L. delbrueck
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT
1. Quy trình sản xuất sữa chua
Men cái
Sữa thành phẩm
Sữa tươi + Bột sữa gầy + Đường + Chất ổn đinh + Dầu bỏ
Trộn – hoà tan
Gia nhiệt sơ bộ 1 Đồng hoá 1
Thanh trùng 1
Làm lạnh 1
Ageing
Gia nhiệt sơ bộ 2 Đồng hoá 2 Thanh trùng 2 Làm nguội 2 Lên men Làm lạnh 2 Đóng hộp Trữ lạnh
1.2. Thông số công nghệ theo quy trình
1.2.1.Nguyên liệu
1.2.1.1. Sữa tươi:
- Lượng chất khô không béo – theo quy định của WHO / FAO – không được thấp hơn 8.2%. Có thể thay thế bằng sữa bột gầy hoặc sữa bột nguyên.
1.2.1.2. Chất ổn định
- Polysaccharide (CMC – Na, carragenan, alginate…) là những chất có vai trò làm đặc (tạo gel) làm cho sản phẩm tuy ở dạng rắn nhưng vẫn mền, phù hợp với sở thích người tiêu dùng.
- Monodiglyceride E471 có tác dụng làm bền hệ nhủ tương. Nó là chất hoạt động bề mặt có vai trò ngăn cản sự tập hợp của các cấu tử cùng pha nên có khả năng đồng nhất sản phẩm.
- Ở Việt Nam thường sử dụng chất ổn định có mã hiệu 5846 có thành phần chủ yếu là pectin, glatin…
- Ngoài ra trong sản xuất sữa chua còn sử dụng đường, dầu bơ, hương và màu thực phẩm…
1.2.1.3. Đường tinh luyện: nồng độ 8-10%
- Hàm lượng đường trong puree thường chiếm 50 – 55%. 1.2.2.Phối trộn
- Ở nhiệt độ 45oC để quá trình hoà tan đồng đều.
- Sữa tươi được nâng nhiệt lên 55 – 600C và qua bộ phận định lượng để đưa vào buồng.Lần lượt đổ bột sữa gầy, chất ổn định + đường (tỉ lệ 1/5), đường còn lại vào phểu trộn. Khi mở van đáy phểu, các nguyên liệu này sẽ được hút và trộn vào sữa tươi.
- Trong quá trình trộn nguyên liệu, cánh khuấy trong bồn trộn được hoạt động để khuấy đều dịch sữa trong bồn trộn. Sau khi trộn xong, ngừng khuấy trong khoảng thời gian 20 phút để tách bọt và hidrat hoá. Dầu bơ được cho vào sau cùng, cho cánh khuấy hoạt động để trộn đều.
1.2.3.Gia nhiệt sơ bộ 1
- Nâng nhiệt độ lên 60oC cho thích hợp quá trình đồng hoá.
- Dịch sữa từ bồn trộn sẽ được bơm qua lọc để loại bỏ tạp chất có thể lẫn vào trong quá trình trộn, sau đó đi vào bồn cân bằng. Nhờ có van trong bồn cân bằng nên dịch sữa được giữ ở mức cố định làm cho quá trình sản xuất được liên tục, giảm dao
động của dòng sản phẩm và tránh bọt khí lẫn vào hệ thống. Sữa từ bồn cân bằng sẽ trao đổi nhiệt với sữa sau thanh trùng để nâng nhiệt lên 600C nhờ thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm. Trong một số nhà máy, người ta còn cho sữa đi qua thiết bị tách khí bằng chân không trước khi qua thiết bị đồng hoá.
1.2.4.Đồng hóa 1
- Được thực hiện trong máy đồng hoá tạo áp suất cao khoảng 200 bar bằng hệ thống bơm piston để phá vỡ các hạt béo vào trong nguyên liệu và phân tán các chất khác nhau tạo thành hỗn hợp đồng nhất.
