NGHIÊN cứu QUY TRÌNH sản XUẤT sữa CHUA sấy

Tên đề tài: Nghiên cứu quy trình sản xuất sữa chua sấy Sinh viên thực hiện: Huỳnh Thị Mỹ Duyên Nghiên cứu này được thực hiện nhằm tạo ra sản phẩm sữa chua sấy khô bằng phương pháp sấy th

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC – MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: KỸ THUẬT THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA

CHUA SẤY

Người hướng dẫn : ThS Trần Thị Kim Hồng

Sinh viên thực hiện: Huỳnh Thị Mỹ Duyên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC – MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: KỸ THUẬT THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA

CHUA SẤY

Người hướng dẫn : ThS Trần Thị Kim Hồng

Sinh viên thực hiện: Huỳnh Thị Mỹ Duyên

Mã sinh viên : 1811514110105

Đà Nẵng, 6/2022

Tên đề tài: Nghiên cứu quy trình sản xuất sữa chua sấy

Sinh viên thực hiện: Huỳnh Thị Mỹ Duyên

Nghiên cứu này được thực hiện nhằm tạo ra sản phẩm sữa chua sấy khô bằng phương pháp sấy thăng hoa Nghiên cứu khảo sát tỉ lệ phối trộn sữa chua không đường, sữa chua có đường, chất xơ hòa tan, tinh bột khoai tây, đường trắng Khảo sát thời gian lạnh đông 2h, 4h, 6h, 8h, 10h; khảo sát chế độ sấy thăng hoa và thời gian sấy Kết quả đạt được đối với các nguyên liệu có 2 tỷ lệ phối trộn sau: (sữa chua có đường : tinh bột khoai tây : chất xơ hòa tan) lần lượt là (96%:1%:3%), (98%:1%:1%); nhiệt độ lạnh đông -20C; kích thước mẫu cho người lớn: 12×12×13mm, mẫu cho trẻ em: 20×12×7mm; thời gian lạnh đông thích hợp cho cả hai mẫu là 10h; thời gian sấy thăng hoa 10h; nhiệt

độ sấy thăng hoa 45C

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC MÔI TRƯỜNG Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: ThS Trần Thị Kim Hồng

1.1 Tổng quan về sữa chua

1.2 Tổng quan nguyên liệu

1.3 Tổng quan về sấy thăng hoa

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.3 Xây dựng quy trình nghiên cứu sữa chua sấy

2.4 Bố trí thí nghiệm

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

3.1 Kết quả khảo sát tỷ lệ phối trộn sữa chua

3.2 Kết quả khảo sát tỷ lệ phối trộn tinh bột khoai tây

3.3 Kết quả khảo sát tỷ lệ phối trộn chất xơ hòa tan

3.4 Xác định hàm lượng Protein, Carbohydrate của sữa chua trước khi sấy

3.5 Kết quả khảo sát kích thước mẫu và thời gian lạnh đông

3.6 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian sấy thăng hoa đến sản phẩm

3.7 Đề xuất quy trình sản xuất sữa chua sấy

3.8 Đánh giá chất lượng sản phẩm sữa chua sấy

Kết luận và đề xuất ý kiến

3 Các sản phẩm dự kiến: Sữa chua sấy

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời gian làm nghiên cứu tốt nghiệp tại phòng thí nghiệm Công nghệ Thực phẩm, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật dưới sự hướng dẫn của ThS Trần Thị Kim Hồng em đã hoàn thành công việc nghiên cứu của mình

Qua đây em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô ThS.Trần Thị Kim Hồng người

đã định hướng nghiên cứu, quan tâm và tận tình chỉ bảo cho em trong suốt quá trình nghiên cứu Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Hoàng Phúc Sơn đã hỗ trợ nhiệt tình các thiết bị cũng như hóa chất trong quá trình nghiên cứu tại phòng thí nghiệm

Em cũng xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, cùng toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Hóa học – Môi trường đã tận tình chỉ bảo và truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong những năm học vừa qua Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình cùng toàn thể bạn bè, những người đã động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập nghiên cứu

CAM ĐOAN

Đồ án tốt nghiệp cuối khóa là để đánh giá khả năng và thực lực của mỗi sinh viên trong suốt 4 năm ngồi trên ghế nhà trường, cũng như trình độ ý thức làm việc cá nhân, tìm hiểu tài liệu của mỗi sinh viên

Em xin cam đoan:

Những nội dung em trình bày trong đồ án này là do em thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp từ ThS Trần Thị Kim Hồng

Mọi tham khảo trong đồ án này đều được trích dẫn rõ ràng về tác giả, thời gian và địa điểm công bố

Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo hay gian trá em xin chịu trách nhiệm hoàn toàn

Sinh viên thực hiện

Huỳnh Thị Mỹ Duyên

MỤC LỤC

Nhận xét của người hướng dẫn

Nhận xét của người phản biện

Tóm tắt

Lời nói đầu i

Cam đoan ii

Mục lục iii

Danh sách các bảng vi

Danh sách các hình viii

Danh sách các ký hiệu, chữ viết tắt ix

Trang MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về sữa chua 2

1.1.1 Khái niệm sữa chua 2

1.1.2 Đặc điểm của sữa chua 2

1.1.3 Phân loại sữa chua 3

1.1.4 Lợi ích của sữa chua 4

1.1.5 Công nghệ sản xuất sữa chua 5

1.1.6 Vi khuẩn lactic và ứng dụng của nó trong sản xuất sữa chua 8

1.1.7 Các chỉ tiêu của sản phẩm sữa chua 11

1.2 Tổng quan nguyên liệu phụ 13

1.2.1 Chất xơ thực phẩm 13

1.2.2 Tinh bột khoai tây 15

1.2.3 Đường tinh luyện 15

1.3 Tổng quan về sấy thăng hoa 16

1.3.1 Giới thiệu công nghệ sấy thăng hoa 16

1.3.2 Các giai đoạn sấy thăng hoa 17

1.3.3 Ảnh hưởng của quá trình sấy thăng hoa đến chất lượng sản phẩm 18

1.3.4 Ưu nhược điểm của phương pháp sấy thăng hoa 19

1.3.5 Hệ thống sấy thăng hoa 19

1.3.6 Tình hình nghiên cứu của sữa chua 19

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 Đối tượng nghiên cứu 22

2.1.1 Sữa chua không đường 22

2.1.2 Sữa chua có đường 22

2.1.3 Chất xơ hòa tan 23

2.1.4 Tinh bột khoai tây 24

2.1.5 Đường tinh luyện 25

2.2 Phương pháp nghiên cứu 25

2.2.1 Đánh giá cảm quan bằng phép thử cho điểm chất lượng tổng hợp của sản phẩm 25

2.2.2 Phương pháp xác định nồng độ Protein theo phương pháp Buiret 28

2.2.3 Phương pháp phân tích Carbonhydrate hòa tan 29

2.2.4 Phương pháp xác định độ ẩm 30

2.2.5 Phương pháp xác định hàm lượng tro 31

2.2.6 Xác định tổng vi sinh vật hiếu khí 32

2.3 Xây dựng quy trình nghiên cứu sản xuất sữa chua sấy 33

2.4 Bố trí thí nghiệm 34

2.4.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát tỷ lệ phối trộn sữa chua 34

2.4.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát tỷ lệ phối trộn tinh bột khoai tây 35

2.4.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát tỷ lệ phối trộn chất xơ hòa tan 36

2.4.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát kích thước mẫu và thời gian lạnh đông 36

