Bài tiểu luận quy trình sản xuất sữa đặc có đường

- Đây là một sản phẩm có ứng dụng rất to lớn trong đời sống và sản xuất - Chính vì tầm quan trọng và ứng dụng rộng rãi của nó mà công nghệ sản xuất sữa đặc không ngừng được cải tiến,máy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN

KHOA KT & PTNT

BÀI TIỂU LUẬN

QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA ĐẶC CÓ ĐỪƠNG

MÔN : CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

Giảng viên: Th.s: Trần Văn Hùng Bài tiểu luận Môn học

Nhóm 3

1 Dương Thị Xuân Hoa

2 Phạm Thị Huê

3 Lường Thị Thu Huế

4 Ngô Gia Hưng

5 Vi Trung Kiên

6 Nguyễn Thị Lâm

Đao Văn Long Bài tiểu luận Môn học

Bài tiểu luận Môn học

II Nguyên liệu phụ

E Tiêu chuẩn chất lượng

của sữa đặc có đường Bài tiểu luận Môn học

Phần I Đặt vấn đề

- Ý tưởng về một sản phẩm chế biến từ sữa có thêm đường đã có từ đầu thế kỷ 19 Và cho đến nay không ai trong chúng ta lại không

biết đến sữa đặc có đường.

- Đây là một sản phẩm có ứng dụng rất to lớn trong đời sống và sản xuất

- Chính vì tầm quan trọng và ứng dụng rộng

rãi của nó mà công nghệ sản xuất sữa đặc không ngừng được cải tiến,máy móc , thiết bị luôn được hiện đại hoá

Bài tiểu luận Môn học

LỊCH SỬ HÌNH THÀNH

- Sáng chế đầu tiên để sữa có

thể đi thật xa khỏi các trang

trại mà vẫn an toàn cho người

dùng cũng bắt đầu từ trẻ em

Công đầu thuộc về người cha

bất hạnh Gail Borden (Mỹ),

ông đã suy sụp vì cái chết của

mấy đứa con do ăn phải sữa

bò bị hư trong chuyến du hành

bằng đường thuỷ qua Anh Và,

nói theo cách thời thượng, ông

đã “biến đau thương thành

sáng chế” sữa đặc có

đườngcủa Mỹ vào năm 1856.Bài tiểu luận Môn học

THỊ TRƯỜNG

- Cho đến nay, lượng cung tại thị trường Việt Nam

vẫn thấp hơn lượng cầu

- Mức tiêu thụ sữa bình quân trên đầu người Việt

Nam mới chỉ đạt 7,8 lít/năm, thấp hơn mức của các nước và lãnh thổ khác như Thái Lan trên 15 lít, Đài Loan trên 40 lít

- Giá sữa tăng liên tục qua các năm do sức ép giá từ

nguyên liệu nhập khẩu.( theo đại diện vinamilk dẫn chứng, năm ngoái giá sữa nguyên liệu chỉ có

2.700USD/tấn, nhưng năm nay đã vọt lên gần

4.500 USD/tấn), cộng thêm chi phí bao bì tăng, nên các hãng sữa phải điều chỉnh tăng giá.

Bài tiểu luận Môn học

Phần II Tổng quan tài liệu

- Sữa là một dung dịch sinh học được tạo

thành từ các tuyến sữa của động vật Sữa chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng, các

enzym, hoocmon, khoáng chất, vitamin cần thiết cho sự phát triển của trẻ em và động vật còn non vì đặc tính của sữa là tính hài hoà cân đối

- Sữa đặc là loại sữa tươi chưng cất chỉ còn

2/5 dung lượng của sữa tươi, rồi cho thêm Bài tiểu luận Môn học

II Các loại sữa

1 Sữa đặc không đường

Bài tiểu luận Môn học

2 Sữa tươi

Bài tiểu luận Môn học

3 Sữa đặc có đường

Bài tiểu luận Môn học

4 Sữa bột

Bài tiểu luận Môn học

5 Sữa tiệt trùng

Bài tiểu luận Môn học

B TỔNG QUAN VỀ CÁC NGUYÊN LIỆU TRONG

SẢN XUẤT SỮA ĐẶC CÓ ĐƯỜNG

I NGUYÊN LIỆU CHÍNH

- Nguyên liệu chính trong sản xuất sữa đặc có

đường có thể là sữa tươi, sữa bột.

Bài tiểu luận Môn học

1.Nguồn nguyên liệu

- Từ các trang trại chăn nuôi bò sữa trên toàn quốc.

- Nhập khẩu nguyên liệu từ nước ngoài.