1.2.5.Thanh trùng 1
- Dịch sữa được thanh trùng ở 65oC trong 20 phút.
- Nhiệt độ thanh trùng được điều khiển theo giá trị đã cài đặt nhờ bộ kiểm soát nhiệt độ tự động.
1.2.6.Làm lạnh 1
- Dòng sữa được cho qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm có nước lạnh bên ngoài để nhiệt độ xuống 4 - 8oC qua 3 giai đoạn. Dẫn tới bồn ageing:
• Giai đoạn 1: sữa sau thanh trùng được dẫn vào ngăn thứ 2 của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm. Tại đây sữa được làm nguội nhờ trao đổi nhiệt với dịch sữa chuẩn bị đi vào quá trình đồng hóa 1.
• Giai đoạn 2: sữa tiếp tục được làm nguội bằng nước thường ở ngăn thứ 3 của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm.
• Giai đoạn 3: Sữa ra khỏi ngăn thứ 3 sẽ đi vào ngăn thứ 4 của thiết bị để làm lạnh dịch sữa xuống 4 – 8oC.
1.2.7.Ageing(ủ chín)
- Sữa để yên trong bồn 5 - 20 giờ, ở 4 – 8oC để ổn định chất lượng dịch sữa, làm các chất khoáng đạt trạng thái cân bằng ổn định. Bồn ageing là bồn hai vỏ có bảo ôn, sử dụng nước lạnh 1 – 3oC.
- Dịch sữa từ bồn ageing được bơm qua lọc để đi tới bồn cân bằng, sau đó sẽ được trao đổi nhiệt với sữa thanh trùng 2 để nâng nhiệt lên 70 – 75oC là nhiệt độ thích hợp cho quá trình đồng hóa 2.
1.2.9.Đồng hóa 2
- Dịch sữa sẽ qua van đồng hóa với áp suất 50 bar. Lần đồng hóa này sẽ phân chia nhỏ các hạt chất béo và phân tán chúng đồng đều trong dung dịch sữa.
1.2.10. Thanh trùng 2
- Sau khi ra khỏi thiết bị đồng hóa 2 dịch sữa sẽ đi vào ngăn thứ nhật của thiết bị trao đổi nhiệt để trao đổi nhiệt với nước nóng và nâng nhiệt độ sữa lên 95oC và dẫn vào ống lưu nhiệt trong 5 phút.
1.2.11. Làm nguội
- Dịch sữa sau thanh trùng được làm nguội xuống 45oC qua 2 giai đoạn:
• Giai đoạn 1: sữa sau thanh trùng được dẫn vào ngăn thứ 2 của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm. tại đây sữa sẽ được làm nguội nhờ trao đổi nhiệt với dịch sữa chuẩn bị đi vào đồng hóa 2.
• Giai đoạn 2: sữa tiếp tục được làm nguội bằng nước ở ngăn thứ 3 của thiết bị trao đổi nhiệt và nước lạnh ở ngăn thứ 4 ở 45oC.
1.2.12. Lên men
- Men được sử dụng là giống vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus (hình que) và Streptococus thermophilus (hình cầu) thuộc chủng Streptococea, họ
Lactobacteriaceas. Sữa sau khi được hạ nhiệt xuống còn 43oC, pH lúc này phải đạt khoảng 4,4 – 4,5 cùng lúc men từ bồn men được bơm vào bồn cấy men. Lượng men bơm vào với tỉ lệ 3 - 5% tổng khối lượng sản phẩm.
- Ủ: 43 – 44oC; 4 – 5 giờ, pH sau ủ khoảng 4,7 - 4,8. Ủ nhằm mục đích tạo đủ thời gian, tạo điều kiện thích hợp cho quá trình lên men chuyển hoá đường lactose thành acid lactic.
- Mở cánh khuấy 2 – 3 phút sau khi ngưng ủ, làm lạnh sữa xuống 15 – 20oC. sữa được làm lạnh với áp suất 1.5 – 2.5 bar để sữa chua mịn.