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38

3.1 Kết quả khảo sát tỷ lệ phối trộn sữa chua 38

3.1.1 Đối với mẫu sữa chua không đường 38

3.1.2 Đối với mẫu sữa chua có đường 38

3.2 Kết quả khảo sát tỷ lệ phối trộn tinh bột khoai tây 39

3.2.1 Đối với sữa chua không đường 39

3.2.2 Đối với sữa chua có đường 39

3.3 Kết quả khảo sát tỷ lệ phối trộn của chất xơ hòa tan 40

3.3.1 Đối với mẫu sữa chua không đường 40

3.3.2 Đối với mẫu sữa chua có đường 41

3.4 Xác định hàm lượng Protein, Carbohydrate của mẫu sữa chua trước khi sấy 41 3.4.1 Đối với mẫu sữa chua không đường 41

3.4.2 Đối với sữa chua có đường 41

3.5 Kết quả khảo sát kích thước mẫu và thời gian lạnh đông 42

3.5.1 Đối với mẫu sữa chua không đường 42

3.5.2 Đối với mẫu sữa chua có đường 43

3.6 Sấy thăng hoa sữa chua 45

3.7 Đề xuất quy trình sản xuất sữa chua sấy 46

3.7.1 Thuyết minh quy trình 47

3.8 Đánh giá chất lượng sữa chua sấy 47

3.8.1 Đánh giá cảm quan 47

3.8.2 Thành phần hóa lý của sữa chua sấy 48

3.8.3 Tổng số vi sinh vật hiếu khí của sữa chua sấy 49

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Chỉ tiêu đánh giá cảm quan của sữa chua 12

Bảng 1.2 Chỉ tiêu hóa lý của sữa chua 12

Bảng 1.3 Hàm lượng kim loại nặng của sữa chua 12

Bảng 1.4 Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua 13

Bảng 1.5 Tổn thất vitamin trong quá trình sấy thăng hoa 18

Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100g sữa chua không đường 22

Bảng 2.2 Thành phần dinh dưỡng trong 100g sữa chua có đường 23

Bảng 2.3 Thành phần dinh dưỡng trong 3g Natufib 24

Bảng 2.4 Bảng điểm về trạng thái và vị của sữa chua trước khi sấy 26

Bảng 2.5 Bảng điểm cảm quan của sữa chua sau khi sấy 27

Bảng 2.6 Lập đồ thị đường chuẩn BSA 28

Bảng 2.7 Tỷ lệ phối trộn sữa chua không đường 34

Bảng 2.8 Tỷ lệ phối trộn sữa chua có đường 35

Bảng 2.9 Tỷ lệ phối trộn tinh bột khoai tây đối với mẫu sữa chua không đường 35

Bảng 2.10 Tỷ lệ phối trộn tinh bột khoai tây đối với mẫu sữa chua có đường 35

Bảng 2.11 Tỷ lệ phối trộn chất xơ hòa tan đối với mẫu sữa chua không đường 36

Bảng 2.12 Tỷ lệ phối trộn chất xơ hòa tan với sữa chua có đường 36

Bảng 3.1 Điểm đánh giá cảm quan khảo sát tỷ lệ phối trộn sữa chua không đường 38

Bảng 3.2 Đánh giá cảm quan khảo sát tỷ lệ phối trộn sữa chua có đường 38

Bảng 3.3 Điểm đánh giá cảm quan khảo tỷ lệ phối trộn tinh bột khoai tây đối với sữa chua không đường 39

Bảng 3.4 Điểm đánh giá cảm quan khảo tỷ lệ phối trộn tinh bột khoai tây đối với sữa chua có đường 40

Bảng 3.5 Điểm đánh giá cảm quan khảo tỷ lệ phối trộn chất xơ hòa tan đối với sữa chua không đường đường 40

Bảng 3.6 Điểm đánh giá cảm quan khảo tỷ lệ phối chất xơ hòa tan đối với sữa chua có đường 41

Bảng 3.7 Hàm lượng Protein, Cacbonhydrate của mẫu chua không đường trước khi sấy 41

Bảng 3.8 Hàm lượng Protein, Cacbonhydrate của mẫu sữa chua có đường trước khi sấy

42

Bảng 3.9 Ảnh hưởng của các nguyên liệu đến thời gian lạnh đông 42

Bảng 3.10 Bảng ảnh hưởng của kích thước và nhiệt độ lạnh đông 43

Bảng 3.11 Bảng đánh giá cảm quan chất lượng của mẫu A 47

Bảng 3.12 Bảng đánh giá cảm quan chất lượng của mẫu B 48

Bảng 3.13 Thành phần hóa lý của mẫu A sau khi sấy 48

Bảng 3.14 Thành phần hóa lý của mẫu B sau khi sấy 48

Bảng 3.15 Tổng số vi sinh vật hiếu khi trong mẫu sữa chua sấy 49

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sữa chua lên men 2

Hình 1.2 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua 5

Hình 1.3 Tinh bột khoai tây 15

Hình 1.4 Đường tinh luyện 16

Hình 1.5 Sơ đồ 3 pha của nước 17

Hình 2.1 Chất xơ hòa tan Natufib 23

Hình 2.2 Tinh bột khoai tây Sanh Ký 24

Hình 2.3 Đường tinh luyện Biên Hòa 25

Hình 2.4 Máy đo quang phổ UV-Vis 29

Hình 2.5 Tủ sấy 30

Hình 2.6 Lò nung 31

Hình 2.7 Sơ đồ quy trình dự kiến 33

Hình 2.8 (a) Khuôn trẻ em, (b) Khuôn người lớn 37

Hình 3.1 Mẫu A ở các thời gian lạnh đông 44

Hình 3.2 Mẫu B ở các thời gian lạnh đông 45

Hình 3.3 Mẫu A sau khi sấy thăng hoa 45

Hình 3.4 Mẫu B sau khi sấy thăng hoa 46

Hình 3.5 Quy trình sản xuất sữa chua sấy thăng hoa 46

Hình 3.6 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua sấy quy mô phòng thí nghiệm 46

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

CHỮ VIẾT TẮT:

FOS: Fructooligosaccharide

GOS: Galacto – oligosaccharide

MỞ ĐẦU

Từ xa xưa quá trình lên men lactic đã được con người biết đến và ứng dụng như một hình thức lên men tự phát để chế biến, bảo quản thực phẩm có nguồn gốc từ ngũ cốc, thịt, cá và sản xuất đồ uống Ngày nay một trong những ứng dụng quan trọng của lên men lactic là tạo nên các sản phẩm lên men giàu dinh dưỡng và có tác dụng chữa bệnh cao có nguồn gốc từ nguyên liệu động vật, thực vật Như sản phẩm sữa chua có nguồn gốc từ các nước phương Tây đến nay đã trở thành món ăn được ưa thích ở khắp mọi nơi

Sữa chua truyền thống trên thị trường có thời gian bảo quản ngắn, phải bảo quản lạnh, dễ bị hư hỏng, khó vận chuyển và tính thuận tiện kém Trong bối cảnh khoa học –

kỹ thuật ngày càng phát triển, yêu cầu về chất lượng thực phẩm ngày càng cao, vì vậy

áp dụng công nghệ sấy thăng hoa là công cụ tối ưu để kéo dài thời gian bảo quản nhưng vẫn đảm bảo giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan Với dòng sữa chua sấy thì thời gian bảo quản dài hơn, không cần phải bảo quản lạnh, chất lượng sản phẩm không bị thay đổi hay mất đi, giữ nguyên được mùi vị, lại rất thuận tiện khi mang theo.Ngoài ra, sữa chua sấy là một giải pháp đơn giản giúp các bé làm quen với việc nhai thức ăn; bổ sung vitamin, khoáng chất bị thiếu hụt trong khẩu phần ăn dặm của bé

