Mục đích: thu được cream và sữa gầy (ly tâm tách béo) hoặc cream và chất béo có hàm lượng định sẵn (ly tâm tiêu chuẩn hoá chất béo) hoặc đơn giản là ly tâm để loại bỏ tạp chất cơ học (ly tâm làm sạch).
Nguyên tắc của ly tâm
Sữa được đưa vào qua ống trục giữa, chảy theo các rãnh vào khe của các đĩa rồi phân bố thành lớp mỏng giữa các đĩa. Khe hở giữa các đĩa của thùng quay khoảng 0,4 mm. Sữa trong thùng quay chuyển
động với tốc độ 2 – 3cm/giây. Dưới tác động của lực ly tâm sẽ phân chia sữa: các cầu mỡ nhẹ hơn nên dưới tác dụng của gia tốc hướng tâm sẽ chuyển về phía trục quay và tập trung xung quanh trục giữa. Các cầu mỡ có kích thước lớn tập trung ở gần tâm, càng xa tâm thì lượng cream càng giảm dần.
Sữa gầy nặng hơn nên có xu hướng tiến về phía ngoại vi. Các tạp chất cơ học có trong sữa là thành phần nặng hơn so với plasma bị bắn vào thành tang quay và tập hợp vào khoảng không gian dành chứa tạp chất.
Sữa nguyên được tiếp tục đưa vào gây áp suất đẩy sữa gầy và cream đến phía trên. Cream theo một đường riêng qua van điều chỉnh và được đưa ra ngoài. Sữa gầy đi qua một đường khác ra ngoài, chảy vào bình đựng sữa gầy. Khi ly tâm chỉ có các cầu mỡ có kích thước nhỏ mới bị lẫn vào trong sữa gầy. Hàm lượng chất béo) trong sữa gầy là 0,05%.
Các yếu tốảnh hưởng đến kết quả ly tâm:
• Kích thước các cầu mỡ • Độ sạch và độ tươi của sữa • Tốc độ cho sữa vào
• Nhiệt độ của sữa
• Hàm lượng chất béo của sữa
Bài tập: Các phương pháp tính toán tiêu chuẩn hóa sữa.
2.4 Đồng hóa sữa
Mục đích của đồng hoá là làm giảm kích thước cầu mỡ, làm cho chúng phân bố đều chất béo trong sữa, làm cho sữa được đồng nhất.
Nguyên lýđồng hóa:
Theo Barabanovxki, các cầu mỡ bị phân chia nhỏ là kết quả của sự thay đổi đột ngột tốc độ của sữa khi qua khe van. Tốc độ chuyển động của sữa trong buồng tăng áp v0 = 9 (mét/giây). Do kết quả của sự thay đổi đột ngột tiết diện dòng sữa khi đi từ buồng tăng áp vào khe van rất nhỏ, tốc độ sữa sẽ tăng đáng kể. Trong khe van, sữa có tốc độ v1 = 200 – 300 m/s.
Khi cầu mỡ chuyển từ vùng có tốc độ thấp v0 vào vùng có tốc độ cao, phần phía trước của cầu mỡ đi vào khe van với tốc độ v1 bị kéo căng và từng phần của nó bị đứt khỏi cầu mỡ. Tốc độ v1 càng lớn (phụ thuộc vào áp suất) thì cầu mỡ bị kéo càng mạnh gần như thành sợi chỉ và khi đó thu được các cầu mỡ có kích thước nhỏ hơn.
Mức độ phân chia các cầu mỡ phụ thuộc vào áp suất. Nên đồng hoá sữa ở nhiệt độ 60 –850C.
Xác định hiệu quảđồng hoá
Lấy 1000 ml sữa vào cốc hoặc ống đong có chia vạch. Giữ ở nhiệt độ 4 – 60C trong 48 h. Sau đó lấy ra 100ml (1/10 thể tích) sữa vào một cốc khác. Xác định hàm lượng chất béo của lớp sữa này (M1).