Bài tiểu luận Môn học

loài luôn thay đổi phụ thuộc

vào nhiều yếu tố như: thành

phần thức ăn, điều kiện chăn

nuôi, sức khoẻ, trọng lượng

của con vật, thời kỳ tiết sữa,

phương pháp vắt sữa,loài

giống và nhiều yếu tố khác

Bài tiểu luận Môn học

3.1 Đường Lactose

- lactose là một disaccharide do một phân tử glucose và một phân

tử galactose liên kết với nhau tạo thành

Bài tiểu luận Môn học

3.2 Các hợp chất chứa nitơ

3.2.1 Casein

- trong sữa bò casein chiếm gần 80% tổng sô protein

hay khoảng 26g cho 1 lít sữa

Hình 1 : Trên: Cấu tạo một micelle casein Chú thích : A: dưới-micelle; B : chuỗi bề mặt; C: Phosphat canxi; D: κ -casein; E: nhóm phosphat

Bài tiểu luận Môn học

3.2.2.Protein hòa tan

- Protein có trong sữa tồn tại dưới 3 dạng: casein, albumin, globulin

Bài tiểu luận Môn học

3.2.3 Enzyme

3.3 Lipit

- Lipit trong sữa chiếm khoảng từ 3 – 5,2%

( khoảng trên dưới 40g trog 1 lít sữa ) trong

đó gồm 2 loại: lipit đơn giản, lipit phức tạp

3.4.Khoáng

- Các chất khoáng có trong sữa không nhiều nhưng sự có mặt các chất khoáng đóng vai trò quan trọng trong cân bằng các chất dinh dưỡng của sữa Bài tiểu luận Môn học

3.5 Vitamin

- Sữa là một loại thức ăn chứa rất nhiều loại vitamin nhưng hàm lượng vitamin trong sữa khôngcao lắm Các vitamin này thuộc 2 nhóm:

+ Nhóm tan trong chất béo: A, D, E

+ Nhóm tan trong nước: B1, B2, PP, C

3.6 Chất miễn dịch

- Trong sữa có nhiều chất miễn dịch khác nhau, các chất miễn dịch này có tác dụng bảo vệ sữa khỏi bị hư hỏng Hàm lượng các chất miễn dịch không nhiều nhưng chúng đóng vai trò quan trọng đối với cơ thể.Chất miễn dịch rất dễ bị phá hủy ở nhiệt độ 65 – 700C

3.7 Gluxit

- Đường có trong sữa chủ yếu là đường lactoza do đó lactoza còn Bài tiểu luận Môn học

3.8 Enzim

- Các enzim là các protein có khả năng kích hoạt các

phản ứng hóa học và ảnh hưởng đến giai đoạn và tốc

độ của phản ứng Enzim xúc tác phản ứng mà không bị biến đổi về lượng nên được gọi là xúc tác sinh học

Hai yếu tố ảnh hưởng mạnh đến tính chất của enzim là nhiệt dộ và pH Nhiệt độ thích hợp của enzim là 25-

500C, nhiệt độ thấp làm ngừng hoạt động của enzim, nhiệt độ cao làm phân hủy enzim

3.9 Các chất khí

- Trong sữa tồn tại các chất khí như CO2(chiếm 50 –

70%), O2 (chiếm 5 – 10%), NO2(chiếm 20 – 30%)

Ngoài ra trong sữa còn phát hiện có Ca2 NH3 Trong

quá trình bảo quản và chế biến sữa, hàm lượng các

chất khí này thay đổi.

- Sự có mặt của các khí này gây khó khăn khi gia nhiệt, làm sữa dễ trào bọt khi khử trùng.

Bài tiểu luận Môn học

4 Chỉ tiêu chất lượng đối với sữa tươi nguyên liệu

Các chỉ tiêu chất lượng đối với sữa tươi nguyên liệu

- Chỉ tiêu vi sinh:

+ Tổng số tạp trùng < 62.103 vsv/ml sữa tươi sau 24h làm lạnh

+ Các loại nấm mốc : không được có

+ Các loại vi khuẩn gây bệnh : không được có

Trước khi đưa vào sản xuất sữa tươi phải được bảo quản

ở nhiệt độ nhỏ hơn 40C và đã thanh trùng

5 Quá trình bảo quản sữa tươi trước khi chế biến

5.1 Các phương pháp bảo quản

• Phương pháp vật lý: làm lạnh, đun nóng.

• Phương pháp hóa học: dùng một số hóa chất để tiêu diệt hoặc ức chế sự sinh trưởng và pháttriển của vi sinh vật.

