NGHIÊN cứu QUY TRÌNH sản XUẤT sữa CHUA sấy bổ SUNG DỊCH cốt NHÀU THEO QUY mô PHÒNG THÍ NGHIỆM

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, tỉ lệ sữa đặc có đường/ sữa tươi không đường 1:6, tỷ lệ nước cốt nhàu bổ sung 3% cùng nhiệt độ lên men 42oC trong thời gian 10 giờ thích hợp để tạo ra s

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA: CÔNG NGHỆ HOÁ 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 BỔ SUNG DỊCH CỐT NHÀU THEO QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM

Giảng viên hướng dẫn: ThS Trần Thị Kim Hồng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA: CÔNG NGHỆ HOÁ 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 BỔ SUNG NƯỚC CỐT NHÀU

Giảng viên hướng dẫn: ThS Trần Thị Kim Hồng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương

Mã sinh viên: 1811507310134

Lớp sinh hoạt: 18HTP1

Đà Nẵng, 06/2022

Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus casei, Bifidobacterium longum Nghiên cứu được tiến hành dữa trên khảo sát ảnh hưởng của

tỉ lệ sữa đặc có đường/ sữa tươi không đường tại các tỉ lệ 1:2, 1:4, 1:6; tỉ lệ nước cốt nhàu được bổ sung gồm 1%, 3%, 5% (v/v); nhiệt độ lên men tại 38oC, 42oC, 46oC; thời gian lên men sau 8 giờ, 10 giờ, 12 giờ cũng được khảo sát nhằm tìm ra điều kiện lên men thích hợp để tạo ra sản phẩm sữa chua sấy đạt cảm quan tốt nhất và khả năng lên men cao nhất

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, tỉ lệ sữa đặc có đường/ sữa tươi không đường 1:6, tỷ lệ nước cốt nhàu bổ sung 3% cùng nhiệt độ lên men 42oC trong thời gian 10 giờ thích hợp để tạo ra sản phẩm sữa chua không bị tách lớp và mùi vị hài hòa, đặc trưng, đạt yêu cầu về chất lượng cảm quan Tiếp theo, nghiên cứu thực hiện đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ lạnh đông -20o

C và chỉ ra được trong thời gian lạnh đông 4 giờ thì sữa chua đạt yêu cầu về cấy trúc Sản phẩm sữa chua bổ sung dịch cốt nhàu được tiến hành sấy thăng hoa trong 10 giờ ở nhiệt độ 45oC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA: CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC – MÔI TRƯỜNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: ThS Trần Thị Kim Hồng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương Mã SV: 1811507310134

1 Tên đề tài đồ án: “Nghiên cứu quy trình sản xuất sữa chua sấy bổ sung dịch cốt nhàu theo quy mô phòng thí nghiệm”

2 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Nhiệm vụ

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan đề tài

1.1 Tổng quan về sữa chua

1.2 Tổng quan về công nghệ sấy thăng hoa

1.3 Tổng quan về sữa bò

1.4 Tổng quan về quả nhàu

1.5 Một số nghiên cứu liên quan đến đề tài

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.2 Phương pháp nghiên cứu

4 Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):

5 Họ tên người hướng dẫn: Th.S Trần Thị Kim Hồng

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 02/03/2022

7 Ngày hoàn thành đồ án:02/06/2022

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022

LỜI NÓI ĐẦU

Sau thời gian thực hiện đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất sữa chua sấy bổ sung dịch cốt nhàu theo quy mô phòng thí nghiệm”, dưới sự hướng dẫn tận tình của

ThS Trần Thị Kim Hồng đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến quý thầy cô trong khoa Công nghệ hoá

học – môi trường, thầy cô trong bộ môn Công nghệ Thực phẩm nói riêng và cô ThS Trần Thị Kim Hồng đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện em từ khi nhận đề tài

đến lúc hoàn thành đồ án tốt nghiệp này Cô đã tận tình hướng dẫn bước đầu của con đường nghiên cứu khoa học, luôn giúp em giải quyết những khó khăn về trang thiết bị, hóa chất, và nhiều vấn đề trong quá trình làm đề tài nghiên cứu Dù công việc rất bận nhưng cô vẫn luôn dành thời gian và tâm huyết trong việc hướng dẫn em, cung cấp cho em nhiều kiến thức bổ ích, luôn định hướng, góp ý để em có thể hoàn thành đồ án một cách tốt nhất, đồng hành cùng em sau hơn 3 tháng thực hiện đồ án tốt nghiệp

Ngoài ra, em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy Nguyễn Hoàng Phúc Sơn, đã giúp đỡ em rất nhiều ở phòng thí nghiệm đã tận tình hỗ trợ và giải quyết

những khó khăn về trang thiết bị, dụng cụ, hóa chất và tạo điều kiện để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Em cũng chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Hội đồng Bảo vệ Tốt Nghiệp đã dành thời gian để đọc và nhận xét cho đồ án tốt nghiệp của em

Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn cha mẹ, anh chị em cùng toàn thể bạn bè đã giúp đỡ động viên em trong suốt thời gian học tập và thực hiện công tác tốt nghiệp

Em xin chúc các thầy cô giáo, các anh chị và toàn thể bạn bè sức khoẻ dồi dào, đạt nhiều thành công trong công việc, học tập và nghiên cứu

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Phương

LỜI CAM ĐOAN

Kính gửi: Hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp Khoa Công nghệ Hóa học – Môi trường

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng Tôi tên: Nguyễn Thị Phương, Lớp 18HTP1 – Khoa Công nghệ Hóa học – Môi trường, nghành Kỹ thuật thực phẩm, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng

Tôi xin cam đoạn đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất sữa chua sấy bổ sung dịch cốt nhàu theo quy mô phòng thí nghiệm” dưới sự hướng dẫn của ThS Trần Thị

Kim Hồng là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu và kết quả nêu trong đồ

án là đúng sự thật và chưa được ai công bố ở các công trình khác Tài liệu tham khảo

sử dụng trong đồ án được trích dẫn đầy đủ và đúng quy định

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Phương

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU i

LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

PHỤ LỤC CÁC BẢNG vi

PHỤ LỤC CÁC HÌNH ẢNH vi

BẢNG CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU ix

MỞ ĐẦU 1

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 3

CHƯƠNG 1 1.1 Tổng quan về sữa chua 3

1.1.1 Khái niệm 3

1.1.2 Phân loại 3

1.1.3 Công nghệ sản xuất sữa chua 4

1.1.4 Cơ sở lý thuyết về quá trình lên men sữa chua 8

1.1.5 Thành phần hoá học và chỉ tiêu chất lượng sữa chua 16

1.1.6 Tác dụng của sữa chua đối với sức khoẻ con người 17

1.2 Tổng quan về công nghệ sấy thăng hoa 18

1.2.1 Lý thuyết về sấy thăng hoa 18

1.2.2 Quá trình sấy thăng hoa 18

1.2.3 Hệ thống sấy thăng hoa 19

1.3 Tổng quan về sữa bò 19

1.3.1 Đặc điểm và tính chất 20

1.3.2 Thành phần hoá học 20

1.3.3 Sữa bò tươi tiệt trùng 20

1.3.4 Sữa cô đặc 21

1.4 Tổng quan về quả nhàu 23

1.4.1 Giới thiệu chung 23

1.4.2 Đặc điểm nhận dạng 23

1.4.3 Giá trị ý học và dinh dưỡng của quả nhàu 24

1.4.4 Công dụng của quả nhàu đến sức khoẻ con người 25

1.4.5 Sản phẩm nước cốt nhàu 26

1.5 Một số nghiên cứu liên quan đến đề tài 28

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 28

1.5.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 29

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

CHƯƠNG 2 2.1 Đối tượng nghiên cứu 30

2.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 30

2.1.2 Nguyên liệu 30

2.2 Hoá chất, dụng cụ và thiết bị sử dụng 31

2.2.1 Hoá chất 31

2.2.2 Dụng cụ 31

2.2.3 Thiết bị 31

2.3 Quy trình thí nghiệm tổng quát 32

2.3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất (dự kiến) 32

2.3.2 Thuyết minh quy trình 33

2.4 Phân tích chất lượng nước cốt nhàu 34

2.5 Bố trí thí nghiệm 34

2.5.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn sữa đặc và sữa tươi không đường đến tính chất hoá lý và cảm quan của sữa chua bổ sung nước cốt nhàu 34

