5539:2002
- Màu sắc: Màu tự nhiên của sữa đặc có đường từ vàng kem nhạt đến vàng kem đậm. - Mùi vị: Thơm ngọt đặc trưng của sản phẩm, không có mùi vị lạ.
- Trạng thái: Mịn, đồng nhất, không vón cục, không bị lắng đường.
2.1.2. Sữa tươi
Sữa tươi được dùng là sữa tươi có đường của Công Ty Cổ Phần Sữa Việt Nam Vinamilk.
Yêu cầu của sữa tươi tiệt trùng theo TCVN 7028:2002 có màu trắng đặc trưng của sữa, mùi đặc trưng của sữa tươi, không có mùi lạ, đồng nhất, bao bì kín không bị sinh khí.
2.1.3. Đường
Đường là cơ chất để vi khuẩn lactic sinh trưởng, phát triển và tạo axit lactic, đồng thời tạo vị ngọt cho sữa chua. Sử dụng đường của công ty cổ phần đường Biên Hòa.
Đường kính phải tuân theo TCVN 1695-87. Yêu cầu về tiêu chuẩn hóa học: - Hàm lượng saccaroza ≥ 99% - Lượng nước < 0,2%
- Lượng đường khử < 0,1% - Hàm lượng tro < 0,03%
Yêu cầu về tiêu chuẩn cảm quan:
- Hình dạng: dạng tinh thể tương đối đều và khô, không vón cục. - Mùi vị: có vị ngọt, không có mùi vị lạ.
- Màu sắc: tất cả các tinh thể đều trắng óng ánh.
2.1.4. Chanh dây
Chanh dây được mua tại các chợ trong TP. Nha trang.
Chanh dây sử dụng là chanh dây màu tím, không sâu bệnh, không dập nát, đạt độ chín kỹ thuật, da phải có độ bóng và có màu sắc đồng đều, trái mềm khi ấn nhẹ ngón tay. Không sử dụng những trái chưa chín hoặc có nhiều đốm đen.
2.1.5. Sữa chua giống
Sữa chua giống lấy từ sữa chua Vinamilk có bán ngoài thị trường bao gồm hai chủng Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus.
2.1.6. Pectin
Dùng pectin làm chất ổn định cho sản phẩm chống tách lớp, ngăn ngừa sản phẩm lỏng tách pha. Sử dụng pectin tinh khiết ở dạng bột, màu trắng.
2.1.7. Chất màu
Chất màu sử dụng trong đề tài là bột màu lutein được ứng dụng từ quy trình sản xuất bột màu lutein bằng phương pháp bao gói vi nang của sinh viên Nguyễn Ngọc Long, lớp 51CBP. Bột màu có màu vàng sáng, không vón cục, không mùi, tan trong nước.
2.1.8. Nước
Nước sử dụng là nước cho phép dùng trong sinh hoạt và trong các ngành thực phẩm, đảm bảo vệ sinh theo quyết định 1329/2002/BYT/QĐ của Bộ Y tế. Sử dụng nước máy do thành phố Nha Trang cấp.
2.1.9. Dụng cụ và thiết bị
Bể điều nhiệt WB 07-45
Cân kỹ thuật BL 3200, thang cân tối đa 3200, độ chính xác 0,01g.
Cân phân tích AY 200, thang cân tối đa 220g, độ chính xác 0,0001g
Nhiệt kế thủy ngân.
Khúc xạ kế đo Bx 1E có dải đo: 0÷38%.
Khúc xạ kế đo Bx 3E có dải đo: 58%÷99%.
2.1.10. Bao bì
Đối với sản phẩm sữa chua uống chanh dây bao bì thủy tinh được lựa chọn vì đặc điểm của bao bì thủy tinh là bền về cơ học và hóa học, có độ chống thấm khí và chống ẩm tốt. Đồng thời vi sinh vật cũng khó thâm nhập vào bên trong. Thủy tinh không có mùi vị lạ và có độ trong suốt cao. Vì vậy bao bì thủy tinh an toàn và cho phép nhìn thấy sản phẩm bên trong, dễ dàng tái sử dụng.