Sản phẩm sữa chua sấy trong nước tại Việt Nam chỉ duy nhất sản phẩm YO’V của công ty Vinamit; đa phần còn lại chủ yếu là sản phẩm sữa chua sấy nhập khẩu như Meiji của Nhật, Gerber của Mỹ hay Bebedang của Hàn Quốc Nhằm để đa dạng hóa các sản phẩm thực phẩm trên thị trường Việt Nam, nghiên cứu quy trình sản xuất “Sữa chua sấy” là đề tài mang tính cấp thiết

Trong quá trình làm đề tài do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót, rất mong được sự giúp đỡ của thầy cô để đề tài này được hoàn thiện hơn

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về sữa chua

1.1.1 Khái niệm sữa chua

Sữa chua là sản phẩm sữa được lên men, lượng đường lactose trong sữa thành acid lactic dưới tác dụng của vi khuẩn lactic Đồng thời casein sữa bị biến tính đông tụ nên sữa đông lại

Sữa chua (từ tiếng Pháp yaourt) là sản phẩm bơ sữa được sản xuất bởi vi khuẩn lên men của sữa Mọi loại sữa có thể dùng để làm sữa chua, nhưng trong cách chế tạo hiện đại, sữa bò được dùng nhiều nhất Sữa chua đặc và yaourt là sản phẩm lên men lactic từ sữa bò tươi, sữa bột hay sữa động vật nói chung sau khi đã khử chất béo và thanh trùng vi khuẩn gây bệnh bằng phương pháp tiệt trùng Pasteur ở nhiệt độ 80 – 90°C [1]

Hình 1.1 Sữa chua lên men

1.1.2 Đặc điểm của sữa chua

1.1.2.1 Sữa chua là sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao

Sữa chua là một sản phẩm có hàm lượng chất dinh dưỡng rất cao và có hương vị thơm ngon hấp dẫn nên được nhiều người ưa thích Sữa chua có chứa hàm lượng acid lactic cao và chứa một lượng lớn glucoza, lactoza, saccharose các chất béo do đó khả năng sinh năng lượng của sữa chua là rất lớn [2]

1.1.2.2 Sữa chua là một sản phẩm tương đối dễ làm, dễ sử dụng và bảo quản

Sữa chua dễ làm không chỉ vì cách chế biến của nó tương đối đơn giản mà còn vì

nó còn có thể làm với nhiều loại nguyên liệu khác nhau ví dụ ta có thể làm từ sữa tươi, sữa đặc, váng sữa, sữa bột, và ngày nay con người đã tiến đến sử dụng đậu nành, đậu xanh làm sữa chua Còn phương pháp bảo quản sữa chua thì cực kỳ đơn giản, ta chỉ cần dùng tủ lạnh là có thể bảo quản sữa chua trong vòng 45 ngày [2]

1.1.2.3 Sữa chua còn là một sản phẩm phong phú đa dạng

Sữa chua là một sản phẩm rất phong phú, đa dạng vì nó không chỉ có thể được chế biến với nhiều loại nguyên liệu khác nhau mà nó còn được con người làm cho phong phú hơn bằng cách bổ sung các loại hương liệu, chất màu thực phẩm hoặc pure trái cây vào sản phẩm [1]

1.1.3 Phân loại sữa chua

Trên thị trường hiện nay, sản phẩm yaourt rất đa dạng về chủng loại Cấu trúc và mùi vị yaourt luôn được các nhà sản xuất thay đổi để phù hợp với thị hiếu và thói quen

sử dụng của khách hàng tại các nước khác nhau Sản phẩm yaourt có thể được phân loại như sau [1]:

- Yaourt truyền thống (set type): Sản phẩm có cấu trúc gel mịn Trong quy trình

sản xuất yaourt truyền thống, sữa nguyên liệu sau khi được xử lý, cấy giống rồi được rót vào bao bì Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm

- Yaourt dạng khuấy (stirred type): Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá

trình lên men bị phá hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học Trong quy trình sản xuất, sữa nguyên liệu được xử lý và cấy giống rồi lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là quá trình làm lạnh và rót sản phẩm vào bao bì Yaourt dạng khuấy sẽ không có cấu trúc gel mịn và đồng nhất như yaourt truyền thống

- Yaourt uống (drinking type) hay yaourt dạng lỏng: Khối đông xuất hiện trong sản

phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy hoàn toàn Sản phẩm có dạng lỏng, khi sử dụng người tiêu dùng không cần dùng muỗng Điểm khác biệt là sau quá trình lên men, người

ta sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp đồng hóa để phá hủy cấu trúc gel của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm

- Yaourt lạnh đông (frozen type): Sản phẩm có dạng tương tự như kem (ice-cream)

quá trình lên men sữa được thực hiện trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo hỗn hợp sau lên men sẽ được đem đi xử lý và lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm

(hardening) rồi bao gói

- Yaourt cô đặc (concentrated yaourt): Quy trình sản xuất bao gồm các giai đoạn

quan trọng như: lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và đóng gói sản phẩm Trong quá trình

cô đặc, người ta sẽ tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phẩm Yaourt cô đặc còn có tên gọi là strained yaourt hay labneh

Mặt khác, phân loại yaourt còn dựa vào hàm lượng chất béo trong sản phẩm, lượng chất béo trong yaourt có thể dao động từ 0÷10%, thông thường là từ 0,5÷3,5% Theo tổ

chức y tế thế giới WHO và tổ chức nông lương FAO, sản phẩm yaourt có thể chia thành

3 nhóm sau [1]:

- Yaourt béo (fat yaourt): Hàm lượng chất béo sản phẩm không thấp hơn 3%

- Yaourt “bán gầy” (partially skimmed yaourt): Hàm lượng chất béo nằm trong

khoảng 0,5÷3%

- Yaourt gầy (Skimmed yaourt): Hàm lượng chất béo không lớn hơn 0,5%

1.1.4 Lợi ích của sữa chua

1.1.4.1 Cung cấp nhiều chất dinh dưỡng quan trọng

Sữa chua chứa hầu hết mọi chất dinh dưỡng mà cơ thể cần để duy trì sự sống và phát triển Sữa nói chung và các sản phẩm từ sữa nói riêng mà đặc biệt là sữa chua chứa nhiều canxi, một khoáng chất cần thiết cho sức khỏe của xương và răng miệng Nó cũng chứa nhiều vitamin nhóm B, đặc biệt là vitamin B12 và riboflavin, cả hai đều có tác dụng chống lại bệnh tim mạch và các dị tật bẩm sinh ống thần kinh khác [21]

1.1.4.2 Nguồn cung cấp protein dồi dào

Protein đã được chứng minh là hỗ trợ quá trình trao đổi chất bằng cách tăng mức tiêu hao năng lượng của cơ thể cũng như số lượng calo mà cơ thể đốt cháy trong suốt cả ngày Nạp đủ protein cũng rất quan trọng để điều chỉnh cảm giác thèm ăn, vì nó làm tăng sản xuất các hormone báo hiệu cảm giác no Do đó có thể tự động làm giảm số lượng calo cơ thể tiêu thụ tổng thể, điều này có lợi cho việc kiểm soát cân nặng [21]