2.5.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lên men đến tính chất hoá lý và cảm quan của sữa chua bổ sung nước cốt nhàu 36

2.5.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung nước cốt nhàu đến tính chất hoá lý và cảm quan của sữa chua bổ sung nước cốt nhàu 37

2.5.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát thời gian lạnh đông của sữa chua bổ sung nước cốt nhàu 38

2.6 Đánh giá chất lượng sản phẩm 38

2.7 Phương pháp nghiên cứu 39

2.7.1 Phương pháp xác định khả năng tách nước 39

2.7.2 Phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan theo phương pháp điểm mô tả được xây dựng theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 10565-3:2015 39

2.7.3 Phương pháp xác định nồng độ protein bằng phương pháp Biuret 41

2.7.4 Phương pháp xác định tổng carbonhydrat theo phương pháp phenol-sulfuric 43

2.7.5 Phương pháp xác định độ ẩm theo phương pháp khối lượng 44

2.7.6 Tổng hàm lượng chất khô 44

2.7.7 Phương pháp xác định độ tro 44

2.8 Phương pháp xử lý số liệu 45

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46

CHƯƠNG 3 3.1 Kết quả phân tích nguyên liệu 46

3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ sữa đặc và sữa tươi không đường đến tính chất hoá lý và cảm quan của sữa chua bổ sung nước cốt nhàu 46

3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lên men đến tính chất hoá lý và cảm quan của sữa chua bổ sung nước cốt nhàu 48

3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung nước cốt nhàu đến tính chất hoá lý và cảm quan của sữa chua bổ sung nước cốt nhàu 53

3.5 Khảo sát thời gian lạnh đông của sữa chua bổ sung nước cốt nhàu 55

3.6 Sấy thăng hoa sữa chua bổ sung nước cốt nhàu 56

3.7 Kết quả phân tích sản phẩm sữa chua sấy bổ sung nước cốt nhàu 57

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59

1 Kết luận 59

2 Kiến nghị 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC

PHỤ LỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần một số loại sữa động vật 4

Bảng 1.2 Hàm lượng của một số sản phẩm phụ từ quá trình lên men sữa chua được tổng hợp từ vi khuẩn lactic (g/g) 11

Bảng 1.3 Thành phần dinh dưỡng trong 100g sữa chua 16

Bảng 1.4 Các chỉ tiêu cảm quan của sữa chua 16

Bảng 1.5 Chỉ tiêu hoá lý của sữa chua 16

Bảng 1.6 Chỉ tiêu vi sinh của sữa chua 17

Bảng 1.7 Chỉ tiêu các chất nhiễm bẩn – hàm lượng kim loại nặng của sữa chua 17

Bảng 1.8 Chỉ tiêu vật lý của sữa bò 20

Bảng 1.9 Hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng) 20

Bảng 1.12 Thành phần dinh dưỡng trong 100 ml của sữa tươi nguyên chất 21

Bảng 1.13 Giá trị dinh dưỡng trung bình trong 100g sữa đặc Ông Thọ 22

Bảng 1.14 Thành phần hóa học và dinh dưỡng của quả nhàu 24

Bảng 2.1 Tỷ lệ phối trộn sữa đặc và sữa tươi không đường 34

Bảng 2.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lên men 36

Bảng 2.3 Tỷ lệ bổ sung nước cốt nhàu 37

Bảng 2.4 Thang điểm đánh giá cảm quan sữa chua bổ sung nước cốt nhàu 40

Bảng 2.5 Thang điểm đánh giá cảm quan của sữa chua sấy bổ sung nước cốt nhàu 41

Bảng 2.6 Lập đồ thị đường chuẩn BSA 42

Bảng 3.1 Kết quả phân tích tính chất hoá lý trong nước cốt nhàu 46

Bảng 3.2 Kết quả phân tích chỉ tiêu hoá lý của sữa chua bổ sung nước cốt nhàu ở các tỷ lệ sữa đặc và sữa tươi không đường khác nhau 47

Bảng 3.3 Kết quả phân tích đánh giá cảm quan của sữa chua bổ sung nước cốt nhàu ở các tỷ lệ sữa đặc và sữa tươi không đường khác nhau 47

Bảng 3.4 Kết quả phân tích chỉ tiêu hoá lý của sữa chua bổ sung nước cốt nhàu ở nhiệt độ lên men 38oC 49

Bảng 3.5 Kết quả phân tích chỉ tiêu hoá lý của sữa chua bổ sung nước cốt nhàu ở nhiệt độ lên men 42oC 50

Bảng 3.6 Kết quả phân tích chỉ tiêu hoá lý của sữa chua bổ sung nước cốt nhàu ở nhiệt độ lên men 46o C 50

Bảng 3.7 Kết quả điểm phân tích đánh giá cảm quan ở các nhiệt độ và thời gian lên men khác nhau 51

Bảng 3.8 Kết quả phân tích chỉ tiêu hoá lý của sữa chua bổ sung nước cốt nhàu ở tỷ lệ

bổ sung nước cốt nhàu 53Bảng 3.9 Kết quả phân tích đánh giá cảm quan của sữa chua bổ sung nước cốt nhàu ở các tỷ lệ bổ sung nước cốt nhàu khác nhau 53Bảng 3.10 Kết quả khảo sát thời gian lạnh đông 56Bảng 3.11 Kết quả phân tích đánh giá cảm quan của sản phẩm sữa chua sấy bổ sung nước cốt nhàu 57Bảng 3.12 Kết quả phân tích thành phần hoá lý của sản phẩm sữa chua sấy bổ sung nước cốt nhàu 58

PHỤ LỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Quy trình sản xuất sữa chua truyền thống 6

Hình 1.2 Streptococcus Thermophilus 12

Hình 1.3 Lactobacillus bulgaricus 12

Hình 1.4 Lactobacillus acidophilus 13

Hình 1.5 Lactobacillus casei 13

Hình 1.6 Bifidobacterium longum 14

Hình 1.7 Thiết bị sấy thăng hoa 19

Hình 1.8 Sữa tươi nguyên chất TH True Milk 21

Hình 1.9 Sữa đặc Ông Thọ 22

Hình 1.10 Cây, hoa và quả nhàu 24

Hình 1.11 Sơ đồ quy trình sản xuất nước cốt nhàu 27

Hình 1.12 Nước cốt nhàu Best One 28

Hình 2.1 Nước cốt nhà Best One 30

Hình 2.2 Men sữa chua Probiotic Yo'gourmet 31

Hình 2.3 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua sấy bổ sung nước cốt nhàu 32

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 35

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 36

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 37

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4 38

Hình 3.1 Sữa chua bổ sung nước cốt nhàu ở các tỷ lệ sữa đặc:sữa tươi không đường khác nhau 48

