công nghệ sản xuất sữa chua và sữa đặc

Ðối với các sản phẩm sữa lên men chất béo ảnh hưởng tới mùi vị trạng thái của sản phẩm.• Phân loại: Chất béo trong sữa gồm hai 2 loại: đơn giản và phức tạp + Chất béo đơn giản: Có hàm lư

Mục lục

Mục lục 1 Lời nói đầu 1

Lời nói đầu

Sữa là một nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng, từ bao đời nay con người đã biết khai thác nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng này để phục vụ cho cuộc sống hàng ngày Trong sữa có chứa glucid, các loại protein, đầy đủ axit amin cần thiết kể cả axit amin không thay thế, lipid, nguyên tố vi lượng đa lượng, muối khoáng, các vitamin… Những chất này rất cần cho khẩu phần ăn hàng ngày của con người Từ sữa người ta sản xuất ra rất nhiều loại sản phẩm thực phẩm sữa thanh trùng , sữa tiệt trùng , sữa cô đặc , sữa bột, các loại sản phẩm sữa lên men kefir , phô mai ,bơ, kem, các loại đồ uống khác nhau Từ trước đến nay ngành công nghiệp chế biến sữa luôn là một lĩnh vực quan trọng của ngành công nghiệp thực phẩm như công nghiệp chế biến bánh kẹo, đồ uống , các loại thức ăn bổ sung dinh dưỡng…

Chính sách nâng chiều cao trung bình của người việt, và đời sống được nâng cao như những năm gần đây đã tạo điều kiện thúc đẩy ngành công nghiệp sữa phát triển.

Ở Việt Nam các sản phẩm sữa đặc , sữa chua uống , sữa chua ăn, sữa bột là những mặt hàng tiêu thụ với số lượng lớn hơn cả

Phần 1 TỔNG QUAN

I Giới thiệu nguyên liệu sữa tươi.

Sữa là một sản phẩm tiết của vú thú cái sau khi sinh con, mạnh khỏe, không làm việc quá sức, có được từ một hoặc nhiều lần vắt sữa và không chịu bất kỳ xử lý nào làm thay đổi thành phần Sữa tươi được coi là sản phẩm giàu chất dinh dưỡng bởi nó là thực phẩm cân đối về thành phần các chất như protein, lipit, muối khoáng, nó chứa tất

cả các acid amin và rất nhiều loại vitamin khác nhau

1 Tính chất vật lý của sữa tươi:

Sữa tươi có màu trắng đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước có vị đường nhẹ và

có mùi ít rõ nét Sữa thường có những tính chất sau:

+ Mật độ quang ở 150C : 1,03 ÷ 1,034

2.2 Thành phần hoá học của sữa tươi:

Sữa bao gồm hai thành phần chính là chất khô và nước

như sữa cô đặc, sữa bột phomat

+ Nước liên kết chiếm tỉ lệ nhỏ khoảng 3 ÷ 4%, hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào các thành phần có trong hệ keo như: protein, các phosphatic, polysacarit Nước liên kết thường được gắn với các nhóm như: -NH2, -COOH, -OH, =NH, -CO

• Chất khô: chất khô của sữa bao gồm toàn bộ các thành phần còn lại của sữa trừ nước

Chất khô của sữa bao gồm: chất béo, protein, đường, muối khoáng, các loại vitamin, axit, enzym

b Chất béo:

Chất béo trong sữa được coi là thành phần quan trọng về mặt dinh dưỡng, chất béo có độ sinh năng lượng cao có chứa các vitamin hoà tan (A,D,E) Ðối với các sản phẩm sữa lên men chất béo ảnh hưởng tới mùi vị trạng thái của sản phẩm.

• Phân loại:

Chất béo trong sữa gồm hai 2 loại: đơn giản và phức tạp

+ Chất béo đơn giản: Có hàm lượng 35 ÷ 45 g/l gồm axit béo no và không no như: axit oleic, axit palmitic, axit stearic

+ Chất béo phức tạp: Thường chứa một ít P, N, S trong phân tử, các chất béo phức tạp này có tên gọi chung là phosphoaminolipit đại diện là lexitin và xephalin

• Đặc tính hóa lý của chất béo:

Chất béo có trong sữa tồn tại dưới dạng huyền phù của các hạt nhỏ hình cầu hoặc ôvan

có đường kính 2 ÷ 10µm Cấu trúc các hạt hình cầu được bao bọc bởi một màng protein và màng này có 2 phần: Một phần có thể hòa tan trong nước và một phần thì không Bề mặt bên trong của màng có liên quan mật thiết với một lớp phụ có bản chất Phospholipit, có thành phần chủ yếu là lexitin và xephalin Đây là những chất béo phức tạp có hàm lượng 0,3 - 0,5g/l

Ngoài ra, màng tế bào còn chứa nhiều chất khác với hàm lượng nhỏ chủ yếu là

Cu, Fe, Enzym Enzym chủ yếu là phosphataza mang tính kiềm tập trung trong phần protit và enzym reductaza có trong phần không hòa tan được

Trong quá trình bảo quản, luôn xảy ra sự phân chia các glyxerit trong lòng các tiểu cầu mang đặc tính chung như sau: Phần trung tâm của hạt tiểu cầu chứa các glixerit có điểm nóng chảy thấp, giàu hàm lượng axit oleic và luôn ở trạng thái lỏng trong điều kiện nhiệt độ môi trường Trong khi đó, phần ngoại vi nơi tiếp xúc với màng chứa các glyxerit có chỉ số iot thấp (5 - 6) nhưng lại có điểm nóng chảy rất cao và đông đặc lại ở nhiệt độ môi trường Vì lẽ đó, xu thế chung của các hạt chất béo có trong sữa

sẽ liên kết lại với nhau để tạo thành hạt hình cầu có kích thước lớn hơn Đó là nguyên nhân gây nên trạng thái mất ổn định của chất béo có trong sữa và đó là nguyên nhân gây nên sự phân lớp chất béo và các thành phần trong sữa

c Protein:

Protein trong sữa là một chất đạm hoàn thiện nhất, vì nó chứa hầu hết các loại axit amin đặc biệt là axit amin không thay thế

Protein Polypeptit peptit axit amin

Valin : 7,2% Cystin và cystein : 0,34% Methionin : 2,8%

Lơxin : 9,2% Serin : 6,3% Treoni: 4,9%Izolơxin : 6,1% Tryptophan : 1,7% Arginin : 4,1%

Histidin : 3,1% lysin : 8,2% Axit aspartic : 7,1%

Axit glutamic : 22,4% Tyrosin : 6,3%

Trong cấu trúc thành phần protein sữa rất đa dạng, bao gồm các chất sau:

 Cazein toàn phần chứa : 26 - 29 g

có màu trắng hoặc kết tủa cazein dưới dạng hạt mixen lớn nhờ quá trình axit hoá sữa đến pH đẳng điện (pH = 4,6).