1.1.4.3 Có lợi cho hệ tiêu hóa

Một số loại men vi sinh được tìm thấy trong sữa chua, chẳng hạn như

Bifidobacteria và Lactobacillus, đã được chứng minh là làm giảm các triệu chứng khó

chịu của hội chứng ruột kích thích (IBS), một rối loạn tiêu hóa phổ biến ảnh hưởng đến ruột kết [21]

1.1.4.4 Tăng cường sức khỏe hệ miễn dịch của cơ thể

Probiotics đã được chứng minh là có khả năng làm giảm triệu chứng viêm, có liên quan đến một số tình trạng sức khỏe khác nhau, từ nhiễm virus đến rối loạn đường ruột Nghiên cứu cho thấy rằng trong một số trường hợp, chế phẩm sinh học cũng có thể giúp giảm tỷ lệ mắc, thời gian và mức độ nghiêm trọng của cảm lạnh thông thường [21]

1.1.4.5 Kiểm soát cân nặng

Mặc dù không trực tiếp tham gia vào quá trình tăng hay giảm cân của mỗi người nhưng sữa chua có một số đặc tính có thể giúp kiểm soát cân nặng Đối với những người mới bắt đầu, sữa chua có chứa hàm lượng protein cao, hoạt động cùng với canxi để tăng nồng độ các loại hormone giảm cảm giác thèm ăn như peptide YY và GLP-1 Hơn nữa,

một số nghiên cứu đã phát hiện ra rằng tiêu thụ sữa chua có thể hỗ trợ làm giảm trọng lượng cơ thể, tỷ lệ mỡ cơ thể và vòng eo [21]

1.1.5 Công nghệ sản xuất sữa chua

1.1.5.1 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua quy mô công nghiệp

Hình 1.2 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua

Sữa nguyên liệu Kiểm tra chất lượng Làm sạch Tiêu chuẩn hóa Gia nhiệt Đồng hóa Thanh trùng

1.1.5.2 Thuyết minh quy trình

a Sữa nguyên liệu

Để sản xuất sữa chua yaourt cần chọn loại sữa có chất lượng cao:

- Độ vệ sinh cao, tổng số vi khuẩn thấp

- Không chứa kháng sinh (penicillin, streptomycin ), bacteriophage (thực thể khuẩn)

- Không chứa các chất tẩy rửa, chất sát khuẩn (ví dụ, các chất đó còn sót lại sau quá trình rửa ), những chất ngăn cản quá trình lên men

- Tại nhà máy cần kiểm tra nghiêm chặt các chỉ tiêu độ tươi, độ sạch, tổng quan chất khô, hàm lượng chất béo, cảm quan

b Gia nhiệt

Sữa được gia nhiệt lên 40C, qua thiết bị li tâm làm sạch và li tâm tiêu chuẩn hóa hàm lượng chất béo

- Tùy thuộc vào nhu cầu, hàm lượng chất béo của sữa chua yaourt từ 0,5 – 3,0%

- Hàm lượng chất khô không mỡ tối thiểu 8,2%

- Chất ổn định có thể là gelatin, pectin, agar – agar Chúng có tác dụng ngăn chặn quá trình tách nước ở sữa chua thành phẩm, tăng độ nhớt

- Cấy giống vi khuẩn lactic:

Trong sản xuất sữa chua, người ta thường sử dụng các chủng Lactobacillus

bulgaricus và Streptococcus thermophilus đã được chọn lọc Thường tỷ lệ các giống này

được sử dụng cấy vào lên men với lượng tương đương nhau, nếu lượng Lactobacillus

nhiều hơn, sữa thu được sẽ quá chua và không mịn, ít hương thơm Thông thường tỷ lệ cocci/ bacilli là 1:1 hoặc 2:1 [3]

Hiện nay, các nhà máy sản xuất yaourt với năng suất lớn thường mua chế phẩm vi khuẩn lactic để sử dụng Như vậy, họ không cần đầu tư chi phí nhân công, nhà xưởng

và nguyên liệu cho quá trình giữ giống và nhân giống tại nhà máy Để rút ngắn thời gian lên men và tiết kiệm lượng chế phẩm vi khuẩn cần dùng, các nhà sản xuất thường hoạt hóa vi khuẩn giống trên môi trường được pha chế từ bột sữa gầy Hàm lượng chất khô trong môi trường hoạt hóa dao động từ 912% Trước khi hoạt hóa giống, môi trường cần phải được thanh trùng ở 9095C trong thời gian 3045 phút Quá trình hoạt hóa được thực hiện trong thiết bị vô trùng có dạng hình trụ, đáy côn và được chế tạo bằng vật liệu thép không rỉ Nhiệt độ hoạt hóa được duy trì ở 43C Quá trình được xem là kết thúc khi độ chua canh trường đạt 8590D [1]

Thời gian lên men phụ thuộc vào chủng vi khuẩn sử dụng, trạng thái sinh lý của giống và yêu cầu về độ chua của yaourt thành phẩm Thông thường, quá trình lên men kết thúc sau 2,53,0 giờ Độ chua yaourt đạt 7080D

Cần lưu ý là khi thay đổi các thông số công nghệ trong quá trình lên men thì tỉ lệ giữa cầu khuẩn và trực khuẩn trong sản phẩm sẽ thay đổi:

+ Tỉ lệ canh trường giống sử dụng: Khi tăng tỉ lệ canh trường giống sử dụng thì tốc độ hình thành acid lactic trong sữa sẽ gia tăng Các cầu khuẩn mẫn cảm với acid hơn các trực khuẩn Do đó, nếu thời gian lên men không đổi thì tỉ lệ các trực khuẩn trong sản phẩm sẽ chiếm ưu thế

+ Nhiệt độ lên men: Các trực khuẩn có nhiệt độ lên men tối ưu cao hơn đôi chút

so với cầu khuẩn Do đó, nếu nhiệt độ lên men yaourt tăng cao hơn 45C một chút thì tỉ

lệ các trực khuẩn trong yaourt sẽ gia tăng Ngược lại, nếu quá trình lên men diễn ra ở 40C thì tỉ lệ các cầu khuẩn trong sản phẩm sẽ chiếm ưu thế

+ Thời gian lên men: Thời gian lên kéo dài thì yaourt thành phẩm có tỉ lệ các trực khuẩn sẽ cao hơn so với cầu khuẩn

Trong quá trình lên men yaourt, một số sản phẩm phụ do vi khuẩn lactic sinh ra sẽ ảnh hưởng tốt đến mùi vị của sản phẩm Acetaldehyde là một cấu tử hương quan trọng

trong yaourt Hàm lượng của nó trong yaourt chủ yếu là do Lactobacillus bulgaricus sinh tổng hợp ra Thông thường, yaourt chứa xấp xỉ 10 ppm acetaldehyde Ngoài ra,

diacetyl cũng là một cấu tử hương quan trọng trong yaourt dù hàm lượng của nó thấp hơn (khoảng 0,8 - 1,5 ppm) Do vi khuẩn lactic trong lên men yaourt không chuyển hóa được citrate nên diacetyl được sinh tổng hợp chủ yếu từ acid pyruvic có nguồn gốc từ quá trình lên men đường [3]

f Làm lạnh, ủ chín

Sau khi đông tụ, sữa chua được làm lạnh và ủ chín ở 4 – 6C ít nhất là 6h Đây là giai đoạn rất quan trọng để tạo cho sản phẩm có mùi, vị, trạng thái cần thiết Chỉ sau khi kết thúc quá trình này người ta mới có được sữa chua thành phẩm

g Bảo quản

Sữa chua được bảo quản ở 4 - 6C với thời gian thích hợp cho từng loại

1.1.6 Vi khuẩn lactic và ứng dụng của nó trong sản xuất sữa chua

1.1.6.1 Hiểu biết về chủng vi khuẩn Lactic

Vi khuẩn lactic được ứng dụng rất nhiều trong việc chế biến các loại thức ăn chua như sữa chua, muối chua rau quả, thịt chua, nem chua…