Phần sữa còn lại trong cốc được trộn đều và đưa đi xác định hàm lượng chất béo (M2). Tính hiệu quả đồng hoá theo công thức:
I = (M1-M2)/M1*100
Giá trị này nằm trong khoảng từ 1 – 10 là tốt.
4.2.5 Xử lý nhiệt sữa
Xử lý nhiệt là quá trình gia nhiệt trong một khoảng thời gian và nhiệt độ nhất định để đạt được các mục đích sau:
- Đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm ! tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh;
- Bảo quản sản phẩm trong thời gian dài ! hạn chế tối đa vi sinh vật gây hư hỏng, ức chế hoạt động của enzyme.
Các phương pháp xử lý nhiệt phổ biến: 1. Thanh trùng Pasteur
Mục đích:
- Tiêu diệt TẾ BÀO SINH DƯỠNG mà chủ yếu là hệ sinh vật gây bệnh trong thực phẩm (ngoại trừ
Clostridium và Bacillus);
Sản phẩm thanh trùng Pasteur có thể chứa một số tế bào và bào tử của nhóm vi sinh vật ưa nhiệt và các enzyme bền nhiệt.
2. Tiệt trùng Mục đích:
- Tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật GÂY BỆNH và hạ đến mức cho phép nhóm vi sinh vật GÂY HƯ HỎNG thực phẩm);
- Vô hoạt các enzyme có trong thực phẩm.
Các chếđộ xử lý nhiệt thông dụng trong công nghiệp chế biến sữa được thể hiện trong bảng 4.3.
Bảng 4.3: Các chế độ xử lý nhiệt thông dụng
STT Chếđộ xử lý nhiệt Nhiệt
độ, 0C Thxử lờýi gian liĐốệu i tượng nguyên Thquảờn si gian bản phảẩo m
1 Xử lý nhiệt sơ bộ 63-65 15 giây Sữa tươi vừa được thu mua, vừa vận chuyển về nhà máy
3 ngày, bảo quản ở nhiệt độ <70C 2 Thanh trùng nhiệt độ
thấp, thời gian dài (Low temperature long time pasteurisation, LTLT)
63 30 phút Sữa nguyên liệu trong quy trình sản xuất sữa thanh trùng
8-10 ngày, bảo quản ở nhiệt
độ <70C 3 Thanh trùng nhiệt độ cao,
thời gian ngắn (High temperature short time pasteurisation, HTST)
72-75
>80
15-20 giây
1-5 giây
Sữa nguyên liệu trong quy trình sản xuất sữa thanh trùng
Cream và sữa nguyên liệu trong quy trình sản xuất các sản phẩm lên men
8-10 ngày, bảo quản ở nhiệt
độ <70C
4 Thanh trùng nhiệt độ siêu
cao (Ultra-pasteurisation) 125-138 2-4 giây Sữa nguyên liệu trong quy trình sản xuất sữa thanh trùng
1-1,5 tháng, bảo quản ở nhiệt
độ <70C 5 Tiệt trùng UHT (Ultra
high temperature sterilisation)
135-150 Vài giây Sữa nguyên liệu trong quy trình sản xuất sữa tiệt trùng
6 tháng, nhiệt độ thường
6 Tiệt trùng sữa trong chai thủy tinh hoặc plastic
115-120 20-30 phút
Sữa nguyên liệu trong quy trình sản xuất sữa tiệt trùng
1 năm, nhiệt độ thường
Thanh trùng/tiệt trùng sản phẩm sau khi đóng gói:
Trong phương pháp này thực phẩm sẽ được rót vào trong bao bì và đóng nắp, sau đó được đưa vào thiết bị thanh trùng hoặc tiệt trùng. Bao bì sử dụng là bao bì nhựa plastic hoặc bao bì thủy tinh.
Thanh trùng/tiệt trùng sản phẩm trước khi đóng gói:
Chỉ áp dụng cho thực phẩm lỏng. Thực phẩm được bơm vào thiết bị xử lý nhiệt qua các vùng đun nóng, giữ nhiệt và làm nguội. Sau đó được đưa vào thiết bị trung gian và bơm vào thiết bị rót sản phẩm. Toàn bộ bao bì, thiết bị dây chuyền rót, đóng nắp phải vô trùng để tránh tái nhiễm vi sinh vật từ môi trường vào sản phẩm. Bao bì sử dụng phổ biến là bao bì giấy.