• Phương pháp sinh học: chủ yếu nhờ quá trình lên

men lactic để ức chế sự phát triển của vi sinh vật khác

• 5.2 Những biến đổi thành phần của sữa

Bài tiểu luận Môn học

5.2.1 Thay đổi khi bảo quản

- Sự ôi hóa chất béo: xảy ra tại các nối đôi của các acid béo không no tạo nên mùi kim loại, trong đó lecithin là chất dễ tấn công nhất

Sựôihóaprotein: do sự ôi hóa amino acid dưới tác dụng của ánh sáng, gây ra mùi khóchịu Chỉ một vài phút để dưới ánh sáng cũng đủ gây ra phản ứng này, do đó sữa không nênđể trực tiếp dưới ánh sáng

- Sự phân giải lipit: là sự phân cắt chất béo thành glycerol và acid

béo, tạo mùi vị chua, mùinày gây ra bởi sự hiện diện của các acid béo tự do thấp phân tử Sự phân cắt này

tạo radưới tác dụng của enzim lipaza

- Các quá trình sinh hóa xảy ra trong sữa: Sự lên men lactic, Sự lên men lactic, Sự lên men butiric,Sự thối rữa

5.2.2 Ảnh hưởng của xử lý nhiệt lên các thành phần hóa học:

Chất béo: chất béo không bị ảnh hưởng ở nhiệt độ dưới 1000C Sự kết tụ các hạt béo xảy ra ở nhiệt độ cao Sự phân tách chất béo bị Bài tiểu luận Môn học

trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng đĩa

hầu như không làmmất vitamin C Vitamin khác chịu ảnh hưởng hoặc không bị ảnh hưởng dưới sự xử lý nhiệt vừa phải

II Nguyên liệu phụ

+ màu sắc : có màu trắng ngà hay màu vàng nhạt

+ mùi vị: có mùi thơm đặc trưng của sữa, dễ chịu, có vị bơ

Nước, sữa tươi

Gia nhiệt, chuẩn hóa

nguội-Cho vào bồn bán Thành phẩmChiết rót

+ đường

+ nước

- Phụ gia

+ muối phosphat và citrat của natri, kali

2 Chuẩn hóa các thành phần nguyên liệu:

2.1 Mục đích: điều chỉnh thành phần sữa gầy, dầu bơ,

đường… phù hợp với từng loại sản phẩm sữa cô đặc.

Công thức pha trộn để có sản phẩm sữa đặc ( 8% béo )

1kg sữa tươi( 3,7% béo) + 0,56kg sữa gầy ( 0,55%béo) + đường tỉ lệ 1001 sữa + 17kg đường 1.56kg Bài tiểu luận Môn học

2.2 Yêu cầu kỹ thuật

Thành phần của dịch sữa sau chuẩn hóa phải đạt

Tán, hòa tan đồng đều các thành phần nguyên liệu

3.2 Yêu cầu kỹ thuật

+ Nhiệt độ: 600 C

+ Thời gian: 1h – 1h30 phút

3.3 Các biến đổi của sữa sau quá trình trộn tuần hoàn

- Hóa lý: khi tăng nhiệt độ dịch trộn (600C), độ nhớt và hiện tượng vón cục của dịch trộn giảm giúp cho tốc độ chuyển động và phân tán của các thành phần nguyên liệu nhanh

và dễ dàng hơn

Bài tiểu luận Môn học

Bài tiểu luận Môn học

3.7 Quy trình

(chất ổn định + bột sữa bột whey) chất béo

Nước gia nhiệt 500C bồn trộn dịch trộn 600C( tan

hoàn toàn)

Quá trình chế biến dịch trộn tan hoàn toàn

4 Quá trình gia nhiệt

4.1 Mục đích:

Làm nóng dịch sữa lên 700C để thuận lợi cho quá trình đồng hóa

Bài tiểu luận Môn học

4.2 Các biến đổi của sữa sau quá trình gia nhiệt

- Vật lý: nhiệt độ tăng, tỷ trọng giảm, độ nhớt giảm

- Vi sinh: 1 số loại vi sinh vật bị tiêu diệt

- Hóa học: không đáng kể

4.3 Phương pháp thực hiện

Trao đổi nhiệt gián tiếp với vỉ trao đổi nhiệt

4.4 Thiết bị: vỉ trao đổi nhiệt PHE

Loại bỏ những cặn bã hay tạp chất có nguyên liệu

Bài tiểu luận Môn học

5.2 Yêu cầu kỹ thuật

- Kích thước lỗ lọc < 300µm

- Căn được tách ra

- Không có sự biến đổi nào của sữa

5.3 Phương pháp thực hiện: lọc cơ học

Dịch sau trộn được bơm qua bộ phận lọc dạng ống, kích thước lỗ lọc < 300µm Sau khi loại bỏ tạp chất, dịch trộn được đưa qua bồn cân bằng để ổn định dòng trước khi qua vỉ trao đổi nhiệt Trong quá trình này, chỉ có cặn được tách ra, không có sự biến đổi nào của sữa.

