Công nghệ sản xuất bơ

Công nghệ sản xuất bơ tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kinh t...

Trường Đại Học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa Học Ứng Dụng-Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học

Lớp 07SH1D



Giáo viên hướng dẫn

Nguyễn Thị Cẩm Vi

Nhóm thực hiện:

VÕ HUỲNH HỒNG ÂN

TRẦN THỊ BẠCH KIM

BÙI THỊ NGỌC LAN

NGUYỄN THỊ ÁNH NGUYÊN

Mục Lục:

I>Sơ lược về ngành sản xuất bơ.

1 Phân loại bơ.

2 Lịch sử ngánh sản xuất bơ.

II>Nguyên liệu sản xuất.

1 Cream.

2 Các vi sinh vật.

3 Phụ gia.

III>Quy trình sản xuất.

1 Quy trình sản xuất bơ lên men:

A Quá trình thu nhận Cream từ sữa.

B Thanh trùng Cream.

C Cấy giống vi sinh vật vào Cream.

D.Lên men(ủ chin) và sử lý nhiệt-lạnh.

E Quá trình tạo hạt.

F Đóng gói sản phẩm.

2 Quy trình sản xuất bơ không lên men.

IV>Sản phẩm và tiêu thụ,bảo quản,biến đổi về mùi và vị

A Các chỉ tiêu chính.

B Tiêu thụ.

C Bảo quản.

D.Biến đổi về mùi và vị.

V>Hiệu suất của quá trình sản xuất bơ:

Thứ tự trình bài:

- ĐỖ TRỌNG LUÂN:Phần sơ lược về bơ và nguyên liệu sản xuất.

- HUỲNH QUANG MINH: Quá trình thu nhận Cream,thanh trung Cream,cấy giống VSV, lên men tạo hạt.

- LÊ MẠNH LONG: Sử lý nhiệt lạnh ,quá trình tạo hạt ,quy trình sản xuất bơ không lên men.

- NGUYỄN THỊ PHƯƠNG LY: Phần còn lại

I Sơ lược ngành sản xuất bơ.

1 Phân loại bơ.

- Bơ làm sản phẩm chế biến từ chất béo của sữa hàm lượng chất béo trong bơ rất cao chiếm khoản 80% khối lượng sản phẩm.Có nhiều phương pháp phân loại bơ

+ Theo byluund Gosta(1995) bơ gồm 2 loại chính như sao:

Bơ ngọt hay bơ không lên men:trong quá trình sản xuất bơ không có quá

trình lên men lactic

Bơ chua hay bơ lên men:qúa trình sản xuất cơ quá trình lên men lactic.

+ Phân loại theo lượng muối trong bơ gồm:

Bơ không chứa muối(lượng NaCl<0,2%).

Bơ chứa muối(lượng NaCl>0,2%).

2 Lịch sử ngành sản xuất bơ

Theo nhiều nghiên cứu bơ được con người sản xuất từ rất lâu nhưng chủ yếu là ở vùng Địa Trung Hải Con người làm bơ từ nguyên liệu chình là váng sữa của cừu hoặc dê theo phương pháp thủ công là chính’Đến năm 1879 bơ được đưa vào sản xuất công nghiệp với sự ra đời của thiết bị chất béo.Đến năm

1890 người ta đã sử dụng canh trường vi khuẫn lactic trong sản xuất bơ

II Nguyên liệu sản xuất.

1 Cream.

- Nguyên liệu chính trong sản xuất bơ là cream Các nhà máy sản xuất bơ có thể thu cream từ nguyên liệu sữa tươi bằng phương pháp li tâm hoặc thu mua cream từ các nhà máy chế biến sữa khác Trên thị trường hiện này hàm lượng chất béo trong cream thường dao động trong khoảng 35-40%

- Để đánh giá chất lượng cream, người ta dựa vào ba nhóm chỉ tiêu; cảm quan, hoá lí và vi sinh

+Trong nhóm chỉ tiêu cảm quan, mùi và vị cream là hai chỉ tiêu quan trọng nhất.cream không được có mùi lạ đặc biệt là mùi ôi do chất béo bị oxy hóa + Đối với các chỉ tiêu lí hóa, người ta thường quan tâm đến chỉ số iốt của cream Nếu chỉ số iôt quá cao (lớn hơn 42) bơ thành phẩm sẽ có cấu trúc rất mềm Ngược lại nếu chỉ số iốt quá thấp (nhỏ hơn 28) bơ sẽ cứng và khó quết lên bánh khi sử dụng