Bảng 4.4. So sánh phương pháp thanh trùng nhiệt trước và sau khi đóng gói
Vấn đề Thanh trùng sau khi đóng gói Thanh trùng trước khi đóng gói - Chi phí năng lượng
- Tổn thất các chất dinh dưỡng - Giá trị cảm quan của sản phẩm sau
xử lý nhiệt
- Cần thiết bị hỗ trợ
- Vệ sinh thiết bị sau mỗi ca sản xuất - Tính ổn định chất lượng sản phẩm giữa các mẻ sản xuất Cao Nhiều Có thể bị thay đổi Không Đơn giản Không cao Thấp Ít Ít bị thay đổi Có Phức tạp hơn Cao
4.3 Công nghệ chế biến sản phẩm sữa nước 4.3.1 Sữa tươi thanh trùng 4.3.1 Sữa tươi thanh trùng
Đặc điểm sản phẩm sữa tươi thanh trùng:
- Được sử dụng rộng rãi bởi công nghệ chế biến đơn giản; - Giữ được mùi vị và giá trị tự nhiên của sữa;
- Nhiều loại khác nhau ở hàm lượng chất béo;
- Chỉ tiêu diệt tế bào sinh dưỡng nên sản phẩm có thời hạn bảo quản ngắn, tối đa dưới 1,5 tháng ở nhiệt độ dưới 4-6 độ C.
Quy trình sản xuất sữa tươi thanh trùng:
Quy trình như sau:
Nhận sữa Kiểm tra chất lượng Làm lạnh bảo quản Gia nhiệt Li tâm làm sạch Tiêu chuẩn hóa Đồng hóa Thanh trùng Làm lạnh Rót chai (túi) Bảo quản
Sinh viên xem thêm nội dung mục 4.2 Một số quá trình cơ bản thường áp dụng trong công nghệ
chế biến sữa.
4.3.2 Sữa tươi tiệt trùng
Đặc điểm sản phẩm sữa tươi tiệt trùng:
- Thời hạn bảo quản dài từ 6 tháng đến 1 năm ở nhiệt độ thường do tiêu diệt các tế bào sinh dưỡng và nha bào.
- Các phương pháp tiệt trùng: xem thêm mục 4.2.5.
Quy trình sản xuất sữa tươi thanh trùng:
Hiện nay có nhiều quy trình sản xuất sữa tiệt trùng khác nhau phụ thuộc trinh độ công nghệ và năng suất của nhà máy.
1. Quy trình sản xuất sữa tiệt trùng một lần. a. Tiệt trùng sữa trước khi rót chai
b. Tiệt trùng sữa sau khi rót chai
2. Quy trình sản xuất sữa tiệt trùng hai lần. Tiệt trùng sữa trước và sau khi rót chai
Hiện nay những nhà máy sản xuất sữa tươi tiệt trùng từ sữa bò tươi nguyên liệu với năng suất lớn từ 2.000-30.000 lít/giờ hầu như áp dụng quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng một lần trước khi rót chai (phương pháp thanh trùng UHT) với quy trình như sau:
Nhận sữa Kiểm tra chất lượng Làm lạnh bảo quản Gia nhiệt Li tâm làm sạch Tiêu chuẩn hóa Gia nhiệt Đồng hóa Tiệt trùng UHT Đồng hóa trong điều kiện vô trùng Rót chai (túi) vô trùng Bảo quản
Sinh viên xem thêm nội dung mục 4.2 Một số quá trình cơ bản thường áp dụng trong công nghệ
chế biến sữa.
Lưu ý:
1. Quá trình đồng hóa:
Quá trình đồng hóa có thể thực hiện trước hoặc sau khi tiệt trùng UHT. Ưu điểm đồng hóa sau tiệt trùng:
- đảm bảo độ đồng nhất sản phẩm cao nhờ giảm kích thước cầu béo, giảm kích thước khối mixen bởi khi tiệt trùng ở nhiệt độ 135-140 độ C, các mixen có thể kết hợp với nhau!tạo nên khối mixen kích thước lớn! xuất hiện cặn sữa trong quá trình bảo quản.