1.2.14. Đóng hộp
- Cuộn nhựa được tiệt trùng ở 115oC, đem dập khuôn và chuyển đến bồn rót. Sữa chua được rót vào và dán nhãn (nhãn được tiệt trùng bằng tia hồng ngoại). 1.2.15. Trữ lạnh
- Bảo quản ở 2 – 5oC trong 6 giờ trước khi đưa ra tiêu thụ, là giai đoạn quan để sản phẩm có mùi, vị và trạng thái cần thiết.
- Sản phẩm có thể bảo quản 20 – 30 ngày ở 2 – 5oC. 2. Các phương pháp kiểm soát trong quy trình sản xuất
II.1. Chuẩn hóa:
- Mục đích: điều chỉnh hàm lượng chất béo. Hàm lượng béo quá cao sẽ gây ra hiện tượng tách pha ở sữa chua.
- Thông số: hàm lượng chất béo trong sữa chua ăn thành phẩm thường dao động trong khoảng 0,5-3,5%
- Nguyên tắc thực hiện:
• Tiến hành đo hàm lượng béo, nếu hàm lượng béo thấp ta tính toán để bổ sung thêm cream. Nếu hàm lượng béo cao ta tiến hành tác béo hoặc bổ sung thêm sữa gầy.
• Sau khi có kết quả đo hàm lượng chất béo từ nhân viên QA ta tiến hành tiêu chuẩn hóa sữa trong bồn theo hàm lượng tổng chất khô hoặc hàm lượng chất béo tùy theo yêu cầu sản phẩm muốn đạt được.
• Sau khi tiêu chuẩn hóa lần 1 tiến hành khuấy trộn khoảng 15 phút, nhân viên QA sẽ rút mẫu đi thử hóa lý lần 2.
• Sau khi đạt tiêu chuẩn hàm lượng béo, chất khô yêu cầu tiến hành bổ sung các hương liệu . Sản phẩm trước khi đi vào quá trình thanh trùng cẩn được thử cảm quan để đánh giá hương vị cho sản phẩm: về màu sắc, mùi vị… II.2. Bài khí:
- Mục đích: trong sữa có nhiều khí lạ cần được loại bỏ để không làm mất đi mùi vị đặc trưng của sữa chua thành phẩm. Khí trong sữa còn làm giảm hiệu quả của quá trình truyền nhiệt làm tang chi phí cho quá trình thanh trùng, đồng hóa…Ngoài ra, nếu ta bổ sung sữa gầy vào sữa tưới nguyên liệu quá trình khuấy trộn sẽ làm xuất hiện nhiều bọt khí khi đó việc bài khí là yêu cầu bắt buộc để sản xuất sữa chua. → hàm lượng chất khí hòa tan trong sữa nguyên liệu càng thấp càng tốt.
- Nguyên tắc thực hiện: kết hợp giữa II.3. Đồng hóa
- Quá trình đồng hóa trong sản xuất sữa chua được đánh giá qua thời gian hoặc tốc độ phân tách 2 pha trong hệ huyền phù của dung dịch sữa sau quá trình đồng hóa. Nếu thời gian cần thiết để xảy ra hiện tượng tách pha trong hệ phân tán càng dài hay tốc độ tách pha càng chậm thì hiệu quả đồng hóa sẽ càng cao.
- Các phương pháp kiểm tra quá trình đồng hóa:
• Phương pháp cổ điển: Để yên mẫu sữa đã trộn hương liệu…có thể tích là 1l trong thời gian 48h. Sau đó lấy 100ml phía trên bề mặt mẫu để xác định hàm lượng pha phân tán, cuối cùng suy ra tỷ lệ phần tram khối lượng pha phân tán có trong 100ml phần trên bề mặt mẫu và 900ml phần đáy. Nếu tỷ lện này không thấp hơn 0,9 thì quá trình đồng hóa này xem là đạt yêu cầu.Việc đánh giá theo phương pháp cổ điển chỉ mang tính định tính và cần thời gian lâu nên trong sản xuất sữa chua công nghiệp là không khả thi.