2.2. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu xác định tỷ lệ các thành phần phối trộn.
- Nghiên cứu xác định tỷ lệ sữa chua giống bổ sung và thời gian lên men. - Nghiên cứu xác định tỷ lệ syrup chanh dây bổ sung.
- Nghiên cứu xác định tỷ lệ pectin bổ sung.
- Nghiên cứu xác định tỷ lệ bột màu lutein bổ sung. - Nghiên cứu xác định thời gian đồng hóa mẫu. - Nghiên cứu xác định chế độ thanh trùng. - Xây dựng tiêu chuẩn cảm quan cho sản phẩm.
- Đề xuất quy trình sản xuất sữa chua uống bổ sung chanh dây. - Sơ bộ tính toán chi phí nguyên vật liệu cho một đơn vị sản phẩm.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp phân tích hóa học
- Xác định hàm lượng ẩm bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi [2]
Nguyên tắc: Dùng nhiệt độ cao để làm bay hơi hết nước trong mẫu thử, sau đó dựa vào hiệu số khối lượng của mẫu thử trước và sau khi sấy sẽ tính được hàm lượng nước trong thực phẩm.
- Xác định hàm lượng tro tổng số bằng phương pháp nung [2]
Nguyên tắc: Dùng nhiệt độ 550 – 600oC để đốt cháy hoàn toàn các hợp chất hữu cơ. Phần tro trắng còn lại đem cân đó chính là hàm lượng tro toàn phần.
Nguyên tắc: dùng dung dịch kiềm chuẩn để trung hòa hết các axit có trong thực phẩm với chỉ thị màu là phenolphthalein.
2.3.2. Phương pháp phân tích vi sinh
- Xác định Tổng số vi sinh vật hiếu khí theo TCVN 4884:2005. - Xác định Coliforms theo TCVN 6848:2007.
- Xác định E.coli theo TCVN 6846:2007. - Xác định S.aureus theo TCVN 4830-3:2005. - Xác định Salmonella theo TCVN 4829:2005.
- Xác định Tổng số tế bào nấm men, nấm mốc theo TCVN 8275-1:2010.
2.3.3. Phương pháp đánh giá cảm quan [9]
Tiến hành đánh giá cảm quan theo tiêu chuẩn Việt Nam 3215-79.
Lập hội đồng cảm quan gồm 5 thành viên, đánh giá theo các chỉ tiêu trạng thái, màu sắc, mùi, vị và cho điểm theo thang điểm đã xây dựng. Việc đánh giá chất lượng sản phẩm theo phương pháp cảm quan được tuân thủ theo quy định của tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 3215-79).
2.3.4. Phương pháp xử lý số liệu
Tiến hành xử lý số liệu bằng phần mềm Excel 2007 và phần mềm ứng dụng SPSS 16.0.
2.3.5. Sơ đồ quy trình sản xuất dự kiến
2.3.5.1. Sơđồ quy trình
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua uống chanh dây dự kiến
Sữa đặc tiệt trùng Sữa tươi Nước
Chanh dây Phối trộn 1 Cấy giống Lên men Phối trộn 2 Đồng hóa Rót hộp, ghép nắp Thanh trùng Làm nguội Bảo ôn Sản phẩm Xử lý Lọc Nấu syrup
Syrup chanh dây Đường Sữa chua giống Chuẩn bị hộp Pectin, chất màu
2.3.5.2. Thuyết minh quy trình Phối trộn 1 Phối trộn 1
Mục đích: Tạo thành hỗn hợp tương đối đồng đều trước khi lên men.