Nhược điểm:
- Quá trình đồng hóa trong điều kiện vô trùng nên chi phí thiết bị và vệ sinh sản xuất tăng cao. Thực hiện:
Sử dụng đồng hóa hai cấp với áp suất cao 200-250 bar; nhiệt độ 75 độ C.
2. Tiệt trùng UHT:
Có hai phương pháp thực hiện tiệt trùng UHT:
- gia nhiệt gián tiếp; - gia nhiệt trực tiếp
Tiệt trùng UHT với gia nhiệt gián tiếp:
- Sữa được tiệt trùng ở nhiệt độ 143-1450C, thời gian 4-5 giây;
- Sữa đươc tiệt trùng một cách gián tiếp với tác nhân gia nhiệt là nước nóng và hơi; tác nhân làm nguội là nước lạnh;
- Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng hoặc ống lồng. Tiệt trùng UHT với gia nhiệt trực tiếp:
- Sữa được tiệt trùng ở nhiệt độ 140-1500C, thời gian 4-5 giây;
- Sữa đươc tiệt trùng và tiếp xúc trực tiếp với tác nhân gia nhiệt là hơi nước;
- Làm nguội sơ bộ đến nhiệt độ 800C trong môi trường chân không để tách nước trong hỗn hợp sữa và hơi nước đồng thời để bài khí;
- Sử dụng thiết bị dạng ống nằm ngang với đầu phun hơi hoặc thiết bị phối trộn dạng hình trụ đáy côn;
3.Rót sản phẩm
Sữa tiệt trùng UHT được rót vào bao bì giấy.
Tuy nhiên bao bì giấy sữa tiệt trùng khác sữa thanh trùng cơ bản: - Bao bì giấy sữa thanh trùng: Giấy
- Bao bì giấy sữa tiệt trùng gồm 5 lớp: Giấy/Polyethylene/Nhôm/ Polyethylene/Giấy
Bên cạnh thiết bị rót trong điều kiện vô trùng, đi kèm gồm thiết bị vô trùng để chứa sản phẩm khi thiết bị rót gặp sự cố kỹ thuật.
Hoặc sử dụng thiết bị vô trùng (dự trữ) để rót hai sản phẩm trên cùng một thiết bị rót.
4.3.3 Sữa hoàn nguyên, sữa pha lại. Khái niệm
Sữa hoàn nguyên (reconstitued milk) là sữa thu được khi hoà nước với sữa bột gầy hoặc sữa bột nguyên.
Sữa pha lại (recombined milk) là sữa thu được khi hoà nước với sữa bột gầy có bổ sung chất béo sữa sao cho đạt được hàm lượng chất béo mong muốn.
Sữa pha lại được sản xuất từ sữa bột, có mùi thơm tự nhiên, không có mùi vị lạ, màu trắng, mịn, đồng nhất. Với công nghệ tiên tiến và thiết bị phù hợp, các sản phẩm sữa hoàn nguyên và sữa pha lại hoàn
toàn đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng cả về mặt chất lượng cũng như chủng loại sản phẩm. Sữa bột phải được bảo quản nơi mát, thông gió, nhiệt độ 1 – 100C. Độ ẩm không quá 75% nếu sữa không được bao bì kín và 85% nếu sữa đã đóng gói kín.
1. Quy trình sản xuất sữa hoàn nguyên
Tóm tắt sơ đồ quy trình sản xuất sữa hoàn nguyên như sau:
Sữa bột nguyên liệu Kiểm tra chất lượng Hòa tan Làm lạnh
Ủ hoàn nguyên Lọc Đồng hóa Xử lý nhiệt Làm lạnh Rót Bảo quản
Tiêu chuẩn sữa bột
Sữa bột nguyên chất (hoặc sữa bột gầy) phải có mùi thơm tự nhiên, không có mùi vị lạ, màu sắc đồng nhất, tơi xốp.