Hình 3.2 Sữa chua bổ sung nước cốt nhàu lên men ở nhiệt độ 38C 49

Hình 3.3 Sữa chua bổ sung nước cốt nhàu lên men ở nhiệt độ 42oC 50

Hình 3.4 Sữa chua lên men ở nhiệt độ 46oC 51

Hình 3.5 Sữa chua bổ sung tỷ lệ nước cốt nhàu lần lượt 0%, 1%, 3%, 5% 54

Hình 3.6 Sữa chua sấy bổ sung nước cốt nhàu 57

Hình 4.0.1 Sơ đồ đề xuất quy trình sản xuất sữa chua sấy bổ sung nước cốt nhàu 60

BẢNG CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU

ATP : Adenosine Triphosphate

CFU : Colony Pormating Unit

FAO : Food and Agriculture Organization of the United Nations TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

WHO : World Health Organization

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Trong cuộc sống ngày nay khi mà đời sống vật chất ngày càng đầy đủ thì bữa ăn của hầu hết mọi người toàn là những thức ăn giàu năng lượng và rất khó tiêu hóa chính

vì vậy mà bệnh tim mạch và đường ruột ngày càng nhiều Đặc biệt là người già và trẻ

em vốn có hệ tiêu hóa rất kém mà khi tiêu hóa kém sẽ không còn cảm giác ngon miệng khi ăn Hậu quả nghiêm trọng hơn là lâu ngày sẽ dẫn đến những bệnh về đường tiêu hóa rất nguy hiểm Vì vậy sữa chua không những khắc phục được những hậu quả đó

mà còn đem đến cho chúng ta sức khỏe tốt hơn Do hàm lượng lactose thấp và chứa một lượng lớn các vi khuẩn lactic nên sữa chua dễ tiêu hoá và ngon miệng hơn so với sữa Hệ vi khuẩn lactic trong sữa chua giúp hỗ trợ các vấn đề đường ruột, điều chỉnh

hệ thống miễn dịch, giảm cholesterol huyết thanh và còn chống lại sự phát triển của khối u đại tràng

Sữa chua có thể được làm từ sữa tươi, sữa đặc hoặc sữa bột Sữa tươi là thành phần chính trong sản xuất sữa chua chất lượng cao, giúp cải thiện giá trị cảm quan Tuy nhiên, sữa tươi có hàm lượng chất khô thấp và giá thành tương đối cao ở Việt Nam

Do đó, có thể bổ sung một hoặc cả hai loại sữa bột và sữa đặc, vì không có sự khác biệt về chất lượng giữa hai cách bổ sung chất khô này Việc sử dụng sữa đặc có nhiều lợi ích như giảm giá thành, tăng hàm lượng chất khô và protein trong dịch sữa trước khi lên men, cải thiện độ nhớt, độ bền gel và khả năng giữ nước của sữa chua

Sữa chua sấy ngoài những giá trị dinh dưỡng như các sản phẩm sữa chua khác trên thị trường Ngoài ra, còn có những ưu điểm ưu việt hơn như hạn sử dụng kéo dài, tính tiện dụng, dễ vận chuyển bảo quản

Bên cạnh đó, việc bổ sung các loại rau quả, trái cây vào sữa chua là cách đa dạng hoá sản phẩm sữa chua, tăng giá trị dinh dưỡng và sự hấp dẫn cho sản phẩm Quả nhàu

có rất nhiều tác dụng tốt đến sức khoẻ của con người như nhuận tràng, lợi tiểu, hoạt huyết, chống oxy hoá, ngăn ngừa ung thư, tăng cường miễn dịch, tăng sức đề kháng cho cơ thể Mặc dù có khả năng thúc đẩy sức khoẻ to lớn nhưng các ứng dụng của nước cốt nhàu còn được hạn chế do mùi vị khó chịu

Do đó, việc bổ sung nước cốt nhàu vào sữa chua sấy là một cách tiếp cận đầy hứa hẹn để tăng tính ứng dụng, tăng khả năng chấp nhận của nước cốt nhàu, điều này cũng

có thể góp phần cải thiện các đặc tính dinh dưỡng của sữa chua sấy

2 Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài được tiến hành nhằm nghiên cứu xây dựng quy trình chế biến sữa chua từ nguyên liệu sữa bò (sữa tươi, sữa đặc) và nước cốt nhàu, thông qua các khảo sát các yếu tố của từng công đoạn chế biến để tìm các thông số tối ưu nhất, hoàn thiện quy trình sản xuất sữa chua sấy bổ sung nước cốt nhàu

Nội dung nghiên cứu bao gồm:

- Phân tích thành phần lý hoá của nguyên liệu

- Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ sữa đặc và sữa tươi không đường đến khả năng lên men và chất lượng sản phẩm

- Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung nước cốt nhàu đến khả năng lên men và chất lượng sản phẩm

- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lên men đến khả năng lên men và chất lượng sản phẩm

- Phân tích thành phần lý hoá của sản phẩm

3 Mục đích nghiên cứu

Đề xuất quy trình sản xuất sữa chua sấy bổ sung nước cốt nhàu, xác định các chỉ tiêu, tính chất cảm quan

4 Đối tượng nghiên cứu

Đề tài này nghiên cứu quy trình chế biến sữa chua bổ sung nước cốt nhàu từ hỗn

hợp sữa tươi, sữa đặc, nước cốt nhàu, sử dụng chế phẩm vi khuẩn lactic (Lactobacillus

bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus casei, Bifidobacterium longum)

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp vật lý, hoá học, sinh học, phương pháp xử lý số liệu như Excel,

6 Bố cục đồ án tốt nghiệp

Bố cục đồ án tốt nghiệp bao gồm các phần sau:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Kết luận và kiến nghị

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1.

1.1 Tổng quan về sữa chua

1.1.1 Khái niệm

Sữa chua (yogurt) là sản phẩm được lên men từ sữa chủ yếu nhờ nhóm vi khuẩn

lactic là Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus và một số vi khuẩn lactic tạo hương thơm đặc trưng cho sản phẩm như Lactobacillus casei,

Bifidobacterium longum và Lactobacillus acidophilus Quá trình chuyển hoá đường

lactose có trong sữa thành acid lactic, làm cho pH sữa giảm gây đông tụ casein trong sữa

Sữa lên men được phát hiện từ những người du mục vùng Mount Elbus Ngày nay, sữa chua là một sản phẩm rất phổ biến trên thế giới và tiêu thụ mạnh tại các nước vùng Địa Trung Hải, trung tâm châu Âu và châu Á [1]

1.1.2 Phân loại

Trên thị trường hiện nay, sản phẩm sữa chua rất đa dạng về chủng loại Cấu trúc và mùi vị sữa chua luôn được các nhà sản xuất thay đổi để phù hợp với thị hiếu và thói quen sử dụng của người tiêu dùng ở các nước khác nhau Sữa chua được phân loại như sau:

- Sữa chua truyền thống (Set type): Sản phẩm có cấu trúc gel mịn, trong quy trình sản xuất, sữa nguyên liệu 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 vào tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm

- Sữa chua dạng khuấy (Stirred type): Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá huỷ một phần do sự khuấy trộn cơ học Trong quá trình sản xuất, nguyên liệu được xử lý và cấy giống, lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là quá trình làm lạnh và rót sản phẩm vào bao bì Sữa chua dạng khuấy không có cấu trúc gel mịn và đồng nhất như sữa chua truyền thống