Ðiều quan tâm trong công nghệ chế biến sữa về thành phần cazein là sự không đồng nhất của các thành phần cazein, vì trong cazein có α, β, λ-cazein α-cazein chiếm 60% cazein toàn phần, β-cazein chiếm 30% cazein toàn phần, λ-cazein chiếm 4 - 8% cazein toàn phần Khi nhiệt độ vượt quá 75 - 80 0C có sự biến tính của canxi phosphocazeinat bởi vì một phần muối canxi hoà tan chuyển thành canxi triphosphat không hoà tan ảnh hưởng đến cân bằng giữa các mixen phosphocazein và các muối khoáng hòa tan

d Đường lactoza:

Là thành phần chủ yếu của đường chứa trong sữa, với hàm lượng khoảng 50g/l, tồn tại chủ yếu 2 dạng α và β Lactoza khi bị thuỷ phân tạo ra các phần tử đường glucoza và một phần tử đường galactoza

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

Lactoza Glucoza Galactoza

Trong sữa đường lactoza luôn ở trạng thái hòa tan, khả năng hòa tan và kết tinh của lactoza cho ta những ứng dụng quan trọng trong chế biến sữa Hai đường α-β

lactoza luôn tồn tại cân bằng trong chất lỏng theo một tỷ lệ nhất định và cân bằng này được thay đổi bởi nhiệt độ

Đường lactoza ít hòa tan hơn đường sacaroza ở cùng nhiệt độ và ít ngọt hơn Độ hoà tan của đường lactoza tỷ lệ thuận theo nhiệt độ và nó bị thủy phân rất chậm theo nhiệt độ ở nhiệt độ cao Sự có mặt của đường lactoza góp phần biến màu của sữa trong công nghệ nếu quá trình chế biến ở nhiệt độ cao

Cơ chế của sự kết tinh đường lactoza có ích lớn trong công nghiệp sữa cô đặc có đường Đường lactoza là một gluxit ít hòa tan hơn đường sacaroza là đường được sử dụng

để bổ sung vào trong sữa cô đặc.Khi người ta làm lạnh sản phẩm này , đường lactoza ban đầu sẽ ở trạng thái dung dịch quá bão hòa rồi sau đó kết tinh Sự kết tinh đường này này ảnh hưởng đến chất lượng của sữa cô đặc Nếu xảy ra sự hình thành các tinh thể lớn , sản

phẩm có cấu trúc như dạng cát và không thích hợp Ngược lại , nếu sự sự kết tinh đường lactoza xảy ra dưới dạng hình thành các tinh thể nhỏ ( kích thước hạt kết tinh nhỏ hơn 0,01 mm ) , sữa cô đặc tồn tại dưới dạng một cấu trúc và độ bền chắc mong muốn Điều kiện này được hình thành trong quá trình tạo mầm tinh thể Với hiệu quả này , cần phải giữ sữa cô đặc ở trạng thái quá bão hòa thích hợp và khơi màu sự kết tinh nhờ bột sữa hay mầm kết tinh nhỏ của đường lactoza

Đường lactoza của sữa rất nhạy cảm bởi nhiệt Nhiệt độ từ 110-13OOC xảy ra dạng mất nước của tinh thể đường Trên 150oC ta nhận được màu vàng và ở 170oC màu nâu đậm hình thành bởi quá trình caramen hóa Tuy nhiên ở trong sữa , người ta nhận thấy rằng sự xuất hiện màu vàng xảy ra ở nhiệt độ không cao lắm (<130oC) Ngoài các sản phẩm sản sinh ra do sự caramen hóa đường lactoza , cũng còn phải kể đến phản ứng của đường với các chất chứa nitơ kéo theo sự xuất hiện các thành phần có màu nâu được gọi

là melanoidin Phản ứng này rất mạnh và cơ chế còn ít biết đến và phản ứng được xúc tác bởi thành phần sắt và đồng cũng như phosphat

Đường lactoza dễ bị lên men dưới tác dụng của vi sinh vật để tạo ra các sản phẩm khác nhau Quan trọng nhất là tạo thành axit lactic trong sản xuất sữa lên men

C12H22O11 + H2O 4CH3CHOH-COOH + H2O + CO2

lactoza Axit lactic

Axit lactic này dưới tác dụng của một số vi khuẩn đặc biệt tạo thành axit propionic hay axit butyric

3CH3CHOH-COOH CH3(CH2)2COOH + 2CO2 + 2H2

Lactoza Glucoza Galactoza

e Các loại muối khoáng:

Hàm lượng của nó trong sữa khoảng: 9 -9,1 (g/l)

Các muối khoáng trong sữa chủ yếu gồm: Muối clorua, phosphat, xitrat, natri sunphat, natri bicarbonnat Các muối khoáng trong sữa tồn tại dưới 2 dạng cân bằng: dạng hoà tan và dạng keo Tuy nhiên, dạng cân bằng này có thể phá vỡ dưới các yếu tố công nghệ: pH, nhiệt độ

Sự tồn tại cân bằng của muối canxi ở dạng hòa tan và dạng phức của các thể keo

là có ý nghĩa lớn hơn cả vì nó quyết định đến sự ổn định của sữa Sự tăng lên hàm lượng Ca sẽ làm tăng khả năng bất ổn định, đặc biệt trong quá trình đun nóng và quá trình lên men Để tránh hiện tượng này thông thường người ta cho thêm vào sữa những dạng phức tạp đó là các muối photphat hoặc xitrat với liều lượng thích hợp

Muối canxi có ý nghĩa lớn đối với con người, đặc biệt là trẻ em Muối canxi có

ý nghĩa quan trọng trong chế biến các sản phẩm sữa Khi sữa có hàm lượng canxi thấp, sữa sẽ không bị đông tụ hoặc đông tụ rất chậm Ngược lại, nếu sữa có hàm lượng canxi cao thì sẽ bị đông tụ bởi renin nhanh hơn nhưng quện sữa (gel đông tụ) lại không mịn Trong sữa canxi nằm trong các hợp chất canxi cazeinat, canxi phosphat, canxi limonat

f Axit hữu cơ:

Trong sữa chứa nhiều axit hữu cơ như: axit xitric, lactic, axetic Trong đó, axit xitric là axit cực kỳ quan trọng góp phần vào việc tăng mùi thơm cho sữa nhờ vào quá trình:

Axit xitric diaxetyl axetoin 2,3 butylen glycol

2.3 Các chất xúc tác sinh học:

a Vitamin :

Sữa được coi là thức ăn tiêu biểu nhất về số lượng vitamin tuy với hàm lượng không lớn lắm Hàm lượng vitamin trong sữa cũng chia thành 2 nhóm theo khả năng hòa tan của chúng trong nước hay chất béo