Mục đích

 Loại bỏ những cặn bã hay tạp chất có trong nguyên liệu

Yêu cầu kỷ thuật

 Kích thước lỗ lọc <300µm

 Cặn được tách ra

 Không có sự biến đổi nào của sữa.

Thiết bị

 Lọc dạng túi tháo rời

Bài tiểu luận Môn học

6.3 Các biến đổi của sữa sau quá trình đồng hóa

- Vật lý: có sự giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt năng( do các cầu béo bị phá vỡ) làm tăng nhiệt độ của khối sữa

- Hoá lý: kích thước hạt béo giảm, các hạt chất béo phân phối đồng đều trong khối sữa làm cho trạng thái hệ nhũ tương

trong sữa bền

6.4 Các yếu tố ảnh hưởng:

- Hàm lượng béo cao, sự đông tụ béo nhiều

- Trạng thái vật lý và sự liên kết của chất béo càng lớn thì kích

cỡ các hạt cầu càng lớn

- Nhiệt độ đồng hóa: 700C

- Áp suất(100 – 110 bar)Bài tiểu luận Môn học

Đồng hóa

Thiết bị

 Thiết bị đồng hóa hai cấp

Bài tiểu luận Môn học

6.5 Phương pháp thực hiện: áp suất cao

6.6 Thiết bị

- Thiết bị đồng hóa hai cấp

- Nguyên lý hoạt động: hệ nhũ tương sữa được bơm qua một khe hẹp với tốc độ cao, kích thước các hạt cầu giảm

- Cải thiện tính ổn định của protein, tạo cấu trúc cho sản phẩm

7.2 Yêu cầu kỹ thuật Bài tiểu luận Môn học

- Thời gian: 5 phút ở nhiệt độ thanh trùng

- Chất béo hoàn toàn bị nóng chảy và xuất hiện màng cream

- Sữa sẫm màu, tuy nhiên do lượng nước trong sữa khá lớn nên khó quan sát được

- VSV bị phá hủy hoàn toàn, ức chế hoạt động các bào tử

- Vô hoạt hoàn toàn các enzym trong sữa

7.3 Các biến đổi chính

- Vật lý: nhiệt độ sữa tăng, tăng thể tích sữa, độ nhớt giảm

- Hóa lý: chất bóe hoàn toàn bị nóng chảy và xuất hiện màng cream đồng thời gây ra sự kết dính ở bề mặt tiểu cầu béo

- Hóa sinh: vô hoạt hoàn toàn các enzym trong sữa

- Cảm quan: sự thay đổi về màu, mùi vị, trạng thái…

Bài tiểu luận Môn học

7.4 Phương pháp thực hiện

- ở nhiệt độ thấp: không làm thay đổi đặc tính sữa nhưn các VSV

ưa nhiệt có thể phát triển ở nhiệt độ này, do đó có thể làm tăng số lượng VSV trong sữa sau khi thanh trùng

- ở nhiệt độ cao-PP tiệt trùng UHT: tiết kiệm thời gian, năng lượng

và không gian tiêu diệt hết các vsv và bào tử

7.5 Phương pháp thực hiện

Xử lý nhiệt bằng hệ thống UHT, trao đổi nhiệt gián tiếp qua đĩa

7.6 Thiết bị

Vi trao đổi PHE( plate heat exchanger)

Bài tiểu luận Môn học

Thanh trùng

Thiết bị

 Vỉ trao đổi nhiệt PHE(plate heat exchanger)

Bài tiểu luận Môn học

7.7 Quy trình

Sữa sau đồng hóa vỉ nước nóng vỉ dịch trộn đầu vỉ nước lạnh

bồn buffer ổn định lưu lượng sữa

Bài tiểu luận Môn học

8 Qúa trình cô đặc, làn nguội, cô đặc chân không

8.1 Mục đích

- Tăng nồng độ chất khô của sữa thừ nồng độ chất khô của dịch

trộn ban đầu 23,46% lên giá trị yêu cầu của sữa đặc( 72-73 %)