Các vi khuẩn lactic được xếp chung vào họ Lactobacter Teriaceac Mặc dù các vi

khuẩn này không đồng nhất về mặt hình thái nhưng về sinh lý chúng tương đối đồng nhất Tất cả đều có đặc điểm chung là vi khuẩn gram dương, không tạo bào tử Trừ

Sporolactobacilus inunilus, hầu hết không có khả năng chuyển động Chúng thu nhận

năng lượng nhờ phân giải các hợp chất cacbohydrat và bài tiết acid lactic ra môi trường

Vi khuẩn lactic là nhóm lên men bắt buộc không chứa các xitocrom và enzyme catalaza Tuy nhiên, chúng có thể sinh trưởng và phát triển khi có mặt của oxy không khí Mặc

dù chúng thuộc nhóm kỵ khí nhưng cũng thuộc nhóm hiếu khí Nhu cầu về chất dinh dưỡng của vi khuẩn lactic rất phức tạp, không có một loài nào có thể phát triển thuần khiết trên môi trường chứa glucoza và ion NH+

4 Đa số chúng cần hàng loạt các vitamin

và acid amin Vì thế người ta thường nuôi cấy chúng trên các môi trường phức tạp chứa một lượng cao nấm men, dịch cà chua hoặc thậm chí cả máu Nhìn chung các vi khuẩn lactic là nhóm khó nuôi, dễ giảm hoạt lực [4]

1.1.6.2 Bản chất của quá trình lên men

Lên men là một quá trình oxy hóa khử xảy ra trong cơ thể sinh vật nhằm cung cấp năng lượng và các hợp chất trung gian cho tế bào vi sinh vật, bởi lẽ cơ thể sống luôn cần năng lượng mà năng lượng đó tàng trữ dưới dạng ATP

Các phản ứng hóa sinh trong quá trình lên men là phản ứng tách và vận chuyển hydro ở dạng (H+ +e) dưới tác dụng của enzyme dehydrogenaza Trong quá trình đó hydro được tách ra khỏi cơ chất chuyển đến tiếp nhận cuối cùng là chất hữu cơ Hợp chất hữu cơ đó được khử tạo thành sản phẩm lên men rồi tích tụ lại trong môi trường dinh dưỡng Tùy theo sản phẩm tích lũy nào chiếm ưu thế mà ta có lên men lactic, lên men rượu

Vì vậy bản chất của quá trình lên men là quá trình oxy hóa khử, quá trình oxy hóa

đó lại xảy ra trong cơ thể vi sinh vật dưới tác dụng của hệ thống enzyme, cho nên quá trình lên men còn gọi là quá trình oxy hóa khử sinh học

Lên men khác với hô hấp yếm khí và hô hấp hiếu khí Hô hấp yếm khí được tiến hành trong điều kiện không có oxy tham gia Hydro được chuyển qua mạch hô hấp đến chất tiếp nhận cuối cùng như nitrat hoặc sunfat

Hô hấp hiếu khí được tiến hành trong điều kiện có oxy tham gia Hydro được chuyển qua mạch hô hấp đến chất tiếp nhận cuối cùng là oxy tạo thành nước

Còn lên men có thể thực hiện cả trong điều kiện yếm khí và hiếu khí, nhưng hydro trung chuyển qua hệ thống enzyme oxy hóa khử và chất tiếp nhận cuối cùng là một chất hữu cơ, chất hữu cơ bị khử tạo thành sản phẩm lên men tích lũy trong môi trường Tuy nhiên, lên men và quá trình hô hấp đều là quá trình oxy hóa khử sinh học

Cần phân biệt sự khác nhau giữa quá trình oxy hóa khử sinh học và quá trình đốt cháy các vật liệu tương tự trong lò hay nhiệt lượng kế mặc dù các chất ban đầu và các sản phẩm cuối cùng giống nhau Khi đốt cháy năng lượng tỏa ra cùng một lúc dưới dạng nhiệt, trong đó lên men và hô hấp chỉ có một phần năng lượng thoát ra dưới dạng nhiệt Phần nhiệt chủ yếu được tích lũy dưới dạng những hợp chất photpho giàu năng lượng hoặc trong các liên kết cao năng Từ đó có thể chuyển thành hóa năng, nhiệt năng hoặc

cơ năng để cung cấp cho hoạt động sống Hợp chất giàu năng lượng quan trọng của cơ thể ATP Trong cơ thể sinh vật sự tích lũy năng lượng và giải phóng năng lượng sử dụng cho hoạt động sống của cơ thể là những quá trình thuận nghịch theo sơ đồ như sau:

Oxy hóa khử sinh học Năng lượng

ADP + H3PO4 ATP

Năng lượng cung cấp cho hoạt động

sống của cơ thể Như vậy, lên men và sự hô hấp tế bào đều là những quá trình oxy hóa khử sinh học Qua

đó tế bào vi sinh vật thu được năng lượng [4]

1.1.6.3 Cơ chế của quá trình lên men lactic

Quá trình lên men lactic: đường lactose sẽ được vi khuẩn chuyển hóa thành acid

lactic Đây là quá trình sinh tổng hợp ATP của vi khuẩn Tuy nhiên, tốc độ chuyển

chuyển hóa chậm do nhiệt độ thấp Sự lên men lactic trong quá trình bảo quản làm thay

đổi dần các giá trị cảm quan như mùi, vị của sản phẩm

Tùy theo đặc điểm lên men của vi khuẩn lactic mà người ta chia thành hai kiểu lên

men: lên men lactic đồng hình và lên men lactic dị hình

Trong lên men lactic đồng hình thì sản phẩm chỉ là acid lactic Các vi khuẩn lactic

lên men đồng hình có thể kể đến là Streptococcus cremoris, Lactobacterium Bulgaricus,

L.acidophilus, L.delbruclkii, L.cucumerisfermentati

Còn trong lên men lactic dị hình thì sản phẩm cuối cùng khá đa dạng bao gồm:

acid lactic, axetal, acid sucsinic, các este, điaxetyl, CO2, H2… Các vi khuẩn lên men

lactic dị hình gồm có Es Cherichia Coli và nhiều vi khuẩn trong giống Leuconostoc và

giống phụ Beta bacterium [3]

1.1.6.4 Các vi khuẩn lactic sử dụng trong công nghệ sản xuất sữa chua

Trong sản xuất sữa chua thường dùng các chủng vi khuẩn lactic là Streptococcus

Thermophilus, Lactobacillus 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 axetaldehyd, exeton, diaxetyl [4]

- Chủng Streptococcus 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 450C, nó tạo thành những chuỗi ngắn Còn ở những

nơi tự nhiên với nhiệt độ 300C, nó ở dạng cầu đôi Nó có thể tạo thành những chuỗi dài

ở nồng độ acid cao trong sữa Streptococcus Thermophilus thuộc nhóm vi khuẩn lactic

lên men đồng hình sản xuất acid 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 [4]

- Chủng Lactobacillus Bulgaricus và Lactobacillus acidophilus

Đây là hai loài vi khuẩn lactic được sử dụng phổ biến trong sản xuất sữa chua

L.Bulgaricus là một 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.Bulgaricus thuộc nhóm vi khuẩn lên men đồng hình sản xuất 1,7% D(-) acid lactic trong sữa Còn L.acidophilus sản xuất từ 0.3÷1.9% DL acid lactic

Khối lượng nhỏ các sản phẩm phụ tạo thành các hợp chất thơm chủ yếu là các axetaldehyd do enzyme threonin thành axetaldehyd và glyxerin Các sản phẩm phụ tiếp theo có thể là: axeton butanol và chút ít axetoin Các acid béo quan trọng nhất là các

acid axetic, propionic, butyric, isovaleric caproic L.Bulgaricus thể hiện hoạt tính phân

giải protein trung bình trong sữa dẫn đến sự tích luỹ các acid 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.Bulgaricus [4].