 Nhóm vitamin hòa tan trong chất béo: Vitamin A, D, E, chủ yếu nằm trong thành phần của mỡ sữa

 Nhóm vitamin hòa tan trong nước: B, C, PP

b Các enzym:

Các enzym tồn tại trong sữa có ý nghĩa lớn trong công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm sữa cũng như bảo quản sữa, các enzym trong sữa được chia làm hai nhóm chính

 Nhóm enzym thủy phân: gồm Lipaza, phosphataza, galactaza, proteaza,

amylaza Trong đó, vai trò của các enzym Lipaza có tính quyết định đến quá trình chế biến và bảo quản sữa Lipaza có tác dụng thủy phân chất béo tạo thành axit béo và glyxerin có pH = 9,4

 Nhóm enzym oxy hóa: gồm Reductaza, lactoperoxydaza Catalaza Các

enzym này có vai trò quan trọng trong quá trình làm biến tính sữa

- Enzim lipaza: có tác dụng xúc tác quá trình thủy phân chất béo của sữa, tạo thành

glixerin, acid béo và một số sản phẩm khác Những chất này gây cho sữa có mùi vị lạ

và làm giảm chất lượng của sữa Nhiều vi sinh vật có khả năng sản xuất enzim lipaza, đặc biệt là vi khuẩn bacillus sản xuất ra enzim lecithinase tấncông vào hợp chất licethin, một loại phospholipids chứa trong màng hạt béo Lecithin là hợp chất của glycerol hai acid béo, acid phosphoric và choline, enzim lecithinase hydrate hóa hợp chất này thành diglycerid và phosphoryl choline Lớp màng chất béo do đó bị phá

hủy, các hạt béo kết tụ lại tách thành lớp kem trên bề mặt dịch sữa.

- Enzim photphataza: có trong sữa tươi, nó có tác dụng xúc tác quá trình thủy phân

photpho glycerin của sữa, tạo thành glycerin, acid béo, acid photphatrit và một số một

số sản phẩm khác Sự hiện diện của enzim phosphataza trong sữa được xác định bằng cách thêm vào sữa ester của acid photphoric và chất chỉ thịmàu có màu sắc thay đổi khi tác dụng với rượu được giải phóng Phosphataza bịphân hủy bởi nhiệt độ cao trong thời gian ngắn

- Enzim peroxidaza trong sữa tươi mới vắt, chưa khử trùng đã có mặt của enzim

peroxidaza Enzim này có tác dụng xúc tác quá trình oxi hóa chất béo của sữa, làm cho chất lượng của sữa giảm dần

Enzim peroxidaza bị phá hủy ở nhiệt độ 800C trong vài giây Vì vậy, người ta dựa trên

sự có mặt của enzim này ở trong sữa để xác định xem sữa đã qua khử trùng hay chưa

Nếu đã qua khử trùng, sữa không còn hoạt tính enzim peroxidaza

2.4 Vi sinh vật trong sữa:

Gồm : Vi khuẩn, nấm men, nấm mốc

a Vi khuẩn

Nhóm vi khuẩn lactic: là nhóm vi khuẩn có ý nghĩa quan trọng nhất vì nhờ chúng mà có thể chế biến các sản phẩm như sữa chua, phomat, bơ… như các loại vi khuẩn Streptococcus lactic, Streptococcus cremoris,

Streptococcus lactic: vi khuẩn này phát triển tốt nhất trong sữa và một số môi trường pha chế từ sữa, đây là loại vi khuẩn hiếu khí Nhiệt độ thích hợp phát triển tốt nhất là 30 ÷ 350C Đặc tính sinh hóa quan trọng của chúng là lên men glucose, galactose, lactose, dextrin, nhưng không lên men saccharose Streptococcus cremoric: phát triển tốt ở 20 ÷ 250C Chúng làm cho sữa đông tụnhưng cũng làm cho sữa bị nhớt Chúng thường cho sản phẩm có mùi dễ chịu và làm cho sữa có độ chua thấp hơn, thường dùng trong chế biến bơ.Các vi khuẩn sinh hương: gồm nhóm vi khuẩn trong quá trình hoạt dộng có khả năng tạo trong sữa các acid dễ bay hơi như acid lactic, acid propionic, diacetyl, este Streptococcus paracitrovorus, Streptococcus diacetyllactis phát triển thích hợp ở 350C có khả năng tạo diacetyl.Vi khuẩn gây đắng: Streptococculiquefaciens phát triển thích hợp ở nhiệt độ 300C, có khả năng tạo acid, tạo enzym đông tụ sữa Các acid và enzym này tác dụng đồng thời lên protein của sữa làm sữa đặc lại thành cục và độ acid giảm, loại này phát triển trong sữa và các sản phẩm sữa gây quá trình pepton hoá, do đó tạo vị đắng khó chịu cho sản phẩm

Vi khuẩn gây thối: hiếu khí (Proteus, Bacillus subtilis, Bacillus mesentericus…), kỵ khí ( Bacillus putrificus, Bacillus butilinus) Vi khuẩn gây thối không lên men đường sữa, chúng có khả năng tạo enzyme thủy phân protein tạo

pepton và acid tự do làm đắng, NH3 kiềm hóa làm hỏng sữa.

b Nấm men

Trong sữa và các sản phẩm sữa thường thấy các giống nấm men sinh bào tử và không sinh bào tử, chúng lên men đường lactose thành carbonic và rượu, đây là một phản ứng sinh hóa quan trọngtrong quá trình hình thành một số sản phẩm sữa chua

Có loại nấm men không phân hủy lactose được, nhưng vi khuẩn latic trong sữa chuyển hóa lactose thành glucose và galactose, sau đó nấm men lên men các đường đơn này thành các sản phẩm cần thiết cho các sản phẩm sữa lên men

Giống Torulopsis được sử dụng trong chế biến bơ, giống Mycoderma có khảnăng tạo enzym phân huỷ protein, lipid, làm cho sản phẩm có vị đắng khó chịu

c Nấm mốc

Nấm mốc có khả năng phân giải protein, lipid làm sữa có vị đắng Các loại nấm mốc thường gặp trong sữa và các sản phẩm sữa: Endomyces lactic, Mucor, Aspergillus, Penicillium…Nấm mốc thường phát triển sau nấm men, vì thế chỉ thấy được trong sữa bị hư hỏng hoặc trên phomai mềm

Endomyces lactic: tạo màng trắng trên bề mặt phomai, bơ, cũng có thể mọc sâu trong sản phẩm ở lớp gần bề mặt Mucor, Aspergillus, Penicillium, Clad-Osprium thường tạo trên bề mặt bơ, phomai những vệt màu khác nhau và gây mùi ôi

Tất cả nấm mốc thường hiếu khí, thích nghi với môi trường acid và đặ biệt là trong môi trường đã bị vi khuẩn lactic acid hóa Chúng không phát triển trong sữa tươi mà phát triển trong sản phẩm sữa chua, gây kiềm hóa sữa

Sữa có thành phần vi sinh vật thay đổi theo thời gian bảo quản, sự thay đổi đó phụ thuộc theo nhiệt độ, thời gian bảo quản và số lượng cũng như tính chất của nhóm vi khuẩn ban đầu trong sữa Trong 12 giờ đầu trong sữa có nhiều vi khuẩn trong đó vi khuẩn kiềm hóa và vi khuẩn gây thối rửa chiếm ưu thế Sau 24 giờ chúng

bị nhóm vi khuẩn lactic kiềm hãm Sau 72 giờ, nhóm vi khuẩn lactic bị nhóm vi khuẩn chịu acid kiềm chế Đến giai đoạn cuối cùng, khi pH của sữa đã giảm xuống

nhiều, nấm men, nấm mốc xuất hiện và phát triển.