- Sữa chua uống (Drinking type) hay sữa chua dạng lỏng Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình bị lên men bị phá huỷ hoàn toàn Điểm khác biệt

là sau quá trình lên men sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc đồng hoá để phá

vỡ cấu trúc của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm

- Sữa chua 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 được đem đi xử lý và lạnh đông để tăng độ cứng cho sản phẩm rồi bao gói

- Sữa chua cô đặc (Concentrated yogurt): Quy trình sản xuất bao gồm các giai đoạn quan trọng như lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và bao gói sản phẩm Trong quá trình cô đặc, huyết thanh sữa được tách bớt ra khỏi sản phẩm

- Sữa chua khô (Kurut): Sữa chua sau khi sản xuất được sấy khô để bảo quản lâu hơn

Ngoài ra, sữa chua còn được phân loại dựa vào hàm lượng chất béo trong sản phẩm Lượng chất béo trong sữa chua 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, sữa chua có thể được chia thành ba nhóm sau:

- Sữa chua béo (Fat yogurt): Hàm lượng chất béo trong sản phẩm không thấp hơn 3%

- Sữa chua bán gầy (Patially skimmed yogurt): Hàm lượng chất béo nằm trong khoảng 0,5 – 3%

- Sữa chua gầy (Skimmed yogurt): Hàm lượng chất béo không lớn hơn 0,5% Ngày nay, để đa dạng hoá sản phẩm sữa chua trên thị trường, có thể bổ sung thêm hương liệu, chất màu thực phẩm, puree trái cây và trái cây tươi vào sản phẩm

1.1.3 Công nghệ sản xuất sữa chua

a Nguyên liệu

Sữa dùng để lên men sữa chua được lấy từ các nguồn động vật khác nhau, có thể là sữa bò, sữa cừu, sữa dê, sữa trâu và sữa ngựa được chế biến bằng nhiều phương pháp lên men lactic với tên gọi khác nhau

quốc gia vẫn là sữa bò Mặc dù việc chăn nuôi trâu sữa, dê sữa đã có ở nước ta khá lâu nhưng vì nhiều lý do nên sản lượng hai loại sữa này còn rất thấp Vì vậy cho đến nay

nguyên liệu chủ yếu cho ngành sữa Việt nam vẫn là sữa bò

Sữa chua có thể được sản xuất từ sữa tươi, sữa đặc, sữa bột dưới dạng sữa hoàn nguyên (Reconstituted milk) hoặc sữa tái chế (Recombined milk)

Sữa tươi sử dụng trong sản xuất sữa chua phải có chất lượng tốt Các yêu cầu quan trọng cho nguyên liệu sữa tươi như sau:

- Tổng số tế bào vi sinh vật trong sữa càng thấp càng tốt

- Không chứa thể thực khuẩn (bacteriophage)

- Không chứa kháng sinh (penicillin, streptomycin, )

- Không chứa các enzyme

- Không chứa dư lượng hoá chất có nguồn gốc từ quá trình tẩy rửa và vệ sinh dụng cụ và thiết bị đựng sữa

Bên cạnh đó, cần kiểm tra nghiêm ngặt các chỉ tiêu độ tươi, độ sạch, tổng chất khô, hàm lượng chất béo, cảm quan [2] Trong đó, hai chỉ tiêu hoá lý quan trọng của sữa nguyên liệu là hàm lượng chất béo và hàm lượng chất khô không béo (hiệu số giữa tổng số các chất khô và hàm lượng chất béo trong sữa) Lượng chất béo trong sữa sẽ được hiệu chỉnh nhờ quá trình chuẩn hoá để phù hợp với yêu cầu của sản phẩm Còn lượng chất khô không béo, theo quy định của WHO/FAO không được thấp hơn 8,2% [1]

Ngoài ra, còn có thể sử dụng thêm phụ gia và chất ổn định nhằm tạo trạng thái bền vững cho sữa chua khi lưu hành trên thị trường cũng như tạo dạng gel bền vững cho sản phẩm không tách pha [3] Ở Việt Nam, trong công nghiệp sản xuất sữa chua đặc sử dụng chất ổn định có mã hiệu 5846 có thành phần chủ yếu là pectin, gelatine, tinh bột biến tính, nhằm tạo cấu trúc ổn định cho sữa chua nhờ các khả năng cắt và oxy hoá mạch polysaccharide thành những mạch ngắn nên làm tăng khả năng keo hoá góp phần làm bền trạng thái gel của sản phẩm [3]

Một số sản phẩm sữa chua còn được bổ sung thêm nguyên liệu và chất màu trong quy trình sản xuất Tuỳ theo tình hình của mỗi giốc gia mà bảng danh mục các phụ gia hương liệu và màu được quy định có thể sẽ khác nhau

b Quy trình sản xuất sữa chua truyền thống

Hình 1.1 Quy trình sản xuất sữa chua truyền thống

c Thuyết minh quy trình sản xuất sữa chua truyền thống

Chuẩn hoá: mục đích nhằm hiệu chỉnh hàm lượng chất béo dao động trong khoảng 0,5 – 3,5% Nếu sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo thấp thì bổ sung thêm cream

Sữa nguyên liệu

vào Ngược lại, nếu hàm lượng béo cao có thể bổ sung thêm sữa gầy hoặc sử dụng quá trình ly tâm để tách béo ra khỏi sữa

Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô: Tăng hàm lượng chất rắn giúp cải thiện giá trị dinh dưỡng của sữa chua, cải thiện tính ổn định, giúp cấu trúc sữa chua cứng hơn Theo Bourgeois et al.1989, tổng hàm lượng chất khô tối ưu cho quá trình men trong sản xuất sữa chua là từ 14 – 16% [4] Thông thường sữa tươi có hàm lượng chất khô khoảng 11,5 – 12,7% Để tăng hàm lượng chất khô trong sữa tươi, có thể thực hiện các giải pháp sau:

- Cô đặc sữa trong điều kiện chân không để làm bay hơi đi một lượng nước nhất định thể tích sau quá trình cô đặc thường giảm đi từ 10 – 20% Khi đó, tổng

hàm lượng chất khô trong sữa sẽ tăng từ 1,5 – 3%

- Bổ sung thêm sữa bột gầy vào sữa tươi: hàm lượng bột sữa gầy sử dụng thường

không cao hơn 3% so với khối lượng sưa tươi

- Bổ sung sữa cô đặc và sữa tươi

- Xử lý sữa bằng phương pháp siêu lọc hoặc thẩm thấu ngược trên thiết bị phân riêng bằng membrane Dòng sản phẩm không qua màng thoát ra từ thiết bị phân riêng có hàm lượng chất khô cao sẽ được sử dụng để làm nguyên liệu sản xuất

sữa chua

Ngoài ra, có thể bổ sung bột whey, natri casein hoặc đường và các chất tạo ngọt như sucrose, glucose Không nên thêm đường lớn hơn 10% vào hỗn hợp sữa trước khi ủ, sự thay đổi áp suất thẩm thấu sẽ ảnh hưởng đến quá trình lên men

Bài khí: Hàm lượng chất khí hoà tan trong sữa nguyên liệu càng thấp càng tốt khi

đó hiệu quả các quá trình đồng hoá và thanh trùng sẽ tăng, các hợp chất bay hơi có mùi khó chịu trong sữa sẽ được tách bỏ và chất lượng sản phẩm sẽ tốt hơn Nếu như có bổ sung sữa gầy vào sữa tươi để thể hiện hàm lượng chất khô, sự khuấy trộn hỗn hợp sẽ làm tăng lượng khí hoà tan trong sữa Khi đó quy trình bắt buộc phải có quá trình bài khí