1.1.7 Các chỉ tiêu của sản phẩm sữa chua

Người ta đánh giá chất lượng yaourt thông qua ba nhóm chỉ tiêu cơ bản: Chỉ tiêu cảm quan, chỉ tiêu hóa lý, chỉ tiêu vi sinh

1.1.7.1 Chỉ tiêu cảm quan

Chỉ tiêu cảm quan: Cấu trúc, màu sắc, mùi, vị

Bảng 1.1 Chỉ tiêu đánh giá cảm quan của sữa chua

Sữa chua gầy

Hàm lượng chất khô không

chứa chất béo, % khối

lượng, không nhỏ hơn

Hàm lượng chất béo, % khối

Bảng 1.3 Hàm lượng kim loại nặng của sữa chua

Bảng 1.4 Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua

6 Nấm men và nấm mốc, số khuẩn lạc trong 1 g sản

1.2.1.1 Phân loại chất xơ

- Chất xơ tan

Là những hợp chất có cấu trúc liên kết ít đơn vị đường (thường tối đa 9 hoặc 10 đơn vị đường), liên kết beta – nên cơ thể người và động vật không có men tiêu hóa được, nhưng vi sinh vật ở ruột già sử dụng tốt, chúng thủy phân thành đường và lên men sinh axit hữu cơ giữ pH thấp, chống lại vi khuẩn lên men thối và vi khuẩn gây bệnh Chất xơ tan thường là pectin, inulin, fructo – oligosaccharide (FOS) – gọi chung cho nhóm này

là oligosaccharid Khi đun nóng trong nước thì chất xơ này tan tạo thành dịch nhầy [8]

- Chất xơ không tan

Là những chất xơ khi đun nóng trong nước không tan Về bản chất hóa học nó có liên kết các đơn vị đường bởi mạch beta - , nhưng khác với xơ tan là nó có rất nhiều đơn

vị đường liên kết hơn so với xơ tan Riêng trong chất xơ không tan cũng có rất nhiều loại Dựa theo cấu trúc phân tử và phương pháp phân tích, người ta chia ra thành: xơ trung tính (NDF) bao gồm: hemicellulose, cellulose, lignin, kutin, axit kovic Xơ axit (ADF) bao gồm: cellulose, lignin, kutin, axit kovic [8]

1.2.1.2 Cơ chế tác dụng và vai trò của chất xơ trong cơ thể

- Chất xơ tan

a Fructooligosaccharide (FOS)

FOS là một chuỗi polymers của đường fructose, là loại đường tìm thấy có trong nhiều thực phẩm Chuỗi FOS có thể là mạch thẳng hoặc mạch nhánh FOS không được tiêu hóa hấp thu và vì vậy mà người ta coi nó như là chất xơ tan không tiêu hóa Nguyên nhân mà FOS không được tiêu hóa là vì cơ thể con người không có enzym thủy phân FOS nên nó không được hấp thu trong ống tiêu hóa FOS không tiêu hóa được, đi xuống ruột già gặp vi sinh vật đường ruột có enzym bẻ gãy phân tử FOS thành đường đơn hấp thu vào tế bào vi sinh vật lên men axit hữu cơ, vì vậy người ta gọi FOS là một Prebiotic [8]

Ảnh hưởng của FOS lên hệ vi sinh vật đường ruột Những thức ăn có nhiều FOS

kích thích loài vi khuẩn Bifidobacteria phát triển mạnh trong ruột già, ức chế nhóm vi

khuẩn có hại trong đường ruột, bảo vệ tốt sức khỏe con người số lượng vi khuẩn có ích này tăng lên trong ruột già và lên men sinh nhiều axit hữu cơ, hạ thấp pH, khống chế không cho vi khuẩn lên men thối phát triển [8]

FOS có tác dụng tốt đối với bệnh tim mạch Ở Nhật Bản FOS đã được thương mại hóa, mua bán trên thị trường, bởi vì FOS làm giảm chứng táo bón, giảm huyết áp, giảm lipid và cholesterol trong máu người [8]

Ảnh hưởng tốt của FOS lên những người có bệnh tiểu đường Vì FOS không tiêu hóa hấp thu nên nó có tác dụng tốt đối với những người tiểu đường Qua nghiên cứu lâm sàng cho thấy cơ thể chịu đựng tốt khi ăn nhiều FOS Khi xuống ruột già thì bị vi sinh vật đường ruột lên men sinh axit hữu cơ, những axit này hấp thu tốt ở ruột già cung cấp năng lượng cho cơ thể mà không tăng lượng đường huyết khi ăn nhiều FOS [8]

b Galacto – oligosaccharide (GOS)

GOS là oligosaccharide tìm thấy trong sữa mẹ GOS có nhiều tác dụng có lợi cho sức khỏe như sau [8]:

- Tăng sức đề kháng với các vi khuẩn gây bệnh đường ruột thông qua cơ chế: cạnh tranh các chất dinh dưỡng và nơi cư trú; sản sinh ra các sản phẩm chuyển hóa có hoạt tính kháng khuẩn và kháng nhiễm trùng

- Kích thích miễn dịch đường tiêu hóa: gia tăng hoạt tính của các vi khuẩn có lợi

đường ruột, đặc biệt là dòng Bifidobacteria

- Tăng hấp thu calcium và các chất khoáng do trong quá trình lên men GOS tại ruột già sản sinh ra các axit béo chuỗi ngắn, tạo môi trường axit nhẹ ở ruột già làm cho các chất khoáng dễ hòa tan

- Quá trình lên men cũng sản sinh ra hơi và nước có tác dụng làm cho phân mềm

và xốp, phòng chống táo bón, đồng thời tăng cường khả năng kháng vi khuẩn bằng cách giảm bớt số vi khuẩn nội sinh trong đường ruột thông quan việc đào thải theo phân mỗi ngày

1.2.1.3 Chất xơ không tan

- Khi ở trong đường tiêu hóa: hút nước, trương nở, liên kết với glucose để làm chậm sự hấp thu glucose vào máu Nhờ trương nở, tạo thể tích lớn, làm tăng sự co bóp của ruột, giúp tăng cường sự bài tiết và thải độc [7]

- Hỗ trợ quá trình bài tiết

- Hỗ trợ ngăn ngừa ung thư kết ruột

- Tạo cảm giác no giả, hỗ trợ giảm béo phì

1.2.2 Tinh bột khoai tây

Tinh bột khoai tây là sản phẩm dạng bột được sản xuất từ củ khoai tây Tinh bột khoai tây tồn tại ở các hạt tế bào hạt tinh bột Để thu được tinh bột khoai tây, người ta tác động vật lý lên khoai tây bằng cách nghiền hoặc xay nhuyễn cùng với nước Sau đó lắng lọc để thu được hỗn hợp dịch tinh bột khoai tây gồm nước và tinh bột Cuối cùng qua công đoạn sấy để thu được thành phẩm cuối cùng là tinh bột khoai tây [22]