2.5 Các vi sinh vật ít gặp

Streptococcus lactic, Micrococus caseolyticus: làm chua sữa nhanh và đông sữa ở nhiệt độ thấp Ngoài ra, còn có Bacterium fturescens, Bacteriumlactic,…

2.6 Vi sinh vật gây bệnh trong sữa

Brucella, Samonella typhi, Vibrio cholerae, Shigella, Staphylococcus aureus…

(LêXuânPhương, 2001)

2.7 Yêu cầu về sữa tươi:

Chất lượng nguyên liệu có tính quyết định chất lượng sản phẩm, sữa tươi càng tốt thì sản phẩm có chất lượng càng cao Vì vậy, khi lấy sữa tươi để sản xuất phải bảo đảm đạt yêu cầu về chất lượng Sữa tươi lấy từ các trạm thu mua phải là:

+ Sữa được lấy từ những con bò khỏe mạnh

+ Sữa có mùi tự nhiên, không có vị lạ, không chứa chất kháng sinh, chất tẩy rửa

+ Màu sắc: màu đặc trưng của sữa tươi từ trắng đục đến nhạt

+ Mùi vị: mùi vị thơm ngon đặc trưng của sữa tươi, không được có mùi vị lạ

+ Trạng thái: đồng nhất, không phân lớp

- Chỉ tiêu hóa lý:

+ Tổng lượng chất khô tính bằng % không nhỏ hơn 11,5% khối lượng.+ Hàm lượng chất béo không nhỏ hơn 2,8%

+ Tổng trọng lượng đo bằng Lactometer không nhỏ hơn 1,029

+ Hàm lượng axit (tính theo axit lactic) không nhỏ hơn 0,2%

- Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa tươi theo đúng quy định:

+ Tổng số tạp trùng không được quá 50.000 vi khuẩn lạc trong 1ml sữa.

+ Coliform nhỏ hơn 20 khuẩn lạc/1ml sữa.

+ Không được có vi trùng gây bệnh

2.8 Các nguyên liệu khác dùng trong sản xuất sữa đặc và sữa chua.

a Đường cát trắng RE:

Đường được sử dụng trong nhà máy sữa thường dùng là đường RE Đây

là loại đường trắng tinh luyện, được sản xuất từ cây mía, đường thô hoặc các loại nguyên liệu khác Mục đích của việc sử dụng đường ở đây là bổ sung vào sữa, tăng độ ngọt đáp ứng thị yếu của người tiêu dùng

Điều kiện bảo quản Bảo quản điều kiện thường

nơi khô thoáng

b Chất ổn định (Phụ gia):

Chất ổn định bổ sung vào nhằm tạo trạng thái bền vững, tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm

Chất phụ gia đưa vào sản phẩm phải đạt các yêu cầu sau:

- Không mang tính chất dinh dưỡng

- Không độc hại đối với sức khoẻ con người

- Phải tuân theo những quy định của tổ chức lương thực thế giới (FAO), tiêu chuẩn Việt Nam

Trước khi sử dụng phải kiểm tra kỹ: Các loại chất ổn định: gelatin,

carboxymethyl cellulose, locust bean gum, Guar gum, alginates, carrageenans, đạm sữa đậm đặc

Trong công nghệ sản xuất sữa chua có thể sử dụng chất ổn định có thành phần chủ yếu là pectin, galatin, tinh bột ngô biến tính, agar- agar…

Điều kiện bảo quản Bảo quản điều kiện thường

,nơi khô thoáng

c Nấm men

Được sử dụng để lên men tạo thành sản phẩm sữa chua ăn và sữa chua uống Men sử dụng là vi khuẩn lactic với hai loài đặc trưng:

− Lactobacillus bulgaricus là vi khuẩn lactic lên men điển hình, phát triển tốt ở

nhiệt độ 45 ÷ 50 0C, trong môi trường có độ axit cao

− Streptococcus thermophillus, phát triển tốt ở 500C và sinh sản sản tốt ở 37 ÷

400C Đây cũng là vi khuẩn lactic chịu nhiệt lên men điển hình

Hai loài vi khuẩn trên thuộc loại vi khuẩn lên men hiếu khí và chịu được môi trường có độ axit thấp(pH = 4 ÷ 4,5)

Hai loài vi khuẩn này không cạnh tranh về dinh dưỡng

Kết quả của quá trình lên men là quá trình chuyển hoá

lactoza lactic + CO2 , axit acetic, diaxetic và các hợp chất hữu cơ bay hơi khác + chất thơm

Hiện nay để tiện sử dụng người ta thường sử dụng loại men gói khô thương mại dùng trong quá trình lên men

Tiêu chuẩn men giống

Chủng VSV - Streptococcus thermophilus

- Lactobacillus bulgaricus

Bao bì 3 lớpĐiều kiện bảo quản

Thời hạn sử dụng

< -18°C : HSD 24 tháng

5 °C : HSD 6 tuần

d.Nước :

Trong thực phẩm nước sử dụng để nhào rửa nguyên liệu, vận chuyển , xử lý

nguyên liệu, tạo sản phẩm và các chất trong thực phẩm, nước có thể tham gia trực tiếp vào các phản ứng trở thành dạng liên kết hoặc tự do Nước làm tăng cừơng giá trị sinh học như hóa học nảy mầm lên men, làm tăng giá trị cảm quan Trong sữa nước chiếm hàm lượng rất lớn Trước khi sử dụng sản xuất phải được xử lý loại tạp chất hữu cơ, khử độ cứng, khử trùng

Tiêu chuẩn về nước:

Các thông số Tiêu chuẩnChỉ tiêu

cảm quan

Hiện nay để đa dạng sản phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao

thì người ta bổ sung rất nhiều loại hương vị khác nhau như : hương dâu, hương socola, bơ , cacao, cam, đào, táo… Tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm

3 Các chỉ tiêu chất lượng của sữa:

Khi đánh giá chất lượng của sữa tươi, người ta thường tiến hành đánh giá đồng thời các chỉ tiêu như sau

-Các chỉ tiêu về cảm quan gồm có: trạng thái, màu sắc, mùi vị, …

-Các chỉ tiêu về lý hóa bao gồm tỷ khối, hàm lượng chất khô, hàm lượng chất

béo, hàm lượng protein, độ acid,…

-Các chỉ tiêu về vi sinh gồm tổng số vi sinh vật (tạp trùng) trong 1ml sữa, vi

Thông qua trạng thái bên ngoài của sữa có thể nhận xét tổng quát về chất lượng sữa Chẳng hạn khi các chất protein của sữa bị đông tụ thì sữa tạo thành những vón cục

lợn cợn, khi chất béo của sữa ít thì độ nhớt của sữa thấp, khi sữa

bị biến đổi do tác dụng của các loại vi khuẩn như vi khuẩn lactic, vi khuẩn butyric,

… cũng làm cho sữa bị vón, độ nhớt thay đổi…

Một số loại vi sinh vật phát triển ở sữa cũng có thể làm thay đổi màu sắc của

sữa Ví dụ như vi khuẩn pseudomonas synantha, Bactricum synxanthum phát triển trong sữa đã đun sôi không còn vi khuẩn lactic sinh màu vàng kim loại trên mặt sữa

Mùi vị

Sữa tươi có mùi thơm đặc trưng dễ chịu, vị hơi ngọt Khi sữa có mùi vị lạ

chứng tỏ sữa đã bị biến đổi chất lượng

4 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần và sản lượng sữa

a Nhân tố do di truyền

Loại động vật: các loài động vật khác nhau sẽ cho sữa có hàm lượng, tính chất cũng như sản lượng khác nhau Thí dụ sữa trâu chứa ít nước hơn nhưng nhiều chất béo hơn so với sữa bò Hay sữa bò có nhiều caroten hơn so với các loài động vật khác Thành phần và tính chất của sữa từ loài động vật nhai lại khác hơn so với các loài động vật không nhai lại

Giống: trong cùng một loài động vật nhưng giống khác nhau cũng sẽ cho sữa có thành phần và tính chất khác nhau

Từng con riêng biệt: trong cùng một loài và cùng một giống, các con vật nuôi cũng cho sữa có thành phần và sản lượng khác nhau mặc dù chúng được nuôi dưỡng

trong những điều kiện như nhau.

b Các yếu tố về môi trường

Loại thức ăn: yếu tố này ảnh hưởng lớn nhất đến thành phần và chất lượng sữa Sự ảnh hưởng xảy ra cho hầu hết các thành phần chính như protein, lipid, carbohydrate, khoáng, vitamin, chất màu và các hợp chất mùi.

Sự thay đổi mùa: thành phần và sản lượng sữa cũng thay đổi tùy theo mùa Bò

có có xu hướng cho sữa nhiều hơn vào mùa đông và mùa mưa hơn là mùa hè Hàm lượng chất béo cũng bị thay đổi theo mùa và thường cao nhất vào tháng 11

Nhiệt độ: Ragsdale và Broody đã chứng minh rằng khi nhiệt độ giảm đi 100Cthì năng lượng chất béo gia tăng từ 0,15 ÷ 0,2% Ở nhiệt độ trên 300C sẽ làm giảm đáng

kể lượng sữa Thay đổi nơi chốn hay sự thay đổi đột ngột của thời tiết: những thay đổi này cũng ảnh hưởng đến thành phần và chất lượng sữa

Giai đoạn cho sữa: sản lượng sữa tăng từ 15 ÷ 30 ngày sau khi sinh Bò sữa cho sản lượng sữa cao sẽ mất thời gian dài để đạt tới sản lượng cực đại so với bò sữa cho sản lượng sữa thấp Sản lượng sữa thường giảm 50 ngày sau khi sinh

Sữa của động vật tiết ra ngay sau khi sinh (sữa non) chữa các chất cần thiết cho động vật mới sinh nên cũng rất khác sữa bình thường Sữa non thường có tỷ trọng và độ nhớt cao, hàm lượng chất khô cao hơn sữa bình thường rất nhiều Hàm lượng vitamin và khoáng cũng cao hơn, tuy nhiên hàm lactose thường thấp hơn so với sữa bình thường Đặc biệt, trong sữa non có chứa các kháng thể tự nhiên chống lại bệnh tật Thành phần của sữa non thay đổi sau 5 ÷ 10 ngày Sự khác nhau trong thành phần sữa non và sữa bình thường dẫn đến sự khác nhau về tính chất vật lí như

độ ổn định nhiệt cũa sữa non thấp hơn, mặc khác hàm lượng protein nước sữa cao nên sữa non không thích hợp cho việc chế biến

c Các yếu tố sinh lí

Tuổi của động vật cho sữa: Bartlett cho rằng sản lượng sữa gia tăng từ lần cho sữa thứ nhất đến thứ bảy, sau đó sản lượng sữa bị giảm đi Hàm lượng chất béo

và chất khô không béo giảm dần theo số lần cho sữa

Sức khỏe của động vật cho sữa: con vật khỏe mạnh sẽ cho sữa có chất lượng và dinh dưỡng hơn Sữa lấy từ động vật bị bệnh có hàm lượng chất béo và

chất khô thấp, có hàm lượng muối cao hơn.

Màu sắc của động vật cho sữa: đối với bò có màu sậm bị ảnh hưởng bởi các tia cực tím từ mặt trời nên trong sữa tổng hợp được có hàm lượng vitamin D cao hơn

so với bò sữa có màu lông sáng

d Các nhân tố khác

Ngoài các nhân tố chính kể trên, thành phần, sản lượng và các đặc tính của sữa còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như hiệu quả làm việc của người vắt sữa, khoảng cách giữa hai lần vắt sữa

5 Những biến đổi thành phần của sữa:

a Thay đổi khi bảo quản:

Chất béo và protein sữa bị thay đổi hóa học trong quá trình bảo quản Những

thay đổi này có 2 dạng: sự ôi hóa và sự phân giải lipit Sản phẩm tạo nên có mùi khó chịu và thường xảy ra đối với bơ sữa và bơ

- 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

- Sự ôi hóa protein: do sự ôi hóa amino acid dưới tác dụng của ánh sáng, gây ra mùi khó chịu Chỉ một vài phút để dưới ánh sáng cũng đủ gây ra phản ứng này, do đó sữa không nên để trực tiếp dưới ánh sáng