Tiến hành: Cho sữa đặc vào dụng cụ chứa đựng rồi bổ sung nước nóng khoảng 70oC, bổ sung đường, khuấy trộn để đường tan đều. Sau đó bổ sung sữa tươi vào dịch sữa, khuấy đảo chuẩn bị cho công đoạn cấy giống và lên men sau này.
Lên men
Mục đích lên men: Chuyển đường thành axit lactic. Là giai đoạn quan trọng thực hiện nhiều biến đổi trong môi trường dịch lên men để chuyển sữa thành sữa chua.
Dịch sữa sau khi chuẩn bị xong, tiến hành bổ sung sữa chua giống và mang đi lên men. Nhiệt độ dịch sữa thích hợp để bổ sung sữa chua giống là 40-45oC.
Nhiệt độ lên men của một sản phẩm là nhiệt độ thích hợp nhất cho loài vi khuẩn nào đó phát triển. Khi chủng là hỗn hợp của các loài vi khuẩn thì nhiệt độ thích hợp phụ thuộc vào tỷ lệ giữa các loại vi khuẩn đó [3].
Chủng để sản xuất sữa chua yoghurt gồm Lactobacilus bulgaricus và
Steptococcus thermophilus. Sữa chua sẽ đạt tiêu chuẩn tốt nhất (pH, mùi vị, hương 40 41 42 43 44 45 T
o
lên men
Lactobacillus bulgaricus
Sreptococus thermophilus
Hình 2.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến tỷ lệ cocci/bacilli trong điều kiện tỷ lệ chủng và thời gian lên men không thay đổi
thơm) khi tỷ lệ cocci/bacilli là 1/1 hoặc 2/1. Khi tỷ lệ bacilli cao hơn cocci sẽ dẫn tới sữa chua có mùi chua do axit quá cao.
Nhìn vào hình 2.2 ta thấy, ở 40oC tỷ lệ cocci/bacilli = 4/1 trong khi ở 45oC thì tỷ lệ đó là 1/2 Nhiệt độ tối ưu để lên men sữa chua là 42-43oC.
Tiến hành: Dịch sữa sau khi bổ sung sữa chua giống xong, tiến hành lên men trong bể điều nhiệt ở nhiệt độ 40-45oC, quá trình lên men kết thúc khi pH giảm xuống khoảng 4,0-4,1.
Phối trộn 2
Sau khi ủ, sữa chua được khuấy trộn khoảng 2-3 phút, sau đó phối trộn pectin và syrup chanh dây, bột màu lutein, tiến hành khuấy trộn và đồng hóa.
Đồng hóa
Sau khi phối trộn 2, dịch sữa sẽ được đồng hóa cơ học giúp trạng thái của khối sữa đồng nhất và mịn màng, hạn chế sự phân lớp cho sản phẩm.
Thanh trùng, làm nguội
Nhằm mục đích tiêu diệt vi khuẩn lactic, vi sinh vật gây hư hỏng, dừng quá trình lên men. Mặt khác, nhiệt độ cao hợp lý cũng làm cho protein tăng khả năng hydrat hóa, tạo cấu trúc sữa không bị tách nước, sản phẩm mịn, đồng nhất hơn.
Sau khi thanh trùng, tiến hành làm nguội và bảo quản.
Xử lý chanh dây
Chanh dây sau khi lựa chọn sẽ được rửa sạch nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất, bụi, đất cát bám xung quanh quả, đồng thời làm giảm một lượng lớn vi sinh vật bám trên bề mặt nguyên liệu. Chanh dây nguyên liệu được rửa trực tiếp dưới vòi nước chảy, rửa nhẹ nhàng, tránh làm dập nát nguyên liệu, quả rửa xong, được đựng trong rổ để ráo nước, chuẩn bị cho công đoạn tiếp theo.
Sau khi chanh dây ráo nước, tiến hành lấy dao bổ quả làm đôi, dùng muỗng nạo lấy phần ruột màu vàng (bao gồm cả hạt) bên trong vỏ quả, giai đoạn này nên tiến hành nhanh chóng, để hạn chế sự oxy hóa do tiếp xúc với oxy không khí làm thất thoát vitamin C và các chất dinh dưỡng khác trong ruột quả.