+ Ngoài ra, với sản phẩm bơ lên men, nguyên liệu cream không được chứa các chất kháng sinh và không được nhiễm các chất tẩy rửa công nghiệp Nhưng chất này sẽ ức chế sự hoạt động của vi khuẩn lactic và kéo dài thời gian lên men Hơn nữa, hàm lượng trao đổi chất do giống vi khuẩn tạo ra sẽ không cân đối và ảnh hưởng không tốt đến hương vị của sản phẩm

Hàm lượng VSV trong cream càng thấp càng tốt Người ta thường chú ý đến nhóm vi khuẩn ưa lạnh vì chúng có khả năng sinh tổng hợp enzime lipase chịu nhiệt trong quá trình thanh trùng cream, hầu hết các VSV bị tiêu diệt Nhưng Lipase từ vi khẩn ưa lạnh có thể giữ được hoạt tính ở 100oC Enzime này xúc tác quá trình thủy phân chất béo, làm thay đổi thành phần chất béo trong nguyên liệu

2.Vi sinh vât.

- Trong sản xuất bơ lên men, ngươi ta sử dụng vi khuẩn lactic LD Thường

gặp nhất là Streptococcus diacetylactic và Leuconostoss citrovorum Trong

quá trình lên men, ngoài acid lactic, chúng sinh tổng hợp các hợp chất dễ bay hơi aldehyde acetic, diacetyl,acetoin… Các hợp chất này sẽ tạo cho sản phẩm bơ hương vị đặc trưng

3 Các chất phụ gia.

- Chất màu: màu sắc của bơ do các hợp chất carotenoides có trong cream

nguyên liệu quyết định Thông thường vào mùa đông hàm lựơng các hợp chất trên trong sữa giảm so với mùa hè nên bơ thành phẩm có màu nhạt hơn Người

ta cho phép sử dụng một số chất màu thực phẩm trong sản xuất bơ.Một số chất màu điển hình như:

-Chlorophylle(E140

- Muối Nacl: Muối được dùng để cải thiện hương vị ngoài ra nó còn đóng vai trò bao quản, cải thiện sự bền chặt trong bơ

-Các gia vị khác: để đa dạng hoá các sản phẩm bơ trên thị trường, nhà sản xuất có thể sử dụng một số gia vị khác Việc lựa chọn gia vị phụ thuộc thị hiếu

người tiêu dùng và quy định của mỗi nước Ví dụ: Người ta cho sử dụng nhũng gia vị như tiêu, tỏi, mùi tây, củ đinh hương…trong sản xất bơ

III>Quy trình công nghệ:

1 Quá trình sản xuất bơ lên men:

Cream

Thanh trùng và loại bỏ khí

Vi khuẩn lactic

Nhân giống

Lên men (ủ chín)

Tạo hạt bơ(churning)

và xử lý

Muối

và

phụ gia

Sữa gầy

Bao gói

Tách

Cấy Giống Sữa

Thành phẩm

Sữa gầy

Sơ đồ công nghệ sản xuất bơ

A Quá trình thu nhận Cream từ sữa.

- Sữa nguyên liệu sau khi thu nhận sẽ được thanh trùng ở 630C.Sau dó Cream thu nhận được tách axit bằng phương pháp ly tâm hoặc đổ lắng sữa một cách đột ngột Sau đó sữa được đưa vào máy đánh Cream để thu nhận Cream đưa vào sản xuất

+Phương pháp tách Cream tự nhiên:thường dịch sữa khi ở trạng thái

tĩnh các hạt chất béo sẽ tự nỗi lên trên bề mặt sữa.Tốc độ nổi lên này được xác định bởi công thức của Stokes:

1 D2(P – p)g V= x

18 N

Trong đó: V:tốc độ của sự phân tách của chất béo

P:thể tích của khối sữa p:thể tích của khối chất béo

g:gia tốc trọng trường

N:độ nhơt động học của sữa.