- Sự phân giải lipit: là sự phân cắt chất béo thành glycerol và acid béo, tạo mùi vị chua, mùi này gây ra bởi sự hiện diện của các acid béo tự do thấp phân tử Sự phân cắt này tạo ra dưới tác dụng của enzim lipaza Tuy nhiênquá trình này không xảy ra cho đến khi lớp màng của hạt béo bị phá hủy và chất béo bị lộ ra Trong công nghệ sữa sự phá hủy màng rất dễ xảy ra dưới tác dụng cơ học như: bơm, khuấy, đánh sữa… Để tránh xảy ra quá trình này sữa nên được thanh trùng ở nhiệt độ cao để phân hủy enzim lipaza

b 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 giảm nếu sữa bị gia nhiệt cao hơn

750C

Protein: Casein không thấy bị thay đổi ở nhiệt độ dưới 1000C, nhưng rất dễ thấy sự biến đổi của casein micelle khi nhiệt độ của sữa trên 650C Protein dịch sữa bị biến tính

ở nhiệt độ trên 650C và hầu như bị biến tính hoàn toàn ở nhiệt độ 900C trong 60 phút Vài protein có thể khôi phục một phần tính chất của nó trong thời gian lưu trữ vài ngày hoặc vài tuần sau khi bị xử lý nhiệt Sau khi xử lý nhiệt ở nhiệt độ 750C và lưu nhiệt ở đó trong một phút hoặc ít hơn sữa bắt đầu cómùi nấu, đó là do sự giải

phóng hợp chất chứa sulphur từ -lactoglobulin và các protein chứa sunphur khác

Enzim:các enzim bị vô hoạt bởi nhiệt Nhiệt độ vô hoạt phụ thuộc kiểu enzim Vitamin: vitamin C rất nhạy với nhiệt độ, đặc biệt là khi có mặt của không khí và kim loại Thanh trùng nhiệt độ cao trong thời gian ngắn trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng đĩa hầu như không làm mất vitamin C Vitamin khác chịu ảnh hưởng hoặc không bị ảnh hưởng dưới sự xử lý nhiệt vừa phải

Lactose: ở nhiệt độ cao trên 1000C lactose phản ứng với protein gây ra màu nâu của sữa

6 Các quá trình sinh hóa xảy ra trong sữa:

Sữa tươi là môi trường rất thích hợp cho sự xâm nhập và phát triển của các loại vi sinh vật Do sự phát triển của vi sinh vật nên trong sữa tươi có xảy ra nhiều quá trình sinh hóa phức tạp, trong đó có biến đổi có lợi như sự lên men lactic, nhưng chủ yếu là các quá trình biến đổi có hại, làm giảm chất lượng của sữa và cuối cùng là dẫn đến hư hỏng

Một số quá trình biến đổi chủ yếu xảy ra trong bảo quản sữa tươi:

Sự lên men lactic: hay còn gọi là sự lên men chua của sữa Chúng phân giải đường lactose thành nhiều chất phức tạp, chủ yếu là tạo thành acid lactic Sự lên men lactic được ứng dụng trong việc sản xuất sữa chua

Sự lên men lactic xảy ra chủ yếu do tác động của vi khuẩn lactic Vi khuẩn lactic

không bền vững dưới tác động của nhiệt độ cao, khi đun nóng sữa tới 60-650C trong khoảng 15-30 phút vi khuẩn lactic sẽ bị tiêu diệt

Sự lên men butiric: là quá trình biến đổi không có lợi của sữa Dưới tác

động của vi khuẩn này, đường lactose và các muối của acid lactic bị lên men tạo

thành acid butyric, một số chất khí, một số hợp chất acid… làm giảm chất lượng

của sữa Vi khuẩn butyric hoạt động mạnh ở nhiệt độ khoảng 400C

Sự thối rữa: hiện tượng sữa tươi bị thối rữa là do nhiều loại vi sinh vật phát triển phân hủy các hợp chất protein của sữa thành những sản phẩm có mùi thối khó chịu Ngoài

ra, bản thân các loại vi khuẩn gây thối rữa có thể tự tiết ra các chất độc hoặc phân giải protein thành các chất độc làm cho sữa bị nhễm độc, chất lượng của sữa giảm dần, thậm chí không còn dùng làm thực phẩm được nữa

7 Các phương pháp bảo quản sữa:

Sữa sau khi vắt, lượng vi sinh vật thay đổi khá nhiều Bản thân sữa còn chứa nhiều

hệ enzim xúc tác cho các phản ứng sinh hóa làm giảm giá trị của sữa Để hạn chế sữa

bị giảm chất lượng, người ta tiến hành bảo quản sữa bằng nhiều phương pháp khác nhau ở điều kiện thích hợp như là:

- 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 phát triển 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

PHẦN 2 CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA ĐẶC CÓ ĐƯỜNG

II Thuyết minh quy trình:

2.1 Nguyên liệu trong chế biến sữa đặc có đường:

Cô đặc làm nguội Kết tinh Chuẩn hóa

Sản phẩm Nguyên liệu Nguyên liệu

Bột sữa gầy là nguyên liệu thường được sử dụng trong sản xuất Mỗi ứng dụng có một yêu cầu đặc trưng đối với bột sữa, khi hòa tan và nước thì bột sữa phải dễ tan

và có mùi vị cũng như chất lượng dinh dưỡng thích hợp Sự caramel hóa đường

lactose trong chừng mực nào đó là thích hợp đối với bột sữa dùng để sản xuất các sản phẩm chocolate Do vậy đối với bột sữa hòa tan thì sự sấy phun dịch sữa cô đặc thành sữa bột là cần thiết, trong khi đó đối với bột sữa dùng trong sản xuất chocolate thì bột sữa thường được xử lý nhiệt sâu trong thiết bị sấy Hai phương pháp sấy thường được dùng là sấy phun và sấy thùng quay

Các chỉ tiêu chất lượng của bột sữa:

- Chỉ tiêu cảm quan

 Màu sắc: có màu trắng ngà hay màu vàng nhạt

 Mùi vị: có mùi thơm đặc trưng của sữa, dễ chịu, có vị hơi ngọt

Sữa tươi dùng để sản xuất sữa đặc có đường có thể dùng loại sữa tươi có chất

lượng bình thường, nhưng bảo đảm các yêu cầu quy định, màu sắc, mùi vị phải đặc trưng của sữa tươi, sữa không bị vón cục, không bị đục, không tạp chất, không tách váng sữa…

Các chỉ tiêu chất lượng đối với sữa tươi nguyên liệu :

- Chỉ tiêu cảm quan

 Màu sắc: có màu trắng ngà

 Mùi vị: có mùi thơm đặc trưng của sữa, dễ chịu, có vị hơi ngọt

 Trạng thái: lỏng, đồng nhất.