Đồng hoá: Để tránh hiện tượng tách pha của chất béo xảy ra trong quá trình lên men sữa và tăng độ đồng nhất cho sản phẩm Thông thường đồng hoá được thực hiện ở áp lực 200 – 250 bar, nhiệt độ sữa từ 65 – 70oC Trong quy trình công nghệ sản xuất sữa chua có hàm lượng chất béo thấp, các nhà sản xuất không nên bỏ qua giai đoạn đồng hoá sữa nguyên liệu, vì đồng hoá sẽ ảnh hưởng tốt đến cấu trúc micelle trong sữa và cải thiện cấu trúc gel của sản phẩm

Xử lý nhiệt: Tiêu diệt hoặc ức chế đến mức tối đa hệ vi sinh vật và các enzyme có trong sữa Ngoài ra, quá trình này còn làm biến tính sơ bộ các protein sữa, đặc biệt là whey protein Nhờ đó, trong quá trình lên men lactic, khối đông được hình thành với

cấu trúc ổn định, hạn chế sự thoát huyết thanh ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản sữa chua

Cấy giống: Để rút ngắn thời gian lên men và tiết kiệm lượng chế phẩm vi khuẩn cần dùng, tiến hành hoạt hoá vi khuẩn giống trên môi trường được pha chế từ bột sữa gầy Hàm lượng chất khô trong môi trường hoạt hoá dao động từ 9 – 12% Trước khi hoạt hoá giống, môi trường cần được thanh trùng ở 90 – 95oC trong 30 – 45 phút Giống vi khuẩn lactic sau khi hoạt hoá, được cấy vào bồn chứa sữa nguyên liệu với tỷ lệ tối thiểu là 0,5% và tối đa 7% Sau quá trình nhân giống hoặc hoạt hoá, nếu chưa sử dụng ngay thì cần làm lạnh giống để hạn chế gia tăng độ chua nhanh của canh trường Trường hợp giống được sử dụng trong 6 giờ tiếp theo cần làm lạnh ở nhiệt độ 10 -

12oC, nếu thời gian bảo quản giống dài hơn 6 giờ, nhiệt độ bảo quản nên được duy trì

là 1:1 hoặc 2:1 Khi tỷ lệ trực khuẩn cao hơn cầu khuẩn sẽ dẫn đến sữa chua có mùi chua nồng do độ acid quá cao Trong cùng một tỷ lệ vi khuẩn và thời gian lên men nhất định, khi ủ ở nhiệt độ 40oC, tỷ lệ Streptococcus và Lactobacillus là 4:1, trong khi

ở nhiệt độ 45o

C thì tỷ lệ đó là 1:2 Vì vậy, nhiệt độ tối ưu để lên men là 42 – 43oC với

tỷ lệ hai chủng là 1:1 đến 2:1 [2] 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 sữa chua thành phẩm Thông thường quá trình lên men kết thúc sau 2,5 – 3 giờ [4]

Khi quá trình lên men kết thúc, tiến hành làm lạnh để ổn định cấu trúc gel sản phẩm, tránh hiện tượng tách huyết thanh sữa, đồng thời làm chậm tốc độ sinh tổng hợp acid lactic của vi khuẩn Sản phẩm được đưa vào phòng lạnh về 18 – 20oC trong vòng

30 – 40 phút Cuối cùng hạ nhiệt độ xuống 4oC và bảo quản trong kho lạnh 2 – 4oC

1.1.4 Cơ sở lý thuyết về quá trình lên men sữa chua

a Hiểu biết chung về 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 cacbonhydrat và bài tiết acid lactic ra môi

trường Vi khuẩn lactic là nhóm lên men bắt buộc không chứa các xitocrom và enzyme catalaze 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 glucose 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

b 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 [1]

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 dehydrogenase 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:

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

c Cơ chế của quá trình lên men

Lên men lactic là quá trình chuyển hoá gluxit thành acid lactic nhờ hoạt động của các khuẩn lactic Tuỳ 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 [6]

- Lên men lactic đồng hình cho sản phẩm chủ yếu là acid lactic (80 – 90%) và rất

ít các sản phẩm khác

- Lên men dị hình cho sản phẩm chính là acid lactic (50 – 60%) cùng với số lượng lớn những sản phẩm khác như acid acetic, ethanol, CO2, diacetyl,

Đối với nhóm vi khuẩn lactic đồng hình như Lactococcus, các loài Streptococcus

thermopphilus,Lactobacillus bulgarcus, Lactobacillus helveticus, Lactobacilluslacts…

chu trình đường phân là con đường chính chuyển hoá glucose thành acid lactic, chỉ một lượng nhỏ acid pyruvic bị khử tạo thành acid acetic, ethanol, CO2, acetone Phương trình tổng quát quá trình lên men lactic đồng hình như sau:

C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi  2 CH3CHOHCOOH + 2 ATP Các vi khuẩn lactic dị hình như giống Leuconostoc do không có một số enzyme cơ bản của chu trình đường phân nên chúng chuyển hoá glucose giai đoạn đầu theo chu trình pentose phosphate và tạo ra sản phẩm trung gian là xylulose-5-phosphate Trong trường hợp này, chỉ có 50% lượng acid lactic được tạo thành và một lượng đáng kể các sản phẩm phụ như acid acetic, ethanol, CO2,… Phương trình tổng quát qus trình lên men lactic dị hình như sau:

C6H12O6 + ADP + Pi  CH3CHOHCOOH + C2H5OH + CO2 + ATP

Năng lượng

Các vi khuẩn lên men đồng hình thì thiếu enzyme phosphoketolase là một enzyme tồn tại trong các vi khuẩn lên men dị hình Mặt khác, các vi khuẩn lên men dị hình lại thiếu enzyme aldolaza có tác dụng phân cắt hợp chất fructose –1,6 diphosphat trong lên men đồng hình

Trong quá trình lên men lactic, ngoài sản phẩm acid lactic (lên men đồng hình), ethanol, CO2 (lên men dị hình), còn xuất hiện nhiều sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm phụ đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần hình thành mùi vị đặc trưng cho sản phẩm lên men, được thể hiện ở Bảng 1.2

Bảng 1.2 Hàm lượng của một số sản phẩm phụ từ quá trình lên men sữa chua được

Lactobacillus bulgaricus sinh tổng hợp ra Các loài vi khuẩn khi sinh trưởng tách biệt

trong sữa sẽ tạo ra khoảng 8 – 10 ppm actaldehyde, nhưng khi sinh trưởng cùng nhau, lượng actaldehyde tạo thành sẽ tăng đến hàm lượng mong muốn là 25 ppm hoặc cao hơn Ngoài ra, diacetyl cũng là một cấu tử hương quan trọng trong sữa chua mặc dù hàm lượng của nó thấp hơn (khoảng 0,8 – 1,5 ppm) Do vi khuẩn lactic không chuyển hoá được citrate nên diacetyl được sinh tổng hợp chủ yếu từ acid pyruvic có nguồn gốc

từ quá trình lên men đường [1]

d 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 Streptococus

Salivarus Thermophilus, Lactobacillus delbrueckii 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 Trong sữa chua có các hợp chất axetaldehyd và điaxetyl sinh ra bởi các khuẩn trong khi axeton sinh ra bởi các hợp chất lipid

Trong sản xuất sữa chua ta thường gặp các chủng vi khuẩn lactic quan trọng sau:

- Chủng Streptococcus thermophilus

Streptococcus thermophilus là cầu khuẩn có kích thước 0,7 – 0,9 m, phát triển tốt

ở nhiệt độ 37 – 40oC, có khả năng chịu nhiệt ở 65oC trong 30 phút, pH tối thích từ 6,6 – 6,8 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 [7], [8], [9], [10]