Tinh bột khoai tây có màu trắng, chứa một lượng calorie và carbohydrate nhất định Được sử dụng nhiều trong chế biến thực phẩm, bởi công dụng là chất kết cấu đặc, sánh chính vì vậy tinh bột khoai tây được dùng để chế biến các món hầm, nấu soup, làm nước sốt, kem tươi hay bánh pudding [22]

Hình 1.3 Tinh bột khoai tây

1.2.3 Đường tinh luyện

Đường tinh luyện (đường RE) là đường saccaroza được tinh chế và kết tinh, là sản phẩm đường cao cấp, được sản xuất trực tiếp từ mía, từ đường thô hoặc các nguyên liệu

khác Đường tinh luyện dùng làm nguyên liệu cho các sản phẩm của công nghệ thực phẩm [9]

Hình 1.4 Đường tinh luyện

1.3 Tổng quan về sấy thăng hoa

1.3.1 Giới thiệu công nghệ sấy thăng hoa

Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm ra khỏi vật sấy bằng sự thăng hoa của nước Quá trình thăng hoa là quá trình chuyển trực tiếp từ thể rắn sang thể hơi Ở điều kiện bình thường, ẩm trong thực phẩm ở dạng lỏng, nên để thăng hoa chúng cần được chuyển sang thể rắn bằng phương pháp lạnh đông Chính vì vậy nên còn gọi phương pháp sấy lạnh đông (Freeze Drying hay Lyophillisation)

Quá trình sấy thăng hoa bao gồm hai giai đoạn: làm lạnh đông và tiếp theo sấy khô bằng chân không thấp Cả hai hệ thống đều hoạt động rất tốn kém và khi thiết bị sấy thăng hoa hoạt động theo mẻ, chi phí vận hành càng tăng cao Hiện nay đã có các thiết

bị làm việc liên tục, nhưng chi phí đầu tư rất cao Vì vậy phương pháp sấy thăng hoa chỉ hạn chế sử dụng đối với các sản phẩm đắt tiền, những sản phẩm mà không thể sấy được bằng phương pháp khác Bên cạnh đó không phải bất kỳ nguyên liệu nào cũng có thể sấy bằng phương pháp lạnh đông Đối với nguyên liệu có cấu trúc dễ bị hư hại trong quá trình lạnh đông thì sản phẩm sấy thăng hoa khi hồi nguyên sẽ có kết quả tồi

Sấy thăng hoa, nhất là phương pháp sấy nhanh (AFD: accelerated freeze drying) được áp dụng rộng rãi ở Mỹ để sấy các loại nguyên liệu đắt tiền như thịt gia súc, gia cầm… Ngoài ra nó còn được sử dụng để sấy các sản phẩm như: cà phê, gia vị, trong dược phẩm…[10]

1.3.2 Các giai đoạn sấy thăng hoa

1.3.2.1 Giai đoạn lạnh đông

Giai đoạn đầu tiên của quá trình sấy thăng hoa là làm lạnh đông sản phẩm Quá trình làm lạnh đông thực hiện bằng 2 cách Cách thứ nhất trong thiết bị làm lạnh đông thông thường hoặc nitơ lỏng để làm lạnh đông sản phẩm bên ngoài buồng sấy được hút chân không

Sản phẩm cần được làm lạnh đông rất nhanh để hình thành các tinh thể băng nhỏ

ít gây hư hại đến cấu trúc tế bào sản phẩm Đối với sản phẩm dạng lỏng, phương pháp làm lạnh đông chậm được sử dụng để băng tạo thành từng lớp, các lớp này tạo nên các kênh giúp cho hơi nước dịch chuyển dễ dàng [10]

1.3.2.2 Giai đoạn thăng hoa

Giai đoạn kế tiếp là tách nước trong suốt quá trình sấy tiếp theo để làm khô sản phẩm Nếu áp suất hơi nước được giữ dưới 4,58 mmHg (610,5 Pa) và nước ở dạng băng, khi sản phẩm được cung cấp nhiệt, thì băng rắn sẽ thăng hoa trực tiếp thành hơi mà không bị tan chảy (Hình 1.5) Hơi nước tiếp tục được tách ra khỏi sản phẩm bằng cách giữ cho áp suất trong buồng sấy thăng hoa thấp hơn áp suất hơi nước trên bề mặt của băng, đồng thời tách hơi nước bằng máy bơm chân không và ngưng tụ nó bằng các ống xoắn ruột gà lạnh, các bản dẹt lạnh hoặc bằng hóa chất khi quá trình sấy tiếp diễn, bề mặt thăng hoa di chuyển vào bên trong sản phẩm đông lạnh, làm sản phẩm được sấy khô Nhiệt lượng cần thiết để dịch chuyển bề mặt thăng hoa (ẩn nhiệt thăng hoa) được truyền đến sản phẩm do sự dẫn nhiệt hoặc do vi sóng cung cấp Hơi nước di chuyển ra khỏi sản phẩm qua các kênh được hình thành do băng thăng hoa và được lấy đi

Hình 1.5 Sơ đồ 3 pha của nước

Như vậy, nếu không tính quá trình mất ẩm trong phương pháp để vật ẩm tự lạnh đông trong buồng sấy khí hút chân không thì sản phẩm được sấy trong hai giai đoạn: trước tiên do quá trình thăng hoa xuống khoảng 15% độ ẩm và sau đó do bay hơi của phần nước không đóng băng đến 2% độ ẩm bằng quá trình nhả ẩm đẳng nhiệt Quá trình nhả ẩm đẳng nhiệt đạt được bằng cách nâng nhiệt độ máy sấy lên gần nhiệt độ môi trường xung quanh trong khi vẫn giữ áp suất thấp giống như quá trình sấy ở các thiết bị sấy chân không thông thường [10]

1.3.3 Ảnh hưởng của quá trình sấy thăng hoa đến chất lượng sản phẩm

Sản phẩm sấy thăng hoa lưu lại rất tốt các đặc tính cảm quan và chất lượng dinh dưỡng, thời gian bảo quản dài khi được bao gói đúng cách Các chất dễ bay hơi không

bị cuốn vào hơi nước sinh ra trong quá trình thăng hoa mà bị mắc lại trong khung sản phẩm Kết quả là 80 – 90% mùi được giữ lại

Kết cấu của sản phẩm được tốt: ít bị co ngót và không bị hiện tượng cứng vỏ Cấu trúc xốp cho phép quá trình làm ướt trở lại nhanh chóng và hoàn toàn, nhưng nó dễ vỡ

và cần bảo vệ tránh bị hư hại cơ học Chỉ có những thay đổi nhỏ về chất lượng protein, tinh bột và các hydrocacbon khác Tuy nhiên cấu trúc xốp của sản phẩm có thể cho oxy xâm nhập và gây oxy hóa lipit Vì vậy, sản phẩm được bao gói trong khí trơ Những thay đổi của thiamin và axit ascorbic trong quá trình sấy thăng hoa ở mức vừa phải và

sự thất thoát của các vitamin khác không đáng kể (Bảng 1.1) Tuy nhiên, sự thất thoát các chất dinh dưỡng do các quá trình chuẩn bị trước khi sấy, đặc biệt là chần hấp rau có thể ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng dinh dưỡng của sản phẩm sấy thăng hoa [10]

Bảng 1.5 Tổn thất vitamin trong quá trình sấy thăng hoa Thực

phẩm

Thất thoát Vitamin

1.3.4 Ưu nhược điểm của phương pháp sấy thăng hoa

1.3.4.1 Ưu điểm

Sản phẩm sau quá trình sấy có cấu trúc xốp, ít bị co rút, biến dạng, nhiệt độ cuối của quá trình sấy thấp nên không làm tổn thất các cấu tử mẫn cảm nhiệt độ trong thực phẩm như vitamin, các cấu tử hương, các chất có hoạt tính sinh học, chất màu, sản phẩm ít bị biến tính, giữ được chất dinh dưỡng và giá trị cảm quan [11]

1.3.4.2 Nhược điểm

Giá thành thiết bị cao, vận hành cần có trình độ kỹ thuật cao; tiêu thụ điện năng lớn [12]

1.3.5 Hệ thống sấy thăng hoa

Trong hệ thống sấy thăng hoa có các thiết bị sau [23]:

- Buồng sấy thăng hoa: Thường có cấu tạo hình trụ kín, nằm ngang hoặc thẳng đứng Nguyên liệu sau giai đoạn lạnh đông sẽ được đưa vào trong buồng sấy thăng hoa

Để gia nhiệt cho nguyên liệu, người ta có thể sử dụng phương pháp dẫn nhiệt, bức xạ,

sử dụng vi sóng hoặc dòng điện cao tần

- Bình ngưng: có nhiệm vụ ngưng tụ hơi ẩm thoát ra và làm đóng băng ẩm này trong quá trình sấy Dùng bình ngưng sẽ giảm nhẹ sự làm việc của bơm chân không

- Bơm chân không: Có nhiệm vụ hút khí tạo chân không ban đầu cho bình thăng hoa và trong thời gian sấy có nhiệm vụ tách các cấu tử dễ bay hơi và những khí không ngưng khác, đảm bảo sự làm việc của thiết bị

- Hệ thống làm lạnh: Nhiệm vụ của hệ thống làm lạnh là làm lạnh sản phẩm đến nhiệt độ yêu cầu và làm lạnh bình ngưng để ngưng tụ và đóng băng ẩm thoát ra, tạo điều kiện duy trì chân không và chế độ làm việc trong hệ thống

1.3.6 Tình hình nghiên cứu của sữa chua

1.3.6.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Có rất nhiều tài liệu nước ngoài đã và đang nghiên cứu về sữa chua cũng như đã

có rất nhiều tác giả ở các nước khác nhau nghiên cứu về việc sử dụng cũng như công dụng của sữa chua:

- Nghiên cứu của bệnh viện Vestfold Hospital Trust tại Na - Uy với kết quả được đăng trên tạp chí Obesity Reviews chuyên về béo phì tại Mỹ cho thấy, probiotics có khả năng giúp giảm cân cũng như điều chỉnh chỉ số khối cơ thể BMI hiệu quả Theo đó, phát hiện mới về khả năng điều tiết cân nặng của men vi sinh probiotics có trong sữa chua đã

mở ra hi vọng về phương pháp giảm cân an toàn và đơn giản Dựa trên loạt nghiên cứu

trước đó về mối liên quan giữa probiotics và việc giảm cân, một nhóm các nhà khoa học của bệnh viện Vestfold Hospital Trust tại thành phố Tonsberg, Na - Uy đã tiến hành tìm hiểu sâu hơn về vấn đề này Họ thực hiện nghiên cứu với gần 1.000 ứng viên mắc chứng bệnh béo phì Kết quả cho thấy trọng lượng của những người này đã giảm trung bình 0,6kg Bên cạnh lợi ích giảm cân, các nhà nghiên cứu còn phát hiện thêm hiệu quả của sữa chua đối với việc điều chỉnh BMI (chỉ số khối của cơ thể, được dùng để đánh giá mức độ gầy hay béo của một người qua chiều cao và cân nặng) Báo cáo được đăng lên tạp chí Obesity Reviews chuyên về bệnh béo phì tại Mỹ chỉ ra rằng, việc tiêu thụ sữa chua chứa lợi khuẩn đều đặn mỗi ngày trong vòng ít nhất 3 tuần có thể giúp chỉ số khối BMI của cơ thể giảm được 0,27kg/m2 [6].

- Theo bác sỹ David Kessler viết trong cuốn “chỉ dẫn về thức ăn chữa bệnh” thì kết luận rằng lactobacillus acid ophic có thể làm tăng chỉ số interferol gamma giúp hệ miễn dịch đấu tranh chống lại bệnh tật [2]

- Còn những nhà khoa học Pháp ở trường đại học LILLE thì kết luận rằng các trường hợp rối loạn đường ruột giảm nhiều ở các bệnh nhân ăn sữa chua [2]

- Theo các nhà y học thuộc viện Minnesota (Mỹ ) nghiên cứu về sữa chua cho biết thì nó là vị thuốc quý đối với người bị bệnh loãng xương mà không ăn được sữa, một cốc sữa chua có thể cung cấp nửa khẩu phần canxi hàng ngày [2]

- Theo nghiên cứu của ông Stellihililen - một nhà nghiên cứu người mỹ thì sữa chua có khả năng làm giảm Cholesterol và để có được kết luận này ông đã làm thí nghiệm với những chú lợn bằng cách cho những con lợn chứa hàm lượng Cholesterol cao cho chúng ăn sữa chua và những con lợn đối chứng ăn sữa thường thì thấy hàm lượng Cholesterol trong máu của chúng giảm hai lần [2]

- Theo các nhà y học thuộc viện Minnesota (Mỹ ) nghiên cứu về sữa chua cho biết thì nó là vị thuốc quý đối với người bị bệnh loãng xương mà không ăn được sữa, một cốc sữa chua có thể cung cấp nửa khẩu phần canxi hàng ngày [2]

1.3.6.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Nghiên cứu lâm sàng gần đây của viện dinh dưỡng quốc gia Việt Nam đã cho thấy, việc sử dụng sữa chua uống men sống Vinamilk Probi giúp hạn chế cảm cúm hiệu quả Theo đó, kết quả từ nghiên cứu của Viện dinh dưỡng cho thấy, uống sữa chua men sống Probi mỗi ngày là giải pháp đơn giản và hiệu quả giúp tăng cường đề kháng, “bảo vệ” trẻ trước sự tấn công của virus cúm và phòng ngừa những biến chứng nguy hiểm không mong muốn do bệnh cúm gây nên, đặc biệt ở thời điểm giao mùa Theo chia sẻ của đại diện Viện Dinh Dưỡng Quốc gia, ước tính hằng năm trên thế giới, có khoảng 5-10% người lớn, 20-30% trẻ em bị mắc cúm, đặc biệt là thời điểm giao mùa Ở Việt Nam, tỷ

lệ nhiễm bệnh cúm dao động từ 15-42% Nguyên nhân chính dẫn đến bệnh cảm cúm là

do sức đề kháng kém, đặc biệt ở trẻ nhỏ Bệnh ảnh hưởng đến sự phát triển, sinh hoạt

và học tập hàng ngày của trẻ và có thể dẫn đến những biến chứng nguy hiểm Lợi khuẩn Lactobacillus paracasei – L Casei 431 là chủng khuẩn được sử dụng rộng rãi hiện nay tại các nước phát triển như Mỹ, các nước châu Âu Chủng men này cũng được các nhà khoa học trên thế giới chứng minh tác dụng tăng cường miễn dịch, cải thiện tình trạng mắc bệnh đường hô hấp, mắc cúm Tại Việt Nam, Vinamilk Probi là sản phẩm sữa chua uống men sống sử dụng chủng men Lactobacillus paracasei – L casei 431 L casei 431 [5]