- Chỉ tiêu lý hóa:

 Khối lượng riêng ở 15.50C: d = 1.032g/ml pH = 6.6

 Hàm lượng béo: 3.2 – 4.2 g/100ml sữa tươi

 Độ chua: 16 – 180T Độ nhớt ở 200C là 1.8cP

- 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 co

3 Dầu bơ

Tùy theo từng loại sản phẩm sữa đặc có đường mà có thể bổ sung dầu hoặc bơ hoặc

cả hai Cũng như các nguyên liệu khác, chất lượng của dầu bơ ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng của sữa đặc thành phẩm Trước khi đưa vào sản xuất, dầu bơ phải được kiểm tra các chỉ tiêu về độ ẩm, hàm lượng béo, chỉ số xà phòng hóa, chỉ số

peroxyt… dầu bơ màu từ vàng kem đến vàng kem sậm, mùi thơm đặc trưng, dạng sệt ở nhiệt độ thường

4 Đường

Mục đích của việc cho thêm đường vào không những làm tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm mà còn làm tăng áp suất thẩm thấu đến mức có thể hạn chế sự hoạt động và phát triển của một bộ phận vi sinh vật có trong sữa đặc Hiệu quả này đạt được khi hàm lượng đường trong pha nước ít nhất là 62.5% và không vượt quá 65.5% để tránh bị kết tinh

5 Nước

Nước được sử dụng trong nấu sữa đặc có đường phải thỏa mãn các yêu cầu như:

pH, độ cứng Độ cứng cao sẽ ảnh hưởng đến cân bằng muối trong dungdịch sữa hoàn nguyên gây ra các phản ứng không mong muốn trong quá trình thanh trùng Hàm lượng Cu2+ và Fe2+ cao sẽ gây ra mùi lạ do phản ứng ôi hóa chất béo pH ảnh hưởng đến sự kết tụ casein sữa giai đoạn thanh trùng, tùy vào độ pH thì kết tụ ở những nhiệt độ khác nhau

Điều chỉnh thành phần: bột sữa gầy, dầu bơ, dầu cọ, đường tinh luyện , vitamin theo tỷ

lệ phù hợp với thành phần khô, béo, đường cho từng loại sản phẩm sữa đặc

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

cánh khuấy.

e Thiết bị:hệ thống bồn trộn có cánh khuấy Hệ thống trộn gồm có hai bồn trộn, vỉ trao

đổi nhiệt và ba bồn trung gian

2.4 Lọc

a.Mục đích:Loại bỏ những cặn bã hay tạp chất có trong nguyên liệu.

b.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

c.Thiết bị: thiết bị lọc dạng túi tháo rời 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

QTCN: Dịch sau trộn lưới lọc dịch sữa đã được tách cặn bồn cân bằng

2.5 Gia nhiệt

a Mục đích:làm nóng dịch sữa lên 700C để thuận lợi cho quá trình đồng hóa

b Các biến đổi:

- 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

c Phương pháp thực hiện: trao đổi nhiệt gián tiếp với vỉ trao đổi nhiệt.

d.Thiết bị: vỉ trao đổi nhiệt PHE

2.6 Đồng hóa

a Mục đích: Đồng hóa là quá trình xử lý cơ học, dùng lực tác dụng lên các hạt béo

Tác dụng của việc đồng hóa lên cấu trúc hóa học và vật lý của sữa có rất nhiềuưu điểm

- Phân tán đồng đều chất béo trong sản phẩm

cầu béo bị phá vỡ) làm tăng nhiệt độ của khối sữa.

Hóa 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 hơn Kích thước hạt béo càng lớn thì tốc độ kết hợp của nó càng cao dẫn đến sự tích tụ và tách lớp chất béo theo thời gian Ở kích thước nhỏ tốc độ kết hợp của những hạt béo giảm rất lớn do đó sản phẩm được đồng hóa rất ổn định theo thời gian

c 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 Nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm, đồng hóa dễ hơn Chất béo hóa rắn ở 30-450C Nếu nhiệt độ đồng hóa thấp hơn, đồng hóa sẽ không hiệu quả và không phân tán hoàn toàn được các hạt cầu béo Quá trình đồng hóa xảy ra hiệu quả nhất khi các chất béo tồn tại ở pha lỏng và liên kết bình thường với sữa

• Áp suất (100-110 bar), áp suất cao, các hạt cầu béo tạo ra nhỏ và sự phân tán của các phân tử lipid sẽ tăng lên cùng vớ sự gia tăng nhiệt độ đồng hóa

d Bản chất của quá trình:

Sữa là hệ nhũ tương dầu trong nước với những hạt béo phân tán trong pha liên tục Chất béo có khuynh hướng kết hợp thành những hạt béo có kích thước khá lớn phân tán trong sữa, kích thước hạt béo càng lớn thì tốc độ kết hợp của nó càng cao dẫn đến

sự tích tụ và tách lớp chất béo theo thời gian Đồng hóa là quá trình xử lý cơ học, dùng lực tác dụng lên các hạt béo, bẻ gãy chúng thành các hạt béo có kích thước nhỏ hơn mà sự khuấy trộn không thực hiện được, thực tế sau khi qua đồng hóa kích thước hạt béo giảm xuống 10 lần, tăng số lượng cầu béo lên khoảng 1000 lần Ở kích thước nhỏ tốc độ kết hợp của những hạt béo giảm rất lớn do đó sản phẩm được đồng hóa rất ổn định theo thời gian

e Phương pháp thực hiện: áp suất cao

f Thiết bị đồng hóa 2 cấp

- Nguyên lý hoạt động: Hệ nhũ tương sữa được bơm qua 1 khe hẹp với tốc độ cao,

kích thước các hạt cầu béo giảm do các cơ chế:

+Va đập giữa các hạt phân tán với nhau: khe hẹp có tiết diện giảm dần, do đó tốc độ dòng sản phẩm đi qua khe hẹp ngày một tăng cao đạt đến chế độ chảy rối, các hạt phân tán va đập với nhau khiến chúng bị vỡ ra tạo thành các hạt phân tán có kích thước nhỏ hơn

+ Va đập giữa các hạt phân tán với bong bóng khí: tốc độ dòng cao còn làm xuất hiện những bong bóng khí, va đập vào hạt phân tán làm giảm kích thước hạt

+ Va đập giữa các hạt phân tán vào bề mặt cứng của thiết bị

- Quy trình công nghệ theo thiết bị:

Dịch trộn đã gia nhiệt bơm nâng áp suất sữa nén sữa qua khe hẹp sản phẩm sữa được đồng hóa

- Chế độ:

Nhiệt độ: 700C, chọn nhiệt độ này vì :

+ Ở 30-450C: Chất béo hóa rắn,đồng hóa sẽ không hiệu quả và không phân tán hoàn toàn được các hạt cầu béo

+ Ở 700C: nhiệt độ thích hợp để phân tán hoàn toàn được các hạt cầu béo, các cầu béo tồn tại ở pha lỏng và liên kết bình thường với sữa Lúc này đồng hóa xảy ra hiệu quả nhất Đồng thời ở nhiệt độ này, sự biến đổi thành phần hóa học xảy ra không đáng kể