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

Hình 1.2 Streptococcus Thermophilus

- Chủng Lactobacillus bulgaricus và Lactobacillus acidophilus

Lactobacillus bulgaricus là vi khuẩn hình que có kích thước 0,8 – 1 m, phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 40 – 45oC trong môi trường có độ acid cao, pH tối thích là 5,2 –

5,6 Lactobacillus Bulgaricus thuộc nhóm vi khuẩn lên men đồng hình sản xuất 1,7%

D(-) acid lactic trong sữa [11], [9], [12]

Hình 1.3 Lactobacillus bulgaricus

Lactobacillus acidophilus là vi sinh vật độc đáo có nguồn gốc từ hệ vi sinh vật

đường ruột, tăng trưởng trong môi trường acid pH từ 5,5 – 6, nhiệt độ tối ưu 35 – 38oC (Ozbas, 2004) Chúng có khả năng lên men đường fructose, glutose, galactose,

mannose, trehalose, saccharose, esculin và maltose Lactobacillus acidophilus sản xuất

từ 0.3÷1.9% DL acid lactic Lactobacillus acidophilus có tác dụng kháng khuẩn do

hình thành các acid hữu cơ (acid lactic, acid acetic), H2O2 và các chất kháng sinh, giúp kiểm soát được các bệnh nhiễm trùng đường ruột, kháng acid mật và kháng sinh đối với các chủng E.coli trong phân và các mầm bệnh đường ruột khác

Hình 1.4 Lactobacillus acidophilus

Khối lượng nhỏ các sản phẩm phụ tạo thành các hợp chất thơm chủ yếu là các axetaldehyt do enzyme threonin thành axetaldehyt và glycerin Các sản phẩm phụ tiếp theo có thể là: axeton butanol 2 và chút ít axeton Các acid béo quan trọng nhất là các

acid axetic, propionic, butyric, isovaleric caproic Lactobacillus 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 Streptococcus thermophilus thì sự giảm hàm

lượng đường saccaroza thành đường hexoza như fructoza thì nhanh chóng hơn môi

trường chỉ có một chủng Streptococcus Thermophilus Điều này thể hiện vai trò gián tiếp của Lactobacillus Bulgaricus

- Chủng Lactobacillus casei

Lactobacillus casei là vi khuẩn được tìm thấy hệ thống tiêu hoá của người (chủ yếu

là ruột và miệng), thích nghi tốt ở độ pH rộng Lactobacillus casei là loại vi khuẩn

gram dương, không vận động, không cân bằng và âm tính catalase, nhiệt độ tối ưu

ở 30oC, không tăng trưởng ở nhiệt độ quá 45oC [13]

Hình 1.5 Lactobacillus casei

- Các chủng Bifidobacterium.ssp

Các vi khuẩn Bifidobacterium không thuộc nhóm Clostridium của các vi khuẩn

Gram dương giống như các vi khuẩn lactic khác Tế bào của vi khuẩn này có dạng hình que, hơi cong, có phân nhánh, không điển hình Mặc dù vậy người ta vẫn xem

chúng như là các vi khuẩn lactic vì có khả năng tạo ra phần lớn các vi khuẩn lactic trong quá trình lên men [14]

Bifidobacteria không phát triển trong môi trường sữa bò do trong sữa bò thiếu các

yếu tố sinh trưởng cần thiết như N_axetyl_D_glucozamin

Qua việc tìm hiểu về đặc điểm sinh trưởng và phát triển của các vi khuẩn có khả năng lên men tạo sữa chua ta thấy việc phối hợp một số chủng vi khuẩn lactic sẽ góp phần làm tăng khả năng lên men của sữa chua [15],

Bifidobacterium longum là một loài vi khuẩn Gram dương có dạng hình que Nó hiện diện tự nhiên trong đường tiêu hóa của con người Nhiệt độ tối ưu cho sự tăng trưởng là 37 – 41oC Tế bào không tăng trưởng ở nhiệt độ dưới 20oC và trên 46oC Giá trị pH tối ưu cho sự tăng trưởng là 6,5 – 7, không tăng trưởng ở pH thấp hơn 4,5 và pH

trên 8,5 Bifidobacterium longum có khả năng chuyển hoá các nguồn đường lactose,

sucrose, galatose

Hình 1.6 Bifidobacterium longum

e Các yếu tố ảnh hưởng đến lên men sữa chua

 Ảnh hưởng của pH môi trường

pH môi trường ảnh hưởng đến phát triển của vi khuẩn lactic, sự có mặt của ion H+ sẽ tác động lên tế bào theo nhiều cách:

- Ảnh hưởng trực tiếp lên bề mặt tế bào làm thay đổi sự tích điện trên bề mặt của màng từ đó dẫn đến độ hoạt độ của các enzyme bị giảm

- Nồng độ ion H+ ảnh hưởng đến độ phân ly của các chất dinh dưỡng trong môi trường lên men

- pH môi trường còn làm độ phân tán chất keo và độ xốp của thành tế bàokhoong đồng đều nên việc chống lại các tác động bên ngoài sẽ khác nhau dẫn đến làm thay đổi hình dạng của tế bào

Đối với các vi khuẩn lactic loại cầu khuẩn chịu ph kém hơn so với trực khuẩn Các vi khuẩn lên men lactic đồng hình, pH môi trường không ảnh hưởng đến sản

phẩm đặc trưng của quá trình lên men, còn đối với vi khuẩn lên men lactic dị hình thì ngược lại

Khi pH môi trường càng cao thì sản phẩm tạo thành chủ yếu là acid lactic Khi

pH môi trường thấp thì sản phẩm tạo thành ngoài acid latic còn có thêm acid acetic

và nhiều sản phẩm khác [16]

 Ảnh hưởng của nồng độ đường

Trong quá trình lên men, đường là nguồn carbon quan trọng để tích tụ acid lactic Nếu dịch sữa lên men không đủ lượng đường thì lượng acid tích tụ sẽ không

đủ để đạt mức yêu cầu về độ acid cần thiết của sản phẩm sữa chua, sản phẩm sẽ có

vị kém, chất lượng sản phẩm không tốt, dễ hư hỏng trong quá trình bảo quản Tuy nhiên, nếu hàm lượng đường quá nhiều sẽ ức chế sự phát triển của vi khuẩn lactic

do áp suất thẩm thấu tác động vào thành tế bào vi khuẩn

Đường giúp tạo vị cho sản phẩm, duy trì sự sống và điều hoà các quá trình chuyển hoá trong tế bào vi khuẩn Nguồn đường quan trọng cung cấp cho vi khuẩn

là lactose, hầu hết các vi khuẩn lên men lactic đều có enzyme lactase để thuỷ phân lactose thành glucose và galatose Đường được bổ sung vào quá trình lên men dưới dạng đường thực phẩm glucose hay saccharose, mật ong, sữa cô đặc, syrup,

 Ảnh hưởng của sự hiện diện oxy

Vi khuẩn lactic là vi khuẩn hô hấp yếm khí, chỉ hoạt động tốt trong môi trường không có oxy hoặc có thể một ít oxy Nếu môi trường có nhiều oxy thì vi khuẩn lactic sẽ bị giảm hoạt động, đồng thời tạo điều kiện tốt cho vi sinh vật khác gây hư hỏng sản phẩm như: vi khuẩn acetic, nấm men, nấm mốc, [1]

