c) Ủ hoàn nguyên (2-60C):
3.2.2.5 Quá trình cấy và lên men:
Mục đích công nghệ :
Chuẩn bị : quá trình lên men tiếp tục làm giảm nhẹ pH để chuẩn bị cho hoạt động xúc tác của enzyme trong quá trình động tụ sữa tiếp theo .
Hoàn thiện : quá trình lên men sẽ tiếp tục sinh ra nhiều cấu tử hương , góp phần tạo nên mùi vị đặc trưng cho sản phẩm.
Các biến đổi của nguyên liệu :
Sinh học hai đườn: Số lượng vi sinh vật tăng . Quá trình trao đổi chất được tăng cường . Quá trình lên men lactic diễn ra trong tế bào của vi khuẩn . Quá trình lên men sẽ sử dụng đường lactose trong sữa để tạo thành acid lactic theo g khác nhau :
Lên men đồng hình như nhóm vi khuẩn lactic đồng hình như Streptococcus
thermophilus , Lactobacillus bulgaricus ,.. thì chu trình đường phân là quá
trình chuyển hóa glucose thành acid lactic .
Phương trình tổng quát của quá trình lên men đồng hình :
Hình 25 : Phương trình tổng quát của quá trình lên men đồng hình .
Lên men dị hình : như giống Leuconostoc sẽ chuyển hóa glucose theo chu trình pentose - phosphate tạo thành các acid lactic và ethanol , CO2 , và các chất hương cho phomai .
Công nghệ sản xuất Phô Mai Page 47
Hóa sinh : Xảy ra vô số các phản ứng chuyển hóa sử dụng enzyme xúc tác trong chu trình đường phân và chu trình pentose nhằm tạo ra acid lactic . Trong quá trình lên men dị hình ngoài việc tạo thành acid lactic còn tạo các chất thơm cho phomai ( diaxetyl , axetoin , axit bay hơi , .. ) .
Ví dụ : vi khuẩn Streptococcus diaxetylactic .
Các diaxetyl sẽ được tạo thành từ sự chuyển hóa lactoza .
Các axit piruvic nhờ có enzyme decacboxylaza nên được chuyển thành axetaldehyt và sau đó nhờ sự ngưng tụ tạo diaxetyl hoặc axeton .
Phương trình tạo chất thơm cho phomai ( TS Lâm Xuân Thanh – 2004 - Công nghệ sản xuất các sản phẩm sữa - NXB KH & KT ) .
Hình 26 : Phương trình tạo chất thơm cho phô mai .
Hóa lý : Trong quá trình lên men sẽ sinh ra nhiều sản phẩm bay hơi như CO2 và rượu ethanol , ...
Làm đông tụ sữa do quá trình lên men đã làm giảm giá trị pI
Vật lý : Quá trình lên men làm tăng nhiệt độ và tỏa nhiệt ra bên ngoài .
Cảm quan : Tạo ra những hợp chất hương đặc trưng cho sản phẩm .
Do lên men đã làm giảm giá trị pI nên gây nên sự đông tụ к-casein , hình thành nên cấu trúc cho sản phẩm phomai .
Công nghệ sản xuất Phô Mai Page 48
Hóa học : Làm giảm pH của sữa , pH trong canh trường trong khoảng 6.1 - 6.35 .
Xảy ra một số phản ứng trong các chu trình trao đổi chất của vi sinh vật như : phản ứng thủy phân , phản ứng tách nước hay nhân nước , ...
Thiết bị và thông số :
Sử dụng thiết bị hình trụ đứng bên ngoài có vỏ áo để điều nhiệt , bên trong có cánh khuấy để đảo trộn khi cấy giống .
Tiến hành cấy vi sinh vật với tỉ lệ 1.5 – 2.0 % ( v/v ) . Theo Lequet ( 1986 ) , thời gian lên men chỉ kéo dài từ 15phút cho đến 1 giờ 30 phút , nhiệt độ lên men khoảng 33 - 36oC . Sau lên men pH sữa đạt 6.1 – 6.35 .
Các chú ý :
Quá trình thanh trùng đã phá vỡ cân bằng giữa muối , làm giảm lượng muối canxi mà kết quả làm giảm khả năng đông tụ của sữa bằng men sữa ( renin ) . Để khắc phục nhược điểm này người ta bổ sung canxi dưới dạng CaCl2 với hàm lượng 0.025 – 0.075 g/l.
3.2.2.6 Đông tụ :
Mục đích công nghệ :
Chế biến : làm đông tụ các к-casein trong sữa . Sự đông tụ trong sữa sẽ quyết định đến cấu trúc , chất lượng của phomai thành phẩm sau này .
Các biến đổi của nguyên liệu:
Sinh học : hệ VSV bao gồm vi khuẩn lactic và nấm men và nấm Geotricum
candidum vẫn tiếp tục các hoạt động trao đổi chất .
Hóa sinh : biến đổi hóa sinh quan trọng nhất là phản ứng thủy phân к-casein do enzyme chymosin xúc tác . Đầu mono của phân tử к-casein ( đầu ưa béo ) được liên kết với các phân tử αs và β-casein trong micelle luôn hướng về tâm micelle , còn đầu carboxyl ( đầu ưa nước ) luôn hướng ra ngoài vùng biên micelle . Chymosin sẽ xúc tác phản ứng thủy phân liên kết peptide tại vị trí giữa acid amino
Công nghệ sản xuất Phô Mai Page 49 số 105 ( phe ) và acid số 106 ( met ) trong phân tử k-casein làm cho cấu trúc của các micelle trong sữa trở nên ổn định :
Hình 27 : Sự thủy phân casein do enxyme chylosin xúc tác .