• Phương pháp NIZO: lấy 25l mẫu sữa đem đi ly tâm với tốc độ 1000 vòng/phut ở 400C trong thời gian 30 phút, bán kính vòng quay là
250mm.Tiếp theo xác định hàm lượng của pha phân tán cuả 20ml phần đáy mẫu trong ống ly tâm. Cuối cùng suy ra chỉ số NIZO là tỉ lệ phần tram khố lượng pha phân tán có trong 20ml phần đáy mẫu trong ống ly tâm và trong tổng 25ml mẫu phân tích ban đầu. Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến hiện nay.
• Phương pháp nhiễu xạ laser: Nguyên tắc của phương pháp này là chiếu 1 chùm tia laser qua mẫu nhũ tương được đựng trong cuvet. Tùy theo kích thước, số lượng và sự phân bố của hạt phân tán trong mẫu mà ánh sang sẽ bị phát tán với những mức độ khác nhau và sẽ được bộ phận cảm biến ghi lại. Kết quả sẽ được biêu thị dưới dạng một biểu đồ phân bố tỷ lệ phần tram của các phân đoạn hạt có cùng kích thước bên trong hệ nhhux tương.
II.4. Thanh trùng
- Quá trình thanh trùng/ tiệt trùng được chia thành 3 giai đoạn:
• Giai đoạn 1: Gia nhiệt sữa từ nhiệt đội ban đầu (từ nhiệt độ ra khỏi thiết bị đồng hóa khoảng 55-800C) đến nhiệt độ yêu cầu để thanh trùng sữa.
• Giai đoạn 2: Giữ sữa ở nhiệt độ thanh trùng hay còn gọi là lưu nhiệt.
• Giai đoạn 3: Làm nguội sữa từ nhiệt độ thanh trùng/ tiệt trùng xuống nhiệt độ cần thiết để chế biến.
- Cách kiểm tra quá trình thanh trùng:
Các nhà khoa học đã đưa ra khái niệm “ thời gian xử lý nhiệt tương đương” cho quá trình thanh trùng/ tiệt trùng và được ký hiệu là F, giá trị của F được tính theo công thức sau:
∫= = t Ldt F 0 (1) với z T T r L − =10 (2) Trong đó:
T: nhiệt độ tại tâm của mẫu thực phẩm ở thời điểm khảo sát Tr: nhiệt độ đối chứng
z: là khoảng nhiệt độ cần tăng để D giảm đi 10 lần.
Ta tiến hành thanh trùng/ tiệt trùng ở 3 giai đoạn gia nhiệt, lưu nhiệt và làm nguội. Tiến hành đo nhiệt độ tại tâm (T) của mẫu thực phẩm sau những khoảng thời gian xác định (t), sau đó ta thiết lập đồ thị T= f(t)
Từ các giá trị nhiệt độ đã đo được, xác định các giá trị L theo công thức (2)
Vẽ đồ thị L= g(t), phần diện tích được giới hạn bởi những đường cong của đồ thị và trục hoành là thời gian xử lý nhiệt tương đương của quá trình thanh trùng đang khảo sát.
II.5. Lên men
- Sử dụng máy đo pH chuyên dụng để đo pH trong dung dịch lên men. Sữa lên mên khi đo phải đạt pH= 4,5- 4,6 để tao điều kiện tốt nhất cho vi khuẩn lactic lên men tạo sản phẩm.
- Ngoài ra, ta cần kiểm tra nhiệt độ trong quá trình lên men. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình lên men là 40-450C. Được kiểm tra bằng nhiệt kế.
II.6. Rót hộp
- Đảm bảo cho việc phân phối và bảo quản sản phẩm trên thị trường
- Kiểm tra bao bì bằng cảm quan: bên ngoài các nếp gấp đúng crease mối đảm bảo độ hàn kín.