- Loại bỏ khí hòa tan trong dịch sữa nhờ quá trình bốc hơi trong

điều kiện chân không

8.2 Yêu cầu kỹ thuật

- Nhiệt độ: < 440C

- Áp suất: chân không

- Sữa có màu vàng kem

8.3 Các biến đổi chính

- Hóa lý: có sự chuyên pha của nước từ lỏng sang hơi, làm cho

nồng độ chất khô của sữa tăng nhanh kèm theo là tăng khối lượng riêng, tỷ trọng, nhiệt độ sôi và đặc biệt là độ nhớt giảm thể tích của khối sữa ban đầu

- Sinh học: quá trình cô đặc làm giảm lượng nước trong nguyên

liệu, đồng thời hàm lượng chất khô tăng dẫn đến tăng áp suất

thẩm thấu, do đó ngăn chặn sự phát triển của vsv

Bài tiểu luận Môn học

- Hóa sinh: xảy ra các phản ứng maillard, caramen do sự ngưng tụ các axit amin có rất nhiều trong suốt và các phân tử đường làm cho sữa có màu vàng kem

8.4 Các yếu tố ảnh hưởng

- Nhiệt độ cô đặc ở nhà máy thấp: < 440C

- Thời gian: là yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng sản

phẩm

8.5 Phương pháp thực hiện: cô đặc sữa ở nhiệt độ thấp, áp suất chân không

8.6 Thiết bị

Thiết bị bay hơi sử dụng trong quy trình là tháp cô đặc hoạt động ở

áp suất chân không Hiệu máy: APV( Đan Mạch) Công suất 5000 lit/h

Bài tiểu luận Môn học

8.6 Thiết bị

Thiết bị bay hơi sử dụng trong quy trình là tháp cô đặc hoạt động

ở áp suất chân không Hiệu máy: APV( Đan Mạch) Công suất

5000 lit/h

Bài tiểu luận Môn học

8.7 Quy trình:

- Nguyên tắc hoạt động: dịch sữa chạy theo dạng

mạng xoắn ốc từ trên xuống, thiết bị gồm ba tầng với

áp suất và nhiệt độ bốc

+ Tầng 2: tiếp tục thực hiện quá trình bốc hơi, 330C

+ Tầng 3: bốc hơi nước, làm nguội sữa về 24-280C,

thực hiện quá trình cấy mầm lactose có kích thước

cực nhỏ với tỷ lệ < 0.002%

- Tháp ngưng tụ hơi nước: phần hơi, khí hòa tan được dẫn qua đường ống trên đỉnh tháp cô đặc đi vào tháp ngưng tụ Tại đây hơi nước được ngưng tụ và bơm ra Bài tiểu luận Môn học

9 Quá trình kết tinh

9.1 Mục đích:

Tạo điều kiện cho lactose trong sữa kết tinh một cách triệt

để, hoàn thiện sản phẩm, giúp cho sữa sau cô đặc co một trạng thái đặc mịn.

9.2 Yêu cầu kỹ thuật

- Nhiệt độ: 30 – 320C

- Thời gian: nhanh

- Có sự di chuyển pha của đường từ dạng hòa tan thành tinh thể

- Tinh thể lactose tạo thành thật nhỏ và không thể phát hiện khi cảm quan

Bài tiểu luận Môn học

9.3 Các biến đổi chính

- Quá trình làm nguội kết tinh chỉ ảnh hưởng lên nhiệt độ dung dịch và

sự chuyển pha của đường từ dạng hòa tan thành tinh thể

- Hạt tinh thể lactose thật nhỏ được tạo thành

9.4 Các yếu tố ảnh hưởng:

- Thời gian và nhiệt độ làm lạnh

- Nếu quá trình làm lạnh diễn ra chậm: một vài tinh thể bắt đầu được hình thành ở nhiệt độ 40-500C, sau đó các tinh thể lớn dần lên theo

sự tăng dần quá trình làm lạnh Cuối cùng làm cho sữa có dạng hạt sạn Hiện tượng kết tinh đường xảy ra trong quá trình làm lạnh

- Nếu quá trình làm lạnh đột ngột ở 30-320C: tốc độ kế tinh là cực đại, những tinh thể lactose tạothành thật nhỏ và không thể phát

hiện khi cảm quan

9.5.Phương pháp 10.1 Mục thực hiện: làm lạnh nhanh hỗn hợp kết Bài tiểu luận Môn học

Kết tinh

Thiết bị

 Bồn chứa vô trùng có áo cách nhiệt và cánh khuấy

Bài tiểu luận Môn học

10.2 Yêu cầu kỹ thuật

Hàm lượng các chất sau cô đặc: