Điều kiện chăn nuôi: thời tiết, thức ăn, chuồng trại có ảnh hƣởng tới số lƣợng và chất lƣợng sữa. Thông thƣờng, sữa vắt vào mùa hè ít lipid hơn sữa vắt vào mùa đông; sữa vắt vào mùa hè, mùa xuân nhiều vitamin và chất màu hơn sữa vắt vào mùa đông.
SVTH: Lương Duy Trường Page 38
PHẦN 4: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA BỘT NGUYÊN KEM 4.1. Nguyên liệu
4.1.1. Nguyên liệu chính
Sữa bột nguyên kem là sản phẩm nhận đƣợc từ sữa lỏng làm mất nƣớc gần nhƣ hoàn toàn, là sản phẩm của sữa tƣơi nguyên kem hoặc sữa gầy.
Nguyên liệu để sản xuất sữa bột nguyên kem là sữa tƣơi nguyên kem (whole milk) hoặc sữa gầy (skimmilk). Để sản phẩm có chất lƣợng tốt và ổn định, sữa nguyên liệu phải đáp ứng các yêu cầu về chỉ tiêu hóa lý, cảm quan và vi sinh.
Nguyên liệu để sản xuất sữa bột là sữa tƣơi nguyên kem hoặc sữa gầy. Sữa nguyên là sản phẩm đƣợc chế biến từ sữa tƣơi không hiệu chỉnh hàm lƣợng chất béo. Để sản phẩm có chất lƣợng ổn định, các yêu cầu về chỉ tiêu hoá lý, vi sinh và cảm quan cho nguyên liệu cũng khắt khe nhƣ đối với nhóm chỉ tiêu vi sinh, tống số tế bào trong 1lít sữa trƣớc khi cô đặc và sấy không vƣợt quá 3000-5000. Để đạt đƣợc yêu cầu này sữa nguyên liệu phải qua theo một quy trình riêng nhằm làm giảm tống số tế bào sinh dƣỡng và bào tử có trong sữa. Mỗi cơ sở sản xuất sẽ tự thiết lập yêu cầu chỉ tiêu chất lƣợng sữa nguyên liệu cho quy trình chế biến đang đƣợc áp dụng cho nhà máy.
Ngoài nguyên liệu chính là sữa tƣơi hoặc sữa gầy, ngƣời ta còn áp dụng một số phụ gia trong sản xuất sữa bột nhƣ chất ốn định (polyphosphate, orthophosphate của Na, K, Ca) chất tạo nhũ lecithine, chất chống oxy hoá. Muối phosphate có chức năng làm ổn định cấu trúc hạt sữa, chống oxy hoá và cải thiện độ hoà tan của sản phẩm. Chế biến sữa bột rất có lợi về kinh tế bởi chất khô tăng cao tiết kiệm bao bì và vận chuyển dễ dàng.
4.1.2. Yêu cầu kĩ thuật và phƣơng pháp kiểm tra
Yêu cầu về sữa nguyên liệu
Sữa đƣợc lấy từ những con bò khỏe mạnh, không chứa vi khuẩn gây bệnh.
Sữa có mùi vị tự nhiên, không có mùi vị lạ, không chứa chất kháng sinh, chất tẩy rửa Sữa có thành phần tự nhiên.
Sữa phải tƣơi và đƣợc làm lạnh ngay đến 40C sau khi vắt.
Sữa đến điểm thu mua phải đƣợc lấy mẫu để kiểm tra các chỉ tiêu cảm quan, chỉ tiêu vi sinh vật chỉ tiêu hóa lý
Phƣơng pháp kiểm tra
1.TCVN 7084:2002 (ISO 1736:2000) Sữa bột và sản phẩm sữa bột
– Xác định hàm lƣợng chất béo – Phƣơng pháp khối lƣợng (phƣơng pháp chuẩn) 2. TCVN 7729:2007 (ISO 5537:2004) Sữa bột
– Xác định độ ẩm (phƣơng pháp chuẩn) 3. TCVN 7774:2007 (ISO 5542:1984) Sữa – Xác định hàm lƣợng protein
– Phƣơng pháp nhuộm đen amido (Phƣơng pháp thông thƣờng) 4. TCVN 8099-1:2009 (ISO 8968-1:2001) Sữa
– Xác định hàm lƣợng nitơ – Phần 1: Phƣơng pháp Kjeldahl
5. TCVN 8099-5:2009 (ISO 8968-5:2001) Sữa – Xác định hàm lƣợng nitơ – Phần 5: Xác định hàm lƣợng nitơ protein
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: TS Trần Lệ Thu
SVTH: Lương Duy Trường Page 39
6. Độc tố vi nấm: TCVN 6685:2009 (ISO 14501:2007) Sữa và sữa bột – Xác định hàm lƣợng aflatoxin M1 – Làm sạch bằng sắc ký ái lực miễn dịch và xác định bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao
7. Melamin: Thƣờng quy kỹ thuật định lƣợng melamin trong thực phẩm, đƣợc ban hành kèm theo Quyết định số 4143/QĐ-BYT ngày 22 tháng 10 năm 2008
4.2. Nguyên liệu phụ
4.2.1. Nguyên liệu phụ và phụ gia
Trong sản xuất sữa bột nguyên kem ngƣời ta có thể sử dụng một số phụ gia sau: Chất ổn định
Muối citratenatri, citratekali. Muối chloride của kali, calci.
Di-, tri-, polyphosphate hay orthophosphate của natri, kali hay calci… Chất tạo nhũ
Lecithine (hay phospholipids nguồn gốc tự nhiên). Mono- và diglycerides của acid béo.
Chất chống oxy hóa
Acid L-ascorbic, ascorbatenatri, ascorbyl palmitate. Butylate hydroxyanisole (BHA).
Gallat propyl, gallat lauryl…
Ngoài ra để tăng giá trị dinh dƣỡng và đa dạng hóa các sản phẩm sữa bột nguyên kem, các nhà sản xuất còn bổ sung thêm các chất dinh dƣỡng nhƣ vitamin, khoáng, các acid béo cần thiết, các acid amin và chất xơ (fructose-oligosaccharide- FOS) trong quá trình chế biến.
4.2.2. Yêu cầu kĩ thuật và phƣơng pháp kiểm tra
Phụ gia thực phẩm: Theo "Qui định danh mục các chất phụ gia đƣợc phép sử dụng trong thực phẩm" ban hành kèm theo Quyết định 3742/2001/QĐ-BYT ngày 31/8/2001 của Bộ Y tế.
4.3. Quy trình công nghệ 4.3.1. Quy trình sản xuất 4.3.1. Quy trình sản xuất
SVTH: Lương Duy Trường Page 40
Hình 4.1. Sơ đồ quy trình sản xuất sữa bột nguyên kem
4.3.2. Thuyết minh quy trình a) Chuẩn hoá a) Chuẩn hoá
Quá trình chuẩn hoá sữa nhằm hiệu chỉnh hàm lƣợng chất béo trong nguyên liệu và đƣợc thực hiện trên dây chuyền tự động bao gồm máy ly tâm, bộ phận phối trộn, các dụng cụ đo (lƣu lƣợng kế, tỷ trọng kế ...) bơm và thùng chứa. Sữa bột nguyên kem có hàm lƣợng chất béo 26-33%.
b) Thanh trùng
Nhằm làm giảm số vi sinh vật trong sữa đến mức thấp nhất, đồng thời vô hoạt các enzym, đặc biệt là nhóm enzym bền nhiệt lipase, làm thay đối tính chất của protein.
Thanh trùng thƣờng đƣợc thực hiện ở 80-85 °C trong vài giây. Quá trình thanh trùng sữa đƣợc thực hiện trên thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng. Để tổng số vi khuẩn đạt
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: TS Trần Lệ Thu
SVTH: Lương Duy Trường Page 41
đƣợc theo yêu cầu các nhà máy còn sử dụng thêm phƣơng pháp ly tâm hoặc vi lọc đế tách bớt các vi sinh vật ra khỏi sữa. Quá trình ly tâm đƣợc thực hiện ở nhiệt độ 55-60 °C. Sau ly tâm tổng số vi khuấn bị loại có khi lên đến 99% so với tổng số vi khuẩn ban đầu có trong sữa. Số lƣợng các vi khuẩn sinh bào tử chịu nhiệt cũng giảm đi đáng kế nhƣ giống Clotridium. Tuy nhiên thanh trùng không thể loại hết các vi khuẩn nhóm này. Quá trình vi lọc đƣợc thực hiện trên thiết bị membrane. Quá trình vi lọc chỉ thực hiện trên nguyên liệu sữa gầy vì chất béo trong sữa dễ bị hấp phụ trên membrane, gây tắc nghẽn màng lọc. Phần chất béo sẽ đƣợc tiệt trùng riêng sau đó làm nguội và phối trộn với sữa gầy đã qua vi lọc. Phƣơng pháp này cho phép thu nhận sữa nguyên liệu đạt các chỉ tiêu vi sinh vật rất tốt.
Thanh trùng còn nhằm mục đích tạo nhiệt độ cần thiết để khi đƣa vào nồi cô đặc sữa có thể bốc hơi ngay, tránh sự chênh lệch nhiệt độ cao trong nồi chân không. Sau thanh trùng cần làm nguội tới nhiệt độ cô đặc 60 - 70 °C. Khi đã làm nguội đến nhiệt độ này ngƣời ta có thế đƣa vào thùng trung gian rồi từ đó cho vào nồi đặc hoặc có thế cho trực tiếp vào nồi cô đặc.
Quá trình thanh trùng thực phẩm thƣờng bao gồm ba giai đoạn: Gia nhiệt tăng nhiệt độ thực phẩm lên đến nhiệt độ thanh trùng
Giữ thực phẩm ở nhiệt độ cần thanh trùng trong một khoảng thời gian xác định Làm nguội thực phẩm về giá trị nhiệt độ thích hợp.
Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình thanh trùng:
Hệ vi sinh vật trong thực phẩm: Nếu số lƣợng vi sinh vật càng lớn, để đạt đƣợc mức độ vô trùng theo yêu cầu thì chế độ xử lý nhiệt phải nghiêm ngặt với nhiệt độ cao hơn và thời gian dài hơn.
Thành phần hoá học trong thực phấm. Các tính chất vật lý của thực phấm. Phƣơng pháp và thiết bị thanh trùng.
c) Cô đặc
Cô đặc nhằm tách bớt một lƣợng nƣớc ra khỏi sữa đế tiết kiệm chi phí năng lƣợng cho quá trình sấy sữa tiếp theo. Ngƣời ta dùng cô đặc chân không. Cô đặc ở áp suất thƣờng thì sản phẩm luôn luôn tiếp xúc với không khí nên luôn luôn bị nhiễm bẩn, các sinh tố và chất béo bị phân huỷ, sản phẩm bị biến tính (đặc sệt, có màu vàng sẫm ).
Cô đặc ở áp suất chân không thì thƣờng khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm trên vì thời gian cô đặc ngắn và nhiệt độ thấp nên tránh đƣợc các thay đổi sâu sắc về cấu trúc của sữa vốn xảy ra mãnh liệt ở 100 °C, đặc biệt là tránh đƣợc sự biến đổi của đƣờng lactoza do đó sản phẩm có chất lƣợng và màu sắc tốt.
Nhiệt độ sữa trong quá trình cô đặc không vƣợt quá 76°C. Thiết bị cô đặc phổ biến nhất là thiết bị cô đặc nhiều cấp dạng màng rơi. Số cấp sử dụng thƣờng từ 2-7 cấp, thƣờng gặp nhất là 4 cấp, sau cô đặc hàm lƣợng chất khô trong sữa là 45-55%.
SVTH: Lương Duy Trường Page 42 Do hàm lƣợng chất béo trong sữa sau quá trình cô đặc khá cao nên nhà sản xuất thực hiện quá trình đồng hoá đế giảm kích thƣớc hạt béo và phân bố đều chúng trong sữa. Trong công nghệ chế biến sữa, quá trình đồng hoá đƣợc sử dụng với mục đích ổn định hệ nhũ tƣơng, chống lại sự tách pha dƣới tác dụng của trọng lực nên còn gọi là quá trình nhũ hoá.
Nhũ tƣơng là một hệ gồm hai chất lỏng không hoà tan nên đƣợc trộn lẫn với nhau. Khi đó một chất lỏng sẽ tồn tại dƣới dạng hạt (gọi là pha không liên tục, pha phân tán, pha nội) trong lòng của chất lỏng còn lại (pha không phân tán). Ở đây chỉ xếp hệ nhũ tƣơng đơn giản, dầu trong nƣớc hoặc nƣớc trong dầu.