D:đướng kính của hạt cầu béo

+Phương pháptách li tâm:qua trình tách ly tâm này dựa trên nguyên lýlà

các lực sẽ tác động lên cầu béo theo công thức:

F=1/6πD3(P – p)ω2L Trong đó: D:đướng kính của khối cầu béo

P và p:thể tích của khối sữa tách Cream và thể tích Cream tách đựoc

ω:tốc độ góc quay

L: khoảng cách từ cầu béo đến trục quay thiết bị

Cần biết rằng thiết bị ly tâm có tốc độ khác nhau nên khoảng cách giữa các hạt với trung tâm của thiết bị cũng khác nhau Do phương pháp tách Cream

tự nhiên rất lâu nên phương pháp ly tâm la phương pháp được sử dụng chính trong quá trình tách Cream hiện nay của các công ty sản xuất BƠ

B.Thanh trùng và loại bỏ khí của Cream.

-Mục đích của việc thanh trùng: phá hủy các cấu trúc của VSV gây bệnh.Làm cho các Enzym lipaza từ VSV không có khả năng hoạt động được ở nhiệt độ cao.Giải phóng 1 số chất có khả năng oxi hóa gây các mùi bất thường

-Từ những bồn chứa trung gian, kem đi đến sự Pasteur hóa tại một nhiệt

độ (của) 950C hoặc hơn Nhiệt độ cao được cần phá hủy những men và những vi sinh vật cực nhỏ làm suy yếu chất lượng bảo quản bơ Việc thanh trùng đồng thời tạo mùi vị đặc trưng cho Cream.Mùi vị này phụ thuộc vào thời gian thanh trùng và lượng axit có trong Cream

-Nếu tăng nhiệt độ và thời gian thanh trùng thì hiệu quả của quá trình sẽ tăng Tuy nhiên Cream sẽ có mùi nấu và ảnh hưởng xấu đến chất lượng bơ thành phẩm

-Trong trường hợp cream có mùi lạ do các loại khí người ta sử dụng phương pháp bài khí trong điều kiện chân không để tách các cấu tử dễ bay hơi ra khỏi cream.Quá trình bài khí sẽ được kết hợp thực hiện cùng với quá trình thanh trùng cream Đầu tiên cream sẽ được bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng để gia nhiệt lên 78oC Tiếp theo, cream được đưa vào bồn chân không để thực hiện quá trình bài khí Áp lực chân không cầu được hiệu chỉnh sao cho nhiệt độ sôi của cream trong bồn dao động quanh giá trị 62oC Khi đó, các cấu tử

dễ bay hơi sẽ được tách ra khỏi cream Cuối cùng cream được đưa trở lại hệ thống trao đổi nhiệt bảng mỏng để gia nhiệt tiếp lên đế 95oC rồi làm nguội

-Phương pháp khử mùi thường dung hiện nay là phương pháp A.P.V.Phương pháp này cho phép loại bỏ các thành phần bay hơi có mùi nhờ hơi nước của thiết bị.Thiết bị nay tiến hành đồng thời công đoạn đun nóng ,khử mui và làm lạnh từng phần theo sơ đồ sau:

C Cấy giống vi sinh vật.

- Nhân giống VSV: Môi trường nhân giống phổ biến nhất là sữa gầy.Trước khi nhân giống, sữa gầy được thanh trùng ở 90-95oC trong thời gian 15÷30 phút Quá trình nhân giống được thực hiện ở 20oC Số lượng tế bào có thể lên đến109 tế bào/m

- Cấy giống: Lượng giống VSV cấy vào cream trong sản xuất bơ phụ thuộc vào chỉ số iod của nguyên liệu và nhiệt độ, loaị giống cấy lên men Tỷ lệ giống cấy thường khoảng 1-7% (v/v).Việc cấy giống thường được thực hiện ở

pH 5.5 tại 210C trong 12-15h

D.Sử lý nhiệt và lên men(làm chin):

-Giai đoạn lên men này làm cho sản phẩm bơ có mùi đặc trưng.Sự khác nhau về mùi đặc trưng phụ thuộc vào giai đoạn làm chin này.Nếu bơ chỉ được làm chin bởi phương pháp đánh Cream thì bơ không có mùi thơm Và ngược lại,nếu quá trình làm giảm bớt độ Axit trong khối Cream trước khi đanh Cream thì hương thơm tăng đáng kể

-Dựa vào sự tạo thành hương vị của bơ thì hương vị bơ hình thành bởi 2 tác nhân chính là: Sự có mặt của VSVđể tạo ra các sản phẩm lên men.Tác dụng của các phản ứng hóa họclàm thành phần của bơ khác với nguyên liệu tạo ra bơ