 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men

Nhiệt độ không chỉ ảnh hưởng đến cường độ phát triển mà còn ảnh hưởng đến khả năng phát triển của vi khuẩn lên men lactic Nhiệt độ có thể kìm hãm sự phát triển các vi sinh vật có lợi trong lên men hoặc tiêu diệt, tạo điều kiện cho vi sinh vật có hại làm hư hỏng sản phẩm Nhiệt độ quá cao hay quá thấp sẽ ức chế quá trình lên men của vi khuẩn lactic Ngoài ra, lượng acid lactic sinh ra cũng thay đổi tuỳ theo nhiệt độ lên men

Điều chỉnh nhiệt độ lên men thích hợp sẽ giúp rút ngắn thời gian lên men, hạn chế sự nhiễm của vi sinh vật lạ đồng thời tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt

 Ảnh hưởng của các chất khoáng

Nhu cầu muối khoáng và các nguyên tố vi không lớn cho quá trình lên men lactic, do đó không cần bổ sung thêm từ ngoài vào mà chỉ cần sử dụng những chất

có sẵn trong nguyên liệu sữa Tuy nhiên, nồng độ muối NaCl trong môi trường lên

men không được quá 6% vì sẽ tiêu diệt vi khuẩn lactic, ức chế quá trình lên men diễn ra

1.1.5 Thành phần hoá học và chỉ tiêu chất lượng sữa chua

a Thành phần hoá học

Sữa chua có giá trị dinh dưỡng cao do các chất dinh dưỡng đã chuyển hoá từ các dạng phức tạp thành đơn giản, giúp cơ thể dễ hấp thu Đồng thời, sữa chua cung cấp gần như đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể, phù hợp với mọi lứa tuổi Thành phần dinh dưỡng sữa chua được thể hiện ở Bảng 1.3

Bảng 1.3 Thành phần dinh dưỡng trong 100g sữa chua [17]

b Chỉ tiêu chất lượng sữa chua

 Chỉ tiêu cảm quan sữa chua được quy định trong Bảng 1.4

Bảng 1.4 Các chỉ tiêu cảm quan của sữa chua [18]

Màu sắc Màu trắng sữa hoặc màu đặc trưng của phụ liệu bổ sung

Mùi vị Đặc trưng cho từng loại sản phẩm

Trạng thái Mịn, đặc sệt

 Chỉ tiêu hoá lý sữa chua được quy định trong Bảng 1.5

Bảng 1.5 Chỉ tiêu hoá lý của sữa chua [18]

Sữa chua Sữa chua tách béo

một phần Sữa chua gầy Hàm lượng chất khô không béo,

Hàm lượng chất béo, % khối

 Chỉ tiêu vi sinh của sữa chua được quy định trong Bảng 1.6

Bảng 1.6 Chỉ tiêu vi sinh của sữa chua [18]

Không xử lý nhiệt Xử lý nhiệt

Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuẩn lạc

Salmonella, số vi khuẩn trong 25 g sản phẩm 0 0

Nấm men và nấm mốc, số khuẩn lạc trong 1

 Chỉ tiêu các chất nhiễm bẩn – hàm lượng kim loại nặng của sữa chua được quy

định ở Bảng 1.7

Bảng 1.7 Chỉ tiêu các chất nhiễm bẩn – hàm lượng kim loại nặng của sữa chua [18]

1.1.6 Tác dụng của sữa chua đối với sức khoẻ con người

Ngoài các chất dinh dưỡng như protein, lipid, carbonhydrat, trong sữa chua còn chứa đầy đủ các vitamin, các chất kháng thể có ý nghĩa trong điều trị một số bệnh [17] Một số lợi ích của sữa chua:

- Tốt cho đường ruột: sữa chua là loại thực phẩm dễ tiêu hoá và có tác dụng kích thích sự tiết dịch vị, kích thích trao đổi chất, hệ vi khuẩn lactic có tác dụng khống chế sự phát triển của vi sinh vật gây thối ở ruột

- Giảm béo: sữa chua rất giàu calcium, là liều thuốc giảm béo hiệu quả Calcium

từ sữa bò có ảnh hưởng lên hoạt động của các tế bào mỡ, giúp chúng chuyển hoá thành năng lượng, vi khuẩn probiotic trong sữa chua là sự hấp thu cholesterol trong máu

- Giúp xương chắc khoẻ: lượng calcium trong sữa chua cũng tương đương với sữa tươi, giúp bổ sung nhu cầu khoáng chất cần thiết hằng ngày cho phát triển

hệ xương, răng và phòng chống loãng xương

- Tăng cường hệ miễn dịch: sữa chua kích thích cơ thể sản xuất các chất kháng sinh giúp cơ thể chống lại các bệnh do virus gây ra: viêm mũi dị ứng, cảm lạnh, cảm cúm

1.2 Tổng quan về công nghệ sấy thăng hoa

1.2.1 Lý thuyết về sấy thăng hoa

Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy trực tiếp từ trạng thái rắn biến thành trạng thái hơi nhờ quá trình thăng hoa

Để tạo quá trình sấy thăng hoa, vật liệu phải được làm lạnh dưới điểm ba thể - nước tồn tạo đồng thời ở ba thể: thể rắn, thể lỏng và thể hơi Từ đó vật liệu sấy nhận được nhiệt lượng để ẩm từ trạng thái rắn trực tiếp thăng hoa lên thể khí và được thải ra môi trường [19]

1.2.2 Quá trình sấy thăng hoa

Chia làm ba giai đoạn:

- Giai đoạn cấp đông: Trong giai đoạn này vật liệu sấy được cấp đông, nhiệt độ sản phẩm giảm xuống từ -10oC  -50oC Trong khoảng thời gian ngắn để đảm bảo chất lượng sau khi sấy Đồng thời trong giai đoạn này không gian của bình thăng hoa được hút chân không và áp suất trong bình giảm làm cho một lượng

ẩm trong sản phẩm giảm và thoát ra ngoài Như vậy kết thúc giai đoạn này nhiệt

độ của vật liệu sấy giảm xuống điểm ba thể và áp suất trong bình thăng hoa cũng như áp suất của điểm ba thể

- Giai đoạn thăng hoa: Lúc này chế độ nhiệt trong buồng sấy đạt điều kiện thăng hoa Ẩm trong sản phẩm sấy sẽ bốc hơi vào môi trường không thông qua trạng thái lỏng Phần lớn nhiệt lượng nhận từ tấm bức xạ dùng để biến thành nhiệt ẩn thăng hoa Khi nhiệt độ tăng đến 0oC thì quá trình thăng hoa kết thúc Ở giai đoạn này hàm ẩm trong sản phẩm giảm nhanh Nước thăng hoa khỏi sản phẩm được ngưng tụ vào một giàn ngưng có nhiệt độ nhỏ hơn -40o

có thể nâng lên các mức khác nhau Hàm ẩm giai đoạn này giảm chậm dần do nước liên kết còn lại trong sản phẩm bền vững [19]

1.2.3 Hệ thống sấy thăng hoa

1.2.3.1 Cấu tạo hệ thống sấy thăng hoa

Thiết bị sấy thăng hoa gồm các phần chính sau [20]

- Hệ thống làm lạnh: Làm lạnh sản phảm sấy đến nhiệt độ yêu cầu Hệ thống làm lạnh này là một hệ thống cấp đông theo nhiều kiểu khác nhau Sản phẩm sấy thăng hoa tốt hay không phụ thuộc vào hệ thống này Thời gian cấp đông ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm Cấp đông càng nhanh càng tốt nhằm mục đích là các tinh thể đá hình thành nhỏ làm cho mô tế bào không bị phá huỷ