Trong quá trình đồng hoá đế đạt đƣợc hiệu quả cao ta thƣờng sử dụng chất nhũ hoá. Chất nhủ hoá có hai chức năng: Làm giảm sức căng bề mặt giữa hai pha quan hệ nhủ tƣơng và hình thành nên một màng bảo vệ bao bọc xung quanh các hạt của pha phân tán, làm cho chúng không thể kết hợp với nhau đế tạo nên các hạt phân tán mới có thế tích lớn hơn. Chất nhũ hoá đƣợc sử dụng trong chế biến sữa là phải không độc hại, không màu, không mùi, không vị, ít biến đối trong quá trình chế biến và bảo quản sữa. Kỹ thuật đồng hoá hệ nhũ tƣơng bao gồm các phƣơng pháp: Làm vỡ, làm giảm kích thƣớc những hạt thuộc pha phân tán và phân đều chúng trong pha liên tục.
Đồng hoá bằng phƣơng pháp khuấy trộn:
Sử các cánh khuấy đế đồng hoá hệ nhủ tƣơng quả quá trình đồng hoá này không cao, ngƣời ta chỉ áp dụng nhằm mục đích chuẩn bị sơ bộ hệ nhũ tƣơng trƣớc khi chuyển qua giai đoạn đồng hoá bằng phƣơng pháp sử dụng áp lực cao.
Đồng hoá bằng phƣơng pháp sử dụng áp lực cao:
Trong phƣơng pháp này các hạt của pha phân tán sẽ bị phá vỡ và giảm kích thƣớc khi ta bơm hệ nhũ tƣơng đi qua một khe hẹp với tốc độ cao. Kích thƣớc của khe hẹp có thê dao động trong khoảng 15-Ỉ-300 /im v à tốc độ dòng của hệ nhũ tƣơng đƣợc đấy đến khe hẹp có thế lên đến tới 50-Ỉ-200 m/s. Sử dụng thiết bị đồng hoá hai cấp và áp lực đồng hoá cho mỗi cấp là 200 bar và 50 bar.
Các yếu tố ảnh hƣởng đến quả trình đồng hoá
Tỷ lệ phần trăm giữa thế tích pha phân tán và tống thế tích hệ nhũ tƣơng. Nếu tỷ lệ này nhỏ thì quá trình đồng hoá sẽ đƣợc thực hiện dể dàng và hệ nhũ tƣơng có độ bền cao. Ngƣợc lại thì thƣờng khó thực hiện bằng các phƣơng pháp thông thƣờng.
Nhiệt độ: Dựa vào thành phần hoá học của hệ nhũ tƣơng mà ta chọn nhiệt độ thích hợp cho quá trình đồng hoá. Trong công nghiệp chế biến sữa nhiệt độ đồng hoá thƣờng dao động từ 55 - 80 °C.
Áp suất: Áp suất đồng hoá càng lớn thì thực hiện đồng hoá càng dễ. Trong công nghiệp chế biến sữa áp suất đồng hoá thƣờng dao động từ 100 - 250 bar.
Chất nhũ hoá: phải lựa chọn chất nhũ hoá thích hợp cho từng loại sản phẩm. Những chất nhũ hoá thƣờng dùng trong công nghiệp chế biến sữa là lecithin, glycerin ester...