- Quá trình lên men được thực hiện trong thiết bị hình trụ, có cánh khuấy

và bộ phận hiệu chỉnh nhiệt độ Vi khuẩn lactic sẽ sinh tổng hợp acid lactic và sản phẩm trao đổi chất tạo độ chua và hương vị đặc trưng cho cream Tốc độ acid hóa cream và chế độ xử lí nhiệt sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc bơ thành phẩm

- Quá trình sử lí nhiệt: Mục đích của quá trình xử lý nhiêt-lạnh là kết tinh một lựợng chất béo trong cream Do cream chứa hổn hợp chất béo có điểm nóng chảy khác nhau nên nhiệt độ kết tinh của chúng cũng khác nhau Tốc độ kết tinh

và độ tinh khiết của các tinh thể sẽ phụ thuộc vào chế độ xủ lý nhiệt Quá trình

xử lí này phu thuộc độ đông đặc của chất béo

+ Chất béo có độ đông đặc cao:

+ Chất béo có độ đông đặc trung bình:giá trị iond>39 chu trình nhiệt từ

150C trở xuống

+Chất béo có độ đông đặc thấp:giá trị iond >39-40;Sau khi thanh trung

sẽ được làm lạnh xuống 200C ,để lên men trong 5h rồi làm lạnh xuống 80C nếu giá trị iond là 39-40; làm lạnh xuống 60C nếu giá trị iond <41

Bảng tóm tắt qúa trình xử lý nhiệt

Chỉ số iod Chế độ xử lý nhiệtlạnh (0C)

Lượng giống cấy(%v/v)

<28 28-29 30-31 32-34 35-37 38-39

>40

8-21-20 8-21-16 8-20-13 6-19-12 6-7-11 6-15-10 20-8-11

1 2-3 5 5 6 7 5

F Quá trình tạo hạt:

- Sau khi sử lí nhiệt sản phẩm được bơm vào thùng đánh Cream để đánh nhuyễn,nhàu trộn và tách nước, sữa bơ thêm muối và các phụ gia khác.Qua trình này có thể xử dụng 2 thiết bị:thiết bị gián đoạn và thiết bị liên tục.Máy tách kem kem thương mại được giới thiệu ở chỗ cuối của thế kỷ 19, thùng kem liên tục đã được thương mại hóa bởi giữa thế kỷ 20

+Một số thùng đánh cream đơn giản được sử dụng ở những năm 1907 ,

1920 và thùng khuấy cơ khí

+Thiết bị gián đoạn:Có thể tích khoảng 8000-12000 lít Lượng Cream cho vào chiếm khoảng 40-50% thể tích ,phần trống còn lại dành cho việc hoạt động của thiết bị khuấy.Trong quá trình khuấy Cream sẽ đồng nhất phần sữa còn lại sẽ bị tách ra

Tiếp theo giai đọan tách sữa bơ ra khỏi thiết bị, người ta thường dùng nuớc vô trùng để rửa các hạt bơ nhằm lọai bỏ các hợp chất hòa tan trong sữa bơ còn bám trên bề mặt các hạt bơ Sau đó là đến giai đọan tách nước và bổ sung thêm muối.các hạt bơ sẽ được nén ép để tạo thành một khối đồng nhất Ở giai đọan này nước sẽ được phân bố dưới dạng những hạt rất mịn trong tòan bộ khối

bơ mà ta không nhìn thấy được chúng bằng mắt thường, một hệ nhũ tương mới

“nước/dầu” được hình thành Các nhà sản xuất sẽ kiểm tra và hiệu chỉnh độ ẩm cho khối bơ

+ Thiết bị liên tục:phương pháp nay được giới thiệu vào thế kỹ 19,tuy nhiên

do có nhiều nhược điểm nên không được ứng dụng.Đến những năm 40 được cait

tiến lại và trở thành chu trình mang nhiều lợi ít về kinh tế.Sản phẩm tạo thành có

độ ẩm <0.1%.Hiệu xuất của thiết bị vào khoảng 200-5000kg/h với bơ chua và 200-10000kg/h với bơ ngọt Thiết bị gồm các bộ phận sau:

Vùng tạo hạt bơ: Là một bộ phận hình trụ ngang có các thanh đập

thực hiện chuyển động xoay Tốc độ thanh đập dao động 0÷1400 vòng /phút và

có thể hiệu chỉnh được Quá trình tạo hạt bơ diễn ra trong thời gian rất ngắn và chỉ vài giây Ta cần chọn nhiệt độ thích hợp cho các thanh đập để

các hạt bơ đạt được kích thước mong muốn Độ ẩm của bơ và lượng chất béo trong sữa bơ cũng phụ thuộc vào tốc độ xoay của các thanh đập

Vùng tách hạt bơ và sữa bơ :Vùng này có dạng hình trụ nằm ngang có

thể xoay quanh trục của nó và được chia thành hai khu vực:

-Khu vực 1: Có bố trí các tấm ngăn để thực hiện tiếp các xử lí cơ học hỗn hợp hạt bơ và sữa bơ

-Khu vực 2: Thường được thiết kế như một thiết bị rây để tách sữa bơ Kích thước các lỗ trên rây rất mịn cho phép ta có thể giữ lại các hạt bơ có kích thước rất nhỏ Việc tách sữa bơ diễn ra nhanh và hiệu quả Do thùng hình trụ ngang thực hiện chuyển động xoay quanh trục nên hiện tượng các hạt bơ nhỏ làm bít nghẹt lỗ rây của thùng trục hạn chế đuợc mức tối thiểu Phần sữa bơ chảy qua rây theo hệ thống máng bên dưới được đưa đến cửa thóat để thóat ra ngoài

Vùng tạo khối bơ: Gồm hai khu vực I và II tương ứng với hai ống hình

trụ đặt nghiêng

như hình 3.31,bên trong mỗi ống hình trụ có hệ thống trục vis và tấm lưới Hai khu vực này đặt cách nhau bởi buồng chân không (4).Mỗi ống hình trụ có một motor tương ứng để làm quay trục vis Tại vùng này trục vis xoay sẽ nén các hạt bơ lại tạo thành khối và đẩy khối bơ chuyển động theo chiều dài thân trục Trong trường hợp cần bổ sung thêm muối, người ta sử dụng hỗn hợp muối và nước (nồng độ muối 40÷60%) cho vào khu vực I của vùng tạo thành khối bơ (3)

Việc hiệu chỉnh độ ẩm cho sản phẩm cũng sẽ được thực hiện tại khu vực này theo phương pháp tự động nhờ đầu dò đo độ ẩm Buồng chân không (4) được thiết kế làm giảm lượng khí trong bơ thành phẩm Khối bơ rời khu vực I của vùng (3) được nén qua hai tấm bảng đục lỗ để làm tăng tổng diện tích bề mặt toàn bộ khối bơ Dưới áp lực chân không, quá trình tách khí trong khối bơ diễn

ra nhanh và hiệu quả Với phương pháp này, lượng khí trong sản phẩm không quá 0,5%(v/v)

Sau cùng, bơ rời khỏi khu vực II của vùng (3) qua đầu phun Bơm (5) sẽ vận chuyển bơ vào silo bảo quản hoặc đi đến thiết bị đóng gói

Năng suất hoạt động của thiết bị hình 3.31 có thể dao động từ 500÷12.000kg/giờ Theo hãng Invensys APV (2002), để sản xuất 1kg bơ (lượng chất béo 80%, độ ẩm 16%), người ta cần trung bình 20 kg sữa 4,2% chất béo hoặc 2,2kg cream 38% chất béo

G Đóng gói sản phẩm:Quá trình bao gói sản phẩm thường được thực

hiên trên hệ thống thiết bị tự động làm việc Bơ thường được tạo hình dạng khối chữ nhật với khối lượng 250g hoặc 500g Loại bao bì thích hợp nhất là giấy nhôm hoặc hộp plastic do chúng ngăn cản được ánh sáng, ẩm hạn chế tối đa sự tổn thất các cấu tử hương có trong bơ Sản phẩm bơ bao gói trong giấy nhôm hoặc plastic tiếp tục được xếp vào trong những thùng carton rồi đem bảo quản trong kho lạnh

2 Phương pháp sản xuất bơ không lên men:

Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bơ không lên men tương tự như đối với sản phẩm bơ lên men nhưng đơn giản hơn Ta bỏ qua hai giai đoạn cấy giống và lên men Như vậy, nguyên liệu cream sau khi qua thanh trùng sẽ được đem đi xử lý nhiệt lạnh tạo một số tinh thể chất béo và để đạt được tỷ lệ thích