Áp suất:<100 bar, tuỳ thuộc vào độ nhớt yêu cầu của sữa bán thành phẩm Áp suất được điều chỉnh sao cho độ nhớt sữa sau cô đặc đạt 1800cP Để tăng độ nhớt bán thành phẩm, cần tăng áp suất đồng hóa, tuy nhiên áp suất này không được vượt quá

110 bar để đảm bảo độ an toàn của thiết bị

2.7 Thanh trùng.

a) Mục đích:

 Tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh cho người và tăng thời gian bảo quản

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

Đối với sữa đặc có đường chế độ xử lý nhiệt đóng vai trò quan trọng đối với việc kiểm soát độ nhớt của thành phẩm theo thời gian lưu trữ, sự tạo gel có thể xảy ra nếu nhiệt

độ thanh trùng quá cao Nhiệt độ thanh trùng cao thời gian ngắn sẽ thu được sản phẩm

có độ nhớt thấp Đối với sản phẩm của nhà máy thì nhiệt độ thanh trùng được sử dụng tùy theo từng loại sản phẩm Thiết bị thanh trùng được dùng là thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỉ ngược dòng Tác nhân trao đổi nhiệt với dịch sữa là nước nóng

b.Các biến đổi chính:

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

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

 Hóa học:Xảy ra phản ứng melanoidin làm sữa sẫm màu, tuy nhiên do lượng nước trong sữa khá lớn nên khó quan sát đuợc.Phản ứng phân hủy các vitamin xảy ra trong điều kiện có khí oxy hay có mặt kim loại: đồng , sắt…

 Sinh học : các tế bào VSV bị phá hủy hoàn toàn, ức chế hoạt động các bào tử

 Hóa sinh : vô hoạt hoàn toàn các enzyme trong sữa

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

c Các yếu tố ảnh hưởng:

Phương pháp thanh trùng:

Ở nhiệt độ thấp: không làm thay đổi đặc tính sữa nhưng 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 thanhtrùng

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 Tuy nhiên, chi phí thiết bị cao, phản ứng caramen xảy ra, làm cho sản phẩm vô vị,nhạt nhẽo, không bắt mắt

d) Phương pháp thực hiện:

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

e) Thiết bị: Vỉ trao đổi nhiệt PHE(plate heat exchanger).

QTCN theo thiết bị:

Sữa sau đồng hóa vỉ nước nóng vỉ dịch trộn đầu vỉ nước lạnh bồn buffer ổn định lưu lượng sữa

- Cấu tạo thiết bị thanh trùng: gồm có nhiều lõi thép không rỉ (inox) được xếp thành

một hệ thống truyền nhiệt Hệ thống này bao gồm nhiều khu vực xử lý nhiệt khác nhau: gia nhiệt, làm nguội Môi chất nóng là nước nóng và môi chất lạnh là nước lạnh Những đĩa trong hệ thống được cấu tạo đặc biệt( có dạng nếp gấp hay gợn sóng), nên quá trình truyền nhiệt được tối ưu Các chất lỏng đi vào và đi ra qua những

lỗ trên một góc của đĩa Trong thực tế sản xuất, để tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa quá trình sản xuất, các nhà kỹ thuật thiết kế riêng một hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt: gia nhiệt, giữ nhiệt, làm nguội cùng hệ thống điều khiển nhiệt tự động bằng các cảm biến nhiệt và các van nhiệt chuyên dùng Trong hệ thống này có thiết bị giữ nhiệt,

có tác dụng giữ dòng sữa trong khoảng thời gian xác định là 5 phút ở nhiệt độ thanh trùng Nó được cấu tạo gồm các ống được sắp xếp theo hình xoắn ốc hay zig-zag, bên ngoài được bao phủ bởi 1 lớp vỏ áo cách nhiệt Chiều dài của đường ống này và tốc độ chảy của dòng sữa trong ống được tính toán sao cho thời gian lưu của sữa trong thiết bị bằng với khoảng thời gian yêu cầu của quá trình thanh trùng

- Nguyên lý hoạt động:

Vỉ gồm có 4 ngăn: ngăn nước – hơi, ngăn nước nóng – sữa, ngăn sữa – sữa, ngăn sữa – nước lạnh Dịch sữa ra khỏi máy đồng hóa đi vào ngăn thanh trùng trao đổi nhiệt với nước nóng để tăng nhiệt độ lên theo yêu cầu công nghệ Ra khỏi ngăn thanh trùng dịch sữa đi vào hệ thống ống lưu nhiệt, quay lại ngăn trao đổi nhiệt với dòng sữa vào, tiếp tục qua ngăn làm nguội trao đổi nhiệt với nước lạnh, nhiệt độ giảm xuống 45-500C và

ra khỏi vỉ thanh trùng Sữa được tuần hoàn qua vỉ, trao đổi nhiệt với hơi nước ở áp suất 3 Bar Áp suất của dịch sữa khi đi vào vỉ thanh trùng là 2 - 2.5 Bar

Sữa được đưa vào bồn buffer nhằm ổn định lưu lượng sữa trước khi vào thiết bị cô đặc Bồn buffer là bồn vô trùng , phải đảm bảo kín để sữa không bị nhiễm vsv

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

c.Các yếu tố ảnh hưởng:

Nhiệt độ cô đặc ở nhà máy thấp:<440C ,nên không ảnh hưởng nhiều, nếu nhiệt độ

cao hơn sẽ gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng và cảm quan sản phẩm

Thời gian: cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm Thời gian cô đặc càng dài thì càng thuận lợi cho việc nhiễm khuẩn và xảy ra các phản ứng hóa học Do đó cần hạn chế thời gian cô đặc, sử dụng thiết bị thích hợp

d Phương pháp thực hiện: Cô đặc sữa ở nhiệt độ thấp, áp suất chân không.

e Thiết bị bay hơi: sử dụng trong qui trình là tháp cô đặc hoạt động ở áp suất chân

không

Nguyên tắc hoạt động:dịch sữa chảy theo dạng màng xoắn ốc từ trên xuống, thiết bị

gồm ba tầng với áp suất và nhiệt độ bốc hơi của dịch sữa khác nhau:

 Tầng 1: thực hiện quá trình bốc hơi nước trong điều kiện chân không làm giảm nhiệt độ của sữa.Áp suất chân không được tạo bởi bơm chân không, 440C

 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(vài µm) với tỷ l ệ <0.002% Áp suất chân không

ở tầng 2 và 3 được tạo ra nhờ bơm chân không và sự hỗ trợ của các ejecter Hơi nén áp suất cao trong các ejector có tác dụng lôi cuốn hơi nuớc từ tầng 2 và 3 vào tháp ngưng tụ.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 ngoài