Ngoài ra , các phản ứng hóa sinh nội bào và ngoại bào của hệ vi sinh vật trong sữa sẽ tiếp tục làm thay đổi thành phần hóa học của các canh trường . Theo Grareva ( 1987 ) , trong phân đọan thứ nhất chỉ có phân tử k- casein bị thủy phân bởi enzyme chymosin tại vị trí liên kết đặc biệt nói trên . Các phân tử αs và β - casein gần như không thay đổi . Độ nhớt sữa vào thời điểm đầu của phản ứng thủy phân k – casein bị giảm nhẹ nhưng sau đó lại tăng lên cho đến khi các khối đông tụ bắt đầu xuất hiện .
Hóa lý : Đông tụ casein . Ở giai đoạn này , các micelle sau khi bị mất phân đoạn caseinomacropeptide trong phân tử к - casein bắt đầu liên kết với nhau . Đó là do hiện tượng giảm sự tích điện bề mặt của micelle , từ đó lực đẩy tỉnh điện của micelle cũng bị giảm . Bề mặt micelle trở nên ưa béo hơn do chỉ chứa các phân đoạn paracasein к và chúng có thể liên hợp với nhau một cách dễ dàng hơn . Ngoài ra , phần tích điện dương của phân đoạn paracasein к có thể tương tác với phần tích điện âm của phân tử αs và β – casein . Cầu calci phosphate sẽ xuất hiện giữa các micelle và góp phần làm tăng kích thước khối đông tụ . Trong quá trình đông tụ , chất béo và các thành phần khác trong sữa sẽ tham gia vào thành phần cấu trúc của khối đông . Cuối cùng sẽ xuất hiện hai pha rắn lỏng trong sữa .
Công nghệ sản xuất Phô Mai Page 50 Quá trình phản ứng của đông tụ casein :
Hình 28 : Qúa trình phản ứng đông tụ casein .
Thíết bị và thông số :
Sử dụng bể đông hình chữ nhật , họat động theo phương bán cơ giới .
Lượng chế phẩm chymosin sử dụng là 190 - 230ml/1000L sữa tươi . Nhiệt độ sữa đông tụ là 36 - 39oC thời gian đông tụ kéo dài 30 - 45phút . Sự đông tụ chỉ xảy ra khi có hơn 85% к - casein trong micelle bị thủy phân bởi enzyme . Khi chúng ta sử dụng chymosin để đông tụ , tổng lượng casein thu được trong khối đông có thể lên đến 95% tổng lượng casein ban đầu có trong sữa . Ngược lại , khi sử dụng cacprotease từ nấm sợi để đông tụ , hiệu suất thu hồi khối casein trong khối đông tụ sẽ là 40 - 45% .
Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình đông tụ : Hàm lƣợng enzyme sử dụng :
Hàm lượng chymosin ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng thủy phân liên kết peptide đặc hiệu trong phân tử k - casein . Còn quá trình đông tụ sữa lại phụ thuộc vào tần số va chạm của các micelle đã giải phóng được trong phân đoạn caseinomacropeptide trên bề mặt của chúng . Như vậy , hàm lượng chymosin chỉ ảnh hưởng gián tiếp đến tốc độ đông tụ sữa và cấu trúc của khối đông .
Công nghệ sản xuất Phô Mai Page 51 Hàm lượng chymosin càng cao thì tốc độ phản ứng thủy phân к - casein sẽ càng lớn, số micelle giải phóng được phân đoạn caseinomacropeptide trên bề mặt chúng sẽ càng nhiều , tốc độ quá trình đông tụ sẽ nhanh hơn .
pH:
Giá trị pH tối ưu cho chymosin là 6 . Khi giảm pH sữa từ giá trị 6.6 – 6.7 về pH = 6 thì tốc độ đông tụ sữa được cải thiện đáng kể .
Ngoài ra , pH ảnh hưởng đến cấu trúc của micelle trong sữa . Khi ta giảm pH phosphate calci bị tách ra khỏi cấu trúc micelle , làm giảm điện tích micelle , nhờ đó thời gian đông sữa rút ngắn .
Nhiệt độ :
Nhiệt độ nhỏ hơn 15ºC quá trình đông tụ sữa bởi chymosin gần như không diễn ra được . Thực tế , ở nhiệt độ nhỏ hơn 15oC vẫn xúc tác thủy phân liên kết peptide đặc hiệu trong phân tử к - casein để giải phóng ra caseinomacropeptide . Tuy nhiên , theo Walstra vavliet ( 1986 ) các phân tử β - casein từ vùng trung tâm nhô ra bề mặt ngoài micelle và làm cho các micelle không tập hợp lại với nhau được , trạng thái keo của micelle trong sữa được ổn định và bền vững .
Khi tăng nhiệt độ , tốc độ phản ứng hóa sinh sẽ tăng theo . Mặt khác , việc gia tăng nhiệt độ cũng làm gia tăng tần số va chạm giữa các micelle đã giải phóng được caseinomacropeptide trên bề mặt của chúng . Kết quả tốc độ đông tụ của sữa sẽ gia tăng . Thực chất cho thấy nhiệt độ tối đa cho quá trình đông tụ casein trong sữa khỏang 42.5 – 45.0 o
C .
Calci :
Theo Lam B.A ( 1999 ) , ion calci sẽ làm giảm điện tích của các casein do chúng tạo liên kết với các điện tích trong phân tử casein , do đó nó sẽ làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các micelle với nhau và giúp cho quá trình động tụ được diễn ra dễ dàng hơn.
Việc bổ sung còn làm giảm đi pH của sữa từ 0.1 – 0.3 đơn vị . Khi đó thời gian đông tụ sẽ được rút ngắn .
Công nghệ sản xuất Phô Mai Page 52