- Bộ phận cấp nhiệt: Tạo ra động lực cho quá trình sấy (vì quá trình thăng hoa vật liệu sấy thu nhiệt rất nhiều) Vì là buồng chân không nên cấp nhiệt chủ yếu bằng bức xạ, dùng sóng viba, tia hồng ngoại, sóng cao tần

- Bình ngưng hoá đá: Có nhiệm vụ ngưng tụ hơi ẩm thoát ra và làm đóng băng

ẩm này trong quá trình sấy nhằm đảm bảo tuổi thọ cho máy hút chân không Nhiệt độ của dàn bốc hơi trong buồng hoá đá được tính sao cho đóng băng hơi nước thành rắn và xả đá khi quá trình sấy đã hoàn tất

- Bơm chân không: Có nhiệm vụ tạo chân không cho bình thăng hoa, trong quá trình sấy sẽ hút lượng không khí thoát ra từ vật liệu sấy nhằm duy trì chế độ sấy Việc tạo ra và duy trì hoạt động tốt cho bơm chân không phụ thuộc rất lớn vào buồng hoá đá

Hình 1.7 Thiết bị sấy thăng hoa

1.3 Tổng quan về sữa bò

Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức

ăn để nuôi sống động vật non Từ xa xưa con người đã biết sử dụng sữa từ các động vật nuôi để chế biến thành nhiều loại thực phẩm quý giá Hiện nay, ngành công nghiệp

chế biến sữa trên thế giới tập trung sản xuất trên ba nguồn nguyên liệu chính là sữa bò, sữa dê và sữa cừu Ở nước ta, sữa bò là nguồn nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghiệp sữa

1.3.1 Đặc điểm và tính chất

Sữa là chất lỏng đục, độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng  - caroten có trong chất béo sữa sữa bò thường có màu trắng đến vàng nhạt Sữa tách béo thường trong hơn và ngả màu xanh nhạt Sữa bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò được thể hiện ở Bảng 1.8

Bảng 1.8 Chỉ tiêu vật lý của sữa bò [1]

Bảng 1.9 Hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng) [1]

Các thành phần chính Khoảng biến thiên Giá trị trung bình

1.3.3 Sữa bò tươi tiệt trùng

Sữa tiệt trùng là một trong những sản phẩm chế biến từ sữa tươi và được xử lý nhiệt

ở nhiệt độ rất cao (trên 100oC), nhờ đó toàn bộ hệ vi sinh vật và enzyme có trong sữa

bị vô hoạt Sữa tiệt trùng được bảo quản ở nhiệt độ phòng Thời gian bản quản sản phẩm có thể kéo dài từ 3 đến 6 tháng

Nguyên liệu được sử dụng trong sữa tiệt trùng phải có chất lượng rất tốt Ngoài yêu cầu cơ bản về chỉ tiêu vi sinh, hoá lý và cảm quan, còn phải quan tâm đến thành phần serum – protein trong sữa tươi Hàm lượng của chúng dao động 0,1 – 0,4 g/l Đây là những protein kém bền nhiệt Một số phân tử serum – albumin dễ bị đông tụ khi xử lý sữa ở nhiệt độ cao Do đó để sản xuất sữa tiệt trùng, hàm lượng serum – protein không được vượt quá 0,4 g/l

Ngoài ra, các nhà sản xuất cần chú ý đến hệ vi sinh vật trong sữa tươi, đặc biệt là các vi sinh vật có khả năng sinh bào tử và enzyme bền nhiệt Chúng sẽ ảnh hưởng đến chế độ tiệt trùng và mức độ vô trùng công nghiệp của sản phẩm [1]

Hình 1.8 Sữa tươi nguyên chất TH True Milk Bảng 1.10 Thành phần dinh dưỡng trong 100 ml của sữa tươi nguyên chất

- Sữa cô đặc không có bổ sung thêm đường saccharose trong quá trình chế biến, được gọi tắt là “sữa đặc không ngọt” (Unsweetented condensed milk)

- Sữa cô đặc có bổ sung thêm đường saccharose trong quá trình chế biến, được gọi tắt là “sữa đặc có đường” hay “sữa đặc ngọt” (Sweetented condensed milk) [1]

- Thời gian bảo quản sản phẩm kéo dài, sản phẩm có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng

- Tiết kiệm được chi phí cho việc vận chuyển và kho chứa sản phẩm

- Phục vụ cho đối tượng người tiêu dùng ở xa nơi thu hoạch và chế biến sữa

- Ngoài ra, sữa cô đặc còn là nguyên liệu cho một số ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm

1.4 Tổng quan về quả nhàu

1.4.1 Giới thiệu chung

Cây nhàu, hay còn gọi là cây ngao, giàu, nhàu núi, có tên khoa học là Morinda

Citrifolia L (noni), năm trong hệ thống phân loại sau:

Nhàu có nhiều tên gọi khác nhau tùy theo mỗi vùng miền, đất nước nhưng phổ biến

vẫn là Green morinda, Indian mulberry, Noni, Tahitian Noni và Cheese fruit Ngoài ra nhàu còn được gọi với cá khác nhau: Awl tree (Australia, India, Malaya, Polynesia), Fromager, Murier Phap), Noni (Hawaii, Polynesia, Samos), Nono (Tahitian), Nonu (Tongan), Nona, Mengkudu (Malaysia), Nino (Philippines) [21], [22], [23] Đây là cây

lưu niên, mọc tự nhiên ở những nơi ẩm thấp dọc bờ sông bờ suối Ở Việt Nam cây mọc chủ yếu ở miền Nam từ Quảng Bình trở vào, không thấy mọc tự nhiên ở miền Bắc Trên thế giới cây nhàu thấy ở nhiều nước như Thái Lan, Ấn Độ, Malaixia, đặc biệt được trồng rất nhiều ở quần đảo Tahiti thuộc các nước vùng Trung Mỹ [24], [25], [26]

1.4.2 Đặc điểm nhận dạng

Cây nhàu là cây thân mộc, cao từ 6-8m Thân có nhiều cành to, cành non mập, có 4 cạnh rõ, màu lục hoặc nâu nhạt Cành non màu xanh, tiết diện vuông, có rãnh, nhẵn; cành già tiết diện tròn, màu nâu xám

Lá mọc đối, hình bầu dục dài 12-30 cm, rộng 6–15 cm, mép uốn lượn, lá màu xanh bóng đậm ở mặt trên, mặt dưới nhạt hơn Bìa lá hơi dợn sóng Gân lá hình lông chim, nổi rõ ở mặt dưới, 6-7 cặp gân phụ Cuống lá 1–2 cm Lá kèm nằm giữa 2 lá mọc đối, hình xoan, cao 1-1,5 cm, màu xanh nhạt

Cụm hoa là đầu hình tròn hay hơi bầu dục, ở ngoài nách lá Trục cụm hoa hình trụ, màu xanh, nhẵn, dài 1–2 cm Đáy cụm hoa có 3 phiến hẹp, dài 5–8 mm Hoa đều, lưỡng tính, mẫu 5 Đài hoa là một gờ tròn Cánh hoa 5, ống tràng hình phễu, màu xanh nhạt, cao 7–12 mm; bên trong có nhiều lông trắng; 5 thùy dài khoảng 5–8 mm, màu trắng, hình bầu dục đầu nhọn, đỉnh có phụ bộ là một mấu nhỏ cong vào trong Khi hoa

nở các thùy cong xuống phía dưới; tiền khai van Nhị 5, bằng nhau, rời, gắn ở phần loe của ống tràng xen kẽ với các cánh hoa, chỉ nhị rất ngắn Bao phấn hình đầu tên, màu