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: TS Trần Lệ Thu
SVTH: Lương Duy Trường Page 43
e) Sấy sữa
Sấy là quá trình làm bốc hơi nƣớc ra khỏi vật liêụ dƣới tác dụng của nhiệt. Nƣớc tách ra khỏi vật liệu nhờ sự khuếch tán do: chênh lệch độ ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu; chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nƣớc tại bề mặt vật liệu và môi trƣờng bên trong. Thời gian sấy nhanh, nhiệt của vật liệu sấy thấp, sản phẩm nhận đƣợc ở dạng bột nhỏ, không cần phải nghiền lại và có độ hòa tan lớn. Nhiệt của vật liệu trong suốt chu kỳ sấy không vƣợt quá nồng độ của ẩm bốc hơi (60°C - 70°C )
Sản phẩm chế biến từ sữa đã cô đặc đến độ khô 35 - 40%, đem sấy khô, nghiền thành bột, sàng, rây đƣợc sữa ở dạng bột có độ khô 90 - 96%, độ ẩm 4 - 10%. Tùy thuộc vào thiết bị sấy có đƣợc sản phẩm sữa bột nguyên kem có chất lƣợng khác nhau. Để thu nhận sữa bột nguyên kem ngƣời ta có thể sử dụng các phƣơng pháp sấy khác nhau nhƣ sấy thăng hoa, sấy trục, nhƣng hiện nay sấy phun đƣợc sử dụng nhiều hơn cả sấy thăng hoa (sấy chân không)
Bao gồm nhiều giai đoạn: làm lạnh đông sữa đến xuất hiện những tinh thể đá , tiếp theo là tạo môi trƣờng chân không và nâng dần nhiệt độ để nƣớc từ trạng thái rắn chuyển trực tiếp sang trạng thái hơi. Sấy thăng hoa cho phép sữa bột giữ lại các chất dinh dƣỡng và mùi vị của sữa với độ tổn thất thấp nhất. Tuy nhiên chi phí và thiết bị cho sấy thăng hoa rất đắt (tiêu thụ năng lƣợng lớn ) nên đến nay chƣa đƣợc ứng dụng trong công nghiệp sản xuất sữa bột, chỉ ứng dụng trong nghành sản xuất sữa bột có chất lƣợng cao. Sấy thăng hoa cho sản phấm có độ khô 96 - 97%, độ hoà tan đạt 98 - 99%.
Sấy trục:(sấy màng)
Sấy trục trƣớc đây đƣợc sử dụng phổ biến trong sản xuất sữa bột, số trục sấy có thể là một hoặc hai trục (thƣờng đƣợc sử dụng nhất là hai trục). Nhƣợc điểm của phƣơng pháp này là làm thay đổi rõ rệt các thành phần của sữa: sữa có màu sắc không đẹp, độ hoà tan thấp, chất béo tụ do chiếm một tỉ lệ khá cao nên dễ bị oxy hoá trong quá trình bảo quản. Sấy màng thì đƣợc sữa bột có độ khô 85 - 90%, sấy màng đạt 85 - 88%.
Phƣơng pháp sấy phun:
Sữa nguyên liệu đƣợc đƣa vào vòi phun trở thành những hạt nhỏ li ti trong buồng sấy đồng thời không khí nóng cũng đƣợc đƣa vào. Khi không khí bị đun nóng, thể tích của nó tăng lên còn mức độ bảo hoà giảm, khả năng hấp thụ nƣớc tăng lên, không khí nóng ở đây đóng vai trò nguồn năng lƣợng và chất hấp phụ nƣớc. Thời gian tiếp xúc giữa sữa và không khí nóng rất ngắn nên nhiệt độ sữa tăng không quá cao. Do đó phƣơng pháp sấy phun khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm của sấy trục là hạn chế đƣợc sự tổn thất các chất dinh dƣỡng và các cấu tử hƣơng trong sữa bột. Sự vô hoạt bất thuận nghịch các protein trong sữa trong quá trình sấy phun là không đáng kể nên sữa bột thành phẩm có độ hoà tan cao. Nhiệt độ không khí vào tháp sấy không quá 180 °C . Sấy phun cho sản phẩm có độ khô 96 - 97%, sấy phun đạt 96 - 98%.
Trong sản xuất công nghiệp, thƣờng sử dụng hệ thống sấy phun hai giai đoạn hoặc hệ thống sấy phun có sử dụng băng tải. Hệ thống sấy phun có sử dụng băng tải là phố biến nhất hiện nay. Khi đó quá trình sấy sữa sẽ gồm ba giai đoạn:
SVTH: Lương Duy Trường Page 44 Giai đoạn 1 :75% lƣợng không khí nóng với nhiệt độ 270 - 280 °C sẽ đƣợc đƣa vào buồng sấy chính tại các vị trí xung quanh vòi phun sữa nguyên liệu, 25% lƣợng không khí nóng còn lại với nhiệt độ 100-150 °C sẽ đi qua lƣới phân bố và toả đều xuống