Sau khi lấy phần cơm, dịch chanh dây sẽ được xay để phá vỡ liên kết giữa hạt và thịt quả, giúp thịt quả được tách khỏi hạt dễ dàng hơn, chà nhanh hơn và hiệu suất thu hồi dịch quả nhiều hơn.
Lấy phần dịch quả sau khi xay đem chà ngay trên ray, chà xát dịch quả trên ray, dịch chanh dây bị ép mạnh vào bề mặt ray có đường kính nhỏ, phần pure lọt qua ray, phần hạt và quả bị giữ lại và được loại bỏ, ta thu được dịch nước quả.
Lọc
Sau khi chà đem dịch chanh dây đi lọc ngay không để lâu vì vitamin C trong dịch quả dễ bị tổn thất, dịch quả được lọc qua 8 lớp vải màn để lọc sạch phần xơ chanh dây nát ra hòa tan trong dịch quả, giúp dịch lọc trong hơn, tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm sau này.
Nấu syrup
Dịch quả sau khi lọc sẽ tiến hành cô đặc. Tiến hành đong lượng dịch quả, sau đó bổ sung đường với tỷ lệ 70% vào, cô đặc đến khi nồng độ của syrup đạt 70oBx thì dừng lại, nếu tiếp tục cô đặc syrup đến nồng độ cao hơn thì màu sẽ tối hơn, làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm. Sau khi cô đặc syrup đạt yêu cầu, ta bảo quản ở nhiệt độ từ 4-6oC để dùng nhiều lần.
2.3.6. Bố trí thí nghiệm
2.3.6.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát
2.3.6.2. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nước/sữa đặc
Sữa đặc được bổ sung thêm nước nóng 70oC với tỷ lệ nước/sữa đặc lần lượt là: 2/1, 3/1 ,4/1, 5/1.
Đồng thời cố định các thông số sau: tỷ lệ sữa tươi bổ sung và dịch sữa là 1/1, tỷ lệ đường bổ sung là 3% so với dịch sữa, tỷ lệ sữa chua giống là 13% so với dịch sữa lên men. Tỷ lệ syrup chanh dây bổ sung là 25% so với dịch sữa lên men, tỷ lệ pectin bổ sung là 0,6% so với dịch sữa lên men, tỷ lệ bột màu lutein bổ sung là 0,3% so với dịch sữa lên men, thời gian lên men là 8 giờ.
Sau khi lên men kết thúc, sữa chua được đưa đi phối trộn lần 2, đồng hóa, rót hộp, thanh trùng sau đó đánh giá cảm quan để chọn tỷ lệ nước/sữa đặc thích hợp.
Hình 2.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát
Lọc, xác định hàm lượng chất khô, độ axit, pH. Xử lý, xác định hàm ẩm, hàm lượng khoáng.
Nấu syrup, xác định độ Bx. Nguyên liệu
Xác định tỷ lệ các thành phần nguyên liệu phối trộn
Xác định tỷ lệ sữa chua giống bổ sung Xác định thời gian lên men Xác định tỷ lệ pectin, syrup chanh dây,
bột màu lutein bổ sung Xác định thời gian đồng hóa Xác định thời gian thanh trùng
Bảo ôn Sản phẩm
2.3.6.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ sữa tươi/dịch sữa
Sữa đặc sau khi bổ sung nước nóng với tỷ lệ đã chọn được ở thí nghiệm trên, bổ sung sữa tươi vào dịch sữa với tỷ lệ sữa tươi/dịch sữa lần lượt là: 0,5/1, 1/1, 1,5/1, 2/1.
Cố định các thông số sau: tỷ lệ sữa chua giống là 13% so với dịch sữa. Tỷ lệ