Trước khi sử dụng, người ta phải kiểm tra chất lượng về độ ẩm, chất béo, độ hoà tan của sữa bột. Trên cơ sở này tính được lượng sữa bột cần thiết
Những yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình pha sữa bột:
- Khả năng thấm nước: khả năng thấm nước của sữa bột phụ thuộc nhiều vào kích thước hạt sữa bột. Khi tăng kích thước hạt sữa bột lên 130 - 150µm sẽ làm tăng khả năng thấm nước. Loại sữa bột có thời gian thấm nước nhỏ hơn 30 giây là tốt.
- Khả năng phân tán: cấu trúc, kích thước và hình thể phân tử protein của hạt sữa
bột là những yếu tố quan trọng quyết định khả năng phân tán. Loại sữa bột có hàm lượng protein biến tính cao sẽ kém phân tán (kém hoà tan) hơn.
- Độ hoà tan: độ hoà tan của sữa bột phụ thuộc vào chế độ công nghệ đã sử dụng để sản xuất ra chúng.
Pha sữa và ủ nguyên
Người ta dùng nước ấm 45 – 500C để hoà tan sữa bột. Không nên dùng nước lạnh vì nước lạnh làm giảm tốc độ hoà tan. Ngược lại nếu nước nóng quá sẽ làm cho sữa dễ bị vón cục, khó hoà tan.
Hoàn nguyên sữa ở 4 - 60C trong 6 giờ với mục đích để sữa trở lại trạng thái ban đầu (protein trương nở, hoà tan triệt để hơn, các muối trở lại trạng thái cân bằng…) Khi kết thúc giai đoạn này, cần kiểm tra lại độ khô của sữa. Trong trường hợp cần thiết thì tiến hành tiêu chuẩn hoá.
Xử lý nhiệt
Tiếp đó sử dụng máy thanh trùng: đầu tiên sữa được đưa vào buồng hoàn nhiệt, nâng nhiệt độ của sữa 45 – 650C rồi đưa qua máy ly tâm làm sạch, qua đồng hoá. Mục đích của đồng hoá là để giảm kích thước các cầu mỡ, làm cho chúng mất khả năng nổi lên trên bề mặt sữa, làm cho sữa có trạng thái đồng nhất, có mùi vị đặc trưng hơn.
Sau khi thanh trùng ở 760C trong 20 giây và làm lạnh, sữa được rót vào chai hoặc bao giấy, túi PE…
2. Sữa pha lại
Để sản xuất sữa pha lại, người ta thường sử dụng sữa bột gầy và dầu bơ, cream hoặc chất béo sữa nguyên chất (anhydrous milk fat – AMF).
Các nguyên liệu chính:
Sữa bột gầy: sữa bột gầy được phân loại dựa vào công nghệ đã dùng để sản xuất chúng, cụ thể là dựa vào chế độ xử lý nhiệt trước khi cô đặc và sấy. Trong quá trình này, whey protein bị biến tính ở những mức độ khác nhau và mức độ biến tính đó được đánh giá qua chỉ số WPNI (Whey Protein Nitrogen Index).
Chất béo: người ta có thể dùng cream 40% chất béo, bơ 83% chất béo. Xu hướng phổ biến hiện nay là sử dụng chất béo sữa nguyên chất (AMF) có hàm lượng chất béo gần như tuyệt đối 99,8 – 99,9%. AMF có thể bảo quản ở nhiệt độ 30 – 400C tới 6 – 12 tháng.
Nước: là một thành phần quan trọng trong sản xuất sữa pha lại. Tiêu chuẩn của nước tương tự như tiêu chuẩn nước uống tinh.
Có thể sản xuất sữa pha lại từ sữa bột gầy (sữa đã tách chất béo) và dầu bơ (butter oil).
Cần chú ý khi hoà tan sữa bột gầy sẽ tạo một lượng lớn bọt. Bản thân sữa bột gầy chứa khoảng 40% không khí (theo thể tích) cộng với bọt khí tạo thành do tác động của khuấy trộn. Vì vậy lượng sữa